利用相干Turbo编码OFDM与大规模MIMO在衰落信道上实现近容量信令

推导了衰落信道上无差错传输所需的最小平均每比特信噪比(SNR),并证明其等于加性白高斯噪声(AWGN)信道的相应值,即$-1.6$ dB。针对Turbo编码的多输入多输出(MIMO)正交频分复用(OFDM)系统,给出了用于定时与载波同步以及信道估计的离散时间算法。仿真结果表明,使用两根发射天线和两根接收天线,可在平均每比特SNR为5.5 dB时实现$10^{-5}$的误码率。随后我们提出了一种近容量信令方法,其中每根发射天线使用不同的载波频率。采用该近容量方法,我们证明在每根发射天线配一根接收天线时,仅需平均每比特SNR为2.5 dB即可实现$2\times 10^{-5}$的BER。当每根发射天线的接收天线数增至128时,在平均每比特SNR为1.25 dB时可达到$2\times 10^{-5}$的BER。所有情况下发射天线数均为2,频谱效率为1 bit/transmission或1 bit/sec/Hz,即每根发射天线发送0.5 bit/transmission。只要每根发射天线使用不同载波频率,就可通过增加发射天线数获得更高频谱效率而不损失BER性能。近容量方法的发射信号频谱可通过脉冲整形加以限制。所有仿真均采用四状态Turbo码,相应的Turbo译码器使用八次迭代。所述算法可在可编程硬件上实现,并具有很大的并行处理空间。