專利名稱：無線電通信網(wǎng)絡(luò)中的mimo發(fā)射系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過多個(gè)子信道從發(fā)射機(jī)向接收機(jī)發(fā)射信息信號(hào)的一種發(fā)射系統(tǒng)，該發(fā)射機(jī)包括一個(gè)多路信號(hào)分離器，用于將信息信號(hào)分解成多個(gè)信息子信號(hào)，該發(fā)射機(jī)還包括一個(gè)信道編碼器，用來將信息子信號(hào)編碼成編碼信息子信號(hào)，通過一個(gè)子信道將其中的每個(gè)編碼信息子信號(hào)發(fā)射給接收機(jī)，該接收機(jī)包括一個(gè)信道譯碼器，用來對(duì)收到的編碼信息子信號(hào)進(jìn)行連續(xù)譯碼。
本發(fā)明還涉及一種發(fā)射機(jī)，用來通過多個(gè)子信道將信息信號(hào)發(fā)射給接收機(jī)，還涉及一種接收機(jī)，用來通過多個(gè)子信道從發(fā)射機(jī)接收編碼信息子信號(hào)，還涉及一種方法，用來通過多個(gè)子信道將信息信號(hào)發(fā)射給接收機(jī)，以及通過多個(gè)子信道從發(fā)射機(jī)接收編碼信息子信號(hào)的一種方法。
背景技術(shù)：
歐洲專利申請(qǐng)EP0951091A2介紹了這種發(fā)射系統(tǒng)。在這個(gè)已知的發(fā)射系統(tǒng)中，用多個(gè)發(fā)射天線來發(fā)射來自同一個(gè)數(shù)據(jù)源(也就是信息信號(hào))的編碼碼元流(也就是編碼信息子信號(hào))。在接收機(jī)里，這多個(gè)流被多個(gè)接收天線收到，并且通過去掉前級(jí)譯碼得到的數(shù)據(jù)流，消除剩余的數(shù)據(jù)流，因?yàn)橛卸鄠€(gè)接收天線而進(jìn)行空間(空間-時(shí)間或者空間-頻率)干擾對(duì)消，從而進(jìn)行連續(xù)譯碼。這樣一個(gè)方案常常被叫做順序連續(xù)干擾對(duì)消(OSIC)方案。
這一已知發(fā)射系統(tǒng)的容量(吞吐量)是有限的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)射系統(tǒng)，如上所述，這種系統(tǒng)比已知發(fā)射系統(tǒng)具有更高的發(fā)射容量。這一目的是用本發(fā)明的發(fā)射系統(tǒng)來達(dá)到的，該發(fā)射系統(tǒng)的特征在于所述多路信號(hào)分離器用于將信息信號(hào)分離成多個(gè)部分重疊的信息子信號(hào)，其中包括共享的和不共享的信息元素，對(duì)于每個(gè)子信號(hào)，按照接收機(jī)排出的子信道吞吐量的順序改變共享信息元素的分布，該信道譯碼器用于通過結(jié)合已經(jīng)譯碼的信息子信號(hào)中共享的信息元素，對(duì)收到的編碼信息子信號(hào)進(jìn)行譯碼。考慮具有兩個(gè)子信道的已知發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)置。假設(shè)通過具有相應(yīng)容量C1和C2的兩個(gè)子信道發(fā)射兩個(gè)數(shù)據(jù)流，對(duì)于發(fā)射機(jī)而言這些容量C1和C2是已知的。但是，假設(shè)發(fā)射的流和子信道之間的聯(lián)系對(duì)于發(fā)射機(jī)而言是未知的。在接收機(jī)里，可以按照任意順序但不是同時(shí)對(duì)這些數(shù)據(jù)流進(jìn)行連續(xù)譯碼。顯然，這一已知系統(tǒng)的最大容量是有上界(C1+C2)的。直截了當(dāng)?shù)姆椒ㄊ怯脙山M獨(dú)立的用戶比特對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼。由于數(shù)據(jù)流和子信道之間的聯(lián)系對(duì)于發(fā)射機(jī)而言是未知的，因此每個(gè)數(shù)據(jù)流的比特率受限于最小容量min(C1，C2)。如果要使用更高的比特率，就可能丟失數(shù)據(jù)。因此兩個(gè)子信道的最大比特率和是2min(C1，C2)。這一比特率比上界(C1+C2)小|C1-C2|。
不失一般性，假設(shè)C1≥C2。本發(fā)明建立在這樣一種認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)之上，那就是通過用兩組大小相同互相交叉的用戶比特對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼能夠達(dá)到最大容量(C1+C2)。具體而言，可以選擇每個(gè)流中的獨(dú)立比特(非共享信息元素)和公共比特(共享信息元素)的數(shù)量，從而使兩個(gè)流都具有相等的比特率C1，而給予第二個(gè)流的第一個(gè)流的條件比特率(也就是只有第一個(gè)流的獨(dú)立/未知比特)等于C2。換句話說，對(duì)每個(gè)流的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼的用戶比特的總數(shù)是NC1，兩個(gè)塊內(nèi)公共比特的數(shù)量是N(C1-C2)，其中N是涉及到的信道使用的數(shù)量(或者信號(hào)大小)。這一原理用圖1來說明，其中給兩個(gè)數(shù)據(jù)流編碼的那組用戶比特用兩個(gè)橢圓表示。每一組用戶比特從與信道特性相匹配的代碼給出N個(gè)信道碼元的碼字。例如，(理想情況下)應(yīng)該將高斯碼用于加性高斯白噪聲(AWGN)信道。注意，通過兩個(gè)子信道發(fā)射的用戶比特的總數(shù)量是N(C1+C2)，因此總的比特率是(C1+C2)。
在接收機(jī)里，從最好子信道開始，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)譯碼，在我們的實(shí)例中，這個(gè)子信道的容量是C1。很清楚，對(duì)最好子信道的譯碼會(huì)得到所有NC1個(gè)用戶比特。由于這兩組用戶比特之間存在交叉，因此剩余的第二組(最差)子信道的未知用戶比特的數(shù)量是NC2。這樣，對(duì)第一個(gè)子信道完成了譯碼以后，第二個(gè)子信道上的條件比特率是C2。由于這個(gè)比特率等于第二個(gè)子信道的容量，因此能夠?qū)Φ诙€(gè)數(shù)據(jù)流的剩余NC2個(gè)用戶比特進(jìn)行譯碼。
在本發(fā)明中發(fā)射系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方案里，多路信號(hào)分離器用于按照用戶比特分割算法將信息信號(hào)分離成多個(gè)部分重疊的信息子信號(hào)。這個(gè)算法能夠確保給出前面已經(jīng)譯碼的子信號(hào)以后，隨后譯碼的于信號(hào)的條件比特率與接收機(jī)排序得到的子信道的吞吐量相匹配。
在本發(fā)明中發(fā)射系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施方案里，發(fā)射機(jī)還包括多路信號(hào)分離器和信道編碼器之間的一個(gè)交織器，這個(gè)交織器用于對(duì)信息子信號(hào)進(jìn)行交織處理，其中的信道譯碼器被用于將交織以后的信息子信號(hào)編碼成編碼信息子信號(hào)。這個(gè)交織器的目的是在所有輸入信息元素構(gòu)成的流內(nèi)均勻地分布共享信息元素，從而有效地使用前面編碼流的共享信息元素對(duì)當(dāng)前流進(jìn)行譯碼。
在本發(fā)明中發(fā)射系統(tǒng)的再一個(gè)實(shí)施方案中，信道譯碼器用于結(jié)合最新譯碼的信息子信號(hào)的共享信息元素對(duì)收到的編碼信息子信號(hào)進(jìn)行譯碼。在這種情況下，共享信息元素的最新更新可以結(jié)合通過前面譯碼的子流共享的信息元素上的所有可用估計(jì)(可靠性估計(jì))，從而獲得這些信息元素的最高可靠性。
參考附圖和下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施方案的介紹，就會(huì)了解本發(fā)明的上述目的和特征，其中


圖1是兩個(gè)交叉用戶比特組的一個(gè)示意圖，它說明部分重疊信息子信號(hào)23的概念；圖2是本發(fā)明中發(fā)射系統(tǒng)10的一個(gè)框圖；圖3和5說明本發(fā)明中發(fā)射機(jī)12的實(shí)施方案；圖4說明現(xiàn)有技術(shù)中的發(fā)射機(jī)12；圖6說明現(xiàn)有技術(shù)中的無線接收機(jī)16；圖7說明本發(fā)明中接收機(jī)16的一個(gè)實(shí)施方案；圖8～13說明本發(fā)明中發(fā)射系統(tǒng)10的性能。
在這些附圖中，相同的部分采用相同的引用數(shù)字。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及圖2所示的發(fā)射系統(tǒng)10，該發(fā)射系統(tǒng)10利用多個(gè)子信道從發(fā)射機(jī)12向接收機(jī)16傳遞信息。來自不同子信道的信號(hào)被連續(xù)譯碼。譯碼順序在接收機(jī)16中確定，發(fā)射機(jī)12并不知道。假設(shè)發(fā)射機(jī)12知道排序原理，并且了解被排序子信道容量(最大吞吐量)的統(tǒng)計(jì)特性(例如瑞利衰落)這樣的子信道排序序列的一些特性。發(fā)射機(jī)12還了解被排序子信道的信噪比(和信干比)(SNR/INR)。但是從發(fā)射機(jī)12看來，對(duì)于信道的具體譯碼順序是隨機(jī)的。本發(fā)明涉及一種信道編碼策略，它充分利用子信道的已知特性來提高這種多信道發(fā)射系統(tǒng) 0的性能。這種信道編碼策略包括一個(gè)編碼器和一個(gè)譯碼器結(jié)構(gòu)。將這種一般的編碼策略用于提高利用多個(gè)發(fā)射天線發(fā)射多個(gè)并行數(shù)據(jù)流，并且利用多個(gè)接收天線在接收機(jī)那里順序提取發(fā)射流，叫做順序連續(xù)干擾對(duì)消(OSIC)的無線發(fā)射系統(tǒng)的性能。
首先，我們介紹提出的這種信道編碼策略的基本思想。為此目的，考慮有兩個(gè)子信道的一種結(jié)構(gòu)。假設(shè)通過具有相應(yīng)容量C1和C2(用每個(gè)信道的用戶比特或者信息比特來描述)的兩個(gè)子信道發(fā)射兩個(gè)數(shù)據(jù)流，這些容量C1和C2對(duì)于發(fā)射機(jī)12而言是已知的。但是假設(shè)發(fā)射流和子信道之間的聯(lián)系對(duì)于發(fā)射機(jī)12而言是未知的。在接收機(jī)16那里，可以按任意順序?qū)?shù)據(jù)流進(jìn)行連續(xù)譯碼，但不是同時(shí)譯碼。顯然，這一系統(tǒng)的最大容量是有上界(C1+C2)的。直截了當(dāng)?shù)姆椒ㄊ怯脙山M獨(dú)立的用戶比特對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼。由于數(shù)據(jù)流和子信道之間的聯(lián)系對(duì)于發(fā)射機(jī)12而言是未知的，因此每個(gè)數(shù)據(jù)流的比特率受限于最小容量min(C1，C2)。如果要使用更高的比特率，就可能丟失數(shù)據(jù)。因此兩個(gè)子信道的最大比特率和是2min(C1，C2)。這一比特率比上界(C1，C2)小|C1-C2|。下面描述的信道編碼策略允許使用全部容量(C1，C2)。
不失一般性，假設(shè)C1≥C2?？梢杂脙山M大小相同互相交叉的用戶比特對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼。具體而言，選擇每個(gè)流中的獨(dú)立比特(非共享信息元素)和公共比特(共享信息元素)的數(shù)量，從而使兩個(gè)流都具有相等的比特率C1，而給予第二個(gè)流的第一個(gè)流的條件比特率(也就是只有第一個(gè)流的獨(dú)立/未知比特)等于C2。換句話說，對(duì)每個(gè)流的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行編碼的用戶比特的總數(shù)是NC1，兩個(gè)塊內(nèi)公共比特的數(shù)量是N(C1-C2)，其中N是涉及到的信道使用的數(shù)量(或者信號(hào)大小)。這一原理用圖1來說明，其中給兩個(gè)數(shù)據(jù)流編碼的那組用戶比特用兩個(gè)橢圓表示。每一組用戶比特從與信道特性相匹配的代碼給出N個(gè)信道碼元的碼字。例如，(理想情況下)應(yīng)該將高斯碼用于加性高斯白噪聲(AWGN)信道。注意，通過兩個(gè)子信道發(fā)射的用戶比特的總數(shù)量是N(C1+C2)，因此總的比特率是(C1+C2)。
在接收機(jī)16里，從最好子信道開始，對(duì)這些數(shù)據(jù)流進(jìn)行連續(xù)譯碼，在我們的實(shí)例中，這個(gè)子信道的容量是C1。很清楚，對(duì)最好子信道的譯碼會(huì)得到所有NC1個(gè)用戶比特。由于這兩組用戶比特之間存在交叉，因此剩余的第二組(最差)子信道的未知用戶比特的數(shù)量是NC2。這樣，對(duì)第一個(gè)子信道完成了譯碼以后，第二個(gè)子信道上的條件比特率是C2。由于這個(gè)比特率等于第二個(gè)子信道的容量，因此能夠?qū)Φ诙€(gè)數(shù)據(jù)流的剩余NC2個(gè)用戶比特進(jìn)行譯碼。
發(fā)射系統(tǒng)10具有任意數(shù)量m的子信道這種一般情形，以及接收機(jī)16那里對(duì)對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)流的順序連續(xù)譯碼和已知順序容量序列在圖2中說明。根據(jù)圖2，這組用戶比特用信道編碼器8編碼成m個(gè)并行流，通過m個(gè)輸入m個(gè)輸出信道14發(fā)射。這個(gè)信道14用m個(gè)發(fā)射流的變換π后面跟隨具有相應(yīng)容量C1...Cm的m個(gè)并行子信道來表示π。這組容量對(duì)于接收機(jī)16和發(fā)射機(jī)12而言是已知的，而變換π只有接收機(jī)16知道。發(fā)射機(jī)12將π當(dāng)作一個(gè)隨機(jī)變換(具體而言，假設(shè)π在這一組m個(gè)可能的變換中均勻分布)。不失一般性，我們假設(shè)對(duì)收到的流排序，從而使C1≥...≥Cm。在接收機(jī)16里，用m個(gè)譯碼器18對(duì)這些流進(jìn)行連續(xù)譯碼，從而使第n個(gè)譯碼器18利用前面(n-1)個(gè)譯碼器18收到的用戶比特的知識(shí)，在這里1＜n≤m。這m個(gè)譯碼器18和它們的互連形成一個(gè)信道譯碼器。
下面介紹圖2所示多輸入多輸出(MIMO)信道14的編碼/譯碼策略。為了說明這個(gè)信道14的容量，我們需要定義應(yīng)用于實(shí)值序列{Sk}1 ≤k≤m，階數(shù)0≤n＜m的一個(gè)有限差分運(yùn)算符_({Sk}1≤m，n)_({Sk}1≤k≤m，0)＝{Sk}1≤k≤m，_(Sk}1≤k≤m，1)＝{Sk-Sk+1}1≤k＜m，_({Sk}1≤k≤m，n+1)＝_(_({Sk}1≤k≤m，n)1)， 0≤n＜m. (1)提出的這種信道編碼策略的容量C∑等于滿足兩個(gè)條件的正值C1...Cm的和的最大值，也就是Ck≤Ck，1≤k≤m，并且_({Ck}1≤k≤m，n)≥0，0≤n＜m。換句話說C∑＝max(C1+...+CmCk≤Ck，1≤k≤m，_({Ck}1≤k≤m，n)≥0，0≤n＜m) (2)對(duì)于m＝2的情況下的信道編碼策略擴(kuò)展到任意m。作為第一個(gè)步驟，我們指定一組C1...Cm，它們滿足最大和問題(C1+...+Cm)的上述兩個(gè)條件。
這個(gè)問題可以用標(biāo)準(zhǔn)的線性規(guī)劃來解決。對(duì)于給定的一組容量C1...Cm和信道數(shù)量N，我們指定m組交叉信息比特I1...Im，按照下面的用戶比特分割算法(UBP)通過m個(gè)子信道發(fā)射。在這個(gè)算法的說明和本說明后面的全文中，我們將利用以下符號(hào)|·|-集合的大小(該集合內(nèi)的比特?cái)?shù))； -非負(fù)值的整數(shù)下邊界；∩ -交集；∪ -并集；_ -包含關(guān)系；(·)-集合(.)的補(bǔ)集，例如(.)中不包括的元素； -子集{11，...，1π}_{1，...，n}～{1，...，n}的補(bǔ)集。
使用比特分割算法每一個(gè)集合Ik都可以被解釋為通過第k個(gè)子信道發(fā)射的數(shù)據(jù)塊內(nèi)部用戶比特的一個(gè)下標(biāo)集合，1≤k≤m。因此，集合I1...Im可以在離線的時(shí)候指定，假設(shè)容量集合C1...Cm是MIMO信道14的特征。發(fā)射機(jī)12一般性的框圖在圖3中給出。首先，要發(fā)射的數(shù)據(jù)塊(也就是信息信號(hào)21的用戶比特)被多路信號(hào)分離器20按照UBP算法22分割/多路分離成m個(gè)流/信息子信號(hào)23。事實(shí)上，這些流23中的每一個(gè)都包含D1個(gè)用戶比特，和任意n個(gè)流都共享Dn個(gè)用戶比特，1＜n≤m。這些m個(gè)流23可以被m編碼器24進(jìn)一步編碼成具有相同代碼的信道碼元25序列；這些代碼應(yīng)該適應(yīng)信道特性。這m個(gè)編碼器24形成信道編碼器8。在接收機(jī)16里，碼元25的編碼序列(或者編碼信息子信號(hào)25)按照容量C1...Cm排序，并且進(jìn)行連續(xù)譯碼，如圖2所示。在這里，所有m個(gè)譯碼器18都可以具有相同的結(jié)構(gòu)。除此以外，第n個(gè)流的譯碼器18利用與以前(n-1)個(gè)流共享的第n個(gè)輸入流的已知Dn個(gè)用戶比特，1＜n≤m。
可以證明，選擇了最優(yōu)代碼和適當(dāng)譯碼算法的這樣一個(gè)方案具有達(dá)到(2)給出的容量C∑的潛力。每個(gè)數(shù)據(jù)流編碼器/譯碼器的選擇需要引起特別注意。接收機(jī)里具有最大似然(ML)譯碼的隨機(jī)碼意味著最大吞吐量。但是，編碼和譯碼本身對(duì)于這些代碼不是可行的。代碼和對(duì)應(yīng)譯碼算法的實(shí)際選擇取決于所需要的性能特性(比特和幀差錯(cuò)率)和復(fù)雜程度/存儲(chǔ)容量限制。在許多情形中，每個(gè)子信道都呈現(xiàn)為具有很好理解的特性的標(biāo)量信道，從而得到標(biāo)準(zhǔn)信道代碼。下面討論實(shí)際上感興趣的一些實(shí)例。
首先，討論具有加性高斯噪聲的MIMO衰落信道的發(fā)射系統(tǒng)。在這里假設(shè)每個(gè)子信道輸出端的信號(hào)由所有子信道發(fā)射的碼元與加性高斯噪聲的線性合并構(gòu)成。在這種情況下，在接收機(jī)16中進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，每個(gè)子信道都可以被看作被殘留子信道之間干擾和加性高斯噪聲破壞的標(biāo)量信道。共同使用的編碼策略包括比特-空間編碼(FEC編碼器)，將編碼比特映射成信道碼元，并且將這些碼元放到信道里去(調(diào)制)。最后一個(gè)步驟取決于信道特性。一般情況下，調(diào)制是在時(shí)域(單個(gè)載波系統(tǒng))或者在頻域(多載波系統(tǒng))中完成的。在這兩種情況下，都可以進(jìn)行擴(kuò)展，從而使幾個(gè)信道碼元在時(shí)域或者頻域(分別得到直接序列或者多載波擴(kuò)頻發(fā)射)共享幾個(gè)信道。信道碼元字母(信令)的選擇取決于所需要的頻譜效率和FEC率。共同采用的信令方案是BPSK、QPSK、8-PSK和2k-QAM，其中k≥2。注意，提出的這種編碼策略可以被用于這種MIMO衰落信道。為此目的，必須給出一個(gè)容量集合C1...Cm，它們的特征是相應(yīng)子信道中的干擾加噪聲比(SINR)。對(duì)于衰落信道這種情形，發(fā)射機(jī)12可能不知道SINR是多少。標(biāo)準(zhǔn)方法是按照衰落的預(yù)期統(tǒng)計(jì)特性選擇SINR的輸出值，作為除了輸出信道一個(gè)很小的子集以外，實(shí)際未知SINR的一個(gè)下邊界。注意，SINR/容量/等等的輸出值是SINR/容量/等等的值，它的輸出率等于系統(tǒng)的實(shí)際SINR/容量/等等比輸出值差的情況下/時(shí)候的特定百分比。
共同用于具有高斯噪聲的信道的FEC編碼策略是標(biāo)準(zhǔn)的卷積碼，因?yàn)樽罱⑿械暮痛械慕豢?透平)代碼和低密度奇偶校驗(yàn)(LDPC)碼。雖然所有這些代碼都可以結(jié)合進(jìn)圖3所示的編碼器24中，但是我們的方法的效率取決于選中的FEC代碼的特性。FEC編碼器24輸入端已知用戶比特的糾錯(cuò)能力取決于涉及已知比特的典型差錯(cuò)模式的范圍。對(duì)于隨機(jī)代碼，比方說這種LDPC和透平碼，典型的差錯(cuò)模式基本上占據(jù)了編碼比特的主要部分。因此，編碼器24輸入端每個(gè)已知的比特都應(yīng)該在整個(gè)代碼上具有全局糾錯(cuò)效果(不象卷積碼那樣只在局部有效果)。因此，可以預(yù)期透平碼、LDPC或者相似代碼FEC代碼的使用對(duì)這里公開的一般MIMO編碼方案特別有好處。對(duì)于這種FEC碼，同時(shí)對(duì)一些其它編碼器24的輸入端有貢獻(xiàn)的第n個(gè)編碼器24輸入端的那些用戶比特可以均勻地分布在n-編碼器24輸入端的用戶比特流內(nèi)，1≤n≤m。這樣的分布可以通過多路信號(hào)分離器20和信道編碼器8之間連接的一個(gè)交織器(圖中沒有畫出)來實(shí)現(xiàn)，這個(gè)交織器在FEC編碼(例如采用透平或者LDPC碼)之前，在多路信號(hào)分離器20輸出端對(duì)每個(gè)用戶比特流23進(jìn)行偽隨機(jī)(均勻)或者等距離交織處理，如圖3所示。這一交織器可以進(jìn)一步按照選中的FEC代碼進(jìn)行優(yōu)化。
在圖2所示的接收機(jī)16中說明一般的譯碼方法。從圖中可以看出，在第n個(gè)譯碼級(jí)中，第n個(gè)譯碼器18利用與前面(n-1)級(jí)譯碼得到的代碼共享的已知輸入比特。這一思想實(shí)際如何應(yīng)用取決于代碼的類型以及對(duì)應(yīng)的譯碼程序。在這里我們將軟判決譯碼器和硬判決譯碼器區(qū)分開來。在硬判決譯碼技術(shù)中，F(xiàn)EC譯碼器對(duì)輸入的用戶比特產(chǎn)生二進(jìn)制判決。在隨后的譯碼級(jí)中，將共享比特(信息元素)的這些判決用來限制碼字的選擇范圍。
實(shí)例對(duì)于卷積碼，對(duì)輸入比特的二進(jìn)制判決通常都來自維特比算法的ML序列檢測(cè)。然后在隨后的譯碼級(jí)的維特比算法中結(jié)合進(jìn)這些共享比特的判決，從而在與前面已經(jīng)譯碼的共享比特相聯(lián)系的每個(gè)柵格部分中，只有對(duì)應(yīng)于已經(jīng)譯碼二進(jìn)制值的那些狀態(tài)過渡被考慮在內(nèi)(從而在采用傳統(tǒng)維特比算法的時(shí)候?qū)⒖赡苓^渡的總數(shù)減少2)。
在軟判決譯碼技術(shù)中，一個(gè)FEC譯碼器產(chǎn)生表示輸入比特可靠性程度的(軟)實(shí)值度量。一般情況下，每個(gè)軟度量都是(一個(gè)近似的)對(duì)數(shù)似然比，也就是得到的信號(hào)中輸入比特是0的后驗(yàn)概率與這個(gè)比特是1的后驗(yàn)概率的比值的對(duì)數(shù)。常常在鏈接碼的譯碼程序和迭代譯碼算法中涉及到軟度量。按照這些軟度量符號(hào)來采用對(duì)輸入比特的最終判決。無論什么時(shí)候能夠獲得輸入比特的軟判決，在隨后譯碼級(jí)中對(duì)共享比特的軟度量的使用而不是二進(jìn)制判決(或者等價(jià)地非常大的軟值)總的來說能夠確保獲得更好的性能。
實(shí)例常常采用軟判決譯碼技術(shù)對(duì)透平碼和LDPC碼進(jìn)行迭代譯碼。對(duì)于透平碼，組成碼的軟輸入軟輸出(SISO)譯碼器產(chǎn)生輸入比特的軟判決。對(duì)于LDPC碼，從所謂的信息通過譯碼算法產(chǎn)生軟度量。無論什么時(shí)候?qū)⑦@樣的FEC碼用于本說明公開的MIMO編碼方案中，在當(dāng)前級(jí)的最后一次迭代中獲得的共享比特的軟度量都被傳送給隨后的譯碼級(jí)。在隨后的級(jí)中，應(yīng)該將所這樣獲得的軟度量用作共享比特的先驗(yàn)度量或者加到已經(jīng)有的先驗(yàn)度量上去，如果在這些譯碼級(jí)中能夠得到后者。
最后在每個(gè)譯碼級(jí)中，無論什么時(shí)候與前面一個(gè)以上的級(jí)共享給定輸入比特的時(shí)候，譯碼器都最好利用來自前面最近的譯碼中的(軟或者硬)判決，也就是說信道譯碼器最好是用于通過結(jié)合最新譯碼的信息子信號(hào)的共享信息元素對(duì)收到的編碼信息子信號(hào)進(jìn)行譯碼。
迭代譯碼技術(shù)可以被用來提高提出的這一MIMO方案的性能。圖2中方案的迭代譯碼技術(shù)要重復(fù)包括上述m個(gè)子信道進(jìn)行連續(xù)譯碼的全部譯碼周期的全部或者任意部分。在這種情況下，前面的譯碼級(jí)可以利用在前面的迭代過程中隨后級(jí)里獲得的共享比特的硬/軟信息。對(duì)于軟判決譯碼技術(shù)，與透平譯碼相似，應(yīng)該按照外部信息的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則計(jì)算其它級(jí)使用的可靠性值，以便避免對(duì)同樣的信息進(jìn)行兩次計(jì)數(shù)。
可以將同樣的信道編碼原理用于二進(jìn)制MIMO發(fā)射信道。一種情況是在網(wǎng)絡(luò)中通過多條路經(jīng)(子信道)從發(fā)射機(jī)向接收機(jī)發(fā)射二進(jìn)制信息(數(shù)據(jù)包)。假設(shè)發(fā)射機(jī)不知道不同路徑的確切可靠性(等價(jià)二進(jìn)制對(duì)稱性高的交叉概率)，但是從例如模擬結(jié)果已經(jīng)知道了統(tǒng)計(jì)特性(交叉概率的分布率)。處理每個(gè)子信道可靠性不確定性的一種方式是按照這樣的順序?qū)@些流進(jìn)行譯碼，從而使排序以后的子信道的可靠性形成非遞增序列。事實(shí)上，獨(dú)立均勻分布隨機(jī)值的排序序列中每個(gè)元素的變化隨著序列長(zhǎng)度變成無窮大的時(shí)候變成零。因此就能夠精確地將發(fā)射速率適應(yīng)排序子信道的(準(zhǔn)確定性)吞吐量，只要它們的數(shù)量足夠大。雖然可以假設(shè)在發(fā)射機(jī)那里排序子信道的吞吐量是精確地已知的，但是發(fā)射流的提取順序卻是未知的(除非發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的反饋信道被用來傳遞信道信息)。在這種情況下，整個(gè)MIMO信道的性能下降到圖2所示一般方案的范圍以下。進(jìn)一步的實(shí)施可以建立在二進(jìn)制對(duì)稱信道(也就是有MDS碼)的可用FEC方案上。然而需要改變現(xiàn)有的編碼方案，從而按照本說明中提出的信道編碼策略突出關(guān)于輸入比特部分知識(shí)的好處。
還可以將上面介紹的信道編碼策略用來提高利用多個(gè)發(fā)射天線和接收天線的無線通信系統(tǒng)的吞吐量。在這些系統(tǒng)中，用多個(gè)發(fā)射天線28來發(fā)射來自同一個(gè)數(shù)據(jù)源的編碼碼元流。在接收機(jī)這邊，這多個(gè)流被同時(shí)或者連續(xù)地提取出來并加以譯碼。對(duì)不同流同時(shí)進(jìn)行譯碼會(huì)帶來非常大的計(jì)算負(fù)擔(dān)，它隨著所有天線28發(fā)射的每個(gè)信道使用的比特總數(shù)按指數(shù)規(guī)律增長(zhǎng)。因此，與理論吞吐量相比，同時(shí)譯碼只適用于小數(shù)據(jù)率。在這里，我們將精力集中在連續(xù)譯碼方案上，其中通過去掉前面的級(jí)恢復(fù)出來的數(shù)據(jù)流，并且通過空間(空間-時(shí)間或者空間-頻率)干擾對(duì)消消除多個(gè)接收天線40剩下的數(shù)據(jù)流，來恢復(fù)每一個(gè)數(shù)據(jù)流。具體地說，我們考慮進(jìn)行順序連續(xù)干擾對(duì)消(OSIC)的方案。
在歐洲專利申請(qǐng)EP0951091A2中公開了利用這一OSIC原理的一種基線系統(tǒng)。在這一系統(tǒng)中，所有的用戶比特21都被多路分離成m個(gè)對(duì)稱流23。每個(gè)流23都進(jìn)行同樣的編碼(通過編碼器24)、調(diào)制(通過調(diào)制器26)，通過m個(gè)發(fā)射天線28中的一個(gè)發(fā)射出去。這樣的發(fā)射機(jī)12的框圖在圖4中畫出。接收機(jī)16利用M個(gè)天線40產(chǎn)生M個(gè)信號(hào)輸出。接收機(jī)16利用圖6所示的OSIC原理。假設(shè)MIMO信道的傳輸函數(shù)在接收機(jī)那里是已知的，或者能夠精確估計(jì)(例如在發(fā)射機(jī)發(fā)送的基準(zhǔn)信號(hào)的基礎(chǔ)之上，通過標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練程序)。這個(gè)MIMO傳輸函數(shù)用一個(gè)M×m矩陣H表示，它的矩陣元素Hq.p表示第p個(gè)發(fā)射天線28和第q個(gè)接收天線40之間的傳輸函數(shù)。對(duì)于頻率選擇性衰落，H的矩陣元素是表示信道時(shí)域或者頻域特性的函數(shù)。對(duì)于非選擇性(平坦)衰落環(huán)境，H具有復(fù)值矩陣元素。
在解調(diào)器42中對(duì)收到的編碼信息子信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。在已知H的基礎(chǔ)之上，接收機(jī)16從解調(diào)流41中連續(xù)地提取m個(gè)流(信息子信號(hào))。在第一(最左邊)層或者級(jí)中(包括一個(gè)MMSE對(duì)消器44、一個(gè)譯碼器46、一個(gè)編碼器48、乘法器56和減法器60)，通過對(duì)消掉其它(m-1)個(gè)流41的貢獻(xiàn)來提取一個(gè)流41。不失一般性，假設(shè)第一層中提取的流的下標(biāo)是π[1]。在這個(gè)已知系統(tǒng)中，將與這個(gè)流有關(guān)的信道傳輸函數(shù)矢量Hπ[1]=[H1,π[1],···,HM,π[1]]T]]>(上標(biāo)T表示矩陣轉(zhuǎn)置)投影到M維信號(hào)空間中與表示其它流的傳輸函數(shù)的M×(m-1)矩陣[H1.π[2]，...，HM，π[m]的列正交的一部分上去，對(duì)這些流進(jìn)行理想對(duì)消。第π[1]個(gè)流是M個(gè)天線40的信號(hào)線性合并的結(jié)果，合并的權(quán)由投影矢量的矩陣元素確定。叫做零強(qiáng)迫的這種干擾對(duì)消技術(shù)在存在噪聲的情況下屬于次優(yōu)的。(在MMSE對(duì)消器44中)用最小均方差(MMSE)對(duì)消技術(shù)能夠獲得更好的性能，它能夠使SINR最大。為了將MMSE提取應(yīng)用于第π[1]個(gè)流，我們計(jì)算m×M矢量Wπ[1](1)=(Hπ[1]·(σs2HH·+σn2IM)-1Hπ[1])-1Hπ[1]·(σs2HH·+σn2IM)-1,---(3)]]>其中的上標(biāo)(*)表示矩陣共軛轉(zhuǎn)置，Im是M×M單位矩陣，σx2是每個(gè)發(fā)射信號(hào)的(平均)功率，σn2是外界噪聲功率。第π[1]個(gè)流是M個(gè)天線40的信號(hào)的線性合并結(jié)果，合并的權(quán)由Vπ[1](1)的對(duì)應(yīng)矩陣元素給出。無論什么時(shí)候不同天線的外界噪聲是不相關(guān)的的時(shí)候，MMSE對(duì)消都能夠得到最大可能SINRSINRπ[1](1)=[(Hπ(1)·(σs2HH·+σn2IM)-1Hπ[1])-1-1]-1---(4)]]>MMSE對(duì)消器44將提取出來的第π[1]個(gè)流轉(zhuǎn)發(fā)給譯碼器46，恢復(fù)出用戶比特47的對(duì)應(yīng)流。編碼器48再一次將這些用戶比特47編碼成信道碼元49的序列，(通過乘法器56)用傳輸函數(shù)Hπ[1]的相應(yīng)矩陣元素調(diào)整它，產(chǎn)生到所有M個(gè)接收機(jī)分支的第π[1]個(gè)流的貢獻(xiàn)。如圖6所示，通過減法器60從對(duì)應(yīng)的接收信號(hào)中提取出這些貢獻(xiàn)。得到的M個(gè)信號(hào)55中沒有第π[1]個(gè)流45的貢獻(xiàn)。以遞歸的方式應(yīng)用這里描述的程序，從而在第n個(gè)層/級(jí)上，提取出具有特定SINRπ[n](n)的第π[n]個(gè)流，在濾波器Wπ[n](n)對(duì)剩余的(n-1)個(gè)干擾流進(jìn)行了MMSE對(duì)消以后，重構(gòu)出它的貢獻(xiàn)并且從接收信號(hào)中去掉，1≤n≤m(除了不需要去掉的最后一層以外)。在圖6中還畫出了第二個(gè)層/級(jí)和第m個(gè)層/級(jí)。這個(gè)第二級(jí)包括MMSE對(duì)消器50、譯碼器52、編碼器54、乘法器64和減法器68。第m級(jí)只包括MMSE對(duì)消器74和譯碼器76。接收機(jī)16還包括一個(gè)乘法器72，用來將m層/級(jí)的譯碼后信息子信號(hào)47多路復(fù)用成包括用戶比特的信息信號(hào)77。
這一MIMO發(fā)射系統(tǒng)的吞吐量取決于這一組SINR值SINRπ[1](1)，......，SINRπ[m](m)。在這里，m個(gè)流的處理順序π＝{π[n]，1≤n≤m}可能是至關(guān)重要的。為了充分說明處理順序?qū)ο到y(tǒng)吞吐量的影響，注意不同子信道的對(duì)稱性和發(fā)射機(jī)缺少信道值時(shí)會(huì)導(dǎo)致相同的發(fā)射速率(吞吐量)用于所有子信道。這樣一個(gè)系統(tǒng)的總吞吐量等于一個(gè)子信道吞吐量的m倍。最后，每個(gè)子信道的吞吐量受到min{SINRπ[1](1)，……，SINRπ[m](m)}給出的相應(yīng)最小吞吐量的限制。于是，最大吞吐量對(duì)應(yīng)于min{SINRπ[1](1)，......，SINπ[m](m)}的最大值，而最佳處理順序則由使得min{SINRπ[1](1)，......，SINRπ[m](m)}最大的π給出。如同前面的歐洲專利申請(qǐng)所提到的一樣，當(dāng)每一級(jí)上的子信道都使得本地SINR最大的時(shí)候得到最優(yōu)處理順序ππ[n]=argaxk{SINRk(n):l≤k≤m,k≠π[p]:l≤p<n}l≤n≤m,---(5)]]>前面描述的分別具有如圖4和6所示發(fā)射機(jī)12和接收機(jī)16、(3)給出的MMSE對(duì)消濾波器、(4)給出的判決統(tǒng)計(jì)和(5)給出的處理順序的MIMO發(fā)射系統(tǒng)，在本說明中被看成基線系統(tǒng)。讓我們分析這樣一個(gè)系統(tǒng)在理論上能夠獲得的吞吐量。我們假設(shè)具有完全未校正發(fā)射/天線的窄帶(非選擇性)瑞利衰落信道。這就意味著信道陣列的矩陣元素是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的復(fù)高斯變量，它的每個(gè)尺寸具有零均值和方差(1/2)。首先讓我們考慮具有兩個(gè)發(fā)射/接收天線的一個(gè)系統(tǒng)M＝m＝2。對(duì)于這種結(jié)構(gòu)，對(duì)每個(gè)接收天線總SNR(也就是所有發(fā)射天線的平均總信號(hào)功率與任意接收天線的噪聲功率的比)在大范圍內(nèi)從100000次獨(dú)立的蒙特卡羅嘗試估計(jì)兩層的輸出比SINRπ[1](1)和SINRπ[2](2)。在圖8中畫出了10％和1％(說明每層/級(jí)的輸出SINR隨每個(gè)接收天線對(duì)于10％(上圖)和1％(下圖)、2個(gè)發(fā)射天線、2個(gè)接收天線不相關(guān)瑞利衰落)總SNR的變化)的輸出率的經(jīng)驗(yàn)SINR值。按照以下標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系計(jì)算出來的容量(最大吞吐量)的對(duì)應(yīng)輸出值
C＝log2(1+SINR)[比特/信道](6)畫在圖9中(說明每層/級(jí)輸出吞吐量與每個(gè)接收天線對(duì)于輸出率10％(上圖)和1％(下圖)、2個(gè)發(fā)射天線、2個(gè)接收天線不相關(guān)瑞利衰落)總SNR的關(guān)系)?？梢钥闯觯谛『椭械萐NR的情況下，第一層(最左邊)具有更大的吞吐量。這一現(xiàn)象源于SNR很低的時(shí)候，噪聲和殘留干擾混合物中加性噪聲貢獻(xiàn)占主要地位，因此第一層上最佳子信道的選擇導(dǎo)致這一層具有更大的容量這樣一個(gè)事實(shí)。隨著SNR增大，殘留干擾更加重要，這就說明了與第二層相比SNR很大的時(shí)候第一層性能下降這一事實(shí)。第一層相對(duì)于第二層的有時(shí)還取決于涉及的輸出率。注意在一些實(shí)際情形中，第一層的最大吞吐量是第二層吞吐量的大約2倍。也就是說，6～8dB周圍的SNR區(qū)域，10％和更低的輸出率對(duì)于有限干擾環(huán)境，例如CDMA，中的蜂窩通信來說是顯然的。
如同這一節(jié)的前面所描述的一樣，這個(gè)基線系統(tǒng)中每個(gè)子信道的吞吐量不會(huì)超過不同層的最小吞吐量。因此，這一基線系統(tǒng)總的最大吞吐量是這些吞吐量的兩倍。圖10所示的“鉆石”曲線說明這一基線(標(biāo)準(zhǔn))系統(tǒng)的總吞吐量與10％(上圖)和1％(下圖)輸出率的總SNR。
在這一點(diǎn)上，我們指出吞吐量可以上升到SNR和輸出率的區(qū)域中這兩層的吞吐量C1和C2的和，在這里C1≥C2。我們會(huì)注意到具有圖4所示發(fā)射機(jī)12和圖6所示接收機(jī)16的發(fā)射系統(tǒng)是圖2所示一般發(fā)射方案的一種特定情形，其中的容量C1...Cm表示第1～m層輸出吞吐量，而變換π則給出了發(fā)射流的處理順序。這一組輸出吞吐量C1...Cm由假設(shè)的傳播環(huán)境(在我們的這個(gè)實(shí)例中是不相關(guān)的瑞利衰落)的統(tǒng)計(jì)描述給出。通常，這些吞吐量是以離線方式測(cè)量出來的，可以假設(shè)發(fā)射機(jī)12和接收機(jī)16已經(jīng)知道它。變化π取決于信道是如何實(shí)現(xiàn)的。這一變換在估計(jì)出來的信道陣列的接收機(jī)16中給出，因此發(fā)射機(jī)12不知道。這樣，這一基線發(fā)射系統(tǒng)落入圖2所示的一般方案中。因此上面描述的一般信道編碼原理可以用于這種情形。在兩個(gè)發(fā)射/接收天線的情形中，可以按照上面的方式進(jìn)行編碼。讓我們?cè)O(shè)計(jì)必須在存在8dB SNR和10％輸出率的不相關(guān)瑞利衰落的情況下工作的編碼器。在這種情況下，第一層和第二層能夠得到的吞吐量是每個(gè)信道C1≈1.27和C2≈0.81用戶比特，見圖9。因此這一層上實(shí)際上能夠得到的吞吐量的上限是C1和C2。實(shí)際上永遠(yuǎn)達(dá)不到這些上界，因?yàn)楸仨殸奚?少)部分譜效率，以便滿足以誤碼率表示的服務(wù)質(zhì)量要求。這一部分取決于FEC和服務(wù)質(zhì)量要求所需要的特征。實(shí)際吞吐量的定義涉及到FEC設(shè)計(jì)，在這篇文獻(xiàn)中不考慮這一點(diǎn)。因此，在這個(gè)實(shí)例中我們假設(shè)有一個(gè)理想的FEC，從而能夠獲得最大的吞吐量。假設(shè)要發(fā)射的一塊數(shù)據(jù)利用了N＝100個(gè)信道。它對(duì)應(yīng)于例如在這個(gè)信道上按順序發(fā)送的特定字母的100個(gè)碼元組成的一塊。根據(jù)第一節(jié)的描述，我們必須形成相同大小NC1≈127的兩組用戶比特，從而使這些組共享N(C1-C2)≈127-81＝46個(gè)用戶比特。將這兩組獨(dú)立編碼、調(diào)制，通過不同的天線發(fā)射。在接收機(jī)16中，對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)OSIC提取，就象這一節(jié)里前面所介紹的一樣。根據(jù)通過(5)在接收機(jī)里確定的處理順序π，在第一層(最左邊)提取流π[1]。由于這一層的輸出吞吐量是C1，因此能夠成功地對(duì)對(duì)應(yīng)的NC1≈127個(gè)用戶比特進(jìn)行譯碼?；叵肫疬@些用戶比特中的46個(gè)是與流π[2]共享的。在第二層上，提取流π[2]。這個(gè)流的譯碼器從總共127個(gè)比特的46個(gè)用戶比特的知識(shí)獲得好處。剩余的NC2＝81個(gè)用戶比特可以被成功地恢復(fù)，因?yàn)榈诙拥耐掏铝渴荂2≈0.81。
注意，這里提出的信道編碼方案能夠得到每個(gè)信道總吞吐量(C1+C2)≈2.08比特，與總吞吐量為每個(gè)信道2C2≈1.62的基線系統(tǒng)相比，具有28％的提高。對(duì)于各種信噪比和10％、1％的輸出率，在圖10中畫出了基線系統(tǒng)和提出的后一個(gè)系統(tǒng)的吞吐量。當(dāng)SNR很低和中等程度的時(shí)候，改進(jìn)的發(fā)射系統(tǒng)相對(duì)于基線系統(tǒng)的改進(jìn)在10％到100％之間，甚至更多。
對(duì)于M和m的一般情形，改進(jìn)的基線系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)看起來象圖5一樣，其中的算法1被用于產(chǎn)生m組交叉用戶比特。這些組被編碼、調(diào)制和通過m個(gè)發(fā)射天線并行發(fā)射。改進(jìn)的基線系統(tǒng)的接收機(jī)在圖7中畫出。與圖6中的傳統(tǒng)接收機(jī)相比，改進(jìn)的接收機(jī)包括一個(gè)選擇塊78，它通過門80控制前面的層譯碼得到的共享用戶比特(對(duì)應(yīng)的硬/軟判決)向后面層的譯碼器的傳送。
下面，我們給出M＝m＝3的MIMO發(fā)射系統(tǒng)的用戶比特一個(gè)略微復(fù)雜一些的實(shí)例，通過UBP算法進(jìn)行分割。在不相關(guān)瑞利衰落這一假設(shè)下，我們計(jì)算不同層能夠得到的輸出SINR，每一層對(duì)應(yīng)的輸出吞吐量，以及基線(標(biāo)準(zhǔn))和改進(jìn)系統(tǒng)的總的輸出吞吐量，對(duì)于大范圍的SNR和10％和1％的輸出率，參考圖11～13。圖11說明輸出率為10％(上圖)和1％(下圖)，發(fā)射系統(tǒng)有3個(gè)發(fā)射天線，3個(gè)接收天線，具有不相關(guān)瑞利衰落的情況下，每層/級(jí)輸出SINR與每個(gè)接收天線總的SNR的關(guān)系。圖12說明輸出率為10％(上圖)和1％(下圖)，發(fā)射系統(tǒng)有3個(gè)發(fā)射天線，3個(gè)接收天線，具有不相關(guān)瑞利衰落的情況下，每層/級(jí)的輸出吞吐量與每個(gè)接收天線總的SNR的關(guān)系。圖13說明輸出率為10％(上圖)和1％(下圖)，發(fā)射系統(tǒng)有3個(gè)發(fā)射天線，3個(gè)接收天線，具有不相關(guān)瑞利衰落的情況下，標(biāo)準(zhǔn)和改進(jìn)系統(tǒng)總輸出吞吐量與每個(gè)接收天線總的SNR的關(guān)系。
首先，我們需要找出如同(2)所示，在可行性限制下，給出總的吞吐量C∑的一組最大吞吐量C1、C2、C3。得到的值C1、C2、C3用虛線畫在圖12中。注意在所有情形中都有C1＝C1和C3＝C3，而中間層吞吐量C2則常常小于對(duì)應(yīng)的C2。跟前面一樣，我們選擇8dB的SNR，10％的輸出率和每一塊N＝100個(gè)信道。從圖12可以看出，每層的最大吞吐量C1≈1.51，C2≈1.33，C3≈0.95，每層最大的可行的吞吐量C1≈1.51，C2≈1.23，C3≈0.95。下面我們將算法1用來產(chǎn)生三組用戶比特。首先，我們計(jì)算NC1≈151，NC2≈123，NC3≈95，以及對(duì)應(yīng)的D1＝NC1＝151，D2＝(NC1-NC2)＝28，D3＝((NC1-NC2)-(NC2-NC3))＝0。算法1剩余的部分可以按照以下方式進(jìn)行-將I1選作任意組D1＝151個(gè)用戶比特；-從I1取出第一塊D2＝28個(gè)比特(比特1～28)，通過補(bǔ)充不屬于I1的(D1-D2)＝123個(gè)用戶比特獲得I2；-從I1取出第二塊D2＝28個(gè)比特(比特29～56)(不與I2交叉)，從I2附加上第二塊D2＝28個(gè)比特(比特29～56)(不與I1交叉)，附加上不與I1共享也不與I2共享的((D1-D2)-(D2-D3))＝95個(gè)用戶比特獲得I3注意，D3＝0表示要構(gòu)建的三組用戶比特具有空的交集。進(jìn)行更加一般的觀察。對(duì)于任意m≥3，無論什么時(shí)候吞吐量C2...Cm-1大于C1和Cm之間的直線的時(shí)候，我們都有C1＝C1，Cm＝Cm，并且C1...Cm沿著連接C1和Cm的(虛擬)直線均勻分布。在這種情況下，對(duì)于所有m≥3都有Dn＝0，因此任意三組(或者更多的)用戶比特都具有空的交集。這一點(diǎn)可以被用來將內(nèi)部環(huán)限制為p∈{(n-3)，(n-2)，(n-1)}，簡(jiǎn)化UBP算法更加一般的版本。這種簡(jiǎn)化對(duì)于m中等程度和m很大的情況很有價(jià)值。
本發(fā)明的范圍不限于這里公開的實(shí)施方案。本發(fā)明具有每一個(gè)新的特征和特征組合。任何引用符號(hào)都不是要限制權(quán)利要求的范圍?！鞍ā边@個(gè)詞不排除除了權(quán)利要求中列出的以外存在其它元素或者步驟。元素前面的“一個(gè)”不排除存在多個(gè)這樣的元素。
權(quán)利要求
1.通過多個(gè)子信道從發(fā)射機(jī)(12)向接收機(jī)(16)發(fā)射信息信號(hào)(21)的一種發(fā)射系統(tǒng)(10)，該發(fā)射機(jī)(12)包括一個(gè)多路信號(hào)分離器(20)，用于將信息信號(hào)(21)分離成多個(gè)信息子信號(hào)(23)，發(fā)射機(jī)(12)還包括一個(gè)信道編碼器(8)，用來將信息子信號(hào)(23)編碼成編碼信息子信號(hào)(25)，其中的每個(gè)編碼信息子信號(hào)(25)都通過一個(gè)子信道發(fā)射給接收機(jī)(16)，接收機(jī)(16)包括一個(gè)信道譯碼器，用于連續(xù)地對(duì)收到的編碼信息子信號(hào)進(jìn)行譯碼，其特征在于多路信號(hào)分離器(20)用于將信息信號(hào)(21)分離成多個(gè)部分重疊的信息子信號(hào)(23)，它們包括共享的和不共享的信息元素，其中對(duì)于每個(gè)子信號(hào)(23)，共享信息元素的分布適應(yīng)于接收機(jī)(16)排序的子信道的吞吐率，信道譯碼器用來通過結(jié)合已經(jīng)譯碼的信息子信號(hào)的共享信息元素對(duì)收到的編碼信息子信號(hào)進(jìn)行譯碼。
2.權(quán)利要求1的發(fā)射系統(tǒng)(10)，其中的多路信號(hào)分離器(20)用于按照用戶比特分割算法將信息信號(hào)(21)分離成多個(gè)部分重疊的信息子信號(hào)(23)。
3.權(quán)利要求1或者2的發(fā)射系統(tǒng)(10)，其中的發(fā)射機(jī)(12)還包括多路信號(hào)分離器(20)和信道編碼器(8)之間的一個(gè)交織器，這個(gè)交織器用來對(duì)信息子信號(hào)(23)進(jìn)行交織處理，其中的信道編碼器(8)用來將交織以后的信息子信號(hào)編碼成編碼信息子信號(hào)(25)。
4.權(quán)利要求1～3中任意一個(gè)的發(fā)射系統(tǒng)(10)，其中的信道譯碼器用于通過結(jié)合最新譯碼的信息子信號(hào)中的共享信息元素，對(duì)收到的編碼信息子信號(hào)進(jìn)行譯碼。
5.權(quán)利要求1～4中任意一個(gè)的發(fā)射系統(tǒng)(10)，其中的發(fā)射系統(tǒng)(10)是一個(gè)二進(jìn)制發(fā)射系統(tǒng)，其中的信息子信號(hào)包括不同路徑的二進(jìn)制信號(hào)。
6.權(quán)利要求1～4中任意一個(gè)的發(fā)射系統(tǒng)(10)，其中的發(fā)射系統(tǒng)(10)是一個(gè)無線通信系統(tǒng)，其中的發(fā)射機(jī)(12)包括多個(gè)發(fā)射天線(28)，其中的每個(gè)編碼信息子信號(hào)(25)是通過發(fā)射天線(28)之一發(fā)射給接收機(jī)(16)的，其中的接收機(jī)(16)包括多個(gè)接收天線(40)，用來接收編碼信息子信號(hào)。
7.通過多個(gè)子信道向接收機(jī)(16)發(fā)射信息信號(hào)(21)的一種發(fā)射機(jī)(12)，該發(fā)射機(jī)(12)包括一個(gè)多路信號(hào)分離器(20)，用于將信息信號(hào)(21)分離成多個(gè)信息子信號(hào)(23)，發(fā)射機(jī)(12)還包括一個(gè)信道編碼器(8)，用來將信息子信號(hào)(23)編碼成編碼信息子信號(hào)(25)，其中的每個(gè)編碼信息子信號(hào)(25)都通過一個(gè)子信道發(fā)射給接收機(jī)(16)，其特征在于多路信號(hào)分離器(20)用于將信息信號(hào)(21)分離成多個(gè)部分重疊的信息子信號(hào)(23)，它們包括共享的和不共享的信息元素，其中對(duì)于每個(gè)子信號(hào)(23)，共享信息元素的分布適應(yīng)于接收機(jī)(16)排序的子信道的吞吐率。
8.權(quán)利要求7的發(fā)射機(jī)(12)，其中的多路信號(hào)分離器(20)用于按照用戶比特分割算法將信息信號(hào)(21)分離成多個(gè)部分重疊的信息子信號(hào)(23)。
9.權(quán)利要求7或者8的發(fā)射機(jī)(12)，其中的發(fā)射機(jī)(12)還包括多路信號(hào)分離器(20)和信道編碼器(8)之間的一個(gè)交織器，這個(gè)交織器用來對(duì)信息子信號(hào)(23)進(jìn)行交織處理，其中的信道編碼器(8)用來將交織以后的信息子信號(hào)編碼成編碼信息子信號(hào)(25)。
10.權(quán)利要求7～9中任意一個(gè)的發(fā)射機(jī)(12)，其中的發(fā)射機(jī)(12)包括多個(gè)發(fā)射天線(28)，其中的每個(gè)編碼信息子信號(hào)(25)都是通過一個(gè)發(fā)射天線(28)發(fā)射給接收機(jī)(16)的。
11.通過多個(gè)子信道從發(fā)射機(jī)(12)接收編碼信息信號(hào)(21)的一種接收機(jī)(16)，該接收機(jī)(16)包括一個(gè)信道譯碼器，用來連續(xù)地對(duì)收到的編碼信息子信號(hào)進(jìn)行譯碼，其特征在于編碼信息子信號(hào)是包括共享和不共享信息元素的部分重疊的編碼信息子信號(hào)，其中對(duì)于每個(gè)子信號(hào)(23)，共享信息元素的分布適應(yīng)于接收機(jī)(16)排序的子信道的吞吐率，信道譯碼器用于通過結(jié)合已經(jīng)譯碼的信息子信號(hào)的共享信息元素，對(duì)收到的編碼信息子信號(hào)進(jìn)行譯碼。
12.權(quán)利要求11的接收機(jī)(16)，其中的信道譯碼器用于通過結(jié)合最新譯碼的信息子信號(hào)中共享的信息元素，對(duì)收到的編碼信息子信號(hào)進(jìn)行譯碼。
13.權(quán)利要求11或者12的接收機(jī)(16)，其中的接收機(jī)(16)包括多個(gè)接收天線(40)，用來接收編碼信息子信號(hào)。
14.通過多個(gè)子信道向接收機(jī)(16)發(fā)射信息信號(hào)(21)的一種方法，該方法包括-將信息信號(hào)(21)分離成多個(gè)信息子信號(hào)(23)，-將這些信息子信號(hào)(23)編碼成編碼信息子信號(hào)(25)，-通過一個(gè)子信道向接收機(jī)(16)發(fā)射每個(gè)編碼信息子信號(hào)(25)，其特征在于信息信號(hào)(21)被多路分離成包括共享和不共享信息元素的多個(gè)部分重疊的信息子信號(hào)(23)，其中對(duì)于每個(gè)子信號(hào)(23)，共享信息元素的分布適應(yīng)于接收機(jī)(16)排序得到的子信道的吞吐量。
15.權(quán)利要求14的發(fā)射方法，其中的信息信號(hào)(21)被按照用戶比特分割算法分離成多個(gè)部分重疊的信息子信號(hào)(23)。
16.權(quán)利要求14或者15的發(fā)射方法，該方法還包括交織信息子信號(hào)(23)，其中交織以后的信息子信號(hào)被編碼成編碼信息子信號(hào)(25)。
17.權(quán)利要求14～16中任意一個(gè)的發(fā)射方法，其中的編碼信息子信號(hào)(25)是通過多個(gè)發(fā)射天線(28)發(fā)射給接收機(jī)(16)的。
18.通過多個(gè)子信道從發(fā)射機(jī)(12)接收編碼信息子信號(hào)的一種方法，該方法包括-連續(xù)地對(duì)收到的編碼信息子信號(hào)進(jìn)行譯碼，其特征在于編碼信息子信號(hào)是包括共享和非共享信息元素的部分重疊編碼信息子信號(hào)，通過結(jié)合已經(jīng)編碼信息子信號(hào)的共享信息元素，對(duì)收到的編碼信息子信號(hào)進(jìn)行譯碼，其中對(duì)于每個(gè)子信號(hào)(23)，共享信息元素的分布適應(yīng)于接收機(jī)(16)排序的子信道的吞吐量。
19.權(quán)利要求18的接收方法，其中收到的編碼信息子信號(hào)通過結(jié)合最新譯碼的信息子信號(hào)的共享信息元素來加以編碼。
20.權(quán)利要求18或者19的接收方法，其中的編碼信息子信號(hào)是通過多個(gè)接收天線(40)收到的。
全文摘要
描述了通過多個(gè)子信道從發(fā)射機(jī)(12)向接收機(jī)(16)發(fā)射信息信號(hào)(21)的一種發(fā)射系統(tǒng)(10)。發(fā)射機(jī)(12)包括一個(gè)多路信號(hào)分離器(20)，用來將信息信號(hào)(21)分離成信息子信號(hào)(23)。該發(fā)射機(jī)(12)還包括一個(gè)信道編碼器(8)，用于將信息子信號(hào)(23)編碼成編碼信息子信號(hào)(23)。每個(gè)編碼信息子信號(hào)(25)通過一個(gè)子信道發(fā)射給接收機(jī)(16)。接收機(jī)(16)包括一個(gè)信道譯碼器，用于連續(xù)地對(duì)收到的編碼信息子信號(hào)進(jìn)行譯碼。該發(fā)射系統(tǒng)(10)的特征在于，多路信號(hào)分離器(20)用于將信息信號(hào)(21)分離成包括共享和非共享信息元素的多個(gè)部分重疊信息子信號(hào)(23)。對(duì)于每個(gè)子信號(hào)(23)，共享信息元素的分布適應(yīng)于接收機(jī)(16)排序的子信道的吞吐量。信道譯碼器用于通過結(jié)合已經(jīng)譯碼的信息子信號(hào)的共享信息元素，對(duì)收到的編碼信息子信號(hào)進(jìn)行譯碼。通過這種方式，該發(fā)射系統(tǒng)能夠達(dá)到最大吞吐量。
文檔編號(hào)H04J99/00GK1518812SQ02812376
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2002年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月21日
發(fā)明者A·戈羅克霍夫, A 戈羅克霍夫 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司