正交空時分組編碼的仿真與分析

1、* 實踐教學(xué)*蘭州理工大學(xué)計算機與通信學(xué)院2013年春季學(xué)期創(chuàng)新課程設(shè)計題 目： 正交空時分組編碼的仿真與分析專業(yè)班級： 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 成 績： 摘要作為一種新的通信信號處理技術(shù)和方法,自從空時編碼提出以來,全球無線通信領(lǐng)域內(nèi)掀起了研究空時編碼的熱潮。本次設(shè)計采用正交空時分組編碼對無線通信的特性進行仿真與分析。數(shù)據(jù)經(jīng)過空時編碼后,編碼數(shù)據(jù)分為多個支路數(shù)據(jù)流,分別經(jīng)過多個發(fā)射天線同時發(fā)射出去；接收端的最大似然譯碼可以通過把不同天線發(fā)射的數(shù)據(jù)解偶來得到更簡單的實現(xiàn)形式,利用的是空時碼字矩陣的正交性從而得到基于線性處理的最大似然譯碼算法。最后利用MALAB軟件繪制各種情況下的信噪比

2、和誤比特率圖形。關(guān)鍵詞：信號處理；無線通信；空時分組；最大似然目錄前言1一、基于MIMO的空時編碼的基本原理21.1MIMO技術(shù)簡介21.2瑞利衰落21.3空時編碼技術(shù)31.4空時編碼技術(shù)及其分類41.4.1空時發(fā)射分集(STTD)41.4.2正交發(fā)射分集(OTD)5二、空時分組編碼和譯碼的實現(xiàn)與仿真62.1空時分組編碼62.2空時分組編碼和譯碼62.2.1空時分組編碼器的實現(xiàn)62.2.2空時分組譯碼器的實現(xiàn)62.3仿真結(jié)果及分析102.3.1 MPSK調(diào)制的仿真函數(shù)102.3.2 最大似然檢測的仿真函數(shù)112.3.3 瑞利衰落信道的仿真函數(shù)112.3.4 兩根接收天線數(shù)目的仿真結(jié)果12總結(jié)1

3、3參考文獻14致謝15附錄16前言作為一種新的通信信號處理技術(shù)和方法,自從空時編碼提出以來,全球無線通信領(lǐng)域內(nèi)掀起了研究空時編碼的熱潮,除了對如何構(gòu)造空時編碼和空時編碼與其他信道編碼方式如Turbo 碼相結(jié)合方面的研究外,許多和工程應(yīng)用緊密聯(lián)系的研究方向正在形式.當前雖然關(guān)于空時編碼的構(gòu)造和應(yīng)用有了一些成果,但是這些理論大多假設(shè)信道是準靜態(tài)、平衰落的,各衰落路徑也是假設(shè)是相互獨立的,而實際信道為頻率選擇性衰落、快變化以至各衰落路徑有可能相關(guān),所以為了推動空時編碼技術(shù)的實用性,有必要對空時編碼在信道為頻率選擇性衰落、快變化以至各衰落路徑相關(guān)的情況下的性能以及相應(yīng)的改進措施進行理論和實踐研究. 同

4、時,如何將空時編碼和第三代移動通訊的標準相結(jié)合,研究在CDMA ,WCDMA 環(huán)境下空時編碼技術(shù)的性能以及和其他技術(shù)如多用戶檢測技術(shù)的結(jié)合目前也吸引了不少的研究人員進行研究,如空時編碼和OFDM等通訊技術(shù)的結(jié)合,使其適用于寬帶無線通訊系統(tǒng)。另外,如何將空時編碼和陣列信號處理技術(shù)如波束形成技術(shù)(Beamforming) 和干擾抵消技術(shù)( InterferenceCancellation) 有機地結(jié)合起來 ,充分發(fā)揮二者的優(yōu)點,進一步提高其性能,提高它的實用性,是當前研究的另一個熱點和方向;由于二者均是多個陣元天線系統(tǒng)的重要而有效的信號處理技術(shù),所以它們的結(jié)合應(yīng)用就具有的應(yīng)用基礎(chǔ),最先提出和研究空

5、時編碼技術(shù)的研究人員也正在進行這方面的研究和探索工作 ,但是此項工作剛剛開始,具有很大的理論和實際研究價值. 當然,有關(guān)在接收端和發(fā)射端均得不到信道信息的差分空時編碼方面的研究對于空時編碼在未來移動蜂窩系統(tǒng)中的應(yīng)用也是很有意義的。17一、基于MIMO的空時編碼的基本原理1.1MIMO技術(shù)簡介MIMO技術(shù)對于傳統(tǒng)的單天線系統(tǒng)來說，能夠大大提高頻譜利用率，使得系統(tǒng)能在有限的無線頻帶下傳輸更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。目前，各國已開始或者計劃進行新一代移動通信技術(shù)（后3G或者4G）的研究，爭取在未來移動通信領(lǐng)域內(nèi)占有一席之地。隨著技術(shù)的發(fā)展，未來移動通信寬帶和無線接入融合系統(tǒng)成為當前熱門的研究課題，而MIMO

6、系統(tǒng)是人們研究較多的方向之一。MIMO技術(shù)大致可以分為兩類：發(fā)射/接收分集和空間復(fù)用。傳統(tǒng)的多天線被用來增加分集度從而克服信道衰落。具有相同信息的信號通過不同的路徑被發(fā)送出去，在接收機端可以獲得數(shù)據(jù)符號多個獨立衰落的復(fù)制品，從而獲得更高的接收可靠性。舉例來說，在慢瑞利衰落信道中，使用1根發(fā)射天線n根接收天線，發(fā)送信號通過n個不同的路徑。如果各個天線之間的衰落是獨立的，可以獲得最大的分集增益為n，平均誤差概率可以減小到 ，單天線衰落信道的平均誤差概率為 。對于發(fā)射分集技術(shù)來說，同樣是利用多條路徑的增益來提高系統(tǒng)的可靠性。在一個具有m根發(fā)射天線n根接收天線的系統(tǒng)中，如果天線對之間的路徑增益是獨立均

7、勻分布的瑞利衰落，可以獲得的最大分集增益為mn。智能天線技術(shù)也是通過不同的發(fā)射天線來發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，形成指向某些用戶的賦形波束，從而有效的提高天線增益，降低用戶間的干擾。廣義上來說，智能天線技術(shù)也可以算一種天線分集技術(shù)。分集技術(shù)主要用來對抗信道衰落。相反，MIMO信道中的衰落特性可以提供額外的信息來增加通信中的自由度(degrees of freedom)。從本質(zhì)上來講，如果每對發(fā)送接收天線之間的衰落是獨立的，那么可以產(chǎn)生多個并行的子信道。如果在這些并行的子信道上傳輸不同的信息流，可以提供傳輸數(shù)據(jù)速率，這被成為空間復(fù)用。需要特別指出的是在高SNR的情況下，傳輸速率是自由度受限的，此時對于m根發(fā)

8、射天線n根接收天線，并且天線對之間是獨立均勻分布的瑞利衰落的。1.2瑞利衰落瑞利衰落信道（Rayleigh fading channel）是一種無線電信號傳播環(huán)境的統(tǒng)計模型。這種模型假設(shè)信號通過無線信道之后，其信號幅度是隨機的，即“衰落”，并且其服從瑞利分布。瑞利衰落模型適用于描述建筑物密集的城鎮(zhèn)中心地帶的無線信道。密集的建筑和其他物體使得無線設(shè)備的發(fā)射機和接收機之間沒有直射路徑，而且使得無線信號被衰減、反射、折射、衍射。在曼哈頓的實驗證明，當?shù)氐臒o線信道環(huán)境確實接近于瑞利衰落。通過電離層和對流層反射的無線電信道也可以用瑞利衰落來描述，因為大氣中存在的各種粒子能夠?qū)o線信號大量散射。瑞利衰落屬

9、于小尺度的衰落效應(yīng)，它總是疊加于如陰影、衰減等大尺度衰落效應(yīng)上。如式2-1所示，產(chǎn)生服從瑞利分布的路徑衰落r(t)。上式中nc(t)、ns(t)，分別為窄帶高斯過程的同相和正交支路的基帶信號。瑞利分布的概率密度函數(shù)如圖1.1所示。圖1.1瑞利分布的概率分布函數(shù)1.3空時編碼技術(shù)空時編碼STC (Space-Time Coding) 技術(shù)在無線通信領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注,空時編碼的概念是基于Winters 在20世紀80年代中期所做的關(guān)于天線分集對于無線通信容量的重要性的開創(chuàng)性工作。空時編碼是一種能獲取更高數(shù)據(jù)傳輸率的信號編碼技術(shù)，是空間傳輸信號和時間傳輸信號的結(jié)合，實質(zhì)上就是空間和時間二維的處理相

10、結(jié)合的方法。在新一代移動通信系統(tǒng)中，空間上采用多發(fā)多收天線的空間分集來提高無線通信系統(tǒng)的容量和信息率；在時間上把不同信號在不同時隙內(nèi)使用同一個天線發(fā)射，使接收端可以分集接收。用這樣的方法可以獲得分集和編碼增益，從而實現(xiàn)高速率的傳輸。現(xiàn)在是第三代移動通信系統(tǒng)中提高頻譜利用率的一項技術(shù)。空時編碼的有效工作需要在發(fā)射和接收端使用多個天線,因為空時編碼同時利用時間和空間兩維來構(gòu)造碼字,這樣才能有效抵消衰落,提高功率效率；并且能夠在傳輸信道中實現(xiàn)并行的多路傳送,提高頻譜。需要說明的是,空時編碼技術(shù)因為屬于分集的范疇,所以要求在多散射體的多徑情況下應(yīng)用,天線間距應(yīng)適當拉開以保證發(fā)射、接收信號的相互獨立性,

11、以充分利用多散射體所造成的多徑。1.4空時編碼技術(shù)及其分類空時編碼在不同天線所發(fā)送的信號中引入時間和空間的相關(guān)性,從而不用犧牲帶寬就可以為接收端提供不編碼系統(tǒng)所沒有的分集增益和編碼增益。 空時編碼的基本工作原理如下:從信源給出的信息數(shù)據(jù)流,到達空時編碼器后,形成同時從許多個發(fā)射天線上發(fā)射出去的矢量輸出,稱這些調(diào)制符號為空時符號(STS) 或者空時矢量符(STVS) 。與通常用一個復(fù)數(shù)表示調(diào)制符號類似(復(fù)的基帶表示) ,一個空時矢量符STVS可以表示成為一個復(fù)數(shù)的矢量,矢量中數(shù)的個數(shù)等于發(fā)射天線的個數(shù)。目前提出的空時編碼方式主要有：正交空時分組碼OSTBC (Orthogonal Space2

12、Time Block Coding) ；貝爾分層空時結(jié)構(gòu)BLAST(Bell Layered Space2Time Architecture) ；空時格型編碼STTC(Space2Time Trellis Coding) ；這3類接收機需要已知信道傳輸系數(shù)的空時編碼,另外還有適于少數(shù)不知道信道傳輸系數(shù)情況的有效期分空時編碼。1.4.1空時發(fā)射分集(STTD) 空時發(fā)射分集是最初Alamouti 于1998 年以兩個發(fā)射天線的簡單發(fā)射分集技術(shù)為例提出,其基本思想類似于接收分集中的最大比接收合并MRRC ，然后經(jīng)V. Tarokh 等人于1999 年利用正交化設(shè)計思想推廣到多天線情況,稱為空時分組

13、編碼。 數(shù)據(jù)經(jīng)過空時編碼后,編碼數(shù)據(jù)分為多個支路數(shù)據(jù)流,分別經(jīng)過多個發(fā)射天線同時發(fā)射出去；接收端的最大似然譯碼可以通過把不同天線發(fā)射的數(shù)據(jù)解偶來得到更簡單的實現(xiàn)形式,利用的是空時碼字矩陣的正交性從而得到基于線性處理的最大似然譯碼算法。 1.4.2正交發(fā)射分集(OTD) 正交發(fā)射分集由Motorola 做為cdma2000 3G CDMA 的標準提出. 這兩種方法都具有不擴展信號帶寬的優(yōu)點,即可以不同犧牲頻譜效率；并且解碼可以由線性運算按照最大似然算法給出,優(yōu)于標準的Viterbi 譯碼,接收機可以比較簡單,但是它們也不能夠提供編碼增益。當天線的數(shù)目一定時，空時格碼(STTC)的譯碼復(fù)雜度與天線

14、的個數(shù)和數(shù)據(jù)速率成指數(shù)增長。為了解決譯碼復(fù)雜度的問題，Cadence公司的Alamouti首先提出了一種使用兩個發(fā)送天線的傳輸方法，采用兩個發(fā)送天線和一個接收天線，這種算法的性能與采用最大比合并算法(一個發(fā)送天線，兩個接收天線)的性能是相同的。具體算法介紹如下。一個編碼碼字共有P個時刻，并按行由Nf副天線同時發(fā)送，即在第一個時刻發(fā)送第一行，第二個時刻發(fā)送第二行，依此類推。在第t個時刻發(fā)送第t行，總共需P個時刻才可完成一個編碼碼字的發(fā)送。因此，矩陣的每一列符號實際是由同一副發(fā)送天線在不同時刻發(fā)送的。考慮到編碼矩陣G列之間的相互正交性，在同一副天線上發(fā)送出去的星座點符號與另外任意天線上發(fā)送出去的符

15、號是正交的，故這類碼稱為正交空時分組碼。二、空時分組編碼和譯碼的實現(xiàn)與仿真2.1空時分組編碼空時分組編碼就是在空間域和時間域兩維方向上對信號進行編碼。正交空時分組編碼(OSTBC) 包括兩大類: 空時發(fā)射分集和正交發(fā)射分集?？諘r分組碼則是根據(jù)碼子的正交設(shè)計原理來構(gòu)造空時碼子 ，空時分組碼最早由Alamouti提出的。其設(shè)計原則就是要求設(shè)計出來的碼子各行各列之間滿足正交性。 接收時采用最大似然檢測算法進行解碼，由于碼子之間的正交性，在接收端只需做簡單的線性處理即可。2.2空時分組編碼和譯碼2.2.1空時分組編碼器的實現(xiàn)空時分組編碼是正交設(shè)計理論基礎(chǔ)上結(jié)合Alamouti發(fā)展起來的一種編碼方式。圖

16、2.1給出了空時分組碼的編碼流程圖。空時分組編碼器的實現(xiàn)框圖如圖2.1所示。編碼器信息源調(diào)制器圖2.1空時分組編碼的實現(xiàn)框圖從編碼工程中可以看出，由于在時間與空間域同時進行了編碼，故名空時碼，從兩幅天線上發(fā)送的信號彼此之間存在著一定的關(guān)系，因此這種空時碼是基于分集的。2.2.2空時分組譯碼器的實現(xiàn)本次譯碼器的設(shè)計部分采用最大似然譯碼法進行了設(shè)計。前面我們介紹了信道編碼的基本概念，下面將詳細分析有關(guān)譯碼的一些理論依據(jù)。圖2.2 信道編碼器結(jié)構(gòu)框圖已知信道編碼器的框圖如圖2.2所示，設(shè)任一個信息序列M是一個k位碼元的序列，通過編碼器按一定的規(guī)律（編碼規(guī)則）產(chǎn)生若干監(jiān)督元，形成一個長度為n的序列（n

17、重數(shù)組）即碼字（一種按特定規(guī)則排列并具有唯一含義的碼序列），每一個信息序列將形成不同的碼字與之對應(yīng)，在二進制下，k長序列共有2k種組合，因此編碼輸出的碼字集合共有2k個碼字，而二進制下的n重共有2n種，顯然編碼輸出的碼字僅是所有二進制n重中的一部分，編碼實際上就是從這2n種不同的n重數(shù)組中按一定規(guī)律（編碼規(guī)則）選出2k個n重代表2k個不同的信源原始信息。經(jīng)編碼后產(chǎn)生的(n,k)碼送信道傳輸，由于信道干擾的影響將不可避免地發(fā)生錯誤，這種錯誤有兩種趨勢：許用碼字變成禁用碼組，這種錯誤一旦出現(xiàn)，由于接收到的碼組不在編碼器輸出的碼字集合中，譯碼時可以發(fā)現(xiàn)，所以這種錯誤模型是可檢出的。許用碼字變成許用碼

18、字，即發(fā)端發(fā)生某一碼字Ci經(jīng)傳輸后錯成碼集中的另一碼字Cj，這時收端無法確認是否出錯，因此這是一種不可檢出的錯誤模型?？梢?，一個n重二進制碼字C在傳輸中由于信道干擾的影響，到接收端可能變成2n種n重中的任一個，為了能在接收端確認發(fā)送的是何消息，就需要建立一定的判決規(guī)則以獲得最佳譯碼。一般來說，譯碼器要完成比編碼器更為復(fù)雜的運算，譯碼器性能的好壞、速度的快慢往往決定了整個差錯控制系統(tǒng)的性能和成本。譯碼正確與否的概率主要取決于所使用的碼、信道特征及譯碼算法。對特定碼類如何尋找譯碼錯誤概率小、譯碼速度快、設(shè)備簡單的譯碼算法，是糾錯編碼理論中一個重要而實際的課題。下面我們討論當碼類和信道給定時，應(yīng)采用

19、什么樣的算法使譯碼錯誤概率最小。由圖2-2可知，信道輸出的R是一個二（或q）進制序列，而譯碼器的輸出是一個信息序列M的估值序列。譯碼器的基本任務(wù)就是根據(jù)接收序列R和信道特征，按照一套譯碼規(guī)則，由接收序列R給出與發(fā)送的信息序列M最接近的估值序列。由于M與碼字C之間存在一一對應(yīng)關(guān)系，所以這等價于譯碼器根據(jù)R產(chǎn)生一個C的估值序列。顯然，當且僅當= C時， = M，這時譯碼器正確譯碼。如果譯碼器輸出的C，則譯碼器產(chǎn)生了錯誤譯碼。之所以產(chǎn)生錯誤譯碼是由于：首先，信道干擾很嚴重，超過了碼本身的糾錯能力；其次，由于譯碼設(shè)備的故障（這點本書不予討論）。 當給定接收序列R時，譯碼器的條件譯碼錯誤概率定義為P(E

20、 | R)= P( C | R)所以譯碼器的錯誤譯碼概率 PE = (2-1)P(R)是接收序列R的概率，與譯碼方法無關(guān)，所以譯碼錯誤概率最小的最佳譯碼規(guī)則是使 （2-2）因此，如果譯碼器對輸入的R，能在2k個碼字中選擇一個使P(i = C | R）（i = 1，2，2k）最大的碼字Ci作為C的估值序列，則這種譯碼規(guī)則一定使譯碼器輸出錯誤概率最小，稱這種譯碼規(guī)則為最大后驗概率譯碼。由貝葉斯公式 （2-3）可知，若發(fā)端發(fā)送每個碼字的概率P(Ci)均相同，且由于P(R)與譯碼方法無關(guān)，所以 （2-4）對DMC而言P(R|Ci)= （2-5）這里碼字 Ci =（ci1，ci2，cin） i=1，2，

21、2 k一個譯碼器的譯碼規(guī)則若能在2k個碼字C中選擇某一個C i并使式（2-2）成為最大，則這種譯碼規(guī)則稱為最大似然譯碼（MLD），P(R|C)稱為似然函數(shù)，相應(yīng)的譯碼器稱為最大似然譯碼器。由于與x是單調(diào)關(guān)系，因此式（2-2）與式（2-3）可寫成= （2-6）稱為對數(shù)似然函數(shù)或似然函數(shù)。對于DMC信道，MLD是使譯碼錯誤概率最小的一種最佳譯碼方法，但此時要求發(fā)端發(fā)送每一碼字的概率P(Ci)（i = 1，2，2k）均相等，否則MLD不是最佳的。在以后的討論中，都認為P(Ci)均近似相等，因而MLD算法是一種最佳的譯碼算法。例2.1一個碼由00000，00111，11100與11011四個碼字組成。

22、每個碼字可用來表示四種可能的信息之一。可以算出該碼的最小距離d 0 = 3，由定理5.3可知，它可糾正在任何位上出現(xiàn)的單個誤碼。同時我們注意到，碼長為5的二進制碼組共有2 5=32種可能的序列，除了上述4個許用碼組外，其余28個為禁用碼組。為了對該碼進行糾錯處理，需將28種禁用碼組的每一個與4種許用碼字作“最鄰近性”的比較。這種處理意味著要建立一個“譯碼表”，所以譯碼的本質(zhì)就是對碼組進行分類，即先將所有與每個許用碼字有一位差錯的各個可能接收序列列在該碼字的下面，這樣，就得到表2-1中以虛線圍起的部分。除了這一部分之外，我們應(yīng)注意到尚有8個序列未被列入。這8個序列與每個碼字至少差二位。但是，它們

23、與上述序列不同，沒有惟一的方法可把它們安排到表內(nèi)。例如，既可將序列10001放在第4列，也可將它放在第l列。在譯碼過程中使用此表時，可將所接收序列與表內(nèi)各列對照，當查到該序列時，將該列第一行的碼字作為譯碼器的輸出。表2-1 四個碼字的譯碼表 0000011100001111101110000011001011101011010001010001111100110010011000000111111100010111100010111001000011110100110110101000101101101100101010010011101010101001用這種方式建立的表具有很大的優(yōu)點。設(shè)信

24、道誤比特率為Pe，出現(xiàn)任何一種具有i個差錯特定模式的概率是(1Pe)5-i。當Pe Pe(1Pe)4 (1Pe)3 即不出錯概率大于出錯概率；一個特定的單個差錯模式要比一個特定的兩個（或多個）差錯模式更容易出現(xiàn)。因此，譯碼器將所收到的一個特定碼組譯為在漢明距離上最鄰近的一個碼字時，實際上是選擇了最可能發(fā)送的那個碼字（設(shè)各個碼字的發(fā)送機會相同）。這就是MLD的具體應(yīng)用，它實際上就是根據(jù)接收序列R，在2k個碼字集中，尋找與R的漢明距離最小的碼字Ci，作為譯碼輸出，因為它最可能是發(fā)送的碼字。這種譯碼方法又稱為最小漢明距離譯碼，執(zhí)行這種譯碼規(guī)則的譯碼器就叫做最大似然譯碼器。在上述條件下，其序列差錯概率

25、最小。當用譯碼表進行譯碼時，為了實現(xiàn)最大似然譯碼，可用上述方法列表對碼字進行分類。但遺憾的是，表的大小隨碼組長度按指數(shù)關(guān)系增加，故對長碼來說，直接使用譯碼表是不切合實際的。但對說明分組碼的某些重要性質(zhì)而言，譯碼表仍是一種很有用的概念性工具。2.3仿真結(jié)果及分析2.3.1 MPSK調(diào)制的仿真函數(shù)在M進制移相鍵控調(diào)制（MPSK），在M進制符號間隔Ts內(nèi)，已調(diào)信號的載波相位是M個可能的離散相位之一，其中每個載波相位對應(yīng)于K個二進制符號（）。MPSK的信號表示如下： (2-7)其中Ts是M進制符號間隔，；Tb是二進制符合間隔；是脈沖成形濾波器沖擊響應(yīng)。將(2-6)式進一步展開，得到 (2-8)式中 ，

26、 ， 2.3.2 最大似然檢測的仿真函數(shù)根據(jù)最大似然判決簡化準則： (2-9) (2-10)寫出了Matlab仿真最大似然檢測函數(shù)。2.3.3 瑞利衰落信道的仿真函數(shù)瑞利分布是一個均值為0，方差為2的平穩(wěn)窄帶高斯過程，其包絡(luò)的一維分布是瑞利分布。瑞利分布是最常見的用于描述平坦衰落信號接收包絡(luò)或獨立多徑分量接受包絡(luò)統(tǒng)計時變特性的一種分布類型。兩個正交高斯噪聲信號之和的包絡(luò)服從瑞利分布。瑞利衰落能有效描述存在能夠大量散射無線電信號的障礙物的無線傳播環(huán)境。若傳播環(huán)境中存在足夠多的散射，則沖激信號到達接收機后表現(xiàn)為大量統(tǒng)計獨立的隨機變量的疊加，根據(jù)中心極限定理，則這一無線信道的沖激響應(yīng)將是一個高斯過程

27、。如果這一散射信道中不存在主要的信號分量，通常這一條件是指不存在直射信號（LOS），則這一過程的均值為0，且相位服從0 到2的均勻分布。即，信道響應(yīng)的能量或包絡(luò)服從瑞利分布。若信道中存在一主要分量，例如直射信號（LOS），則信道響應(yīng)的包絡(luò)服從萊斯分布，對應(yīng)的信道模型為萊斯衰落信道。2.3.4 兩根接收天線數(shù)目的仿真結(jié)果圖2.3兩根接收天線數(shù)目的仿真結(jié)果Alamouti方案在慢瑞利衰落信道情況，采用QPSK調(diào)制方式，發(fā)射天線為2，接收天線數(shù)分別為l和2的情況的誤碼率仿真圖。假定每一根發(fā)射天線到接收天線的衰落都是獨立的，并且接收機完全知道信道系數(shù)?？偨Y(jié)本文是在對空時分組碼進行充分的理論研究和理解之

28、后，對其編譯碼器進行了模擬實現(xiàn)，其中采用的方案是兩發(fā)兩收的MIMO系統(tǒng)。在MATLAB平臺上進行了軟件編程以最終實現(xiàn)空時分組碼編、譯碼的功能。在編碼器的軟件設(shè)計中，信息源采用的是m序列發(fā)生器，最后經(jīng)過編碼組合完成編碼器的功能。空時分組碼的譯碼部分設(shè)計中是在最大似然算法的基礎(chǔ)上，根據(jù)多相調(diào)制中星座點的具體分布情況對算法進行了簡化，簡化后的譯碼方法不必計算每一個星座點的判決時，而是首先判斷譯碼結(jié)果在星座的第幾個象限，然后再根據(jù)具體的象限中星座點值的大小最終確定譯碼結(jié)果，這樣做大大地減少了運算量，提高了譯碼效率。本次設(shè)計在最后對經(jīng)過信道模型的編、譯碼器進行了性能仿真，所選取的信道模型為瑞利平坦衰落信

29、道。仿真結(jié)果表明，本設(shè)計中的空時分組編。譯碼器性能良好，能夠在誤碼率比較低的情況下完成空時分組碼的編、譯碼功能。參考文獻1劉波，文忠，曾涯.MATLAB信號處理.電子工業(yè)出版社20062樊昌信.通信原理.北京:國防工業(yè)出版社,2002.3劉敏.MATLAB 通信仿真與應(yīng)用.北京：國防工業(yè)出版社.20034曹志剛.現(xiàn)代通信原理.北京：清華大學(xué)出版社，2001.5李建新.現(xiàn)代通信系統(tǒng)分析與仿真-MATLAB 通信工具箱.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000.致謝在本次創(chuàng)新課程設(shè)計中，通過在設(shè)計過程中遇到的不同的問題，以及針對這些問題的解決，我學(xué)到了許多的東西。在這段時間里，我們的老師以身作則，隨

30、時隨地的幫助我們解決碰到的問題。同時，幫助我們鞏固并理解了課本學(xué)習(xí)過的內(nèi)容，幫助我們學(xué)習(xí)在本次課程設(shè)計中遇到的課本之外的知識。他們忙碌的身影伴隨著我們整個課程設(shè)計的過程中。在這次設(shè)計過程中，既體現(xiàn)出了自己單獨設(shè)計的能力以及綜合運用知識的能力，又體會了學(xué)以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情，從中也能發(fā)現(xiàn)自己平時學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)節(jié)。同時，也再次體會到了團結(jié)合作的快樂。在本次設(shè)計中我學(xué)到了許多的東西。在此，真心感謝我的輔導(dǎo)老師王惠琴王老師的悉心幫助，讓我的設(shè)計能夠成功完成，同時，也要感謝在本次設(shè)計中給予我?guī)椭耐瑢W(xué)們，謝謝你們！附錄源程序代碼清單：%ex2.m%仿真Alamouti 2發(fā)2收空時編碼

31、性能，調(diào)制方式為QPSKclear alldatasize=100000; % 仿真的符號數(shù)EbNo=0:2:20; % 信噪比M=4; % QPSK modulationx=randsrc(2,datasize/2,0:3); % 數(shù)據(jù)源符號x1=pskmod(x,M,pi/4); h=randn(4,datasize/2)+j*randn(4,datasize/2); %Rayleigh衰落信道h=h./sqrt(2); for indx=1:length(EbNo) sigma1=sqrt(1/(4*10.(EbNo(indx)/10); % SISO信道高斯白噪聲標準差 n=sigma1*(randn(2,datasize/2)+j*randn(2,datasize/2)