基于空时频编码的MB-OFDM超宽带系统研究.doc

北京交通大学硕士学位论文基于空时频编码的MB-OFDM超宽带系统研究姓名：王宇申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：朱刚20090601塞交道厶堂亟堂僮金塞垦墨！：（），（），（），（）（）（），：；。：。图目录图系统原理框图，图串并变换图系统基本模型图多径情况下空闲保护间隔在子载波间造成的干扰图加入循环前缀的符号图采用空时编码的发送分集图两天线空时编码接收机图系统发射端框图图系统接收端框图图符号在子频带间的跳变图系统结构图信道能量的多径数目图射频传输使用第一个频率组的模型图接收端变换模型图系统性能图采用发收与发收的系统误比特性能比较图发收和发收系统误比特性能比较图。发收和发收的系统误比特性能比较图发收的系统误比特性能比较图改进的发收、发收与发收系统误比特性能比较图波束成形的系统的基本结构图系统受到的共信道干扰的性能图用户信号到达角为和，共信道干扰到达角系统性能图用户信号到达角为和，共信道干扰到达角系统性能表目录表多径信道的测量数据、模型参到表系统典型参数配置【】。表多径以，。扭，。，和或的数量】表不同传输速率的各种参数【】表子频带频率分配【】表时间频率编码方式和结合的扰码方式【】表最的解码矩阵】表系统性能改善表系统性能改善付出代价独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：互了签字同期：妙了，）年石月哆日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：弓孑一）签字日期：泗（）年月弓日导师签名：签字日期：沙邢牵占月哆日致谢本论文的工作是在我的导师朱刚教授的悉心指导下完成的，朱刚教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年来朱刚老师对我的关心和指导。朱刚教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向朱刚老师表示衷心的谢意。朱刚教授对于我的科研工作和论文都提出了许多宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，烟翔、王九九、张敏等同学对我论文中系统改进研究工作给予了热情帮助，汪浩同学在仿真方面的指导使我顺利地对自己的算法进行验证，王霄鹂、王志巍等同学为我提供了实验室资源，使我能安心的进行研究工作。在此真诚地向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的家人和宿舍同学，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。引言近年来用户对数据传输速率和多种无线业务的需求在不断增加，除了传统的移动语音业务之外，人们期望能以较低的价格和更高的数据传输速率获取图像、语音和数据等综合的多媒体服务。因此需要研究新的无线通信技术来解决如何实现高频谱利用率高速传输的问题。超宽带技术就是近年来通信领域普遍关注的一种新兴技术。超宽带通信技术简介年月，美国联邦通信委员会（）发布了民用设备使用频谱功率的初步规定。按照的定义，设备是相对带宽大于或在传输任何时刻带宽大于的设备。这晕相对带宽定义为：面巧，丽其中厂和厂分别为系统的高端和低端频点（按一计算），厂为载波频率或中心频率。根据的规定，室内通信的实际使用频谱范围为，并在这一范围内，有效各向同性发射功率（，）不超过。据文献表明，信号的有效传输距离在以内，故而在民用方面，普遍地定位于个人局域网范畴。据香农（）公式，通信系统的信道容量为：，（）（式中为信道宽度，为信号功率，为高斯白噪声功率谱密度）。此式说明：增大通信容量有两种实现方法，一是通过增加信号功率，二是增大传输带宽。技术就是通过后者来获得非常高的传输速率。由于与传统通信系统相比，工作原理迥异，因此具有如下传统通信系统无法比拟的技术特点。）系统结构的实现比较简单通过发送纳秒级脉冲来传输数据信号，而不使用载波，如同当前的无线通信技术所使用的通信载波是连续的电波，载波的频率和功率在一定范围内变化，从而利用载波的状态变化来传输信息。发射器直接用脉冲小型激励天线，不需要传统收发器所需要的上变频，从而不需要功率放大器与混频器，因此，允许采用非常低廉的宽带发射器。同时在接收端，接收机也有别于传统的接收机，不需要中频处理，因此系统结构的实现比较简单。高速的数据传输民用商品中，一般要求信号的传输范围为以内，再根据经过修改的信道容量公式，其传输速率可达，是实现个人通信和无线局域网的一种理想调制技术。在军事应用中，可以利用巨大的扩频增益来实现远距离、低截获率、低检测率、高安全性和高速的数据传输。因为以非常宽的频率带宽来换取高速的数据传输，并且不单独占用现在已经拥挤不堪的频率资源，而是共享其他无线技术使用的频带。）功耗低设备在电池寿命和电磁辐射上，相对于传统无线设备有着很大的优越性。民用的设备功率一般是传统移动电话所需功率的左右，是蓝牙设备所需功率的左右。军用的电台耗电也很低。由于系统使用间歇的脉冲来发送数据，脉冲持续时问很短，一般在之间，有很低的占空因数，所以系统耗电可以做到很低，在高速通信时系统的耗电量仅为几百几十。）多径分辨能力强大量的实验表明，对常规无线电信号多径衰落深达的多径环境，对超宽带无线电信号的衰落最多不到。假如多径脉冲要在时间上发生交叠，其多径传输路径长度应小于脉冲宽度与传播速度的乘积，所以超宽带无线电发射的是持续时间极短的在时间上是不重叠的单周期脉冲，很容易分离出多径分量以充分利用发射信号的能量。）安全性高信号一般把信号能量弥散在极宽的频带范围内，其功率谱密度低于自然的电子噪声，对一般通信系统相当于白噪声信号，并且从电子噪声中将脉冲信号检测出来是一件非常困难的事。采用编码对脉冲参数进行伪随机化后，脉冲的检测将更加困难。）定位精确超宽带无线电是具有很高的定位精度的冲激脉冲，具有极强的穿透能力，可在室内和地下进行精确定位，而定位系统只能工作在定位卫星的可视范围之内，并且超短脉冲定位器可以给出相对位置，其定位精度可达厘米级。工程简单造价便宜在工程实现上，比其它无线技术要简单得多，可全数字化实现。它只需要以一种数学方式产生脉冲，并对脉冲产生调制，而这些电路都可以被集成到一个芯片上，设备的成本将很低。研究现状及研究意义所采用的冲激无线电技术并不是个新技术，在年开放了技术在短距离无线通信领域的应用许可以前，并似乎没有引起大的关注，其原因主要有：在年以前主要限于军方使用，限制了第三方开发支持的软件和硬件；由于使用许多专用频段，对技术的批准进展缓慢；带来的干扰问题也阻碍了的发展步伐。但美国军方对技术应用的努力一直没有间断，已经有多项实用产品投入使用，特别是在战场隐藏通信以及特种雷达应用两个方面。其重要性不言而喻，美国公司（美军产品主要生产商）总裁在美军参谋长联席会议上作证时强调：“技术是一个创新性无线的技术，它能够在世纪有效地保持美军的军事技术优势和国家级经济安全。年，美国有线新闻网（）公布了当年最有影响的十大热门技术，技术荣登榜首。在开放技术在短距离无线通信领域的应用许可之后，各芯片制造商和通信技术研发机构均十分重视技术的发展。在美国，任务组正在制定无线个人网物理层的通信标准，其中是近距高速个人网替代物理层，以与联盟为主的多带时频交织一交频分复用方案正与和的支持的窄脉冲载波直接序列方案争夺标准最终制定权；目前美国的公司已有商业化的通信芯片组出售，公司已经推出三代通信芯片，而已推出过两代通信芯片的与和公司结盟的公司也宣布制成了采用技术的射频芯片。目前虽然仅有美国政府在年宣布了的频谱使用范围，世界其他国家还都在观望中，但同本、新加坡和欧洲都在进行相关的频率规划和相关电磁兼容测试，纷纷开展研究计划。国外的研究已经涉及了信道建榭、脉冲波形设计【、调制与多址方式研究【、接收机设训、信道估计与信号同步、多天线空时编码【、定位【】以及多用户检测【】等众多方面。由于系统在无线环境下提供高速数据传输，因此提高无线通信信道容量等效于提高无线数据通信速率，也等效于提高系统的频谱利用率和系统性能。围绕这一问题人们做了大量的工作，从传输角度来讲，包括高级多址技术、有效的信源编码技术、先进的调制技术和发送分集技术等。空时编码技术就是其中之一，它的特点是具有很高的频谱利用率和较好的通信质量，能够满足高速数据通信业务要求，将空时编码和系统结合起来，会很大的提高系统的性能。另外，将空时编码与波束成形技术相结合也可以进一步提高系统性能：在发送端将与波束成形或者预编码相结合【】，可以获得发送分集和接收信噪比增益；在准静态衰落信道下将和理想的波束成形相结合【，不仅可以提供全空间分集和接收信噪比增益，并且可以提供重要的编码增益；基于在瑞利衰落信道下对格码波束成形方案的误码性能分析，可以得到最优码字设计标准的公式；将波束成形与相结合的加权空时网格编码【，性能要优于仅采用波束成形的情况以及标准的空时网格编码。因此在系统中引入空时编码联合波束成形算法将能够进一步提高系统性能，具有重要的研究意义。本论文主要研究内容本文首先介绍了超宽带系统的原理、特点及研究现状。然后针对本文的研究内容又介绍了系统技术及空时编码技术的相关知识，既而介绍了本文所研究的系统的参数及关键技术，之后是本文的主要研究内容，所做的具体工作如下：对应用了空时频编码技术的系统进行研究，提出了一种分集设计方案，对系统进行了改进；研究了系统空时频编码联合波束成形技术抗共信道干扰的问题。本文的内容安排如下：第二章主要介绍技术及空时编码技术。根据本文要研究的内容对系统应用的分集技术进行了讨论，具体介绍了原理，最后介绍应用空时编码技术的系统从而引出了空时频编码的概念。第三章主要介绍系统技术及关键参数。包括系统基本技术、系统模型和信道模型；包括本文将用到的系统物理层参数。第四章在简单介绍了空时频编码应用在系统中的技术后，分析了系统的信道模型。在前面的基础上对系统进行分析，推导出系统的误码率并得到了系统的分集、编码增益和空时频编码标准。最后提出了本文的分集设计方案，对系统进行了优化，并用对改进的系统进行了仿真分析。第五章研究了系统空时频编码联合波束成形技术。建立了将空时频编码和波束成形技术联合起来的系统模型，并研究了采用置零算法波束成形技术的系统抗共信道干扰的能力。第六章是全文总结，并指出下一步研究的方向。及空时编码分集技术在无线移动通信中广泛使用了分集技术来减少多径衰落的影响。分集技术在接收端需要接收发射信号的多个样本信号，每个接收信号携带相同的信息，但是在衰落统计特性上具有较小的相关性。分集技术可以在不增加发射功率或牺牲通信带宽的情况下提高传输的可靠性。分集的基本思想是：如果要利用信号的两个或多个独立样本，那么这些样本将以不相关的模式衰落。如：一些信号的样本可能严重衰落，而另一些则衰减得较少。这就意味着所有样本信号同时低于给定门限电平的概率要比任一个单个信号低于给定门限值的概率要小得多。因此，采用合理方式合并这些样值可以大大降低衰落的影响，相应地，也就能提高传输的可靠性【”】。时间分集在不同的时隙上发送相同的信息可以实现时间分集，接收机端可以收到不相干的衰落信号。所需的最小时间间隔要大于或者等于信道的相干时间。在数字通信系统中，通常使用差错控制编码以获得相对于未编码系统的编码增益。在移动通信系统中，一般使用差错控制编码结合交织技术来实现时间分集。由时间交织提供的发射信号副本之间的时间问隔，从而在译码器的输入端得到独立的衰落。因为时间交织会产生译码延迟，因此该技术一般在信道相干时间小的快衰落环境中比较有效。对慢衰落信道而言，交织大可能引起太大的延迟，这对语音通信这样时延敏感的应用是不适合的。频率分集在频率分集的方式是在多于一个的载频上传送信号。这项技术的工作原理是基于在信道相干带宽之外的频率上出现的衰落是互不相关的，也就是说，在理论上，不相关信道产生相同衰落的概率是各自产生衰落概率的乘积。因此，频率分集要求载波之间的间距足够大，载波间隔大于信道的相干带宽。频率分集与空间分集相比，其优点是减少了接收天线与相应设备的数目，缺点是要占用更多的频谱资源，并且在发送端可能需要采用多部发射机。空间分集空间分集也称天线分集，在无线微波通信中是一项比较常用的技术。典型的空间分集是在发射端或接收端由空间上分开排列的多个天线或天线阵列来实现的。多个天线在物理空间上分开一定的距离，使得各个接收天线的信号互不相关。天线间隔的大小随天线高度、传播环境和频率的不同而有不同。一般间隔几个信号波长就能获得不相关的信号。与时间分集和频率分集不同，空间分集不会带来带宽利用率上的任何损失。根据发射或接收是否使用多根天线，可以把空间分集分成两类：接收分集是在接收端使用多根天线接收发射信号的独立副本，合理合并发射信号的副本能够降低多径衰落的影响，并且提高总的接收；发射分集则是在发射端使用多根天线。信号经发射机处理后经多根天线辐射出去。技术技术是无线移动通信领域多天线技术的重大突破，该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信系统的容量和频谱利用率；它在发射端和接收端采用多个天线或天线阵列发送和接收信号。由于各发射天线同时发送的信号在同一个频带，故带宽利用率高。而且如果各发射、接收天线之间衰落系数是衰落系数是独立的，则系统可以创造多个并行空问信道，由这些并行的空间信道传输信息，无疑会大大增加数据传输速率。图给出了单用户的系统原理框图，在发射端配备有个发射天线，在接收端配有个接收天线【。多根多根输入比特流空时比特符号变换图系统原理框图在发射端，输入的高速率比特流首先经过一系列的处理，如信道编码、交织、加权以及映射等，变成满足一定星座规则的符号流。然后，该符号流通过空时变换矩阵，成为个并行子符号流，分别从个发射天线上同时发射出去。在接收端，由个接收天线接收下来的信号矢量经过与发送端相逆的处理过程，恢复成原始信息比特，为了尽量提高信道的容量，总希望多个子信道之问相互无关。为了保证这一点，多个发射天线之间、接收天线之间的日距应至少大于兄。其中，五为载波波长。信息理论研究的最新成果表明，可以成倍提高衰落信道下的信道容量。由于图中收发天线对之间的信道情况可以用矩阵表示，那么某一时刻由个接收天线接收下来的信号矢量可以表示为：（）其中，：，为发送信号矢量，元素是满足某一星座关系的调制符号；，厂，）为接收信号矢量；刀（，）为接收端独立同分布（）的加性复高斯噪声矢量；是，的信道矩阵。在不同的无线环境和不同的天线配置条件下，矩阵中元素的分布形式会不一样，这样就导致不同的信道模型和相应信道模型下的信道容量问题。对于具有个发射天线和札个接收天线的系统来说，其信道容量为：（九寿删（），式中（）表示对矩阵取行列式；凡表示阶单位矩；为，阶的信道矩阵；上标表示对矩阵或向量取共轭处理。当各个天线对间的信道复增益忽，不相关时，（）所有的特征值都近似相等，令其为，则信道的统计容量公式可进一步表示为：州【号】圳（）（）其中，（，）该公式表明，系统在理想情况下的信道容量将随发射天线和接收天线的最小值的增加而线性增加，从而可提供目前其它技术很难达到的信道容量。系统的基本原理正交频分复用通过把高速的数据流经过串并转换，分配到传输速率相对较低的若干个子信道中并行传输，使每个数据符号周期相对增加，从而将频率选择性衰落信道转变为并行的平坦衰落子信道，降低了由于无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成的影响，消除了码问干扰（）和载波间干扰（，）。同时，通过符号间保护间隔和循环前缀的插入，进一步消除其载波间干扰。本节将对系统的基本原理、优缺点及关键技术进行阐述。的基本模型一个符号内包括多个经过调制的子载波的合成信号，其中每个子载波都可以采用相移键控（）或者正交幅度调制（）的符号映射方法。如果表示子信道的个数，表示符号的宽度，（江，）是分配给每个子信道的数据符号，经过串并变换输入到每个子信道中，如图。图串并变换是第个子载波的载波频率，（），则从开始的符号可以表示为：）：楼咧，）伽（川帅训）归鲥（）（）吲？在多数文献中，通常采用复等效基带信号来描述的输出信号，如式（）所示：）：催枷（，）膨（观）归外协，（）或乞其中实部和虚部分别对应于符号的同相和下交分量，在实际中可以分别与相应子载波的分量和分量相乘，构成最终的子信道信号和合成的符号。图中给出了系统的基本模型，其中。旦粘卜岖妒匝墨由趔菇二。一，研，叫弘卧并由爿至一，矾，变并变巫垴三圆卧麟换换型垴二遁写巫醉图系统基本模璎专弘（，）（一吐）出三：三：（）匆；誊一，；手）善（，；。一，产。，歹缶卜卜孚（乞）卜嘭峥叫实现为了叙述的简洁，令式（）中的，并且忽略矩形函数，对信号（）以丁的速率进行抽样，即令（，），可以得旷（）：芝如如等）（后棚（）可以看出。恰好等效为对进行运算。同样在接收端，为了恢复出原始的数据符号，可以对接收到的进行逆变换，即，即可恢复出传输数据符号；，如下所示：艺（一警）（）（）从以上分析可知，系统中，数据符号到子载波的调制和解调可以分别通过和来实现。通过点的运算，把频域数据符号试变换为时域数据符号。，经过射频载波调制之后，发送到无线信道中。其中每个输出的数据符号。都是由所有子载波信号经过叠加而生成的，即对连续的多个经过调制的子载波的叠加信号进行抽样得到的。在系统的实际运用中，可以采用更加方便快捷的快速傅立时变换（）来实现。点运算需要实施次的复数乘法（为了方便，只比较复数乘法的运算量），而则可以显著降低运算的复杂度。对于常用的基的算法来说，其复数乘法次数仅为：（），并且随着子载波个数的增加，这两种方法复杂度之间的差距也越明显。对于子载波数非常大的系统来说，可以进一步采用基的算法来实现傅立叶变换。保护间隔和循环前缀应用的一个最主要原因就在于它可以有效地对抗多径时延扩展，通过将输入数据流串并变换到个并行的子信道中，使得每个用于调制子载波的数据周期可以扩大为原始数据符号周期的倍，因此时延扩展与符号周期的数值比也同样降低倍，从而将频率选择性衰落信道转化为频率非选择性衰落信道。为了完全消除符号间干扰，还需要在每个符号之间插入保护间隔（），而且该保护间隔长度疋一般要大于无线信道中的最大多径时延，这样一个符号的多径分量就不会对下一个符号造成干扰。在这段保护间隔内可以不插任何信号，即是一段空白的传输时段。然而在这种情况下，由于多径传播的影响，会破坏各子载波之间的正交性，产生载波间干扰（），如图所示。乙不完整的积分区间口由丁丁图多径情况下空闲保护间隔在子载波问造成的干扰）由于每个符号中都包括所有的非零子载波信号，而且也同时会出现该符号的时延信号，因此图给出了第一子载波和第二子载波的时延信号。从图中可以看到，由于在运算时间长度内，第一子载波和带有时延的第二子载波之问的周期个数之差不再是整数，所以当接收机试图对第一子载波进行解调时，第二子载波会对第一子载波造成干扰。同样，当接收机对第二子载波进行解调时，也会存在来自第一子载波的干扰。为了消除由于多径所引入的，可以在符号保护间隔内填入循环前缀信号，如图所示。这样就可以保证在周期内，符号的延时副本内所包含的波形的周期个数也是整数。这样，延时小于保护间隔的时延信号就不会在解调过程中产生。：呻延迟差烈叶图加入循环前缀的符号系统加入保护间隔后，会带来功率和信息速率的损失，其中功率损失定义为：删。（）（）其中删为功率损失，为保护间隔时长，为符号周期长度。从上式可以看到，当保护间隔占到时，功率损失不到，虽然信息速率损失达，却可以消除和多径所造成的的影响，因此这个代价是值得的。系统空时编码目前技术领域另一个研究热点就是空时编码。常见的空时码有空时块码、空时格码。空时码的主要思想是利用空间和时间上的编码实现一定的空间分集和时间分集，从而降低信道误码率。空时分组码空时编码方案结合了信道编码和多发送天线，通过空时编码后的数据被串并转换成多个数据流，每一路数据流经过调制后通过多个天线同时发送到无线空间。在接收端，可以用单一天线，也可以用多个天线进行接收，每一个接收天线接收到的是多个发送信号与干扰噪声线性的叠加，然后通过最大似然检测的方法，正确地识别出解调出信号。目前，空时编码有空时分组码、空时格码和空时级联码等多种【。多天线系统和空时编码技术能在不增大发射功率和不扩展频带前提下实现高速数据传输，是空间资源利用技术的发展方向，这必将有效地满足未来无线移动通信对高数据率传输的要求。提出了两发射天线的空时编码发射方案，这种方案只需在接收端进行简单的线性处理，大大简化了接收机的结构，正因为这种方案的简单性，使它成为二和标准的一部分。空时编码的发射、接收机框图分别如图、图所示。空时编码廿调制三。图采用空时编码的发送分集乞，空时解码判决出州朝一吒判决图两天线空时编码接收机设系统由两个发射天线和一个接收天线组成，信道在连续两个符号间隔内保持不变，则在连续两个符号间隔内接收到的信号为：露（）吃一艺（）用矩阵的形式可以表示为：刀（）其中，：，【。乞】，珂刀。以。：，急红。于是正交矩阵，则：其中口卅：用解码算法：尹口元（）占一口那占（）通过处理，式（）可分解成两个简单的单符号解码表达式。将以上系统扩展到发射端有多根天线，接收端有多根天线的系统中，在接收端用最大似然译码：占卜廓（）同理，式（）可分解为个单符号解码式【】，此方案提供的分集增益为。由于空时编码借助分集的技术使系统性能有明显改善，并且使系统容量有显著提高。基于以上优势，如果将空时编码技术应用在系统中，下面我们将详细讨论。空时频编码空时频编码是一种适合频率选择性信道的编码方式。该编码在各个子载波和各发射天线间引入编码技术，从而可以同时获得空间分集和频率分集，所以它比空时编码具有更高的分集增益。它和空时编码技术不同的是，空时编码是在时间域上对信号进行编码，而空时频编码是在频率域上对信号进行编码，其它的原理两者差不多。在系统中之所以要引入空时频编码是因为系统本身就一个多载波调制系统，它将信号调制到多个不同的频率上并行传输，所以本身就已经引入了频率域。空时频编码具有以下的性能：）从应用环境方面，由于空时编码技术属于空间分集的范畴，所以要求在多散射体的多径情况下应用，天线间距应适当拉开以保证发射、接收信号的相互独立性，以充分利用多散射体所造成的多径。而空时频编码技术由于不仅仅利用了空间分集，还应用了频率分集，因此比空时编码技术性能更优越。）从衰落信道的相干时问和相干带宽来看，空时编码要求在跨越几个字符的一个码块周期内信道衰落时间响应保持近似不变，即相干时间越大其性能越好，即多普勒频移越小越好。而空时频编码则要求跨越几个子载波的一个码块的信道衰落频率响应保持近似相等，从约束条件上来看，空时频编码在快衰落信道中具有较好的性能。从信道衰落特征方面来看，影响性能的主要因素为信道阶数和多径时延特征。在参数选择时，字符周期均远大于衰落信道的最大相对时延，即衰落信道的相干带宽为几个至几十个子载波间隔。在这种情况下，为空时频分组码获得最大分集增益提供了保证。本章小结由于系统是基于系统之上的，所以在本章详细介绍了技术，包括的基本模型和实现等；简要介绍了系统及各种分集技术；在最后一节提到应用于系统的空时编码，由技术的频率分集特性引出了空时频编码。本章旨在为第四章对系统性能分析和分集增益的讨论奠定理论基础。系统原理系统模型系统模型如图和图所示为通信系统发送端和接收端框图。其中，合成信号的产生方法与传统的系统类似，由于采用的前缀长度应大于多径的最大时延，如果的尺寸太小，由于离散量化会有失真；如果的尺寸太大，系统就会变得复杂而造价攀升。所以，系统优化的尺寸选为点是性能与复杂度的极佳平衡。为满足对辐射与密度的限制并减弱峰均比问题，系统只用到和（）调制。另外，的子载波间隔是的倍以上，且初期操作频带低于所处的，这使得的频率合成器对相位噪声要求降低，同时也可使同步电路在同步误差上的要求更为宽松。前射频信墨叫滤波器图系统发射端框图酲蒜搁嘲骅号仨鏊两同网。例”时频码载波产生载波相位与定时跟踪图系统接收端框图信道模型信道模型一工作组提交的超宽带室内信道模型已经得到广泛的认可。该信道模型是根据（）模型的基础上作了少量的修改后得到的。模型的特点是考虑了多径的簇（）效应，它认为多径的到达时问并不是完全随机的，而是成簇出现的，并且认为多径的能量和幅度分布分别服从双指数分布和分布。如表为信道模型参数。工作组建议的超宽带室内信道模型，其时域冲激响应可以表示为【】：（）弧，（）（）表示对数正念阴影项，有（）（，。）（）乃表示第簇的到达时间，表示第簇中第条多径相对于第一条多径的到达时间，并且根据定义有：，。巧、。，的分布服从参数分别为人和入的指数分布，其概率密度函数分别为：（乃巧一，）（一乃一。），（，厂七（）人是簇的到达率，五为径的到达率。人的值越大，则簇的数量越多；同样，的值越大，多径就越密集。多径幅度增益吼，采用均值为以，方差为砰霹的对数正态分布，其中：，（）一（盯？；）（）（）（）和分别为簇和多径的衰减因子，和吒分别为对数正态分布的簇与簇内多径幅度的标准差。口七（段例慨）（）式中，和是均值为，方差分别为和吒的高斯随机变量。相应的，多径的能量分布为：研恤，】。唰刊憎（）：匕立变通厶堂亟堂位佥塞丛旦：至旦丛堕巡旦丕统愿堡表多径信道的测量数据、模型参到】目标信道模型参数平均附加延匠（）人（）九（）厂、信道能鼙均值（）信道能量标准差（）系统关键参数系统典型参数图符号在子频带间的跳变如图所示，的每个码元持续，全部在一个子