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相關(guān)專題：
一、空時(shí)編碼
1.分層空時(shí)編碼
分層空時(shí)編碼技術(shù)(LSTC)最初是由貝爾實(shí)驗(yàn)室的Foschini提出來(lái)的，其基本思想是把高速數(shù)據(jù)流分為若干低速數(shù)據(jù)流，獨(dú)立地進(jìn)行編碼、調(diào)制，并提供復(fù)用增益。圖1為分層空時(shí)編碼原理框圖。
分層空時(shí)編碼按發(fā)射端分路的不同方式主要有三種方案：對(duì)角分層空時(shí)編碼；垂直分層空時(shí)編碼和水平分層空時(shí)編碼。其主要差別是針對(duì)并行信道編碼器的輸出，三種方案分別按照對(duì)角線、垂直方向和水平方向進(jìn)行編碼。
分層空時(shí)編碼的譯碼算法主要用于對(duì)抗多流干擾MSI(MultiStreamInterference)，具體實(shí)現(xiàn)分為最大似然譯碼算法、線性算法(如迫零算法、最小均方誤差算法)以及非線性算法(如串行干擾消除等)。最大似然譯碼算法具有最優(yōu)的譯碼性能，但是算法的復(fù)雜度與發(fā)送天線數(shù)以及調(diào)制星座的點(diǎn)數(shù)成指數(shù)關(guān)系，不能滿足實(shí)時(shí)譯碼要求。研究表明，分層空時(shí)編碼的優(yōu)勢(shì)是當(dāng)接收天線數(shù)大于發(fā)送天線數(shù)時(shí)，系統(tǒng)容量與發(fā)射天線數(shù)成正比關(guān)系。
2.空時(shí)分組編碼
空時(shí)分組編碼(STBC)利用正交設(shè)計(jì)的原理分配各發(fā)射天線上的發(fā)射信號(hào)格式，實(shí)際上是一種空間域和時(shí)間域結(jié)合的正交分組編碼方式。通過(guò)正交設(shè)計(jì)，STBC各信號(hào)在接收端可以獨(dú)立譯碼，接收機(jī)的復(fù)雜度隨著天線數(shù)目呈線性增長(zhǎng)。
空時(shí)分組編碼是由Alamouti最早提出的，采用兩個(gè)發(fā)射天線和一個(gè)接收天線的系統(tǒng)可以得到采用一個(gè)發(fā)射天線兩個(gè)接收天線系統(tǒng)同樣的分集增益。圖2為Alamouti空時(shí)分組編碼原理框圖。
編碼器在每一次編碼操作中取兩個(gè)調(diào)制符號(hào)x1、x2的一個(gè)分組，并根據(jù)如下給出的編碼矩陣將它們映射到發(fā)射天線：
編碼器的輸出在兩個(gè)連續(xù)發(fā)射周期t、t+T里從兩根天線發(fā)射出去。在第一個(gè)發(fā)射周期中，信號(hào)x1和x2同時(shí)從天線1和天線2分別發(fā)射；在第二個(gè)發(fā)射周期中，信號(hào)從天線1發(fā)射，而從天線2發(fā)射。很顯然，這種方法既在 空間域又在時(shí)間域進(jìn)行編碼。發(fā)射天線1和2上的發(fā)送序列分別為：
則兩個(gè)發(fā)送序列的內(nèi)積為0：
圖3為空時(shí)分組編碼接收機(jī)原理框圖。
圖中h1、h2為信道系數(shù)，n1、n2為信道傳輸過(guò)程中引入的噪聲。假設(shè)接收機(jī)能夠完全估計(jì)信道的狀態(tài)，采用最大似然譯碼準(zhǔn)則，可以對(duì)x1、x2獨(dú)立譯碼。因此，通過(guò)正交設(shè)計(jì)，STBC各信號(hào)在接收端可以獨(dú)立譯碼，接收機(jī)的復(fù)雜度隨著天線數(shù)目線性增長(zhǎng)。
空時(shí)分組編碼可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射天線數(shù)確定的完全分集，并允許使用基于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行線性處理的非常簡(jiǎn)單的最大似然譯碼算法。但空時(shí)分組編碼只能獲得分集增益而無(wú)編碼增益。
3.空時(shí)網(wǎng)格碼
空時(shí)網(wǎng)格碼是AT&T公司研究院的Tarokh在空時(shí)延遲分集和格狀碼的基礎(chǔ)上提出的，它利用了傳輸分集和信道編碼技術(shù)，具有很高的分集增益和編碼增益，能夠有效地抵抗衰落、抑制干擾和噪聲，在各種信道環(huán)境下都能獲得較好的性能。
該編碼方法在給定分集好處的情況下，可以通過(guò)增加格狀圖的方法來(lái)提高編碼增益，但同時(shí)狀態(tài)數(shù)的增加必然導(dǎo)致編、譯碼復(fù)雜度的提高。因此，實(shí)際應(yīng)用中，要在分集增益和編碼增益之間進(jìn)行折衷。
4.空頻分組編碼
空頻分組編碼是在空域和頻域兩維方向上進(jìn)行編碼的一種聯(lián)合編碼技術(shù)，空頻分組編碼設(shè)計(jì)的碼子也要求滿足正交性，因此空頻分組編碼的碼形式與空時(shí)分組編碼類似。
二、MIMO-OFDM系統(tǒng)
MIMO系統(tǒng)在一定程度上可以利用傳播中的多徑分量，也就是說(shuō)窄帶MIMO系統(tǒng)可以有效對(duì)抗多徑衰落，但是對(duì)于寬帶系統(tǒng)中突出的頻率選擇性深衰落，以往的基于窄帶技術(shù)的MIMO系統(tǒng)依然無(wú)能為力。而正交頻分復(fù)用(OFDM)將高速的數(shù)據(jù)流通過(guò)串/并變換，分配到傳輸速率相對(duì)較低的若干個(gè)子信道中進(jìn)行傳輸。由于每個(gè)子信道中的符號(hào)周期會(huì)相對(duì)增加，因此可以減輕由無(wú)線信道的多徑時(shí)延擴(kuò)展所產(chǎn)生的時(shí)間彌散性對(duì)系統(tǒng)造成的影響，抗多徑干擾與頻率選擇性衰落能力強(qiáng)。
把MIMO技術(shù)和OFDM技術(shù)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成MIMO-OFDM系統(tǒng)，可以大大提高無(wú)線傳輸?shù)挠行院涂煽啃�。根�?jù)不同的空時(shí)編碼形式，可分別構(gòu)成STBC-OFDM、LSTC-OFDM、SFBC-OFDM系統(tǒng)等。圖4為兩個(gè)發(fā)射天線、兩個(gè)接收天線時(shí)，STBC-OFDM的系統(tǒng)原理框圖。
圖5是在WCDMA多徑信道類型4(多徑數(shù)為4，速度為250km/h)中的STBC-OFDM系統(tǒng)性能仿真結(jié)果，仿真實(shí)驗(yàn)中OFDMIFFT/FFT規(guī)模為2048，未考慮信道編碼增益。
三、MIMO技術(shù)在3G中的應(yīng)用研究
在3GPPLTE演進(jìn)中，為支持更高的傳輸速率，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中會(huì)采用MIMO技術(shù)。究竟采用哪一種MIMO技術(shù)目前還沒(méi)有確定，空間復(fù)用(SM)、預(yù)編碼(Pre-coding)、發(fā)射分集(TD)等都在考慮范圍之內(nèi)。另外，MIMO技術(shù)的應(yīng)用也會(huì)在上下行信道之間、控制信道與業(yè)務(wù)信道之間、廣播多播業(yè)務(wù)與單播業(yè)務(wù)之間存在差異。目前，已經(jīng)確定的下行傳輸天線個(gè)數(shù)為1、2、4等三種配置。
3GPP2在AIE演進(jìn)中也考慮了各種可能的MIMO技術(shù)，如空間復(fù)用(SM)、預(yù)編碼(Pre-coding)等。考慮到如果讓UE反饋每個(gè)天線信道系數(shù)需要極大的信令開(kāi)銷，3GPP2決定在應(yīng)用MIMO技術(shù)時(shí)，把所有可能的MIMO信道情況對(duì)應(yīng)的系數(shù)預(yù)先設(shè)計(jì)成碼書(Codebook)的格式。碼書是預(yù)先定義的，由所有可能反映信道特征的系數(shù)矩陣構(gòu)成。這樣，UE在估計(jì)MIMO信道系數(shù)后，只需要反饋對(duì)應(yīng)的矩陣及列的標(biāo)號(hào)，這種方法減輕了信令開(kāi)銷，但相應(yīng)降低了信道系數(shù)的估計(jì)精度。
