Super-orthogonal space-time trellis codes with eight dimensional phase-shift keying signal constellations

Abstract

We propose a new method of designing super-orthogonal space-time trellis codes (SOSTTCS) by labeling each state transition of the trellis diagram with an ordered pair of 2×2 orthogonal matrices instead of only a single 2×2 orthogonal matrix. An 8D instead of a 4D signal constellation is thus used for modulation and the delay elements of the trellis encoder are 4T instead of 2T, where T is the 2D symbol duration. Therefore, at the receiver, the sequence decoding using Viterbi algorithm requires two times less frequent updating of the branch metrics. We investigate by computer simulation the performance of the new sosttcs compared to sosttcs designed by the known method. The frame error rate (fer) and the bit error rate (ber) simulation results show that the performance of the new sosttcs is practically as good as that of the sosttcs of similar complexity designed along classical lines, with the advantage that the number of arithmetic and logic operations performed by the decoder per time unit is smaller, which is crucial in high data-rate applications.

Résumé

Nous proposons une nouvelle méthode pour concevoir des codes espace-temps superorthogonaux (sosttcs) en étiquetant chaque transition du diagramme en treillis par une paire ordonnée de matrices orthogonales 2×2 à la place d’une seule matrice orthogonale 2×2. On emploie donc pour la modulation une constellation de signaux 8D à la place d’une 4D, ce qui fait que les éléments de retard sont 4T à la place de 2T, où T est la durée d’un symbole. Pour cette raison, au récepteur, le décodage séquentiel utilisant l’algorithme de Viterbi demande une actualisation deux fois moins fréquente des métriques de branche. Par simulation au moyen d’un ordinateur, nous étudions la performance de nos nouveaux codes en treillis espace-temps super-orthogonaux en les comparant aux codes conçus par la méthode connue. Les résultats des simulations concernant le taux d’erreurs de trames et le taux d’erreurs de bits (teb) montrent que la performance de nos nouveaux codes espace-temps super-orthogonaux est, d’un point de vue pratique, aussi bonne que celle des codes de complexité similaire conçus de manière classique, avec l’avantage d’un nombre réduit d’opérations arithmétiques et logiques à effectuer par le décodeur par unité de temps, ce qui compte le plus dans les applications à débit élevé.