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下一代移動通信中MIMO-OFDM技術(shù)的研究( 二 )

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5、MIMO OFDM中的要害技術(shù)
5.1MIMO-OFDM系統(tǒng)模型
MIMO-OFDM系統(tǒng)模型如圖3所示
圖3; MIMO-OFDM發(fā)射端的簡明方框圖

;(1)發(fā)射端：信源的比特流經(jīng)前向糾錯編碼交織后映射到數(shù)字解調(diào)器的星座圖上，再進(jìn)入OFDM編碼器進(jìn)行編碼 。然后輸出的符號流相互平行地傳輸，每一個符號流對應(yīng)指定的發(fā)射天線，并且它們的發(fā)射過程是一樣的 。首先根據(jù)導(dǎo)頻模型插入導(dǎo)頻符號，然后頻域內(nèi)的符號流經(jīng)FFT反變換成OFDM符號流 。每個OFDM符號前加一個循環(huán)前綴以減弱信道延遲擴(kuò)展的影響，每個時隙前加前綴用以定時，最后數(shù)據(jù)幀經(jīng)IF/RF器件發(fā)射出去 。如圖4所示 。
圖4; MIMO-OFDM接收端的簡明方框圖
(2)接收端：接收天線接收來自IF/RF的符號流首先進(jìn)行同步，包括粗略的頻率同步和前綴輔助定時 。然后從接收到的符號流中提取出前綴碼和循環(huán)前綴碼，接下來通過FFT變換解調(diào)剩下的OFDM符號 。在頻域內(nèi)，從解調(diào)后的OFDM符號中提取頻率導(dǎo)頻 。然后通過精細(xì)的頻率同步和定時，準(zhǔn)確的提取出導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號 。從所有接收天線中提取出的頻率導(dǎo)頻是用作信道估計(jì)的 。這個受信道估計(jì)的矩陣輔助MIMO解碼器對OFDM符號的解碼 。最后，經(jīng)解碼后的符號流被發(fā)送到接收器 。
5.2同步
對于MIMO-OFDM系統(tǒng)的同步問題涉及前導(dǎo)序列的設(shè)計(jì)，時間和頻率同步，以及信號檢測技術(shù)等方面 。一般來說，在MIMOOFDM系統(tǒng)在下行和上行鏈路傳播之間都存在同步時隙，用于實(shí)施相位和頻率對齊 。并且實(shí)施頻率偏差估計(jì) 。時隙可按以下方式構(gòu)成：在偶數(shù)序號的子載波上發(fā)送數(shù)據(jù)和練習(xí)符號，而在奇數(shù)序號的子載波上設(shè)置為零 。這樣經(jīng)過IFFT變化后得到的時域信號就會被重復(fù)，有利于信號的檢測 。
5.3信道估計(jì)
MIMO-OFDM是一種能夠提高速率和增大系統(tǒng)容量的技術(shù) 。為了提高速率，接收端需要獲得精確的信道狀態(tài)信息 。然而對于OFDM系統(tǒng)，不同的信號同時從不同的天線發(fā)射出去，接收的信號是這些信號的重疊，這就給信道估計(jì)帶來了困難 。至于導(dǎo)頻形式，MIMOOFDM系統(tǒng)有三種信道估計(jì)算法，分別是基于分散導(dǎo)頻、正交導(dǎo)頻、分組導(dǎo)頻 。相比較而言，第一種算法廣泛應(yīng)用于快衰落和頻率選擇性衰落信道中 。因此，下面我們主要介紹這種方法：
(1)導(dǎo)頻形式
發(fā)射天線的導(dǎo)頻形式設(shè)計(jì)如下：時域內(nèi)的導(dǎo)頻間隔滿足抽樣定理 。根據(jù)帶有導(dǎo)頻的鄰近的OFDM符號的信道估計(jì)，通過時域插入的方法來估計(jì)不帶導(dǎo)頻的OFDM符號的信道頻率響應(yīng)(CFR) 。在MIMO-OFDM信道估計(jì)算法中是這樣描述的：頻域內(nèi)，導(dǎo)頻間隔應(yīng)滿足以下的不等式：
【下一代移動通信中MIMO-OFDM技術(shù)的研究】 FFTsize/PSF.M＞MaximumDelay(1)
其中PSF指的是頻域內(nèi)的導(dǎo)頻間隔，MaximumDelay是指在抽樣的單位時間內(nèi)，發(fā)射端和接收端之間的多徑信道的最大延遲 。
(2)MIMO-OFDM的信道估計(jì)
我們僅僅考慮頻域內(nèi)的信道估計(jì) 。一對發(fā)射和接收天線之間的多徑信道的CFR估計(jì)算法如下步驟所示：
◆接收到的導(dǎo)頻序列乘上發(fā)射天線中導(dǎo)頻序列的變換序列，就得到了基于導(dǎo)頻的CFR序列 。
◆基于導(dǎo)頻對CFR序列作FFT反變換，然后得到信道脈沖響應(yīng)(CIR)序列 。
◆把這個CIR序列分成相等的M段(M就是發(fā)射天線的數(shù)目) 。這樣每一段就是一對收發(fā)天線的被估計(jì)的CIR 。因此每一段經(jīng)填零后再作IFFT變換(點(diǎn)數(shù)和FFT一樣)，這樣就得到了所有天線的估計(jì) 。
5.4MIMO空時處理技術(shù)
目前，MIMO的空時處理技術(shù)分為典型的兩類：速率最大化和多樣最大化 。目前它們也正朝著統(tǒng)一融合的方向發(fā)展 。
(1)空間復(fù)用

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