專利名稱：用于多輸入/多輸出傳輸?shù)撵`活速率分割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多輸入/多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)，在其中，發(fā)射機(jī)對于它通過其中發(fā)送的信道參數(shù)有些了解。它特別針對根據(jù)信道參數(shù)將輸入分組的位分為兩個(gè)流，并采用多個(gè)天線來發(fā)送那些流。
背景來自發(fā)射機(jī)的已調(diào)制無線信號通過多個(gè)傳播路徑到達(dá)接收機(jī)。每個(gè)路徑的特性隨時(shí)間以及相互之間因諸如衰落、多徑以及不同的信號與干擾及噪聲比(SINR)之類的因素而變化。多個(gè)發(fā)射和/或接收天線可用來提供保證防止對這些路徑的任一個(gè)的不利影響的分集，因?yàn)檎_接收傳輸?shù)目赡苄噪S發(fā)射天線的數(shù)量而提高，只要一個(gè)傳播路徑不僅僅是其它路徑的線性組合。這種面向分集的方法采用時(shí)空編碼，以及由于對性能的強(qiáng)調(diào)超過容量，在發(fā)射機(jī)上還包括對信道分布而通常不是對信道質(zhì)量的了解。它們采用僅一個(gè)接收機(jī)天線完全可實(shí)現(xiàn)，以及附加接收機(jī)天線只是用來增加接收機(jī)分集增益。
雖然多接收和/或多發(fā)射天線(多輸入/多輸出或MIMO)已經(jīng)成功地用于增強(qiáng)分集，但是，與非MIMO系統(tǒng)相比，它們還允許通信容量的大量增加。那種增加與發(fā)射或接收天線的數(shù)量線性相關(guān)。對于采用T個(gè)發(fā)射天線和R個(gè)接收天線的系統(tǒng)，MIMO信道可看作是C個(gè)獨(dú)立信道，其中，C小于或等于T與R中較小的一個(gè)。C個(gè)信道中的每個(gè)又稱作整個(gè)MIMO信道的空間子信道，并且對應(yīng)于一維。
實(shí)現(xiàn)那種增加容量的一種方式利用稱作對角線BLAST的分層時(shí)空體系結(jié)構(gòu)，向發(fā)射天線中的每個(gè)傳遞時(shí)空編碼的若干數(shù)據(jù)流之一。對角線BLAST假定MIMO信道為瑞利衰落，以及信道參數(shù)在接收機(jī)上而不在發(fā)射機(jī)上為已知的。因此，對角線BLAST是一種開環(huán)方式。作為對角線BLAST的更簡單實(shí)現(xiàn)的V-BLAST提倡單數(shù)據(jù)流的簡單解復(fù)用而不是時(shí)空的某種特定編碼。用于V-BLAST的相應(yīng)接收機(jī)體系結(jié)構(gòu)也更為簡單。一般來說，各種BLAST方法以相同速率在每個(gè)發(fā)射天線或天線對(取決于反饋和空間信道實(shí)現(xiàn))進(jìn)行發(fā)送，并在接收機(jī)上采用最小均方誤差線性變換，之后跟隨基于編碼符號的干擾消除。由于它的開環(huán)方式，V-BLAST采用多個(gè)天線上的編碼分組的符號的簡單解復(fù)用。
實(shí)現(xiàn)更大MIMO容量的更近來的方法依靠發(fā)射機(jī)上的某種信道狀態(tài)信息的可用性，即閉環(huán)方式。這樣一種方法稱作按天線速率控制(PARC)，其中，根據(jù)它們相應(yīng)的信道條件為兩個(gè)或兩個(gè)以上發(fā)射天線分配可變發(fā)送速率。分開對這兩個(gè)流進(jìn)行編碼，以便實(shí)現(xiàn)不同的速率。一般來說，PARC方法把數(shù)據(jù)流輸入到解復(fù)用器，它在其中被分為若干獨(dú)立流。在大小為N的分組被輸入到解復(fù)用器的情況下，相應(yīng)的輸出則為N1和N2，其中N＝N1+N2。各獨(dú)立流進(jìn)入特播編碼器，在其中，對它進(jìn)行編碼和在時(shí)間上交織。在擴(kuò)頻系統(tǒng)中，N1和N2分組中的每個(gè)分開且獨(dú)立地經(jīng)過擴(kuò)頻、重新組裝、加擾并從T個(gè)天線之一發(fā)送。一旦在復(fù)用器上被分開，這些流保持獨(dú)立，因此它們沒有在空間上而只是在時(shí)間上在編碼器進(jìn)行編碼。在接收機(jī)上，在R個(gè)接收天線之一上接收每個(gè)子信道，在其中，信號采用最小均方誤差算法來檢測。接收具有最高信號與干擾噪聲比(SINR)的信號的天線首先被檢測、解擴(kuò)、復(fù)用解碼以及收集。解碼的第一信號用來重構(gòu)所接收信號，然后將它從呈現(xiàn)較低SINR的剩余子信道中減去。信號中的每個(gè)被收集并且相互復(fù)用。
在理論上，用于MIMO系統(tǒng)的最佳方法是在若干發(fā)射天線當(dāng)中發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)流，在其中，每個(gè)流的編碼速率和功率分配適應(yīng)用來發(fā)送相應(yīng)流的信道質(zhì)量。
研究人員將這稱作本征模式或者填充水MIMO。另外，理論表明，當(dāng)每個(gè)分組在多個(gè)信道上共同編碼和交織時(shí)，可實(shí)現(xiàn)最佳MIMO性能。本發(fā)明針對采用對發(fā)射機(jī)上的信道質(zhì)量或信道參數(shù)的某種了解在MIMO系統(tǒng)中增加容量利用率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過在空間及時(shí)間上對子分組或流進(jìn)行編碼，對以上先有技術(shù)方法進(jìn)行改進(jìn)。本發(fā)明在各種實(shí)施例中執(zhí)行這些步驟，其方式是，在將大小為N的整個(gè)分組分為子分組之前對它進(jìn)行編碼，確定子分組大小，另外還根據(jù)對信道參數(shù)的了解來確定每個(gè)子分組中的系統(tǒng)位的數(shù)量，以及將不同功率和速率應(yīng)用于通過其中發(fā)送不同子分組的不同信道。另外，本發(fā)明還可采用長度為N的單編碼器，用于在將大小為N的整個(gè)分組分為通過不同子信道發(fā)送的多個(gè)流之前對它編碼，并且可采用本征向量，以從對信道質(zhì)量的了解所確定的功率通過一個(gè)以上信道發(fā)送流中的每個(gè)。
具體來說，本發(fā)明包括用于發(fā)送數(shù)字分組的方法。該方法包括例如通過用于大小為N位的分組的長度為N的交織器，在時(shí)間上對位的分組進(jìn)行編碼。該方法包括確定來自反饋電路的至少第一信道的質(zhì)量。反饋電路優(yōu)選地是符合cdma2000版本C的R-CQICH信道，但也可能是提供信道參數(shù)的閉環(huán)反饋的任何電路。信道的質(zhì)量優(yōu)選地包括信道容量的測量，最優(yōu)選地，反饋電路返回要通過其中發(fā)送位的分組的信道的每個(gè)的這類質(zhì)量測量結(jié)果。編碼分組被分為定義第一大小的第一子分組以及定義與第一大小不同的第二大小的第二子分組。第一大小基于由反饋電路所提供的第一信道的質(zhì)量，以及優(yōu)選地，所有子分組大小由涉及所有信道的反饋來確定。編碼子分組被并行發(fā)送，第一子分組以第一速率通過第一信道從第一天線發(fā)送，以及第二子分組以第二速率通過第二信道從第二天線發(fā)送。
本發(fā)明還包括發(fā)射機(jī)，其中包括編碼器、信道反饋電路、解復(fù)用器、第一放大器以及第一和第二天線。發(fā)射機(jī)可包括兩個(gè)以上天線。編碼器具有用于接收可從高速率輸入數(shù)據(jù)流得出的多個(gè)N位的輸入。大小N可根據(jù)1xEV-DV標(biāo)準(zhǔn)中允許的信道質(zhì)量反饋來確定。信道反饋電路用于確定第一通信信道的信道特性，以及優(yōu)選地用于確定要通過其中發(fā)送N位的至少一部分的所有信道的這類特性。解復(fù)用器具有耦合到編碼器的輸出的輸入以及耦合到信道反饋電路的輸出的輸入。到解復(fù)用器的這些輸入優(yōu)選地是分開的。編碼器的輸出由M個(gè)編碼位組成。解復(fù)用器還具有用于輸出編碼M位的第一部分的第一輸出以及用于輸出編碼M位的第二部分的第二輸出。第一和第二輸出在電氣上是并行的。在分組要通過T個(gè)發(fā)射天線進(jìn)行發(fā)送的情況下，解復(fù)用器包括用于輸出T個(gè)子分組的T個(gè)并行輸出。放大器耦合到解復(fù)用器的第一輸出，用于增加編碼M位的第一部分的功率。第一天線還耦合到用于通過第一通信信道發(fā)送編碼N位的第一部分的第一輸出，以及第二天線耦合到用于通過第二通信信道發(fā)送編碼M位的第二部分的第二輸出。
采用本征向量，第一部分和第二部分都可通過第一和第二信道中的每個(gè)或者通過可用數(shù)量的T信道來發(fā)送。與解復(fù)用器的各輸出關(guān)聯(lián)的本征向量塊強(qiáng)加對它們的位的相應(yīng)部分通過不同信道的傳輸有區(qū)別的功率。優(yōu)選地，反饋電路還輸出到與解復(fù)用器的各輸出關(guān)聯(lián)的子分組選擇器塊，使得通過各信道的傳輸?shù)乃俾士赏ㄟ^選擇子分組以填充其大小至少部分由反饋電路確定的傳輸分組來確定。實(shí)際上，無法使速率為最大，因?yàn)榘╟dma2000版本C在內(nèi)的許多空中接口標(biāo)準(zhǔn)僅允許某些分組大小被發(fā)送。在那種情況下，傳輸速率部分由信道質(zhì)量以及部分由標(biāo)準(zhǔn)來確定。
附圖簡介

圖1是框圖，說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)射機(jī)。
圖2A是先有技術(shù)的示意圖，說明根據(jù)1xEV-DV標(biāo)準(zhǔn)的分組傳輸方案。
圖2B是先有技術(shù)的示意圖，說明根據(jù)PARC方法的分組傳輸。
圖3是示意圖，說明根據(jù)本發(fā)明的子分組組裝和分組傳輸。
詳細(xì)說明本發(fā)明通過在空間和時(shí)間上對流進(jìn)行編碼，以及根據(jù)對信道參數(shù)的了解在流當(dāng)中劃分系統(tǒng)位，對先有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。這種了解可能通過上行鏈路信道來自接收機(jī)，來自接收機(jī)對上行鏈路信道的測量，或者這兩者。也可采用信道質(zhì)量測量的其它源。本發(fā)明與一般稱作cdma2000版本C且如以下所述的1xEV-DV標(biāo)準(zhǔn)的分組數(shù)據(jù)信道(F-PDCH)兼容。對于1xEV-DV應(yīng)用，上行鏈路信道可能是反向信道質(zhì)量指示信道(R-CQICH)或者反向確認(rèn)信道(R-ACKCH)。
CDMA即碼分多址是基于擴(kuò)頻技術(shù)的無線電頻譜的極有效利用，通過擴(kuò)頻技術(shù)，窄帶語音或數(shù)據(jù)信號在較寬頻帶上與一般稱作Walsh-Hadamard碼或者Walsh碼的擴(kuò)頻碼相乘。簡言之，窄帶信號被分為“分組”，它們各插入一個(gè)或多個(gè)“時(shí)隙”，每個(gè)時(shí)隙由時(shí)間和頻率邊界來定義。分組可在整個(gè)可用帶寬上擴(kuò)展，因此初始窄帶信號實(shí)際上通過寬得多的帶寬來傳送。無線服務(wù)提供商的基站一般同時(shí)服務(wù)于多個(gè)用戶。雖然某些時(shí)隙可能暫時(shí)專用于一個(gè)用戶或移動(dòng)臺，但是其它時(shí)隙可用于其它移動(dòng)臺。為了滿足增加可用帶寬上(尤其是在下行鏈路、即基站到移動(dòng)臺方向上)的數(shù)據(jù)的需求，已經(jīng)引入1xEV-DV標(biāo)準(zhǔn)，它允許無線運(yùn)營商更有效地利用其頻譜。
1xEV-DV將多個(gè)新特征引入空中接口體系結(jié)構(gòu)。一個(gè)關(guān)鍵特征是更高的前向鏈路容量以便產(chǎn)生高達(dá)3.1Mbps的平均前向數(shù)據(jù)速率以及大約1Mbps的平均扇區(qū)吞吐量。1xEV-DV通過自適應(yīng)調(diào)制編碼方案(AMC)、對物理幀層的混合自動(dòng)重復(fù)請求(H-ARQ)以及通過定義稱作分組數(shù)據(jù)信道(PDCH)的新前向鏈路數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)信道，來實(shí)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)速率。PDCH對于在其上傳送的數(shù)據(jù)提供時(shí)分復(fù)用以及碼分復(fù)用處理。PDCH由分組數(shù)據(jù)用戶共享，無法經(jīng)過軟切換(SHO)。根據(jù)各個(gè)無線運(yùn)營商所確定的系統(tǒng)負(fù)荷，PDCH由各通過32元Walsh函數(shù)擴(kuò)展的一至二十八個(gè)碼分復(fù)用正交Walsh子信道組成。它可以408、792、1560、2328、3096和3864個(gè)位的固定大小發(fā)送分組，以及系統(tǒng)具有1.25、2.5和5.O毫秒(ms)的可變分組持續(xù)時(shí)間。在1xEV-DV之下允許的各種分組大小使MIMO設(shè)備能夠通過各種子信道以比單分組大小和數(shù)據(jù)率(例如在V-BLAST中，如上所述)更高的容量通信。1xEV-DV標(biāo)準(zhǔn)提供通過各種MIMO子信道發(fā)送各種大小(以及數(shù)據(jù)率)的分組以便使每個(gè)子信道的容量為最大的可能性。子信道(或頻率倉)中的每個(gè)為獨(dú)立的空間子信道。
圖1是框圖，說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的發(fā)射機(jī)20。N位的初始分組或者N位的流被輸入特播編碼器24，它輸出大小為M位的編碼分組，其中M大于N。在從特播編碼器24輸出的M個(gè)編碼位中，編碼分組包含主要是信息位的N個(gè)系統(tǒng)位以及M-N個(gè)奇偶校驗(yàn)位P0、P0’、P1和P1’的分類。1xEV-DV標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，輸入特播編碼器24的分組大小可根據(jù)來自R-CQICH的反饋來確定，以及本發(fā)明與這樣一種輸入兼容。編碼分組在時(shí)間上被編碼，然后在信道交織器25上被交織，并在星座映射器26上映射到星座符號。由于本發(fā)明將N位的初始分組輸入單個(gè)特播編碼器24(與將N位分為被輸入并行特播編碼器的分離塊相反)，它使大小為N的初始分組能夠在特播編碼器24中的交織器上整個(gè)被交織。特播編碼器24中的交織器(沒有分開示出)與信道交織器25不同。在大小為N的未劃分初始分組被輸入單個(gè)特播編碼器24的情況下，特播編碼器24中的交織器的長度為N。但是，信道交織器25的長度為M，即從特播編碼器24輸出的位的數(shù)量。大小為M的已編碼、交織和映射的分組在解復(fù)用器30上被細(xì)分為兩個(gè)分開的流沿其中輸出第一子分組32的第一流，以及沿其中輸出第二子分組34的并行第二流。原始N個(gè)輸入位的每個(gè)以及M-N個(gè)奇偶校驗(yàn)位的每個(gè)僅位于第一32和第二34子分組之一中。
信道特性在信道以及在時(shí)間上變化，因此，有利的是，允許每個(gè)信道上的數(shù)據(jù)速率在單個(gè)通信中、如在單移動(dòng)呼叫中變化。根據(jù)可能通過例如R-CQICH或R-ACKCH之類的上行鏈路信道來自接收機(jī)的、來自發(fā)射機(jī)20上的上行鏈路信道的測量、或者通過在反饋電路28上提供信息的其它部件所確定的信道特性或者對信道的另外某種了解，確定每個(gè)信道的傳輸速率和功率。至少一個(gè)信道、優(yōu)選地為所有信道的所確定容量用來確定可通過特定信道發(fā)送的最大或最佳數(shù)據(jù)速率。那個(gè)速率則用來確定子分組32、34的適當(dāng)大小。這樣，本發(fā)明對如上所述的V-BLAST的改進(jìn)在于，數(shù)據(jù)速率因分組大小的差異而在信道上變化。雖然本文的描述針對兩個(gè)發(fā)射天線和兩個(gè)子分組32、34，但是本發(fā)明可擴(kuò)展到兩個(gè)以上，下面進(jìn)行描述。
在CDMA系統(tǒng)中，編碼子分組32、34的每個(gè)被分為k個(gè)并行流，其中的每個(gè)采用第k個(gè)擴(kuò)頻碼36來擴(kuò)頻。雖然圖1說明對于不同流上的不同子分組32、34再用相同的擴(kuò)頻碼的技術(shù)，但是，本發(fā)明的其它實(shí)施例不需要在不同流上再用相同的擴(kuò)頻碼。然后，各個(gè)并行流在加法器38上重新組合，以及采用本領(lǐng)域已知的加擾碼40加擾。子分組選擇塊42根據(jù)幀的長度、調(diào)制等選擇要發(fā)送的子分組，在塊44應(yīng)用功率電平，以及子分組通過第一天線48來發(fā)送。功率電平根據(jù)如上所述的信道參數(shù)來確定，以便匹配第一天線48發(fā)送所通過的信道的容量。子分組選擇塊42優(yōu)選地僅間接采用信道反饋來確定下一個(gè)要發(fā)送哪一個(gè)子分組。具體來說，子分組選擇塊42優(yōu)選地選擇子分組或位，以便填充本身通過信道的了解來確定的傳輸分組大小。在通常的空中接口標(biāo)準(zhǔn)僅允許某些分組大小的情況下，對信道的了解用來選擇所允許分組大小之一。
可選地，加權(quán)塊46施加在功率塊42與發(fā)射天線之間，用于根據(jù)本征向量或本征值來分配功率余量/調(diào)節(jié)。對于第一子分組32，在與第一流和第一子分組32關(guān)聯(lián)的功率塊42上應(yīng)用第一功率，如上所述。對于兩個(gè)發(fā)射天線，加權(quán)塊46將第一權(quán)分配給輸出到第一天線48的第一子分組32，以及將第二權(quán)分配給輸出到第二發(fā)射天線50的相同第一子分組32。沿著第二流，第二功率在其關(guān)聯(lián)功率塊42上應(yīng)用給第二子分組34。與第二流關(guān)聯(lián)的加權(quán)塊46將第三權(quán)分配給輸出到第一天線48的第二子分組34，以及將第四權(quán)分配給輸出到第二發(fā)射天線50的相同第二子分組34。這樣，即使子分組32、34也在空間上被編碼。加權(quán)塊46將復(fù)數(shù)分配給它們的輸入而不只是信號功率的實(shí)數(shù)值乘數(shù)。不管是否存在本征向量加權(quán)塊46，在特播編碼器24上編碼的原始分組在空間上被編碼，因?yàn)樗膬蓚€(gè)子系子分組32、34通過不同信道從不同天線48、50被發(fā)送。
為了更好地相對先有技術(shù)來說明本發(fā)明，圖2A是先有技術(shù)的框圖，說明根據(jù)1xEV-DV標(biāo)準(zhǔn)的分組傳輸方案。N個(gè)系統(tǒng)位的系列(表示為S)以及M-N個(gè)奇偶校驗(yàn)位(表示為P0、P0’、P1和P1’)從編碼高速率數(shù)據(jù)流被輸入，并組裝為三個(gè)塊52、54、56。接收機(jī)、如移動(dòng)臺跟蹤信道質(zhì)量的變化，并以每1.25ms一次的最大速率選擇最佳數(shù)據(jù)速率(快速鏈路自適應(yīng))。但是，此標(biāo)準(zhǔn)沒有具體提供劃分大小為N的原始輸入分組以及以不同速率通過MIMO通信系統(tǒng)的不同信道發(fā)送這些部分。此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，二十二位被加入386、770、1538、2306、3074或3842個(gè)信息位，由1/5特播編碼器進(jìn)行編碼，以及奇偶校驗(yàn)位經(jīng)過逐位交織。無論作為整體還是作為其本身的重新組裝子塊的原始分組通過一個(gè)信道以經(jīng)由R-CQICH的反饋所確定的功率被發(fā)送。
圖2B與圖2A相似，但說明根據(jù)以上背景部分所述的PARC方法的先有技術(shù)的傳輸方案。PARC方法通過分開的信道發(fā)送兩個(gè)分開的傳輸分組60、62，各具有不同的分組大小和調(diào)制/編碼方案。N個(gè)系統(tǒng)位的分組或流(表示為S)被分為大小為N1和N2的兩個(gè)塊(在相應(yīng)的第一60和第二62傳輸分組中表示為B0)，其中N＝N1+N2。兩個(gè)塊N1和N2中的每個(gè)分別由兩個(gè)特播編碼器并行編碼。這產(chǎn)生相應(yīng)大小M1＝N1+P1和M2＝N2+P2的兩個(gè)傳輸分組60、62，其中P1和P2是奇偶校驗(yàn)位的(非零)數(shù)量(表示為塊B1和B2)。每個(gè)傳輸分組60和62攜帶系統(tǒng)位和奇偶校驗(yàn)位或者僅攜帶奇偶校驗(yàn)位，以及每個(gè)以通過經(jīng)由閉環(huán)的反饋所確定的、可在信道之間變化的功率從一個(gè)天線被發(fā)送。以上所述的PARC方法必定排除關(guān)聯(lián)一個(gè)信道的分組(或者它的一部分)(例如攜帶N1個(gè)位的分組60)與關(guān)聯(lián)另一個(gè)信道的分組(或者它的一部分)(例如攜帶N2個(gè)位的分組62)的交織，因此不在空間上對原始N個(gè)輸入位進(jìn)行編碼。
但是，本發(fā)明的靈活速率分離MIMO(FRS-MIMO)方法將所有輸入N個(gè)位編碼為單分組，其中N＝N1+N2，然后將那個(gè)編碼分組分成兩個(gè)流或部分，它們?nèi)缓笸ㄟ^分開的子信道發(fā)送。本發(fā)明的一個(gè)重要方面在于，它根據(jù)由反饋電路28或者諸如R-CQICH之類的機(jī)制所提供的對信道的某種了解將編碼分組智能地分配在兩個(gè)或兩個(gè)以上子流中供MIMO傳送。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，最初輸入特播編碼器24的N個(gè)系統(tǒng)位(表示為S)在編碼之后被分為不同大小N1、N2的兩個(gè)子分組。M-N個(gè)奇偶校驗(yàn)位(表示為P0、P0’、P1和P1’)可能或者可能沒有被分為與系統(tǒng)位相同的比率。然后，子分組選擇算法作用于這兩個(gè)流，以便得到取決于信道參數(shù)或信道質(zhì)量的傳輸速率。對于第一分組傳輸，這個(gè)選擇過程只包含發(fā)送所有系統(tǒng)位以及必要的多個(gè)奇偶校驗(yàn)位，以便填充可根據(jù)信道反饋來選擇的分組大小(以及在空中接口標(biāo)準(zhǔn)所允許的那些分組大小內(nèi))。兩個(gè)流具有與發(fā)送每一個(gè)所通過的信道相稱的不同速率。在本發(fā)明中，系統(tǒng)位在空間和時(shí)間上被編碼和交織。本發(fā)明還可在單特播編碼器中與大小為N的特播編碼器24內(nèi)的交織器配合工作。相比之下，先有技術(shù)采用更小大小N1和N2的多個(gè)特播交織器，因?yàn)樵糔個(gè)信息位在由分開的特播編碼器并行編碼之前被分為塊N1和N2。由于特播編碼器的交織器的大小對其性能有影響，因此，通過采用具有較大交織器的一個(gè)特播編碼器24，存在與FRS-MIMO關(guān)聯(lián)的附加增益。
在圖3中以框圖形式詳細(xì)說明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，它更好地描述圖1的示意圖的一些部分中的功能。具有N位的輸入分組64被輸入特播編碼器24。這N位在特播編碼器24中在其整個(gè)長度N上被交織。特播編碼器的輸出為M位，其中包含原始N個(gè)信息位(稱作系統(tǒng)位)和各種奇偶校驗(yàn)位(P0、P0’、P1和P1’)。不同類型的位的處理在圖3中分開說明，但說明本發(fā)明的不同功能方面而不是發(fā)射機(jī)的不同硬件組件。系統(tǒng)位68在信道交織器25上交織，在解復(fù)用器30上解復(fù)用，以及被分為大小分別為N1和N2的兩個(gè)子分組74、76。通過參照圖1所述的子分組選擇塊42，大小為N1的第一系統(tǒng)位子分組74成為第一傳輸分組78的一部分，以及大小為N2的第二系統(tǒng)位子分組76成為第二傳輸分組80的一部分。奇偶校驗(yàn)位82優(yōu)選地根據(jù)類型(P0、P0’、P1和P1’)被分為四組，在信道交織器25上交織，以及組合84為發(fā)射機(jī)可用的多個(gè)信道(在圖3中為兩個(gè))。1xEV-DV標(biāo)準(zhǔn)描述四種奇偶校驗(yàn)位類型，但是奇偶校驗(yàn)位按類型劃分不是本發(fā)明的廣義方面必需的。組合的奇偶校驗(yàn)位在解復(fù)用器30上解復(fù)用和截取，以及分為奇偶校驗(yàn)位子分組88、90，它們被放入具有系統(tǒng)位子分組74、76的傳輸分組78、80。假定位的總數(shù)M＝M1+M2(從特播編碼器24輸出的M位)由兩個(gè)傳輸分組78、80結(jié)合發(fā)送，第一奇偶校驗(yàn)位子分組88包含(M1-N1)位，以及第一傳輸分組78攜帶M1個(gè)位。第二奇偶校驗(yàn)位子分組90包含(M2-N2)位，以及第二傳輸分組80攜帶M2個(gè)位。在M1＝M2＝M/2(如圖3所示)的情況下，分組大小和傳輸速率即使在N1≠N2時(shí)也相同，以及只有功率和權(quán)可能如以上參照功率塊44和加權(quán)塊46所述在信道之間變化。在M1≠M(fèi)2的情況下，傳輸速率以及功率和權(quán)可能在信道之間變化。即使沒有本征向量加權(quán)塊46及其到相對天線48、50的關(guān)聯(lián)交叉饋線66，原始輸入分組64也在空間上被編碼，因?yàn)閭鬏敺纸M78、80的每個(gè)攜帶來自原始分組64的交織位。
對于緊接下面的兩個(gè)實(shí)例，考慮一種傳輸，其中，分組由編碼為M個(gè)位的N個(gè)信息位組成，M個(gè)編碼位被分為相等大小M/2的傳輸分組，以及分開的傳輸分組通過兩個(gè)信道發(fā)送。作為子分組大小選擇的一個(gè)實(shí)例，如果反饋機(jī)制表明第一信道具有第二信道的容量的兩倍，則編碼為M個(gè)編碼位的大小為N個(gè)信息位或系統(tǒng)位的原始分組可按照以下方式來分割第一子分組包含要通過第一信道傳送的2N/3和(M/2-2N/3)個(gè)奇偶校驗(yàn)位，以及第二子分組包含要通過第二信道傳送的N/3個(gè)系統(tǒng)位和(M/2-N/3)個(gè)奇偶校驗(yàn)位。
作為另一個(gè)實(shí)例，如果反饋機(jī)制表明第一信道具有比第二信道更多的容量，則分組可被發(fā)送，使得所有N個(gè)系統(tǒng)位以及(M/2-N)個(gè)奇偶校驗(yàn)位通過第一信道傳送(只要N＜M/2)，以及M/2個(gè)奇偶校驗(yàn)位通過第二信道傳送。
傳輸速率和子分組大小的組合優(yōu)選地用來考慮到第一信道與第二信道相比的額外容量(按照以上實(shí)例)，因?yàn)樗俾室约白臃纸M大小從對信道質(zhì)量的了解中來確定。這樣，假定采用由無論什么閉環(huán)反饋機(jī)制所確定的各信道的相對容量，可優(yōu)化所有可用信道上的數(shù)據(jù)速率。
子分組N1和N2的傳送可采取以下幾種形式-兩個(gè)流可通過具有功率不均衡的兩個(gè)天線來發(fā)送。攜帶更多信息位(因此更高速率)的流被分配更多功率，而攜帶較少信息的流被分配更少功率，同時(shí)遵照整體總功率約束。
-兩個(gè)流可在多個(gè)天線上通過兩個(gè)本征模式來發(fā)送。這需要采取適當(dāng)加權(quán)在所有天線上兩種流的傳送。在這里，發(fā)射機(jī)天線的數(shù)量可能大于二。
在以上實(shí)例和子分組形式中，傳輸分組和流的數(shù)量可增加到可用于傳輸?shù)膫鬏斕炀€和信道的數(shù)量。若干策略可用于在兩個(gè)流之間劃分功率和速率。這樣一種技術(shù)基于傳輸?shù)乃萌萘?。假定兩個(gè)流分別采用功率P1和P2從兩個(gè)天線被發(fā)送，以及MIMO傳輸由兩個(gè)接收機(jī)天線來接收。還假定從第一天線發(fā)出的平坦信道向量(來自頻率選擇性衰落信道的矩陣)由h1給出，以及從第二天線發(fā)出的由h2給出。加性高斯噪聲具有方差σ2。則第一和第二流的容量由下式給出
C1=log(1+P1h1H(P2h2h2H+σ2I)-1h1)]]>C2=log(1+P2h2H(P1h1h1H+σ2I)-1h2)]]>采用具有總功率約束的拉格朗日最大化，功率P1和P2可被確定，因此與其關(guān)聯(lián)的速率也被確定。這種方法對于其中未使用本征向量的實(shí)施例是特定的。雖然這種假設(shè)不一定始終正確，但是，它實(shí)現(xiàn)執(zhí)行功率分割的簡單方式，并且它在以下綜述的鏈路級模擬中被采用。
分配功率和速率的其它方法包括例如使給定信道條件下的差錯(cuò)的平均預(yù)計(jì)概率為最小?？蓪τ趦蓚€(gè)以上天線類似地計(jì)算功率，與以上所述方法相似。具體來說，第一(最高功率)流首先被檢測，第二流(次最高功率)被檢測，以及第一流從它中消除，然后檢測第三流(次最高功率)，以及第一和第二流從第三流中消除，等等。這對于每個(gè)連續(xù)較低功率信道的多個(gè)流的每個(gè)繼續(xù)進(jìn)行。
FRS-MIMO方法提供優(yōu)于以上所述的先有技術(shù)的至少兩個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)-在FRS-MIMO中，分組在空間以及時(shí)間上被編碼和交織。這確保分組的不同部分遇到不同的信道，即使在有準(zhǔn)靜態(tài)衰落時(shí)。空間和時(shí)間上的編碼確保比單獨(dú)的任一種方法更廣的分集，并降低差錯(cuò)率。
-大小為N的分組被編碼為一個(gè)實(shí)體而不是兩個(gè)更小的分組。因此，特播編碼器中的交織器可能更長，并提供比僅作用于大小為N的輸入分組的一部分的多個(gè)更小交織器更大的增益。
另外，F(xiàn)RS-MIMO方法還允許先進(jìn)的迭代解碼器/接收機(jī)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行鏈路級模擬以證明FRS-MIMO方法以及對結(jié)果進(jìn)行量化。1560個(gè)信息位的分組采用當(dāng)前的1x-EV-DV分組數(shù)據(jù)信道框架來處理以便編碼。對于2-發(fā)射乘以2-接收天線配置產(chǎn)生平坦準(zhǔn)靜態(tài)衰落信道。在系統(tǒng)級模擬中，分組大小沒有限制為單一數(shù)量，而是可如以上所述采用快速自適應(yīng)而改變。分組的大小是總信道質(zhì)量的函數(shù)。但是，本發(fā)明人認(rèn)為，其中的分組大小為固定的那些模擬中證明的性能優(yōu)點(diǎn)繼續(xù)存在于其中的分組大小根據(jù)1xEV-DV變化的更精細(xì)的模擬中。
使用兩種接收機(jī)結(jié)構(gòu)A.最大-SINR，沒有相繼的消除兩個(gè)流的接收機(jī)由下式給出w1=(P2h2h2H+σ2I)-1h1]]>w2=(P1h1h1H+σ2I)-1h2]]>其中h1、h2是說明分別來自第一和第二發(fā)射天線的信道的向量；P1和P2是兩個(gè)流的功率；以及σ2是建模為AWGN的噪聲的方差。
B.較強(qiáng)流的最大-SINR+在檢測第二流的同時(shí)第一流的理想消除在這種方法中，第一流采用上述接收機(jī)w1來檢測。第二流在消除來自第一流的干擾之后被檢測。實(shí)際上，必須使用第一流的所檢測符號以便執(zhí)行這種消除。因此，檢測第一流時(shí)的任何誤差傳播到消除過程以及傳播到計(jì)算其它流。在本發(fā)明人的模擬中，消除被理想化為，為了消除的目的，假定第一流已經(jīng)完美地被接收。
在兩種情況(沒有相繼的消除以及理想的相繼的消除)中，F(xiàn)RS-MIMO勝過PARC和V-BLAST，除了在某些SNR值FRS-MIMO呈現(xiàn)略高BLER之外。除了速率和功率分割之外的本征向量的使用沒有在那些模擬中建模，但是可預(yù)計(jì)進(jìn)一步改進(jìn)FRS-MIMO的性能。
雖然已經(jīng)說明和描述認(rèn)為是要求權(quán)益的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的內(nèi)容，但是會(huì)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可能會(huì)想到許多變更和修改。預(yù)計(jì)在所附權(quán)利要求中涵蓋落入要求權(quán)益的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的所有那些變更和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于傳送數(shù)字分組的方法，包括在時(shí)間上將多個(gè)N個(gè)系統(tǒng)位編碼為大小為M位的編碼分組；確定來自反饋電路的至少第一信道的質(zhì)量；將所述編碼分組分割為定義包含所述N個(gè)系統(tǒng)位中的N1個(gè)的第一大小M1位的第一傳輸分組以及定義包含所述N個(gè)系統(tǒng)位中的N2個(gè)的第二大小M2位的第二傳輸分組，其中，M1和N1中的至少一個(gè)基于所述第一信道的所確定質(zhì)量；以及以第一速率在所述第一信道上從第一天線并行傳送所述第一傳輸分組，以及以第二速率在第二信道上從第二天線傳送所述第二傳輸分組，其中除N1和N2之一可能為零之外，M、M1、M2、N、N1和N2都是非零整數(shù)，M大于N，M至少等于M1+M2，以及N至少等于N1+N2。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，分割所述編碼分組包括使所述第一傳輸分組中的系統(tǒng)位的數(shù)量N1為最大。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，N＝N1以及N2＝0。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，M1＝M2以及N1≠N2。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，傳送包括以由第一權(quán)值修改的第一功率在所述第一信道上從所述第一天線傳送所述第一傳輸分組，以及以由第二權(quán)值修改的第一功率在第二信道上從所述第二天線傳送所述第一傳輸分組。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，傳送還包括以由第三權(quán)值修改的第二功率在所述第二信道上從所述第二天線傳送所述第二傳輸分組，以及以由第四權(quán)值修改的所述第二功率在所述第一信道上從所述第一天線傳送所述第二傳輸分組。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在時(shí)間上將多個(gè)N個(gè)系統(tǒng)位編碼為大小為M位的編碼分組包括對所述M位進(jìn)行交織。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，編碼還包括在對所述M位進(jìn)行交織之前采用大小為N的單個(gè)特播交織器進(jìn)行特播編碼。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定至少第一信道的質(zhì)量包括確定所述第一信道的容量。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定至少第一信道的質(zhì)量包括確定第二信道的質(zhì)量，以及M1和M2的值從所述第一和第二信道的質(zhì)量來確定。
11.一種發(fā)射機(jī)，包括編碼器，具有用于接收多個(gè)N個(gè)系統(tǒng)位的輸入端以及用于輸出多個(gè)M位的輸出端，其中M大于N；信道反饋電路，用于確定第一通信信道的信道特性；解復(fù)用器，具有耦合到所述編碼器的輸出端的輸入端以及耦合到所述信道反饋電路的輸出端的輸入端，所述解復(fù)用器用于并行地在第一輸出端輸出所述M位的第一部分M1以及在第二輸出端輸出所述M位的第二部分M2；第一放大器，耦合到所述第一輸出端，用于增加所述M位的所述第一部分M1的功率；第一天線，耦合到所述第一輸出端，用于傳送所述M位的所述第一部分M1；以及第二天線，耦合到所述第二輸出端，用于傳送所述M位的所述第二部分M2。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，還包括第二放大器，耦合到所述第二輸出端，用于增加所述M位的所述第二部分M2的功率。
13.如權(quán)利要求12所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，還包括與所述第一輸出端串聯(lián)的第一本征向量塊，所述第一本征向量塊耦合到所述第一和所述第二天線，用于在從所述第一天線傳送之前將第一功率加權(quán)因子應(yīng)用于所述M位的所述第一部分M1，以及用于在從所述第二天線傳送之前將第二功率加權(quán)因子應(yīng)用于所述M位的所述第一部分M1。
14.如權(quán)利要求13所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述第一和第二功率加權(quán)因子基于所述第一M1和第二M2部分的大小以及由所述信道反饋電路所提供的第一和第二信道的信道質(zhì)量其中至少一個(gè)，所述第一天線在所述第一信道上傳送，以及所述第二天線在所述第二信道上傳送。
15.如權(quán)利要求13所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，還包括與所述第二輸出端串聯(lián)的第二本征向量塊，所述第二本征向量塊耦合到所述第一和所述第二天線，用于在從所述第二天線傳送之前將第三加權(quán)因子應(yīng)用于所述M位的所述第二部分M2，以及用于在從所述第一天線傳送之前將第四功率加權(quán)因子應(yīng)用于所述M位的所述第二部分M2。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述第三和第四功率加權(quán)因子基于所述第一M1和第二M2部分的大小以及由所述信道反饋電路所提供的第一和第二信道的信道質(zhì)量其中至少一個(gè)，所述第一天線在所述第一信道上傳送，以及所述第二天線在所述第二信道上傳送。
17.如權(quán)利要求11所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述編碼器包括長度為N的交織器，所述發(fā)射機(jī)還包括具有耦合到所述編碼器的輸出端的輸入端的長度為M的信道交織器。
18.如權(quán)利要求11所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述第一M1和第二M2部分為相同大小的，以及所述系統(tǒng)位不是相等地分布在所述第一M1與第二M2部分當(dāng)中。
19.如權(quán)利要求11所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述解復(fù)用器可用于使所述第一部分M1中的系統(tǒng)位的數(shù)量為最大。
20.如權(quán)利要求11所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，還包括第一子分組選擇器，它具有耦合到所述解復(fù)用器的所述第一輸出端的輸入端、耦合到所述反饋電路的輸出端的輸入端以及耦合到所述第一天線的輸出端，所述第一子分組選擇器用于選擇來自所述解復(fù)用器的所述第一輸出端的所述第一部分M1和至少一個(gè)附加子分組并將其組合為在所述第一信道上傳送的第一傳輸分組，其中所述第一傳輸分組的大小至少部分根據(jù)信道反饋電路的輸出來確定。
21.如權(quán)利要求20所述的發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述至少一個(gè)附加子分組僅包含奇偶校驗(yàn)位。
全文摘要
一種用于傳送N個(gè)輸入位的分組的方法包括例如采用特播編碼器中的長度為N的交織器將所有N位編碼為單個(gè)實(shí)體，輸出M個(gè)編碼位，對M位進(jìn)行信道交織，將M個(gè)編碼位分為并行的第一和第二部分，以及在分開的信道上傳送它們以實(shí)現(xiàn)空間分集。第一和第二部分的大小根據(jù)提供對信道的某種了解、優(yōu)選為信道容量的測量的閉合反饋環(huán)路來確定。反饋環(huán)路還可提供對于與各發(fā)射天線關(guān)聯(lián)的子分組選擇器的信道了解，它確定那個(gè)信道的適當(dāng)速率并選擇要填充那個(gè)信道的傳輸分組的子分組。子分組選擇器選擇系統(tǒng)位的子分組，并且采用奇偶校驗(yàn)位的子分組來填充其余傳輸分組大小。本征向量可用于通過信道之間功率不等的一個(gè)以上信道來傳送每個(gè)傳輸分組。還描述根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射機(jī)。
文檔編號H04B7/04GK1906870SQ200480040546
公開日2007年1月31日 申請日期2004年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月21日
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