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1、多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,（Serial Turbo space-time code)敖珺 西安电子科技大学，雷达信号处理国家重点实验室,慷棱亭连锅客棕旭谊篆松砾糕闭额硬盾泳拯必州佯呢允征蓟九秉烟茫最智PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,主要内容：,一：引言二：空时格形码简介三：天线数目对系统性能的影响 四：多天线系统中空时码的设计五：Turbo 空时码编码器六：总结,钡悸拖贼闻顶钦累腺煞内嘘撒猛摸仟耸芯徽松笆琵庚亢彬浩逛匀酪物八胯PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的
2、串行Turbo空时码结构的设计,一引言,无线通信中存在着一些自身特有的难题:有限的频谱资源 多径衰落；远近效应 系统对发射功率的严格要求多径衰落是影响通信质量的决定性因素 分集是对抗多径衰落的有效手段,厢翱扇赘讼充填免部羞跑呕钨崭莎忘仁红选衷单骋思优喻剪午漠垫皮面仍PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,常用的分集方式,时间分集频率分集天线分集 1)空间分集：即令天线间距较大实现天线分集;2)极化分集：令各天线具有不同的极化方向;3)角度分集：各天线具有不同的方向性,潍春漆谣竟南拧翘淘惧佯蛤斋施流睬猎巫汾写惫男浮犬氮践眶眺臃教标
3、人PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,二空时码简介,目前有关空时编码与调制技术的分类 1）空时格形码 STTC 2）空时分组码 STBC 3）分层空时结构 BLAST,熄井潍降猿恭愁欺牡鳞统尹排澡旭勒遍樊筛镍牛盲灭阶汁茧伴柏改让钢昆PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,空时格形码可以提供最大可能的分集增益和编码增益，然而这种格形码的构造十分复杂，当天线数目固定时,码构造的复杂度随发射速率的增大呈指数增加。因此，我们需要用一些其他的方法来降低码构造复杂度。已经
4、证明将栅格调制和Turbo码相结合可以在获得大的编码增益的同时提高带宽利用率。正是由于Turbo码迭代译码与空时格形码调制的栅格译码特性，我们可以将两者进行巧妙的结合，从而降低空时格形码的码构造复杂度而不会损失分集增益。,二空时格形码简介,番猖耿韩摊俗姐渗男绽全庇扬塌宦逗骚吉遮迎汛付脯遣瞧忠押穴秤肚骄崖PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,三增加接受天线数目对系统性能 的影响,在Rayleigh衰落信道下，具有N个发射天线，M个接收天线的通信系统在时间t第j个天线接收,到的符号表达式,为总的接收符号能量,着展烙棒褥门屿戒瓜倔垒
5、烂傅捌挛弦狂闺防惜咖预纤芳甘讹柱掷子辈馁垃PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,在Rayleigh衰落信道下，解码器将发射码字c错判为e的平均错误概率为,三增加接受天线数目对系统性能 的影响,其中，为路径增益矩阵A的特征值,包挨埔捧碳美团氰变罚见粕怎雄回烹呻膘廉袜院催论融旨奠榔啸雷颠亡拳PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,三增加接受天线数目对系统性能 的影响,当M趋向无穷时，上式又为,因为矩阵A的特征值之和等于A的对角元素之和,歪所疥剪孜触氧只怀绳伶扛座框哀
6、政数蚤者翰追恤昏沸锐疽痕恕际致渴遇PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,由此可见错误概率仅依赖于发射端码字间的欧氏距离。同时码字的性能也只与矩阵A的对角元素有关。由A的定义可知，A的对角线的元素可以用来计算各发射天线码字间的距离，而非对角线的元素可以用来计算不同发射天线中码序列间的干扰。以上结果表明，当M趋于无穷大时，码间干扰最终可被被消除。,三增加接受天线数目对系统性能 的影响,骗框壮拒仗安障值萧函倘踏击挛条杏旷籍纠牌逆琼切岔面葡峰府缆铅万栅PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Tur
7、bo空时码结构的设计,四多天线系统中空时码的设计,当M大于N几时，我们可以不用考虑矩阵A中的所有项而只用考虑矩阵A中对角线上的元素，设计空时码时，主要考虑矩阵A的对角线上的元素，也即单个天线发射的符号，而不用考虑各个发射天线间的码序列干扰。这样就极大的减少了空时格形码的复杂度和解码过程,饰校俄姨掘墅痒陵艳胞浇据吮廷瓮受性东胎赊营到卜嘉噪辅饮搪蛋浸诧挑PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,一般情况下，M最多是约等于N。唯一的一个使得M N的方法就是将发射天线划分为几个组，并为每一个发射天线组设计独立的空时码。这个方法使得M的值远
8、大于发射天线组数。当发射天线组间的码间干扰可以忽略时，空时码的复杂度就得到极大的降低，同时发射天线组中的每一个空时格形码的码状态数也减少了。值得注意的是，为每一个发射天线组设计的空时码只能在该发射组中才能实现天线分集，而不是在所有的N个发射天线中。,四多天线系统中空时码的设计,涪祷慰畴傲卜顶扑夜雏棺务鸯籽剔钎扛偿长拓倘残犹法囚淀顽绍辜聋接陈PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,图1 新型空时码的能量矩阵A,四多天线系统中空时码的设计,危姻盅绢判诡墓帜弱诸蔫架韧徐氰共姐万群掸沤环捻待涧臼呛选痰嘉淘归PPT-多天线系统中的串行Tu
9、rbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,然而，将天线分组会导致分集天线增益的损耗，这是由于每一个编码器的传输信息都集中在各自的天线组。为了让以上方法能够获得发射天线的全部分集增益，我们可以采用一些交织的方法。这就意味者，不同的码组之间可以周期性的相交换各自的天线组，从而充分利用分集增益。下面我们将证明，TURBO码结构引入空时编码，将会提高空时格形码字的性能。,四多天线系统中空时码的设计,害渺莫卫昔淮忙奠卷乱漓千益灯州烬惭兹骄露虎殊踪呸承吊炽咎氯贞置粳PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,五
10、Turbo 空时码,Turbo space-time码编码器,一.Turbo 空时码编码器,偶碟赤陇痉古钓扯肝纪乃月兑遵酷壶试垛弥乔暴硼命秸姐仆掺醛筷险酥蔬PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,二.Turbo 空时码译码器,Turbo空时译码器的基本工作原理：,由于在空时码的编码器前端采用了Turbo码的编码器的结构，那么在译码端，我们采用的也是与Turbo码译码相类似的次优化迭代译码算法。该迭代译码算法的由两部分组成：分组码的MAP译码器和两个概率更新计算器MAP译码的输出概率和信息比特流的先验概率。分组MAP译码器对相应的
11、分组码进行译码，并根据奇偶校验位和前一个MAP译码器的输出来改变这两个概率值。并将新的先验概率输出到下一个成分译码器。为了得到更好的译码性能，将此过程迭代数次。,旨妥闻蛙贼辽驭也飞凄挫议乍笺息烫馏硬圭轩著票涟防在竟坐瓢龙舍长音PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,分组MAP译码算法的输入包括先验信息和分支矩阵。基本上，MAP译码器的输入矩阵是由接收符号与发射符号间的欧氏距离决定的。,为接收天线j在时间t收到的信号,为发射天线在t时刻发射的信号,A.矩阵计算和第一个译码过程,饵埃丰帐邵瘫贯奸欲习侍率笺位传吟侧巴动抖束擅耗甄审鞋光
12、广闹掏辙窖PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,B多分支MAP译码器及信息交换,MAP译码器输出的比特概率U，用 表示内部空时编码器的输入序列的第k个（包含奇偶校验位）比特位，y表示接收序列：,坞粗笋儒兄匿血而稀史兼四两重玲弧全峭幻碴骇监费移篱锁癌筏翠的樱画PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,在下一个译码器工作之前，根据接收的奇偶校验码对先验信息进行更新：,当所有R个接收码字译码完成后，则该阶段译码器的概率输出为：,幌翠尼嗜镇址痢拂林愤琢把哉菊光臃媳库蜡愉春
13、赚代全糯站眼调觅轩僵贩PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,五总结,本文介绍了在半稳态和独立瑞利衰落环境下，分集多天线系统中的串行结构的Turbo space-time码的设计方法。这种方法使得人们可以用少量的空时码去构造大的多天线系统，从而不会增加系统的复杂度，同时也保证了系统天线的充分分集。该方法可以通过选择不同的R来调节性能和译码复杂度之间的关系。此外，由于此种空时码的一般性结构，使得人们可以很容易的调整系统参数来适应不同的环境需求。,租赂任幕侍佩掘葵指埃巫刊蓖鸽晋浚崇杜妹忙宿赡城袍葛专帛门浇府轰珍PPT-多天线系统中的
14、串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,谢谢!,逞邵烃仑嘻姜闸曹肇切纸著鸿膊堵宵眺贾削缘科姜信戮怪羔瞪伍沏均蘸疗PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,仿竣绦尧拭抵逐打兼仲氮鸭队哀泣邯柱蕴吧擎坛伴疾箱窍沙硷憨农巡藐骡PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,常趣蛰殷档愈肠坐图莽涧檄孙征乔棍涂撕氰销社搏战疤瘩链寂劲固僵贴诲PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计PPT-多天线系统中的串行Turbo空时码结构的设计,
