MIMO―OFDM系統(tǒng)中的空時(shí)編碼技術(shù)的仿真研究

2 MIMO―OFDM系統(tǒng)中的空時(shí)編碼技術(shù)
空時(shí)編碼具有頻譜效率高，抗衰落能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但目前提出的空時(shí)編碼都是基于平坦衰落信道，而未來寬帶移動(dòng)通信所處的信道將是嚴(yán)重的非平坦衰落信道，因而還不能將空時(shí)編碼直接運(yùn)用到未來移動(dòng)通信中去。
0FDM的最大優(yōu)點(diǎn)是：傳輸高速數(shù)據(jù)時(shí)，具有內(nèi)在的抗符號干擾能力，將寬帶的非平坦信道轉(zhuǎn)換為一組并行的平坦衰落子信道。OFDM的最大特點(diǎn)正好彌補(bǔ)了空時(shí)編碼的最大缺點(diǎn)，為空時(shí)編碼在后3G寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)中的應(yīng)用找到了較為理想的解決方案。兩者結(jié)合不但可以使系統(tǒng)獲得更高的頻譜效率，傳輸速率和通信質(zhì)量，而且還能夠大大減輕高速通信時(shí)將會(huì)遇到的均衡復(fù)雜性。
2．1 STC-OFDM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
通常情況下，STC-OFDM是將輸入的信息比特流經(jīng)過調(diào)制后串并變換，對得到的k路數(shù)據(jù)(k，子載波個(gè)數(shù))分別進(jìn)行空時(shí)編碼，每一路數(shù)據(jù)的編碼結(jié)果都是N路輸出信號(N，發(fā)射天線的個(gè)數(shù))，這樣就能得到k組包含N路信號的輸出結(jié)果。然后，對這樣的結(jié)果進(jìn)行重新排列，如下圖5所示，就能得到每一組OFDM的輸入信號。經(jīng)過IFFT變換之后，從相應(yīng)的天線上發(fā)射出去。也就是說，要在0FDM系統(tǒng)中使用空時(shí)碼，就在每一個(gè)子載波上進(jìn)行空時(shí)編碼，然后再進(jìn)行IFFT調(diào)制，接收端先進(jìn)行FFT解調(diào)，再對每個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)進(jìn)行空時(shí)編碼。

2．2 STC-OFDM系統(tǒng)的仿真和結(jié)果分析
在基于MIMO-OFDM下行鏈路級仿真中，我們使用了Matlab仿真工具，仿真條件為：
(1)發(fā)送端采用QPSK調(diào)制方式；
(2)發(fā)送端天線間距為4λ，接收端天線間距為0．5λ；
(3)發(fā)送端采用2根天線，接收端采用1根天線；
(4)各發(fā)射天線上的功率相等；
(5)接收端采用理想的信道估計(jì)值；
(6)未使用信道編碼，并且信號到達(dá)接收端時(shí)已達(dá)到了精準(zhǔn)的同步；
(7)0FDM以及STC-OFDM系統(tǒng)的信道環(huán)境按照3GPP TR 25．996 V6．1．0中的多徑衰落傳播環(huán)境中casel(移動(dòng)臺(tái)速度為3km／h)給出的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；
(8)STC系統(tǒng)的信道環(huán)境按照3(3PP TR 25．996 V6．1．0中的多徑衰落傳播環(huán)境中case3(移動(dòng)臺(tái)速度為3km／h)給出的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
2．2．1 仿真結(jié)果

2．2．2 仿真結(jié)果分析
從上圖可以看出：采用空時(shí)編碼的OFDM系統(tǒng)性能比沒采用空時(shí)編碼的性能要好。但是STBC-OFDM系統(tǒng)性能卻比STBC的性能要差一些。這是因?yàn)樵陬l率選擇性衰落信道中，噪聲的存在使得OFDM的子載波之間的正交性遭到破壞，不同的子載波之間存在干擾。
仿真表明，0FDM技術(shù)通過FFT可變換能將頻率選擇性的多徑衰落信道分成多個(gè)平坦衰落信道，使空時(shí)編碼技術(shù)的應(yīng)用不再受到平坦信道條件的限制。

3 結(jié)論
MIMO和OFDM技術(shù)在各自的領(lǐng)域中發(fā)揮了巨大的作用，如今將兩者相結(jié)合并應(yīng)用到未來移動(dòng)通信中，正成為無線通信研究的一個(gè)熱點(diǎn)。OFDM系統(tǒng)克服頻率選擇性衰落，為MIMO技術(shù)的應(yīng)用提供了一個(gè)很好的平臺(tái)，MIMO技術(shù)又可以為OFDM系統(tǒng)提供明顯的分集增益和系統(tǒng)容量的增加，兩者的結(jié)合可以帶來極大的性能增益?？諘r(shí)編碼和OFDM的結(jié)合可以看成是MIMO-OFDM的特例，OFDM的特點(diǎn)正好彌補(bǔ)了空時(shí)編碼不能直接用于寬帶移動(dòng)通信中的缺陷，將兩者結(jié)合而形成的空時(shí)OFDM技術(shù)將成為后3G及4G寬帶移動(dòng)通信的無線傳輸找到一種可行的解決方案。