一种性能更优的差分酉空时码正交旋转信号星座

第10期电子学报Vol 33 No 102005年10月ACTA ELECTRONICA SINICA0ct.2005种性能更优的差分酉空时码正交旋转信号星座李君曹海燕韦岗广州华南理工大学电信学院广东广州510640)摘要:由于差分酉空时码信号星座点之间的分集乘积是影响系统的重要因素.本文利用代数理论构造岀一种正交旋转的差分酉空时码的信号星座集使得原循环群星座成为新正交旋转星座的一个搜索子集以扩大信号星座点之间的分集乘积其误码率性能将比原循环群星座差分酉空时码有2dB多的增益关键词: DUSTM;分集乘积;信号星座;正交旋转中图分类号:TN911文献标识码:A文章编号:0372-2112(2005)10-177004A Better Orthogonal Rotation Constellation for DifferentialUnitary Space-Time ModulationLI Jun ,CAO Hai-yan ,WEI GangCollege of Electronic information Engineering South China University of Technology Guangzhou, Guangdong 510640, Chinamthe performance of the DUSTM. Using this constellation the symbol error rate performance is improved about 2dB coding gain over traditional cyclic constellation which is a diagonal unitary matrix consisting of Fourier coefficientsKey words: DUSTM Adiversity product constellation Orthogonal rotation1引言2差分酉空时编码调制 DUSTM)近年来西空时编码调制( USTM, Unitary Space- Time modu-设一无线通信系统具有M根发射天线,N根接收天线lation)得到了越来越多的关注和发展在USTM提出之前的假设信道衰落是平坦衰落在T个符号周期内保持不变,s空时码都要求接收端能准确地估计出信道状态信息(CSI),而表示t时刻由第m根天线发射的符号.S表示T个符号周期UsIM则无需信道状态信息亦能进行有效的译码文献23]内由M根天线发送的信号矩阵.为得到最大分集增益,T≥将传统的差分编码调制扩展到多天线系统中,提岀了差分酉M.本文考虑最小长度码字T=M.于是差分酉空时编码的信空时编码调制 DUSTM, Differential USTM)在 DUSTM中每个号星座集是大小为L的酉矩阵集合231,={vwv=lu时刻发射的信号矩阵是前一时刻发射的信号矩阵和当前时刻=0,灬…,,L-1},其中上标H表示共轭转置,为M×M的数据矩阳(信号星座中的元素)的乘积.由于数据矩阵之间的单位阵.υ中的每一个V都是MxM的西矩阵称为数据的分集乘积 diversity product湜误码性能优劣的重要因素41.矩阵且v=V.在要发送的信息比特流中每b个比特为较大的分集乘积对应较好的误码性能因此,DSTM的信号个数据单元每个数据单元映射为信号星座中的某一个数据星座的设计就是尽可能的扩大其元素之间的分集乘积.而现矩阵V∈1灬,,L-1}所以L=2.设发送信号矩阵序在几乎所有的DUsM信号星座都是基于文献45提出的列{S};r=12灬,S为第时刻发送的信号矩阵差分发由傅里叶系数组成的对角循环群阵本文将利用代数理论对送方式为S=Vk)S1-1,S0为不包含任何信息的初始化单傅里叶系数对角阵进行正交旋转变换构造出一种正交旋转位阵l1,V()∈,(r)∈01灬…,L-1}在发送端发送信的差分酉空时码的信号星座集以扩大信号星座点之间的分集号S时则用矩阵形式表示接收信号为乘积其误码率性能在高信噪比下将比文献45提岀的循环Y=√pSH+W群星座的差分酉空时码有2dB的增益第10期李君:种性能更优的差分西空时码正交旋转信号星座1771其中,Y为M×N接收信号矩阵;S为MκM发送信号矩阵;其中kk2灬kw∈』灬,,-1},Rκθ)为正交旋转矩阵,H为M×N复衰落系数矩阵其元素[H]=hm为每维均定义为值为0方差为0.5的复高斯随机变量是第m根发射天线到Rk'10)第n根接收天线的信道复衰落系数;W为MⅹN噪声矩阵,M为偶数其元素W1。=tm为每维均值为0,方差为0.5的复高斯随R(k8机变量.ρ为每根接收天线的平均信噪比.在不知道信道矩阵RK(0)={「Rk'1)H条件下信道传递概率密度函数为4-61Rk20)AYIS)=expt-( yY( Ir+ pSSM为奇t'(I,+pSs")其中π表示为矩阵的迹.因此接收端根据前一时刻的接收信R(k'e号矩阵Y1=√S11H+W和当前时刻接受信号矩阵(8)公ASH+W1利用式2进行无信道信息条件下的最大似然其中12mMn∈01…1-1,m=LM2:为不超过码可得M/2的最大整数,R(厢和R(0)分别为前面所指出的2维(3)和3维正交旋转变换矩阵可以验证R)有以下性质其中‖·‖2为F范数( Frobenius norn),定义为‖A‖=(1IRK0)】=[R()]√t(A"A).所以当发送的数据矩阵为v∈而错判为v(2ⅠR0)于RM0)=l1∈υ,V≠V的成对错误概率为我们可以通过搜索k1,k2…,m和k,k2…,kM使其成为P= Pimin.-vY-12la-b=1AB.当λ=1和λ=1OC|/OB14,L为32时,正交旋转信号星座误码性能较之循环星座有时,a-λb=1a-b1.但是当φ≥π/2时如图2所示同样3B左右的增益.这些性能的改善源自于正交旋转星座的扩的分析得出不存在λ∈[-1,)得|AP|=|a-b1>|a-b大了循环星座的分集乘积表1显示了两种信号星座的分集1=|AB|但至少A=1可以使得|a-Ab|=1a-b|成立.当乘积的数值对比=/2时A=-1亦能使得|a-Ab|=1a-b|成立SNR/dB图1中