空時格型碼編碼技術(shù)

摘 要：本文首先對空時格型碼編碼器的結(jié)構(gòu)作了說明，在此基礎(chǔ)上給出了空時格型碼編碼器，接著推導(dǎo)出碼字的生成矩陣和生成多項式[1]，為我們設(shè)計空時格型碼字提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：空時格型碼；空時編碼；生成矩陣；生成多項式

文章來源：渭南師范學(xué)院校級特色學(xué)科建設(shè)項目：電氣工程與秦東工業(yè)（14TSXK07）。

Space-Time Coding

（School Of Physics And Electrical Engineering， Weinan Normal University，Weinan 714000）

Abstract：The structure of Space-Time trellis encoder is illustrated first in this paper， and Space-Time trellis encoder is given based on the pattern， and then its matrix method and the polynomial method are deduced，so we get the theory of designing Space-Time trellis code.

Keyword：Space-Time trellis code； Space-time coding； matrix method； polynomial method

空時格型編碼調(diào)制（STTCM）的概念是由Tarokh等提出的[2]，迄今為止已經(jīng)有大量文獻對它進行了廣泛深入的討論，它是通過將編碼和調(diào)制相結(jié)合來獲取更高的編碼增益，能夠在平坦衰落信道中不降低譜有效性前提下同時實現(xiàn)編碼增益和全分集增益[3，4]。本文深入討論空時格型碼的編碼技術(shù)，為后續(xù)空時格型編碼調(diào)制的研究提供基礎(chǔ)的理論依據(jù)。

1 空時格型編碼器的結(jié)構(gòu)

空時格型碼的編碼方式是將二進制數(shù)據(jù)流映射為調(diào)制符號流，這種映射關(guān)系是由“網(wǎng)格圖”描述的[5]。設(shè)系統(tǒng)的發(fā)射天線數(shù)為，輸入的比特流為

式中是時刻的一組個信息比特，其結(jié)構(gòu)如下

編碼器將輸入序列映射為一個調(diào)制信號序列

式中是時刻的一個“空時”符號

調(diào)制符號由根發(fā)射天線同時發(fā)送出去。

2 空時格型碼編碼器

空時格型碼生成器如圖1所示：

圖1 STTC編碼器流程圖

它將個二進制輸入序列饋入編碼器中，編碼器由個前饋移位寄存器組成。將第個輸入序列（）送入第個移位寄存器，與相應(yīng)的編碼器系數(shù)相乘；將所有移位寄存器的乘法器的輸出模相加，得到編碼器的輸出。移位寄存器單元和模加法器之間的關(guān)系可以由以下個乘法系數(shù)表示：

也可以將對應(yīng)系數(shù)表示為。乘法器的系數(shù)是信號星座圖中的元素，是第個移位寄存器的記憶長度。所以編碼器在時刻對發(fā)射天線的輸出信號為，其表達式為

若假設(shè)規(guī)定為調(diào)制，，則將比特流分為長度為的比特組，將它們分別前饋入個支路中；所以，在時刻編碼器的輸入序列為；對初始輸入序列，需要給其后面加添個零，對于輸入序列的末尾，我們也需要加添個零使移位寄存器狀態(tài)歸零。依照的塊結(jié)構(gòu)，對式（1）中的做重排，令

注意到是輸入數(shù)據(jù)流，是與空時格型碼編碼器無關(guān)的，所以空時格型碼編碼器是由多項式生成的或是由矩陣生成的。

5總結(jié)

關(guān)于空時格型碼編碼器的機理總結(jié)出以下幾點：

①利用空時格型碼編碼器得到的格型碼字中每個碼元序列是相互延遲的，因而使發(fā)送的信號實現(xiàn)了空間和時間分集。

②對于調(diào)制，如果，則空時格型編碼能夠?qū)崿F(xiàn)的頻譜利用率。

③空時格型碼編碼器的狀態(tài)數(shù)及記憶長度等均與調(diào)制方式有關(guān)，空時格型碼編碼器的設(shè)計與發(fā)射天線的陣元數(shù)有關(guān)。

最后，總結(jié)出其原理為如圖2所示的流程圖。

圖2 空時格型碼的編碼原理框圖

參考文獻

[1] 樊昌信，曹麗娜.通信原理[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2010.349-361.

[2]Vahid Tarokh， Member， IEEE， Nambi Seshadri， Senior Member， IEEE， and A. R. Calderbank， Fellow， IEEE，“Space–Time Codes for High Data Rate Wireless Communication： Performance Criterion and Code Construction”， IEEE Transactions on Information Theory， vol. 44， no. 2， Mar.1998.

[3] Arogyaswami Paulraj，Rohit Nabar，Dhananjay Gore. Introduction to Space-time Wireless Communications[J]，london：Cambridge University Press，2003.112-131.

[4] A.F.Naguid， A.R.Calderbank. Space-time coding and signal processing for high data rate wireless communications[J]. Chichester ：Wireless Communications and Mobile Computing， 2001， 1：13-34.

[5]王新梅，肖國鎮(zhèn).糾錯碼—原理與方法.西安電子科技大學(xué)出版社，2001.

[6] H Jafarkhani， “space-time coding： theory and practice”， Cambridge University Press，2005.

作者簡介

韓麗君（1983-）， 女，陜西渭南人，碩士研究生，講師，主要研究方向： 移動通信與信號處理。