蘇國凱+王輝+楊淼

【摘要】 通過對電網(wǎng)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的調(diào)研，隨著社會的發(fā)展和全球一體化的趨勢，多媒體和高速以太網(wǎng)等數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，以及移動用戶量的不斷增多，無線通信系統(tǒng)的頻譜資源枯竭和信號質(zhì)量較差是面臨的主要現(xiàn)實問題。本文提出了MIMO系統(tǒng)下D-Blast編碼方案的應(yīng)用，有效的提高了頻譜的利用率和傳輸?shù)目煽啃?。首先闡述MIMO系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和該編碼方案原理，其次相對于各類編碼方案進行仿真分析，最后得出該編碼方案在電網(wǎng)有較大的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵字】 對角分層空時編碼 電網(wǎng)

一、引言

由于電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模不斷擴大，由于地域廣闊，各站點之間傳輸距離長，難免會產(chǎn)生各種各樣的干擾，因此電力通信信道是存在多徑反射和頻率選擇性衰落的特性，除了因線路損耗和多路傳輸所造成的信號失真外，噪聲是影響電力線數(shù)據(jù)可靠通信的關(guān)鍵因素。因此，空時編碼技術(shù)應(yīng)運而生?？諘r編碼和多輸入多輸出技術(shù)相結(jié)合即時在不占用額外的頻譜資源的前提下，將移動無線的不利因素（多徑效應(yīng)）轉(zhuǎn)換為有利因素，只針對無線通信的空中接口做一些小的技術(shù)上的改造，從而很大程度的提高系統(tǒng)的運行質(zhì)量。因此它是未來移動通信發(fā)展最具有前途的技術(shù)之一。

二、MIMO系統(tǒng)和空時編碼技術(shù)

2.1 MIMO系統(tǒng)簡介

多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)是無線通信革新技術(shù)。MIMO技術(shù)能在保持帶寬不變的情況下很大程度的增大無線通信系統(tǒng)的容量和頻譜利用率。無線電波傳播的環(huán)境十分的復(fù)雜，有多徑效應(yīng)、頻率選擇性衰落、時間選擇性衰落和各種干擾源等影響因素使得無線信道高速傳輸?shù)膶崿F(xiàn)比有線信道難。然而進一步研究發(fā)現(xiàn)，對于MIMO系統(tǒng)來說，可以利用多徑效應(yīng)提高無線通信的頻譜利用率。

2.2對角分層空時編碼技術(shù)

對角線貝爾實驗室分層時空（D-Blast）收發(fā)器是一種目的在于可能多的分集增益，同時實現(xiàn)高速率的空間復(fù)用的體系結(jié)構(gòu)。

編碼過程如圖2-1所示。每個碼字被劃分成Mt個長度相同的部分。每個碼字形成一個斜層。每個碼字具有確定遵守靶向中斷概率相同的恒定速率。每個碼字的不同部分由不同的天線依次發(fā)送：第一個傳輸時間：X1（part1）是從第一天線傳輸，而其他的天線處于閑置狀態(tài)；第二傳輸時間：X1（part2）是從第二天線傳輸，第二個代碼字的第一部分X2（part1）也是從第二天線傳輸；后續(xù)碼字的編碼類似的進行直到最后的傳輸時間。

解碼的一般原則遵循連續(xù)干擾消除的原則。

第一個傳輸時間：一個接收機被應(yīng)用于恢復(fù)X1（part1），最優(yōu)接收機是匹配濾波器。這種情況下對應(yīng)SIC接收機最后一層， 所有的干擾流已經(jīng)被取消了。后置處理是SNR（L2）（第二層的SNR）在這個階段沒有解碼。

第二個傳輸時間：一個接收機被應(yīng)用于恢復(fù)X1（part2），X2（part1）被當作一個高斯干擾。這種情況下對應(yīng)SIC接收機第一層，第一層被恢復(fù)的同時其他層被當作高斯干擾。MMSE線性處理被應(yīng)用。對應(yīng)的信噪比被表示為SNR（L1）（第一層的SNR）。

如果在發(fā)射機一端信道狀態(tài)信息已知，我們知道存在一份代碼可以實現(xiàn)這個速度。當發(fā)射機不知道CSI，但知道其統(tǒng)計數(shù)據(jù)，它可以調(diào)整其傳輸速率符合目標基于通道的中斷概率分布。對于選擇傳輸速率R的D-Blast的中斷概率是：

這也是MIMO系統(tǒng)慢衰落信道的中斷概率 （獨立同分布傳輸）。所以我們得出結(jié)論，D-Blast在MIMO慢衰落信道中獨立同分布傳輸漸近最小化的中斷概率。

2.3 仿真分析

為了進一步驗證對角分層空時編碼方案的可靠性，我們對各類編碼方案在相同的實驗環(huán)境下進行仿真對比分析其性能的優(yōu)劣性。

經(jīng)分析：各空時編碼的中斷概率隨信噪比的增加呈現(xiàn)明顯下降的趨勢，系統(tǒng)可靠性明顯提高。隨著SNR數(shù)值的不斷增加，D-Blast性能明顯提升，其中斷概率明顯低于SISO系統(tǒng)和其它STBC編碼方案。所以其編碼方案可靠性以及用戶的通信質(zhì)量都較高。

三、總結(jié)與展望

現(xiàn)今在電力通信系統(tǒng)中還沒有應(yīng)用MIMO系統(tǒng)下的對角分層空時編碼技術(shù)，該編碼技術(shù)對視頻、語音、多媒體及數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸?shù)目煽啃蕴峁┝擞行У乇ＷC，一定程度上解決了地區(qū)偏遠，信號質(zhì)量差的問題，及時、準確、有效地傳輸保護、安控、自動化、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)等電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)，最大化的保障電力安全生產(chǎn)。提高電網(wǎng)整體運行的有效性和可靠性。

參 考 文 獻

[1] 于笑博.無線通信系統(tǒng)中的空時編碼技術(shù)[D].北京：北京郵電大學(xué)，2006.

[2] 樓潘明.BLAST系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和檢測算法的研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2006.

[3] Matache A， Wesel R D. Universal Trellis Codes for Diagonally Layered Space-Time Systems[J]. IEEE Transactions on Signal Processing， 2003， 51（11）：2773-2783.