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3、: 20005-110-226 来来源:谈谈振辉 金晓军军 摘要：空空时编码码技术能能提高系系统吞吐吐量，改改善非对对称应用用环境中中下行链链路的传传输问题题，还可可以结合合干扰抑抑制技术术，进一一步提高高系统容容量。文文章介绍绍了用于于EDGGE蜂窝窝通信系系统和宽宽带无线线接入网网的空时时编码(STCC)技术术，重点点讨论了了物理层层信道估估值、联联合均衡衡与编码码以及干干扰抑制制等信号号处理技技术。 关键词：宽带无无线通信信；接入入网；空空时编码码技术 Absttracct:SSpacce-TTimee Coode (STTC) cann inncreeasee syysteem tth
4、rooughhputt, aand impprovve ddownnlinnk ttrannsmiissiion undder an asyymmeetriic aappllicaatioon eenviironnmennt. It cann fuurthher inccreaase sysstemm caapaccityy whhen commbinned witth iinteerfeerennce supppreessiion tecchniiquee. TThe papper disscusssess STTC ttechhniqquess foor tthe EDGGE (Enhha
5、ncced Datta RRatees ffor Glooball Evvoluutioon) commmunnicaatioon ssysttem andd brroaddbannd wwireelesss nnetwworkks, witth aa foocuss onn suuch siggnallingg prroceessiing tecchniiquees aas tthe phyysiccal layyer chaanneel eestiimattionn, ccombbineed ccodiing andd eqquallizaatioon, andd innterrferre
6、ncce ssupppresssioon. Key worrds:brooadbbandd wiirellesss coommuuniccatiion; acccesss nnetwworkk;sppacee-tiime codde 随着着Intternnet和和业务的的普及，越越来越多多的应用用需要高高速无线线接入。由由于无线线传输受受到信号号衰落和和干扰的的影响，为为了实现现高数据据速率和和高业务务质量，要要求采用用新技术术来提高高频谱效效率和改改善链路路可靠性性。在发发射机和和接收机机使用多多个天线线进行数数据传输输的多输输入多输输出(MMIMOO)技术术，可以以在不增增加带宽宽和天线线
7、发送功功率的情情况下，成成倍地提提高频谱谱利用率率，进而而成倍地地提高无无线信道道容量。 天线阵列很早就被用于接收机分集。“智能天线”提出后，天线阵列在无线通信系统中的应用更得到深入研究。理论上已经证明，采用多个发射天线能把无线信道分割成多个并行的窄带信道，具有提高信道比特传输率的潜能，且研究结果显示，信道容量随天线数量增加而线性增大。与接收分集和智能天线相比，MIMO系统不但能够提供分集增益和阵列增益，而且可以采用空间复用(SDM)的方式提高系统容量。此外，采用MIMO构成多路信道可以在一定程度上对抗信道衰落，因为多个信道同时处于深衰落的可能性较小。 由于无论发射机还是接收机的天线数都是有限
8、的，因此增加分集增益和提高发射速率是一对矛盾。空时编码(STC)能较好地解决这一矛盾。STC是一类采用多发射天线、单接收天线(或多接收天线)，有机结合信道编码与空域发射分集，实现发射速率与分集增益折衷的MIMO通信技术。在不增加总发射功率和总传输带宽的前提下，数据经过STC并通过多个天线发射出去，各发射符号间在空域和时域具有相关性，因而可获得分集增益和编码增益。 无线高速应用环境下，在基站和移动用户终端间采用STC传输，基站采用双天线时，即使不增加用户终端接收天线的数目，STC系统也能提高系统吞吐量，从而改善非对称应用环境中下行链路传输“瓶颈”问题。如果移动用户终端采用双天线，还可以结合干扰抑
9、制技术，进一步提高系统的容量1。1 空时时格码和和空时分分组码 随着着第三代代移动通通信系统统标准的的出台，发发射分集集技术受受到了空空前重视视，多种种发射分分集技术术被纳入入标准当当中。北北美CDDMA220000标准采采用的两两种发射射分集技技术分别别是空时时扩展(STSS)和正正交发射射分集(OTDD)。在在欧洲的的WCDDMA标标准中，前前向链路路发射分分集分为为开环发发射分集集和闭环环发射分分集，其其中开环环发射分分集采用用空时发发射分集集(STTTD)，闭环环发射分分集采用用闭环模模式一(CL11)和闭闭环模式式二(CCL2)。 传统的的发射分分集技术术不能满满足带宽宽或发射射速率
10、的的要求，因因此要想想在不损损失带宽宽和发射射速率的的前提下下，实现现系统的的全空间间分集增增益，应应该采用用分集与与编码相相结合的的方法，于于是ATT&T实实验室的的Tarrokhh等人提提出了空空时码(STCC)的概概念22。SSTC的的提出可可以认为为是多天天线MIIMO系系统以及及发射分分集研究究进程中中的一个个重要里里程碑。SSTC分分为空时时格码(STTTC)和和空时分分组码(STBBC)。到到目前为为止，无无论是SSTBCC还STTTC，大大数量发发射天线线的编码码问题还还是一个个难点。因因此，如如何寻找找能够实实现更高高编码增增益以及及全空间间分集增增益的好好码目前前是STTC
11、研究究领域的的重要课课题。1.1 空时格格码 STTTC的基基本原理理是，原原始数据据流通过过信道编编码器进进行编码码，编码码数据经经过串/并转换换分成nnt个数数据流；每个数数据流形形成脉冲冲后进行行调制，在在每个时时刻t，调调制器ii的输出出信号从从第i个个天线发发射出去去。这样样，ntt个信号号从nii个不同同的天线线同时发发射，每每个信号号的比特特周期保保持相同同。接收收机采用用Vitterbbi译码码对信号号进行判判决。图图1所示示为8状状态8PPSK的的STTTC状态态和编码码。除提提供额外外编码增增益外，这这个STTTC等等效于延延时分集集传输。其其中，经经过8状状态8PPSK映
12、映射后，送送给第二二副天线线的延时时符号XX(k-1)为为奇数时时，延时时符号乘乘以因子子1；当当延时符符号为偶偶数时，延延时符号号乘以因因子-11。 虽然然STTTC集合合了前向向差错控控制编码码和分集集，提供供信号星星座、传传输速率率、分集集增益和和网格复复杂度之之间的最最佳折衷衷方案，带带来的增增益非常常可观，但但代价是是增加了了处理复复杂度。例例如，当当发射天天线数目目固定时时，其解解码复杂杂度随分分集重数数和传输输速率呈呈指数性性增加。1.2 空时分分组码 尽管管STTTC比其其他发射射分集技技术具有有更好的的综合性性能，但但是当系系统要求求的发射射天线较较多时，SSTTCC的复杂杂
13、度将严严重阻碍碍其在实实际系统统中的应应用。鉴鉴于这种种情况，TTarookh等等人随后后又提出出了STTBC。SSTBCC的特点点为：发发射机不不要求接接收机反反馈信道道状态信信息(CCSI)，没有有带宽扩扩展，译译码简单单，在不不损失发发射速率率的前提提下达到到与最大大比合并并(MRRC)接接收分集集相同的的分集增增益。 虽然然STBBC实现现简单、性性能优越越，但是是由于每每个天线线的发射射功率只只有原来来的一半半，因此此信噪比比比MRRC降低低了3 dB；另外，与与STTTC相比比，STTBC没没有编码码增益，因因此在实实际应用用中需要要与信道道编码相相结合。 对于图1的结构，STBC
14、输入成对符号，即在时刻k，符号Xk和Xk+1分别从天线1和天线2发射；在时刻k1，符号-X*k+1和X*k分别从天线1和天线2发射。其中( )*表示复共轭。这样可保证欲发射符号具有正交空时结构，构成完全时域分集。该结构已经被IS-136、WCDMA和CDMA2000等移动通信标准所采纳。2 空时时编码中中的信号号处理2.1 宽带信信道模型型 假假设进行行空时编编码传输输的信道道是频率率选择性性衰落的的，且从从第i副副发射天天线到单单个接收收天线的的信道脉脉冲响应应(CIIR)为为无线脉脉冲响应应hi。hhi的DD变换为为：其中，VV为信道道记忆长长度，DD为单位位延时，hhi(kk)为hhi的
15、第第k个元元素。2.2 信道估估值 在接收收端的联联合均衡衡与编码码及干扰扰抑制中中，CSSI起着着关键作作用。为为使估值值过程简简单，估估值结果果可靠，一一般采取取在传输输数据中中嵌入训训练序列列的方式式辅助CCSI估估值。估估值时会会有两个个问题：一是，对对于单发发射天线线传输，嵌嵌入的训训练序列列应有高高自相关关和低互互相关，即即具有联联合序列列最佳根根(PRRUS)的特性性；二是是，对于于多发射射天线的的传输，随随需要估估值的信信道参数数个数增增加，每每副发射射天线的的发射功功率却减减少。后后者的解解决方法法是对单单一训练练序列进进行空时时编码，产产生有限限的nii个相关关的训练练序列，其其性能虽虽比PRRUS要要差一些些，但也也属次优优，而此此时训练练序列的的搜索空空间尺寸寸从C 减少到到C (C为为输入和和输出字字符集的的大小，NNt为训训练序列列长度)。(1)SSTTCC编码训训练序列列 具具
