專利名稱：支持使用空-時塊碼的發(fā)射天線分集的發(fā)射和接收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及無線通信系統(tǒng)，尤其涉及使用發(fā)射天線分集來防止衰落的降質(zhì)影響的發(fā)射和接收裝置。
背景技術(shù)：
用于減輕衰落的有效技術(shù)之一是在無線通信系統(tǒng)中的發(fā)射分集。假定接收機的信道特性對發(fā)射機來說是已知的，一種切換的分集技術(shù)已經(jīng)被提出(J.H Winters“Switched Diversity with Feedback for DPSK Mobile Radio System”，IEEE Trans.Veh.Technol.，第32卷，第134-150頁，1983年2月”)，以及，一種多諧振蕩調(diào)制/編碼也已經(jīng)被提出(G.G.Raleigh和V.K.Jones，“Multivibrate Modulation and Coding for Wireless Communication”，IEEE J.Select.Areas.Commun.，第17卷，851-866頁，1999年5月)。
然而，實際上由于移動性和信道的變化，對于發(fā)射機來說，具有有關(guān)接收機特性的理想瞬時信息幾乎是不可能的。同樣，由于反饋信道減少了信道容量，用于向發(fā)射機報告信道狀態(tài)信息的反饋信道的使用可能也不是所希望的。因此，許多研究者將目光放在發(fā)射分集方案上，假設(shè)發(fā)射機不知道信道信息。最初一種發(fā)射分集方案是由Wittneben提出(A.Wittneben，“BaseStation Modulation Diversity for Digital SIMULCAST”，in proc.IEEE’VTC，1993年5月，第505-511頁)。Foschini研究了用于多發(fā)射天線系統(tǒng)的分層空-時結(jié)構(gòu)(G.J.Foschini，Jr.，“Layered Space-Time Architecture for WirelessCommunication in a Fading Environment When Using Multi-element Antennas”，Bell實驗室Tech.J.，第41-59頁，1996年秋)。在存在高斯噪聲時，Telatar分析了多天線系統(tǒng)的容量(E.Telatar，“Capacity of Multi-Antenna GaussianChannels”，AT&T-Bell實驗室，Internal Tech.Memo.，1995年6月)。后來，F(xiàn)oschini等在假設(shè)準靜態(tài)衰落的情況下，導出了中斷(outage)容量的表達式(G.J.foschini，Jr.和M.J.Gans，“On Limits of Wireless Communication in aFading Environment When Using Multiple Antennas”，無線個人通信，第6卷，311-335頁，1998年)。
近來，空-時編碼由于其良好的高速傳輸性能已經(jīng)被更多的關(guān)注。Tarokh等引入了提供編碼增益和分集增益的空-時格形編碼(V.Tarokh，N.Seshadri，和A.R.Calderbanck，“Space-Time Codes for High Data Rate WirelessCommunicationPerformance Criterion and Code Construction”，IEEE trans.Inform.Theory，第44卷，744-765頁，1998年3月，以及V.Tarokh，N.Seshadri，和A.R.Calderbanck，“Space-Time Codes for High Data Rate WirelessCommunication；Performance Criteria in the Presence of Channel EstimationErrors，Mobility，and Multiple Paths”，IEEE trans.Inform.Theory，第47卷，199-207頁，1999年2月)。尤其是，在Tarokh的第二篇論文中公開的空-時格形編碼提出了在星座(constellation)尺寸、數(shù)據(jù)速率、分集優(yōu)點和格形復雜度之間的最佳可能平衡。
然而，根據(jù)上述的空-時編碼技術(shù)，當發(fā)射天線的數(shù)目固定時，解碼復雜度隨發(fā)射速率呈指數(shù)增加。因此，對于大量的發(fā)射天線和高帶寬效率來說，它們是不可行的。
為了克服該問題，Alamouti和Tarokh提出了空-時塊編碼(S.M.Alamouti，“A simple Transmit Diversity Technique for Wireless Communications”，IEEE J.Select Areas Commun.，第16卷，第1451-1458頁，1998年10月，以及V.Tarokh，H.Jafarkhani和A.R.Calderbandk，“Space-Time Block Codes fromOrthogonal Designs”，IEEE Trans.Inform.Theory，第45卷，第1456-1467頁，1999年7月)。這些空-時塊碼將空-時相關(guān)引入到從不同發(fā)射天線發(fā)射的信號中，以便在接收機處提供分集增益以及對于未編碼系統(tǒng)的編碼增益。盡管存在簡單發(fā)射/接收這樣的優(yōu)點，但是由于發(fā)射矩陣的列的正交條件，當通過3個或者更多的天線發(fā)射復數(shù)符號(complex symbol)時，這些編碼仍然不能獲得所有可能的分集增益而沒有數(shù)據(jù)速率的損耗。
圖1是一個使用傳統(tǒng)空-時塊編碼的發(fā)射機的框圖。參考圖1，該發(fā)射機由串并(S/P)轉(zhuǎn)換器10、編碼器20和N個發(fā)射天線30-1到30-N組成。S/P轉(zhuǎn)換器10將從一個信息源(未示出)接收的每N個符號組合為一個塊。編碼器20從N個符號產(chǎn)生預定數(shù)目的符號組合，同時將它們饋送到相應(yīng)時間段的N個發(fā)射天線30-1到30-N。
圖2是一個接收機的框圖，該接收機從圖1所示的發(fā)射機接收信號。參考圖2，該接收機由M個接收天線40-1到40-M、信道估計器50、多信道符號排列器60和解碼器70組成。信道估計器50估計代表了從發(fā)射天線30-1至30-N到接收天線40-1至40-M的信道增益的信道系數(shù)。多信道符號排列器60收集從接收天線40-1至40-M接收的符號。解碼器70通過將從多信道符號排列器60接收的符號和信道系數(shù)相乘來得到一個想要的結(jié)果，使用該結(jié)果來計算所有可能符號的判定統(tǒng)計量，并且通過閾值檢測來檢測想要的符號。
在圖1和2中示出的通信系統(tǒng)中，假設(shè)ci，t是在時間t從發(fā)射天線i發(fā)射的符號，而ai，j是從發(fā)射天線i到接收天線j的信道增益。因而在時間t在接收天線j處接收的信號ri，j由等式(1)給出rt,j=Σk=1KΣi=1Nai,jci,t+nt,j.........(1)]]>其中k是每個時間段內(nèi)的時間下標，而nt，j是在時間t發(fā)射天線和接收天線j之間的信道的噪聲。
假設(shè)從不同發(fā)射天線發(fā)射的信號經(jīng)歷獨立的瑞利衰落，那么信道增益ai，j被模型為具有零平均數(shù)和每維0.5的方差的獨立復數(shù)高斯隨機變量的樣本，而噪聲值nt，j被模型為具有零平均數(shù)和每維N0/2的方差的獨立復數(shù)高斯隨機變量的樣本。在這里，N0是噪聲頻譜密度。
設(shè)計最佳空-時塊碼，以便最大化誤差矩陣的最小編碼增益。該誤差矩陣指的是原始符號和排列在接收機中的錯誤符號之間的差值的矩陣，而最小編碼增益是該誤差矩陣的本征值的乘積。
例如，假設(shè)有2個發(fā)射天線和M個接收天線。發(fā)射機使用一個具有2b個元素的信號星座將b個輸入比特映射到2b個復數(shù)符號之一。在第一時間段，2b個比特到達編碼器，拾取星座符號s1和s2。這兩個符號是用這些星座符號形成的并且通過用于兩個時間段的2個發(fā)射天線來發(fā)射。2×2發(fā)射矩陣在等式(2)中示出S=s1s2-s2*s1*......(2)]]>其中si*表示si的共軛。
尤其是，發(fā)射矩陣中的行表示了同時被發(fā)射的符號，而列表示了從同一個天線發(fā)射的符號。因此，在時間t，從第一發(fā)射天線發(fā)射s1，而從第二發(fā)射天線發(fā)射s2，在時間t+1，從第一天線發(fā)射-s2*，而從第二天線發(fā)射s1*。這就是所謂的Alamouti方案并且是空-時塊碼的一個實例。
上述空-時塊碼的最大似然(ML)解碼等于對于所有可能的s1和s2符號對求等式(3)的判定度量(metric)的最小值Σm=1M(|r1,m-a1,ms1-a2,ms2|2+|a1,ms2*-a2,ms1*|2)......(3)]]>上述度量被分解為兩個部分，如等式(4)所示，其中-Σm=1M[r1,ma1,m*s1*+r1,m*a1,ms1+r2,ma2,m*s1+r2,m*a2,ms1*]+|s1|2Σm=1MΣn=12|an,m|2]]>僅是s1的函數(shù)，而另一個-Σm=1M[r1,ma2,m*s2*+r1,m*a2,ms2-r2,ma1,m*s2-r2,m*a1,ms2*]+|s2|2Σm=1MΣn=12|an,m|2......(4)]]>僅是s2的函數(shù)。最小化等式(3)相當于最小化在等式(4)中的兩個度量部分，因為這兩個度量部分是彼此獨立的。因此，解碼器的設(shè)計通過用最小化的這兩個度量部分分別解碼s1和s2而被簡化。
從度量部分除去非符號相關(guān)部分，則ML解碼相當于最小化等式(5)的度量|[Σm=1M(r1,ma1,m*+r2,m*a2,m)]-s1|2+(-1+Σm=1MΣn=12|an,m|2)|s1|2]]>用于解碼s1，并且|[Σm=1M(r1,ma2,m*+r2,m*a1,m)]-s2|2+(-1+Σm=1MΣn=12|an,m|2)|s2|2]]>用于解碼s2。
…………(5)因此，應(yīng)當注意可以使用一個相當簡單的編碼/解碼算法來實現(xiàn)空-時塊編碼，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)1個空間分集2M，其中M是接收天線的數(shù)目。出于這個原因，其已經(jīng)被包括WCDMA(寬帶碼分多址)和IS(國際標準)-136的各種國際標準實體采納。
為了實現(xiàn)空-時塊編碼的出色性能，發(fā)射矩陣的列必須是彼此正交的。上述的空-時塊編碼方案即使在從2個發(fā)射天線發(fā)射復數(shù)符號的情況下，提供了等于發(fā)射天線數(shù)目的分集階數(shù)而沒有發(fā)射速率(即，最大分集階數(shù))損耗。為了將上述方案推廣到多于2個發(fā)射天線的情況，以正交列矩陣形式的空-時塊碼提供了最大分集階數(shù)。這些碼的實例在等式(6)中被示出s1s2s3-s2*s1*0s3*0-s1*0s3*-s2*s1s2s30-s2*s1*0s3s3*0-s1*s20s3*-s2*-s1............(6)]]>對于超過2個發(fā)射天線來說，包括使用這些發(fā)射矩陣的Tarokh方案的空-時塊編碼技術(shù)僅僅將使用中的每個信道的一個符號的發(fā)射速率減少到使用中的每個信道的0.5或者0.75個符號的發(fā)射(速率)。這個問題減小了它們用于實時無線應(yīng)用的吸引力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種發(fā)射分集裝置，該裝置在使用3個或者更多的發(fā)射天線的通信系統(tǒng)中，提供最大的發(fā)射速率和最大的分集增益。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種發(fā)射分集裝置，該裝置在使用3個或者更多發(fā)射天線的通信系統(tǒng)中，用很簡單的編碼和解碼結(jié)構(gòu)來提供最大的分集增益。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種發(fā)射分集裝置，該裝置在通過3個或者更多的發(fā)射天線來發(fā)射復數(shù)符號的通信系統(tǒng)中，提供最大的分集增益。
通過無線通信系統(tǒng)中的發(fā)射機和接收機能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的，該發(fā)射機和接收機支持使用空-時塊編碼的發(fā)射天線分集。發(fā)射機產(chǎn)生符號組合，該符號組合包括輸入符號、符號的逆值和共軛以及通過旋轉(zhuǎn)一次符號的相位獲得的符號作為它們的元素，發(fā)射機利用該符號組合形成一個矩陣，該矩陣具有在彼此正交的至少兩個列中的符號，并發(fā)射該矩陣。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，接收機利用從發(fā)射天線到接收天線的信道增益，檢測所有可能的符號中最小化ML解碼度量的符號。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，接收機根據(jù)發(fā)射的調(diào)制符號的特性，在所有可能的符號中選擇候選符號，并檢測最小化ML解碼度量的符號。


從下面結(jié)合附圖的詳細描述中，本發(fā)明上述及其它的目的，特性和優(yōu)點將變得更加顯而易見，其中圖1是使用傳統(tǒng)空-時塊編碼的發(fā)射機的框圖；圖2是接收來自圖1所示的發(fā)射機的信號的接收機的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例通過4個發(fā)射天線發(fā)射符號的發(fā)射機的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例通過3個發(fā)射天線發(fā)射符號的發(fā)射機的框圖；圖5是按照本發(fā)明的實施例用于執(zhí)行解碼的接收機的框圖；圖6A示出了BPSK(二相相移鍵控)信號星座；圖6B示出了QPSK(四相相移鍵控)信號星座；圖6C示出了8PSK(八相相移鍵控)信號星座；圖7A示出了16QAM(16相正交調(diào)幅)信號星座；圖7B示出了64QAM(64相正交調(diào)幅)信號星座；圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個解碼實施例的流程圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例用于執(zhí)行解碼的接收機的框圖；圖10A和10B描繪了根據(jù)本發(fā)明的次最優(yōu)解碼；圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的第三解碼實施例的流程圖；圖12示出了2，3和4個發(fā)射BPSK碼的發(fā)射天線的符號差錯率(SER)對SNR(信噪比)的圖；圖13示出了2，3和4個發(fā)射QPSK碼的發(fā)射天線的SER對SNR的圖；圖14示出了2，3和4個發(fā)射8PSK碼的發(fā)射天線的SER對SNR的圖；以及圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的第一和第三解碼實施例的SER對SNR的圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在下面的描述中，由于不必要的細節(jié)將會使本發(fā)明不清楚，所以熟知的功能和結(jié)構(gòu)將不進行詳細的描述。
本發(fā)明將提供一個簡單的編碼和解碼結(jié)構(gòu)，其將導致具有彼此正交的至少2列的發(fā)射矩陣，同時采用用于3個或者更多的發(fā)射天線的空-時塊編碼的在通信系統(tǒng)中，提供最大的分集增益。
發(fā)射編碼發(fā)射機從預定數(shù)目的輸入符號產(chǎn)生另一預定數(shù)目的符號組合，并形成一個矩陣，在該矩陣的每個單元中具有一個符號組合。該發(fā)射矩陣根據(jù)調(diào)制方案和發(fā)射天線的數(shù)目而變化。在行(t)中的符號在時間(t)被發(fā)射，而在列(n)中的符號通過天線(n)發(fā)射。
發(fā)射矩陣被形成用于通過3個或者4個發(fā)射天線來發(fā)射BPSK、QPSK、8PSK、16QAM或者64QAM碼。
符號組合具有在至少2行中的正交符號(s)以及符號的逆值(-s)和共軛(s*)作為它們的元素。例如，發(fā)射機形成一個4個符號的4×4矩陣用于4個發(fā)射天線，并且分4次發(fā)射它們。該4×4矩陣通過使用4個2×2矩陣而形成，諸如等式(7)ABCD.........(7)]]>以Alamouti方案構(gòu)成這些2×2矩陣。所有可能以這種方式形成的4×4矩陣的數(shù)目是24，其中的一部分在等式(8)中示出s1s2s3*s4*s2*-s1*s4-s3s3s4-s1*-s2*s4*-s3*-s2s1s1s2s3*-s4*s2*-s1*s4s3s3s4-s1*s2*s4*-s3*-s2-s1s1s2s3*-s4*s2*-s1*-s4-s3s3s4-s1*s2*s4*-s3*s2s1s1s2s3*s4*s2*-s1*-s4s3s3s4-s1*-s2*s4*-s3*s2-s1]]>s1s2-s3*-s4*s2*-s1*s4-s3s3s4s1*s2*s4*-s3*-s2s1s1s2-s3*s4*s2*-s1*s4s3s3s4s1*-s2*s4*-s3*-s2-s1s1s2-s3*-s4*s2*-s1*-s4s3s3s4s1*s2*s4*-s3*s2-s1s1s2-s3*s4*s2*-s1*-s4-s3s3s4s1*-s2*s4*-s3*s2s1............(8)]]>其中s1，s2，s3和s4是4個輸入符號。
一些已排列的符號在發(fā)射之前被旋轉(zhuǎn)一個預定的相位。通過差錯矩陣的最小編碼增益來確定該相位，以便最大化分集增益。差錯矩陣指的是一個具有在原始符號和在接收機處接收的錯誤符號之間的差值的矩陣，而且最小編碼增益是差錯矩陣的所有本征值的乘積。
對于3個或者4個所述輸入符號的每一個執(zhí)行一次相位旋轉(zhuǎn)，以便在每個Alamouti 2×2矩陣的列之間仍然保持正交性。存在16個滿足該條件的相位旋轉(zhuǎn)。所有可能的在等式(8)中的第一個矩陣的相位旋轉(zhuǎn)值在等式(9)中被示出
s1s2vs3*vs4*s2*-s1*s4-s3s3s4-s1*-s2*s4*-s3*-vs2vs1s1s2s3*s4*s2*-s1*vs4-vs3s3s4-vs1*-vs2*s4*-s3*-s2s1s1s2vs3*vs4*s2*-s1*s4-s3s3s4-s1*-s2*s4*-s3*-vs2vs1s1s2s3*s4*s2*-s1*vs4-vs3s3s4-s1*-s2*s4*-s3*-vs2vs1]]>vs1vs2s3*s4*s2*-s1*s4-s3vs3vs4-s1*-s2*s4*-s3*-s2s1vs1vs2s3*s4*s2*-s1*s4-s3s3s4-s1*-s2*vs4*-vs3*-s2s1s1s2s3*s4*vs2*-vs1*s4-s3vs3vs4-s1*-s2*s4*-s3*-s2s1s1s2s3*s4*vs2*-vs1*s4-s3s3s4-s1*-s2*vs4*-vs3*-s2s1]]>vs1vs2vs3*vs4*s2*-s1*s4-s3s3s4-s1*-s2*s4*-s3*-s2s1vs1vs2s3*s4*s2*-s1*vs4-vs3s3s4-s1*-s2*s4*-s3*-s2s1s1s2vs3*vs4*vs2*-vs1*s4-s3s3s4-s1*-s2*s4*-s3*-s2s1s1s2s3*s4*vs2*-vs1*vs4-vs3s3s4-s1*-s2*s4*-s3*-s2s1]]>s1s2s3*s4*s2*-s1*s4-s3vs3vs4-vs1*-vs2*s4*-s3*-s2s1s1s2s3*s4*s2*-s1*s4-s3s3s4-vs1*-vs2*vs4*-vs3*-s2s1s1s2s3*s4*s2*-s1*s4-s3vs3vs4-s1*-s2*s4*-s3*-vs2vs1s1s2s3*s4*s2*-s1*s4-s3s3s4-s1*-s2*vs4*-vs3*-vs2vs1.........(9)]]>從上面的矩陣中可知，四個輸入符號s1，s2，s3和s4中的每一個被旋轉(zhuǎn)預定的相位值“v”一次。該相位旋轉(zhuǎn)的矩陣被稱作發(fā)射編碼矩陣。根據(jù)本發(fā)明能夠產(chǎn)生384(＝24×16)個4×4n發(fā)射編碼矩陣。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的發(fā)射機的框圖，該發(fā)射機用于通過4個發(fā)射天線發(fā)射在等式(9)的第一行中的發(fā)射編碼矩陣中的一個。
參考圖3，該發(fā)射機包括S/P轉(zhuǎn)換器110、編碼器120、相位旋轉(zhuǎn)器130a和130b以及4個發(fā)射天線140a到140d。S/P轉(zhuǎn)換器110在一個塊中將四個輸入符號s1，s2，s3和s4饋送到編碼器120。編碼器120從接收的一個塊的符號產(chǎn)生等式(8)的第一個矩陣。具體地，編碼器120產(chǎn)生四個組合，其中每個組合具有來自輸入的4個符號的四個符號元素，同時將它們分四次逐一輸出。這四個符號組合對應(yīng)于該矩陣的4行，同時經(jīng)由各個天線在它們各自的時間一次發(fā)射該多個符號。
相位旋轉(zhuǎn)器130a和130b將從編碼器120接收的4行中的2行的相位旋轉(zhuǎn)v。當使用等式(9)中的第一個發(fā)射編碼矩陣時，相位旋轉(zhuǎn)器130a和130b將在第一和第四次發(fā)射的輸入符號旋轉(zhuǎn)v，而旁路在其它時間發(fā)射的符號。通過發(fā)射天線140a到140d將結(jié)果符號發(fā)射到接收機。
編碼器120和相位旋轉(zhuǎn)器130a和130b共同作為一個發(fā)射編碼矩陣發(fā)生器。然而僅示出了兩個旋轉(zhuǎn)器130a和130b，如果采用其它的發(fā)射編碼矩陣，則更多的旋轉(zhuǎn)器能夠被連接到編碼器120和相應(yīng)的發(fā)射天線之間。
通過選擇4×4矩陣的4列中的兩列、線性組合所選列的元素并且用線性元素的列來替換所選的列，能夠從一個4×4發(fā)射編碼矩陣中產(chǎn)生用于3個發(fā)射天線的4×3發(fā)射編碼矩陣。六種方式(4C2)]能被用于選擇4列中的2列。在這里，符號iCj的意思是在i個元素當中選擇j個元素的情形。因此，符號iCj與i！/(i-j)！有同樣的意思。例如，從等式(8)的第一個矩陣中導出的4×3發(fā)射編碼矩陣在等式(10)中被示出(s1+s2)/2s3*s4*(s2*-s1*)/2s4-s3(s3+s4)/2-s1*-s2*(s4*-s3*)/2-s2s1s1(s2+s3*)/2s4*s2*(-s1*+s4)/2-s3s3(s4-s1*)/2-s2*s4*(-s3*-s2)/2s1s1s2(s3*+s4*)/2s2*-s1*(s4-s3)/2s3s4(-s1*-s2*)/2s4*-s3*(s1-s2)/2]]>(s1+s3*)/2s2s4*(s2*-s4)/2-s1*-s3(s3-s1*)/2s4-s2*(s4*-s2)/2-s3*s1s1(s2+s4*)/2s3*s2*(-s1*-s3)/2s4s3(s4-s2*)/2-s1*s4*(-s3*+s1)/2s2s2s3(s1+s4*)/2-s1*s4(s2*-s3)/2s4-s1*(s3-s2*)/2-s3*-s2(s4*+s1)/2......(10)]]>同樣，上面的矩陣被相位旋轉(zhuǎn)。因此，總數(shù)為1728個4×3發(fā)射編碼矩陣是可能的。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的發(fā)射機的框圖，該發(fā)射機用于在一個4×3發(fā)射編碼矩陣中發(fā)射編碼符號，該4×3發(fā)射編碼矩陣是從等式(9)的第一個發(fā)射編碼矩陣產(chǎn)生的。
參考圖4，該發(fā)射機包括S/P轉(zhuǎn)換器210、編碼器220、旋轉(zhuǎn)器230a和230b、列發(fā)生器240和3個發(fā)射天線250a、250b和250c。S/P轉(zhuǎn)換器210在一個塊中將四個輸入符號s1、s2、s3和s4饋送到編碼器220。編碼器220從接收的一個塊的符號產(chǎn)生等式(8)的第一個矩陣。具體地，編碼器220從輸入的四個符號中產(chǎn)生每個都具有四個符號元素的四個組合，同時將它們在四個時間段上逐一輸出。這四個符號組合對應(yīng)于該矩陣的四行，而多個符號通過它們各自的天線在它們各自的時間段被一次被發(fā)射。
相位旋轉(zhuǎn)器230a和230b將從編碼器220中接收的四行中的兩行的相位旋轉(zhuǎn)v。當使用等式(9)中的第一個發(fā)射編碼矩陣時，相位旋轉(zhuǎn)器130a和130b將在第一和第四時間發(fā)射的輸入符號旋轉(zhuǎn)v，而旁路在其它時間發(fā)射的符號。
列發(fā)生器240線性組合第二列的符號和在各個發(fā)射時間從相位旋轉(zhuǎn)器230a接收的符號，并且將被組合的符號輸出到發(fā)射天線250b。編碼器230、列發(fā)生器240和相位旋轉(zhuǎn)器230b的輸出經(jīng)過發(fā)射天線250a、250b和250c被發(fā)射到接收機。
編碼器220、相位旋轉(zhuǎn)器230a和230b和列發(fā)生器240共同作為一個發(fā)射編碼矩陣發(fā)生器。盡管僅示出了兩個旋轉(zhuǎn)器230a和230b，而且列發(fā)生器240組合第二和第三列的符號，但是更多的旋轉(zhuǎn)器能被連接在編碼器220和對應(yīng)的發(fā)射天線之間，而且如果采用了其它的發(fā)射編碼矩陣，則列發(fā)生器240能被放置在不同的對應(yīng)位置。
用于三個或者四個發(fā)射天線的所希望的發(fā)射編碼矩陣的實例在下面被示出。
關(guān)于BPSK星座，等式(11)中給出了發(fā)射矩陣U1=s1s2+js32s4-s2*s1*-js4*2s3*-s4*-s3*+js2*2s1*s3-s4-js12s2]]>用于三個發(fā)射天線。用于四個發(fā)射天線的發(fā)射矩陣是U2=s1s2js3s4-s2*s1*-js4*s3*-s4*-s3*js2*s1*s3-s4-js1s2......(11)]]>關(guān)于QPSK星座，等式(12)中給出了用于三個發(fā)射天線的發(fā)射矩陣U3=s1s2+s32s4-s2*s1*-vs4*2vs3*-s4*-s3*+s2*2s1*s3-s4-vs12vs2]]>其中例如v＝e-j2π/3。用于四個發(fā)射天線的發(fā)射矩陣是
U4=s1s2s3s4-s2*s1*-vs4*vs3*-s4*-s3*s2*s1*s3-s4-vs1vs2]]>其中例如v＝e-j2π/3。
…………(12)關(guān)于8PSK星座，等式(13)中給出了用于三個發(fā)射天線的發(fā)射矩陣U5=s1s2+s32s4-s2*s1*-vs4*2vs3*-s4*-s3*+s2*2s1*s3-s4-vs12vs2]]>其中例如v＝e-j5π/6。用于四個發(fā)射天線的發(fā)射矩陣是U6=s1s2s3s4-s2*s1*-vs4*vs3*-s4*-s3*s2*s1*s3-s4-vs1vs2]]>其中例如v＝e-j5π/6。
…………(13)關(guān)于16QAM星座，等式(14)中給出了用于三個發(fā)射天線的發(fā)射矩陣U7=s1s2+s32s4-s2*s1*-vs4*2vs3*-s4*-s3*+s2*2s1*s3-s4-vs12vs2]]>其中例如v＝e-j5π/12。用于四個發(fā)射天線的發(fā)射矩陣是U8=s1s2s3s4-s2*s1*-vs4*vs3*-s4*-s3*s2*s1*s3-s4-vs1vs2]]>其中例如v＝e-j5π/12。
…………(14)
關(guān)于64QAM星座，等式(15)中給出了用于三個發(fā)射天線的發(fā)射矩陣U9=s1s2+s32s4-s2*s1*-vs4*2vs3*-s4*-s3*+s2*2s1*s3-s4-vs12vs2]]>其中例如v＝e-j7π/48。用于四個發(fā)射天線的發(fā)射矩陣是U10=s1s2s3s4-s2*s1*-vs4*vs3*-s4*-s3*s2*s1*s3-s4-vs1vs2]]>其中例如v＝e-j7π/48。
……(15)同樣根據(jù)本發(fā)明，下面描述的是一個接收機，該接收機能夠通過ML解碼(第一個實施例)，通過導致更有效的ML解碼的超快速解碼(第二個實施例)，或者通過次最優(yōu)解碼(第三個實施例)來解碼上述發(fā)射編碼矩陣的符號。
根據(jù)第一個實施例的解碼圖5是一個接收機的框圖，該接收機根據(jù)本發(fā)明的一個實施例來解碼。該接收機由兩個獨立的解碼器340和345組成。
參考圖5，一個信道估計器320估計表示從多個發(fā)射天線到多個接收天線310的信道增益的信道系數(shù)。一個符號排列器330收集在四個時間段從接收天線310接收的符號，這四個時間段對應(yīng)于通過圖3或者圖4中示出的發(fā)射機分四次來發(fā)射符號的一個塊。
符號排列器330從所收集的符號中形成一個矩陣。在該矩陣中，從同一個接收天線接收的符號被安排在同一行中，而同時被接收的符號被安排在同一列中。盡管示出了多個接收天線310，但為了符號表示的簡單，下面將描述一個天線解碼的情形。
如果將被檢測的四個符號是x1，x2，x3和x4，則基于信道增益和已接收的符號，第一個解碼器340檢測x1和x3，而第二個解碼器345則檢測x2和x4。因此，解碼器340和345同時檢測四個符號x1，x2，x3，x4。
在第一解碼器340中，符號發(fā)生器350產(chǎn)生所有可能的符號對，而相位旋轉(zhuǎn)器360和362至少旋轉(zhuǎn)各個符號對的一個符號，旋轉(zhuǎn)的幅度是在發(fā)射機中使用的相位值v或者1。
度量計算器370計算最終相位旋轉(zhuǎn)符號對的度量值。所有可能的符號對的數(shù)量對于BPSK是2×2，對于QPSK是4×4，對于8PSK是8×8，對于16QAM是16×16和對于64QAM是64×64。一個最小度量檢測器380檢測具有最小度量的符號x1和x3。
第二解碼器345以同樣的方式操作。在第一和第二解碼器340和345分別檢測x1&x3和x2&x4之后，并串(P/S)轉(zhuǎn)換器390以正確的順序安排已檢測的符號，同時輸出x1，x2，x3和x4的已轉(zhuǎn)換的符號組。
為了符號表示的簡單，下面將描述BPSK符號的解碼，在一個接收天線的情形下，在矩陣(11)中示出的從三個發(fā)射天線發(fā)射的U1，具有分別從第一、第二和第三發(fā)射天線到α、β和γ接收機的信道增益。等式(16)給出了在時間t從接收天線接收的信號r1=αs1+βs2+s32+γs4+n1]]>r2=-αs2*+βs1*-js4*2+γs3*+n2]]>r3=-αs4*+β-s3*+js2*2+γs1*+n3]]>r4=αs3+β-s4-js12+γs2+n4...(16)]]>其中s1、s2、s3和s4是從發(fā)射機發(fā)射的符號，而n1、n2、n3和n4是指四次發(fā)射的噪聲。對于U1來說，接收機計算符號x1、x2、x3和x4，這些符號最小化等式(17)中示出的和|r1-(αx1+βx2+x32+γx4)|2+|r2-(-αx2*+βx1*-jx4*2+γx3*)|2+]]>|r3-(-αx4*+β-x3*+jx2*2+γx1*)|2+|r4-(αx3+β-x4-jx12+γx2)|2...(17)]]>該和分解為兩部分。第一部分僅包括x1和x3，第二部分僅包括x2和x4。因此，圖5中示出的接收機通過從用于解碼x2和x4對的第二解碼器345去耦用于解碼x1和x3對的第一解碼器340而構(gòu)成。
下面將詳細描述從三個發(fā)射天線發(fā)射的發(fā)射編碼矩陣U1，U3，U5，U7和U9的上述操作。
對于U1的ML解碼，如等式(18)所示，設(shè)R1=α*r1+β12r2*+γr3*+jβ*12r4]]>R3=γr2*-jβ*12r1+α*r4-β*12r3*]]>R13=j(C1+C3)2]]>C1=-α*β2-αβ*2]]>C3=jγ*β2-jγβ*2...(18)]]>第一解碼器340最小化等式(19)所示的和|R1-x1|2+|R3-x3|2+|R13-x1*x3|2…(19)基于所有可能的符號對并檢測最小化的符號對x1和x3。
同樣，如等式(20)所示，設(shè)R2=β*12r1-αr2*+jβ12r3*+γ*r4]]>R4=γ*r1-jβ12r2*-αr3*-β*12r4]]>R24=j(C2+C4)2]]>C2=αβ*2+α*β2]]>C4=jγβ*2-jγ*β2...(20)]]>第二解碼器345最小化等式(21)示出的和|R2-x2|2+|R4-x4|2+|R24-x2*x4|2…(21)基于所有可能的符號對并檢測最小化的符號對x2和x4。
對于U3或者U5的ML解碼，如等式(22)所示，設(shè)
R1=α*r1+β12r2*+γr3*-v*β*12r4]]>R3=vγr2*+β*12r1+α*r4-β12r3*]]>R13=-(C1+C3)2]]>C1=-α*βv2+αβ*2]]>C3=γβ*v2-γ*β2...(22)]]>其中v是旋轉(zhuǎn)一個符號相位的相位值，對于U3是e-j2π/3和對于U5是e-j5π/6，例如，第一解碼器340最小化等式(23)所示的和|R1-x1|2+|R3-x3|2+|R13-x1*x3|2…(23)基于所有可能的符號對并檢測最小化的符號對x1和x3。
同樣，如等式(24)所示，設(shè)R2=β*12r1-αr2*+β12r3*+v*γ*r4]]>R4=γ*r1-vβ12r2*-αr3*-β*12r4]]>R24=-(C2+C4)2]]>C2=-αβ*2+vα*β2]]>C4=-vγβ*2+γ*β2...(24)]]>第二解碼器345最小化等式(25)示出的和|R2-x2|2+|R4-x4|2+|R24-x2*x4|2…(25)基于所有可能的符號對并檢測最小化的符號對x2和x4。
對于U7或者U9的ML解碼，如等式(26)所示，設(shè)
R1=(α*r1+β12r2*+γr3*-v*β*12r4)K3]]>R3=(vγr2*+β*12r1+α*r4-β12r3*)K3]]>R13=-(C1+C3)2K3]]>K3＝|α|2+|β|2+|γ|2C1=-α*βv2+αβ*2]]>C3=γβ*v2-γ*β2...(26)]]>其中用于U7的v＝e-j5π/12，而用于U9的v＝e-j7π/48，例如，第一解碼器340最小化等式(27)所示的和|R1-x1|2+|R3-x3|2+|R13-x1*x3|2-|x1|2|x3|2…(27)基于所有可能的符號對并檢測最小化的符號對x1和x3。
同樣，如等式(28)所示，設(shè)R2=(β*12r1-αr2*+β12r3*+v*γ*r4)K3.]]>R4=(γ*r1-vβ12r2*-αr3*-β*12r4)K3]]>R24=-(C2+C4)2K3]]>C2=-αβ*2+vα*β2]]>C4=-vγβ*2+γ*β2...(28)]]>第二解碼器345最小化等式(29)示出的和|R2-x2|2+|R4-x4|2+|R24-x2*x4|2-|x2|2|x4|2…(29)基于所有可能的符號對并檢測最小化的符號對x2和x4。
現(xiàn)在，將參考一個接收天線來描述從四個發(fā)射天線發(fā)射的調(diào)制符號的ML解碼，分別具有從第一到第四發(fā)射天線與該接收機的信道增益α，β，γ，ξ。
對于U2的ML解碼，如等式(30)所示，設(shè)R1＝α*r1+βr2*+ζr3*+jγ*r4R3＝ζr2*-jγ*r1+α*r4-βr3*R13＝-(C1+C3)C1＝j(luò)α*γ+jαγ*C3＝ζ*β-ζβ*…(30)第一解碼器340最小化等式(31)所示的和|R1-x1|2+|R3-x3|2+|R13-x1x3*|2…(31)基于所有可能的符號對并檢測最小化的符號對x1和x3。
同樣，如等式(32)所示，設(shè)R2＝β*r1-αr2*+jγr3*+ζ*r4R4＝ζ*r1-jγr2*-αr3*-β*r4R24＝-(C2+C4)C2＝ζβ*-ζ*βC4＝-jαγ*-jγα*…(32)第二解碼器345最小化等式(33)示出的和|R2-x2|2+|R4-x4|2+|R24-x2x4*|2…(33)基于所有可能的符號對并檢測最小化的符號對x2和x4。
對于U4或者U6的ML解碼，如等式(34)所示，設(shè)R1＝α*r1+βr2*+ζr3*-v*γ*r4R3＝vζr2*+γ*r1+α*r4-βr3*R13＝-(C1+C3)C1＝-α*γv+αγ*C3＝ζβ*v-ζ*β
…(34)其中，用于U4的v＝e-j2π/3，用于U6的v＝e-j5π/6，例如第一解碼器340最小化等式(35)所示的和|R1-x1|2+|R3-x3|2+|R13-x1*x3|2…(35)基于所有可能的符號對并檢測最小化的符號對x1和x3。
同樣，如等式(36)所示，設(shè)R2＝β*r1-αr2*+γr3*+v*ζ*r4R4＝ζ*r1-vγr2*-αr3*-β*r4R24＝-(C2+C4)C2＝-αγ*+vα*γC4＝-vζβ*+ζ*β…(36)第二解碼器345最小化等式(37)示出的和|R2-x2|2+|R4-x4|2+|R24-x2*x4|2…(37)基于所有可能的符號對并檢測最小化的符號對x2和x4。
對于U8或者U10的ML解碼，如等式(38)所示，設(shè)R1=(α*r1+βr2*+ζr3*-v*γ*r4)K4]]>R3=(vζr2*+γ*r1+α*r4-βr3*)K4]]>R13=-(C1+C3)K4]]>K4＝|α|2+|β|2+|γ|2C1＝-α*γv+αγ*C3＝ζβ*v-ζ*β…(38)其中，用于U8的v＝e-j5π/12，用于U10的v＝e-j7π/48，例如第一解碼器340最小化等式(39)所示的和|R1-x1|2+|R3-x3|2+|R13-x1*x3|2-|x1|2|x3|2…(39)
基于所有可能的符號對并檢測最小化的符號對x1和x3。
同樣，如等式(40)所示，設(shè)R2=(β*r1-αr2*+γr3*+v*ζ*r4)K4]]>R4=(ζ*r1-vγr2*-αr3*-β*r4)K4]]>R24=-(C2+C4)K4]]>C2＝-αγ*+vα*γC4＝-vζβ*+ζ*β…(40)第二解碼器345最小化等式(41)示出的和|R2-x2|2+|R4-x4|2+|R24-x2*x4|2-|x2|2|x4|2…(41)基于所有可能的符號對并檢測最小化的符號對x2和x4。
根據(jù)第二個實施例的解碼對于根據(jù)第一個實施例的ML解碼，必須計算所有可能符號對的矩陣值以檢測所希望的符號。因此，對于8PSK要求8×8度量計算，以及對于16QAM要求16×16度量計算。通過利用PSK和QAM的特性來減少所需計算的數(shù)目，從而能夠非常快的解碼這些碼。
圖6A，6B和6C分別示出了BPSK、QPSK和8PSK信號星座。如圖所示，所有的PSK調(diào)制符號存在于一個單位圓中，意思是它們的長度總是1。
對于U6，由于x1和x3都具有長度1，如等式(42)所示，所以最小化矩陣(35)就相當于最小化|R1-x1|2+|R3-x3|2+|x1R13-x3|2………(42)對于每個固定的x1，如在等式(43)中所示，最小化等式(42)的和相當于最小化|(R3+x1R13)-x3|2………(43)由于x1是固定的，所以最小化等式(43)的度量就相當于尋找到R3+x1R13的最接近的星座點x3。很可能對于每個x1具有一個x3。因此，接收機檢測一個符號對(x1、x3)，該符號對最小化第一個實施例的ML解碼度量，作為所希望的接收符號。對于x2和x4來說，接收機同樣尋找到R4+x2R24的最接近的星座點x4，并檢測一個符號對(x2，x4)，該符號對最小化ML解碼度量作為所希望的x2和x4。同樣的過程被應(yīng)用于其它的PSK發(fā)射編碼矩陣。
有關(guān)QAM解碼，所有的16QAM和64QAM符號都具有不同的長度，如圖7a和7B所示，而且度量(39)被用于QAM碼。當x1被固定時，如等式(44)所示，對于x3的所有可能值最小化度量(39)相當于最小化|(R3+x1R13)-x3|2+|R1-x1|2………(44)對于每一個固定的x1，最小化等式(44)的度量相當于尋找到R3+x1R13的最接近的星座點x3。因此，接收機檢測所有的符號對(x1，x3)，并檢測最小化符號對(x1，x3)。對于x2和x4來說，接收機同樣尋找到R4+x2R24的最接近的星座點x4，并檢測最小化的符號對(x2、x4)。同樣的過程被應(yīng)用于其它的QAM發(fā)射編碼矩陣。
圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的第二個解碼實施例的流程圖。盡管僅描述了執(zhí)行檢測一個符號對的過程，但應(yīng)當注意以同樣的方式檢測其它的符號對。
參考圖8，在步驟402中，閾值m1和m2被設(shè)置為非常小的數(shù)，例如，10-10以及符號下標i被設(shè)置為0。在步驟404中，接收機利用多個時間段接收的信號和估計的信道增益來計算參數(shù)R1，R2和R13。在步驟406，將第一符號x1設(shè)置為si。在步驟408中，接收機計算g(x1)＝R3+x1R13。在步驟410，接收機將變量j設(shè)置為一個初始值0，在步驟412中將第二個符號x3設(shè)置為sj，以及在步驟414中計算A(x3)＝|g(x1)-x3|2。
在步驟416，A(x3)與閾值m1進行比較。如果A(x3)等于或者大于閾值m1，則接收機進入到步驟420。相反，如果A(x3)小于m1，則在步驟418中，m1被更新為A(x3)，同時y(x3)被設(shè)置為x3。在步驟420，確定x3是否是最后的符號，例如，對于16QAM來說是否i＝16。如果是，則確定已經(jīng)檢測到與第一個符號s1匹配的第二個符號sj，同時接收機進入到步驟424。否則，在步驟422中接收機將變量j增加1并返回到步驟412。
在步驟424中，接收機計算B(x3)＝|R1-x1|2+|R3-y(x3)|2+|R13-x1*y(x3)|2。如果B(x3)等于或者大于閾值m2，則接收機進入到步驟430。否則，進入到步驟428。在步驟428，接收機將m2更新為B(x3)，同時將y(x1)設(shè)置為x1。在步驟430，確定x1是否是最后的符號，例如，對于16QAM來說是否i＝16。如果是，則確定已經(jīng)檢測到與所有的第一個符號s1匹配的第二個符號sj，以及接收機進入到步驟434。否則，在步驟432中接收機將變量i增加1并返回到步驟406。在步驟434中，接收機最后檢測y(x1)和y(x3)。
圖9是一個根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例解碼的接收機的框圖。該接收機由兩個獨立的解碼器540和545組成。
參考圖9，信道估計器520估計表示從多個發(fā)射天線到多個接收天線510的信道增益的信道系數(shù)。符號排列器530收集從接收天線510分四個時間段接收的符號，這四個時間段對應(yīng)于通過圖3或者圖4中示出的發(fā)射機分四次的一個塊的符號的發(fā)射。
符號排列器530從所收集的符號中形成一個矩陣。在該矩陣中，從同一個接收天線接收的符號被排列在同一行，而同時接收的符號被排在同一列。盡管示出了多個接收天線510，但是為了符號的簡明，下面還將描述用于一個天線情形的解碼。
如果將被檢測的四個符號是x1、x2、x3和x4，則基于信道增益和已接收的符號，第一解碼器540檢測x1和x3，而第二解碼器545則檢測x2和x4。因此，解碼器540和545同時檢測四個符號x1、x2、x3和x4。
在第一解碼器540中，符號發(fā)生器550產(chǎn)生所有可能的符號對，同時相位旋轉(zhuǎn)器552和554將每個符號對的至少一個符號旋轉(zhuǎn)相位值v或者1，該相位值v是在發(fā)射機中使用的。所有可能的符號對的數(shù)目是所用的調(diào)制階數(shù)的平方，例如，對于16QAM來說是162。
符號選擇器560計算參數(shù)R1，R2和R13并根據(jù)所述參數(shù)選擇符號對，該符號對最小化度量(43)或者(44)。所選符號對的數(shù)目等于調(diào)制階數(shù)。例如，對于16來說，根據(jù)度量(44)選擇16個符號對。
度量計算器570根據(jù)調(diào)制方案和發(fā)射天線的數(shù)目，使用所述參數(shù)來計算所選符號對的度量值。最小度量檢測器580利用計算的度量值檢測具有最小度量值的一個符號對。通過上面示出的等式(19)、(23)、(27)、(31)、(35)或者(39)來執(zhí)行度量計算。
第二檢測器545以同樣的方式進行操作。在第一和第二檢測器540和545分別檢測了x1&x3以及x2&x4之后，P/S轉(zhuǎn)換器590以正確的順序排列檢測的符號并且輸出恢復的x1、x2、x3和x4的符號組合。
假定2bPSK信號星座，一旦R1，R3和R13被計算，g(x1)的計算需要b個求和以及2b個相乘，用于每個g(x1)的2b個比較被需要用來計算y(x3)，最后執(zhí)行3×2b個相乘和相加以便計算B(x3)。因此，根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例，總共用4×2b的相加和相乘以及2b個比較，能夠?qū)崿F(xiàn)與第一個實施例的ML解碼一樣的符號檢測性能。
根據(jù)第三個實施例的解碼與第一和第二實施例的解碼方法相比較，可以用減少的計算量來解碼QPSK或者8PSK符號，而不管較低的符號檢測性能。
對于8PSK符號來說，接收機計算參數(shù)R1，R3和R13同時尋找到R1的最接近的星座點q1，到R3的最接近的星座點q3，到R13的最接近的星座q13。如果q13＝q1*q3，則接收機輸出q1和q3。
如果不是，則接收機通過將q13和q1q3之間的角除以2來計算一個角度Φd。然后接收機通過計算第一符號和第二符號候選的ML解碼度量值來尋找所希望的第一和第二符號，該第一符號和第二符號候選的角度分別在從q1和q3的角距離Φd之內(nèi)。
同樣，接收機計算參數(shù)R2、R4和R24，同時尋找點到R2的最接近的星座點q2，到R4的最接近的星座點q4，到R24的最接近的星座點q24。如果q24＝q2*q4，則接收機輸出q2和q4。
如果不是，則接收機通過將q24和q2*q4之間的角除以2來計算一個角度Φd’。然后接收機通過計算第一符號和第二符號候選的ML解碼度量值來尋找所希望的第一和第二符號，該第一符號和第二符號候選的角度分別在從q2和q4的角距離Φd’之內(nèi)。
圖10A和10B示出了8PSK信號星座以描述根據(jù)本發(fā)明的次最優(yōu)解碼。參考圖10A，到R1的最接近的星座點q1是ej(3π/4)，到R3的最接近的星座點q3是ej(-π/4)，以及到R13的最接近的星座點q13是ej(π/4)，q1*q3是ej(π)以及Φd＝3π/8。
參考圖10B，接收機從第一符號候選值s2、s3和s4以及第二符號候選值s0、s6和s7中，搜索所有可能的符號對中最小化ML解碼度量的一個符號對，該第一符號候選值s2、s3和s4是在從q1開始的3π/8之內(nèi)，而第二符號候選值s0、s6和s7是在從q3開始的3π/8之內(nèi)。同樣的過程被應(yīng)用于其它的PSK發(fā)射編碼矩陣。
圖11是一個示出了根據(jù)本發(fā)明第三個實施例解碼的流程圖。為了符號表示的簡單，僅使用一個符號對來執(zhí)行解碼。
參考圖11，在步驟602，接收機計算參數(shù)R1、R3和R13，同時在步驟604，尋找到R1的最接近的星座點x1，到R3的最接近的星座點x3，到R13的最接近的星座點x13。如果在步驟606中x13＝x1*x3，則接收機輸出x1和x3。如果不是，則接收機在步驟608中計算Φd=12∠(x13x1*x3),]]>同時在步驟610，選擇第一符號和第二符號候選值，其角度分別在從x1和x3的角距離Φd之內(nèi)。在步驟612，接收機通過從第一和第二符號候選值計算所有可能符號對的ML解碼度量值，檢測一個最小化第一實施例的ML解碼度量的符號對。
對于次最優(yōu)解碼來說，接收機的硬件配置如圖9所示。符號選擇器560計算參數(shù)R1、R3和R13，尋找到R1，R3和R13的最接近的星座點，計算角度Φd，并且在從星座點Φd之內(nèi)選擇候選符號。對于QPSK來說，從候選符號中產(chǎn)生多達3×3個候選符號對，而對于8PSK來說，候選符號對的數(shù)目可以達到5×5。
度量計算器570利用等式(19)、(23)、(27)、(31)、(35)或者(39)來計算符號對的度量值，同時最小度量檢測器580檢測具有最小度量值的符號對。
第二解碼器545以同樣的方式進行操作。因此，第一解碼器540檢測x1和x3，而第二解碼器545則檢測x2和x4。P/S轉(zhuǎn)換器590以正確的順序排列檢測的符號同時輸出已恢復的x1、x2、x3和x4的符號組合。
圖12、13和14是示出了分別根據(jù)BPSK、QPSK和8PSK的ML解碼的SER對SNR的圖，假設(shè)在本發(fā)明的第一個實施例中，例如，有2、3和4個發(fā)射天線和一個接收天線。
在圖12中，參考數(shù)字700、702和704表示分別用于2、3和4個發(fā)射天線的SER。在圖13中，標號710、712和714分別表示用于2、3和4個發(fā)射天線的SER。在圖14中，標號720、722和724分別表示用于2、3和4個發(fā)射天線的SER。
SER和SNR之間的關(guān)系由等式(45)給出SER＝C·SNR-d……(45)其中C是一個常數(shù)，而d是一個分集增益。因此，在圖12、13和14中，log(SER)＝-d·log(C·SNR)。就x軸上的log(SNR)來說，y＝-dx。因此，d是一個傾角。換句話說，對數(shù)刻度的SER-SNR曲線圖的傾角是分集增益。應(yīng)當從圖12、13和14中注意到，本發(fā)明的發(fā)射分集提供一個等于發(fā)射天線數(shù)目的分集階數(shù)，也就是說，最大分集階數(shù)。
圖15是比較在根據(jù)本發(fā)明的四個發(fā)射天線發(fā)射8PSK符號的第一和第三實施例的解碼方案之間的SER的圖。標號732表示根據(jù)第三個實施例的次最優(yōu)解碼，而參考數(shù)字730表示根據(jù)第一個實施例的ML解碼。盡管與ML解碼相比較，存在輕微的降質(zhì)性能，但該次最優(yōu)解碼仍然提供最大分集增益。
如上所述，本發(fā)明有利地提供了用于具有3個或者更多發(fā)射天線的空-時塊碼的最大分集增益，并簡化了接收機中用于檢測發(fā)射符號的解碼器的結(jié)構(gòu)。因此，增加了數(shù)據(jù)處理速率并節(jié)約了系統(tǒng)的擴展成本。
盡管本發(fā)明已經(jīng)被示出，而且參考其特定的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員容易理解各種形式上的變化和其中細節(jié)的改變都不會脫離由附加權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在無線通信系統(tǒng)中發(fā)射調(diào)制符號的發(fā)射機，包括多個發(fā)射天線，用于實現(xiàn)發(fā)射分集；以及一個發(fā)射編碼矩陣發(fā)生器，用于利用多個輸入符號產(chǎn)生多個符號組合，以在每個時間段從每個發(fā)射天線發(fā)射輸入符號一次，從所述符號組合形成一個發(fā)射編碼矩陣，其行對應(yīng)于發(fā)射時間段而列對應(yīng)于發(fā)射天線，以及在多個時間將所述符號組合輸出到發(fā)射天線，所述發(fā)射編碼矩陣具有彼此正交的至少兩列，以及所述符號組合具有輸入符號、符號的逆值和共軛以及通過將某些符號的相位旋轉(zhuǎn)預定的相位值一次而獲得的符號作為其元素，以最大化分集增益。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機，其中，如果發(fā)射天線的數(shù)目是4，所述發(fā)射編碼矩陣發(fā)生器包括一個編碼器，用于從四個輸入符號以及四個符號的逆值和共軛，產(chǎn)生具有四行和四列的發(fā)射編碼矩陣；以及至少兩個相位旋轉(zhuǎn)器，用于有選擇地將所述發(fā)射編碼矩陣的至少兩列中的符號的相位旋轉(zhuǎn)所述預定相位值。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)射機，其中，所述發(fā)射編碼矩陣是s1s2s3*s4*s2*-s1*s4-s3s3s4-s1*-s2*s4*-s3*-s2s1s1s2s3*-s4*s2*-s1*s4s3s3s4-s1*s2*s4*-s3*-s2-s1s1s2s3*-s4*s2*-s1*-s4-s3s3s4-s1*s2*s4*-s3*s2s1s1s2s3*s4*s2*-s1*-s4s3s3s4-s1*-s2*s4*-s3*s2-s1]]>s1s2-s3*-s4*s2*-s1*s4-s3s3s4s1*s2*s4*-s3*-s2s1s1s2-s3*s4*s2*-s1*s4s3s3s4s1*-s2*s4*-s3*-s2-s1s1s2-s3*-s4*s2*-s1*-s4s3s3s4s1*s2*s4*-s3*s2-s1s1s2-s3*s4*s2*-s1*-s4-s3s3s4s1*-s2*s4*-s3*s2s1]]>其中之一，其中，s1、s2、s3和s4是四個輸入符號。
4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)射機，其中，如果輸入符號是BPSK(二相相移鍵控)符號，則所述發(fā)射編碼矩陣是U2=s1s2js3s4-s2*s1*-js4*s3*-s4*-s3*js2*s1*s3-s4-js1s2]]>其中s1、s2、s3和s4是四個輸入符號。
5.如權(quán)利要求2所述的發(fā)射機，其中，如果輸入符號是QPSK(四相相移鍵控)符號，則所述發(fā)射編碼矩陣是U4=s1s2s3s4-s2*s1*-vs4*vs3*-s4*-s3*s2*s1*s3-s4-vs1vs2]]>其中s1、s2、s3和s4是四個輸入符號，v是所述預定相位值。
6.如權(quán)利要求5所述的發(fā)射機，其中，v是e-j2π/3。
7.如權(quán)利要求2所述的發(fā)射機，其中，如果輸入符號是8PSK(八相相移鍵控)符號，則所述發(fā)射編碼矩陣是U6=s1s2s3s4-s2*s1*-vs4*vs3*-s4*-s3*s2*s1*s3-s4-vs1vs2]]>其中，s1、s2、s3和s4是四個輸入符號，v是所述預定相位值。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)射機，其中，v是e-j5π/6。
9.如權(quán)利要求2所述的發(fā)射機，其中，如果輸入符號是16QAM(16相正交調(diào)幅)符號，則所述發(fā)射編碼矩陣是U8=s1s2s3s4-s2*s1*-vs4*vs3*-s4*-s3*s2*s1*s3-s4-vs1vs2]]>其中s1、s2、s3和s4是四個輸入符號，v是所述預定的相位值。
10.如權(quán)利要求9所述的發(fā)射機，其中，v是e-j5π/12。
11.如權(quán)利要求2所述的發(fā)射機，其中，如果輸入符號是64QAM(64相正交調(diào)幅)符號，則所述發(fā)射編碼矩陣是U10=s1s2s3s4-s2*s1*-vs4*vs3*-s4*-s3*s2*s1*s3-s4-vs1vs2]]>其中s1、s2、s3和s4是四個輸入符號，v是所述預定的相位值。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)射機，其中，v是e-j7π/48。
13.如權(quán)利要求1所述的發(fā)射機，其中，如果發(fā)射天線的數(shù)目是3，所述發(fā)射編碼矩陣發(fā)生器包括一個編碼器，用于從四個輸入符號以及四個符號的逆值和共軛，產(chǎn)生具有四行和四列的發(fā)射編碼矩陣；至少兩個相位旋轉(zhuǎn)器，用于有選擇地將所述發(fā)射編碼矩陣的至少兩列中的符號的相位旋轉(zhuǎn)所述預定相位值；以及列發(fā)生器，用于通過求和所選擇的包括相位被旋轉(zhuǎn)的符號的兩列的符號來產(chǎn)生一個新列，并用該新列替換所選的兩列，從而產(chǎn)生一個具有四行和三列的發(fā)射編碼矩陣。
14.如權(quán)利要求13所述的發(fā)射機，其中，從編碼器產(chǎn)生的發(fā)射編碼矩陣是s1s2s3*s4*s2*-s1*s4-s3s3s4-s1*-s2*s4*-s3*-s2s1s1s2s3*-s4*s2*-s1*s4s3s3s4-s1*s2*s4*-s3*-s2-s1s1s2s3*-s4*s2*-s1*-s4-s3s3s4-s1*s2*s4*-s3*s2s1s1s2s3*s4*s2*-s1*-s4s3s3s4-s1*-s2*s4*-s3*s2-s1]]>s1s2-s3*-s4*s2*-s1*s4-s3s3s4s1*s2*s4*-s3*-s2s1s1s2-s3*s4*s2*-s1*s4s3s3s4s1*-s2*s4*-s3*-s2-s1s1s2-s3*-s4*s2*-s1*-s4s3s3s4s1*s2*s4*-s3*s2-s1s1s2-s3*s4*s2*-s1*-s4-s3s3s4s1*-s2*s4*-s3*s2s1]]>其中之一，其中，s1、s2、s3和s4是四個輸入符號。
15.如權(quán)利要求13所述的發(fā)射機，其中，如果輸入符號是BPSK符號，則所述發(fā)射編碼矩陣是U1=s1s2+js32s4-s2*s1*-js4*2s3*-s4*-s3*+js2*2s1*s3-s4-js12s2]]>其中s1、s2、s3和s4是四個輸入符號。
16.如權(quán)利要求13所述的發(fā)射機，其中，如果輸入符號是QPSK符號，則所述發(fā)射編碼矩陣是U3=s1s2+s32s4-s2*s1*-vs4*2vs3*-s4*-s3*+s2*2s1*s3-s4-vs12vs2]]>其中s1、s2、s3和s4是四個輸入符號，v是所述預定相位值。
17.如權(quán)利要求16所述的發(fā)射機，其中，v是e-j2π/3。
18.如權(quán)利要求13所述的發(fā)射機，其中，如果輸入符號是8PSK符號，則所述發(fā)射編碼矩陣是U5=s1s2+s32s4-s2*s1*-vs4*2vs3*-s4*-s3*+s2*2s1*s3-s4-vs12vs2]]>其中，s1、s2、s3和s4是四個輸入符號，v是所述預定相位值。
19.如權(quán)利要求18所述的發(fā)射機，其中，v是e-j5π/6。
20.如權(quán)利要求13所述的發(fā)射機，其中，如果輸入符號是16QAM符號，則所述發(fā)射編碼矩陣是U7=s1s2+s32s4-s2*s1*-vs4*2vs3*-s4*-s3*+s2*2s1*s3-s4-vs12vs2]]>其中，s1、s2、s3和s4是四個輸入符號，v是所述預定相位值。
21.如權(quán)利要求20所述的發(fā)射機，其中，v是e-j5π/12。
22.如權(quán)利要求13所述的發(fā)射機，其中，如果輸入符號是64QAM符號，則所述發(fā)射編碼矩陣是U9=s1s2+s32s4-s2*s1*-vs4*2vs3*-s4*-s3*+s2*2s1*s3-s4-vs12vs2]]>其中，s1、s2、s3和s4是四個輸入符號，v是所述預定相位值。
23.如權(quán)利要求22所述的發(fā)射機，其中，v是e-j7π/48。
24.一種接收機，用于在無線通信系統(tǒng)中從發(fā)射機接收相位被旋轉(zhuǎn)了一次的調(diào)制符號，所述接收機包括第一和第二解碼器，用于使用由一個接收天線在四個時間段從3個發(fā)射天線接收的信號以及從發(fā)射天線到接收天線的信道增益，檢測所有可能的符號對中最小化最大似然(ML)解碼度量的符號對，其中，如果所述調(diào)制符號是BPSK(二相相移鍵控)符號，所述第一和第二解碼器計算參數(shù)R1=α*r1+β12r2*+γr3*+jβ*12r4]]>R3=γr2*-jβ*12r1+α*r4-β*12r3*]]>R13=j(C1+C3)2]]>C1=-α*β2-αβ*2]]>C3=jγ*β2-jγβ*2]]>R2=β*12r1-αr2*+jβ12r3*+γ*r4]]>R4=γ*r1-jβ12r2*-αr3*-β*12r4]]>R24=j(C2+C4)2]]>C2=αβ*2+α*β2]]>C4=jγβ*2-jγ*β2]]>其中，α、β和γ是信道增益以及r1、r2、r3和r4是接收信號，并且第一和第二解碼器分別尋找最小化|R1-x1|2+|R3-x3|2+|R13-x1*x3|2和|R2-x2|2+|R4-x4|2+|R24-x2*x4|2的符號對(x1、x3)和(x2、x4)。
25.一種接收機，用于在無線通信系統(tǒng)中從發(fā)射機接收相位被旋轉(zhuǎn)了一次的調(diào)制符號，該接收機包括第一和第二解碼器，用于使用由一個接收天線在四個時間段從3個發(fā)射天線接收的信號和從發(fā)射天線到接收天線的信道增益，檢測所有的可能符號對中最小化最大似然(ML)解碼度量的符號對，其中，如果該調(diào)制符號是QPSK(四相相移鍵控)或者8PSK(八相相移鍵控)符號，則第一和第二解碼器計算參數(shù)R1=α*r1+β12r2*+γr3*-v*β*12r4]]>R3=vγr2*+β*12r1+α*r4-β12r3*]]>R13=-(C1+C3)2]]>C1=-α*βv2+αβ*2]]>C3=γβ*v2-γ*β2]]>R2=β*12r1-αr2*+β12r3*+v*γ*r4]]>R4=γ*r1-vβ12r2*-αr3*-β*12r4]]>R24=-(C2+C4)2]]>C2=-αβ*2+vα*β2]]>C4=-vγβ*2+γ*β2]]>其中，α、β和γ是信道增益和r1、r2、r3和r4是接收的信號，以及v是被發(fā)射機旋轉(zhuǎn)的符號的相位的相位值，并且第一和第二解碼器分別尋找最小化|R1-x1|2+|R3-x3|2+|R13-x1*x3|2和|R2-x2|2+|R4-x4|2+|R24-x2*x4|2的符號對(x1、x3)和(x2、x4)。
26.一種接收機，用于在無線通信系統(tǒng)中從發(fā)射機接收相位被旋轉(zhuǎn)了一次的調(diào)制符號，該接收機包括第一和第二解碼器，用于使用由一個接收天線在四個時間段從3個發(fā)射天線接收的信號和從發(fā)射天線到接收天線的信道增益，檢測所有可能的符號對中最小化最大似然(ML)解碼度量的符號對，其中，如果所述調(diào)制符號是16QAM(16相正交調(diào)幅)或者64QAM(64相正交調(diào)幅)符號，則第一和第二解碼器計算參數(shù)R1=(α*r1+β12r2*+γr3*-v*β*12r4)K3]]>R3=(vγr2*+β*12r1+α*r4-β12r3*)K3]]>R13=-(C1+C3)2K3]]>K3＝|α|2+|β|2+|γ|2C1=-α*βv2+αβ*2]]>C3=γβ*v2-γ*β2]]>R2=(β*12r1-αr2*+β12r3*+v*γ*r4)K3]]>R4=(γ*r1-vβ12r2*-αr3*-β*12r4)K3]]>R24=-(C2+C4)2K3]]>C2=-αβ*2+vα*β2]]>C4=-vγβ*2+γ*β2]]>其中，α、β和γ是信道增益和r1、r2、r3和r4是接收的信號，以及v是由發(fā)射機旋轉(zhuǎn)的符號的相位的相位值，并且第一和第二解碼器分別尋找最小化|R1-x1|2+|R3-x3|2+|R13-x1*x3|2-|x1|2+|x3|2和|R2-x2|2+|R4-x4|2+|R24-x2*x4|2-|x2|2|x4|2的符號對(x1、x3)和(x2、x4)。
27.一種接收機，用于在無線通信系統(tǒng)中從發(fā)射機接收相位被旋轉(zhuǎn)了一次的調(diào)制符號，該接收機包括第一和第二解碼器，用于使用由一個接收天線從4個發(fā)射天線在四個時間段接收的信號和從發(fā)射天線到接收天線的信道增益，檢測所有可能的符號對中最小化最大似然(ML)解碼度量的符號對，其中，如果該調(diào)制符號是BPSK(二相相移鍵控)符號，則第一和第二解碼器計算參數(shù)R1＝α*r1+βr2*+ζr3*+jγ*r4R3＝ζr2*-jγ*r1+α*r4-βr3*R13＝-(C1+C3)C1＝j(luò)α*γ+jαγ*C3＝ζ*β-ζβ*R2＝β*r1-αr2*+jγr3*+ζ*r4R4＝ζ*r1-jγr2*-αr3*-β*r4R24＝-(C2+C4)C2＝ζβ*-ζ*βC4＝-jαγ*-jγα*其中，α、β、γ和ξ是信道增益以及r1、r2、r3和r4是接收的信號，并且第一和第二解碼器分別尋找最小化|R1-x1|2+|R3-x3|2+|R13-x1*x3|2和|R2-x2|2+|R4-x4|2+|R24-x2*x4|2的符號對(x1、x3)和(x2、x4)。
28.一種接收機，用于在無線通信系統(tǒng)中從發(fā)射機接收相位被旋轉(zhuǎn)了一次的調(diào)制符號，該接收機包括第一和第二解碼器，用于使用由一個接收天線在四個時間段從4個發(fā)射天線接收的信號和從發(fā)射天線到接收天線的信道增益，檢測所有可能的符號對中最小化最大似然(ML)解碼度量的符號對，其中，如果該調(diào)制符號是QPSK(四相相移鍵控)或者8PSK(八相相移鍵控)符號，則第一和第二解碼器計算參數(shù)R1＝α*r1+βr2*+ζr3*-v*γ*r4R3＝vζr2*+γ*r1+α*r4-βr3*R13＝-(C1+C3)C1＝-α*γv+αγ*C3＝ζβ*v-ζ*βR2＝β*r1-αr2*+γr3*+v*ζ*r4R4＝ζ*r1-vγr2*-αr3*-β*r4R24＝-(C2+C4)C2＝-αγ*+vα*γC4＝-vζβ*+ζ*β其中，α、β、γ和ξ是信道增益和r1，r2，r3和r4是接收的信號，以及v是發(fā)射機旋轉(zhuǎn)符號相位的相位值，并且第一和第二解碼器分別尋找最小化|R1-x1|2+|R3-x3|2+|R13-x1*x3|2和|R2-x2|2+|R4-x4|2+|R24-x2*x4|2的符號對(x1、x3)和(x2、x4)。
29.一種接收機，用于在無線通信系統(tǒng)中從發(fā)射機接收相位被旋轉(zhuǎn)一次的調(diào)制符號，該接收機包括第一和第二解碼器，用于使用由一個接收天線在四個時間段從4個發(fā)射天線接收的信號和從發(fā)射天線到接收天線的信道增益，檢測所有可能的符號對中最小化最大似然(ML)解碼度量的符號對，其中，如果該調(diào)制符號是16QAM(16相正交調(diào)幅)或者64QAM(64相正交調(diào)幅)符號，則第一和第二解碼器計算參數(shù)R1=(α*r1+βr2*+ζr3*-v*γ*r4)K4]]>R3=(vζr2*+γ*r1+α*r4-βr3*)K4]]>R13=-(C1+C3)K4]]>K3＝|α|2+|β|2+|γ|2C1＝-α*γv+αγ*C3＝ζβ*v-ζ*βR2=(β*r1-αr2*+γr3*+v*ζ*r4)K4]]>R4=(ζ*r1-vγr2*-αr3*-β*r4)K4]]>R24=-(C2+C4)K4]]>C2＝-αγ*+vα*γC4＝-vζβ*+ζ*β其中，α、β、γ和ξ是信道增益和r1，r2，r3和r4是接收的信號，以及v是發(fā)射機旋轉(zhuǎn)符號相位的相位值，并且第一和第二解碼器分別尋找最小化|R1-x1|2+|R3-x3|2+|R13-x1*x3|2-|x1|2|x3|2和|R2-x2|2+|R4-x4|2+|R24-x2*x4|2-|x2|2|x4|2的符號對(x1、x3)和(x2、x4)。
30.一種接收機，用于在無線通信系統(tǒng)中從發(fā)射機接收相位被旋轉(zhuǎn)了一次的PSK(相移鍵控)調(diào)制符號，該接收機包括第一和第二解碼器，用于使用由一個接收天線在四個時間段從3個發(fā)射天線接收的信號和從發(fā)射天線到接收天線的信道增益，在所有可能的符號對中選擇侯選符號對，并檢測侯選符號對中最小化最大似然(ML)解碼度量的符號對，其中，所述第一和第二解碼器計算參數(shù)R1=α*r1+β12r2*+γr3*-v*β*12r4]]>R3=vγr2*+β*12r1+α*r4-β12r3*]]>R13=-(C1+C3)2]]>C1=-α*βv2+αβ*2]]>C3=γβ*v2-γ*β2]]>R2=β*12r1-αr2*+β12r3*+v*γ*r4]]>R4=γ*r1-vβ12r2*-αr3*-β*12r4]]>R24=-(C2+C4)2]]>C2=-αβ*2+vα*β2]]>C4=-vγβ*2+γ*β2]]>其中，α、β和γ是信道增益以及r1、r2、r3和r4是接收的信號，并且第一和第二解碼器分別尋找所有可能的符號對(x1、x3)和(x2、x4)作為侯選符號對，以及符號x3和x4分別是最接近R3+x1R13和R4+x2R24的星座點。
31.一種接收機，用于在無線通信系統(tǒng)中從發(fā)射機接收相位被旋轉(zhuǎn)一次的QAM(正交調(diào)幅)調(diào)制符號，包括第一和第二解碼器，用于使用由一個接收天線在四個時間段從3個發(fā)射天線接收的信號和從發(fā)射天線到接收天線的信道增益，在所有可能的符號對中選擇侯選符號對，并檢測侯選符號對中最小化最大似然(ML)解碼度量的符號對，其中，所述第一和第二解碼器計算參數(shù)R1=(α*r1+β12r2*+γr3*-v*β*12r4)K3]]>R3=(vγr2*+β*12r1+α*r4-β12r3*)K3]]>R13=-(C1+C3)2K3]]>K3＝|α|2+|β|2+|γ|2C1=-α*βv2+αβ*2]]>C3=γβ*v2-γ*β2]]>R2=(β*12r1-αr2*+β12r3*+v*γ*r4)K3]]>R4=(γ*r1-vβ12r2*-αr3*-β*12r4)K3]]>R24=-(C2+C4)2K3]]>C2=-αβ*2+vα*β2]]>C4=-vγβ*2+γ*β2]]>其中，α、β、γ和ξ是信道增益和r1、r2、r3和r4是接收的信號，以及v是發(fā)射機旋轉(zhuǎn)符號相位的相位值，并且第一和第二解碼器分別尋找所有可能的符號對(x1、x3)和(x2、x4)作為候選符號對，以及符號x3和x4分別是最接近R3+x1R13和R4+x2R24的星座點。
32.一種接收機，用于在無線通信系統(tǒng)中從發(fā)射機接收相位被旋轉(zhuǎn)了一次的PSK(相移鍵控)調(diào)制符號，包括第一和第二解碼器，用于使用由一個接收天線在四個時間段從4個發(fā)射天線接收的信號和從發(fā)射天線到接收天線的信道增益，在所有可能的符號對中選擇侯選符號對，并檢測侯選符號對中最小化最大似然(ML)解碼度量的符號對，其中，所述第一和第二解碼器計算參數(shù)R1＝α*r1+βr2*+ζr3*-v*γ*r4R3＝vζr2*+γ*r1+α*r4-βr3*R13＝-(C1+C3)C1＝-α*γv+αγ*C3＝ζβ*v-ζ*βR2＝β*r1-αr2*+γr3*+v*ζ*r4R4＝ζ*r1-vγr2*-αr3*-β*r4R24＝-(C2+C4)C2＝-αγ*+vα*γC4＝-vζβ*+ζ*β其中，α、β、γ和ξ是信道增益和r1、r2、r3和r4是接收的信號，以及v是發(fā)射機旋轉(zhuǎn)符號相位的相位值，并且第一和第二解碼器分別尋找所有可能的符號對(x1、x3)和(x2、x4)作為侯選符號對，以及符號x3和x4分別是最接近R3+x1R13和R4+x2R24的星座點。
33.一種接收機，用于在無線通信系統(tǒng)中從發(fā)射機接收相位被旋轉(zhuǎn)一次的QAM(正交調(diào)幅)調(diào)制符號，包括第一和第二解碼器，用于使用由一個接收天線在四個時間段從4個發(fā)射天線接收的信號和從發(fā)射天線到接收天線的信道增益，在所有可能的符號對中選擇侯選符號對，并檢測所述侯選符號對中最小化最大似然(ML)解碼度量的符號對，其中，第一和第二解碼器計算參數(shù)R1=(α*r1+βr2*+ζr3*-v*γ*r4)K4]]>R3=(vζr2*+γ*r1+α*r4-βr3*)K4]]>R13=-(C1+C3)K4]]>K3＝|α|2+|β|2+|γ|2C1＝-α*γv+αγ*C3＝ζβ*v-ζ*βR2=(β*r1-αr2*+γr3*+v*ζ*r4)K4]]>R4=(ζ*r1-vγr2*-αr3*-β*r4)K4]]>R24=-(C2+C4)K4]]>C2＝-αγ*+vα*γC4＝-vζβ*+ζ*β其中，α、β、γ和ξ是信道增益和r1、r2、r3和r4是接收的信號，以及v是發(fā)射機旋轉(zhuǎn)符號相位的相位值，并且第一和第二解碼器分別尋找所有可能的符號對(x1、x3)和(x2、x4)作為侯選符號對，以及符號x3和x4分別是最接近R3+x1R13和R4+x2R24的星座點。
34.一種接收機，用于在無線通信系統(tǒng)中從發(fā)射機接收相位被旋轉(zhuǎn)了一次的PSK(相移鍵控)調(diào)制符號，該接收機包括第一和第二解碼器，用于使用由一個接收天線在四個時間段從3個發(fā)射天線接收的信號和從發(fā)射天線到接收天線的信道增益，在所有可能的符號對中選擇侯選符號對，并檢測侯選符號對中最小化最大似然(ML)解碼度量的符號對，其中，所述第一解碼器計算R1=α*r1+β12r2*+γr3*-v*β*12r4]]>R3=vγr2*+β*12r1+α*r4-β12r3*]]>R13=-(C1+C3)2]]>C1=-α*βv2+αβ*2]]>C3=γβ*v2-γ*β2]]>其中，α、β和γ是信道增益和r1、r2、r3和r4是接收的信號，以及v是發(fā)射機旋轉(zhuǎn)符號相位的相位值，如果x13＝x1*x3，則輸出一個符號對(x1、x3)，x1是最接近R1的符號，x3是最接近R3的符號，以及x13是最接近R13的符號，以及如果x1*x3≠x13，則通過將x13和x1*x3之間的角度除以2來計算一個角度Φd，并選擇其角度分別從x1和x3在Φd之內(nèi)的符號作為所述侯選符號，以及第二解碼器計算R2=β*12r1-αr2*+β12r3*+v*γ*r4]]>R4=γ*r1-vβ12r2*-αr3*-β*12r4]]>R24=-(C2+C4)2]]>C2=-αβ*2+vα*β2]]>C4=-vγβ*2+γ*β2]]>其中，α、β和γ是信道增益和r1、r2、r3和r4是接收的信號，以及v是發(fā)射機旋轉(zhuǎn)符號相位的相位值，如果x24＝x2*x4，則輸出一個符號對(x2、x4)，x2是最接近R2的符號，x4是最接近R4的符號，x24是最接近R24的符號，以及如果x2*x4≠x24，則通過將x24和x2*x4之間的角度除以2來計算一個角度Φd’，并選擇其角度分別從x2和x4在Φd’之內(nèi)的符號作為所述侯選符號。
35.一種接收機，用于在無線通信系統(tǒng)中從發(fā)射機接收相位被旋轉(zhuǎn)了一次的PSK(相移鍵控)調(diào)制符號，該接收機包括第一和第二解碼器，用于使用由一個接收天線在四個時間段從4個發(fā)射天線接收的信號和從發(fā)射天線到接收天線的信道增益，在所有可能的符號對中選擇侯選符號對，并檢測侯選符號對中最小化最大似然(ML)解碼度量的符號對，其中，所述第一解碼器計算R1＝α*r1+βr2*+ζr3*-v*γ*r4R3＝vζr2*+γ*r1+α*r4-βr3*R13＝-(C1+C3)C1＝-α*γv+αγ*C3＝ζβ*v-ζ*β其中，α、β、γ和ζ是信道增益和r1、r2、r3和r4是接收的信號，以及v是發(fā)射機旋轉(zhuǎn)符號相位的預定相位值，如果x13＝x1*x3，則輸出一個符號對(x1、x3)，x1是最接近R1的符號，x3是最接近R3的符號，x13是最接近R13的符號，以及如果x1*x3≠x13，則通過將x13和x1*x3之間的角度除以2來計算一個角度Φd，并選擇其角度分別從x1和x3在Φd之內(nèi)的符號作為所述侯選符號，以及所述第二解碼器計算R2＝β*r1-αr2*+γr3*+v*ζ*r4R4＝ζ*r1-vγr2*-αr3*-β*r4R24＝-(C2+C4)C2＝-αγ*+vα*γC4＝-vζβ*+ζ*β其中，α、β、γ和ξ是信道增益和r1、r2、r3和r4是接收的信號，以及v是發(fā)射機旋轉(zhuǎn)符號相位的預定相位值，如果x24＝x2*x4，則輸出一個符號對(x2、x4)，x2是最接近R2的符號，x4是最接近R4的符號，x24是最接近R24的符號，以及如果x2*x4≠x24，則通過將x24和x2*x4之間的角度除以2來計算一個角度Φd’，并選擇其角度分別從x2和x4在Φd’之內(nèi)的符號作為所述侯選符號。
全文摘要
在這里公開了一種發(fā)射機和接收機，該發(fā)射機和接收機支持在一個無線通信系統(tǒng)中使用空－時塊編碼的發(fā)射天線分集。發(fā)射機產(chǎn)生符號組合，作為它們的元素，該符號組合包括輸入符號、符號的逆值和共軛以及通過旋轉(zhuǎn)一次符號的相位而獲得的符號，用該符號組合形成具有在彼此正交的至少兩個列中的符號的一個矩陣，并發(fā)射該矩陣。接收機利用從發(fā)射天線到接收天線的信道增益，檢測所有可能的符號中最小化最大似然(ML)解碼度量的符號。同樣，接收機根據(jù)發(fā)射的調(diào)制符號的特性，在所有可能的符號中選擇候選符號，并檢測最小化ML解碼度量的符號。
文檔編號H04L1/06GK1501595SQ20031012316
公開日2004年6月2日 申請日期2003年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月10日
發(fā)明者黃 洙, 黃讚洙, 塔羅克, 韋希德·塔羅克, 南承勛, 金映秀, 鄭在學 申請人:三星電子株式會社