신호 공간 다이버시티와 Alamouti 구조를 이용한연접 시공간 블록 부호 설계
Design of Concatenated Space-Time Block Codes Using Signal Space Diversity and Alamouti Scheme
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초록
본 논문은 준정지(quasi-static) Rayleigh 페이딩 채널 환경에서 주파수 대역을 추가로 사용하지 않고(full rate) 4개의 송신 안테나와 PAM 또는 QAM 변조 방식을 사용하는 경우에 대하여 최대 다이버시티 차수를 가지는 새로운 시공간 블록 부호들을 제안한다. 이러한 부호들은 시공간 성상회전 부호(ST-CR code: Space-Time Constellation-Rotating code)[13]와 Alamouti 부호의 적절한 직렬 연접으로 구성되며 기존의 시공간 성상회전부호들[10]~[13] 보다 높은 코딩 이득을 가진다. 제안된 부호들 중 가장 좋은 성능을 가지는 부호는 PAM 변조방식을 사용할 경우 직교 시공간 블록 부호가 되며 기존의 Tarokh이 제안한 직교 시공간 블록 부호[5]와 동일한 성능을 갖는다. 이 부호는 또한 QPSK와 16-QAM 변조의 경우(존재하지 않는) 가상적인 직교 시공간 블록 부호의 이론적 성능에 비해 각각 0.5dB와 1dB 이하의 성능 저하를 보이지만 최대우도(maximum likelihood) 복호가 복잡하다는 단점이 있다. 하지만 제안된 부호들 중에는 가장 좋은 성능을 가지는 부호의 성능에 매우 근접하는 성능을 가짐과 동시에 준직교 특성을 만족하여 최대우도 복호기의 복잡도를 줄일 수 있는 부호도 존재한다.
Abstract
This paper proposes a new class of full-rate Space-Time Block Codes (STBCs) achieving maximum diversity orders for PAM and QAM using 4 transmit antennas over quasistatic Rayleigh fading channels. The proposed codes are constructed by serially concatenating Space-Time Constellation-Rotating (ST-CR) codes [10]~[13] and the Alamouti code resulting in larger coding gains than existing ST-CR codes. For PAM, the best code within the class reduces to an orthogonal STBC different from the real orthogonal STBC presented by Tarokh in [5]. For QPSK and 16-QAM, new codes perform within 0.5 and 1 dB of the hypothetical complex orthogonal STBC but have a drawback in Maximum-Likelihood (ML) decoding complexity. A code possessing quasi- orthogonal characteristic is also included in the class allowing simple ML decoding with virtually no performance loss compared to the best code in the class.