无线衰落信道MIMO系统容量及BLAST(3)

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MIMO这个技术主要运用的就是空时编码。随着无线通信系统的发展，空时处理技术将被大量运用，例如，在IEEE802.16.3宽带固定无线接入标准中，内码用的就是空时码，外码就是用RS码来表示的。在欧洲国家，空时处理是被应用到MODEM 中。现在随处可见的4G技术，也用到了空时技术，速率20Mbit/s,带宽效率相比以前提高百分之20。如何使MIMO得性能变好，一个非常有效的方法就是改空时编码。只有空时编码变得简单明了才会更适合新的通信系统。文献综述

Hochwald提出的单式空时调制可以在不估计信道传输矩阵的条件下实现MIMO处理，这是一种为分段恒定哀落信道而生的调制方法。紧随其后又延伸到到连续哀落信道情况,并由此而生了微分单式空时码。Sallathurai等基于V-BLAST的问题,提出Turbo编码与BLAST结构结合的MIMO处理方案[2]。

现已经有很多技术是根据MIMO信道容量而设计的。如STTC,即空时格形码(space-timetrelliscodes);STBC,即空时分组(space-timeblockcodes)；BLAST,即贝尔空时分层结构(Belllabslay-eredspace-timearchitecture)。以下根据本文需要着重介绍BLAST结构。

2.3.1 空时格形码（STTC）

空时格形码（STTC）将格型编码调制TCM(TrellisCodedModulation)与MIMO系统有机的融合在一起,在多种无线信道环境中运用到。原理如图2.3所示。

STTC编码译码原理图

从图上我们还可以看出，STTC是一种编码和调制有机结合的技术。但是采用STTC在提高频谱效率的同时, 状态数会增加，这时译码复杂度也会随之呈指数增长。

2.3.2 空时分组码（STBC）

空时分组码（STBC）是在信道编码中引进了了正交性结合技术。该原理是一种在空间和时间上相结合的编码方式，可以分配各发射天线上的信号格式。使用STBC可以在接收机解码后得到满分集增益,使译码复杂度极大得减少。

2.3.3 BLAST技术

分层空时编码是在1996 被美国科学家bell提出，BLAST实验系统也随之产生。如图2.2，用这个技术将信息流分解为n路，将每路都进行信道编码之后，再进行分层编码，最后由发射天线阵发射加载同样的载波后的信息流。

BLAST原理图

在接收机端,每个接收天线叠加出的数据子流和散射副本由多个天线筛选出。我们可以根据子信道的差异特性再经过一定的信号处理技术,分离出数据子流并进行检测。BLAST系统与传统的系统相反,BLAST中的数据传输率会随着多径的增多而不断提高。源.自/751·论\文'网·www.751com.cn/

3 无线衰落信道特性及模型

3.1 无线衰落信道特性

数字通信中,加性高斯白噪声(AWGN)信道是我们最常研究的对象。但AWGN信道并不适合用于实际建模中,我们需要更为贴切的信道模型来满足各种实际需求。移动无线信道因其存在多径反射情况而成为我们研究的最典型的衰落信道。它在接收信号能量时是存在多变性的，这种多变性也就是我们所说的衰落。我们在使用MATLAB时应选择构建合适的信道模型,再进行仿真。

移动无线信道中大尺度衰落和小尺度衰落是其两个衰落特征。大尺度衰落是由于在传播路径上遇到建筑物以及山体等自然环境阻挡而产生的阴影效益，从而导致信号能量值缓慢衰落。小尺度衰落是一种能量均值变换而缓慢损耗的过程,一般遵从对数正态分布。

3.2 无线衰落信道模型

小尺度衰落也称作Rayleigh衰落是由于多径传播而产生的，以差不多同时到达接收机而相互干涉引起的波称为多径波[4]。小尺度衰落一般为平坦衰落,对于这种衰落信道模型来说 ,主要是Rayleigh和Rician这两种分布的随机变量影响接收信号的幅度。据存在的单向信号分量,衰落幅度可以由Rician或Rayleigh分布模拟。Rayleigh衰落时会有很多反射路径但是没有LOS传播路径。如果有LOS传播路径的衰落为Rician分布