空時(shí)碼最初的設(shè)計(jì)和已經(jīng)取得的成果都是基于窄帶無線系統(tǒng)平坦衰落信道，但許多無線信道在本質(zhì)上都是頻率選擇性衰落的。最近，越來越多的研究集中于提供高數(shù)據(jù)率業(yè)務(wù)和寬帶無線信道上的移動計(jì)算。在寬帶無線通信中，符號周期變得越來越?。ㄅc信道延遲擴(kuò)展相比），因此發(fā)射信號要經(jīng)歷頻率選擇性衰落，使得空時(shí)編碼技術(shù)可以在寬帶系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)非常高的數(shù)據(jù)率。但是頻率選擇性信道上的最大似然譯碼非常復(fù)雜，因此需要通過減少碼間干擾（ISI）來改善頻率選擇性衰落信道空時(shí)碼性能。
　通過減少ISI,可以將頻率選擇性信道轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率非選擇性信道。減少ISI的傳統(tǒng)方法是在接收機(jī)中使用自適應(yīng)均衡器。最優(yōu)空時(shí)均衡器可以抑制ISI，因此，頻率選擇性衰落信道變成無符號間干擾。該方法的主要缺點(diǎn)是接收機(jī)的復(fù)雜度較高，因?yàn)楸仨氃诮邮諜C(jī)使用多入多出均衡器(MIMO-EQ)[1]。本文提出使用OFDM技術(shù)，在OFDM中，將整個(gè)信道分成許多窄的并行子信道，因此增加了符號周期，并且減少或消除了多徑環(huán)境引起的ISI。由于OFDM系統(tǒng)中不需要MIMO-EQ，因此該方法相對來說具有一定的優(yōu)越性。OFDM技術(shù)與不同的編碼結(jié)合所表現(xiàn)的性能改善是不相同的,文中提出對STBC-OFDM與VBLAST-OFDM結(jié)合技術(shù)的比較分析,通過仿真驗(yàn)證了STBC-OFDM系統(tǒng)的優(yōu)越性。在此基礎(chǔ)上研究了OFDM技術(shù)的相關(guān)參數(shù)以及交織器對STBC-OFDM系統(tǒng)性能的影響，說明了在使用估計(jì)法時(shí)盡可能使用大系統(tǒng)，系統(tǒng)的信道估計(jì)會更加準(zhǔn)確，并且隨機(jī)交織器有助于顯著改善多徑衰落信道下系統(tǒng)性能并能在各種信道上達(dá)到合理的魯棒性。
1 IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)與系統(tǒng)模型
　在IEEE802.11a中，OFDM系統(tǒng)使用 GHz頻段，占用20 MHz帶寬,提供速率為6 Mb/s、9 Mb/s、12 Mb/s、18 Mb/s、24 Mb/s、36 Mb/s、48 Mb/s和54 Mb/s的數(shù)據(jù)通信能力。其中對于6 Mb/s、12 Mb/s、24 Mb/s的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)速率的支持是必備的。系統(tǒng)采用經(jīng)BPSK、QPSK、16-QAM或64-QAM調(diào)制的52個(gè)子載波。前向糾錯(cuò)采用1/2、2/3或3/4的卷積編碼。圖1為IEEE802.11a收發(fā)信機(jī)原理框圖[2-3]。

   本文基于IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議,將STC合并到IEEE802.11a系統(tǒng)中,以此來獲得適合高數(shù)據(jù)率業(yè)務(wù)高速率數(shù)據(jù)包傳輸系統(tǒng)。修改后的模型框圖如圖2所示，在圖中添加了兩個(gè)新的模塊，即圖中陰影線框所示：發(fā)射端的“發(fā)射分集編碼器”、接收端的“分集合并”。發(fā)送端的編碼器將調(diào)制信號轉(zhuǎn)換成空時(shí)編碼的信號。接收端的分集合并在解多路復(fù)用器中獲得輸出值，并且進(jìn)行空時(shí)編碼。根據(jù)這一修改,能夠在MIMO中充分利用IEEE802.11a系統(tǒng)，獲得適合高吞吐量業(yè)務(wù)應(yīng)用的高速率數(shù)據(jù)包傳輸系統(tǒng)[3]。

    在IEEE802.11a協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)下對于STC-OFDM系統(tǒng)模型進(jìn)行分析，對于有K個(gè)OFDM子載波,發(fā)射天線為Nt、接收天線為Nr的基帶STC-OFDM通信系統(tǒng),系統(tǒng)總的帶寬為W。將總帶寬分成K個(gè)相互重疊的子頻帶。 
    在每一時(shí)刻t對信息比特分組編碼，產(chǎn)生空時(shí)碼字為:


其中最小化是在所有可能的空時(shí)碼字上進(jìn)行的。


3 仿真結(jié)果及分析
3.1 參數(shù)設(shè)置
　在仿真中，使用IEEE802.11a協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，表1為IEEE802.11a物理層的重要參數(shù)表。

3.2 仿真結(jié)果
3.2.1 不同編碼結(jié)合技術(shù)的性能比較
    對空時(shí)碼的研究主要有兩個(gè)分支，一個(gè)是BELL實(shí)驗(yàn)室的Foschini等人對分層空時(shí)碼的研究；另一個(gè)分支是AT&T的Tarokh、Guery等人對基于發(fā)射分集的空時(shí)碼的研究。本文提出了對這兩個(gè)分支上典型編碼與OFDM技術(shù)結(jié)合后性能的比較。
    圖3比較了VBLAST-OFDM系統(tǒng)與STBC-OFDM系統(tǒng)的性能，并且對于不同接收天線的VBLAST-OFDM系統(tǒng)性能進(jìn)行了比較。由仿真結(jié)果可知：采用兩副發(fā)射天線三副接收天線加入空時(shí)編碼的OFDM系統(tǒng)的誤碼率性能在同樣信噪比的情況下優(yōu)于兩副發(fā)射天線兩副接收天線加入空時(shí)編碼的OFDM系統(tǒng)，同樣采用兩副發(fā)射天線兩副接收天線加入空時(shí)編碼的OFDM系統(tǒng)的誤碼率性能在同樣信噪比的情況下優(yōu)于一副發(fā)射天線兩副接收天線加入空時(shí)編碼的OFDM系統(tǒng)，由此可見當(dāng)發(fā)射天線數(shù)目不變時(shí)，隨著接收天線數(shù)目的增加，性能越來越好，獲得了分集增益，提高了帶寬利用率，同時(shí)也可以看到隨著發(fā)射天線的增加也能達(dá)到同樣的效果。當(dāng)接收天線數(shù)目都為2時(shí),可以看到在同一信噪比條件下，STBC-OFDM性能優(yōu)于VBLAST-OFDM系統(tǒng)。性能的不同主要是由于STBC與VBLAST的分集增益不同，根據(jù)前面的理論分析，STBC的分集增益為8，而VBLAST的分集增益只有3。仿真證明了STBC與OFDM技術(shù)的結(jié)合優(yōu)于VBLAST。

3.2.2 FFT點(diǎn)數(shù)和子載波數(shù)對性能的影響
    圖3的仿真結(jié)果驗(yàn)證了STBC-OFDM系統(tǒng)的性能優(yōu)于VBLAST-OFDM系統(tǒng)的性能。本小節(jié)主要通過改變OFDM技術(shù)的相關(guān)參數(shù)來分析STBC-OFDM系統(tǒng)的性能。
    圖4主要驗(yàn)證了在不同的傅里葉變換抽樣點(diǎn)數(shù)目和子載波數(shù)下STBC-OFDM系統(tǒng)的性能。仿真圖顯示了FFT點(diǎn)數(shù)從256增加到512時(shí)系統(tǒng)的性能變化。設(shè)FFT點(diǎn)數(shù)為256，當(dāng)子載波數(shù)從52增加到100時(shí)，系統(tǒng)的性能得到了改善；而當(dāng)子載波數(shù)相同時(shí)，F(xiàn)FT點(diǎn)數(shù)的增加同樣也帶來了系統(tǒng)性能的改善。仿真結(jié)果表明,在使用估計(jì)法時(shí)盡可能使用大系統(tǒng)，系統(tǒng)的信道估計(jì)會更加準(zhǔn)確。

3.2.3 交織器對性能的影響
    理論分析表明在空時(shí)編碼器和OFDM調(diào)制器之間使用“交織器”有助于在各種信道上達(dá)到合理的魯棒性能。
    圖5比較了發(fā)射機(jī)中有交織機(jī)和沒有交織機(jī)的STBC-OFDM系統(tǒng)在多徑等增益衰落信道上的性能。仿真表明：同樣使用兩發(fā)射天線與兩接收天線，在沒有采用交織的情況下，當(dāng)BER等于10-2時(shí)，系統(tǒng)的誤碼率性能與使用交織相比要差4.2 dB。從仿真結(jié)果可以看出：隨機(jī)交織器有助于顯著改善碼的性能。仿真結(jié)果與理論分析相符，更證實(shí)了理論分析的正確性。

    本文針對空時(shí)碼在頻率選擇性衰落信道下的最大似然譯碼非常復(fù)雜這一問題提出了使用OFDM技術(shù)減少碼間干擾（ISI），進(jìn)而改善頻率選擇性衰落信道下空時(shí)碼性能的合理方案。通過在IEEE802.11a無線標(biāo)準(zhǔn)下對STC與OFDM技術(shù)相結(jié)合后的STC-OFDM系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析與仿真驗(yàn)證，說明對于MIMO頻率選擇性衰落信道而言，空時(shí)碼與寬帶OFDM的結(jié)合可以削弱多徑衰落的影響，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)率非常高的魯棒傳輸，仿真結(jié)果證實(shí)了這個(gè)方案的優(yōu)越性，并且為深入研究STC技術(shù)與MIMO-OFDM系統(tǒng)的結(jié)合提供了理論基礎(chǔ)和應(yīng)用方案。
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