專利名稱：?jiǎn)慰臻g－時(shí)間碼信號(hào)的多天線發(fā)射方法、接收方法及相應(yīng)信號(hào)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬無線數(shù)字通信技術(shù)領(lǐng)域。具體地說，本發(fā)明與在MIMO(多輸入多輸出)或MISO(多輸入單輸出)型多天線系統(tǒng)的環(huán)境內(nèi)用一種新型的空間-時(shí)間分組碼發(fā)送/接收信號(hào)的技術(shù)有關(guān)。
因此，本發(fā)明特別適用于用多個(gè)天線(至少兩個(gè)天線)進(jìn)行發(fā)送和/或接收的傳輸系統(tǒng)。因此，本發(fā)明非常適合于在用Nt個(gè)發(fā)射機(jī)天線和Nr個(gè)接收機(jī)天線進(jìn)行非正交空間-時(shí)間碼傳輸情況下的接收機(jī)。
本發(fā)明可以用于無線電通信領(lǐng)域，特別是用于第三、第四和以后各代的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已經(jīng)有一些已知的包括若干發(fā)射機(jī)天線和使用空間-時(shí)間碼的發(fā)送/接收系統(tǒng)。所提出的最早的這些系統(tǒng)都使用正交空間-時(shí)間分組碼。
最初，Alamouti在“簡(jiǎn)單的無線通信發(fā)送分集技術(shù)”(“A SimpleTransmit Diversity Technique for Wireless Communications”，IEEEJ.Sel.Areas Comm.，1998，16，(8)，pp.1451-1458)中介紹了對(duì)于兩個(gè)發(fā)射機(jī)天線的使用碼率為1(rate 1)的正交空間-時(shí)間分組碼(碼率定義為發(fā)送的符號(hào)數(shù)N與發(fā)送這些符號(hào)期間的符號(hào)周期數(shù)L之比)的系統(tǒng)。
然后，Tarokh等人在“正交結(jié)構(gòu)的空間-時(shí)間分組碼”(“Space-time block codes from orthogonal designs”，IEEE Trans.onInformation Theory，1999，45，(5)，pp.1456-1467)中將正交空間-時(shí)間分組碼推廣到包括三個(gè)或四個(gè)發(fā)射機(jī)天線的系統(tǒng)。然而所得到的碼率值R＝N/L只是為率1/2或率3/4。
后續(xù)的這些研究導(dǎo)致設(shè)想使用非正交空間-時(shí)間分組碼。因此Jafarkhani在“準(zhǔn)正交空間-時(shí)間分組碼”(“A Quasi-OrthogonalSpace-Time Block Code”，IEEE Trans.Comm.，2001，49，(1)，pp 1-4)中和Tirkonnen等人在“3+Tx天線的非正交性最小碼率為1的空間-時(shí)間分組碼”(“Minimal non-orthogonality rate one Space-Time BlockCode for 3+Tx antennas”，ISSSTA，2000，pp 429-432)中發(fā)現(xiàn)了4天線系統(tǒng)的碼率為1的非正交空間-時(shí)間分組碼。
接著，Damen等人在“對(duì)角代數(shù)空間-時(shí)間分組碼”(“DiagonalAlgebraic Space-Time Block Codes”，IEEE Trans.Inf.Theory，2002，48，(3)，pp 628-626)中設(shè)想了在發(fā)射機(jī)天線數(shù)等于編碼矩陣大小的情況下使用基于哈達(dá)瑪結(jié)構(gòu)及其他旋轉(zhuǎn)非正交空間-時(shí)間碼。
Xin等人后來在“使分集和編碼增益達(dá)到最大的時(shí)間構(gòu)象旋轉(zhuǎn)碼”(“Time Constellation-Rotating Codes Maximizing Diversity andCoding Gains”，GLOBECOM，San Antonio，2001，pp 455-459)中介紹了其他基于旋轉(zhuǎn)的空間-時(shí)間碼。
Alamouti或Tarokh的正交空間-時(shí)間碼的一個(gè)缺點(diǎn)是它們要求信道在與發(fā)送這些符號(hào)這段時(shí)間的符號(hào)周期數(shù)相應(yīng)的持續(xù)時(shí)間L內(nèi)不變。
這樣的碼因此對(duì)發(fā)送/接收系統(tǒng)加了很大的限制，不能用于采用信道分集的情況。
Jafarkhani、Tirkonnen、Damen或Xin所提出的非正交空間-時(shí)間碼的一個(gè)缺點(diǎn)是它們要求信道在一段L＝Nt(Nt為發(fā)射天線數(shù))時(shí)間內(nèi)不變，特別是對(duì)于Damen碼和Xin碼。
也就是說，在這些文獻(xiàn)中所提出的所有空間-時(shí)間碼的主要缺點(diǎn)是它們需要將解決方案置于準(zhǔn)靜態(tài)信道的環(huán)境內(nèi)。這是特別的限制，使信道分集不能采用。
此外，Jafarkhani碼和Tirkonnen碼要求復(fù)雜性隨調(diào)制的階和代碼長(zhǎng)度以指數(shù)增大的最大似然(ML)解碼。
最后，基于哈達(dá)瑪結(jié)構(gòu)的Damen代數(shù)空間-時(shí)間碼的另一個(gè)缺點(diǎn)是它們必需以特定的矩陣形式發(fā)送。因此，要按照信道變化靈活地選擇編碼就不能使用這些碼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的具體是減小現(xiàn)有技術(shù)的這些缺點(diǎn)。
具體地說，本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)空間-時(shí)間碼相比性能得到改善的空間-時(shí)間碼的信號(hào)發(fā)送技術(shù)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)一種不對(duì)信道在一段有限持續(xù)時(shí)間或給定符號(hào)周期數(shù)內(nèi)不變有特別要求的技術(shù)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)一種適合MIMO和MISO型天線系統(tǒng)的技術(shù)。具體地說，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種無論天線多少都可給出為1的恒定編碼率的技術(shù)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)一種在高信噪比下二進(jìn)制誤碼率性能優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種很容易適應(yīng)諸如所用的天線增多或碼長(zhǎng)增長(zhǎng)之類的不同類型的配置的技術(shù)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是實(shí)現(xiàn)一種允許信道分集比現(xiàn)有技術(shù)的更適用的可以靈活編碼的技術(shù)。
這些目的以及下面出現(xiàn)的一些目的是通過一種發(fā)送由一些相繼的各包括N個(gè)需發(fā)送的符號(hào)的向量形成的信號(hào)和用至少兩個(gè)發(fā)射機(jī)天線實(shí)現(xiàn)的方法達(dá)到的。
按照本發(fā)明，將通過分割一個(gè)單正方矩陣得出的不同的子矩陣分別與各個(gè)所述天線關(guān)聯(lián)，每個(gè)所述天線發(fā)送將所述向量的子向量分別乘以所述子矩陣得出的子向量，形成一個(gè)從接收機(jī)看來表示所述向量與所述酉矩陣的相乘的單個(gè)組合信號(hào)。
因此，本發(fā)明是以具有新穎性和創(chuàng)造性的在多天線系統(tǒng)內(nèi)發(fā)送實(shí)現(xiàn)空間-時(shí)間碼的信號(hào)的方案為基礎(chǔ)的。本發(fā)明的技術(shù)特別有益，因?yàn)樗c現(xiàn)有技術(shù)不同，并不對(duì)信道有所限制，所提出的編碼不要求信道在碼的持續(xù)時(shí)間內(nèi)不變。
具體構(gòu)建本發(fā)明所提出的空間-時(shí)間碼是全新的，有賴于每個(gè)天線的正交或酉矩陣結(jié)構(gòu)。確實(shí)，使用這些矩陣可以分離出每個(gè)天線所發(fā)送的信號(hào)。
因此，在本發(fā)明中，系統(tǒng)約束比現(xiàn)有技術(shù)的小，從而可以較好地采用信道分集。在高信噪比下得到的二進(jìn)制誤碼率性能優(yōu)于在這些文獻(xiàn)中所給出的性能。
此外，本發(fā)明的方法很容易可以擴(kuò)展到較多天線的情況，因?yàn)檩^多天線的情況可以直接用基本的酉矩陣或正交矩陣得出。無論所用的天線多少，編碼率保持不變。
有益的是，用Nt個(gè)天線實(shí)現(xiàn)這樣的發(fā)送方法，每個(gè)所述子矩陣的大小都為(N/Nt)×N。
本發(fā)明的方法真正可以很容易適應(yīng)不同的配置，特別是適應(yīng)天線數(shù)Nt增大的情況。這些大小為(N/Nt)×N的不同矩陣是通過將一個(gè)大小為N×N的主矩陣分割成Nt個(gè)不同的矩陣得到的。
優(yōu)選的是，N/Nt大于或等于2。
有益的是，所述酉矩陣為滿矩陣。也就是說，矩陣的每個(gè)元都不為零。
優(yōu)選的是，所述酉矩陣屬于包括下列矩陣的組實(shí)哈達(dá)瑪矩陣；復(fù)哈達(dá)瑪矩陣；傅立葉矩陣；實(shí)旋轉(zhuǎn)矩陣；復(fù)旋轉(zhuǎn)矩陣。
不同的矩陣相互沒有關(guān)系。然而，它們都有在實(shí)矩陣的情況下為正交矩陣而在復(fù)矩陣的情況下為酉矩陣這個(gè)共同的特征。
按照本發(fā)明的第一個(gè)有益變型，這樣的方法用兩個(gè)發(fā)射機(jī)天線實(shí)現(xiàn)，而所述子矩陣為[1 1]和[1 -1]。
按照本發(fā)明的第二個(gè)有益變型，這樣的方法用兩個(gè)發(fā)射機(jī)天線實(shí)現(xiàn)，而所述子矩陣為1211111-11-1]]>和1211-1-11-1-11.]]>
因此，在本發(fā)明的這個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，為每個(gè)用戶使用若干個(gè)碼，也就是說，對(duì)于每個(gè)用戶，每個(gè)子矩陣具有至少兩行。
按照本發(fā)明的第三個(gè)有益變型，這樣的方法用四個(gè)發(fā)射機(jī)天線實(shí)現(xiàn)，而所述子矩陣為[1 1 1 1]、[1 -1 1 -1]、[1 1 -1 -1]和[1 -1 -1 1]。
本發(fā)明還提出了一種用至少一個(gè)接收機(jī)天線實(shí)現(xiàn)的接收按照以上所說明的發(fā)送方法發(fā)送的信號(hào)的方法，接收每個(gè)所述接收機(jī)天線上的所述單個(gè)組合信號(hào)，以及用與所述酉矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣相應(yīng)的解碼矩陣對(duì)所述單個(gè)組合信號(hào)進(jìn)行解碼。
優(yōu)選的是，用最大似然解碼對(duì)經(jīng)乘以所述共軛轉(zhuǎn)置矩陣得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
也可以使用其他較簡(jiǎn)單的解碼器，因此例如實(shí)現(xiàn)球解碼或QR分解解碼。可以提一下的是，任何hermitian矩陣可以分解成QR形式，其中Q為一個(gè)酉矩陣而R為一個(gè)上三角矩陣。這種類型的QR分解具有O3的復(fù)雜性，因此它比復(fù)雜性為OL的最大似然解碼簡(jiǎn)單。
此外，本發(fā)明還提出了一種按照以上所說明的發(fā)送方法發(fā)送的信號(hào)，這種信號(hào)與每個(gè)所述發(fā)射機(jī)天線的貢獻(xiàn)的組合相應(yīng)，通過分割一個(gè)單正方矩陣得到的不同的子矩陣分別與每個(gè)所述天線關(guān)聯(lián)。每個(gè)所述天線發(fā)送通過將所述向量分割所得的、分別乘以所述子矩陣得到的子向量。這種信號(hào)形成一個(gè)從接收機(jī)看來表示所述向量與所述酉矩陣的相乘的單個(gè)組合信號(hào)。


從以下對(duì)一個(gè)以簡(jiǎn)單的說明性的而非窮舉性的例子的方式給出的優(yōu)選實(shí)施例的說明中可以更清楚地看到本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，在這些附圖中圖1為示出發(fā)送和接收用本發(fā)明的空間-時(shí)間碼編碼的信號(hào)所執(zhí)行的各個(gè)步驟的流程圖；圖2例示了一種實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明的2×2矩陣空間-時(shí)間碼的2天線系統(tǒng)；
圖3例示了一個(gè)與圖2的類似的但實(shí)現(xiàn)4×4矩陣空間-時(shí)間碼的2天線系統(tǒng)；圖4示出了一種實(shí)現(xiàn)4×4矩陣空間-時(shí)間碼的4天線系統(tǒng)；圖5給出了現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明在兩個(gè)發(fā)射機(jī)天線和一個(gè)接收機(jī)天線的情況下碼率為1的不同空間-時(shí)間碼的性能比較曲線；圖6給出了現(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明在四個(gè)發(fā)射機(jī)天線和一個(gè)接收機(jī)天線的情況下碼率為1的不同空間-時(shí)間碼的性能比較曲線。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的一般原理基于一種新型的多天線系統(tǒng)空間-時(shí)間碼。具體構(gòu)建這些碼依賴于每個(gè)發(fā)射機(jī)天線的正交或酉矩陣的結(jié)構(gòu)，利用這些矩陣就可以分離出每個(gè)天線所發(fā)送的信號(hào)。
圖1給出了按照本發(fā)明的在發(fā)送和接收信號(hào)期間所執(zhí)行的各個(gè)步驟。
在編碼時(shí)，設(shè)X為一個(gè)可含有N個(gè)需發(fā)送的符號(hào)的大小為N的向量。還考慮一個(gè)包括Nt個(gè)發(fā)射機(jī)天線的系統(tǒng)。設(shè)想本發(fā)明所提出的新穎的空間-時(shí)間碼如下在第一步驟1，將含有需發(fā)送的符號(hào)的向量X分成Nt個(gè)大小為N/Nt的子向量。
然后，在步驟2，將各個(gè)大小為N/Nt的子向量分別乘以大小為(N/Nt)×N的不同的矩陣，這些矩陣是從一個(gè)實(shí)哈達(dá)瑪矩陣、復(fù)哈達(dá)瑪或傅立葉矩陣得出的或者從任何實(shí)或復(fù)旋轉(zhuǎn)矩陣得出的。雖然它們相互沒有關(guān)系，但這些不同的矩陣具有共同的特征。這些矩陣在實(shí)矩陣的情況下為正交矩陣，而在復(fù)矩陣的情況下為酉矩陣。
此外，這些矩陣各需為滿矩陣，即它們的元都為非零元。因此，這些不同的(N/Nt)×N矩陣是從一個(gè)大小為N×N的主矩陣分割出的Nt個(gè)不同的矩陣。
然后，在步驟3，發(fā)送在Nt個(gè)天線的每一個(gè)上被編碼的不同子向量。對(duì)于每個(gè)符號(hào)周期，在不同的發(fā)射機(jī)天線與接收機(jī)天線之間存在的每個(gè)傳輸信道(7)都對(duì)所發(fā)射的信號(hào)有影響。
在步驟4，每個(gè)接收機(jī)天線接收的信號(hào)與每個(gè)天線在給定的時(shí)間點(diǎn)發(fā)送的、受到各自信道的影響的不同的信號(hào)之和相對(duì)應(yīng)。
在解碼時(shí)，執(zhí)行均衡步驟5。這個(gè)步驟與重組的傳輸矩陣的反向解碼關(guān)聯(lián)。這個(gè)矩陣是大小為N×N的傳輸矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣。這個(gè)共軛轉(zhuǎn)置矩陣的元為在碼N的持續(xù)時(shí)間內(nèi)發(fā)射機(jī)天線與接收機(jī)天線之間的信道的均衡濾波器。
然后，執(zhí)行最大似然解碼步驟6。所用的解碼器也可以是較簡(jiǎn)單的解碼器，執(zhí)行例如球解碼或QR分解解碼。這個(gè)解碼步驟6是通過計(jì)算在步驟4期間接收到的信號(hào)與發(fā)射機(jī)天線可能發(fā)送的所有信號(hào)之間的歐幾里德距離。因此，將一個(gè)可能已接收到的無噪聲接收的虛擬信號(hào)整形，然后直接與在經(jīng)過傳輸通路期間7受到噪聲污染的實(shí)際接收信號(hào)相比較。該解碼因此要求努力適應(yīng)所作的編碼，而且對(duì)于所用的每個(gè)空間-時(shí)間編碼器是不同的。在最大似然解碼的情況下，如果M與調(diào)制的字母表相應(yīng)而N為所用矩陣的大小，則必需通過執(zhí)行MN個(gè)比較，為所發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行窮舉性搜索，這就復(fù)雜性來說是不經(jīng)濟(jì)的，因此可以應(yīng)用使用其他較為簡(jiǎn)單的解碼方法。
下面舉例說明圖1這個(gè)流程圖的各個(gè)步驟。
選擇一個(gè)大小為10的向量X，而天線數(shù)Nt＝2。
在步驟1期間，將向量X分成Nt個(gè)大小為N/Nt的子向量，從而得到兩個(gè)大小為5的子向量。
在步驟2期間，將每個(gè)大小為5的子向量乘以一個(gè)不同的矩陣。一個(gè)已知的大小為10×10的矩陣為傅立葉矩陣。將這個(gè)大小為10×10的矩陣分成兩個(gè)大小為5×10的矩陣。因此，每個(gè)大小為5的子向量乘以這兩個(gè)5×10的矩陣中的一個(gè)矩陣。在這個(gè)操作后，與兩個(gè)天線相應(yīng)的兩個(gè)子向量就與要發(fā)送的空間-時(shí)間碼相應(yīng)。
在步驟3期間，發(fā)送兩個(gè)發(fā)射機(jī)天線上被編碼的兩個(gè)不同子向量。
在通過傳輸通路傳播7和被接收4后，在解碼時(shí)執(zhí)行均衡步驟5。這個(gè)均衡步驟5與重組的傳輸矩陣的反向解碼關(guān)聯(lián)。這個(gè)矩陣是大小為10×10的傳輸傅立葉矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣。
在步驟6，執(zhí)行最大似然解碼或較簡(jiǎn)單的球型解碼或QR分解解碼。在最大似然解碼的情況下，如果M與調(diào)制字母表相應(yīng)，就必需通過執(zhí)行M10個(gè)比較對(duì)所發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行窮舉性搜索。
現(xiàn)在來看圖2，圖中示出了本發(fā)明在使用2×2矩陣空間-時(shí)間碼的2天線(10，11)傳輸系統(tǒng)的情況下的實(shí)施例。
圖2例示了本發(fā)明的使用每個(gè)天線長(zhǎng)度為2的哈達(dá)瑪碼序列的傳輸系統(tǒng)。這個(gè)碼的編碼率為1/2或空間-時(shí)間編碼率為1，如果碼率R設(shè)為等于符號(hào)數(shù)N除以發(fā)送這些符號(hào)期間的符號(hào)周期數(shù)L的話。
在圖2中，x1、x2表示需發(fā)送的符號(hào)，h1、h2、h3、h4例如為與兩個(gè)發(fā)射機(jī)天線10、11關(guān)聯(lián)的平坦瑞列傳播信道，而y1、y2為在圖1的步驟5期間取回的經(jīng)均衡的符號(hào)。
將子向量乘以與發(fā)射機(jī)天線10關(guān)聯(lián)的子矩陣[1 1]后，天線10發(fā)送子向量[x1x1]。類似，發(fā)射機(jī)天線11發(fā)送通過將[x2]乘以子矩陣[1 -1]得出的子向量[x2-x2]。
考慮天線之間的所采用的交織和去相關(guān)，信道每個(gè)符號(hào)周期都有改變。在接收處，接收機(jī)天線12接收第一天線10和第二天線11的受到相應(yīng)信道影響的貢獻(xiàn)，這貢獻(xiàn)的矩陣形式為[h1x1+h2x2h3x1-h4x2]。于是，解碼和均衡步驟在于施加發(fā)送酉矩陣的轉(zhuǎn)置共軛h1*h2*h3*-h4*,]]>同時(shí)執(zhí)行均衡。因此，考慮了對(duì)發(fā)送步驟起作用的各個(gè)信道。然后，可以執(zhí)行ML(最大似然)解碼。該解碼將尋找最可能發(fā)送的字。為此，對(duì)于所有可能向量x^1,x^2]]>計(jì)算圖2中所給出的度量min(Σi=12|y1-y^i|2),]]>確定最可能發(fā)送的碼字。
圖3示出了與圖2的類似的2天線傳輸系統(tǒng)10、11，但使用的是4×4矩陣空間-時(shí)間碼。
具體地說，圖3的系統(tǒng)每個(gè)天線使用長(zhǎng)度為4的哈達(dá)瑪碼序列?？梢钥紤]增大哈達(dá)瑪矩陣的大小，因此為兩個(gè)天線得到長(zhǎng)度為L(zhǎng)的碼。
同樣，x1、x2、x3、x4表示需發(fā)送的符號(hào)，而h1、h2、h3、h4、h5、h6、h7、h8為與兩個(gè)發(fā)射機(jī)天線10、11關(guān)聯(lián)的平坦的瑞列傳播信道。奇下標(biāo)所指的是與第一發(fā)射機(jī)天線10關(guān)聯(lián)的，而偶下標(biāo)所指的是與第二發(fā)射機(jī)天線11關(guān)聯(lián)的。y1、y2、y3、y4為圖1中步驟5結(jié)束時(shí)在接收機(jī)天線12處取回的經(jīng)均衡的符號(hào)。
發(fā)射機(jī)天線10發(fā)送通過將子向量[x1x2]乘以子矩陣1211111-11-1]]>得出的子向量。類似，發(fā)射機(jī)天線11發(fā)送通過將[x3x4]乘以子矩陣1211-1-11-1-11]]>得出的子向量。
在接收處，接收機(jī)天線12接收第一天線10和第二天線11的受到相應(yīng)信道影響的貢獻(xiàn)([r1r2r3r4])。于是，對(duì)接收信號(hào)解碼和均衡步驟包括施加發(fā)送酉矩陣的轉(zhuǎn)置共軛h1*h1*h2*h2*h3*-h3*h4*-h4*h5*h5*-h6*-h6*h7*-h7*-h8*h8*,]]>同時(shí)執(zhí)行均衡。
然后，對(duì)于所有可能向量x^1,x^2,x^3,x^4]]>計(jì)算在圖3中所給出的度量min(Σi=14|yi-y^i|2),]]>計(jì)算最可能發(fā)送的碼字。
本發(fā)明的系統(tǒng)在發(fā)射機(jī)天線的數(shù)量上沒有限制。如圖4所示，可以用四個(gè)發(fā)射機(jī)天線10、11、13和14產(chǎn)生最小矩陣大小L＝4的空間-時(shí)間碼。
在圖4中x1、x2、x3、x4為需發(fā)送的符號(hào)。h1、h2、h3、h4、h5、h6、h7、h8、h9、h10、h11、h12、h13、h14、h15、h16為如圖4中所示與四個(gè)天線10、11、13和14關(guān)聯(lián)的平坦瑞列傳播信道，而y1、y2、y3、y4為接收機(jī)天線12接收的經(jīng)均衡的符號(hào)。然后，對(duì)于所有可能向量x^1,x^2,x^3,x^4]]>計(jì)算在圖4中所示的度量min(Σi=14|yi-y^i|2),]]>確定最可能發(fā)送的碼字。
每個(gè)發(fā)射機(jī)天線發(fā)送子向量的原理類似于以上結(jié)合圖10、11、13和14所介紹的，為了簡(jiǎn)明起見在這里就不再詳細(xì)說明。
要指出的是，在以上結(jié)合圖2至4所說明的例子中，空間-時(shí)間碼考慮用簡(jiǎn)單的哈達(dá)瑪矩陣產(chǎn)生。然而，可以使用任何酉矩陣、復(fù)哈達(dá)瑪或傅立葉矩陣。更廣義地說，在本發(fā)明的發(fā)射機(jī)系統(tǒng)內(nèi)可以使用任何酉矩陣。
圖5和6給出了按照本發(fā)明在用ML(最大似然)解碼器對(duì)空間-時(shí)間碼解碼中得到的性能曲線。
圖5例示了對(duì)于兩個(gè)發(fā)射機(jī)天線和一個(gè)接收機(jī)天線在QPSK調(diào)制的環(huán)境下不同的碼率為1的空間-時(shí)間碼的性能比較曲線。具體地說，圖5給出了本發(fā)明的對(duì)于編碼矩陣大小為L(zhǎng)＝2、L＝4和L＝8的空間-時(shí)間碼的性能曲線和Alamouti碼的性能曲線。
在編碼矩陣的大小L增大時(shí)，如圖5所示，本發(fā)明的碼的性能在高信噪比的情況下較好。確實(shí)，對(duì)于兩個(gè)發(fā)射機(jī)天線和一個(gè)接收機(jī)天線的情況，在采用一個(gè)L＝8的編碼矩陣時(shí)，本發(fā)明的碼的性能對(duì)于比特/能量噪聲比Eb/N0＞10dB超過在“無線通信的簡(jiǎn)單發(fā)送分集技術(shù)”(見“A Simple Transmit Diversity Technique for WirelessCommunications”，IEEE J.Sel.Areas Comm.，1998，16，(8)，pp.1451-1458)中所揭示的Alamouti編碼的參考性能。
具體些說，可以看到碼的矩陣越大，用高階信道分集檢測(cè)信號(hào)越好。這由圖5的性能曲線的斜率表示斜率越大，信道分集的階增大越大，漸近地達(dá)到圖5中的曲線AWGN所示的Gaussian關(guān)系。
這些結(jié)果表明，按照本發(fā)明可以執(zhí)行比最大似然解碼簡(jiǎn)單的解碼操作，而保持比現(xiàn)有技術(shù)的好的性能。
因此，可以使用與DFE(數(shù)字反饋均衡器)相應(yīng)的QR解碼或使用Viterbi解碼系統(tǒng)。另一個(gè)途徑是使用“干擾消除器”。確實(shí)，如果M為字母表的大小而L為碼矩陣的大小，最大似然譯碼器就必須詳盡地比較ML個(gè)字，這實(shí)現(xiàn)起來是特別復(fù)雜的。
圖6例示了對(duì)于四個(gè)發(fā)射機(jī)天線和一個(gè)接收機(jī)天線在QPSK調(diào)制的環(huán)境下不同的碼率為1的空間-時(shí)間碼的性能比較曲線。具體些說，圖6示出了本發(fā)明在編碼矩陣大小為L(zhǎng)＝4和L＝8而調(diào)制為QPSK型的情況下的空間-時(shí)間碼的性能曲線以及在調(diào)制為16QAM的情況下的Tarokh碼G4的性能曲線。圖6的曲線AWGN表示與白噪聲關(guān)聯(lián)的高斯關(guān)系。
本發(fā)明的L＝4的空間-時(shí)間碼與使用16QAM(正交調(diào)幅)調(diào)制的Tarokh G4碼(“正交設(shè)計(jì)的空間-時(shí)間分組碼”(見“Space-time blockcodes from orthogonal designs”，IEEE Trans.on InformationTheory，1999，45，(5)，pp.1456-1467))之間的差別是很小的，可以預(yù)期在L增大時(shí)增益相當(dāng)大。因此，在L＝8時(shí)可以看到相當(dāng)大的增益。這兩條曲線是平行的，因?yàn)檫@兩種碼得到相同的為4的分集階。該差是由于本發(fā)明的碼在L＝4的情況下干擾稍大一些。然而，現(xiàn)在可以說，對(duì)于L＝8的情況本發(fā)明的碼的性能要比Tarokh G4碼的好。
要提到的是，本發(fā)明的技術(shù)可以用于任何多天線系統(tǒng)，無論是MIMO型還是MISO型的。OFDM型調(diào)制和MC-CDMA系統(tǒng)特別適合采用本發(fā)明所提出的系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)送由一些相繼的各包括N個(gè)需發(fā)送的符號(hào)的向量形成的信號(hào)和利用至少兩個(gè)發(fā)射機(jī)天線的方法，其特征在于將通過分割一個(gè)單正方矩陣得到的不同的子矩陣與各個(gè)所述天線關(guān)聯(lián)，每個(gè)所述天線發(fā)送通過將所述向量的子向量分別乘以所述子矩陣得到的子向量，形成一個(gè)從接收機(jī)看來表示所述向量與所述酉矩陣的相乘的單個(gè)組合信號(hào)。
2.按照權(quán)利要求1所述的發(fā)送方法，利用Nt個(gè)天線，其特征在于所述子矩陣的每一個(gè)的大小為(N/Nt)×N。
3.按照權(quán)利要求2所述的發(fā)送方法，其特征在于N/Nt大于或等于2。
4.按照任何權(quán)利要求1至3所述的發(fā)送方法，其特征在于所述酉矩陣為滿矩陣。
5.按照任何權(quán)利要求1至4所述的發(fā)送方法，其特征在于所述酉矩陣屬于包括下列矩陣的組實(shí)哈達(dá)瑪矩陣；復(fù)哈達(dá)瑪矩陣；傅立葉矩陣；實(shí)旋轉(zhuǎn)矩陣；復(fù)旋轉(zhuǎn)矩陣。
6.按照任何權(quán)利要求1至5所述的發(fā)送方法，其特征在于所述方法利用兩個(gè)發(fā)射機(jī)天線，而所述子矩陣為[1 1]和[1 -1]。
7.按照任何權(quán)利要求1至5所述的發(fā)送方法，其特征在于所述方法利用兩個(gè)發(fā)射機(jī)天線，而所述子矩陣為1211111-11-1]]>和1211-1-11-1-11.]]>
8.按照任何權(quán)利要求1至5所述的發(fā)送方法，其特征在于所述方法利用四個(gè)發(fā)射機(jī)天線，而所述子矩陣為[1 1 1 1]、[1 -1 1 -1]、[1 1 -1 -1]和[1 -1 -1 1]。
9.一種接收按照權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的發(fā)送方法發(fā)送的信號(hào)的方法，其特征在于所述方法利用至少一個(gè)接收機(jī)天線，接收每個(gè)所述接收機(jī)天線上的所述單個(gè)組合信號(hào)，以及用與所述酉矩陣的共軛轉(zhuǎn)置矩陣相對(duì)應(yīng)的解碼矩陣對(duì)所述單個(gè)組合信號(hào)進(jìn)行解碼。
10.按照權(quán)利要求9所述的接收方法，其特征在于用最大似然解碼被施加于經(jīng)乘以所述共軛轉(zhuǎn)置矩陣得到的數(shù)據(jù)。
11.一種按照任何權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的發(fā)送方法發(fā)送的信號(hào)，其特征在于所述信號(hào)與每個(gè)所述發(fā)射機(jī)天線的貢獻(xiàn)的組合相對(duì)應(yīng)，通過分割一個(gè)單正方矩陣得到的不同的子矩陣與每個(gè)所述天線關(guān)聯(lián)，每個(gè)所述天線發(fā)送通過將所述向量分割所得的、分別乘以所述子矩陣的子向量，以及所述信號(hào)形成一個(gè)從接收機(jī)看來表示所述向量與所述酉矩陣相乘的一個(gè)單個(gè)組合信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種發(fā)送由一些相繼的各包括N個(gè)需發(fā)送的符號(hào)的向量形成的信號(hào)和用至少兩個(gè)發(fā)射機(jī)天線來實(shí)現(xiàn)的方法。按照本發(fā)明，通過分割一個(gè)單正方矩陣得到的不同的子矩陣與各個(gè)所述天線關(guān)聯(lián)，每個(gè)所述天線發(fā)送通過將所述向量的子向量分別乘以所述子矩陣得到的子向量，從而形成一個(gè)從接收機(jī)看來表示所述向量與所述酉矩陣相乘的單個(gè)組合信號(hào)。
文檔編號(hào)H04L1/02GK1860699SQ200480028466
公開日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2004年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月3日
發(fā)明者文森特·勒尼爾, 瑪利萊恩·赫拉德 申請(qǐng)人:法國(guó)電信公司