MIMO―OFDM系統中的空時編碼技術的仿真研究

2 MIMO―OFDM系統中的空時編碼技術
空時編碼具有頻譜效率高，抗衰落能力強等優點，但目前提出的空時編碼都是基于平坦衰落信道，而未來寬帶移動通信所處的信道將是嚴重的非平坦衰落信道，因而還不能將空時編碼直接運用到未來移動通信中去。
0FDM的最大優點是：傳輸高速數據時，具有內在的抗符號干擾能力，將寬帶的非平坦信道轉換為一組并行的平坦衰落子信道。OFDM的最大特點正好彌補了空時編碼的最大缺點，為空時編碼在后3G寬帶移動通信系統中的應用找到了較為理想的解決方案。兩者結合不但可以使系統獲得更高的頻譜效率，傳輸速率和通信質量，而且還能夠大大減輕高速通信時將會遇到的均衡復雜性。
2．1 STC-OFDM系統結構
通常情況下，STC-OFDM是將輸入的信息比特流經過調制后串并變換，對得到的k路數據(k，子載波個數)分別進行空時編碼，每一路數據的編碼結果都是N路輸出信號(N，發射天線的個數)，這樣就能得到k組包含N路信號的輸出結果。然后，對這樣的結果進行重新排列，如下圖5所示，就能得到每一組OFDM的輸入信號。經過IFFT變換之后，從相應的天線上發射出去。也就是說，要在0FDM系統中使用空時碼，就在每一個子載波上進行空時編碼，然后再進行IFFT調制，接收端先進行FFT解調，再對每個子載波上的數據進行空時編碼。

2．2 STC-OFDM系統的仿真和結果分析
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)發送端采用QPSK調制方式；
(2)發送端天線間距為4λ，接收端天線間距為0．5λ；
(3)發送端采用2根天線，接收端采用1根天線；
(4)各發射天線上的功率相等；
(5)接收端采用理想的信道估計值；
(6)未使用信道編碼，并且信號到達接收端時已達到了精準的同步；
(7)0FDM以及STC-OFDM系統的信道環境按照3GPP TR 25．996 V6．1．0中的多徑衰落傳播環境中casel(移動臺速度為3km／h)給出的參數進行設置；
(8)STC系統的信道環境按照3(3PP TR 25．996 V6．1．0中的多徑衰落傳播環境中case3(移動臺速度為3km／h)給出的參數進行設置。
2．2．1 仿真結果

2．2．2 仿真結果分析
從上圖可以看出：采用空時編碼的OFDM系統性能比沒采用空時編碼的性能要好。但是STBC-OFDM系統性能卻比STBC的性能要差一些。這是因為在頻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技術通過FFT可變換能將頻率選擇性的多徑衰落信道分成多個平坦衰落信道，使空時編碼技術的應用不再受到平坦信道條件的限制。

3 結論
MIMO和OFDM技術在各自的領域中發揮了巨大的作用，如今將兩者相結合并應用到未來移動通信中，正成為無線通信研究的一個熱點。OFDM系統克服頻率選擇性衰落，為MIMO技術的應用提供了一個很好的平臺，MIMO技術又可以為OFDM系統提供明顯的分集增益和系統容量的增加，兩者的結合可以帶來極大的性能增益。空時編碼和OFDM的結合可以看成是MIMO-OFDM的特例，OFDM的特點正好彌補了空時編碼不能直接用于寬帶移動通信中的缺陷，將兩者結合而形成的空時OFDM技術將成為后3G及4G寬帶移動通信的無線傳輸找到一種可行的解決方案。