文獻標識碼：A
文章編號： 0258-7998(2011)07-115-03
垂直貝爾實驗室分層空時碼結構(V-BLAST)[1]在每個發(fā)射天線上傳輸獨立的數據子流，比單天線系統(tǒng)具有更高的數據傳輸率。正交頻分復用系統(tǒng)(OFDM)將頻率選擇性衰落信道轉化為多個并行的平坦衰落信道，有效對抗了多徑引起的符號塊間干擾[2]。將兩者相結合的VBALST-OFDM技術作為新一代移動通信的關鍵技術之一，近年來得到了廣泛研究[3]。
VBLAST在高速數據傳輸的同時犧牲了發(fā)射分集，其誤符號率性能差于空時分組碼(STBC)、空頻分組碼(SFBC)等傳輸方式。利用多徑信道的頻率選擇性可以改善OFDM系統(tǒng)的發(fā)射分集。GIANNAKIS等人針對單天線OFDM研究發(fā)現(xiàn)：在OFDM載波上進行預編碼，最大可獲得的分集度為信道多徑數[4]。對于VBLAST-OFDM系統(tǒng)，參考文獻[5]發(fā)現(xiàn)在引入預編碼后，系統(tǒng)發(fā)射分集得到了改善。但該文獻只進行了計算機仿真，缺乏必要的理論分析。
針對這一問題，本文首先分析了VBLAST-OFDM系統(tǒng)可獲得的最大分集度，并同時找出了實現(xiàn)該分集度所必須的條件，最后給出了一種能獲得該分集度的信號發(fā)射方法。
1 系統(tǒng)模型
考慮有Mt根發(fā)射天線,Mr根接收天線的V-BLAST OFDM系統(tǒng)。在一個OFDM時間內，第p根發(fā)射天線上的數據符號可以表示為sp=[s(pN-N),…，s(pN-1)]T，p=1,…,Mt。所有Mt根發(fā)射天線數據分別經OFDM調制、上變頻后送至天線發(fā)射。
假設信道為頻率選擇性慢衰落信道,在同一個OFDM符號內信道保持不變，在不同OFDM符號間隨機變化。將發(fā)射天線p與接收天線q間的信道建模為抽頭延遲線模型[6]：
2 仿真結果與分析
通過計算機仿真,驗證提出方法對VBLAST-OFDM系統(tǒng)分集度的改善。考慮兩發(fā)兩收VBLAST-OFDM系統(tǒng)，OFDM子載波數為128。采用BPSK調制，并利用球形譯碼算法作為近似的最大似然檢測。為了降低檢測復雜度，本文引入了子載波分組的方法。頻率選擇性衰落信道選用ITU M.1225 步行測試信道。
圖1仿真比較了平坦衰落信道下VBLAST系統(tǒng)、頻率選擇性衰落信道下VBLAST-OFDM系統(tǒng)以及本文方法在頻率選擇性衰落信道下的性能。從圖1可以發(fā)現(xiàn)，在未采用本文方法時，VBLAST-OFDM系統(tǒng)在頻選信道下與VBLAST系統(tǒng)在平坦衰落信道下的性能基本一致(未考慮CP對發(fā)射能量的消耗)。而采用本文方法后，VBLAST-OFDM系統(tǒng)可以在頻率選擇性衰落信道下獲得更高的分集度，從而在高信噪比下具有更好的性能。
利用多徑信道的頻率選擇性可以改善VBLAST系統(tǒng)的發(fā)射分集度，其最大值為接收天線數乘上收發(fā)天線間頻選信道的最大多徑數。通過在VBLAST OFDM系統(tǒng)的各子流上分別采用頻域預編碼，并在接收端使用最大似然檢測即可以獲得該最大分集度。
參考文獻
[1] FOSCHINI G J. Layered space-time architecture for wire less communication in a fading environment when using multielement antennas[J]. Bell Labs Technical Journal,1996,1(2):41-59.
[2] B LCSKEI H, GESBERT D, PAULRAJ A J. On the capacity of OFDM-based spatial multiplexing systems. IEEE Trans. Commun., 2002,50(2):225-234.
[3] FURHT B, AHSON S. Long term evolution: 3GPP LTE radio and cellular technology [M]. New York: CRC Press, 2009:12-13.
[4] LIU Z, XIN Y, GIANNAKIS G. Linear constellation precoding for OFDM with maximum multipath diversity and coding gains[J]. IEEE Transactions on Communications, 2003,51(3):416-427.
[5] GUI B, QU D. VBLAST-OFDM system with linear constellation precoding[C]. IEEE Vehicular Technology Conference (VTC), Milan, Italy, May, 2004, 733-737.
[6] 許國平, 張欣, 楊大成. 一種低復雜度的MIMO-OFDM 信道估計新方法[J]. 電子與信息學報, 2008,30(4):797-800.
[7] VUCETIC B, YUAN J. Space-time coding[M]. Chichester: John Wiley and Sons, 2003:66-70.
[8] 張賢達. 矩陣分析與應用[M].北京: 清華大學出版社, 2005:58-59.
[9] SHEN Y, TANG Y X, SHAO S S. Optimally interleaved signals for SFN[J]. IEEE Transactions on Broadcasting, 2008, 54(1):100-105.