低仰角地空通信中混合空时编码概述

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1、低仰角地空通信中混合空时编码概述第1章绪论1.1研究背景和意义在信息化战争日益激烈的今天，保证地空通信中数据的高速可靠传输有着很重要的意义。为了增加通信距离并且减慢信号衰落的速率，通常在地面站构建方向角比较小的定向天线，这样就不可避免的存在障碍物的反射和散射现象，使得通信链路多径效应的时延扩展较大，再加上飞机飞行很快，相对于地面接收端的速度较大，使得多普勒效应也比较严重。所以，如何克服多径衰落对传输性能的影响，改善地空通信质量就显得极为重要。地空通信的核心思想是利用相关的通信技术来实现飞机与地面站之间的信息互通。在获取飞机动

2、态信息和海航监控等活动中，地空通信都得到了广泛应用；在军事上，未来的战争是信息化的战争，只有更加及时地传送、接收和处理各种情报信息，才能获取战斗的主动权。所以，更大容量、更高速率和强抗干扰是地空通信现阶段的发展方向。MIMO是4G通信的重要组成部分，它可以在不损失频带和发射功率的前提下，提高数据传输速率并改善误码率⑴，所以在地空通信中也具有很好的应用前景[2]。利用MIMO技术可以提高信道的容量，这借助的是MIMO信道提供的复用增益；同时也可以降低误码率，这借助的是MIMO信道提供的分集增益。空时编码，顾名思义是通过空间上和

3、时间上的编码，相应的达到了空间分集和时间分集，减小了信道误码率，它是MIMO技术的一个研究重点。另一方面，可以把信道在每对发射天线和接收天线之间的衰落看作是独立的，这样就提供了多个并行的子信道，不同的信息流在这些子信道上传输的时候，数据传输速率会得到提升，也就是增加了空间复用。但是在利用单一的正交分组编码提高分集增益的同时，会导致损失一部分的数据传输速率；而若是单一的分层空时编码技术，在为使复用增益达到最大化的同时，会损失一部分分集增益，使得低信噪比时的误码率性能很差。于是Mao等人提出了一种STBC与VBLAST混合的编码

4、方式[3]，并验证出混合编码系统可以实现分集增益与复用增益的折中，从而获得更好的性能。..1.2国内外研究现状相对于地面无线通信来说，地空通信的犮展是相对滞后的。在第一次世界大战期间，第一代地空通信系统才开始出现，20世纪40年代，出现了比较系统和标准的甚高频（VHF，VeryHighFrequency)频段地空通信，此时的通信是以各个子系统点对点的通信方式为特点的；而第二代地空通信是联合式结构，由系统总线实现了统一调度，这种方式出现在20世纪70年代；第三代地空通信向综合式结构发展，各个模块的结构和功能独立；在此基础上，近

5、几年发展到了第四代地空通信系统，出现了综合化的传感器，更加合理地设计了系统模式和接口。我国的民航领域离不开地空数据链，需要飞机传输给航空公司的飞行信息，以及需要地面传输给飞机的一些服务，都可以通过地空数据链将其以数据的形式进行传送。地空数据链路在军事上也得到了广泛应用，它需要实现战场情报的实时监控和控制，是一种具有强抗丁扰能力的双向数据链。现阶段，国外通过拓展新的频率资源、增大地空数据链的带宽和容量、提高抗干扰能力和数据分发能力，从而向着战略网的互通方向发展，融入到全球信息格局中。我国的地空数据链发展相对处于起步阶段，大多是

6、点对点的窄带通信，可以借鉴国外的先进经验，从而制定出适合我国地空数据链的相关模型、标准和协议。.第2章MIMO中的空时编码技术2.1MIMO技术概述根据接收端和发送端天线个数的不同，不同于传统的单收单发系统(SISO,Single-InputMultiple-Output),多收多发系统还包括单收多发系统(SIMO,Single-InputMultiple-Output)和多收单发系统（MISO，Multiple-InputSingle-Output),它们是MIMO的特例。MIMO技术将空间传输中的多径衰落变成一种优点加以

7、利用。当发送数据被障碍物反射的时候可以产生不止一份的数据信号，即多个空间流。这时如果使用传统的SISO技术，只能由单根天线发送和接收，这样一次就只能传输单独一个空间数据流，而MIMO技术益，提高编码增益。空时编码的研究重点是同时充分获取分集与复用增益。研究分为三个方向：（1)Bell实验室提出著名的V-BLAST系统，并实验证明了MIMO系统的卓越性能，为后来种种改进型研究奠定基础；（2)Alamouti提出两天线正交空时码后Tarokh等人将其推广到多天线，其编译码简单，且能获得分集增益，得到广泛应用；（3)除了上述空时块

8、码的研究以外，另一个重要的研究分支是空时格码（STTC,SpaceTimeTrellisCode)[31]。其原理是将信道编码和多天线技术相结合，在收发天线数没有很大的情况下就可以得到比较高的编码增益。按照作用的不同，可以将空时码分为两大类：（1)提高分集增益，如空时分组码（STBC)以及