專利名稱：用于多輸入多輸出系統(tǒng)的發(fā)送設備和方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及一種無線通信系統(tǒng)，更具體地講，涉及一種用于多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)的發(fā)送方案。
背景技術：
在使用多個發(fā)送天線和接收天線來發(fā)送/接收數據的MIMO通信系統(tǒng)中，通過發(fā)送和接收天線形成的MIMO信道被分解為多個獨立的空間信道。所述空間信道中的每個被映射到一維，由多個發(fā)送和接收天線創(chuàng)建的附加維數的使用提高了MIMO系統(tǒng)的性能。
在無線通信系統(tǒng)中，傳輸數據通過編碼和調制處理形成符號流，符號流被移相為適于在無線信道上傳輸的射頻(RF)調制的信號。
使用MIMO系統(tǒng)的數據傳輸方案分為空間多工(SM)方案和空間分集(SD)方案。SM方案在發(fā)送器和接收器中使用多個天線來同時發(fā)送不同的數據，從而不增加系統(tǒng)的帶寬就能高速發(fā)送數據。SD方案經多個發(fā)送天線發(fā)送相同的數據，從而獲得發(fā)送分集增益。
圖1是示出基于貝爾實驗室分層次空時(BLAST)方案的發(fā)送器的結構的方框圖，所述BLAST方案是傳統(tǒng)SM方案。輸入比特流由多路復用器(MUX)101多路復用為四個并行符號流S1、S2、S3和S4。單個符號流S1、S2、S3和S4根據其關聯的調制器103的調制技術被調制成調制符號X1、X2、X3和X4，然后通過四個關聯的發(fā)送天線被發(fā)送。在這種情況下，調制技術是正交相移鍵控(QPSK)方案。在BLAST方案中，復用增益與發(fā)送天線和接收天線的數量成比例。然而，由于BLAST方案不提供分集增益，所以在高信噪比(SNR)環(huán)境中比特誤碼率(BER)性能降低，并且根據接收器類型和發(fā)送最優(yōu)化方法BLAST方案的性能會突然改變。
圖2是示出基于雙空時發(fā)送分集(DSTTD)方案的發(fā)送器的結構的方框圖，所述DSTTD方案是傳統(tǒng)SD方案。通過圖1的處理調制的調制符號X1、X2、X3和X4在被發(fā)送之前由預編碼器105的發(fā)送矩陣對它們預編碼。所述發(fā)送矩陣具有等式(1)定義的形式B=x1x2x5x6x2*-x1*x6*-x5*x3x4x7x8x4*-x3*x8*-x7*··········(1)]]>使用等式(1)所示的4×4發(fā)送矩陣的DSTTD方案具有復用增益2和分集增益2，因而性能提高，但是由于復用增益減小而導致數據速率降低。
為了提高系統(tǒng)性能，最近已將MIMO系統(tǒng)設計為支持SM技術和SD技術中的至少一個。在這種方案中，根據信道條件和要求的結果，在給定時間段選擇特定的傳輸技術。
然而，由于空間多工傳輸技術和空間分集傳輸技術在設計上彼此不同，所以在一個系統(tǒng)內支持空間多工和空間分集傳輸技術增加了收發(fā)器的復雜性。
發(fā)明內容
提供本發(fā)明以基本上解決至少以上問題和/或缺點。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種通過簡單編碼處理在保持傳統(tǒng)空間分集技術中的分集增益的同時提高復用增益的發(fā)送設備和方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種通過修改比特/符號映射模式來調整分集增益的發(fā)送設備和方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種提高復用增益和調整分集增益而不增加解碼器復雜性的發(fā)送設備和方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種通過根據環(huán)境來調整復用增益和分集增益從而最大限度地提高系統(tǒng)性能而不增加復雜性的發(fā)送設備和方法。
根據本發(fā)明的一方面，提供了一種多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的發(fā)送器。該發(fā)送器包括多路復用器，用于將輸入比特流多路復用為符號，并并行輸出所述符號；比特/符號映射器，用于對構成在相同時間段從多路復用器輸出的所述符號的比特進行重排，并輸出重排的比特作為映射符號；和調制器，用于根據從比特/符號映射器輸出的并行映射符號的關聯調制方案對其進行調制，并經調制的符號的關聯天線發(fā)送調制的符號。
根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的發(fā)送方法。該方法包括以下步驟將串行輸入比特流多路復用為在相同時間段輸出的并行符號；通過對構成并行輸出符號的比特進行重排來產生映射符號；和根據映射符號的關聯調制方案對其進行調制，并同時經調制的符號的關聯天線發(fā)送調制的符號。
根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的發(fā)送方法。該方法包括以下步驟多路復用串行輸入比特流，并在相同時間段輸出四個符號；以兩個符號為單位映射所述四個符號；通過對構成映射符號的比特進行重排來產生四個映射符號；和根據產生的四個映射符號的關聯調制方案對其進行調制，并同時經調制的符號的關聯發(fā)送天線發(fā)送調制的符號。
通過下面結合附圖所進行的詳細描述，本發(fā)明的以上和其它目的、特點和優(yōu)點將會變得清楚，其中圖1是示出基于作為傳統(tǒng)空間多工方案的貝爾實驗室分層次空時(BLAST)方案的發(fā)送器的結構的方框圖；圖2是示出基于作為傳統(tǒng)空間分集方案的雙空時傳輸分集(DSTTD)方案的發(fā)送器的結構的方框圖；和圖3是示出根據本發(fā)明實施例的多輸入多輸出(MIMO)發(fā)送器的結構的方框圖。
具體實施例方式
現在將參照附圖來描述根據本發(fā)明的MIMO發(fā)送設備和方法。
圖3是示出根據本發(fā)明的MIMO發(fā)送設備的結構的方框圖。如圖3所示，根據本發(fā)明的MIMO發(fā)送設備包括多路復用器301，用于將輸入比特b1、b2、b3，b4，…多路復用為多個并行符號流S1、S2、S3和S4；比特/符號映射器303，用于將構成并行符號流的比特映射為多個映射符號M1、M2、M3和M4；以及多個調制模塊305，使用預定調制技術將映射符號M1、M2、M3和M4調制為傳輸符號X1、X2、X3和X4，并經其關聯發(fā)送天線發(fā)送傳輸符號X1、X2、X3和X4?？稍诎l(fā)送傳輸符號X1、X2、X3和X4之前通過發(fā)送矩陣對其預編碼。最好，本發(fā)明使用的調制技術是16正交幅度調制(16QAM)方案。
這里，為了闡述假定發(fā)送天線的數量Nt為4(Nt＝4)。
多路復用器301一接收到輸入比特b1，b2，b3，b4，…，就通過以8比特為單位處理輸入比特b1，b2，b3，b4，…來產生4個符號S1、S2、S3和S4。產生的符號中的每個包括兩比特。換句話說，符號S1代表輸入比特b1和b2，符號S2代表輸入比特b3和b4，符號S3代表輸入比特b5和b6，符號S4代表輸入比特b7和b8。產生的符號S1、S2、S3和S4被并行輸入比特/符號映射器303，比特/符號映射器303通過對構成符號S1、S2、S3和S4的比特執(zhí)行映射重排來產生映射符號M1、M2、M3和M4，映射符號M1、M2、M3和M4的數量等于其輸入符號S1、S2、S3和S4的數量。在比特重排處理中，通過對構成第一符號S1的輸入比特b1和b2以及構成第三符號S3的輸入比特b5和b6順序排列來構造第一映射符號M1。通過對構成第二符號S2的輸入比特b3和b4以及構成第四符號S4的輸入比特b7和b8順序排列來構造第二映射符號M2。同樣，通過對構成第三符號S3的輸入比特b5和b6以及構成第一符號S1的輸入比特b1和b2順序排列來構造第三映射符號M3，通過對構成第四符號S4的輸入比特b7和b8以及構成第二符號S2的輸入比特b3和b4順序排列來構造第四映射符號M4。總之，映射符號M1、M2、M3和M4分別具有M1＝b1b2b5b6，M2＝b3b4b7b8，M3＝b5b6b1b2和M4＝b7b8b3b4的比特流。構造的映射符號M1、M2、M3和M4被輸入到調制器305，構成調制器305的調制模塊使用16正交幅度調制(16QAM)方案將映射符號M1、M2、M3和M4調制為傳輸符號X1、X2、X3和X4，并經其關聯的發(fā)送天線發(fā)送傳輸符號X1、X2、X3和X4。
盡管這里通過對構成兩個不同符號的比特順序排列來創(chuàng)建每個映射符號，但是構成符號的比特的數量、從符號復制的比特的數量、構成映射符號的比特的數量、符號的數量和復制的符號的排列順序根據系統(tǒng)環(huán)境而改變，并且這種改變引起分集增益和數據速率的改變，其中，構成映射符號的比特將從所述符號中的每個復制。
此外，盡管這里將16QAM用作調制方案，但是本發(fā)明的實施例不限于此，并還可應用于諸如正交相移鍵控(QPSK)或64QAM的各種調制方案。
如可從上述描述中所理解的，這種新穎的數據發(fā)送設備和方法通過使用比特/符號映射的簡單編碼處理，可在保持傳統(tǒng)空間多工傳輸方案中可獲得的數據速率的同時提高分集增益，并且可在保持傳統(tǒng)空間分集傳輸方案中可獲得的分集增益的同時提高數據速率。
此外，這種新穎的數據發(fā)送設備和方法可根據要求的系統(tǒng)條件來調整復用增益和分集增益而不增加系統(tǒng)實現的復雜性，從而最大限度地提高系統(tǒng)性能。
盡管已參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實施例顯示和描述了本發(fā)明，但是本領域的技術人員應該理解，在不脫離由權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可對其進行形式和細節(jié)的各種改變。
權利要求
1.一種多輸入多輸出通信系統(tǒng)中的發(fā)送器，該發(fā)送器包括多路復用器，用于將輸入比特流多路復用為符號，并并行輸出所述符號；比特/符號映射器，用于對構成在相同時間段從多路復用器輸出的所述符號的比特進行重排，并輸出重排的比特作為映射符號；和調制器，用于根據從比特/符號映射器輸出的并行映射符號的關聯調制方案對其進行調制，并經調制的符號的關聯天線發(fā)送調制的符號。
2.如權利要求1所述的發(fā)送器，其中，所述比特/符號映射器以至少兩個符號為單位選擇在相同時間段從多路復用器輸出的符號，并以預定次序對構成選擇的符號的所有比特進行重排。
3.如權利要求1所述的發(fā)送器，其中，所述比特/符號映射器以至少兩個符號為單位選擇在相同時間段從多路復用器輸出的符號，在構成每個選擇的符號的比特中選擇預定比特位置的至少一個比特，并對選擇的比特進行重排。
4.一種多輸入多輸出通信系統(tǒng)中的發(fā)送方法，該方法包括以下步驟將串行輸入比特流多路復用為在相同時間段輸出的并行符號；通過對構成并行輸出符號的比特進行重排來產生映射符號；和根據映射符號的關聯調制方案對其進行調制，并同時經調制的符號的關聯天線發(fā)送調制的符號。
5.如權利要求4所述的調制方法，其中，所述產生步驟包括以至少兩個符號為單位選擇所述并行輸出符號；和對構成選擇的符號的所有比特進行重排。
6.如權利要求4所述的調制方法，其中，所述產生步驟包括以至少兩個符號為單位選擇所述并行輸出符號；和復制構成每個選擇的符號的比特中的至少兩個比特；和以預定次序對復制的比特進行排序。
7.如權利要求6所述的發(fā)送方法，其中，所述映射符號的數量等于所述并行輸出符號的數量。
8.如權利要求4所述的發(fā)送方法，其中，所述產生步驟包括以至少兩個符號為單位選擇所述并行輸出符號；復制構成每個選擇的符號的比特中預定比特位置的至少一個比特；和以預定次序對復制的比特進行排序。
9.一種多輸入多輸出通信系統(tǒng)中的發(fā)送方法，該方法包括以下步驟多路復用串行輸入比特流，并在相同時間段輸出四個符號；以兩個符號為單位映射所述四個符號；通過對構成映射符號的比特進行重排來產生四個映射符號；和根據產生的四個映射符號的關聯調制方案對其進行調制，并同時經調制的符號的關聯發(fā)送天線發(fā)送調制的符號。
10.如權利要求9所述的發(fā)送方法，其中，所述符號中的每個包括至少兩個比特。
11.如權利要求10所述的發(fā)送方法，其中，所述產生步驟包括復制構成每個符號的比特中的至少兩個比特；和以預定次序對復制的比特進行重排。
12.如權利要求10所述的發(fā)送方法，其中，所述產生步驟包括復制構成每個符號的比特中特定比特位置的至少兩個比特；和以預定次序對復制的比特進行重排。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的發(fā)送器。該發(fā)送器包括多路復用器，用于將輸入比特流多路復用為符號，并并行輸出所述符號；比特/符號映射器，用于對構成在相同時間段從多路復用器輸出的所述符號的比特進行重排，并輸出重排的比特作為映射符號；和調制器，用于根據從比特/符號映射器輸出的并行映射符號的關聯調制方案對其進行調制，并經調制的符號的關聯天線發(fā)送調制的符號。
文檔編號H04L27/02GK1815917SQ200610003308
公開日2006年8月9日 申請日期2006年2月5日 優(yōu)先權日2005年2月2日
發(fā)明者南承勛, 黃贊洙, 鄭在學, 丁英鎬, 盧元一, 蔡贊秉 申請人:三星電子株式會社