堆叠 OSTBC：误码性能与速率分析

众所周知，Alamouti 方案是唯一一种源自正交设计的空时码，能够实现具有 $n_T=2$ 根发射天线和 $n_R=1$ 根接收天线的多输入多输出 (MIMO) 无线通信系统的容量。在本文中，我们针对 $n_T=2n$ 根发射天线提出了 $n$ 次堆叠 Alamouti 方案，并证明了该方案在 $n_R=1$ 根接收天线的情况下能够实现系统容量。这一结果可视为 Alamouti 情形的推广。对于更普遍的多根接收天线情形，我们表明若发射天线数量多于接收天线数量，该方案可实现相当高比例的容量。此外，我们证明了对于所有信噪比 (SNR)，MIMO 容量至多为该方案所实现速率的两倍。我们推导了该方案所实现速率的上下界，并将其与容量的上下界进行了比较。除了基于相干信道假设的容量分析外，我们还分析了堆叠正交空时分组码 (OSTBC) 在最优最大似然 (ML) 检测器以及次优格基约化 (LR) 辅助迫零检测器下的误码率性能。我们将堆叠 OSTBC 的误码率性能与空间复用 (SM) 及实现全分集的方案进行了比较。最后，我们通过数值仿真展示了理论结果。