酉空时编码

李静

摘 要：自由空间光通信具有微波和光纤通信的优点，就是通信过程中容量大、频带宽、保密性好、速率高、功耗小、重量轻等等。MIMO技术包括了空时分组码，空时分层码，空时网格编码，酉空时编码等等。

关键词：自由空间光通信 酉空时编码

一、引言

自由空间光通信具有光纤和微波通信的特点。MIMO技术是一种时间域与空间域相结合的技术，分别在接收端和发送端采用天线进行接收和发射，利用每根天线所发信息的非相干性在不需要增加带宽的条件下实现频谱资源的重复利用，理论上可较大程度的扩展频带利用率、提高传输速率，同时还增强了通信系统的抗干扰性能和抗衰落性能。

二、酉空时编码

酉空时码的产生是在空时分组码基础上的，酉空时编码即有空时分组码的正交设计准则，又有多空时分组码所具有的性质及使用的译码方法，所以酉空时编码是一个难点，因此在实际环境中难以使用。酉空时码可以分为差分酉空时调制技术（DUSTM），也称为差分酉空时编码（DUSTC），应用于连续衰落信道。酉空时码是在空时分组码的基础上产生的，它首先满足了空时分组码的正交设计准则，所以多空时分组码所具有的性质及使用的译码方法，在酉空时码这里同样适用。但是如何构造简单有效的酉空时码是个难点，而且酉空时码译码复杂度呈指数级，因此在实际环境中难以使用。Hochwald又将酉空时码进一步推广位差分酉空时调制技术（DUSTM），也称为差分酉空时编码（DUSTC），适用于酉空时码作为快速时变信道中的一种空时解决方案，具有一定的实际意义。Hochwald从信息论的角度构造了不需要信道估计的酉空时调制方式，也称为酉空时码。酉空时编码是在酉空时编码和差分酉空时调制的理论基础上提出了一种基于旋转因子的编码，是一种复杂的编码。一般用PPM调制技术将含有复数和负数的酉空时矩阵应用于强度调制/直接检测的自由空间光通信系统中，完成了射频领域的酉空时编码到了自由空间光通信系统的转换，酉空时编码自由空间光通信系统中具有良好的误码性能，证明了该理论的可行性。酉空时码作为快速时变信道中的一种空时解决方案，具有一定的实际意义。酉空时编码采用星座映射方式进行调频的。其中映射方式采用的是相移键控（PSK）。调制信号是信号本身和信号的负数或者复数形式，然而在强度调制/直接检测式的自由空间光通信中，信息只可能用光信号的“on”和“off”两种状态来进行传输，无法表示出信号的负数或者复数形式，这也是一个重点和难点。酉空时编码利用最大似然译码方法，将接收到信息作为参考信息与估计的矩阵集合中的信息进行最大似然判决和译码。

即：1行4列的列向量，这是4PPM调制方式脉冲位置，利用脉冲位置调制（PPM）的正交性将这种酉空时编码运用于自由空间光MIMO系统中，实现了射频通信到自由空间光通信的转换。

三、空时编码

在当今，通信技术日益发展，追求更大容量、更高速率和更高可靠性的今天，频率资源的稀缺已经成为无线通信领域中的瓶颈，如何利用有限的资源最大限度的提高频谱利用率，已成为目前研究无线通信技术的热门课题。

20世纪70年代又有人提出了将多输入多输出（MIMO）技术运用于通信系统。早在1908年马可尼就提出了用多天线技术来减弱衰落。相比传统的SISO（Single-Input Single-Output）系统而言，MIMO系统可以被分成SIMO（Single-Input Multiple-Output）系统和MISO（Multiple- Input Single- Output）系统。由于频谱是资源中的不可再生资源，现在最有效的是提高系统的频谱利用率，还要想尽办法想要提高系统的容空间域量和数据传输速率。而我们通常用的MIMO系统是一种将空间域与时间域结合的信号相结合的技术，采用天线分别在接收和发送端组成天线阵列利用每根天线所发信息的非相干性在不需要增加带宽的条件下实现频谱资源的重复利用，理论上可较大程度的扩展频带利用率、提高传输速率，同时还增强了通信系统的抗干扰性能和抗衰落性能。

MIMO技术已经被认为是发展现代移动通信的关键技术之一。它是利用多径传播的各种发射和合成技术来提高系统性能的，可以抑制或抵消同频道干扰及码间干扰，同时采用分集技术提高所收信号的信噪比，这样在发射端就可以在一定范围内减小发射功率，降低对器件的要求，同时减少空间中的电磁干扰，延长终端设备的使用寿命，减少对环境的电磁污染。

空时编码是MIMO技术的核心编码。空时编码是将空间域上的发射分集和时间域上的信道编码相结合的联合编译码技术，为无线通信系统提供一定的空间分集增益和空间复用增益。

四、结语

酉空时编码是星座映射，采用PPM调制的和4PPM调制，酉空时编码是将信号负数和复数形式进行编码的。且有“0”和“1”这两种状态。

参考文献：

[1]樊昌信，曹丽娜编著. 通信原理. 北京市：国防工业出版社， 2006.

[2]郭梯云等编著. 数字移动通信. 北京市：人民邮电出版社， 2001.

[3]黎玉玲.无线信道仿真平台的设计与实现[D].北京工业大学，2003.

[4]孔啸. MIMO系统中空时编码技术的应用研究[D].南京邮电大学，2012.

[5]吴建，杨春平，刘建斌.大气中的光传输理论[M].北京：北京邮電大学出版社，2005：4-5.

[6]甘新基，郭劲，王兵，等.1.06|m激光在对流层传输中的衰减预测[J].长春理工大学学报，2006，29（2）：8-13.

[7]强希文，张辉，屠琴芬，等.激光雷达信号大气衰减效应[J].应用光学，2000，21（4）：21—25.