《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置：首頁(yè) > 通信與網(wǎng)絡(luò) > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > V-BLAST OFDM 最大發(fā)射分集度分析
V-BLAST OFDM 最大發(fā)射分集度分析
來(lái)源：電子技術(shù)應(yīng)用2011年第7期
官 鷺, 邵士海, 唐友喜
(電子科技大學(xué) 通信抗干擾技術(shù)國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 611731)
摘要： V-BLAST OFDM可以利用多徑信道的頻域選擇性改善分集性能。目前相關(guān)研究缺乏分集度的理論分析，未能明確給出一種獲取最大分集度的方法。針對(duì)這一問(wèn)題，首先分析了V-BLAST系統(tǒng)可獲得的最大分集度，然后找出了獲得它所必須的條件，最后給出了一種可獲得最大分集度的信號(hào)發(fā)射方法。在兩發(fā)兩收、BPSK調(diào)制、M.1225 步行測(cè)試信道下的仿真結(jié)果表明：在誤比特率為1e-3時(shí)，所提方法有2 dB的性能改善。
中圖分類號(hào)： TN92
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)： 0258-7998(2011)07-115-03
Maximum transmit diversity gain analysis of V-BLAST OFDM
Guan Lu, Shao Shihai, Tang Youxi
National Key Lab. of Science and Technology on Communication, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
Abstract： V-BLAST OFDM can use the frequency selectivity to improve diversity performance. However, related researches are lack of the performance analysis at the present day, and short of a method to obtain the maximum diversity gain. Focusing on this problem, this paper firstly analyzes the value of the maximum achievable diversity gain, and then finds the necessary condition to achieve it. Finally an effective transmit scheme is proposed to attain the gain. Simulation results in M.1225 pedestrian test channel show that the proposed algorithm has 2 dB gain at BER of 1e-3 compared to conventional method using BPSK modulation.
Key words : wireless communication; V-BLAST; OFDM; transmit diversity


    垂直貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時(shí)碼結(jié)構(gòu)(V-BLAST)[1]在每個(gè)發(fā)射天線上傳輸獨(dú)立的數(shù)據(jù)子流，比單天線系統(tǒng)具有更高的數(shù)據(jù)傳輸率。正交頻分復(fù)用系統(tǒng)(OFDM)將頻率選擇性衰落信道轉(zhuǎn)化為多個(gè)并行的平坦衰落信道，有效對(duì)抗了多徑引起的符號(hào)塊間干擾[2]。將兩者相結(jié)合的VBALST-OFDM技術(shù)作為新一代移動(dòng)通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，近年來(lái)得到了廣泛研究[3]。
    VBLAST在高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r(shí)犧牲了發(fā)射分集，其誤符號(hào)率性能差于空時(shí)分組碼(STBC)、空頻分組碼(SFBC)等傳輸方式。利用多徑信道的頻率選擇性可以改善OFDM系統(tǒng)的發(fā)射分集。GIANNAKIS等人針對(duì)單天線OFDM研究發(fā)現(xiàn)：在OFDM載波上進(jìn)行預(yù)編碼，最大可獲得的分集度為信道多徑數(shù)[4]。對(duì)于VBLAST-OFDM系統(tǒng)，參考文獻(xiàn)[5]發(fā)現(xiàn)在引入預(yù)編碼后，系統(tǒng)發(fā)射分集得到了改善。但該文獻(xiàn)只進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真，缺乏必要的理論分析。
    針對(duì)這一問(wèn)題，本文首先分析了VBLAST-OFDM系統(tǒng)可獲得的最大分集度，并同時(shí)找出了實(shí)現(xiàn)該分集度所必須的條件，最后給出了一種能獲得該分集度的信號(hào)發(fā)射方法。
1 系統(tǒng)模型
    考慮有Mt根發(fā)射天線,Mr根接收天線的V-BLAST OFDM系統(tǒng)。在一個(gè)OFDM時(shí)間內(nèi)，第p根發(fā)射天線上的數(shù)據(jù)符號(hào)可以表示為sp=[s(pN-N),…，s(pN-1)]T，p=1,…,Mt。所有Mt根發(fā)射天線數(shù)據(jù)分別經(jīng)OFDM調(diào)制、上變頻后送至天線發(fā)射。
    假設(shè)信道為頻率選擇性慢衰落信道,在同一個(gè)OFDM符號(hào)內(nèi)信道保持不變，在不同OFDM符號(hào)間隨機(jī)變化。將發(fā)射天線p與接收天線q間的信道建模為抽頭延遲線模型[6]：

 



2 仿真結(jié)果與分析
    通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真,驗(yàn)證提出方法對(duì)VBLAST-OFDM系統(tǒng)分集度的改善?？紤]兩發(fā)兩收VBLAST-OFDM系統(tǒng)，OFDM子載波數(shù)為128。采用BPSK調(diào)制，并利用球形譯碼算法作為近似的最大似然檢測(cè)。為了降低檢測(cè)復(fù)雜度，本文引入了子載波分組的方法。頻率選擇性衰落信道選用ITU M.1225 步行測(cè)試信道。
    圖1仿真比較了平坦衰落信道下VBLAST系統(tǒng)、頻率選擇性衰落信道下VBLAST-OFDM系統(tǒng)以及本文方法在頻率選擇性衰落信道下的性能。從圖1可以發(fā)現(xiàn)，在未采用本文方法時(shí)，VBLAST-OFDM系統(tǒng)在頻選信道下與VBLAST系統(tǒng)在平坦衰落信道下的性能基本一致(未考慮CP對(duì)發(fā)射能量的消耗)。而采用本文方法后，VBLAST-OFDM系統(tǒng)可以在頻率選擇性衰落信道下獲得更高的分集度，從而在高信噪比下具有更好的性能。

    利用多徑信道的頻率選擇性可以改善VBLAST系統(tǒng)的發(fā)射分集度，其最大值為接收天線數(shù)乘上收發(fā)天線間頻選信道的最大多徑數(shù)。通過(guò)在VBLAST OFDM系統(tǒng)的各子流上分別采用頻域預(yù)編碼，并在接收端使用最大似然檢測(cè)即可以獲得該最大分集度。
參考文獻(xiàn)
[1] FOSCHINI G J. Layered space-time architecture for wire less communication in a fading environment when using multielement antennas[J]. Bell Labs Technical Journal,1996,1(2):41-59.
[2] B LCSKEI H, GESBERT D, PAULRAJ A J. On the capacity of OFDM-based spatial multiplexing systems. IEEE  Trans. Commun., 2002,50(2):225-234.
[3] FURHT B, AHSON S. Long term evolution: 3GPP LTE radio and cellular technology [M]. New York: CRC Press, 2009:12-13.
[4] LIU Z, XIN Y, GIANNAKIS G. Linear constellation precoding for OFDM with maximum multipath diversity and coding gains[J]. IEEE Transactions on Communications, 2003,51(3):416-427.
[5] GUI B, QU D. VBLAST-OFDM system with linear constellation precoding[C]. IEEE Vehicular Technology Conference (VTC), Milan, Italy, May, 2004, 733-737.
[6] 許國(guó)平, 張欣, 楊大成. 一種低復(fù)雜度的MIMO-OFDM 信道估計(jì)新方法[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2008,30(4):797-800.

[7] VUCETIC B, YUAN J. Space-time coding[M]. Chichester: John Wiley and Sons, 2003:66-70.
[8] 張賢達(dá). 矩陣分析與應(yīng)用[M].北京: 清華大學(xué)出版社, 2005:58-59.
[9] SHEN Y, TANG Y X, SHAO S S. Optimally interleaved  signals for SFN[J]. IEEE Transactions on Broadcasting, 2008, 54(1):100-105.

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng)，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。