專利名稱：正交頻分通信系統(tǒng)中的空－時分組編碼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及無線通信系統(tǒng)，并且更特別涉及正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的發(fā)射分集。
背景技術(shù)：
對無線數(shù)字通信與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的需求在增長。大多數(shù)數(shù)字通信信道的固有特性是當(dāng)在具有一些特性的信道上傳送包含數(shù)據(jù)的幀、分組或信元時引入的誤碼。這種誤碼經(jīng)常是由于干擾或熱噪聲引起的。無線傳輸系統(tǒng)的比特誤碼率使得在為將經(jīng)由這些系統(tǒng)發(fā)送的數(shù)據(jù)設(shè)計編碼和解碼方案時造成一定的困難。通常使用加性高斯白噪聲(AWGN)模型來表征在大多數(shù)通信信道中的噪聲的特性，這部分是因為它的數(shù)學(xué)易控制性以及部分是因為它能應(yīng)用于很廣的一類物理通信信道。
一種類型無線通信系統(tǒng)是正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)。OFDM是多載波調(diào)制技術(shù)，其將整個系統(tǒng)帶寬劃分成多個(N個)正交頻率子載波。這些子載波也被稱為音調(diào)、箱(bin)、和頻率信道?？梢岳脭?shù)據(jù)調(diào)制每個子載波。在每個OFDM符號周期，在總共N個子載波上發(fā)送多達(dá)N個調(diào)制符號。利用N-點快速傅里葉逆變換(IFFT)將這些調(diào)制符號變換到時域，以生成包含N個時域碼片或采樣的變換符號。
為了改善發(fā)射分集，已經(jīng)開發(fā)了在兩個發(fā)射路徑的每一個中的空-時分組編碼，如在Alamouti的“Space-Time Block Coding，A SimpleTransmit Diversity Technique for Wireless Communications”，IEEEJournal on Selected Areas in Communications，Volume 16，pp.1451-1458，October 1998中所述，在此將其內(nèi)容全文引入作為參考。信道被假設(shè)為時間/頻率不變(平坦)并被進(jìn)一步假設(shè)為在至少兩個相繼的符號上保持不變。
根據(jù)Alamouti描述的發(fā)射方案，原始符號序列x(n)被分割成兩個相繼符號塊xk(n)和xk+1(n)。在Alamouti中，隨后根據(jù)下述對每對符號進(jìn)行映射xkxk+1⇒xk-xk+1xk+1*xk*=ℵ---(1.1)]]>其中，為了簡單，時間下標(biāo)n未包括在表達(dá)式(1.1)中。
在時間k分別從第一和第二發(fā)射天線發(fā)射符號xk和xk+1*。在時間k+1分別從第一和第二發(fā)射天線發(fā)射符號-xk+1和xk*。通過以下表達(dá)式定義在時間k及k+1時的對應(yīng)的接收信號rk和rk+1rk=xkh1+xk+1*h2+nk]]>rk+1=-xk+1h1+xk*h2+nk+1---(1.2)]]>其中，h1和h2分別表示與第一和第二發(fā)射路徑相關(guān)聯(lián)的信道，并且被進(jìn)一步假設(shè)為在兩個符號周期上是不變的。接收信號rk，rk+1可以被寫為 =H·x~k+n~k]]>應(yīng)該理解，信道矩陣H是正交的，以及作為匹配濾波器接收機的用于這個發(fā)射分集方案的最佳接收機將H*乘以rk，以得到xk和xk+1的兩個判決統(tǒng)計量，也就是，恢復(fù)發(fā)射符號。使用這個方法，在具有單個接收天線的接收機實現(xiàn)二階分集。
通過用頻域計算代替時域計算，上面描述的方法可以適合于在OFDM系統(tǒng)中使用。假設(shè)Xn和Xn+1是將要在OFDM系統(tǒng)中的子載波n和n+1上發(fā)射的兩個OFDM符號。另外，對于每個發(fā)射天線m，假設(shè)信道在兩個相繼子載波上保持不變。即Hm，n≈Hm，n+1＝Hm(1.4)通過用頻域計算代替時域計算，對應(yīng)于子載波n和n+1的接收信號向量可以寫為 因此實現(xiàn)為2的分集。
圖1是上面描述的OFDM發(fā)射機10的一部分的方框圖。每個大小為N的OFDM符號被分割為N/2組符號對[XnXn+1]。然后由空-頻編碼器12對每個這樣的符號對進(jìn)行編碼，以生成兩個不同的符號對[Xn-Xn+1]和[Xn+1*Xn*]。符號對[Xn-Xn+1]被組合成提供給快速傅里葉逆變換(IFFT)單元18的N-符號向量，與之響應(yīng)，該單元生成相關(guān)的時域向量x1，該時域向量x1被從天線14發(fā)射。同樣，符號對[Xn+1*Xn*]被組合成提供給IFFT單元20的另一個N-符號向量，與之響應(yīng)，該單元生成相關(guān)的時域向量x2，該時域向量x2被從天線16發(fā)射。
如在圖1中所見以及如上面所描述，例如在頻域中對輸入符號執(zhí)行空-頻編碼。因此，空-時編碼器12被要求生成兩個不同的流，以及因此對于每個發(fā)射OFDM符號，要求其中每個與不同的發(fā)射天線相關(guān)聯(lián)的兩個獨立的IFFT單元18、20。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，發(fā)射機包括至少兩個天線和一個處理器。所述處理器使得在第一時隙期間從第一天線發(fā)射第二塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛和在所述第一時隙之后的第二時隙期間從所述第一天線發(fā)射第一塊，以及使得在所述第一個時隙期間從第二天線發(fā)射所述第一塊的所述反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛和在所述第二時隙期間從所述第二天線發(fā)射所述第二塊。
在另一個實施例中，一種方法包括生成包括第一序列的第一塊、生成包括第二序列的第二塊、形成所述第一塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛、形成所述第二塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛、提供其后跟隨所述第一塊的所述第二塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛以用于從第一天線發(fā)射、以及提供其后跟隨所述第二塊的所述第一塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛以用于從第二天線發(fā)射。
在又一個實施例中，一種生成用于發(fā)射的塊的方法包括生成第一塊、生成第二塊、形成所述第二塊的復(fù)共軛、以及提供其后跟隨所述第一塊的按第一順序的反轉(zhuǎn)順序的所述第二塊的所述復(fù)共軛以用于從第一天線發(fā)射。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中公知的OFDM發(fā)射機的一些單元的簡化的高級方框圖；圖2是根據(jù)一個實施例的MIMO系統(tǒng)中發(fā)射機系統(tǒng)和接收機系統(tǒng)的簡化的高級方框圖；圖3是根據(jù)一個實施例的發(fā)射機的簡化的高級方框圖；圖4示出了根據(jù)一個實施例的用于發(fā)射的具有各自循環(huán)前綴的符號；圖5是根據(jù)一個實施例的OFDM接收機的一些單元的簡化的高級方框圖。
具體實施例方式
參考圖2，例示了MIMO系統(tǒng)100中的發(fā)射機系統(tǒng)110和接收機系統(tǒng)150的一個實施例的方框圖。在發(fā)射機系統(tǒng)110處，多個數(shù)據(jù)流的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)被從數(shù)據(jù)源112提供給發(fā)射(TX)數(shù)據(jù)處理器114。在一個實施例中，在各自的發(fā)射天線上發(fā)射每個數(shù)據(jù)流?；跒槊總€數(shù)據(jù)流所選的特定編碼方案，TX數(shù)據(jù)處理器114對該數(shù)據(jù)流的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化、編碼、以及交織以提供編碼數(shù)據(jù)。
使用例如時分復(fù)用(TDM)或碼分復(fù)用(CDM)，每個數(shù)據(jù)流的所述編碼數(shù)據(jù)可以與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)復(fù)用。典型地，所述導(dǎo)頻數(shù)據(jù)是以已知方式處理的已知數(shù)據(jù)模式(如果存在)，并可以被在接收機系統(tǒng)用來估計信道響應(yīng)。然后，基于為每個數(shù)據(jù)流所選的特定調(diào)制方案(例如，BPSK、QPSK、M-PSK、或M-QAM)對所述復(fù)用的導(dǎo)頻和每個數(shù)據(jù)流的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，以提供調(diào)制符號。通過由處理器130提供的控制，來確定每個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)速率、編碼和調(diào)制。
然后，將所有數(shù)據(jù)流的所述調(diào)制符號提供給TX MIMO處理器120，該TX MIMO處理器120可以進(jìn)一步處理所述調(diào)制符號(例如，對于OFDM)。然后TX MIMO處理器120向NT個發(fā)射機(TMTR)112a到112t提供NT個調(diào)制符號流。在一個實施例中，TX MIMO處理器120可以提供所述調(diào)制符號使得發(fā)射符號被設(shè)置為成對發(fā)射，其中每對從至少兩個天線發(fā)射，并且每個符號是從作為同一對的另一個天線發(fā)射的符號的順序反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛形式。
每個發(fā)射機122接收并處理符號流形式的符號對，并提供一個或多個模擬信號，并進(jìn)一步對所述模擬信號進(jìn)行調(diào)整(例如，放大、濾波、以及上變頻)以提供適合在MIMO信道上發(fā)射的調(diào)制信號。然后，來自發(fā)射機122a到122t的NT個調(diào)制信號被分別從NT個天線124a到124t發(fā)射。
在接收機系統(tǒng)150處，由NR個天線152a到152r接收所述發(fā)射的調(diào)制信號，并且將來自每個天線152的所述接收信號提供給各個接收機(RCVR)154。每個接收機154對各個接收信號進(jìn)行調(diào)整(例如，濾波、放大、以及下變頻)、對所述調(diào)整后的信號進(jìn)行數(shù)字化以提供采樣、并進(jìn)一步處理所述采樣以提供對應(yīng)的“接收”符號流。
然后，基于特定的接收機處理技術(shù)，RX MIMO/數(shù)據(jù)處理器160接收并處理來自NR個接收機154的所述NR個接收符號流，以提供NT個“檢測”符號流。下面進(jìn)一步詳細(xì)地描述RX MIMO/數(shù)據(jù)處理器160的處理。每個檢測符號流包括其是為對應(yīng)的數(shù)據(jù)流發(fā)射的調(diào)制符號的估計的符號。然后RX MIMO/數(shù)據(jù)處理器160對每個檢測符號流進(jìn)行解調(diào)、解交織、以及解碼，以恢復(fù)所述數(shù)據(jù)流的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。由RX MIMO/數(shù)據(jù)處理器160進(jìn)行的處理與發(fā)射機系統(tǒng)110處由TXMIMO處理器120和TX數(shù)據(jù)處理器114執(zhí)行的處理是互補的。
RX MIMO處理器160可以例如基于與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)復(fù)用的所述導(dǎo)頻，導(dǎo)出在NT個發(fā)射和NR個接收天線之間的信道響應(yīng)的估計。所述信道響應(yīng)估計可被用于執(zhí)行接收機處的空間或空間/時間處理。RXMIMO處理器160進(jìn)一步估計所述檢測符號流的信號噪聲及干擾比(SNR)和可能的其他信道特性，并將這些量提供給處理器170。RXMIMO/處理器160或處理器170進(jìn)一步導(dǎo)出該系統(tǒng)的“工作”SNR的估計，其指示了通信鏈路的狀況。處理器170然后提供信道狀態(tài)信息(CSI)，其包括關(guān)于通信鏈路和/或接收數(shù)據(jù)流的各種類型信息。例如，所述CSI可以只包括工作SNR。所述CSI然后由TX數(shù)據(jù)處理器178進(jìn)行處理、由調(diào)制器180進(jìn)行調(diào)制、由發(fā)射機154a到154r進(jìn)行調(diào)整、并被發(fā)射回發(fā)射機系統(tǒng)110。
在發(fā)射機系統(tǒng)110，來自接收機系統(tǒng)150的調(diào)制信號被天線124接收、由接收機122進(jìn)行調(diào)整、由解調(diào)器140進(jìn)行解調(diào)、并由RX數(shù)據(jù)處理器142進(jìn)行處理，以恢復(fù)由接收機系統(tǒng)報告的CSI。所述報告的CSI然后被提供給處理器130并用于(1)確定將用于數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)速率和編碼以及調(diào)制方案以及(2)生成對TX數(shù)據(jù)處理器114和TXMIMO處理器120的各種控制。
處理器130和170指導(dǎo)發(fā)射機系統(tǒng)和接收機系統(tǒng)的操作，即它們伴隨包括適當(dāng)?shù)陌l(fā)射和接收數(shù)據(jù)處理器。存儲器132和172分別為由處理器130和170使用的程序代碼和數(shù)據(jù)提供存儲。
參考圖3，例示了根據(jù)一個實施例的包括多個發(fā)射天線的發(fā)射機系統(tǒng)的功能方框圖。在一個實施例中，不同的數(shù)據(jù)速率和編碼以及調(diào)制方案可以用于將要在NT個發(fā)射天線上發(fā)射的NT個數(shù)據(jù)流的每一個(例如，基于每個天線的不同的編碼和調(diào)制方案)?；谟商幚砥?30(圖1)提供的控制，確定將用于每個發(fā)射天線的具體數(shù)據(jù)速率和編碼以及調(diào)制方案，并且可以如上所述確定數(shù)據(jù)速率。
在一個實施例中，發(fā)射機單元100包括發(fā)射數(shù)據(jù)處理器202，其根據(jù)不同的編碼和調(diào)制方案接收以及對每個數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼和調(diào)制，以提供調(diào)制符號和發(fā)射MIMO。發(fā)射數(shù)據(jù)處理器202和發(fā)射處理器204分別是圖1的發(fā)射數(shù)據(jù)處理器114和發(fā)射處理器120的一個實施例。
在一個實施例中，如圖2所示，發(fā)射數(shù)據(jù)處理器202包括解復(fù)用器210、NT個編碼器212a到212t、以及NT個信道交織器214a到214t(例如，每個發(fā)射天線一組解復(fù)用器、編碼器、和信道交織器)。解復(fù)用器210將數(shù)據(jù)(例如，信息比特)解復(fù)用成將用于數(shù)據(jù)發(fā)射的對應(yīng)于NT個發(fā)射天線的NT個數(shù)據(jù)流。所述NT個數(shù)據(jù)流與如由速率控制功能所確定的不同的數(shù)據(jù)速率相關(guān)聯(lián)，在一個實施例中，該速率控制功能可由處理器130或170(圖1)提供。每個數(shù)據(jù)流被提供給各個編碼器212a到212t。
基于為各個數(shù)據(jù)流所選的具體編碼方案，編碼器212a到212t接收并對該數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼，以提供編碼比特。在一個實施例中，所述編碼可用于增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。在一個實施例中，所述編碼方案可以包括循環(huán)冗余校驗(CRC)編碼、卷積編碼、Turbo編碼、分組編碼、或類似編碼的任意組合。然后，將來自每個編碼器212a到212t的所述編碼比特提供給各自的信道交織器214a到214t，其基于特定的交織方案對所述編碼比特進(jìn)行交織。所述交織為所述編碼比特提供時間分集、允許基于用于所述數(shù)據(jù)流的發(fā)射信道的平均SNR發(fā)射數(shù)據(jù)、抵抗衰落、以及進(jìn)一步消除用于形成每個調(diào)制符號的編碼比特之間的相關(guān)性。
來自每個信道交織器214a到214t的編碼和交織后的比特被提供給發(fā)射處理器204的各個符號映射單元222a到222t，其對這些比特進(jìn)行映射以形成調(diào)制符號。
由處理器130(圖1)提供的調(diào)制控制確定由每個符號映射單元222a到222t實現(xiàn)的特定的調(diào)制方案。每個符號映射單元222a到222t組合多組q個編碼和交織后的比特以形成非二進(jìn)制符號，并進(jìn)一步將每個非二進(jìn)制符號映射到與所選調(diào)制方案(例如，QPSK、M-PSK、M-QAM或一些其它的調(diào)制方案)對應(yīng)的信號星座圖中的具體點。每個映射的信號點對應(yīng)于Mj階調(diào)制符號，其中Mj對應(yīng)于為第j個發(fā)射天線所選的具體調(diào)制方案，并且Mj=2qj.]]>然后，符號映射單元422a到222t提供NT個調(diào)制符號流。
在圖3中例示的具體實施例中，除符號映射單元222a到222t之外，發(fā)射處理器204還包括調(diào)制器224和快速傅里葉逆變換(IFFT)單元226a到226t。調(diào)制器224對采樣進(jìn)行調(diào)制以為在適當(dāng)?shù)淖訋Ш桶l(fā)射天線上的NT個流形成調(diào)制符號。另外，調(diào)制器224提供規(guī)定的功率電平上的NT個符號流的每一個。在一個實施例中，調(diào)制器224根據(jù)由例如處理器130或170的處理器控制的FH序列對符號進(jìn)行調(diào)制。在這樣的實施例中，對于發(fā)射周期的每個符號組或符號塊、幀、或幀的部分，利用來調(diào)制NT個符號流的頻率可以改變。
每個IFFT單元226a到226t從調(diào)制器224接收各自的調(diào)制符號流。每個IFFT單元226a到226t組合多組NF個調(diào)制符號以形成相應(yīng)的調(diào)制符號向量，并使用快速傅里葉逆變換將每個調(diào)制符號向量變換為它的時域表示(其被稱為OFDM符號)。IFFT單元226a到226t可以被設(shè)計成在許多頻率子信道上(例如，8、16、32、...、NF，)上執(zhí)行所述逆變換。由IFFT單元226a到226t生成的調(diào)制符號向量的每個時域表示被提供給編碼器228。
在圖2的實施例中，調(diào)制數(shù)據(jù)包括在符號流中提供的符號，例如符號Xi，Xi+1，...Xn。IFFT單元226a到226t接收所述符號流，符號Xi，Xi+1，...Xn并提供與每個符號的采樣對應(yīng)的每個符號的時域序列，例如，對應(yīng)于符號Xi的序列xi，對應(yīng)于符號Xi+1的序列xi+1，以及對應(yīng)于符號Xn的序列xn。使用所述接收序列xi，xi+1，...xn，編碼器228生成序列 其中序列 是序列xi的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛序列，序列 是與序列xi+1相關(guān)聯(lián)的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛序列，等等。編碼器228將符號對提供給發(fā)射機230a到232t，以使從兩個或多個天線發(fā)射的任何符號對在第一和第二時隙從例如天線232a的第一天線以 xi形式被發(fā)射，并且在所述第一和第二時隙從例如天線232b的第二天線以 xi+1形式被發(fā)射。換句話說，在時隙i期間，從發(fā)射天線232a發(fā)射序列 并且從發(fā)射天線232b發(fā)射序列 在時隙i+1，從發(fā)射天線232a發(fā)射序列 并且從發(fā)射天線232a發(fā)射序列xi+1。
對于符號流或符號組Xi(n)＝Xi(n)，n＝0，1，...，N-1，其是在第i個OFDM符號中的第n個信息符號。以向量形式將第i個OFDM符號的序列定義為，Xi＝[Xi(0) Xi(1) … Xi(N-1)]T(2.1)假設(shè)xi(k)，k＝0，1，...，N-1表示相應(yīng)的IFFT輸出(例如，符號Xi的時域采樣)，并假設(shè)符號能量Es=E{Xi(n)Xi*(n)}]]>是1，例如，為符號發(fā)射分配的最大能量。此外，假設(shè)序列xi和xi+1表示相繼OFDM符號Xi和Xi+1的相應(yīng)IFFT。使用 和xi+1，序列 和 被定義為x~i(k)=x‾i(N-K)]]>0≤k≤N-1x~i+1(k)=x-i+1(N-K)]]>0≤k≤N-1(2.2)其中 表示標(biāo)量的共軛操作以及向量和矩陣的逐元素的復(fù)共軛。因此， 和 分別是xi和xi+1的有序反轉(zhuǎn)及逐元素的復(fù)共軛序列。
編碼器228的輸出被耦合到循環(huán)前綴發(fā)生器230a到230t。所述循環(huán)前綴發(fā)生器230a到230t將固定數(shù)量采樣的前綴前插到構(gòu)成OFDM符號的NS個采樣中以形成相應(yīng)的發(fā)射符號，其中所述所述固定數(shù)量的采樣通常是來自O(shè)FDM符號末端的多個采樣。所述前綴被設(shè)計來相對于諸如由頻率選擇性衰落引起的信道色散的不利的路徑效應(yīng)提高性能。
由循環(huán)前綴發(fā)生器230a到230t輸出的符號被提供給相關(guān)聯(lián)的發(fā)射機232a到232t，其使得由天線234a到234t發(fā)射符號。
應(yīng)該注意，雖然上述討論稱Xi和Xi+1為符號，并且稱xi和xi+1為符號Xi和Xi+1的時域序列，但是可以將相同的方法應(yīng)用于符號或序列塊。例如，Xi和Xi+1中每個表示N個符號，其中N可以大于或小于1。在這種情況下，xi和xi+1將表示N個符號的時域序列，并且 和 是N個符號的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛。
盡管上述討論涉及利用在兩個時隙上發(fā)射兩個符號的實施例，但是按據(jù)這里所描述的實施例，也可利用在更大數(shù)目的時隙上的更大數(shù)目的符號。在這樣的實施例中，由發(fā)射符號的數(shù)量和天線的數(shù)量定義的矩陣是酉矩陣。這考慮到發(fā)射將利用的不同速率，例如，每m個發(fā)射天線n個發(fā)射符號，其中n＞m。例如，利用以下由x×矩陣Mt定義的發(fā)射方案，由天線a1，a2和a3組成的三天線系統(tǒng)可以發(fā)射符號x1，x2，x3，和x4。
x1x2x3-x2x1-x4-x3x4x1-x4-x3x2x~1x~2x~3-x~2x~1x~4-x~3x~4x~1-x~4-x~3x~2Mt]]>其中， 和 分別是符號x1，x2，x3和x4的時間反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛，-x2，-x3，和-x4分別是符號x2，x3和x4的反轉(zhuǎn)的符號，并且 和 分別是符號x2，x3和x4的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛。
由編碼器228按在Mt中或基于酉矩陣的任何其他方案中指定的順序提供符號的順序。
在一些實施例中，編碼器228包括存儲器，例如一個或多個緩沖器，其存儲時域符號、它們的復(fù)共軛、它們的反轉(zhuǎn)、以及反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛，并且然后，根據(jù)基于酉矩陣的方案將它們輸出到多個發(fā)射天線。
參考圖4，例示了根據(jù)一個實施例的用于發(fā)射的具有各自循環(huán)前綴的符號。在時隙i，在時域序列xi之后附加它的循環(huán)前綴并從第一發(fā)射天線發(fā)射，以及，在時域序列 之后附加它的循環(huán)前綴并從第二發(fā)射天線發(fā)射。在時隙i+1，在時域序列xi+1之后附加它的循環(huán)前綴并從所述第一發(fā)射天線發(fā)射，以及，在時域序列 之后附加它的循環(huán)前綴并從所述第二發(fā)射天線發(fā)射。
參考圖5，例示了根據(jù)一個實施例的OFDM接收機的一些單元的簡化的高級方框圖。接收機400用于經(jīng)由接收天線402接收序列yi和yi+1，并且解調(diào)和解碼所述序列。正如從圖5所見，接收機400被示出為部分包括離散傅里葉變換單元404、處理單元406和408(其中每一個提供所述單元接收的函數(shù)的復(fù)共軛函數(shù))、解碼器/均衡器單元410、以及執(zhí)行時間反轉(zhuǎn)操作的單元412。
在符號或塊的發(fā)射中，hm(k)表示兩個發(fā)射天線m，m＝1，2的符號間距信道沖激響應(yīng)，其中第一天線由m＝1表示，并且第二天線由m＝2表示。在這種情況下，hm(k)可以定義為hm(k)=Σl=0Lhm,lδ(k-l)---(2.3)]]>在塊或符號的接收機處，序列yi和yi+1分別表示與時隙i和i+1對應(yīng)的接收的時域序列，其是已除去它們各自循環(huán)前綴的發(fā)射序列xi和xi+1。
由接收天線402接收的序列yi和yi+1如下示出yi＝[yi(0) yi(1) … yi(N-1)]Tyi+1＝[yi+1(0) yi+1(1) … yi+1(N-1)]T(2.4)并可以被表示為如下所示yi=H1·xi-H2·x~i+1+vi---(2.5)]]>yi+1=H1·xi+1+H2·x~i+vi+1]]>其中兩個序列yi和vi+1都是具有方差σ2×I的白噪聲獨立同分布的(i.i.d)高斯隨機噪聲向量。因此，信噪比SNR是SNR=ρ=1σ2]]>其中Hm，m＝1，2是與發(fā)射天線m對應(yīng)的信道矩陣并被給出為 矩陣Hm是循環(huán)行列式并具有如下的特征值分解Hm＝Q*ΛmQ(2.8)其中，Q是N×N離散傅里葉變換矩陣(DFT)，如下所示
Q(k,n)=1N·e-j2πkn/N---(2.9)]]>并且Λm是對角特征值矩陣，其對角線是hm，0，hm，1，…，hm,L的N-點DFT。
使用DFT性質(zhì)DFT(x~i)=DFT(x~i[-n]N)=X‾i]]>其中通過定義Xi＝DFT(xi)＝Q·xiVi＝DFT(vi)＝Q·vi獲得以下的表達(dá)式(2.7)。FFT單元402接收符號(信號向量)yi，并且與之響應(yīng)，生成信號向量Yi。FFT單元402也接收信號向量yi+1，并且與之響應(yīng)，生成信號向量Yi+1。信號向量Yi和Yi+1表示如下 =Q·Q*Λ1Q·xi-Q·Q*Λ2Q·x~i+1+Q·vi]]>=Λ1Xi-Λ2X‾i+1+Vi---(2.10)]]> =Q·Q*Λ1Q·xi+1+Q·Q*Λ2Q·x~i+Q·vi+1]]>=Λ1Xi+1-Λ2X‾i+Vi+1]]>將信號向量Yi遞送給解碼器/均衡器單元410。將信號Yi+1遞送給處理單元104，其與之響應(yīng)而生成并將復(fù)共軛向量信號 遞送到解碼器/均衡器單元410。
表達(dá)式(2.10)可以寫作Yi=YiY‾i+1=Λ1-Λ2Λ2*Λ1*XiX‾i+1+ViV‾i+1---(2.11)]]>=H·Xi+Vi]]>其中Yi是2N×1向量。因為DFT矩陣Q是正交矩陣，所以噪聲向量Vi也是白噪聲。因此適合執(zhí)行最小均方誤差(MMSE)及解碼/均衡濾波器操作的解碼器/均衡器單元410，由以下的矩陣濾波器W表示其特性W=[H·H*+1ρ·I]-1H---(2.12)]]>假定與第一和第二發(fā)射信道相關(guān)聯(lián)的信道脈沖響應(yīng)分別由Λ1和Λ2表示。矩陣D定義如下D=Λ1Λ1*+Λ2Λ2*]]>矩陣D是N×N對角矩陣，其(n，n)元素dnn如下示出|Λ1(i,i)|2+|Λ2(i，i|2矩陣 被定義為D~=D+1ρI]]>其中ρ是SNR。因此D~-1Λm=ΛmD~-1]]>并且D~-1Λm*=Λm*D~-1.]]>所以，矩陣W可以如下定義W=Λ1-Λ2Λ2*Λ1*D~-100D~-1---(2.13)]]>=Wd·We]]>如表達(dá)式(2.13)中可見，矩陣濾波器W包括兩部分。第一部分Wd表示空-時分組碼的解碼操作。第二部分We表示MMSE頻域均衡器部分。將矩陣濾波器W應(yīng)用于所述接收信號向量Yi，這提供如下 =D~-1D·XiX‾i+1+V~iV~i+1---(2.14)]]>解碼器/均衡器單元410生成向量Zi和Zi+1。表達(dá)式(2.14)被如下重寫為ZiZ‾i+1=D~-1D·XiXi+1+V~iV~‾i+1---(2.15)]]>
因此可見，矩陣 是對角矩陣，其(n，n)元素gnn如下所示gnn=|Λ1(n,n)|2+|Λ2(n,n)|2|Λ1(n,n)|2+|Λ2(n,n)|2+1/ρ---(2.16)]]>也可見的是，以下的表示式適合E{V~iV~i*}=E{V~‾i+1V~‾i+1*}=Rv]]>其中Rv是(n，n)對角矩陣，其(n，n)元素ξnn由以下表達(dá)式提供ξnn=1ρ·|Λ1(n,n)|2+|Λ2(n,n)|2(|Λ1(n,n)|2+|Λ2(n,n)|2+1/ρ)2---(2.17)]]>其中， 和 都是獨立同分布(i.i.d)高斯隨機向量。
使用表達(dá)式(2.15)、(2.16)、和(2.17)，符號Xi(n)的判決統(tǒng)計量 其是在第i個OFDM塊中發(fā)射的第n個信息符號，可以如下表示si(n)＝gnn·Xi(n)+vi(n) (2.18)并且相應(yīng)的信噪比(SNR)SNRi(n)可以如以下表示SNRi(n)=gnn2ζnn=ρ·(|Λ1(n,n)|2+|Λ2(n,n)|2)---(2.19)]]>=SNR·(|Λ1(n,n)|2+|Λ2(n,n)|2)]]>類似地，符號Xi+1(n)的判決統(tǒng)計量 其是在第i+1個OFDM塊中發(fā)射的第n個信息符號，可以如以下表示si+1(n)＝gnn·Xi+1(n)+vi+1(n)(2.20)并且相應(yīng)的信噪比SNRi+1(n)可以由以下表示SNRi+1(n)=gnn2ζnn=ρ·(|Λ1(n,n)|2+|Λ2(n,n)|2)---(2.21)]]>=SNR·(|Λ1(n,n)|2+|Λ2(n,n)|2)]]>因此實現(xiàn)階數(shù)為2的分集增益。
在利用多于兩個的發(fā)射天線以及多于兩個的發(fā)射符號被組合在一起的那些情況下，接收機包括來自解碼器/均衡器單元410的附加輸出，每個解碼器/均衡器單元410根據(jù)在接收機處的發(fā)射天線的數(shù)量，提供適當(dāng)?shù)姆崔D(zhuǎn)和復(fù)共軛函數(shù)。
在接收處理器142和處理器130以及接收處理器160和處理器170中，可以實現(xiàn)相對于圖5描述的功能。在這樣的情況下，在所述處理器中可以提供相對于單元404、406、408、410和412描述的功能。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將懂得，結(jié)合這里所公開的實施例描述的各種說明性的邏輯單元、模塊、電路以及算法可以實現(xiàn)為電子硬件、計算機軟件、或二者的組合。為了清楚地說明硬件和軟件的這種互換性，通常根據(jù)它們的功能，以上描述了各種說明性的組件、單元、模塊、電路以及算法。這種功能被實現(xiàn)為硬件還是被實現(xiàn)為軟件，這取決于施加于整個系統(tǒng)的特定應(yīng)用和設(shè)計約束。技術(shù)人員可以為每個特定應(yīng)用以各種方法實現(xiàn)所描述的功能，但是這樣的實現(xiàn)決定不應(yīng)該解釋為導(dǎo)致脫離本發(fā)明的范圍。
利用一個通用處理器，數(shù)字信號處理器(DSP)，專用集成電路(ASIC)，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程的邏輯器件，分立門或者晶體管邏輯，分立硬件組件，或者被設(shè)計為執(zhí)行這里所描述功能的任意組合可以實現(xiàn)或執(zhí)行結(jié)合這里公開的實施例描述的各種示例性的邏輯框圖，模塊和電路。一個通用處理器可能是一個微處理器，但是在一個替代實例中，處理器可能是任何常規(guī)的處理器，控制器，微控制器，或者狀態(tài)機。一個處理器也可能被實現(xiàn)為計算裝置的組合，例如，DSP和微處理器的組合，多個微處理器，一個或者更多結(jié)合DSP內(nèi)核的微處理器，或者任何其他此種結(jié)構(gòu)。
結(jié)合這里公開的實施例描述的方法或者技術(shù)可直接體現(xiàn)為硬件，由處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者這二者的組合。一個軟件模塊可能駐留在RAM存儲器，閃存，ROM存儲器，EPROM存儲器，EEPROM存儲器，寄存器，硬盤，移動磁盤，CD-ROM，或者本領(lǐng)域熟知的任何其他形式的存儲介質(zhì)中。一種存儲介質(zhì)可以與處理器耦合，使得處理器能夠從該存儲介質(zhì)中讀信息，以及向該存儲介質(zhì)寫信息。在替換實例中，存儲介質(zhì)可能與處理器集成。處理器和存儲介質(zhì)可能駐留在一個ASIC中。該ASIC可能駐留在終端或其他地方。在一個替換實例中，處理器和存儲介質(zhì)可以作為終端或其他地方中的分立組件駐留。
提供所述公開的實施例的上述描述可使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或者使用本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，這些實施例的各種修改是顯而易見的，并且這里定義的總體原理也可以在不脫離本發(fā)明的主旨和范圍的基礎(chǔ)上應(yīng)用于其他實施例。因此，本發(fā)明并不限于這里示出的實施例，而是與符合這里公開的原理和新穎特征的最廣范圍相一致。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)射機包括至少兩個天線；以及處理器，其利用快速傅里葉逆變換生成第一塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛和第二塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛，以及使得在第一時隙期間從所述至少兩個天線中的第一天線發(fā)射所述第二塊的所述反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛和在所述第一時隙之后的第二時隙期間從所述第一天線發(fā)射所述第一塊，以及使得在所述第一時隙期間從所述至少兩個天線中的第二天線發(fā)射所述第一塊的所述反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛和在所述第二時隙期間從所述第二天線發(fā)射所述第二塊。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機，其中，所述第一時隙和所述第二時隙是相繼的時隙。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機，其中，所述第一塊由第一符號組成以及所述第二塊由第二符號組成。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)射機，其中，所述第一符號和所述第二符號是符號流的相繼符號。
5.如權(quán)利要求4所述的發(fā)射機，其中，所述第一符號和所述第二符號是符號流的非相繼符號。
6.如權(quán)利要求4所述的發(fā)射機，還包括存儲器，所述存儲器存儲所述第一塊、第二塊、所述第一塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛、以及所述第二塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛，并且響應(yīng)于來自所述處理器的指令，所述存儲器輸出所述第二塊的所述反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛以在所述第一時隙期間從所述至少兩個天線中的所述第一天線發(fā)射、輸出所述第一塊以在所述第一時隙之后的所述第二時隙期間從所述第一天線發(fā)射、輸出所述第一塊的所述反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛以在所述第一時隙期間從第二天線發(fā)射、以及輸出所述第二塊以在所述第二時隙期間從所述第二天線發(fā)射。
7.一種生成用于發(fā)射的符號的方法，包括生成包括第一序列的第一塊；生成包括第二序列的第二塊；形成所述第一塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛；形成所述第二塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛；提供其后跟隨所述第一塊的所述第二塊的所述反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛以用于從第一天線發(fā)射；以及提供其后跟隨所述第二塊的所述第一塊的所述反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛以用于從第二天線發(fā)射。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第一塊由第一符號組成以及所述第二塊由第二符號組成。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述第一符號和所述第二符號是符號流的相繼符號。
10.如權(quán)利要求7所述的符號，其中，所述第一符號和所述第二符號是符號流的非相繼符號。
11.一種生成用于發(fā)射的塊的方法包括生成第一塊；生成第二塊；形成所述第二塊的復(fù)共軛，所述第二塊的復(fù)共軛按第一順序；以及提供其后跟隨所述第一塊的按所述第一順序的反轉(zhuǎn)順序的所述第二塊的所述復(fù)共軛以用于從第一天線發(fā)射。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述第一塊由第一符號組成以及所述第二塊由第二符號組成。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一符號和所述第二符號是符號流的相繼符號。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第一符號和所述第二符號是符號流的非相繼符號。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括形成所述第一塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛以及提供其后跟隨所述第二塊的所述第一塊的所述復(fù)共軛以用于從第二天線發(fā)射。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括生成第三塊、形成所述第三塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛，其中，提供其后跟隨所述第二塊的所述第一塊的所述復(fù)共軛以用于從第二天線發(fā)射包括提供其后跟隨所述第三塊的所述復(fù)共軛的所述第一塊的所述復(fù)共軛以用于從第二天線發(fā)射，其中所述第三塊的所述復(fù)共軛其后跟隨所述第二塊。
17.一種發(fā)射機包括至少兩個天線；包括輸入和輸出的至少一個IFFT單元；以及編碼器，其包括耦合到所述至少一個IFFT單元的所述輸出的輸入和提供要從第一天線發(fā)射的第一符號對和要從第二天線發(fā)射的第二符號對的輸出，其中，所述第一符號對包括由第一序列組成的第一符號和由第二序列組成的第二符號對，以及所述第二符號對包括按所述第二序列的反轉(zhuǎn)順序的所述第二符號的復(fù)共軛和按所述第一序列的反轉(zhuǎn)順序的所述第一符號的復(fù)共軛。
18.如權(quán)利要求17所述的發(fā)射機，其中，所述第一時隙和所述第二時隙是相繼的時隙。
19.如權(quán)利要求17所述的發(fā)射機，其中，所述第一符號和所述第二符號是符號流的相繼符號。
20.如權(quán)利要求17所述的發(fā)射機，其中，所述第一符號和所述第二符號是符號流的非相繼符號。
21.一個接收機包括接收天線，用于接收序列；以及處理器，其被配置為生成在第一時隙期間接收的序列的復(fù)共軛、處理在所述第一時隙后的第二時隙期間接收的序列而不生成復(fù)共軛、以及組合在所述第一時隙期間接收的序列的所述復(fù)共軛和在所述第二時隙期間接收的所述序列，以生成解碼符號。
22.如權(quán)利要求20所述的接收機，其中，所述第一時隙和所述第二時隙是相繼的時隙。
23.如權(quán)利要求20所述的接收機，其中，所述序列包括符號，以及其中所述處理器被進(jìn)一步配置成反轉(zhuǎn)所述序列的所述復(fù)共軛中至少一些的順序。
24.如權(quán)利要求20所述的接收機，其中，第一接收序列和第二接收序列由向量Yi和Yi+1表示，其中YiY-i+1=Λ1-Λ2Λ2*Λ1*X^iX-^i+1+ViV-i+1]]>其中Λ1是與所述第一發(fā)射信道相關(guān)聯(lián)的脈沖響應(yīng)，其中Λ2是與第二發(fā)射信道相關(guān)聯(lián)的脈沖響應(yīng)，其中Λ1*和Λ2*分別表示Λ1、Λ2的復(fù)共軛，以及其中 表示與第一和第二發(fā)射信道相關(guān)聯(lián)的噪聲，其中 對應(yīng)于Xi的估計以及其中 對應(yīng)于Xi+1的估計。
25.如權(quán)利要求23所述的接收機，其中，所述處理器被進(jìn)一步配置成通過定義 根據(jù)Yi和 生成Zi和Zi+1，其中D~=D+1ρI,]]>其中I是單位矩陣，其中D=Λ1Λ1*+Λ2Λ2*,]]>以及其中ρ表示信噪比。
26.一種發(fā)射機，包括至少三個天線；以及處理器，其使得利用快速傅里葉逆變換生成多個塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛，以及依照基于酉矩陣的發(fā)射方案，使得所述多個塊和所述多個塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛在多個相繼時隙中從所述至少三個天線發(fā)射。
27.如權(quán)利要求26所述的發(fā)射機，其中，所述多個塊包括多個時域符號。
28.如權(quán)利要求27所述的發(fā)射機，其中，所述多個時域符號是符號流的相繼符號。
29.如權(quán)利要求27所述的發(fā)射機，其中，所述多個時域符號是符號流的非相繼符號。
30.如權(quán)利要求26所述的發(fā)射機，還包括存儲器，所述存儲器存儲所述多個塊和所述多個塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛，并且基于所述酉矩陣，所述存儲器輸出所述多個塊和所述多個塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛以在所述多個相繼的時隙發(fā)射。
31.一種生成用于發(fā)射的符號的方法，包括生成多個塊；利用快速傅里葉逆變換生成所述多個塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛；以及依照基于酉矩陣的發(fā)射方案，提供所述多個塊和所述多個塊的反轉(zhuǎn)的復(fù)共軛以在多個相繼時隙中從至少三個天線發(fā)射。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述多個塊包括多個時域符號。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述多個時域符號是符號流的相繼符號。
34.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述多個時域符號是符號流的非相繼符號。
全文摘要
提供了用于提供改進(jìn)的發(fā)射分集正交頻分復(fù)用通信系統(tǒng)的發(fā)射機、接收機、和方法。
文檔編號H04J99/00GK101027866SQ200580024157
公開日2007年8月29日 申請日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月17日
發(fā)明者艾曼·福茲·納吉布 申請人:高通股份有限公司