無源空時分組碼

摘" 要：不同于傳統通信，無源通信是一種三端結構，由查詢端、標簽端和接收端構成。從天線結構的角度而言，無源通信可以歸納為雙基地與單基地2種結構。在雙基地結構中，讀寫器使用2組不同的天線進行信號發射和接收，而在單基地結構中，讀寫器使用同一組天線進行信號發射和接收。多輸入多輸出技術由于其在傳統通信中優良的性能表現被引入到無源通信，其中空時分組碼作為一種能夠有效提升系統可靠性的多輸入多輸出技術受到學術界的關注。然而，由于無源通信信道結構與傳統通信信道結構有著根本的不同，傳統信道中的空時分組碼設計準則并不能夠完美適用于無源信道，這為無源空時分組碼的研究帶來挑戰。該文對關于無源空時分組碼近幾年的研究進行總結，對總結的無源空時分組碼與經典的Alamouti code在多種信道配置下進行性能比較，為未來無源空時分組碼的設計與研究提供參考依據。

關鍵詞：無源通信;多輸入多輸出;空時分組碼；標簽電路；占空比

中圖分類號：TN926" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2023）12-0001-10

Abstract： Different from the traditional communication， passive communication is a three-terminal structure， which consists of the query end， the tag end， and the receiving end. From the perspective of antenna configuration， passive communication can be summarized into two configurations： bistatic configuration and monostatic configuration. In bistatic configuration， the reader employs two different sets of antennas for signal transmission and reception， while in" monostatic configuration， the reader employs the same set of antennas for signal transmission and reception. Multi-input multi-output（MIMO） technology has been introduced into passive communication due to its excellent performance in conventional communication， and space-time block code（STBC） has increasingly attracted academic attention as a MIMO technology that can effectively improve the reliability of the system. However， due to the fundamental difference between the passive channel structure and the conventional channel structure， the design criteria of the STBC in the conventional channel cannot be perfectly applied to the passive channel， which brings challenges to the research of passive STBC. This paper summarizes the research on passive STBC in recent years， and compares the performance of the summarized passive STBC with the classical Alamouti Code in multiple channel configurations， so as to provide a reference for future research on the design of passive STBC.

Keywords： passive communication; MIMO; space-time block code; tag circuit; duty cycle

無源通信是一種基于后向散射調制原理的通信技術，標簽通過負載調制將一部分讀寫器發射機發送的連續波信號反射給讀寫器接收機，其中讀寫器發射機發送的信號稱為查詢信號（query signals）。由于無源通信不要求移動設備（標簽）具有內部電池，因此標簽可以非常小巧、輕便，并且接近零維護。正是由于上述優點，近年來，無源通信受到學術界和工業界越來越多的關注，并在智慧醫療[1]、智能穿戴設備[2]、車載網絡[3]和傳感器網絡[4]等物聯網應用場景得到了廣泛應用。根據天線結構，無源通信可以歸納為雙基地（bistatic）型結構與單基地（monostatic）型結構[5-6]。在雙基地型無源信道中，讀寫器發射機與接收機使用不同的天線，而在單基地型無源信道中，讀寫器發射機與接收機使用相同的天線。

不同于傳統無線信道，無源通信的物理信道是一種雙向信道，由前向鏈路和后向鏈路構成，因此無源信道具有比傳統信道更深的衰落，這對通信的可靠性提出了嚴峻的挑戰。為了應對無源通信中這一問題，在傳統信道中取得顯著成功的多輸入多輸出（multi-input multi-output，MIMO）技術被引入到無源通信。文獻[7]在5.8 GHz的頻段對MIMO無源通信的性能進行了測量，其測量結果表明MIMO設置可以顯著提高無源通信的性能。文獻[8]的研究結果表明MIMO設置可以增加無源通信的傳輸距離。

空時分組碼（space-time block code， STBC）作為一種能夠有效提升系統可靠性的MIMO技術受到了學術界的關注。文獻[9]研究了無源STBC的硬件實現，并通過實驗表明了STBC在無源標簽上實現的可行性。文獻[10]在理論上研究了正交空時分組碼（orthogonal space-time block code，OSTBC）在MIMO無源通信中所能實現的分集性能，分集性能是體現MIMO設置優勢的一個關鍵參數，然而研究表明OSTBC在MIMO無源信道中所能實現的分集階數受限于標簽天線數目。文獻[11]通過研究表明，造成上述性能瓶頸的原因是在前向鏈路中僅將查詢信號視為標簽的能量來源，并沒有挖掘查詢端的分集潛能，并且文獻[11]的研究結果還表明，不同于傳統信道，無源信道在信道相干時間內能夠提供時間分集，并據此在查詢端提出一種酉查詢（unitary query， UTQ）方法，其與標簽端OSTBC聯合設計時能夠突破分集階數受限于標簽天線數目的瓶頸，從而一定程度上提升了無源通信系統的整體性能?；赨TQ方法，文獻[12]提出了一種塊級酉查詢（block-level unitary query，BUTQ）方法，并表明BUTQ方法與OSTBC聯合設計時能夠充分挖掘出MIMO無源信道的固有分集，即BUTQ-OSTBC的聯合設計能夠實現MIMO無源信道所能提供的最大分集階數。文獻[13]將空間調制（spatial modulation，SM）與STBC結合（SM-STBC）引入到無源通信中，用以提升無源通信的傳輸性能。

由于無源通信中標簽是一個無源器件，因此，除了誤碼性能，在設計無源STBC時還應考慮無源標簽的硬件限制。文獻[14]設計了一種低電路復雜度的空時編碼，其在不損失或輕微損失誤碼性能的條件下，能夠大幅降低標簽的電路復雜度。通過考慮占空比，文獻[15]提出了一種旋轉的Alamouti code，并表明能夠以相同或者更好的誤碼性能的前提下實現更高的占空比，以提升無源通信的整體性能。

本文主要從無源STBC的設計方法與性能表現的角度對上述提到的無源STBC進行總結，并在單基地與雙基地信道結構下，對上述編碼在多種信道配置下的性能進行仿真對比，為無源STBC的設計與研究提供了全面的視角。

1" 信道結構對比

1.1 傳統信道

傳統的L×N MIMO信道由L個發送天線和N個接收天線構成，其信道模型可以表示為[16]

R=CG+W ， （1）

式中：C是維度為Ｔ×Ｌ的編碼矩陣；G是維度為Ｌ×Ｎ信道矩陣；W是維度為Ｔ×Ｎ的加性白高斯噪聲（Additive White Gaussian Noise， AWGN）矩陣；R是維度為Ｔ×Ｎ的接收信號矩陣，其信道結構如圖1所示。成對錯誤差（paired error probability， PEP）通常用來衡量STBC的誤碼性能。在Ｌ×Ｎ傳統信道中，PEP的漸近表現形式為[16]

式中：？姿i為碼字差矩陣？駐進行奇異值分解得到的特征值中的第i個特征值；r為碼字差矩陣？駐的質，其中碼字差矩陣表示為

，" （3）

式中：■是接收機實際接收檢測到的STBC。由此可以得出STBC在傳統信道中的設計準則。

①質準則：所有的碼字差矩陣？駐皆為滿質，即max rank（？駐）可實現最大分集階數，其中rank（·）表示矩陣的質。②行列式準則：在所有碼字差矩陣？駐均為滿秩時，最大化？駐？駐Ｈ的行列式的最小值，實現最大編碼增益。其中分集增益為大尺度增益，編碼增益為小尺度增益。

1.2 無源信道

根據天線結構，無源信道可以分為雙基地型結構和單基地型結構。一般的Ｍ×Ｌ×Ｎ雙基地無源信道由Ｍ根查詢天線，Ｌ根標簽天線和Ｎ根接收天線構成，其信道模型可以表示為[10]

（4）

式中：Q是維度為Ｔ×Ｍ的查詢矩陣，表示載波生成器發送的信號；Ｈ是維度為Ｍ×Ｌ的前向鏈路矩陣；G是維度為L×N后向鏈路矩陣；W是維度為T×N的AWGN矩陣；R是維度為T×N的接收信號矩陣；？莓為哈達瑪積運算符。圖2（a）為雙基地型MIMO無源信道結構示意圖。對于單基地型結構，由于查詢端與接收端共享同一組天線，因此前向鏈路與后向鏈路具有相同的信道增益，即G=HT。因此，對于一般的Ｍ×Ｌ的單基地型無源信道，其信道模型可以表示為[17]

（5）

式中：（·）Ｔ為轉置操作符。圖2（b）為單基地型MIMO無源信道結構示意圖。對比式（1）（4）（5）可見，MIMO無源信道與傳統MIMO信道有著根本上的不同，其性能不僅取決于標簽上的空時編碼，同時取決于查詢矩陣Ｑ的設計。He等[11]給出了不同查詢方式下STBC的性能測度，即

式中：｜·｜０為l0范數。關于均勻查詢與酉查詢的概念將在2.1與2.2中進行具體的介紹。對比式（2）（6）（7）可見，無源STBC的性能測度與傳統信道中STBC的性能測度完全不同，這意味著許多在傳統信道中性能表現不佳的編碼，在無源信道中可能會有意想不到的性能表現。表1對無源信道與傳統信道的異同進行了總結。

2" 查詢矩陣設計

由式（4）和（5）可知，不同于傳統通信的雙端結構，無源通信具有3個端口，因此查詢矩陣的設計同樣影響著無源空時編碼的性能，即需要查詢端與標簽端的聯合設計才能充分發揮MIMO無源通信的整體性能。本小節將對無源通信中一些已有的查詢方法進行介紹。

2.1" 均勻查詢

一般情況下，所有的查詢天線在信道相干時間內（coherent time）發送相同的信號，即查詢信號在信道相干時間內保持不變。這種查詢方式稱為均勻查詢（uniform query， UFQ），UFQ也是一種最簡單的查詢方式，其查詢矩陣可以表示為

（8）

式中：QUFQ的維度為T×Ｍ。為了更好地說明UFQ與STBC的聯合設計，我們以2×2×2信道為例，其中STBC采用經典的Alamouti code，其形式為[18]

此時UFQ-Alamouti的雙端聯合編碼設計信號流圖如圖3（a）所示。

雖然UFQ方法的實現方式簡單，但對于無源信道而言，在信道相干時間內的信息冗余能夠提供額外的時間分集。因此在信道相干時間內查詢信號保持不變的UFQ方法不能使STBC充分挖掘出MIMO無源信道潛在的分集性能。

2.2" 酉查詢

不同于UFQ方法，文獻[11]提出了一種酉查詢（unitary query， UTQ）方法，其在信道相干時間內發送變化的查詢信號，其查詢矩陣為酉矩陣，即滿足下述條件

（10）

式中：I是維度為T×T的單位陣，（·）H為共軛轉置操作符。以２×２×２信道為例，考慮如下聯合設計時

UTQ-Alamouti聯合設計的信號流圖如圖3（b）所示。

雖然UTQ的設計能夠有效挖掘出無源系統的時間分集，但是由于STBC的線性解碼器要求信道在2個連續符號時間內不發生變化，因此線性解碼器不適用于UTQ-Alamouti的聯合設計。這一局限性使得UTQ方法相較于UFQ方法所能提升的性能有限。

2.3" 塊級酉查詢

為了解決UTQ方法存在的解碼問題，文獻[12]對UTQ方法重新進行了設計，提出一種稱為塊級酉查詢（block-level unitary query， BUTQ）的查詢方法。其本質是通過張量積對酉查詢矩陣和空時編碼矩陣同時進行擴張，其編碼設計表示為[12]

（12）

式中：？茚為克羅內克積，1M是長度為M、內部元素全為1的向量。同樣以2×2×2信道為例，BUTQ-Alamouti的信號流圖如圖3（c）所示。

由圖3（c）可見，在BUTQ方法下，2個連續符號時間內的信道沒有發生變化，因此BUTQ方法下的STBC可以通過線性解碼算子實現解碼。并且文獻[12]的研究表明BUTQ方法可以使STBC充分挖掘出MIMO無源信道的固有分集。圖4展示了STBC在UFQ、UTQ和BUTQ方法下可實現的信道增益對比結果。

3" 編碼矩陣設計

上一小節對無源通信中查詢端的查詢矩陣設計進行了總結，本小節主要總結了近期關于無源空時編碼設計的工作。

3.1" 低電路復雜度編碼

無源通信的移動端（標簽）是一個硬件電路受限的設備，其不具備復雜的運算能力。同時，在諸多新型應用場景中，對無源標簽的尺寸有著較為嚴格的要求。因此，在保持較高傳輸性能的同時降低標簽的電路復雜度是使其在諸多新興領域進一步產生價值的關鍵之一。

由于無源標簽是一種無源器件，其通過改變標簽天線反射系數的幅值與相位來對入射信號進行反射從而實現無源通信，而反射系數是一個關于標簽負載阻抗的函數，其關系為[19]

式中：？祝為標簽天線反射系數；ZL為標簽負載阻抗；ZA是標簽天線阻抗。因此，無源STBC是通過變化標簽的負載阻抗來實現的。不同的編碼方式對應著不同的電路實現，即使是編碼結構上的細微差異也可能會帶來顯著不同的電路復雜度。

文獻[19]提出了一種極化時間碼，其本質上是對經典Alamouti code進行了轉置操作，即

對于Cp，在考慮二元相移鍵控（binary phase shift keying，BPSK）調制時，其可能的碼字差矩陣為

帶入式（2）（6）（7）可以得知Cp與CA在傳統信道與無源信道中均具有相同的誤碼性能。然而與經典Alamouti code相比，Cp顯著增強了空時編碼在空間維度上的單一性，因此Cp能夠有效降低編碼在標簽電路上實現所需的阻抗數量，從而降低了標簽電路的復雜度。

基于增強空時編碼空間維度上的單一性能夠有效降低標簽電路的復雜度，文獻[14]進一步提出了一種低電路復雜度空時分組碼（low-complexity space-time block code， LC-STBC），其形式為

同樣考慮BPSK調制，其可能的碼字差矩陣為

由式（17）可見CLC所對應的碼字差矩陣存在不是滿秩矩陣的情況，即CLC不滿足傳統信道中STBC的設計準則，因此在傳統信道中其性能會明顯弱于經典的Alamouti code。然而在無源信道中，將式（17）帶入式（6）和（7）可知，CLC與經典Alamouti code有著相同或者略差的誤碼性能。此外，與CP相比，CLC進一步增強了空時編碼空間維度上的單一性，因此其能夠進一步降低無源標簽的電路復雜度。圖5展示了CA，CP與CLC在標簽上的電路實現示意圖。

圖5（a）展示了經典Alamouti code在無源標簽上的電路實現，可見在標簽上實現Alamouti code時每根標簽天線需要4個不同的負載阻抗。圖5（b）展示了極化時間碼Cp在無源標簽上的電路實現。由圖5（b）可以看出，由于Cp增強了空時編碼空間維度上的單一性，標簽實現Cp時每根標簽天線只需要2個負載阻抗，相較于Alamouti code大大減少了標簽所需的負載阻抗數量，從而降低了標簽的電路復雜度。圖5（c）展示了LC-STBC在無源標簽上實現的電路示意圖。從圖5（c）可見，LC-STBC不但減少了標簽負載阻抗的數量，同時還減少了標簽負載阻抗所需的種類，進一步降低了無源標簽的電路設計復雜度。

3.2" 高占空比編碼

由于無源標簽不配有內部電池，標簽需要首先從查詢端發送的查詢信號中收集足夠的能量來激活標簽電路，繼而標簽上的微控制器通過調整標簽天線的反射系數來實現無源通信。因此不同于傳統通信，無源通信存在著占空比（duty cycle）行為，即一般情況下無源標簽不能以100%的時間進行通信。占空比這一行為影響著無源通信的整體傳輸性能，其表達式為[20]

式中：TA表示標簽處于激活狀態的時間，即標簽進行通信的時間；TS為標簽處于休眠狀態的時間，即標簽處于收集能量階段而未激活的時間。圖6展示了標簽通信的占空比示意圖。

為了提升標簽的占空比，文獻[15]提出了一種具有較高占空比的空時編碼CD，本質上CD是通過對Alamouti code進行旋轉后得到的，其表示為

其中

（20）

考慮BPSK調制時，觀察式（19）的形式可知，CD存在著休眠時隙，即

因此，在標簽被激活后，CD在每個時隙中僅激活一根標簽天線來傳輸信息，而另一根標簽天線負責收集能量。與在每個時隙中2根天線均被激活來傳輸信息的Alamouti code相比，CD能夠在激活狀態下收集到更多的能量，因此能夠有效延長無源標簽通信的持續時間，從而提升了無源通信系統的占空比。圖7展示了經典Alamouti code與旋轉后的Alamouti code的標簽電路實現示意圖。

4" 仿真驗證

本小節通過蒙特卡洛模擬來對上述章節中總結的編碼設計與查詢矩陣設計在瑞利衰落信道中的誤碼性能進行仿真論證，其中假設信道鏈路之間彼此相互獨立。首先通過仿真模擬檢驗了無源空時編碼在傳統MIMO信道中的性能表現。其次通過仿真模擬檢驗了在單基地與雙基地無源結構中，無源空時編碼在UFQ、UTQ與BUTQ等查詢方法下的性能表現。在仿真中，信道實現的數量取決于錯誤率水平：當發生50個錯誤時，仿真停止。

4.1" 傳統信道中的性能驗證

圖8展示了傳統Alamouti codeCA、低復雜度無源空時編碼CLC、高占空比無源空時編碼CD在傳統2×2與2×3信道中的誤碼性能表現，其中無線信道假設為瑞利衰落信道。由圖8可見，在瑞利衰落信道中，Alamouti code與高占空比無源空時編碼的性能相同，這是由于高占空比無源空時編碼是通過對傳統Alamouti code旋轉后得到的。此外可見，低復雜度無源空時編碼CLC在傳統MIMO瑞利信道中與傳統Alamouti code相比，其誤碼性能存在明顯下降，這是因為在低復雜度無源空時編碼CLC的所有碼字差矩陣Δ中，存在不是滿秩的碼字差矩陣，因此導致了其在傳統信道中的性能表現不佳。

4.2" 雙基地信道中的性能驗證

4.2.1" 均勻查詢下的空時分組碼

圖9展示了傳統Alamouti codeCA、低復雜度無源空時編碼CLC、高占空比無源空時編碼CD在2×2×2與2×2×3雙基地型無源信道中的誤碼性能表現，其中查詢端采用均勻查詢方法，信道假設為瑞利衰落信道。由圖9可見，在雙基地型MIMO無源信道中，傳統Alamouti codeCA與高占空比無源空時編碼CD在UFQ查詢方式下的誤碼性能相同，這與在傳統信道中的得到的結論相同。然而，對于低復雜度無源空時編碼CLC，由圖9可見，在2×2×2信道中，其在UFQ下的性能僅略弱于傳統Alamouti code，在2×2×3雙基地無源信道中，其性能更是逼近傳統Alamouti code。這與在傳統信道中的結論截然不同，這意味著傳統信道中的空時編碼設計準則并不完全適用于無源信道，存在著在傳統信道中表現不佳但在無源信道中表現良好的編碼。

4.2.2" 酉查詢下的空時分組碼

圖10展示了傳統Alamouti codeCA、低復雜度無源空時編碼CLC、高占空比無源空時編碼CＤ在2×2×2與2×2×3雙基地型無源信道中的誤碼性能表現，其中查詢端采用酉查詢方法，信道假設為瑞利衰落信道。由圖10的仿真結果可以看出，在UTQ方法下，傳統的Alamouti code與低復雜度無源空時編碼具有相同的誤碼性能，這一結論與其在傳統信道中和在UFQ查詢方式下的雙基地無源信道中得到的結論明顯不同。此外，在無源信道中，由圖10可以看出高占空比無源空時編碼CＤ的性能優于傳統的Alamouti code，這同樣與在傳統信道中和在UFQ查詢方式下的雙基地無源信道中得到的結論不同。上述結果表明了在無源信道中的UTQ查詢方式明顯不同于與UFQ查詢方式，其能提供更好的性能。

4.2.3" 塊級酉查詢下的空時分組碼

圖11展示了傳統Alamouti codeCA、低復雜度無源空時編碼CLC、高占空比無源空時編碼CD在2×2×2與2×2×3雙基地型無源信道中的誤碼性能表現，其中查詢端采用塊級酉查詢方法，信道假設為瑞利衰落信道。由圖11可以看出，在BUTQ查詢方式下，低復雜度無源空時編碼在誤碼性能上接近于傳統的Alamouti code，幾乎與Alamouti code相同，而高占空比無源空時編碼CD則完全與傳統的Alamouti code性能相同。這與在UFQ方法下得到的結論相似，而與在UTQ方法下得到的結論不同。

4.3" 單基地信道中的性能驗證

4.3.1" 均勻查詢下的空時分組碼

圖12展示了傳統Alamouti codeCA、低復雜度無源空時編碼CLC、高占空比無源空時編碼CD在單基地型2×2與3×2無源信道中的誤碼性能表現，其中無線信道假設為瑞利衰落信道。由圖12可見，在單基地型信道中，Alamouti code與高占空比無源空時編碼具有相同的性能。而低復雜度無源空時編碼在單基地型信道中與傳統Alamouti code相比，其誤碼性能略微弱于Alamouti code。這與在雙基地型信道中得到的結論相同。并且進一步說明了雖然單基地無源信道與雙基地無源信道的統計特性不同，但在雙基地信道中所得到的查詢矩陣設計和STBC設計的結論在單基地信道中仍然適用。

4.3.2" 酉查詢下的空時分組碼

圖13展示了傳統Alamouti codeCA、低復雜度無源空時編碼CLC、高占空比無源空時編碼CD在UTQ查詢方式下單基地型2×2與3×2無源信道中的誤碼性能表現，其中無線信道假設為瑞利衰落信道。由圖13可見，在UTQ查詢方式下，低復雜度無源空時編碼CLC與傳統Alamouti codeCＡ的性能相同，而高占空比無源空時編碼CＤ的性能同時優于CＡ和CLＣ，這與在單基地型信道中UFQ方式下得到的結論不同。這一結論進一步說明了UTQ查詢方式在單基地無源信道中同樣優于UFQ查詢方式。

4.3.3" 塊級酉查詢下的空時分組碼

圖14展示了傳統Alamouti codeCA、低復雜度無源空時編碼CLC、高占空比無源空時編碼CD在單基地型2×2與3×2無源信道中，在塊級酉查詢方式下的誤碼性能表現，其中無線信道假設為瑞利衰落信道。由圖14可見，在單基地型信道中，Alamouti code與高占空比無源空時編碼具有相同的性能，低復雜度無源空時編碼在單基地型信道中的性能逼近傳統Alamouti code，隨著接收端天線數目的增加，誤碼曲線的逼近效果會更好。

對比傳統Alamouti codeCA、低復雜度無源空時編碼CLC、高占空比無源空時編碼CD在傳統信道與無源信道中的仿真結果，可以看出傳統信道中表現較差的編碼，在無源信道中有著良好的性能表現。同時，在傳統信道中表現相同的編碼在無源信道中的表現也可能存在著差異。以上結果充分說明了無源信道與傳統信道有著本質上的不同。并進一步說明了傳統信道中STBC的設計準則并不能適用于無源信道中STBC的設計，需要針對無源信道的結構對STBC進行特別的設計。

另外對比傳統Alamouti codeCA、低復雜度無源空時編碼CLC、高占空比無源空時編碼CD在UFQ、UTQ和BUTQ查詢方法下的性能曲線可以看到，STBC在UTQ下的性能優于其在UFQ下的性能，這是由于UTQ方法相較于UFQ方法挖掘了無源信道的時間分集潛力。此外當STBC與BUTQ查詢方法聯合設計時，可以看到無源通信系統的整體性能得到了進一步的提升，這是因為相較于UTQ方法BUTQ方法更加充分地挖掘了無源信道的時間分集潛力。此外，對比上述STBC在單基地與雙基地型無源信道中的性能可知，STBC雙基地無源信道的性能優于其在單基地信道中的性能。

5" 發展趨勢

5.1" 環境后向散射通信中的STBC

近年來，環境后向散射[21]已經逐步成為一種很有前景的新型低能耗無源通信技術。在環境后向散射通信系統（ambient backscatter communications systems， ABCSs）中，后向散射設備可以利用來自周圍射頻源廣播的信號相互通信，例如電視塔、FM塔、蜂窩基站和Wi-Fi接入點。特別地，在ABCSs中，后向散射發射機可以通過調制和反射周圍的環境信號來向后向散射接收機傳輸數據。因此，ABCSs中的通信不需要稀缺且昂貴專用頻譜?；趤碜院笙蛏⑸浒l射機和射頻源或載波發射器的信號，接收機可以解碼從發射機發射的信號并獲得有用的信息。然而由于標簽的后向散射信號非常微弱，這對接收機識別出后向散射信號提出了挑戰。

為了克服這一挑戰，文獻[22]將STBC用于環境后向散射通信。為了允許STBC的應用，文獻[22]提出了一個近似的線性化和歸一化的MIMO信道模型，并證明了這種MIMO通道模型在廣泛的有用的條件下是準確的。仿真結果表明，在環境后向散射信道中使用STBC可以有效增強標簽的傳輸可靠性，同時驗證了在環境后向散射通信中使用多天線標簽的好處。

5.2" 與其他多天線技術結合的STBC

無源通信是一種新的超低功耗的通信模式，該技術為6G中大量數據密集型萬物聯網設備的能源自我可持續性（energy self-sustainability， ESS）帶來了巨大的前景。近年來的研究通過在無源通信采用多天線技術提高了系統吞吐量和可靠性。

文獻[23]首次將STBC與空間調制相結合（spatial modulation-STBC， SM-STBC），以同時實現2種多天線技術的優點。文獻[13]將SM-STBC引入了無源通信中，仿真結果表明SM-STBC能夠在提升無源通信可靠性的同時提升頻譜效率，文獻[13]還通過嚴謹的數學推導證明了SM-STBC在無源通信中的誤碼性能。

6" 結束語

無源通信為物聯網設備以較低的功耗和成本實現互相通信提供了有效的解決方案。在本文中，首先介紹了MIMO無源信道與傳統MIMO信道的區別，說明了傳統信道中STBC的編碼準則不適用于MIMO無源信道，然后根據天線結構對MIMO無源信道進行了介紹，討論了MIMO無源通信中查詢端查詢方式對系統整體性能的影響，列舉了針對無源標簽的特點設計的無源STBC，最后展望了未來無源STBC的發展趨勢。

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