一种MIMO-OFDM系统中的空频分组码相位校正技术

对于MIMO-OFDM 系统，本文指出如果直接将空频分组码SFBC 与使用了跨符号插
值信道估计算法和“增/扣脉冲”同步技术的OFDM 方案相结合，那么由后者引入的时域循环移位操作会破坏SFBC 算法对于信道假设的有效性，从而导致空频分组码译码性能下降。
针对这一现象，本文提出了一种频域相位校正的方法，使得校正后的等效频域信道能重新满足空频码对于信道的要求，进而使这类MIMO-OFDM 系统在工程中更具有实用价值。
关键词：空频分组码；多输入多输出系统；正交频分复用系统
MIMO-OFDM 系统[1]，一种在正交频分复用（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing,OFDM）系统的接收端和发射端同时布置多个天线构成的多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output, MIMO）系统，由于结合了MIMO 系统分集增益高、系统容量大以及OFDM系统抗频率选择性衰落、频谱利用率高的诸多特点，在新一代移动通信（Beyond 3G/4G）对高容量、低成本的要求驱使下，正受到越来越多的关注。在MIMO 技术中，从提高空间分集增益的角度来看，空时分组码（STBC）由于其正交性设计，使得最大似然译码只需线性复杂度，因而目前研究最为广泛。将空时码与OFDM 结合，便构成了空频分组码（SFBC）。
此时，空时码对于信道时域特性的要求也转而变为对信道频域特性的要求。具体到本文所要研究的Alamouti 空时码方案[2]，其相应空频码便要求同一编码块所处的频域信道是慢变的。
在OFDM 系统中，符号同步和信道估计都属于关键技术。对于本文所研究的这类系统，收端采用“增/扣脉冲”的方式进行符号同步：当累计误差达到某一预设门限值时，收端对当前符号的同步起始点进行一次性调整。同时，该类系统采用的信道估计方案为：收端利用从不连续符号导频点获得的信道频域信息进行符号间的插值，从而恢复出不含导频的符号在相应频点处的信道信息。对于这样一类系统，“增/扣脉冲”操作将使单个符号的频域信息发生一次突变，而信道估计算法又要求邻近符号的频域特性要保持一定“连贯性”。针对这一矛盾，此类系统普遍采用的一种方案是在“增/扣脉冲”操作之后，对当前截取的时域符号进行一次循环移位，以抵消因同步位置突变而形成的时域旋转。
本文研究发现，如果直接将Alamouti 空时码方案与上述OFDM 系统相结合，构成
MIMO-OFDM 系统，那么后者引入的时域旋转操作将使接收数据的频域等效信道产生一个附加的线性相移，从而使Alamouti 对于同一编码块内信道慢变的要求无法满足，进而导致译码失败。基于此研究，本文提出一种改进算法，即：接收端根据时域符号进行旋转操作的参数，对旋转后得到的频域数据进行“相位校正”，使得校正后的等效频域信道重新满足Alamouti 方案的要求，以此保证译码的可靠性。