基于Turbo码的MIMO-OFDM检测系统设计.pdf
时间:09-18 17:07
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简介:
在MIMO-OFDM系统中,分层空时编码技术可以有效地提高空间复用增益,但是由于其译码层是相互独立的,因此系统编码增益并不高,而基于迭代法译码的Turbo码具有良好的编码增益,因此,提出采用联合分层空时编码技术和Turbo迭代解码原理的MIMO-OFDM检测系统,通过仿真实验验证,该系统不仅可以提高MIMO-OFDM系统的性能,在频率选择性衰落信道下该系统也具有良好的可靠性。
0 引言
在无线通信系统中,为了提高系统的频谱效率常采用分集技术,一般有时域分集、频域分集和空间分集。
由于空间分集能够在不损失任何带宽效率的情况下执行,因此当通信系统的衰落信道是非选择性的,或者系统要保证一定的传输速率和带宽效率时,通常都会采用空间分集技术。而MIMO-OFDM系统,就是利用空间分集技术,从而实现空间复用,使得系统的传输容量随着天线数 量的增加而线性增加。采用空间复用增益的方法有很多,一般常用的有迫零(ZF)算法,最小均方误差(MMSE)算法,最大似然(ML)算法以及贝尔实验室 的分层空时处理(BLAST)算法。其中,迫零算法能够消除信号间的干扰,简单易实现,但是对信噪比的要求比较高,而且在信号处理中往往噪声也同样被放 大。分层空时编码算法是非线性算法,是在迫零算法的基础上通过增加干扰去除的方法而产生的。它将高速数据业务进行串/并转换成若干低速数据业务,从而利用 并行方式进行多路数据流的无线传输。但是在分层空时译码过程中,多路的数据流也是单独进行译码,各层之间的数据均不相关,造成了编码增益的降低。
而Turbo 编码内部通过两个或者多个带反馈的系统卷积码RSC级联而成,每个子码编码器的输入都由不同的交织器分开。因此有效地实现了随机性编译码思想,而且能更靠 近香农的理论限。但是当传输信号是衰落信道,Turbo编码的性能会受到很大的影响,尤其是当系统的接收机移动,甚至速度比较快时,仅仅将Turbo码与 分层空时编码系统进行级联使用,并不能取得良好的效果。因此,要提高系统的抗衰落性能,接收机需要加入匹配滤波器,在考虑时延因素时也需要采用均衡器。本文提出利用Turbo迭代检测译码方法,将系统接收机设计为垂直分层空时迭代检测解码系统,使之既提高了系统的容量,同时又增加了系统的抗衰落特性。
1 迭代编码系统的设计
设计窄带的MIMO-OFDM系统,发射天线有MT 个,接收天线有MR 个,且MR ≥ MT .假设发射端和接收端信号帧同步,采样时钟也同步。并且在一个码块之内,即包含了M 个符号周期,信道衰落频率响应不变。
图1是该编码系统结构框图,其中交织单元采用近似最佳交织检测和解码(IDD)。