專利名稱：一種多輸入多輸出系統(tǒng)中的信號發(fā)射方法和發(fā)射機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，尤其涉及一種多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)中的信號發(fā)射方法和發(fā)射機(jī)。

背景技術(shù)：
隨著第三代移動(dòng)通信3G系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的出臺，發(fā)射分集技術(shù)受到了空前重視，多種發(fā)射分集技術(shù)被納入標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中。Alamouti提出的STBC(Space TimeBlock Coding，空時(shí)分組編碼)分集技術(shù)由于具有完全正交特性，可以在兩天線的情況下獲得滿增益，且這種方案無需接收機(jī)向發(fā)射機(jī)反饋任何信息，同時(shí)具有計(jì)算法復(fù)雜度低，沒有帶寬損失的優(yōu)點(diǎn)，因此在業(yè)界倍受重視。目前，LTE(Long Term Evolution，3G長期演進(jìn)項(xiàng)目)已經(jīng)決定將SFBC(SpaceFrequency Block Coding，空頻分組編碼)作為2天線情況下的發(fā)射分集標(biāo)準(zhǔn)(SFBC可以認(rèn)為是STBC分集技術(shù)在頻域的應(yīng)用)。但SFBC存在的一個(gè)重大局限性，即只能在天線數(shù)目為2的情況下獲得編碼速率為1的滿分集增益。當(dāng)天線數(shù)目為4或者更多時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)編碼速率為1的滿分集增益。當(dāng)前的研究大都集中在研究一種準(zhǔn)正交的編碼矩陣，在滿足編碼速率為1的情況下，盡量去獲得較大的編碼增益。在當(dāng)前的4天線分集方式中，LTE將SFBC+FSTD(Space Frequency Block Coding+Frequency Switch TransmitDiversity，空頻分組編碼加頻率轉(zhuǎn)換發(fā)射分集)作為4天線情況下的分集標(biāo)準(zhǔn)，但是SFBC+FSTD方案中，同一個(gè)符號只能獲得兩天線的分集增益。沒有充分利用4天線的分集效果。


發(fā)明內(nèi)容
針對以上不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)中的信號發(fā)射方法和發(fā)射機(jī)，使編碼矩陣保持正交特性的同時(shí)，更大程度的獲得多天線情況下的空間分集增益。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多輸入多輸出系統(tǒng)中的信號發(fā)射方法，其特征在于，包括 信源發(fā)出的信號經(jīng)過編碼、交織和調(diào)制后進(jìn)入分集模塊； 分集模塊對信號進(jìn)行分集編碼，得到分集矩陣S； 分集模塊將分集矩陣S左乘和/或右乘酉矩陣，得到X； 對X進(jìn)行逆傅立葉變換和加入循環(huán)前綴后，通過發(fā)射天線發(fā)射。
進(jìn)一步的，所述酉矩陣為初等旋轉(zhuǎn)矩陣。
進(jìn)一步的，所述用于左乘和右乘的酉矩陣相同或不同。
進(jìn)一步的，所述分集編碼的方式包括頻率轉(zhuǎn)換發(fā)射分集方式、或時(shí)間轉(zhuǎn)換發(fā)射分集方式、或基于空頻分組編碼的分集方式、或基于空時(shí)分組編碼的分集方式。
本發(fā)明還提供了一種多輸入多輸出系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)，包括編碼模塊，交織模塊，調(diào)制模塊，分集模塊、逆傅立葉變換模塊和發(fā)射天線；其特征在于 所述分集模塊用于在接收調(diào)制模塊輸出的信號后，對該信號進(jìn)行分集編碼，得到分集矩陣S；還用于將所述分集矩陣S左乘和/或右乘酉矩陣，得到矩陣X；然后將矩陣X發(fā)送給逆傅立葉變換模塊。
進(jìn)一步的，所述分集模塊用以左乘和/或右乘分集矩陣S的酉矩陣為初等旋轉(zhuǎn)矩陣。
進(jìn)一步的，所述分集模塊用以左乘和右乘分集矩陣S的酉矩陣相同或不同。
本發(fā)明的技術(shù)方案通過用酉矩陣處理的方法，使得同一符號同時(shí)可以充分利用多天線的空間分集和多個(gè)子載波上的頻率分集增益，并且能使編碼矩陣保持準(zhǔn)正交特性，從而降低干擾；另外由于用酉矩陣相乘后，原來的分集方式的正交特性不變，因此增加復(fù)雜度的開銷很少。



圖1為本發(fā)明的MIMO系統(tǒng)中信號發(fā)射方法的具體實(shí)施流程圖； 圖2為本發(fā)明的MIMO系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)的具體實(shí)施框圖。

具體實(shí)施例方式 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
本發(fā)明提供了一種多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)中的信號發(fā)射方法，如圖1所示，包括以下步驟 A、信源發(fā)出的信號經(jīng)過編碼、交織和調(diào)制后進(jìn)入分集模塊；本步驟同現(xiàn)有技術(shù)。
B、分集模塊對信號進(jìn)行分集編碼，得到分集矩陣S；本步驟中，所采用的分集編碼的方式同現(xiàn)有技術(shù)，可以是FSTD(頻率轉(zhuǎn)換發(fā)射分集)方式、或TSTD(時(shí)間轉(zhuǎn)換發(fā)射分集)方式、或基于SFBC的各種分集方式、或基于STBC的各種分集方式等。
C、分集模塊將分集矩陣S左乘和/或右乘酉矩陣，得到信號X；左乘酉矩陣得到空間上的充分分集，而右乘酉矩陣則得到時(shí)間(或頻率)上的充分分集；實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要僅僅左乘或僅僅右乘酉矩陣，也可以既左乘也又右乘酉矩陣。所述酉矩陣可以但不限于為GIVENS矩陣(初等旋轉(zhuǎn)矩陣)；所述用于左乘和右乘的酉矩陣可以相同也可以不同。
D、對信號X進(jìn)行逆傅立葉變換IFFT和加循環(huán)前綴CP后，通過發(fā)射天線發(fā)射；本步驟同現(xiàn)有技術(shù)，所不同的僅僅是現(xiàn)有技術(shù)中是對分集結(jié)果S進(jìn)行IFFT后發(fā)射，而本發(fā)明中是對X進(jìn)行IFFT后發(fā)射。
上述左乘和右乘為矩陣相乘。由于左乘和右乘的酉矩陣都是酉矩陣，因此不改變S的正交特性，最終的編碼矩陣仍然保持正交性。
接收端接收到的信號R可以寫為 R＝H*X+N＝H*U1*S*U2+N (1) 其中，H為信道矩陣，N為噪聲矩陣。
當(dāng)僅僅左乘或右乘時(shí)，則上式中的U2或U1為一單位陣。
對接收信號右乘

得到 其中等效信道矩陣等效噪聲矩陣 本發(fā)明還提供了一種MIMO系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)，如圖2所示，包括編碼模塊，交織模塊，調(diào)制模塊，分集模塊、IFFT模塊和發(fā)射天線。
所述分集模塊用于在接收調(diào)制模塊輸出的信號后，對該信號進(jìn)行分集編碼，得到分集矩陣S；然后將所述分集矩陣S左乘和/或右乘酉矩陣，得到矩陣X；然后將矩陣X發(fā)送給IFFT模塊。所述酉矩陣可以但不限于為GIVENS矩陣(初等旋轉(zhuǎn)矩陣)；所述用于左乘和右乘的酉矩陣可以相同也可以不同。
其它各模塊及發(fā)射天線同現(xiàn)有技術(shù)。
下面用本發(fā)明的一應(yīng)用實(shí)例進(jìn)一步加以說明。
本實(shí)例中，發(fā)射天線數(shù)目為4。
本實(shí)例的MIMO系統(tǒng)中的信號發(fā)射方法包括以下步驟 第一步首先對信源產(chǎn)生的信號進(jìn)行編碼、交織和調(diào)制；該部分為現(xiàn)有技術(shù)，可以參考現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施步驟。
第二步分集模塊對調(diào)制后的信號按照SFBC+FSTD分集方式進(jìn)行分集編碼，得到分集矩陣S為 該部分為現(xiàn)有技術(shù)，可以參考現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施步驟。
第三步分集模塊對分集后得到的信號進(jìn)行酉矩陣變換。包括 (1)按照現(xiàn)有的方法——如Givens方法產(chǎn)生酉矩陣U1和U2， 其中θ1，θ2可相同也可不同，即U1和U2可以相同，也可不同。
(2)通過左乘U1對S進(jìn)行行置換得到X1，從而達(dá)到在不同天線上分集的效果； (3)對X1右乘U2進(jìn)行列置換得到X，通過該步驟實(shí)現(xiàn)不同頻率上的分集效果。
即X＝U1*S*U2； 如果S*SH＝I，帶入上式可得 由X的形式可以看出，同一個(gè)符號不僅會在不同的頻率上傳輸，還會在不同的天線上傳輸，因此相對原來的編碼矩陣S，本發(fā)明的方法在頻率和空間上的分集效果得到提高，而增加的復(fù)雜度僅僅是在發(fā)送和接收方乘以酉矩陣的過程。
在其它應(yīng)用場合，上述步驟中的(2)和(3)也可只進(jìn)行其中的一個(gè)步驟，而且也可以先進(jìn)行步驟(3)，再進(jìn)行步驟(2)。
第四步對X按照現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行IFFT，加循環(huán)前綴操作后通過發(fā)射天線發(fā)射；該部分為現(xiàn)有技術(shù)，可以參考現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施步驟。
在接收方 第一步按照現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行去CP和傅立葉變換FFT，并提取出有用子載波數(shù)據(jù)R。
第二步對R右乘

得到
第三步設(shè)當(dāng)前的信道估計(jì)結(jié)果為H，對H矩陣右乘U1，得到等效信道矩陣

對N矩陣右乘

得到等效噪聲矩陣
第四步按照(2)式用

和R進(jìn)行檢測。檢測方法為現(xiàn)有技術(shù)，此處不進(jìn)行描述。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、一種多輸入多輸出系統(tǒng)中的信號發(fā)射方法，其特征在于，包括
信源發(fā)出的信號經(jīng)過編碼、交織和調(diào)制后進(jìn)入分集模塊；
分集模塊對信號進(jìn)行分集編碼，得到分集矩陣S；
分集模塊將分集矩陣S左乘和/或右乘酉矩陣，得到X；
對X進(jìn)行逆傅立葉變換和加入循環(huán)前綴后，通過發(fā)射天線發(fā)射。
2、如權(quán)利要求1所述的信號發(fā)射方法，其特征在于所述酉矩陣為初等旋轉(zhuǎn)矩陣。
3、如權(quán)利要求1所述的信號發(fā)射方法，其特征在于所述用于左乘和右乘的酉矩陣相同或不同。
4、如權(quán)利要求1所述的信號發(fā)射方法，其特征在于，所述分集編碼的方式包括頻率轉(zhuǎn)換發(fā)射分集方式、或時(shí)間轉(zhuǎn)換發(fā)射分集方式、或基于空頻分組編碼的分集方式、或基于空時(shí)分組編碼的分集方式。
5、一種多輸入多輸出系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)，包括編碼模塊，交織模塊，調(diào)制模塊，分集模塊、逆傅立葉變換模塊和發(fā)射天線；其特征在于
所述分集模塊用于在接收調(diào)制模塊輸出的信號后，對該信號進(jìn)行分集編碼，得到分集矩陣S；還用于將所述分集矩陣S左乘和/或右乘酉矩陣，得到矩陣X；然后將矩陣X發(fā)送給逆傅立葉變換模塊。
6、如權(quán)利要求5所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于所述分集模塊用以左乘和/或右乘分集矩陣S的酉矩陣為初等旋轉(zhuǎn)矩陣。
7、如權(quán)利要求5所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于所述分集模塊用以左乘和右乘分集矩陣S的酉矩陣相同或不同。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多輸入多輸出系統(tǒng)中的信號發(fā)射方法和發(fā)射機(jī)，方法包括信源發(fā)出的信號經(jīng)過編碼、交織和調(diào)制后進(jìn)入分集模塊；分集模塊對信號進(jìn)行分集編碼，得到分集矩陣S；分集模塊將分集矩陣S左乘和/或右乘酉矩陣，得到X；對X進(jìn)行逆傅立葉變換和加入循環(huán)前綴后，通過發(fā)射天線發(fā)射。發(fā)射機(jī)包括編碼模塊，交織模塊，調(diào)制模塊，分集模塊、逆傅立葉變換模塊和發(fā)射天線。本發(fā)明使得同一符號同時(shí)可以充分利用多天線的空間分集和多個(gè)子載波上的頻率分集增益，并且能使編碼矩陣保持準(zhǔn)正交特性，從而降低干擾；而且增加復(fù)雜度的開銷很少。
文檔編號H04B7/06GK101394214SQ20071015199
公開日2009年3月25日 申請日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者孫云鋒, 瓊 趙, 段亞軍 申請人:中興通訊股份有限公司