1、多天線系統中串行Turbo空時碼結構設計主要內容：一：引言二：空時格形碼簡介三：天線數目對系統性能的影響 四：多天線系統中空時碼的設計五：Turbo 空時碼編碼器六：總結 一引言一引言 無線通信中存在著一些自身特有的難題: 有限的頻譜資源 多徑衰落；遠近效應 系統對發射功率的嚴格要求多徑衰落是影響通信質量的決定性因素 分集是對抗多徑衰落的有效手段 常用的分集方式 時間分集頻率分集天線分集 1)空間分集：即令天線間距較大實現天線分集; 2)極化分集：令各天線具有不同的極化方向; 3)角度分集：各天線具有不同的方向性 二空時碼簡介n目前有關空時編碼與調制技術的分類 1） 空時格形碼 STTC 2）

2、 空時分組碼 STBC 3） 分層空時結構 BLAST 空時格形碼可以提供最大可能的分集增益和編碼增益，然而這種格形碼的構造十分復雜，當天線數目固定時,碼構造的復雜度隨發射速率的增大呈指數增加。因此，我們需要用一些其他的方法來降低碼構造復雜度。 已經證明將柵格調制和Turbo碼相結合可以在獲得大的編碼增益的同時提高帶寬利用率。正是由于Turbo碼迭代譯碼與空時格形碼調制的柵格譯碼特性，我們可以將兩者進行巧妙的結合，從而降低空時格形碼的碼構造復雜度而不會損失分集增益。增益。 二空時格形碼簡介三增加接受天線數目對系統性能 的影響在Rayleigh衰落信道下，具有N個發射天線，M個接收天線的通信系統

3、在時間t第j個天線接收 到的符號表達式sE為總的接收符號能量 在在RayleighRayleigh衰落信道下，解碼器將發射碼字衰落信道下，解碼器將發射碼字c c錯錯判為判為e e的平均錯誤概率為的平均錯誤概率為三增加接受天線數目對系統性能 的影響其中， 為路徑增益矩陣A的特征值 i三增加接受天線數目對系統性能 的影響n當M趨向無窮時，上式又為 因為矩陣A的特征值之和等于A的對角元素之和 由此可見錯誤概率僅依賴于發射端碼字間的歐氏距離。同時碼字的性能也只與矩陣A的對角元素有關。由A的定義可知，A的對角線的元素可以用來計算各發射天線碼字間的距離，而非對角線的元素可以用來計算不同發射天線中碼序列間的

4、干擾。以上結果表明，當M趨于無窮大時，碼間干擾最終可被被消除。 三增加接受天線數目對系統性能 的影響四多天線系統中空時碼的設計四多天線系統中空時碼的設計 n當M大于N幾時，我們可以不用考慮矩陣A中的所有項而只用考慮矩陣A中對角線上的元素，設計空時碼時，主要考慮矩陣A的對角線上的元素，也即單個天線發射的符號，而不用考慮各個發射天線間的碼序列干擾。這樣就極大的減少了空時格形碼的復雜度和解碼過程 一般情況下，M最多是約等于N。唯一的一個使得M N的方法就是將發射天線劃分為幾個組，并為每一個發射天線組設計獨立的空時碼。這個方法使得M的值遠大于發射天線組數。當發射天線組間的碼間干擾可以忽略時，空時碼的復

5、雜度就得到極大的降低，同時發射天線組中的每一個空時格形碼的碼狀態數也減少了。值得注意的是，為每一個發射天線組設計的空時碼只能在該發射組中才能實現天線分集，而不是在所有的N個發射天線中。四多天線系統中空時碼的設計四多天線系統中空時碼的設計圖1 新型空時碼的能量矩陣A四多天線系統中空時碼的設計四多天線系統中空時碼的設計 然而，將天線分組會導致分集天線增益的損耗，這是由于每一個編碼器的傳輸信息都集中在各自的天線組。為了讓以上方法能夠獲得發射天線的全部分集增益，我們可以采用一些交織的方法。這就意味者，不同的碼組之間可以周期性的相交換各自的天線組，從而充分利用分集增益。下面我們將證明，TURBO碼結構引

6、入空時編碼，將會提高空時格形碼字的性能。 四多天線系統中空時碼的設計四多天線系統中空時碼的設計五五Turbo 空時碼空時碼Turbo space-time碼編碼器一一.Turbo 空時碼編碼器空時碼編碼器二二. Turbo . Turbo 空時碼譯碼器空時碼譯碼器Turbo空時譯碼器的基本工作原理： 由于在空時碼的編碼器前端采用了Turbo碼的編碼器的結構，那么在譯碼端，我們采用的也是與Turbo碼譯碼相類似的次優化迭代譯碼算法。該迭代譯碼算法的由兩部分組成：分組碼的MAP譯碼器和兩個概率更新計算器MAP譯碼的輸出概率和信息比特流的先驗概率。分組MAP譯碼器對相應的分組碼進行譯碼，并根據奇偶校

7、驗位和前一個MAP譯碼器的輸出來改變這兩個概率值。并將新的先驗概率輸出到下一個成分譯碼器。為了得到更好的譯碼性能，將此過程迭代數次。 分組MAP譯碼算法的輸入包括先驗信息和分支矩陣。基本上，MAP譯碼器的輸入矩陣是由接收符號與發射符號間的歐氏距離決定的。 jtritq為接收天線j在時間t收到的信號 為發射天線在t時刻發射的信號 A. 矩陣計算和第一個譯碼過程 B B多分支多分支MAPMAP譯碼器及信息交換譯碼器及信息交換 MAP譯碼器輸出的比特概率U，用 表示內部空時編碼器的輸入序列的第k個（包含奇偶校驗位）比特位，y表示接收序列：kd 在下一個譯碼器工作之前，根據接收的奇偶校驗碼對先驗信息進行更新： 當所有R個接收碼字譯碼完成后，則該階段譯碼器的概率輸出為：五總結五總結本文介紹了在半穩態和獨立瑞利衰落環境下，分集多天線系統中的串行結構的Turbo space-time碼的設計方法。這種方法使得人們可以用少量的空