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學號： 9212207

報告人：楊琮賓

（ MIMO ） Multiple-Input/ Multiple-Output 系統、 正交性空間時間區塊編碼介紹

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Come from元智大學

研究生林宏達 碩士論文第四章 (92 年 6 月 )

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.. Diversity Gain

無線通訊系統應用分集技術來克服多路徑效應所造成的微觀衰減（ small scale fading ）。分集技術基本原理：若訊號經過通道而造成的多路徑訊號，各路徑分別透過獨立衰減傳輸路徑被接收端接收，多路徑（ branches ）訊號越多，則至少一條或多條傳輸路徑未遭受到衰減的機率越高。因此分集處理技術主在降低通道造成的訊號衰減問題。接下來將介紹無線通訊系統三種典型分集技術形式，分別為時間分集（ temporal diversity ）、頻率分集（ frequency diversity ）和空間（或天線）分集（ spatial or antenna diversity ）。

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.. 時間分集

時間選擇性衰減（ time-selective fading ）通道特性為訊號符碼時間（ symbol time ）大於通道 coherence time 。在此通道下，時間分集技術利用時間擾亂器（ time interleaving ）結合前向錯誤更正碼（ Forward Error Correction Coding ， FEC ）和自動回傳要求（ Automatic Repeat Request ， ARQ ）達到分集增益。

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.. 頻率分集

頻率分集在技術頻率選擇性衰減（ frequency-selective fading ）通道，其特性為訊號符碼速率（ symbol rate ）大於通道 coherence bandwidth ，透過展頻技術、擾亂器和 FEC 結合多載波調變來達到分集增益。

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.. 空間分集

在多散射傳輸環境中，空間分集為一種實際又有效用來降低多路徑衰減的技術。早期為了改善接收訊號的品質的作法是手機接收端使用多根天線並執行結合（ combining ）或選擇（ selecting ）和切換（ switching ）機制，但此作法最大問題在於手機接收端使用接收分集（ receive diversity ）技術造成花費過多跟尺寸過大的問題。有鑑於此，近幾年來研究學者主要研究方向轉變為基地台發送端使用多根天線達到傳送分集（ transmit diversity ）增益。

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一個 MIMO 系統在傳送端和接收端都使用多根天線時，會得到較大分集次方（ order ）。假設傳送天線和接收天線下，最多可獲得傳輸路徑；若在所有傳輸路徑皆衰減獨立情況下，我們可得到次方分集。簡單來說，使用多根天線將會降低訊號的變動和消除嚴重的衰減。

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4.3 正交性空間時間區塊編碼（ Orthogonal Space-Time Block Coding ， OSTBC ）

80 年代中期，學者 Winters 提出空時編碼技術，強調利用天線分集在增加無線通訊系統容量中扮演重要的角色。空時編碼技術顧名思義，其編碼設計的安排同時使用空間維度與時間維度，且必須在發送端和接收端都使用多根天線處理技術時才能發揮效用。故無線通訊系統運用空時編碼技術可有效消除通道造成的訊號衰減和增加系統的容量。

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90 年代末期，學者 Alamouti提出一個簡單且實用的空間時間傳送分集（ Space-Time Transmit Diversity ， STTD ）技術，即將天線分集技術應用在發送端。其論文 [7] 中還提到，發送端使用兩根傳送天線而接收端使用一根接收天線的架構如圖 4.4 ，能和發送端使用一根傳送天線而接收端使用兩根接收天線並結合最大比例接收機（ MRRC ）的架構具有相同的分集階數（ diversity order ）。而且這種方法可以輕易擴展到發送端使用兩根傳送天線和接收端使用 M 根接收天線的架構，亦提供了 2M 的分集階數。

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假設每一個傳送符碼期間為 T ，且考慮傳送端的兩根天線是平行傳送形式，意味在時刻 t 下第一根天線傳送奇數符碼；第二根天線傳送偶數符碼。下一時刻 t時，第一根天線傳送（）為上一時刻偶數符碼的複數共軛再乘以負號；第二根天線傳送為上一時刻奇數符碼的複數共軛。

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報告完畢

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