沈仙華

摘 要： 本文分別介紹了循環(huán)延遲分集和空時編碼的原理和特性，并通過仿真分析比較了這兩種技術(shù)對MIMO-OFDM系統(tǒng)的性能影響。

關(guān)鍵詞： MIMO系統(tǒng) 循環(huán)延遲分集（CDD） OFDM技術(shù)

1.系統(tǒng)模型

1.1循環(huán)延遲分集原理

循環(huán)延遲分集（CDD）技術(shù)系統(tǒng)基本架構(gòu)為：將原本一個數(shù)據(jù)流的信號擴(kuò)展到四根天線上發(fā)送，每個天線上發(fā)送的信號都為數(shù)據(jù)流的一個副本。不同的天線上發(fā)送的數(shù)據(jù)流的副本經(jīng)過不同的循環(huán)延遲。

1.2STBC原理

以2發(fā)1收的天線系統(tǒng)為例，Alamouti空時分組碼的基本架構(gòu)如下圖所示。

從上式可以看出，正交的空時塊編碼可以通過一系列的線性處理方法將一個二維的最大似然估計(jì)問題簡化成兩個獨(dú)立的一維最大似然估計(jì)問題，大大地降低譯碼復(fù)雜度。

2.系統(tǒng)架構(gòu)

2.1CDD仿真架構(gòu)

仿真系統(tǒng)采用4根發(fā)射天線，2個空間流。信源比特先進(jìn)行擾碼、信道編碼，在流解析時將數(shù)據(jù)分為兩個數(shù)據(jù)流，分別經(jīng)過星座映射交織。每個空間流數(shù)據(jù)映射到兩個天線上，數(shù)據(jù)經(jīng)過不同的循環(huán)延遲的時間后上天線發(fā)送。其發(fā)送架構(gòu)如圖3所示。

2.2STBC仿真架構(gòu)

仿真系統(tǒng)采用4根發(fā)射天線，2個空間流。信源比特先進(jìn)行擾碼、信道編碼，在流解析時將數(shù)據(jù)分為兩個數(shù)據(jù)流，每個空間流數(shù)據(jù)經(jīng)過Alamouti空時編碼映射到兩個天線上發(fā)送。其發(fā)送架構(gòu)如圖4所示。

3.仿真結(jié)果

對MIMO-OFDM系統(tǒng)分別采用循環(huán)延遲和空時編碼技術(shù)進(jìn)行仿真對比，物理層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PPDU）是傳輸802.11ac用戶數(shù)據(jù)，因此該評估是基于802.11ac規(guī)范的PPDU的性能。仿真中的編碼、調(diào)制、復(fù)用和信道是基于等效低通模型，仿真參數(shù)見表1所示：

仿真采用了8種不同的編碼調(diào)制架構(gòu)（MCS），由BPSK、QPSK、16QAM、64QAM共4種調(diào)制方式與碼率為1/2、3/4、5/8、13/16的LDPC碼組合。對應(yīng)8種MCS的調(diào)制和編碼如表2所示：

循環(huán)延遲分集和空時編碼的仿真結(jié)果分別顯示在圖5和圖6中，從圖中可以看出，MIMO-OFDM系統(tǒng)在CSD模式下隨著空間流數(shù)的增大SNR的需求逐漸增大。SNR在[-7dB，31dB]范圍內(nèi)可以通過選擇空間流數(shù)和MCS，使得系統(tǒng)得到最佳的吞吐量。在空間流為2時在不同的調(diào)制和編碼方式下，采用STBC較CSD模式都有1dB左右的性能增益。

4.結(jié)語

循環(huán)延遲分集技術(shù)有較低的計(jì)算復(fù)雜度，利用等效增加多徑時延擴(kuò)展提高等效信道的頻率選擇性衰落，通過交織和信道編碼獲得分集增益?？諘r編碼通過將數(shù)據(jù)在不同時隙和不同天線上發(fā)送來獲得分集性能，通過仿真比較發(fā)現(xiàn)，計(jì)算復(fù)雜度較循環(huán)延遲分集大，性能較循環(huán)延遲分集的好。

參考文獻(xiàn)：

[1]Witrisal K，Kim Y H，Prasad R，et al.Antenna diversity for OFDM using cyclic delays[A].Proc SCVT-2001[C].Benelux：IEEE，2001.13-17.

[2]V.Tarakh，N.Seshadri，A.R.Calderbank，“Space-Time Codes for High Data Rate Wireless Communication：Performance Criterion and Code Construction”[J].IEEE Transactions on Information Theory，1998，44（2）：744-765.