基于差分酉空频调制的多天线dab系统

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1、http://www.paper.edu.cn1基于差分酉空频调制的多天线DAB系统武岩波，安建平，卜祥元，卢尧北京理工大学信息科学技术学院电子工程系，北京（100081）E-mail：wyb1982@bit.edu.cn摘要：针对现有的单天线数字音频广播（DAB）系统，引入酉空时码，提出了基于差分酉空频调制的多天线DAB系统，系统采取卷积码、时频交织和差分酉空频调制级联的编码调制形式.在接收端无需信道信息，即可实现解调，并可同时获得空、时、频的三种分集增益.通过蒙特卡洛仿真证明，在时频双选信道，3发1收，误码率为0.0001的条件下，所提出系统和循

2、环延迟分集的多天线DAB系统（CDD-DAB）相比，对信噪比的要求可降低6～7dB.并理论证明了CDD-DAB不能获得全部空时频分集.关键词：差分调制，酉空时码，多天线正交频分复用，数字音频广播，分集中图分类号：TN911.3文献标识码：A1.引言[1]数字声音广播(DAB)系统采用OFDM的传输方式，有效的克服无线信道的多径效应；采用删余卷积编码结合时间、频率交织，能利用信道的时间和频率选择性衰落获得分集；采用DQPSK的星座图映射方式，在接收端可以无需信道信息即可实现差分解调，从而简化了接收机的结构，将低DAB接收机的成本.空时编码技术是今年来移

3、动通信研究的一个新方向.空时编码可以有效地利用MIMO[2]信道，获得空间分集特性或得到更高的信息传输速率.研究相对成熟的空时编码技术有三种：空时分组编码（STBC）、空时格形编码（STTC）和分层编码（BLAST）.这些编码技术都要求接收端恢复出MIMO信道信息.最近，Hochwald等人提出基于酉矩阵的空时编码方[3][4]法，是对传统单天线差分调制方式的多维推广，这种空时调制方式无需信道信息也能实现解调.OFDM技术能有效地克服无线信道的多径效应，MIMO技术能够提高信道容量和分集增益.二者的结合是未来宽带无线通信发展的趋势.DAB是较早提出的

4、OFDM系统，如何将DAB系统和最近提出的多天线技术结合，国际上已经开始有初步的方案研究.文献[5]首次提出MIMO-DAB的想法，采用类似分层编码的空时编码方法，重新设计各发射天线的导引符号，利用这些符号对各发射天线的信道做出估计，在MIMO信道估计的基础上对多个发天线的发射信号进行分离、解调.这种改进方法没有保留DAB原有的差分解调、无需信道估计的特点。在信道变化较快的情况下，信道估计效果不理想，从而影响接收性能，并且使接收机的结构变得复杂.文献[6]提出循环延迟分集的多天线DAB（CDD-DAB）方式，各发送天线的发送的波形与原DAB系统大体相

5、同，只是经过了以OFDM符号为周期长度不等的循环移位.这种方式的MIMO-OFDM，实质上是将多天线的空间独立衰落，通过延迟发送的方式，转换为等效单天线OFDM信道的频率分集.在多径现象比较严重的城市环境中，单天线信道的频率相关性比较低，采用CDD-DAB后等效信道的频率相关性变化不明显，因而在城市环境中加入多天线后系统性能提高不大.并且，系统总的分集受到卷积编码自由距离的限制，增加发送天线个数，不会使系统性能获得等比例的提高.本文提出的DUSFM-DAB系统，利用了酉空时码的特点，是将原有的DQPSK进行多维扩展.通过公式推导，证明了该系统能够获得

6、全部空间分集，通过引入信道编码、时间交1本课题得到北京市自然科学基金资助项目（4052024）的资助。-1-http://www.paper.edu.cn织、频率交织，可以获得频率和时间分集.最后给了DAB系统在多径时变瑞利衰落信道模型下的性能曲线，性能曲线表明所提出的系统能够有效的利用MIMO信道，相比原DAB系统性能的到了显著的提高，并且优于CDD-DAB系统.H文中，表示矩阵的Hadarmd积，表示矩阵的Frobenius范数，()表示矩阵的F共轭转置，vec()表示矩阵的矢量化表示，diag()表示由给定矢量作对角元素构成的对角[7

7、]矩阵.1.1编码交织OFDM的单天线DAB系统DAB系统采用删余卷积编码级联交织器的OFDM方式，可以获得由信道的多径效应和多普勒效应带来的频率分集和时间分集.1.2DAB信号形式DAB标准规定了四种不同的传输模式.本文研究的是传输模式III，射频频率为1.5GHz.信号的带宽为1.536MHz，使用了192个子载波，OFDM符号的时间为156us.1.3卷积编码DAB采用母码为（4，1，7）的卷积编码，生成多项式为[133171145133].通过对母码进行删除，可得到不同的码率.本文研究的是码率是1/2的删除方式，相当于采用生成多项式为[133

8、171]的没有经过删除的（2，1，7）卷积编码方式.这种码的自用距离为d=10，free因而通过时间和频率交