矿井MIMO系统的空时编码方案研究-矿业114网 
矿井MIMO系统的空时编码方案研究
2012-03-07
矿井巷道是空间受限的非自由传输环境,多径衰落严重影响了矿井无线移动通信的可靠性。MIMO系统的技术特点可有效抵御多径衰落,但矿井MIMO各信道之间具有很强的相关性。在研究了矿井巷道的空时编码性能后,分析了空时编码性能界,并提出一种能够补偿相关性对MIMO性能影响的空时编码--最优旋转准正交空时分组编码(QOSTBC)。仿真证明,该方案降低了对传输矩阵中各元素为复数的满速率正交要求,放宽了独立译码的条件,在满足较高目标BER时,所需较小的SNR。
SeptemSubpepr.l 2009ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ $ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ " # ꢀ ꢀ 200%9'ꢀ &9 ( ! MORDEN MINING Fꢀ MIMO ./&©ª«¬„¦§¨ QRSꢀ TUV ©Ù71+,²³0-.12,3) ( ꢀ ꢀ !ꢀ ": #¸ÚÛ̂aÜíQÝDÞdePo, Ñ%ßàáÇâãL#¸ÅiäEg-Qj å†。 MIMO HIQé½ôÔjì#æçÑ%ßà, ï#¸ MIMO T-ÛHaƒìè‡QVN†。 . =>L#¸ÚÛQ‚qé†pÒ, vãL‚qé†pâ, š!»IõpêÁëVN†Ó MI MO †pâãQ‚qé - - Oäì­×íº‚vFqé( QOSTBC) 。 îïÕ, ZÆðlmL Ódeñò4Tó4‚ðbQôÙxíºîŽ, ¿õLö÷OéQâœ, .ôøyzfÖ BER , ? fyùQ SNR。 # $%: #¸g-; ÑeúÑe»; Ñ%ßà; VN-Û; ×íº‚qé Nr ꢀ ꢀ aßZWøûNO³c_>Fn‡I0pH WÐñq='ªU.HVW。 aßè^^eב 1 TX ij r r = = kΣ=c1or( hm ki, hkj ) ( 1) ( 2) N ¾ r r Nr kΣ=c1or( hm ik, hjk ) ùHv3ÅȽe×, 1ú˜È½.Šwzþv, ¨ ²Y^û^-..[ 1] 。 ¬;Haßøûû^ S›iAÑg~O\, bð, ‘’Wwñ、 ’W× R、 ˜ÿ†òn)föJCŽÚ“”, aßè^çH RX ij 1 ¥ N ꢀ ꢀ W cor( a, b) áæ a n b H-HNi: cor( a, b) = [ 2]   MIMO û^›×ÄFœeH-HŠ , GH°Ì [ a· b ] - E[ a] · E[ b ] WWW.KY114.CN ( 3) ( E[ a ] - E[ a] ) - ( E[ b ] - E[ b] 2 ) 2 2 2 áá+NOu§È|ËHTU*, -HNi£õ, N 槡 0 OHû`˜û<Y£õ, ¼-HNiWfc 1 ð, Ë w°'Ÿ:>×r<, NOŠuýUZ«。 Ma ß*H.èFO\n_>F.raßZWøû ꢀ ꢀ 7I0H-Hž¿õöcO0’W bðO , / , 0 H-Hž¿õöcI0’W[ Pû^-Hž¿ 6] Γ( Nt. Nr × Nt. Nr) z±áæä*: Γ = Γ  Γ 7 iE[$`zaH'V, (e×û^›×H-H ( 4) RX ꢀ ªçáæ Kronecker H。 ¤¥‡( 4) z± TX Š £õ, Vcdr MIM0 NOHû^P(, Yij [ 3] 。 ꢀ eðË/HŠuFxH“” ¢¯û^ž¿ H , ªò(Y‡ꢀ‡( 5) åæ: model 1 ꢀ œKeô MIMO &'PM aßè^ZWøûO\,”'&4øûO\ó 1 / 2 vect( H) = Γ , A ( 5) model ꢀ ꢀ ªç A ^¢¯ Nt. Nr × 1 Hò(, P¯ÙÚ5^ b[ 4] , ”'O\*H MIMO NOz±vwxW > 1 / 2 1 / 2 ƒ ­½†Ëꢀ 1 HþD<]š(, Γ ­® Γ . e×KÓ7Ó¨’WNO, /(“” MIMO û^› He-HŠqÂHøûP(H*c, (aßè^ PZ8¬_。 ¤¥aßû^H¬;TU, z±òö 1 / 2 H ( Γ ) = Γ。 × 2 ꢀ lmn#Rꢀ&'op?ü ¤ ¥Öh[ 8y-H²Yû^eðË/*H 7] * ´û^Éð: ËH5¥( PEP) †8, wÕaße-H MIMO û^ ‰ 7I0H-Hž¿ Γ ( N × NT ) nO0H T T X * H PEP。 7 C n C wìá樯b M × K H i j [ 5] : - Hž¿ Γ ( N × N ) , ä‡( 1) n( 2) åæ RX r r Ë/ž¿, û^ž¿ꢀ H, I0I~Hž¿ C +þ i O0¿H˜9øꢀ C HËH5¥( PEP) ꢀ: ꢀ ꢀ ¶Ç«( 1966 - ) , A, _·¸«&, ¹º, _·A'õD1ûD j 2 2 - ( E / 4δ ) d ( C , C / H) s i j ILm», _·õD1úy,å˜?@/Gi*GH, 1988 »¼ P( Ci C / H) e ( 6) → j ≤ GcÂ51>E?õD1>'(/G, GH†òꢀv3Åe×1ú ȽAB、 ZWøûeðË/ABn?@。 232001 _·I¸«; ·A'õD1ûDI。 K - 1 ç, d2 ( Ci , Cj / h) = Σ ‖H( ck ~ ek ) ‖2 , ꢀ†§8 ‡ ˜ k = 0 _ y, ‰7 y = H( c - e ) , k = 0, 1, … … , K - 1, P Y = k k k 2 80 ꢀ ꢀ ꢀ ¶Ç«ꢀ Ä©U: aß MIMO NOHeðË/†àGHꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2009 » 9 í T T T [ y y … y ] T, z6 d2 ( Ci , Cj / H) = ‖Y‖2 , ( 6) ‡ °Ýiꢀ 2N, €^, äÌP¯I}{‘5?@b¢ œÚ, ÿ!­w° 4N。 ꢀrÿ! 4N, +I~%: {‘ s n s NÌꢀ s n s , bð, ꢀŽÁÅcû^ 0 1 k - 1 z±ÒÂ: - ( Es/ 4δ2) ‖Y‖2 P( C → C / H) ≤ e ( 7) Y i j 3 4 3 4 H [ 9] ꢀ ꢀ }: C = Ξ{ YY } , λ ( C ) ( i = 0, 1, … , r( C ) -HÇgHŠu*c, ¤¥Öh HwÕ, €W QPSK l6HœÚã¼pNÌ)ꢀ  = π/ 4, øù: 4 I’Ww 2 ¯¢ÁH¨Á, PÁ­€W Alamouti Ë/, S: s §s G çH x , A x = s + s ; x = s + Y i y - 1) ^ C H㏽, ³( 7) ‡¨š[O8„­6 Y ! : r( CY) -1 E s δ ) -1 k k 1 1 2 2 3 Ξ{ P( Ci → Cj / H) } ≤ Π ( 1 + λi ( CY) 2 i = 0 4 s ; x = s - s ; x = s - s , 6!HþO/£ž¿ꢀ: 4 3 1 2 4 3 4 ( 8) a + b 0 a + b 0 0 0 0  CH · C =   ꢀ ꢀ ( 8) ‡ç Ξ{ P( C →C / H) } ^„­ PEP。 :û  0 0  i j ( 11)  ^ È|ž¿`š C ç, 6!: 0 0 a - b 0 0 Y  C = [ ( C → C ) R ( C → Cj )  ]  RRX ( 9) T T   0 a - b Y i j TX i 4 | 2 , b = 2Re( s  ‡ ‡ ” £ † ” ç, á枿H Kronecker H。 ˜c( 6) ‡、 ( 8) ꢀ ꢀ ( 11) ‡ç α = Σk = 1 | S k 1 s 2 +  n( 9) ‡z±Vo, -Hž¿ R n R H.Š“ s s ) 。 TX RX 3 4 NOH PEP, ž¿À£ï, -HŠ£e, NOŠu Ë。 +aßè^He-H MIMO û^*, ôË/ à.vwƒ„û^-HŠqÂNOŠu*cH“ 。 4ꢀ uv3d ãÖ+ matlab O\*r&c¤oHË/Šu, &cį07þO]í`Óû^f¸ûü, €W 4 × 1 H MIMO NO, I~û^H-HNiꢀ 0. 55, û ‘l6†‡ QPSK €W†YœÚã, QOSTBC €W  = π/ 4 NÌH Alamouti Ë/。 3 ꢀ bqn#?4 PEP rsꢀtpÚX ű¾wÕz±Vo, NOŠu‘û^He× - HŠ“”vzõ, aßè^^e-HŠû^, ìc ã 1 +or M = 1、 2、 3、 4, N = 1 ðH QOSTBC ˜˜.šW, ”áI}0€WrI}w°, NOŠu STBC HË/†àV.vwƒ„ŽÁû^-HŠ WWW.KY114.CN qÂNOŠu*cH“”, ì.ƒ„ËÂ/Hdþ <=I~w°Ui'ž(¤D, øûzaŠõõ' ž; bð, I}0HI~÷¥Y<›cd, ‘.ìk ‚aßI~V÷¥‘ùH.r。 ã 2 H&c°Ìá vf。 Ž†, +I~0€WeðË/†à±u6 [ 8] ! ¼õw°'Ÿ、 ¼õË/'Ÿ 。 - 4 ãÖ¤o¢‡°ucdyi.r, ÓÊõö į, BuŽÁe-HŠ“”HeðË/†à - ¼pNÌ$yieðwÁË/( QOSTBC) 。 á, +-bHd# BER = 10 *, ãÖ¤oHË/ †àc 4 I 1 OH QOSTBC -˜q 2dB ±¾HŠu / - 2 - ŸÇ。 ã 3 &c°Ìz±Vo, + BER = 10 ð, I ~0û^-HNiꢀ 0. 55, QOSTBC +-Hû^* HË/Šu,õöû^*HË/Šuþf, c-H û^*HÈO STBC Ë/Šuq 2dB ®¯H'Ÿ。 ã 4 &cšWáá, ¼-HNi'ž! 0. 8 ð, +- bHd# BER *, û`˜n'ž 1dB ±¾( -¼c 0 7 MIMO NOꢀ 4 I’WNO, ?@œÚ{ ꢀ s , s , s , s , }Ë/ž¿çH x = s , k = 1, 2, 3, 1 2 3 4 k k [ 10] ‘ 4 , ãÖ¤¥Öh H 4 ’W QOSTBC HË/†à ä*: G( x1 , x2 ) 3 G( x3 , x4 ) 1 G = ( -   G ( x , x4 ) G ( x , x2 ) ) 1dB û`˜ ) 。 û< 5ꢀ 3ꢀ y aß MIMO û^He×e-HŠÄ•–eðË /ŠuHýU*c, (aßè^Hv3Åe×Z8 x1 x 1 2  x 3 x 3 4            - - x x x - x x x 2 4 = ( 10)     - x x 3 4 1 2 øùxWe×KÓ7Ó¨’Wµ“” MIMO û^›     x - x - x x 4  3 2 1 × He-HŠqÂHøû:(*c, ãÖ¤oH¼ ꢀ ꢀ ( 10) ‡ç G ^Ë/ž¿ G HþxÃ。 œPâ pNÌ$yieðwÁË/( QOSTBC) Hmå'ž Vo, $yiž¿ G üH>e×^yiH, H˜ž rÂ/þvf €u£ŽÁû^e-H³NOza , i j ¿ D( C , C ) H¼ïÀꢀ 2, þO/£ž¿ꢀ: C = G H“” +­®cDd# ðNO˜/Šu6 BER , Š ( s1 , s , s , s ) , ”á( 10) ‡^¢¯­™¥H/。 Ž 2 3 4 !ởÇ, ucdøûNOHI~V÷¥, ³c † , ¼þO’Widꢀ N ð, ­™¥;6H¼õw aß MIMO NOH78›q¢‰H¬Wܽ。 2 81 ꢀ 'ꢀ >ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ _`aGꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2009 » 9 í . 1ꢀ ¿wô¦$ 1、 2、 3、 4, xwô . 4ꢀ n#&¦y 0. 8 Qꢀop?ü‘ Fꢀ Gꢀ Hꢀ I: [ 1] ꢀ ZHANG Hui - qing , YU Hong - zhen, WANG Pu, et al. Mul tipath transmission modeling and simulating of electromagnetic wave in rectangle tunnel [ J] . Chinese Journal of Radio Science, 2008, 23( 1) : 195 ~ 200. [ [ 2] ꢀ Liénard M, Degauque P. Investigation on MIMO channels in sub way tunnels [ J] . IEEE Journal on Selected Areas in Communica tions, 2003, 21( 3) : 332 ~ - 339. 3] ꢀ Chuah C N, Tse D N C, Kahn J M, Valanzuela R A. Capacity scaling in MIMO wireless systems under correlated fading [ J] . WWW.KY114.CN IEEE Trans. Inform. Theory, 2002, 48( 3) : 637 ~ 650. [ 4] ꢀ YANG Wei, LI Ying, SUN Ji - ping. A statistical channel model of wideband UHF radio waves along rectangular - like mine tunnel . 2ꢀ ^_tpÚXꢀ&'op?ü‘ [ J] . Journal of China Coal Society, 2008, 33( 4) : 467 ~ 472. [ 5] ꢀ Kermoal J P, Schumacher L, Mogensen P E, et al. Experimental Investigation of Correlation Properties of MIMO Radio Channels for Indoor Picocell Scenarios[ J] . IEEE Vehicular Technology Confer ence VTC 2000 Fall, Boston, USA, 2000. [ 6 ] ꢀ Jean - Francois Pardonche, Marion Berbineau, Christophe Seguinot, et al. MIMO Propagation Channel Models in Under ground Environment [ J] . IEEE Accepté pour publication dans Annales des Télécommunications le 29 / 09 / 04. [ 7] ꢀ Boleckei H, Paulraj A. Performance of Space - Time in the Pres ence of Spatial Fading Correlation [ J] . Asilomar Conf. on Sig nals, Systems, and Computers , Pacific Grove ( CA) , ( invited pa per) , 2000, 1( 10) : 687 ~ 693. [ [ 8] ꢀ WANG Jian - kang, LUO Tao, LIU Dan - pu, et al. Investigation on space - time coding in confined areas[ J] . Journal of Chongqing University of Posts and Telecommunications, 2004, 16( 1) : 5 ~ 9. 9] ꢀ [ U. S. A] HAMID JAFARKHANI. Space - Time Coding: Theory and Practice[ M] . Xi'an Jiaotong University Press, 2007: 97 ~ 112. . 3ꢀ n#&¦y 0. 55 Qꢀop?ü‘ ( ÂÃÄÅ 20090804) 2 82


皖公网安备 34050402000107号