孟旭東

摘要：分集技術(shù)廣泛應(yīng)用無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)中，利用空間分集除了提高系統(tǒng)增益，還可有效抑制信道衰落，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。單載波具有峰均比低和功放效率高等優(yōu)點(diǎn)。介紹了一種適用于高移速突發(fā)通信系統(tǒng)下，基于空時(shí)分組編碼Space Time Block Coding，（STBC）單載波頻域均衡（SignalCarrier FrequencyDomain Equalization，SC-FDE）技術(shù)的信道估計(jì)、均衡算法。該方法新穎，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，且估計(jì)信道更準(zhǔn)確，同時(shí)可解決部分符號(hào)定時(shí)不準(zhǔn)確的問(wèn)題。驗(yàn)證結(jié)果表明，在多徑擴(kuò)展較大的信道中仍可獲得較高的頻率分集增益。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)屋d波頻域均衡；空時(shí)分組編碼；跳頻通信；LS

中圖分類號(hào)：TN911文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008-1739（2022）15-58-5

0引言

高速移動(dòng)、寬帶、跳頻突發(fā)通信系統(tǒng)中，均衡技術(shù)的應(yīng)用必不可少。為了提高通信的可靠性，分集技術(shù)廣泛應(yīng)用于無(wú)線系統(tǒng)中，多天線傳輸可獲得空間分集增益，有效抑制信道的頻率選擇性衰落，降低誤碼率。

空間分集可以通過(guò)空時(shí)分組編碼（Space Time Block Coding，STBC）予以實(shí)現(xiàn)。STBC是一種可以使MIMO天線達(dá)到滿分集的編碼技術(shù)，原理是利用MIMO中多天線同時(shí)發(fā)射、接收信號(hào)實(shí)現(xiàn)空間編碼分集，利用不同天線在一定周期內(nèi)多個(gè)時(shí)刻發(fā)射相同的信息實(shí)現(xiàn)時(shí)間編碼分集，并使所有的空域與時(shí)域編碼保持相互正交。

采用多天線STBC設(shè)計(jì)，結(jié)合均衡技術(shù)能夠抵抗等幅雙徑信道的零點(diǎn)影響，具備抗信道深衰落的能力。

1信道相干帶寬和相干時(shí)間分析

1.1信道相干帶寬分析

3.4信道估計(jì)算法改進(jìn)提升

在多發(fā)射天線情況下，不同發(fā)射信號(hào)到達(dá)接收天線的時(shí)間可能不同，且不同收發(fā)信道的多徑分布也不同，最大徑位置不同，而且最大徑之間時(shí)間差不一定是整數(shù)倍符號(hào)時(shí)間，這使得在單倍符號(hào)速率上處理變得較為復(fù)雜。為克服該問(wèn)題，采用在高倍采樣上進(jìn)行處理，在高倍采樣上估計(jì)信道、變換到頻域，同時(shí)將高倍采樣數(shù)據(jù)分組也變換到頻域，在頻域均衡和在頻域收集能量，直接將均衡后的頻域數(shù)據(jù)處理成單倍符號(hào)，并變換到時(shí)域檢測(cè)。

該方法簡(jiǎn)單新穎，復(fù)雜度低，在高倍采樣上估計(jì)信道更準(zhǔn)確，且分?jǐn)?shù)倍均衡性能更好，同時(shí)解決了符號(hào)定時(shí)問(wèn)題。

4空時(shí)編碼SC-FDE算法性能仿真

為驗(yàn)證基于STBC的SC-FDE信道估計(jì)算法的性能，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于塊STBC的SC-FDE系統(tǒng)仿真模型，并實(shí)現(xiàn)頻域LS信道估計(jì)算法?？諘r(shí)分碼SC-FDE通信系統(tǒng)無(wú)線幀結(jié)構(gòu)如圖2所示。

信道估計(jì)對(duì)QPSK調(diào)制STBC SC-FDE傳輸性能影響。H1信道模型參數(shù)如表1所示。H2信道模型參數(shù)如表2所示。

QPSK調(diào)制，頻譜效率1.1 bit/s/Hz，改進(jìn)H1，H2信道，SC-FDE系統(tǒng)傳輸性能如圖3和圖4所示。藍(lán)色曲線分別代表2×1及2×2 SC-FDE系統(tǒng)使用理想信道估計(jì)得到差錯(cuò)性能曲線；紅色曲線分別代表2×1及2×2 SC-FDE系統(tǒng)采用LS信道估計(jì)得到的差錯(cuò)性能曲線。

曲線比較表明，采用LS信道估計(jì)的差錯(cuò)性能曲線與理想信道估計(jì)性能曲線保持平行，表明信道估計(jì)算法不會(huì)造成系統(tǒng)分集增益的損失；另外，信道估計(jì)曲線向右側(cè)的平移不超過(guò)0.5 dB，表明信道估計(jì)帶來(lái)信噪比的損失非常小，信道估計(jì)算法有效。

QPSK調(diào)制SISO，STBC SC-FDE系統(tǒng)傳輸性能對(duì)比如圖5和圖6所示。

由圖5和圖6可以看出，對(duì)于SISO SC-FDE系統(tǒng)性能曲線，信噪比每增加10 dB，差錯(cuò)性能曲線下降一個(gè)數(shù)量級(jí)，即該曲線分集增益為1；對(duì)于2×1 SC-FDE系統(tǒng)性能曲線，信噪比每增加10 dB，差錯(cuò)性能曲線下降二個(gè)數(shù)量級(jí)，表明該曲線分集增益為2；對(duì)于2×2SC-FDE系統(tǒng)性能曲線，信噪比增加5 dB（由6 dB增加12 dB），差錯(cuò)性能下降二個(gè)數(shù)量級(jí)，表明該曲線分集增益為4。SC-FDE系統(tǒng)在H2信道傳播環(huán)境下性能優(yōu)于H1信道性能。原因是H2信道多徑擴(kuò)展大于H1信道，SC-FDE系統(tǒng)在H2信道可獲得更多的頻率分集增益。

5結(jié)束語(yǔ)

本文理論推導(dǎo)給出基于STBC的SC-FDE通信系統(tǒng)的信道估計(jì)及均衡算法，并仿真研究該系統(tǒng)在不同信道的傳輸性能。研究表明，基于STBC的SC-FDE信道估計(jì)算法可有效抑制信道衰落，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

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