第10期電子學(xué)報Vol 33 No 102005年10月ACTA ELECTRONICA SINICA0ct.2005種性能更優(yōu)的差分酉空時碼正交旋轉(zhuǎn)信號星座李君曹海燕韋崗廣州華南理工大學(xué)電信學(xué)院廣東廣州510640)摘要:由于差分酉空時碼信號星座點之間的分集乘積是影響系統(tǒng)的重要因素.本文利用代數(shù)理論構(gòu)造岀一種正交旋轉(zhuǎn)的差分酉空時碼的信號星座集使得原循環(huán)群星座成為新正交旋轉(zhuǎn)星座的一個搜索子集以擴大信號星座點之間的分集乘積其誤碼率性能將比原循環(huán)群星座差分酉空時碼有2dB多的增益關(guān)鍵詞: DUSTM;分集乘積;信號星座;正交旋轉(zhuǎn)中圖分類號:TN911文獻標識碼:A文章編號:0372-2112(2005)10-177004A Better Orthogonal Rotation Constellation for DifferentialUnitary Space-Time ModulationLI Jun ,CAO Hai-yan ,WEI GangCollege of Electronic information Engineering South China University of Technology Guangzhou, Guangdong 510640, Chinamthe performance of the DUSTM. Using this constellation the symbol error rate performance is improved about 2dB coding gain over traditional cyclic constellation which is a diagonal unitary matrix consisting of Fourier coefficientsKey words: DUSTM Adiversity product constellation Orthogonal rotation1引言2差分酉空時編碼調(diào)制 DUSTM)近年來西空時編碼調(diào)制( USTM, Unitary Space- Time modu-設(shè)一無線通信系統(tǒng)具有M根發(fā)射天線,N根接收天線lation)得到了越來越多的關(guān)注和發(fā)展在USTM提出之前的假設(shè)信道衰落是平坦衰落在T個符號周期內(nèi)保持不變,s空時碼都要求接收端能準確地估計出信道狀態(tài)信息(CSI),而表示t時刻由第m根天線發(fā)射的符號.S表示T個符號周期UsIM則無需信道狀態(tài)信息亦能進行有效的譯碼文獻23]內(nèi)由M根天線發(fā)送的信號矩陣.為得到最大分集增益,T≥將傳統(tǒng)的差分編碼調(diào)制擴展到多天線系統(tǒng)中,提岀了差分酉M.本文考慮最小長度碼字T=M.于是差分酉空時編碼的信空時編碼調(diào)制 DUSTM, Differential USTM)在 DUSTM中每個號星座集是大小為L的酉矩陣集合231,={vwv=lu時刻發(fā)射的信號矩陣是前一時刻發(fā)射的信號矩陣和當(dāng)前時刻=0,灬…,,L-1},其中上標H表示共軛轉(zhuǎn)置,為M×M的數(shù)據(jù)矩陽(信號星座中的元素)的乘積.由于數(shù)據(jù)矩陣之間的單位陣.υ中的每一個V都是MxM的西矩陣稱為數(shù)據(jù)的分集乘積 diversity product湜誤碼性能優(yōu)劣的重要因素41.矩陣且v=V.在要發(fā)送的信息比特流中每b個比特為較大的分集乘積對應(yīng)較好的誤碼性能因此,DSTM的信號個數(shù)據(jù)單元每個數(shù)據(jù)單元映射為信號星座中的某一個數(shù)據(jù)星座的設(shè)計就是盡可能的擴大其元素之間的分集乘積.而現(xiàn)矩陣V∈1灬,,L-1}所以L=2.設(shè)發(fā)送信號矩陣序在幾乎所有的DUsM信號星座都是基于文獻45提出的列{S};r=12灬,S為第時刻發(fā)送的信號矩陣差分發(fā)由傅里葉系數(shù)組成的對角循環(huán)群陣本文將利用代數(shù)理論對送方式為S=Vk)S1-1,S0為不包含任何信息的初始化單傅里葉系數(shù)對角陣進行正交旋轉(zhuǎn)變換構(gòu)造出一種正交旋轉(zhuǎn)位陣l1,V()∈,(r)∈01灬…,L-1}在發(fā)送端發(fā)送信的差分酉空時碼的信號星座集以擴大信號星座點之間的分集號S時則用矩陣形式表示接收信號為乘積其誤碼率性能在高信噪比下將比文獻45提岀的循環(huán)Y=√pSH+W群星座的差分酉空時碼有2dB的增益第10期李君:種性能更優(yōu)的差分西空時碼正交旋轉(zhuǎn)信號星座1771其中,Y為M×N接收信號矩陣;S為MκM發(fā)送信號矩陣;其中kk2灬kw∈』灬,,-1},Rκθ)為正交旋轉(zhuǎn)矩陣,H為M×N復(fù)衰落系數(shù)矩陣其元素[H]=hm為每維均定義為值為0方差為0.5的復(fù)高斯隨機變量是第m根發(fā)射天線到Rk'10)第n根接收天線的信道復(fù)衰落系數(shù);W為MⅹN噪聲矩陣,M為偶數(shù)其元素W1。=tm為每維均值為0,方差為0.5的復(fù)高斯隨R(k8機變量.ρ為每根接收天線的平均信噪比.在不知道信道矩陣RK(0)={「Rk'1)H條件下信道傳遞概率密度函數(shù)為4-61Rk20)AYIS)=expt-( yY( Ir+ pSSM為奇t'(I,+pSs")其中π表示為矩陣的跡.因此接收端根據(jù)前一時刻的接收信R(k'e號矩陣Y1=√S11H+W和當(dāng)前時刻接受信號矩陣(8)公ASH+W1利用式2進行無信道信息條件下的最大似然其中12mMn∈01…1-1,m=LM2:為不超過碼可得M/2的最大整數(shù),R(廂和R(0)分別為前面所指出的2維(3)和3維正交旋轉(zhuǎn)變換矩陣可以驗證R)有以下性質(zhì)其中‖·‖2為F范數(shù)( Frobenius norn),定義為‖A‖=(1IRK0)】=[R()]√t(A"A).所以當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)矩陣為v∈而錯判為v(2ⅠR0)于RM0)=l1∈υ,V≠V的成對錯誤概率為我們可以通過搜索k1,k2…,m和k,k2…,kM使其成為P= Pimin.-vY-12la-b=1AB.當(dāng)λ=1和λ=1OC|/OB14,L為32時,正交旋轉(zhuǎn)信號星座誤碼性能較之循環(huán)星座有時,a-λb=1a-b1.但是當(dāng)φ≥π/2時如圖2所示同樣3B左右的增益.這些性能的改善源自于正交旋轉(zhuǎn)星座的擴的分析得出不存在λ∈[-1,)得|AP|=|a-b1>|a-b大了循環(huán)星座的分集乘積表1顯示了兩種信號星座的分集1=|AB|但至少A=1可以使得|a-Ab|=1a-b|成立.當(dāng)乘積的數(shù)值對比=/2時A=-1亦能使得|a-Ab|=1a-b|成立SNR/dB圖1中