1. 多天线和空时编码

  • MIMO系统是为了提高无线通信系统容量，不增加系统带宽情况下改善系统性能，提高数据速率
  • 利用空间分集对抗衰落
  • 利用空间复用提高频谱效率
  • 使MIMO系统性能在频率选择性衰落信道中依然良好，结合MIMO和OFDM

MIMO系统原理框图
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  • 用了MIMO系统后，系统容量随着天线数目的增加成线性增加

分层空时码

  • 水平分层空时码
    • 第i路调制与编码模块输出的符号恒定由第i根天线发射出去

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  • 对角分层空时码
    • 每路调制与编码模块输出的符号循环地由n根天线发射出去

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2. 分层空时码的特点

  • n根发射天线使用同一频带，符号同步，使用同样的星座图
  • 分层空时码不是基于发射分集的（不能抵抗路径衰落）
  • 天线发射总功率恒定，与发射天线数无关
  • 结合OFDM将单个高SNR信道分割成n哥相互折叠的低SNR信道，提高频谱利用率
  • 当m≥n（发射天线数≥接收天线数）时，系统容量与n近似成正比
  • 不同收发天线之间的信道增益不相关

3. 基于发射分集的空时码

  • 时间分集/频率分集/空间分集

  • 按照编码方式不同

    • 空时分组码（STBC）
    • 空时格码（STTC）

      3.1 空时分组码

      3.1.1 两天线空时分组码发送

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      编码矩阵具有如下特征：
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  • [x] 例题

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3.1.2 两天线空时分组码接收

  • 假设接收机采用单天线接收
  • 发送天线1和2的块衰落信道响应系数为

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  • 在接收端，相邻两个符号周期接收到的信号可以表示为

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  • 其中，n1和n2表示第一个符号和第二个符号的加性高斯白噪声样值

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  • 信号合并采用最大比值合并
  • STBC采用最大似然译码(MLD)算法
    • 假设接收机可以获得理想信道估计，则最大似然译码算法要求在信号星座图上最小化如下的欧式距离度量

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  • 其中【移动通信】抗衰落技术_空时编码 - 图13都是星座图上的信号点

    3.1.3 空时分组码性能

  • 接收天线，发射天线数目越多，性能越好

    3.2 空时网格码

  • 空时分组码提供分集增益，不提供编码增益

  • 空时网格码是一种将差错控制编码、 调制、发射和接收分集联合在一起的设计

    3.1.1 两天线空时网格码发送

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  • 将二进制输入流

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  • 馈入上下方编码寄存器中。上下方编码寄存器的记忆长度分别为v和w。
  • 上下方生成序列的系数分别为

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  • 则输出为

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  • 例题

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3.1.2 空时网格码性能

  • 慢衰落/快衰落信道，状态数越多，性能越好

    4. 链路自适应技术

  • 无线信道具有很强的时变特性，对于非自适应的系统就需要留出链路余量来应付信道条件恶劣的情况，这会降低信道利用率

  • 那么如果能够根据信道情况的变化，自适应地调整发送信号的速率或者功率就可以更充分地利用各种资源

    • 物理层的自适应技术包括自适应调制编码（AMC），功率控制，速率控制，错误控制等
    • 混合自动请求（HARQ）是链路层的自适应技术
    • 网络层的自适应技术包括跨层协作等

      4.1 自适应调制编码（AMC）

  • 当发送的信息经过信道到达接收端时，先进行信道估计，根据信道估计的结果对接收号进行解调和解码，同时把信道估计的信息通过反馈信道发送给发端

  • 发端根据反馈信息对信道的质量进行判断，从而选择适当的发送参数来匹配信道。 AMC是根据反馈的信道信息自适应地选择调制编码方式（ MCS），来提高平均吞吐量

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  • （AMC ）技术的原理是根据信道情况的变化而改调制、编码方式、码块大小的模式，从而使得数据传输能及时地跟上信道的变化状况，技术特点是通过改变TFRC，而不是通过传输功率的改变来适应干扰和衰落的变化

  • 调制方式、 编码方式、码道数目、传输块大小、RV 匹配参数等各项参数组合，有数千种配置选择，使得AMC 技术更加高效、灵活

    4.2 混合自动请求重传

  • 差错控制技术是为了实现高速数据传输下的低误码率性能。发端根据反馈信道上的链路性能，自适应地发送相应的数据

  • 差错控制技术一般分为三类

    • 重传反馈（ARQ）
    • 前向纠错（FEC）
    • 混合自动重传请求（HARQ）

      4.2.1 HARQ的系统结构

  • HARQ 的基本思想就是发送端纠错码组 ，发送之后并不马上删除而是存放在缓冲储器中，接收端到数据帧后通过纠错译码正一定程度的误码 ，然后再判断信息是否出错

  • 如果译码正确就通过反馈信道发送一个ACK应答信号反之就发送一个NACK
  • 当发送端接收到 ACK 时就发送下一个数据帧，并把缓存器里的数据帧删除；当发送端接收到 NACK 时，就把缓存器里的数据帧重新发送一次，直到收ACK 或者发送次数超过预先设定的最大为止 ，然后再发送下一个数据帧

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