MIMO—OFDM空時編碼和循環延遲分集技術

沈仙華

摘 要： 本文分別介紹了循環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對MIMO-OFDM系統的性能影響。

關鍵詞： MIMO系統 循環延遲分集（CDD） OFDM技術

1.系統模型

1.1循環延遲分集原理

循環延遲分集（CDD）技術系統基本架構為：將原本一個數據流的信號擴展到四根天線上發送，每個天線上發送的信號都為數據流的一個副本。不同的天線上發送的數據流的副本經過不同的循環延遲。

1.2STBC原理

以2發1收的天線系統為例，Alamouti空時分組碼的基本架構如下圖所示。

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問題簡化成兩個獨立的一維最大似然估計問題，大大地降低譯碼復雜度。

2.系統架構

2.1CDD仿真架構

仿真系統采用4根發射天線，2個空間流。信源比特先進行擾碼、信道編碼，在流解析時將數據分為兩個數據流，分別經過星座映射交織。每個空間流數據映射到兩個天線上，數據經過不同的循環延遲的時間后上天線發送。其發送架構如圖3所示。

2.2STBC仿真架構

仿真系統采用4根發射天線，2個空間流。信源比特先進行擾碼、信道編碼，在流解析時將數據分為兩個數據流，每個空間流數據經過Alamouti空時編碼映射到兩個天線上發送。其發送架構如圖4所示。

3.仿真結果

對MIMO-OFDM系統分別采用循環延遲和空時編碼技術進行仿真對比，物理層協議數據單元（PPDU）是傳輸802.11ac用戶數據，因此該評估是基于802.11ac規范的PPDU的性能。仿真中的編碼、調制、復用和信道是基于等效低通模型，仿真參數見表1所示：

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

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

4.結語

循環延遲分集技術有較低的計算復雜度，利用等效增加多徑時延擴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編碼通過將數據在不同時隙和不同天線上發送來獲得分集性能，通過仿真比較發現，計算復雜度較循環延遲分集大，性能較循環延遲分集的好。

參考文獻：

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