慢衰落信道下高阶调制编码协作方案及性能分析

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1、２００８年８月西安电子科技大学学报（自然科学版）Ａｕｇ．２００８第３５卷第４期犑犗犝犚犖犃犔犗犉犡犐犇犐犃犖犝犖犐犞犈犚犛犐犜犢Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．４慢衰落信道下高阶调制编码协作方案及性能分析宫丰奎，韩春雷，王勇，葛建华（西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室，陕西西安７１００７１）摘要：提出一种基于高阶星座调制的高效编码协作方案．用户或协作伙伴的编码比特分组后分别通过比特交织器，之后映射到高阶二维星座按分配时隙发送．推导了该协作方案在慢瑞利衰落信道下的成对错误概率．理论分析以及仿真结果都表明，慢瑞利衰落信道下，本方案在提高频

2、谱效率的同时可获得完全分集．关键词：编码协作；成对错误概率；分集；高阶二维星座；比特交织器中图分类号：ＴＮ９１１文献标识码：Ａ文章编号：１００１２４００（２００８）０４０６６４０４犇犲狊犻犵狀犪狀犱犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳犪犆犆狊犮犺犲犿犲狑犻狋犺犺犻犵犺狅狉犱犲狉犮狅狀狊狋犲犾犾犪狋犻狅狀狊狅狏犲狉狊犾狅狑犳犪犱犻狀犵狉犪狔犾犲犻犵犺犮犺犪狀狀犲犾狊犌犗犖犌犉犲狀犵犽狌犻，犎犃犖犆犺狌狀犾犲犻，犠犃犖犌犢狅狀犵，犌犈犑犻犪狀犺狌犪（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂ．ｏｆＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＳｅｒｖｉｃｅＮｅｔｗｏｒｋｓ，ＸｉｄｉａｎＵｎ

3、ｉｖ．，Ｘｉａｎ７１００７１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ａｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃｏｄｅｄｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ（ＣＣ）ｓｃｈｅｍｅｗｉｔｈｈｉｇｈｏｒｄｅｒｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎｓｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｎｔｈｉｓｓｃｈｅｍｅ，ｅｎｃｏｄｅｄｂｉｔｓｏｆｔｈｅｕｓｅｒｏｒｔｈｅｐａｒｔｎｅｒａｒｅｐａｒｔｉｔｉｏｎｅｄ，ｂｉｔｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｄ，ｍａｐｐｅｄｏｎａｈｉｇｈｏｒｄｅｒｔｗｏｄｉｍｅｎｔｉｏｎａｌｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｎｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄｏｎｔｈｅａｌｌｏｃａｔｅｄｔｉｍｅｓｌｏｔ

4、ｓ．ＴｈｅｐａｉｒｗｉｒｅｅｒｒｏｒｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｖｅｒｓｌｏｗｆａｄｉｎｇＲａｙｌｅｉｇｈｃｈａｎｎｅｌｓａｒｅｄｅｒｉｖｅｄ．ＢｏｔｈｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｄｅｄｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎｗｉｔｈｈｉｇｈｏｒｄｅｒｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎｓｃａｎａｃｈｉｅｖｅｆｕｌｌｄｉｖｅｒｓｉｔｙｗｉｔｈａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｓｐｅｃｔｒｕｍｅｆｆｃｉｅｎｃｙｏｖｅｒｓｌｏｗｆａｄｉｎｇＲａｙｌｅｉｇｈｃｈａｎｎｅｌｓ．犓犲狔犠狅狉犱狊：ｃｏｄｅｄｃｏｏｐｅｒａｔｉｏ

5、ｎ；ｐａｉｒｗｉｓｅｅｒｒｏｒｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ；ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ；ｈｉｇｈｏｒｄｅｒｔｗｏｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ；ｂｉｔｉｎｔｅｒｌｅａｖｅｒ无线信道的多径衰落特性是影响其传输速率与质量的重要瓶颈，而分集技术是抵抗多径衰落的有效方式．如以多输入多输出技术（ＭｕｌｔｉｐｌｅＩｎｐｕｔＭｕｌｔｉｐｌｅＯｕｔｐｕｔ，ＭＩＭＯ）为首的空间分集可使得接收端得到经历独立衰落的多个信号副本，从而有效消除多径衰落的影响．由于多天线技术不需要占用额外的时间和频带资源，因此得到了广泛关注．考虑到在实际的蜂窝通信系统中，对于

6、上行链路，移动终端由于受到体积、功耗、［１，２］工艺等多方面的限制，携有多个天线有很大困难，因此极大地限制了ＭＩＭＯ技术的应用．协作分集使得终端按照一定的方式共享彼此的天线，产生一个虚拟的ＭＩＭＯ系统以获得发射分集增益，为多天线技术走向实用化提供了一条新的途径．编码协作（ＣｏｄｅｄＣｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ＣＣ）是一种通过协作用户发送冗余信息提高分集度的协作方式．研究表［３，４］明，慢衰落信道下，采用ＢＰＳＫ调制的两用户ＣＣ可以获得二阶完全分集．基于ＣＣ协议的协作通信研究［５，６］［７］是最近的一个热门课题，如适合ＣＣ的纠错码设计、快衰落信道

7、下的ＣＣ协议及ＣＣ协议下的伙伴选［８］择等问题．上述研究都假定为ＢＰＳＫ调制，频谱利用率很低．为了提高谱效率，有必要研究高阶二维星座调制在ＣＣ中的应用．笔者考虑采用基于高阶调制时的ＣＣ方案的协作性能，提出一种两用户协作时，基于比特交织编码调制收稿日期：２００７１０２０基金项目：“８６３”项目资助（２００６ＡＡ０１Ｚ２７０）；国家自然科学基金资助（６０４９６３１６，６０７７２１３８）；广东自然科学基金项目资助（Ｕ０６３５００３）；高等学校学科创新引智计划资助（Ｂ０８０３８）作者简介：宫丰奎（１９７９），男，讲师，博士，Ｅｍａｉｌ：ｆｋ

8、ｇｏｎｇ＠ｘｉｄｉａｎ．ｅｄｕ．ｃｎ．第４期宫丰奎等：慢衰落信道下高阶调制编码协作方案及性能分析６６５（ＢｉｔＩｎｔｅｒｌｅａｖｅｄＣｏｄｅｄＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ，ＢＩＣＭ）技术