專利名稱：發(fā)射機、通信系統(tǒng)以及通信方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)射機、通信系統(tǒng)以及通信方法。
背景技術：
使用多天線或天線陣列進行發(fā)射和/或接收的技術(MIMO(多入多出))是下一代寬帶無線通信系統(tǒng)的核心技術之一。MIMO通信系統(tǒng)使用Nt個發(fā)射天線和Nr個接收天線進行并行數(shù)據(jù)傳輸，其形成的Nr×Nt維MIMO信道可以被分解為L個獨立并行空間子信道，其中L＜＝min(Nt，Nr)，其中，min(Nt，Nr)表示在數(shù)Nt和Nr中選擇最小的數(shù)?？梢栽谶@L個獨立空間子信道上并行發(fā)送獨立數(shù)據(jù)流以增加系統(tǒng)頻譜效率，其中Nr和Nt分別接收和發(fā)射天線元數(shù)目。
MIMO系統(tǒng)并行的獨立空間子信道并不具有相同的通信條件，更具體地說，每個空間子信道的信道增益、所遭受的干擾以及衰落等都是不一樣的，而且，一般來說差異較大。因此，每個空間子信道所支持的數(shù)據(jù)傳輸速率也會不同，但這也受到所采用的發(fā)射方法、QoS(服務質量)要求和發(fā)射功率的影響。隨著通信條件的改變，不同的信號發(fā)射方法所獲得的系統(tǒng)性能也會不同。比如，在低信噪比環(huán)境或具有直線視距(LOS)的通信條件下，波束賦形發(fā)射能取得更寬的性能優(yōu)化范圍，換句話說，在具有突出子信道增益的信道環(huán)境下，波束賦形發(fā)射是優(yōu)化的；天線的相關性降低了空時編碼(STC)系統(tǒng)的性能。利用發(fā)射機所能獲得的信道狀態(tài)信息(CSIT)進行發(fā)射信號處理能夠進一步提高MIMO系統(tǒng)的性能，發(fā)射預編碼或多模發(fā)射波束賦形就是這類技術之一，因為利用CSIT，發(fā)射機就可以獲得每個空間子信道的信道條件或衰落狀況，從而根據(jù)這些空間子信道的知識進行發(fā)射功率分配、發(fā)射符號位分配、星座選擇等，以提高MIMO系統(tǒng)性能。但是，在發(fā)射機獲得CSIT出現(xiàn)較大誤差的情況下，發(fā)射預編碼系統(tǒng)將在低增益子信道上遭遇較大的性能降低?？偟膩碚f，發(fā)射預編碼技術能獲得的系統(tǒng)增益受發(fā)射機獲得的CSIT精度十分相關，波束賦形或單模發(fā)射技術在高增益子信道或具有直線視距的MIMO無線環(huán)境下，其優(yōu)化范圍更大；另一方面，STC發(fā)射技術卻不需要任何信道狀態(tài)信息。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種能夠很好地將發(fā)射預編碼技術和STC發(fā)射技術結合以提高系統(tǒng)性能的發(fā)射機、通信系統(tǒng)和通信方法。
依照本發(fā)明的發(fā)射機包括發(fā)射信道處理模塊，用于獲得各個子信道的增益；第一發(fā)射預處理模塊，用于根據(jù)發(fā)射信道處理模塊的處理結果，在高增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行第一發(fā)射預處理；第二發(fā)射預處理模塊，用于根據(jù)發(fā)射信道處理模塊的處理結果，在低增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行第二發(fā)射預處理；和發(fā)射天線，用于將第一發(fā)射預處理模塊和第二發(fā)射預處理模塊處理并求和后的發(fā)射數(shù)據(jù)發(fā)射。
依照本發(fā)明的通信系統(tǒng)包括發(fā)射機和接收機，該發(fā)射機包括發(fā)射信道處理模塊，用于獲得各個子信道的增益；第一發(fā)射預處理模塊，用于根據(jù)發(fā)射信道處理模塊的處理結果，在高增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行第一發(fā)射預處理；第二發(fā)射預處理模塊，用于根據(jù)發(fā)射信道處理模塊的處理結果，在低增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行第二發(fā)射預處理；和發(fā)射天線，用于將第一發(fā)射預處理模塊和第二發(fā)射預處理模塊處理并求和后的發(fā)射數(shù)據(jù)發(fā)射，該接收機包括接收天線，用于接收來自發(fā)射機的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)復制模塊，用于接收來自接收天線的數(shù)據(jù)，并復制該接收的數(shù)據(jù)；第一接收處理模塊，用于接收數(shù)據(jù)復制模塊接收的數(shù)據(jù)和復制的數(shù)據(jù)中的任一個，并對數(shù)據(jù)進行第一接收處理，以獲得第一發(fā)射預處理模塊處理后的數(shù)據(jù)；和第二接收處理模塊，用于接收數(shù)據(jù)復制模塊接收的數(shù)據(jù)和復制的數(shù)據(jù)中的另一個，并對數(shù)據(jù)進行第二接收處理，以獲得第二發(fā)射預處理模塊處理后的數(shù)據(jù)。
依照本發(fā)明的通信方法包括步驟a，確定各個子信道的增益；步驟b，根據(jù)步驟a的結果，在高增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行第一發(fā)射預處理；步驟c，根據(jù)步驟a的結果，在低增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行第二發(fā)射預處理；和步驟d，將步驟b和步驟c處理后求和的發(fā)射數(shù)據(jù)發(fā)射。
依照本發(fā)明，充分利用了波束賦形技術的低計算復雜度和STC設計不需要CSIT的特點，從而與完全采用發(fā)射預編碼技術相比，降低了系統(tǒng)性能對信道狀態(tài)信息(CSI)誤差的敏感性，獲得了魯棒系統(tǒng)性能；與完全采用STC技術相比，提高了發(fā)射符號速率，并降低了發(fā)射機和接收機信號處理的復雜度。


圖1為依照本發(fā)明的發(fā)射機的結構框圖。
圖2為依照本發(fā)明的接收機的結構框圖。
圖3為依照本發(fā)明的發(fā)射機的一個例子的信號處理流程圖。
圖4為本發(fā)明與現(xiàn)有技術的性能模擬對比圖。
具體實施例方式
依照本發(fā)明，提供一個在MIMO系統(tǒng)內的可用傳輸空間子信道上傳輸數(shù)據(jù)的方法，以獲得更好的系統(tǒng)性能和較低的實現(xiàn)復雜度。在權衡計算復雜度、系統(tǒng)性能和通信條件的前提下，本發(fā)明提出了發(fā)射預編碼與空時編碼組合的發(fā)射信號處理方案，具體地說，MIMO信道被分解為L個并行獨立的空間子信道之后，發(fā)射機就獲得了每個空間子信道的增益、相位等信息，然后，本發(fā)明在高增益空間子信道對發(fā)射信號采用波束成形處理，而在低增益空間子信道采用空時編碼級聯(lián)預編碼的級聯(lián)信號處理技術，然后將兩者處理后的信號求和后在Nt個發(fā)射天線元上發(fā)射。本發(fā)明充分利用了波束賦形技術的低計算復雜度和STC設計不需要CSIT的特點，以在變化的無線信道環(huán)境下獲得提高的、魯棒的系統(tǒng)性能。
依照本發(fā)明的通信系統(tǒng)包括如圖1所示的發(fā)射機和如圖2所示的接收機。下面，參照圖1描述依照本發(fā)明的發(fā)射機發(fā)射數(shù)據(jù)的處理。該發(fā)射機包括發(fā)射信道處理模塊11，星座映射模塊12，s/p(串/并)處理模塊13，MIMO發(fā)射預處理編碼模塊14，STC級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理模塊15，以及求和模塊16。
發(fā)射信道處理模塊11用于獲取各個子信道的增益情況以及MIMO發(fā)射預處理編碼處理和STC級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理所需的參數(shù)。
特別的，發(fā)射信道處理模塊11首先獲得MIMO信道狀態(tài)信息估計Ht。該MIMO信道狀態(tài)信息估計Ht為其真實MIMO信道的估計，獲得的方法可以是通過反饋信道，即接收機對MIMO信道進行估計之后，再利用選定的反饋技術，比如信道狀態(tài)信息向量量化技術、碼本技術等，通過反饋信道反饋給發(fā)射機；如果是時分雙工通信(TDD)模式，發(fā)射機可以通過估計MIMO信道，再根據(jù)信道互惠屬性直接獲得反向信道狀態(tài)信息估計。
發(fā)射信道處理模塊11接著利用獲得的MIMO信道狀態(tài)信息估計Ht執(zhí)行如下處理。
發(fā)射信道處理模塊11對MIMO信道狀態(tài)信息估計Ht進行SVD(奇異值)分解，即Ht=UtStVtH,]]>其中左奇向量矩陣Ut為Nt×Nt維矩陣，右奇向量矩陣Vt為Nr×Nr維矩陣，H表示共扼轉置，St為Nt×Nr維對角矩陣，對角線上的非零元素個數(shù)為L，也表示獨立子信道數(shù)目，同時也表示為MIMO信道矩陣H的秩。Nt為發(fā)射天線元數(shù)目，Nr為接收天線元數(shù)目。
St對角線上的元素表示每個子信道的增益。因此，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，可以根據(jù)St確定子信道的增益，從而可以確定哪些子信道采用波束賦形發(fā)射，哪些子信道使用空時編碼級聯(lián)預編碼的發(fā)射信號處理方法。
此外，發(fā)射信道處理模塊11還基于St根據(jù)功率分配算法獲得高增益信道和低增益信道的發(fā)射功率p1和p2。功率分配算法可以是根據(jù)約束優(yōu)化問題設計，比如注水算法。
發(fā)射信道處理模塊11取Vt的前m列向量，與分配的發(fā)射功率向量p1相乘構成發(fā)射波束賦形矩陣Wt，其為Nt×m維；取Vt的剩余L-m列向量，與發(fā)射功率向量p2相乘構成預編碼矩陣Ct，其為Nt×(L-m)維，m為進行發(fā)射波束賦形的子信道數(shù)目。
發(fā)射信道處理模塊11通過上述計算獲得的參數(shù)用于發(fā)射數(shù)據(jù)的處理。數(shù)據(jù)發(fā)射的具體操作如下。
發(fā)射比特b經(jīng)星座映射模塊12和s/p處理模塊13處理后，分為m維的符號向量x1和L-m維的符號向量x2。x1為使用波束賦形處理的發(fā)射符號向量，為m維；x2為使用STC級聯(lián)預編碼處理的發(fā)射符號向量，為L-m維。m為進行發(fā)射波束賦形的子信道數(shù)目，且L＞m＞＝1。此處m的數(shù)值可以由發(fā)射信道處理模塊11來確定，即可以根據(jù)信道處理模塊計算得到的St對角線上的元素來確定。這里STC編碼一次需要L-m個符號參與編碼，但需要L-m個發(fā)射周期來發(fā)射。
s/p處理模塊13處理后的m維的符號向量x1和L-m維的符號向量x2分別輸入MIMO發(fā)射預處理編碼模塊14和STC級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理模塊15。在MIMO發(fā)射預處理編碼模塊14中，符號向量x1左乘Wt，產(chǎn)生Nt×1維發(fā)射向量。在STC級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理模塊15中，符號向量x2經(jīng)過STC編碼，再經(jīng)過預編碼矩陣Ct處理形成Nt×1維發(fā)射向量。MIMO發(fā)射預處理編碼模塊14和STC級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理模塊15產(chǎn)生的發(fā)射向量發(fā)送至求和模塊16，其將這兩個發(fā)射向量求和產(chǎn)生發(fā)射向量，對應在Nt個發(fā)射天線元上進行發(fā)射。
下面，參照圖2描述接收機的處理。
如圖2所示，依照本發(fā)明的接收機包括接收信道處理模塊21，數(shù)據(jù)復制模塊22，接收波束賦形模塊23，接收合并及空時解碼模塊24，p/s(并/串)處理模塊25和解碼模塊26。
接收信道處理模塊21首先獲得MIMO信道矩陣估計Hr。該MIMO信道矩陣估計Hr可以通過對信道進行估計而獲得，信道估計方法可以是最小均方(MMSE)信道估計。接著，接收信道處理模塊21對MIMO信道矩陣估計Hr進行SVD分解，即Hr=UrSrVrH,]]>其中Ur為Nt×Nt維矩陣，Vr為Nr×Nr維矩陣，Sr為Nt×Nr維對角矩陣，對角線上的非零元素個數(shù)為L，H表示共扼轉置。接收接收信道處理模塊21取Ur的前m列向量構成接收波束賦形矩陣Wr，取Ur的剩余L-m列向量構成接收線性處理矩陣Cr。
當接收機通過天線1，2，......，Nr接收數(shù)據(jù)后，數(shù)據(jù)復制模塊22將接收的信號向量數(shù)據(jù)復制一份，一份輸入接收波束賦形模塊23，一份輸入接收合并及空時解碼模塊24。在接收波束賦形模塊23中，將來自數(shù)據(jù)復制模塊22的信號向量數(shù)據(jù)與接收信道處理模塊21獲得的接收波束賦形矩陣Wr相乘，恢復出在最大增益子信道上發(fā)送的符號。在接收合并及空時解碼模塊24中，將來自數(shù)據(jù)復制模塊22的信號向量數(shù)據(jù)與接收信道處理模塊21獲得的接收線性處理矩陣Cr相乘，然后進行空時解碼(最大似然解碼或非相關解碼)。接收波束賦形模塊23和接收合并及空時解碼模塊24執(zhí)行了上述處理之后，輸出檢測的發(fā)射符號至p/s處理模塊25。p/s處理模塊25對這些發(fā)射符號估計進行并串轉換，且再通過解調模塊26進行解調等處理，恢復發(fā)射比特序列。
下面，參照圖3描述依照本發(fā)明的一個例子。在該例子中，發(fā)射和接收天線元數(shù)目均為3，即構成3×3MIMO信道，最高增益子信道使用波束賦形發(fā)射處理，剩余2個低增益子信道采用STBC(空時塊編碼)級聯(lián)預編碼的發(fā)射信號處理結構，其發(fā)射機結構如圖3所示，其中，p1，p2，p3為總的發(fā)射功率約束下為三個子信道分配的發(fā)射功率。
如圖3所示，經(jīng)過s/p處理模塊處理后得到符號向量x1，x2和x3，其中x1為高增益信道上的符號向量；x2和x3為低增益信道上的符號向量。符號向量x1先后乘以其發(fā)射功率p1和Vt的第1列向量(即[v11v21v31]T)，以獲得高增益信道上的發(fā)射信號。符號向量x2和x3先經(jīng)過STBC編碼(即x2-x3*x3x2*]]>)，再將它們分別乘以其發(fā)射功率p2，p3和Vt的第二列向量(即[v12v22v32]T)，第三列向量(即[v13v23v33]T)，以獲得低增益信道上的發(fā)射信號。圖3僅表示的是信號的一個處理過程，當然也可以如圖1所描述的那樣處理，例如可以將發(fā)射功率p1和Vt的前1列向量相乘獲得發(fā)射波束賦形矩陣Wt，再將符號向量x1左乘Wt來獲得發(fā)射向量。
圖3的實施例中，兩條發(fā)射鏈路的符號速率是一樣的，即都是1，因為STBC同時需要2個符號參與編碼，但需要2個發(fā)射時間單位來發(fā)射產(chǎn)生的2個編碼符號，所以，與發(fā)射波束賦形處理鏈路相比，其等價發(fā)射符號速率相等，而總的發(fā)射符號速率是2。
圖4顯示了本發(fā)明與現(xiàn)有技術的性能模擬對比圖。圖4中的橫軸σerr2表示發(fā)射機信道狀態(tài)信息(CSIT)估計誤差的方差，縱軸表示誤碼率(BER)。從圖4可以看出，與完全采用MIMO發(fā)射預編碼技術的現(xiàn)有方案相比，本發(fā)明降低了系統(tǒng)性能對信道狀態(tài)信息誤差的敏感性。
與完全采用MIMO發(fā)射預編碼技術相比，發(fā)明所述發(fā)射信號處理設計降低了系統(tǒng)性能對信道狀態(tài)信息(CSI)誤差的敏感性，即獲得了魯棒系統(tǒng)性能(見圖4所示性能模擬結果)，其主要原因是提出設計提高了低增益子信道的性能增益，但犧牲了1個符號的發(fā)射符號速率(以圖3為例)，若采用MIMO發(fā)射預編碼技術，雖然符號速率為3，但是低增益子信道上的誤碼率很高，導致整體性能很差，特別是低信噪比環(huán)境或發(fā)射機獲得的信道狀態(tài)信息誤差較大的情況下。
與完全采用空時編碼級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理方法相比，發(fā)明所述發(fā)射信號處理設計提高了發(fā)射符號速率。如一個3×3MIMO信道，若采用提出發(fā)明所述的信號處理結構，則獲得的總的發(fā)射符號速率是2符號；若采用空時編碼級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理方法，則符號速率是1符號；與完全采用空時編碼級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理方法相比，降低了發(fā)射機和接收機信號處理的復雜度，因為波束賦形操作是線性的，相比STC及其解碼，復雜度低很多；雖然提出結構也使用了STC結構，但是較完全采用空時編碼級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理方法相比降低了維數(shù)，維數(shù)降低就意味著降低了復雜度。
權利要求
1.一種發(fā)射機，其包括發(fā)射信道處理模塊，用于獲得各個子信道的增益；第一發(fā)射預處理模塊，用于根據(jù)發(fā)射信道處理模塊的處理結果，在高增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行第一發(fā)射預處理；第二發(fā)射預處理模塊，用于根據(jù)發(fā)射信道處理模塊的處理結果，在低增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行第二發(fā)射預處理；和發(fā)射天線，用于將第一發(fā)射預處理模塊和第二發(fā)射預處理模塊處理求和后的發(fā)射數(shù)據(jù)發(fā)射。
2.如權利要求1所述的發(fā)射機，其中，所述第一發(fā)射預處理模塊為多入多出發(fā)射預處理編碼模塊，其在高增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行多入多出發(fā)射預編碼處理；所述第二發(fā)射預處理模塊為空時編碼級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理模塊，其在低增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行空時編碼級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理。
3.如權利要求2所述的發(fā)射機，其中，發(fā)射信道處理模塊獲得多入多出信道狀態(tài)信息估計Ht，并根據(jù)多入多出信道狀態(tài)信息Ht獲得各個子信道的增益。
4.如權利要求3所述的發(fā)射機，其中，發(fā)射信道處理模塊根據(jù)多入多出信道狀態(tài)信息估計Ht獲得多入多出發(fā)射預處理編碼模塊和空時編碼級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理模塊所需的參數(shù)。
5.如權利要求4所述的發(fā)射機，其中，發(fā)射信道處理模塊對多入多出信道狀態(tài)信息估計Ht進行奇異值分解，即Ht=UtStVtH,]]>其中Ut為Nt×Nt維矩陣，Vt為Nr×Nr維矩陣，St為Nt×Nr維對角矩陣，Nt為發(fā)射天線元數(shù)目，Nr為接收天線元數(shù)目，H表示共扼轉置。
6.如權利要求5所述的發(fā)射機，其中，發(fā)射信道處理模塊根據(jù)獲得的St對角線上的元素決定各個子信道的增益。
7.如權利要求5所述的發(fā)射機，其中，發(fā)射信道處理模塊基于St根據(jù)功率分配算法獲得高增益的子信道的發(fā)射功率和低增益的子信道的發(fā)射功率。
8.如權利要求7所述的發(fā)射機，其中，發(fā)射信道處理模塊根據(jù)Vt和基于St獲得的高增益的子信道的發(fā)射功率和低增益的子信道的發(fā)射功率，計算出發(fā)射波束賦形矩陣Wt和預編碼矩陣Ct，其分別為多入多出發(fā)射預處理編碼模塊和空時編碼級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理模塊所需的參數(shù)。
9.如權利要求8所述的發(fā)射機，其中，多入多出發(fā)射預處理編碼模塊將發(fā)射數(shù)據(jù)左乘Wt，以執(zhí)行多入多出發(fā)射預編碼處理；空時編碼級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理模塊將發(fā)射數(shù)據(jù)經(jīng)過空時編碼后左乘預編碼矩陣Ct，以執(zhí)行空時編碼級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理。
10.如權利要求1-9任一項所述的發(fā)射機，其中，所述發(fā)射機進一步包括串/并處理模塊，該串/并處理模塊根據(jù)發(fā)射信道處理模塊的處理結果將發(fā)射數(shù)據(jù)分為m維的第一符號向量和L-m維的第二符號向量，并將其分別輸入第一發(fā)射預處理模塊和第二發(fā)射預處理模塊，其中m為進行第一發(fā)射預處理的子信道數(shù)目，L為子信道的總數(shù)目，L＞m＞＝1。
11.一種通信系統(tǒng)，其包括發(fā)射機和接收機，該發(fā)射機包括發(fā)射信道處理模塊，用于獲得各個子信道的增益；第一發(fā)射預處理模塊，用于根據(jù)發(fā)射信道處理模塊的處理結果，在高增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行第一發(fā)射預處理；第二發(fā)射預處理模塊，用于根據(jù)發(fā)射信道處理模塊的處理結果，在低增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行第二發(fā)射預處理；和發(fā)射天線，用于將第一發(fā)射預處理模塊和第二發(fā)射預處理模塊處理求和后的發(fā)射數(shù)據(jù)發(fā)射，該接收機包括接收天線，用于接收來自發(fā)射機的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)復制模塊，用于接收來自接收天線的數(shù)據(jù)，并復制該接收的數(shù)據(jù)；第一接收處理模塊，用于接收數(shù)據(jù)復制模塊接收的數(shù)據(jù)和復制的數(shù)據(jù)中的任一個，并對數(shù)據(jù)進行第一接收處理，以獲得第一發(fā)射預處理模塊處理后的數(shù)據(jù)；和第二接收處理模塊，用于接收數(shù)據(jù)復制模塊接收的數(shù)據(jù)和復制的數(shù)據(jù)中的另一個，并對數(shù)據(jù)進行第二接收處理，以獲得第二發(fā)射預處理模塊處理后的數(shù)據(jù)。
12.如權利要求11所述的通信系統(tǒng)，其中，所述第一發(fā)射預處理模塊為多入多出發(fā)射預處理編碼模塊，其在高增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行多入多出發(fā)射預編碼處理；所述第二發(fā)射預處理模塊為空時編碼級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理模塊，其在低增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行空時編碼級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理；所述第一接收處理模塊為接收波束賦形模塊，用于對數(shù)據(jù)執(zhí)行接收波束賦形處理；所述第二接收處理模塊為接收合并及空時解碼模塊，用于對數(shù)據(jù)執(zhí)行接收信號空間維合并及空時解碼處理。
13.如權利要求12所述的通信系統(tǒng)，其進一步包括，接收信道處理模塊，其獲得多入多出信道矩陣估計Hr，并根據(jù)多入多出信道矩陣估計Hr獲得第一接收處理模塊和第二接收處理模塊所需的參數(shù)。
14.如權利要求13所述的通信系統(tǒng)，其中，接收信道處理模塊對多入多出信道矩陣估計Hr進行奇異值分解，即Hr=UrSrVrH,]]>其中Ur為Nt×Nt維矩陣，Vr為Nr×Nr維矩陣，H表示共扼轉置，Sr為Nt×Nr維對角矩陣，Nt為發(fā)射天線元數(shù)目，Nr為接收天線元數(shù)目，接收信道處理模塊取Ur的前m列向量構成接收波束賦形矩陣Wr，取Ur的剩余L-m列向量構成接收線性處理矩陣Cr，其中m為進行第一發(fā)射預處理的子信道數(shù)目，L為可用子信道的總數(shù)目，L＞m＞＝1。
15.如權利要求14所述的通信系統(tǒng)，其中，接收波束賦形模塊將數(shù)據(jù)與接收信道處理模塊獲得的接收波束賦形矩陣Wr相乘，接收合并及空時解碼模塊將數(shù)據(jù)與接收信道處理模塊獲得的接收線性處理矩陣Cr相乘，然后進行空時解碼。
16.如權利要求11-15任一項所述的通信系統(tǒng)，其中，所述接收機進一步包括并/串處理模塊，用于轉換第一接收處理模塊和第二接收處理模塊處理后的結果。
17.一種通信方法，其包括步驟a，確定各個子信道的增益；步驟b，根據(jù)步驟a的結果，在高增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行第一發(fā)射預處理；步驟c，根據(jù)步驟a的結果，在低增益的子信道上對發(fā)射數(shù)據(jù)執(zhí)行第二發(fā)射預處理；和步驟d，將步驟b和步驟c處理后求和的發(fā)射數(shù)據(jù)發(fā)射。
18.如權利要求17所述的通信方法，其中，步驟b中執(zhí)行的第一發(fā)射預處理為多入多出發(fā)射預編碼處理；步驟c中執(zhí)行的第二發(fā)射預處理為空時編碼級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理。
19.如權利要求18所述的通信方法，其中，在步驟a中，首先獲得多入多出信道狀態(tài)信息估計Ht，再根據(jù)多入多出信道狀態(tài)信息估計Ht獲得各個子信道的增益。
20.如權利要求19所述的通信方法，其中，在步驟a中，進一步包括步驟e，根據(jù)多入多出信道狀態(tài)信息估計Ht獲得步驟b和c執(zhí)行第一預處理和第二預處理所需的參數(shù)。
21.如權利要求20所述的通信方法，其中，在步驟a中，對多入多出信道狀態(tài)信息估計Ht進行奇異值分解，即Ht=UtStVtH,]]>其中Ut為Nt×Nt維矩陣，Vt為Nr×Nr維矩陣，St為Nt×Nr維對角矩陣，Nt為發(fā)射天線元數(shù)目，Nr為接收天線元數(shù)目，H表示共扼轉置，并根據(jù)獲得的St對角線上的元素決定各個子信道的增益。
22.如權利要求21所述的通信方法，其中，在步驟a中，基于St根據(jù)功率分配算法獲得高增益的子信道的發(fā)射功率和低增益的子信道的發(fā)射功率，并根據(jù)Vt和基于St獲得的高增益的子信道的發(fā)射功率和低增益的子信道的發(fā)射功率，計算出發(fā)射波束賦形矩陣Wt和預編碼矩陣Ct，其分別為步驟b和步驟c處理所需的參數(shù)。
23.如權利要求22所述的通信方法，其中，在步驟b中，將發(fā)射數(shù)據(jù)左乘Wt，以執(zhí)行多入多出發(fā)射預編碼處理；在步驟c中，將發(fā)射數(shù)據(jù)經(jīng)過空時編碼編碼后左乘預編碼矩陣Ct，以執(zhí)行空時編碼級聯(lián)發(fā)射預編碼信號處理。
24.如權利要求17-23任一項所述的通信方法，其中，所述通信方法進一步包括步驟f，根據(jù)步驟a的處理結果將發(fā)射數(shù)據(jù)分為m維的第一符號向量和L-m維的第二符號向量，其中m為進行第一發(fā)射預處理的子信道數(shù)目，L為子信道的總數(shù)目，L＞m＞＝1，在步驟b中對第一符號向量執(zhí)行第一發(fā)射預處理；在步驟c中對第二符號向量執(zhí)行第二發(fā)射預處理。
25.如權利要求24所述的通信方法，其進一步包括步驟g，接收步驟d發(fā)射的發(fā)射數(shù)據(jù)，并將其進行復制；步驟h，對步驟d接收的發(fā)射數(shù)據(jù)或復制的數(shù)據(jù)中的任一個執(zhí)行第一接收處理，以獲得第一發(fā)射預處理后的數(shù)據(jù)；和步驟i，對步驟d接收的發(fā)射數(shù)據(jù)或復制的數(shù)據(jù)中的另一個執(zhí)行第二接收處理，以獲得第二發(fā)射預處理后的數(shù)據(jù)。
26.如權利要求25所述的通信方法，其中，步驟h中的第一接收處理為接收波束賦形處理；步驟i中的第二接收處理為接收合并及空時解碼處理。
27.如權利要求25所述的通信方法，其進一步包括步驟j，獲得多入多出信道矩陣估計Hr，并根據(jù)多入多出信道矩陣估計Hr獲得步驟h和i所需的參數(shù)。
28.如權利要求27所述的通信方法，其中，在步驟j中，對多入多出信道矩陣估計Hr進行奇異值分解，即Hr=UrSrVrH,]]>其中Ur為Nt×Nt維矩陣，Vr為Nr×Nr維矩陣，Sr為Nt×Nr維對角矩陣，H表示共扼轉置，取Ur的前m列向量構成接收波束賦形矩陣Wr，取Ur的剩余L-m列向量構成接收線性處理矩陣Cr。
29.如權利要求28所述的通信方法，其中，在步驟h中，將數(shù)據(jù)與步驟j獲得的接收波束賦形矩陣Wr相乘，在步驟i中，將數(shù)據(jù)與步驟j獲得的接收線性處理矩陣Cr相乘，然后進行空時解碼。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)射機、通信系統(tǒng)以及通信方法。依照本發(fā)明的發(fā)射機包括發(fā)射信道處理模塊，用于獲得各個子信道的增益；第一發(fā)射預處理模塊，用于根據(jù)發(fā)射信道處理模塊的處理結果，在高增益的子信道上對發(fā)射信號執(zhí)行第一發(fā)射預處理；第二發(fā)射預處理模塊，用于根據(jù)發(fā)射信道處理模塊的處理結果，在低增益的子信道上對發(fā)射信號執(zhí)行第二發(fā)射預處理；和發(fā)射天線，用于將第一發(fā)射預處理模塊和第二發(fā)射預處理模塊處理求和后的發(fā)射信號發(fā)射。
文檔編號H04L1/02GK101094022SQ20061009304
公開日2007年12月26日 申請日期2006年6月19日 優(yōu)先權日2006年6月19日
發(fā)明者張孝林, 劉云輝 申請人:聯(lián)想(北京)有限公司