多入多出技術(Multiple- Input Multiple- Output, MIMO)是無線通信領域技術上的重大突破，該技術能在不增加帶寬的情況下成倍地提高通信系統的容量和頻譜利用率，突破了香農容量的界限，使無線傳輸的容量達到有線傳輸的水平成為可能，成為下一代無線通信系統研究的熱點問題之一，為了在資訊傳輸中充分利用和盡可能接近無線MIMO系統的信道容量，人們很自然地將SISO系統中已比較成熟的各種編碼技術推廣到MIMO系統，因而空時編碼應運而生，由于空時編碼通過在不同天線發送的信號間引入了時域和空域相關，因此，能較好地利用由多發送多接收天線構成的MIMO系統所提供的傳輸分集度和自由度，可在不增加帶寬和發送功率的情況下提高資訊傳輸速率，改善資訊傳輸性能，
下面，我來介紹下數字通信理論在空時分組碼估計中的應用，空時分組碼(STBC，Space-Time Block Codes)將無線MIMO系統中調制器輸出的一定數目的符號編碼為一個空時碼碼字矩陣，合理設計的空時分組碼除能提供一定的發送分集度，STBC通常可通過對輸入符號進行復數域中的線性處理而完成，因此，利用這一“線性"性質，采用低復雜度的檢測方法就能檢測出發送符號，特別是當STBC的碼字矩陣滿足正交設計時，例如Alamouti于1998年提出的兩發射天線的發射分集方案，該方案在接收端采用的就是線性復雜度的最大似然(ML，Maximum likelihood)譯碼，
在空時分組碼的估計中，最大似然演算法這一思想被廣泛應用，最大似然就是根據接收到的碼字資訊，構造發射的碼字與接收碼字之間關系的似然函式，在所有的可能的發射碼字中，能使似然函式最大的那個碼字即為發射所用的碼字，
我們假設在接收端能確切知道信道狀態資訊(CSI，Channel state information)，正交空時分組碼由于其較低的譯碼復雜度而在3G中應用比較廣泛，下面我就簡單介紹下正交空時分組碼的估計，1999年Tarokh等人應用廣義正交設計理論將Alamouti空時分組碼推廣到發射天線數N>2的情況，并將此類碼字取名為正交空時分組碼(OSTBC)，下圖給出了空時分組碼編碼器示意圖，
下面是我基于Alamouti最大似然譯碼演算法而撰寫的MATLAB仿真程式：
clear;
clc;
mayuan=[0,1,1,0];%給定碼元
l=length(mayuan);
qpsk_sequence=zeros(1,l/2);%QPSK調制
for k=1:l/2
bit_to_transform = mayuan(2*k-1:2*k);
if bit_to_transform == [0 0]
qpsk_sequence(k) = 1/sqrt(2)*(-1-j);
end
if bit_to_transform == [1 0]
qpsk_sequence(k) = 1/sqrt(2)*(1-j);
end
if bit_to_transform == [1 1]
qpsk_sequence(k) = 1/sqrt(2)*(1+j);
end
if bit_to_transform == [0 1]
qpsk_sequence(k) = 1/sqrt(2)*(-1+j);
end
end
X=[qpsk_sequence(1) conj(qpsk_sequence(2));
qpsk_sequence(2) conj(qpsk_sequence(1))];
H=zeros(1,2);%瑞利衰落信道模型的建立
R=eye(1*2);
Y=randn(1*2,1)/sqrt(2)+j*randn(1*2,1)/sqrt(2);
H=reshape(R'*Y,1,2)
R=H*X+randn(size(H*X));%接收模型的建立
y0=conj(H(1))*R(1)+H(2)*conj(R(2));
y1=conj(H(2))*R(1)-H(1)*conj(R(2));
s=[1/sqrt(2)*(-1-j) 1/sqrt(2)*(1-j) 1/sqrt(2)*(1+j) 1/sqrt(2)*(-1+j)];
cqpsk_sequence=zeros(1,l/2);%估計序列
c=zeros(1,length(s));
e=1;
for m=1:length(s)%遍歷所有可能的發射信號與接收信號的歐氏距離（似然函式的構建）
c(e)=(abs(s(e)-y0)).^2;
c(m)=(abs(s(m)-y0)).^2;
if c(m)<c(e)
e=m;
end
end
cqpsk_sequence(1)=s(e);
d=zeros(1,length(s));
f=1;
for n=1:length(s)
d(f)=(abs(s(f)-y1)).^2;
d(n)=(abs(s(n)-y1)).^2;
if d(n)<d(f)
f=n;
end
end
cqpsk_sequence(2)=s(f);
qpsk_sequence%發射碼字
cqpsk_sequence%估計碼字
仿真結果為：
qpsk_sequence =
-0.7071 + 0.707i 0.7071 - 0.707i
cqpsk_sequence =
-0.7071 + 0.707i 0.7071 - 0.707i
其中qpsk_sequence為發射碼字，cqpsk_sequence為估計碼字，從中可以看出，最大似然演算法能正確估計Alamouti發射方案的發射碼字，
在上面的譯碼中，我們假設接收端能夠正確識別調制方式，其實調制識別也不是一件很容易的事情，尤其是盲識別，就目前來講，數字信號的調制識別所應用的理論工具多種多樣，如時頻分析理論、小波分析理論、基于似然比檢測的調制分類、基于分形、混沌理論的調制識別等等，但是，目前還沒一種能完全識別各種信號的大而全的方法，畢竟不同的調制方式特點不同，目前沒有一種方法能夠描述全部的調制方式，因此調制識別的方法也是多種多樣的，此外，目前的各類演算法，有的局限性很強，有些局限性小但復雜，運算量大，不適合信號的實時處理，因此需要綜合應用各種演算法，發揮其優點，盡量抑制其不足，探索新的適用范圍廣、演算法簡單、易于計算的調制識別演算法，在信號的調制識別方面，還有很多科研作業需要繼續，
當然，數字通信理論在空時編碼估計中的應用還有很多，我這里只是簡單是介紹了下其譯碼和調制理論的應用，在以后的學習中，數字通信理論還可能會貫穿到我研究方向（空時編碼估計）的各個小的領域中，我一定要把這么課程學好學扎實，
轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/qianduan/169124.html
標籤：其他