酉空時(shí)編碼

李靜

摘 要：自由空間光通信具有微波和光纖通信的優(yōu)點(diǎn)，就是通信過(guò)程中容量大、頻帶寬、保密性好、速率高、功耗小、重量輕等等。MIMO技術(shù)包括了空時(shí)分組碼，空時(shí)分層碼，空時(shí)網(wǎng)格編碼，酉空時(shí)編碼等等。

關(guān)鍵詞：自由空間光通信 酉空時(shí)編碼

一、引言

自由空間光通信具有光纖和微波通信的特點(diǎn)。MIMO技術(shù)是一種時(shí)間域與空間域相結(jié)合的技術(shù)，分別在接收端和發(fā)送端采用天線進(jìn)行接收和發(fā)射，利用每根天線所發(fā)信息的非相干性在不需要增加帶寬的條件下實(shí)現(xiàn)頻譜資源的重復(fù)利用，理論上可較大程度的擴(kuò)展頻帶利用率、提高傳輸速率，同時(shí)還增強(qiáng)了通信系統(tǒng)的抗干擾性能和抗衰落性能。

二、酉空時(shí)編碼

酉空時(shí)碼的產(chǎn)生是在空時(shí)分組碼基礎(chǔ)上的，酉空時(shí)編碼即有空時(shí)分組碼的正交設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，又有多空時(shí)分組碼所具有的性質(zhì)及使用的譯碼方法，所以酉空時(shí)編碼是一個(gè)難點(diǎn)，因此在實(shí)際環(huán)境中難以使用。酉空時(shí)碼可以分為差分酉空時(shí)調(diào)制技術(shù)（DUSTM），也稱為差分酉空時(shí)編碼（DUSTC），應(yīng)用于連續(xù)衰落信道。酉空時(shí)碼是在空時(shí)分組碼的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，它首先滿足了空時(shí)分組碼的正交設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，所以多空時(shí)分組碼所具有的性質(zhì)及使用的譯碼方法，在酉空時(shí)碼這里同樣適用。但是如何構(gòu)造簡(jiǎn)單有效的酉空時(shí)碼是個(gè)難點(diǎn)，而且酉空時(shí)碼譯碼復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)，因此在實(shí)際環(huán)境中難以使用。Hochwald又將酉空時(shí)碼進(jìn)一步推廣位差分酉空時(shí)調(diào)制技術(shù)（DUSTM），也稱為差分酉空時(shí)編碼（DUSTC），適用于酉空時(shí)碼作為快速時(shí)變信道中的一種空時(shí)解決方案，具有一定的實(shí)際意義。Hochwald從信息論的角度構(gòu)造了不需要信道估計(jì)的酉空時(shí)調(diào)制方式，也稱為酉空時(shí)碼。酉空時(shí)編碼是在酉空時(shí)編碼和差分酉空時(shí)調(diào)制的理論基礎(chǔ)上提出了一種基于旋轉(zhuǎn)因子的編碼，是一種復(fù)雜的編碼。一般用PPM調(diào)制技術(shù)將含有復(fù)數(shù)和負(fù)數(shù)的酉空時(shí)矩陣應(yīng)用于強(qiáng)度調(diào)制/直接檢測(cè)的自由空間光通信系統(tǒng)中，完成了射頻領(lǐng)域的酉空時(shí)編碼到了自由空間光通信系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，酉空時(shí)編碼自由空間光通信系統(tǒng)中具有良好的誤碼性能，證明了該理論的可行性。酉空時(shí)碼作為快速時(shí)變信道中的一種空時(shí)解決方案，具有一定的實(shí)際意義。酉空時(shí)編碼采用星座映射方式進(jìn)行調(diào)頻的。其中映射方式采用的是相移鍵控（PSK）。調(diào)制信號(hào)是信號(hào)本身和信號(hào)的負(fù)數(shù)或者復(fù)數(shù)形式，然而在強(qiáng)度調(diào)制/直接檢測(cè)式的自由空間光通信中，信息只可能用光信號(hào)的“on”和“off”兩種狀態(tài)來(lái)進(jìn)行傳輸，無(wú)法表示出信號(hào)的負(fù)數(shù)或者復(fù)數(shù)形式，這也是一個(gè)重點(diǎn)和難點(diǎn)。酉空時(shí)編碼利用最大似然譯碼方法，將接收到信息作為參考信息與估計(jì)的矩陣集合中的信息進(jìn)行最大似然判決和譯碼。

即：1行4列的列向量，這是4PPM調(diào)制方式脈沖位置，利用脈沖位置調(diào)制（PPM）的正交性將這種酉空時(shí)編碼運(yùn)用于自由空間光MIMO系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了射頻通信到自由空間光通信的轉(zhuǎn)換。

三、空時(shí)編碼

在當(dāng)今，通信技術(shù)日益發(fā)展，追求更大容量、更高速率和更高可靠性的今天，頻率資源的稀缺已經(jīng)成為無(wú)線通信領(lǐng)域中的瓶頸，如何利用有限的資源最大限度的提高頻譜利用率，已成為目前研究無(wú)線通信技術(shù)的熱門課題。

20世紀(jì)70年代又有人提出了將多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)運(yùn)用于通信系統(tǒng)。早在1908年馬可尼就提出了用多天線技術(shù)來(lái)減弱衰落。相比傳統(tǒng)的SISO（Single-Input Single-Output）系統(tǒng)而言，MIMO系統(tǒng)可以被分成SIMO（Single-Input Multiple-Output）系統(tǒng)和MISO（Multiple- Input Single- Output）系統(tǒng)。由于頻譜是資源中的不可再生資源，現(xiàn)在最有效的是提高系統(tǒng)的頻譜利用率，還要想盡辦法想要提高系統(tǒng)的容空間域量和數(shù)據(jù)傳輸速率。而我們通常用的MIMO系統(tǒng)是一種將空間域與時(shí)間域結(jié)合的信號(hào)相結(jié)合的技術(shù)，采用天線分別在接收和發(fā)送端組成天線陣列利用每根天線所發(fā)信息的非相干性在不需要增加帶寬的條件下實(shí)現(xiàn)頻譜資源的重復(fù)利用，理論上可較大程度的擴(kuò)展頻帶利用率、提高傳輸速率，同時(shí)還增強(qiáng)了通信系統(tǒng)的抗干擾性能和抗衰落性能。

MIMO技術(shù)已經(jīng)被認(rèn)為是發(fā)展現(xiàn)代移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。它是利用多徑傳播的各種發(fā)射和合成技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)性能的，可以抑制或抵消同頻道干擾及碼間干擾，同時(shí)采用分集技術(shù)提高所收信號(hào)的信噪比，這樣在發(fā)射端就可以在一定范圍內(nèi)減小發(fā)射功率，降低對(duì)器件的要求，同時(shí)減少空間中的電磁干擾，延長(zhǎng)終端設(shè)備的使用壽命，減少對(duì)環(huán)境的電磁污染。

空時(shí)編碼是MIMO技術(shù)的核心編碼。空時(shí)編碼是將空間域上的發(fā)射分集和時(shí)間域上的信道編碼相結(jié)合的聯(lián)合編譯碼技術(shù)，為無(wú)線通信系統(tǒng)提供一定的空間分集增益和空間復(fù)用增益。

四、結(jié)語(yǔ)

酉空時(shí)編碼是星座映射，采用PPM調(diào)制的和4PPM調(diào)制，酉空時(shí)編碼是將信號(hào)負(fù)數(shù)和復(fù)數(shù)形式進(jìn)行編碼的。且有“0”和“1”這兩種狀態(tài)。

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