STBC-MTCM 译码算法复杂度在快速衰落信道

的简化

摘要：

STBC-MTCM 方案在多收发天线系统中是一个非常著名的传输分集方案，实现高速

率，全分集和高的编码增益。在时间选择性快速衰落信道或频率选择性衰落信道中，现有的
STBC-MTCM 译码器性能具有不能降低的误码底板。本文阐述两种计算有效的译码算法来
抵偿快速衰落信道：归零（

ZF）检测器和线性最小均方误差检测器（LMMSE）。所提出的

译码算法在信道条件从准静态衰落到时间选择性快速衰落（

TSFF）或频率选择性衰落

(FSF)变化时都有表现出了很好的特性。仿真结果表明我们提出的译码算法接近 ML 算法的
性能，同时具有较好的计算效率。
I.引言

在过去的十年里

Telatar，Foschini 和 Gans 在无线通信系统多收发天线的理论容量方面

进行了大量的研究。为了能够充分利用分集技术和接近多入多出系统的信道容量，多年来提
出了各种空时码方案，如：分层空时编码结构（

LST），空时分组码（STBC），空时网格

码（

STTC），以及空时分组码与—多维网格编码调制级联的 STBC-MTCM。STBC 如文献

[10]指出，空时分组码（STBC）以非常低的编码复杂度就可以提供全分集，但是它不能获
得编码增益；

STTC 不仅提供了全分集而且还能获得编码增益，但它以较高的编码复杂度

为代价。因此，用级联外码方法来折衷

STBC 和 STTC 的缺点是很自然的事，如在 MTCM

的内部级联

STBC ，这就是所谓的 STBC—MTCM 的设计理念（这就产生了 STBC-

MTCM）。在文[12]中，Siwamogsatham 和 Fitz 通过扩展内码正交的 STBC 码本，进一步加
强了空时分组码原始速率损耗的

STBC-MTCM 的设计。由于内部 STBC 的正交性，在准静

态（慢）衰落信道中可以采用复杂度低的

ML 译码算法。

在所有已被提出的空时编码方案

中，准静态分组衰落是广泛应用的前提假

设。虽然这样的假设在很多的情况下均适用，

但是时间选择性快衰落或频率选择性信道确实存在。例如，

zhu 等人证明：在一个正常的高

速公路上以的速度行驶，可以导致归一化的多普勒效应扩展达到

0.9%。在这种情况下，信

道从一个符号到另一个符号将会有特别显著变化。因此，我们在

STBC-MTCM 方案中取消

了对准静态衰落信道假设的约束。

在快速衰落信道中，内部的

STBC 的最佳译码复杂度激励着人们寻求低复杂度的译码

算法。实际上

,最佳译码器 ML 内部的 STBC 的复杂度是与吞吐量幂指数增长的。主要原因是

由于主要原因是似然函数是联合函数，不能分解为单一的符号函数之和的形式。为了解决复
杂度的问题，我们提出了两种计算简单的次最优的检测：归零检测器

ZF 和线性最小均方

值检测器

LMMSE。由于 STBC-MTCM 扩展码本的内部结构，一旦其他信号的子集属于另一

信号的子集，滤波器的系数便可以通过酉变换来构造。本文所提出的译码算法在信道条件由
准静态衰落到

TSFF 或 FSF 状态变化时都能很好的特性。而且，仿真结果表明，所提出的译

码算法在快速衰落信道中接近

ML 的特性，同时计算效率也更有效。

论文剩余部分的结构如下：第二部分概述了系统模型并引入相关符号，第三部分详

细介绍了

STBC-MTCM 低复杂度的译码算法，第四部分给出了 STBC-MTCM 在快速衰落

信道不同空间效率的几个计算例子。第五部分为论文的总结。
II.系统模型
A.外部编码器

Km /

110 T