MIMO―OFDM系统中的空时编码技术的仿真研究

2 MIMO―OFDM系统中的空时编码技术
空时编码具有频谱效率高，抗衰落能力强等优点，但目前提出的空时编码都是基于平坦衰落信道，而未来宽带移动通信所处的信道将是严重的非平坦衰落信道，因而还不能将空时编码直接运用到未来移动通信中去。
0FDM的最大优点是：传输高速数据时，具有内在的抗符号干扰能力，将宽带的非平坦信道转换为一组并行的平坦衰落子信道。OFDM的最大特点正好弥补了空时编码的最大缺点，为空时编码在后3G宽带移动通信系统中的应用找到了较为理想的解决方案。两者结合不但可以使系统获得更高的频谱效率，传输速率和通信质量，而且还能够大大减轻高速通信时将会遇到的均衡复杂性。
2．1 STC-OFDM系统结构
通常情况下，STC-OFDM是将输入的信息比特流经过调制后串并变换，对得到的k路数据(k，子载波个数)分别进行空时编码，每一路数据的编码结果都是N路输出信号(N，发射天线的个数)，这样就能得到k组包含N路信号的输出结果。然后，对这样的结果进行重新排列，如下图5所示，就能得到每一组OFDM的输入信号。经过IFFT变换之后，从相应的天线上发射出去。也就是说，要在0FDM系统中使用空时码，就在每一个子载波上进行空时编码，然后再进行IFFT调制，接收端先进行FFT解调，再对每个子载波上的数据进行空时编码。

2．2 STC-OFDM系统的仿真和结果分析
在基于MIMO-OFDM下行链路级仿真中，我们使用了Matlab仿真工具，仿真条件为：
(1)发送端采用QPSK调制方式；
(2)发送端天线间距为4λ，接收端天线间距为0．5λ；
(3)发送端采用2根天线，接收端采用1根天线；
(4)各发射天线上的功率相等；
(5)接收端采用理想的信道估计值；
(6)未使用信道编码，并且信号到达接收端时已达到了精准的同步；
(7)0FDM以及STC-OFDM系统的信道环境按照3GPP TR 25．996 V6．1．0中的多径衰落传播环境中casel(移动台速度为3km／h)给出的参数进行设置；
(8)STC系统的信道环境按照3(3PP TR 25．996 V6．1．0中的多径衰落传播环境中case3(移动台速度为3km／h)给出的参数进行设置。
2．2．1 仿真结果

2．2．2 仿真结果分析
从上图可以看出：采用空时编码的OFDM系统性能比没采用空时编码的性能要好。但是STBC-OFDM系统性能却比STBC的性能要差一些。这是因为在频率选择性衰落信道中，噪声的存在使得OFDM的子载波之间的正交性遭到破坏，不同的子载波之间存在干扰。
仿真表明，0FDM技术通过FFT可变换能将频率选择性的多径衰落信道分成多个平坦衰落信道，使空时编码技术的应用不再受到平坦信道条件的限制。

3 结论
MIMO和OFDM技术在各自的领域中发挥了巨大的作用，如今将两者相结合并应用到未来移动通信中，正成为无线通信研究的一个热点。OFDM系统克服频率选择性衰落，为MIMO技术的应用提供了一个很好的平台，MIMO技术又可以为OFDM系统提供明显的分集增益和系统容量的增加，两者的结合可以带来极大的性能增益。空时编码和OFDM的结合可以看成是MIMO-OFDM的特例，OFDM的特点正好弥补了空时编码不能直接用于宽带移动通信中的缺陷，将两者结合而形成的空时OFDM技术将成为后3G及4G宽带移动通信的无线传输找到一种可行的解决方案。