相关衰落下正交空时分组码容量的近似分析.pdf

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1、第32卷第3期大连海事大学学报VOI.32NO.32006年8月JournalofdalianmaritimeuniversityAug2006!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!文章编号：1006-7736（2006）03-0081-05"相关衰落下正交空时分组码容量的近似分析王光健，岳殿武（大连海事大学信息工程学院，辽宁大连116026）摘要：在平坦相关瑞利和莱斯衰落信道下，基于泰勒级数展开、高斯分布和Gamma分布，对正交空时分组码系统的遍历容量和容量累积分布函数进行近似分析

2、.对于遍历容量，在低信噪比和天线数目较多情况下，采用一阶近似效果很好，但是在高信噪比和天线数目较少时，一阶近似效果不是很理想，然而采用二阶近似，在任意的信噪比和任意的天线数目下，都具有很好的近似效果.对于系统的容量分布函数，采用高斯和Gamma近似方法，都得到很好的近似效果；在高中断区域，采用高斯近似效果较好；但是在低中断概率区域，Gamma近似具有更好的近似效果.关键词：信道编码；多输入多输出；空时分组码；遍历容量；瑞利衰落；莱斯衰落中图分类号：TN911.22文献标识码：A以对容量的分布函数进行近似考虑.文献［6］考虑0引言了独立不相关的衰落信道，采用高斯分布函

3、数来随着无线通信技术的发展，人们越来越追求近似中断容量.然而实际无线信道由于多种原因更高的通信速率和更好的通信质量.因此，如何在往往是衰落相关的，因此必须考虑信道是有相关有限频谱资源上传送更多、更可靠的数据已成为性的情形.在文献［7］中，作者采用高斯和Gamma近年移动通信研究的焦点.通信收发双方采用多分布函数来近似普通MIMO信道的中断容量，近天线技术，不仅带来很大的容量增益［1-2］，同时也似效果理想.然而由于数学推演的困难性，该文没带来空间分集增益［3-4］，因而多天线技术得到了有考虑空间相关性.广泛关注.空时分组码在MIMO无线信道中可获本文研究了具有空间相

4、关性的瑞利和莱斯衰得很大的空间分集增益，故能有效地抵抗无线信落正交化MIMO信道的容量近似问题，深入探讨道的传输衰落.空时分组码的编解码结构很简单，了高斯和Gamma近似方法，结合仿真试验，进行其空时二维向量最大似然译码问题可简化成标量了遍历容量和容量分布近似分析.最大似然检测问题［4］.空时分组码已得到了广泛1系统模型的研究和应用.由于衰落信道的信道容量是一个随机变量，因此必须考虑它的统计特性.对于基于假设发送端有!T根天线，接收端有!R根天空时分组码的正交化MIMO信道的遍历容量，文线，信道是平坦衰落的"因此可以用线性模型献［6］已经给出了精确的闭式解，然而对于

5、容量的y=Hx+n（1）分布函数到目前为止还没有闭式解给出，因此可来表示系统收发关系，其中，y为!R#1的接收信"收稿日期：2006-03-02.基金项目：辽宁省自然科学基金资助项目（20042121）；移动通信国家重点实验室开放研究基金资助项目.作者简介：王光健（1984-），男，安徽芜湖人，研究生；-maI：dreamer!newmardImu.edu.cn；岳殿武（1965-），男，吉林四平人，教授，博士生导师.82大连海事大学学报第32卷号向量；x为NT>1的发送信号向量；n为NR>1NR>NT阶的均值不为零的复高斯分布的随机矩的复加性高斯白噪声，实部与虚部

6、方差均为阵，并且能够分解为H=Hm+HS，其中Hm=N0／2；H为NR>NT的复高斯分布的随机矩阵.E［H］为信道矩阵的直视路径分量；HS的元素是假设信道是归一化的，即互相相关的循环对称复高斯随机变量，为信道的E［H2］=NN散射分量.在莱斯衰落信道下，为了分析方便，假FRT假设平均发送功率受限为P，并且考虑空时分组设信道的相关矩阵R的特征值是互不相同的，并码的码率R，由文献［6］可以得到此时系统的瞬且具有下面的特征值分解形式：R=U!U~，!=c时输出信噪比为diag（1，2，⋯，7）根据文献［6］，的概率密度1PH2函数为F2（2）==HFRcN0NT）7-1-

7、7-1（）～a！（e2BLa其中=P／（NTRcN0）.假设信道矩阵具有归一fRic（e）=c2B2BZa（7+a-1）！（2）化功率增益，因此在任意的衰落环境中都有a=0B（4）E［H2］=NN，需着重考虑的是=FRT～a-1～～2的统计特性，特别是便于近似分析的的1～HF其中，ca=Zda-ici，（aj1），c0=1，1＜B＜ai=0一阶和二阶统计特性.下面将对不同的衰落信道4为收敛参数.进行分类研究.7～a2（1-j）a-1da=-Zbjj+2B2B2信道特性j=17（1-j）a2.1瑞利衰落Z2Bj=1在散射体丰富的移动通信环境下，收发双方其中，b