b. Quá trình xây dựng MAC PDU trong 802.16
3.4.2. Mã khối không gian thời gian (STBC)
Như phần trước đã trình bày, sơ đồ mã Alamouti đạt được độ lợi phân tập
đầy đủ là 2nr mà không yêu cầu thông tin trạng thái kênh ở phía phát nhờ sử dụng thuật toán tách sóng khả giống cực đại ở phía thu. Tarokh và các đồng sự đã tổng kết hóa phương pháp phân tập của Alamouti bằng số anten phát bất kỳ và đưa ra mã hóa khối không gian thời gian STBC phức tạp hơn so với mã Alamouti. Mã STBC cũng không yêu cầu thông tin trạng thái kênh ở phía phát và sử dụng phương pháp tách sóng khả giống cực đại đơn giản bằng cách xử lý tuyến tính tín hiệu tại phía thu.
Mã STBC thường được trình bày ở dạng ma trận, trong đó mỗi hàng biểu hiện phát xạ của một anten tại từng khe thời gian còn mỗi cột biểu hiện phát xạ của từng anten tại một khe thời gian. Ma trận X là:
t t 11 21 N1 12 22 N2 1n Nn x x x x x x x x
Gọi k là số ký tựđầu vào bộ mã hóa. Mỗi anten sẽ phát N ký tự cho mỗi k ký tựđầu vào. Tỷ lệ mã hóa không gian thời gian được định nghĩa là tỷ số giữa số ký tự mà bộ mã hóa lấy ởđầu vào trên số ký tựđược phát từ mỗi anten. Ta có:
R=k/N (3.32)
Hiệu quả trải phổ của mã khối không gian thời gian là:
b s s r r mR km bit / s / Hz B r N h = = = (3.33) Trong đó rb và rs lần lượt là tốc độ bít và tốc độ ký tự, m là hệ sốđiều chế. Ma trận truyền dẫn X là sự kết hợp tuyến tính của k ký tựđược điều chế x1, x2…,xk và liên hợp phức * * *
1 2 k
x , x ,...., x . Để đạt được độ lợi phân tập đầy đủ, ma trận X được thiết kế trực giao sao cho:
( ) T
2 2 2 H
1 2 k n
X.X = c x + x +... x I (3.34)
Các phần tử xij của ma trận X thể hiện tín hiệu được phát từ anten thứ u tại thời gian j (i=1,.., nt; j=1,…, N).
Chú ý rằng thiết kế trực giao được cung cấp với mã khối không gian thời gian vì vậy các hàng của ma trận X phải trực giao với nhau. Điều này có nghĩa rằng với mỗi khối, chuỗi tín hiệu từ 2 anten bất kỳ là trực giao. Ví dụ, ta giả thiết xi=(xi,1,…xi,N) là chuỗi được phát từ anten thứ i thì
N * i j i,t j,t t 1 x .x x .x 0 = = å = với i≠j, i,j={1,2,…nt} (3.35)
Tính trực giao này cho phép mã khối không gian thời gian đạt được phân tập
đầy đủ với số anten bất kỳ. Hơn nữa, nó cũng cho phép bộ thu tách ra tín hiệu phát từ các anten khác nhau và đó là phương pháp giải mã khả giống cực đại, đơn giản chỉ dựa trên việc xử lý tuyến tính các tín hiệu thu được.
Mã hóa khối không gian thời gian có thể phân thành hai loại là STBC với tín hiệu thực và STBC với tín hiệu phức. Sau đây chúng ta sẽ trình bày về hai loại này.