Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ по подписке
Структура STBC с двумя передающими антеннами (схема Аламоути)

Сравнение эффективности пространственно-временных блочных и решетчатых кодов в наземных MIMO каналах мобильной спутниковой связи

Куигфенг Джинг, Дж. Ву

Аннотация


Вследствие переполнения орбит и дефицита частотных ресурсов, использование технологии MIMO для улучшения эффективности использования спектра и повышения пропускной способности канала становится обязательным трендом в системах широкополосной спутниковой связи. В данной статье проведен анализ основных факторов влияния и сравнивается коэффициент битовых ошибок BER (bit error rate) в системах пространственно-временного блочного кодирования STBC (space-time block code) и пространственно-временного решетчатого кодирования STTC (space-time trellis code). Предложена модель наземного канала мобильной спутниковой связи LMS (land mobile satellite) при различных условиях окружающей среды путем использования марковской цепи с тремя состояниями. В статье сделан акцент на изучении характеристики BER для схем кодирования STTC и STBC в случае спутникового канала со многими входами и многими выходами (MIMO). Основное внимание сосредоточено на влиянии таких факторов как окружающая среда терминала и углы возвышения на характеристику BER при использовании систем кодирования STBC и STTC. Результаты моделирования указывают на то, что эффективность схемы кодирования STTC в случае рэлеевского канала заметно улучшается с увеличением количества передающих и принимающих антенн, однако состояние кодера слабо влияет на эффективность системы. В случае рэлеевского канала, эффективность кода Аламоути выше, чем кода STTC. В LMS канале эффективность этих двух видов пространственно-временного кодирования на открытой местности является оптимальной, а в городской зоне — наихудшей. Тем не менее, эффективность схемы кодирования STTC немного превосходит эффективность схемы STBC при различных условиях. При одинаковых условиях окружающей среды значение BER схем кодирования STBC и STTC понижается при возрастании угла высоты спутника, и кривые BER для кода STTC спадают быстрее.

Ключевые слова


пространственно-временной блочный код; пространственно-временной решетчатый код; наземный канал мобильной спутниковой связи; LMS канал; марковская цепь; MIMO; STBC; STTC

Полный текст:

PDF

Литература


Telatar, I. E. Capacity of multi-antenna Gaussian channels. European Trans. Telecom. — 1999. — Vol. 10, No. 6. — P. 585–595. — DOI : http://dx.doi.org/10.1002/ett.4460100604.

Loo, Chun. A statistical model for a land mobile satellite link. IEEE Trans. Vehicular Technol. — Aug. 1985. — Vol. 34, No. 3. — P. 122–127. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/T-VT.1985.24048.

Fontan, F. P.; Vazquez-Castro, M.; Cabado, C. E.; Garcia, J. P.; Kubista, E. Statistical modeling of the LMS channel. IEEE Trans. Vehicular Technol. — Nov. 2001. — Vol. 50, No. 6. — P. 1549–1567. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/25.966585.

Gesbert, David; Shafi, Mansoor; Shiu, Da-shan; Smith, P. J.; Naguib, A. From theory to practice: An overview of MIMO space-time coded wireless systems. IEEE J. Sel. Areas Commun. — Apr. 2003. — Vol. 21, No. 3. — P. 281–302. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/JSAC.2003.809458.

Foschini, Gerard J. Layered space-time architecture for wireless communication in fading environment when using multi-element antennas. Bell Labs Tech. J. — 1996. — Vol. 1, No. 2. — P. 41–59. — DOI : http://dx.doi.org/10.1002/bltj.2015.

Yongzhao, Li; Guisheng, Liao; Feng, Wang. Improved BLAST for wireless communications. J. Systems Engineering Electronics. — Mar. 2006. — Vol. 17, No. 1. — P. 48–53. — DOI : http://dx.doi.org/10.1016/S1004-4132(06)60009-1.

Alamouti, S. M. A simple transmit diversity technique for wireless communications. IEEE J. Sel. Areas Commun. — Oct. 1998. — Vol. 16, No. 8. — P. 1451–1458. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/49.730453.

Tarokh, V.; Jafarkhani, H.; Calderbank, A. R. Space-time block coding for wireless communications: performance results. IEEE J. Sel. Areas Commun. — Mar. 1999. — Vol. 17, No. 3. — P. 451–460. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/49.753730.

Tarokh, V.; Seshadri, N.; Calderbank, A. R. Space-time codes for high date rate wireless communication: Performance criterion and code construction. IEEE Trans. Inf. Theory. — Mar. 1998. — Vol. 44, No. 2. — P. 744–765. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/18.661517.

Tolga, M.; Ghrayeb, Ali. Coding for MIMO Communication System. England : John Wiley & Sons Ltd, 2007.

Yu, Xiangbin; Bi, Guangguo. Power control scheme for multiple antenna systems with space-time coding in Rayleigh fading channels. J. Systems Engineering Electronics. — Oct. 2011. — Vol. 22, No. 5. — P. 730–738. — DOI : http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1004-4132.2011.05.002.

King, Peter R.; Stavrou, Stavros. Characteristics of the land mobile satellite MIMO channel. Vehicular Technology : IEEE Conf., 25–28 Sept. 2006, Montreal, Que : proc. — IEEE, 2006. — P. 1–4. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/VTCF.2006.37.

Cho, Yong Soo; Kim, Jaekwon; Yang, Won Young; Kang, Chung G. MIMO-OFDM Wireless Communications with Matlab. — Singapore–England : John Wiley & Sons Ltd, 2010.

Fontán, F. P.; González, J. P.; Ferreiro, M. J. S.; Castro, M. A. V.; Buonomo, S.; Baptista, J. P. Complex envelope three-state Markov model based simulator for the narrow-band LMS channel. Int. J. Satellite Commun. Networking. — Jan. 1997. — Vol. 15, No. 1. — P. 1–15. — DOI : http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1099-1247(199701)15:1<1::AID-SAT563>3.0.CO.




DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347017010010

Метрики статей

Загрузка метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.





© Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 2004–2017
При копировании активная ссылка на материал обязательна
ISSN 2307-6011 (Online), ISSN 0021-3470 (Print)
т./ф. +38044 204-82-31, 204-90-41
Условия использования сайта