專利名稱：一種lte mimo 的8-tx發(fā)射分集方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種LTE(長期演進(jìn)技術(shù))MIMO(多輸入多輸出)的發(fā)射分集方法。

背景技術(shù)：
傳輸分集的主要原理是利用空間信道的弱相關(guān)性，結(jié)合時(shí)間/頻率上的選擇性，為信號(hào)的傳遞提供更多的副本，提高信號(hào)傳輸?shù)目煽啃裕瑥亩纳平邮招盘?hào)的信噪比，提高傳輸速率或者覆蓋范圍。LTE中的傳輸分集技術(shù)的候選技術(shù)很多，比如空時(shí)編碼(Space-Time Code，STC)、循環(huán)延時(shí)分集(CyclicDelay Diversity，CDD)以及天線切換分集技術(shù)等。
目前，LTE中在下行鏈路支持的最大天線配置為4×4(4根發(fā)射天線4根接收天線)。為了進(jìn)一步改善系統(tǒng)信號(hào)傳輸性能，LTE-Advance提出在下行鏈路支持的最大天線配置為8×8(8根發(fā)射天線8根接收天線)。針對(duì)LTE-Advance中8×8天線配置，已經(jīng)提出一些關(guān)于8-TX的候選分集方案，如文獻(xiàn)(R1-090104，Discussions on 8-TX Diversity Schemes for LTE-A Downlink，Samsung)中提出的基于SFBC+FSTD(空頻分組編碼+頻率交換發(fā)射分集)的8-TX分集方案與基于SFBC+PSD(空頻分組編碼+相位偏移分集)的改進(jìn)方案。但是，當(dāng)信道不相關(guān)且8-TX分集情形下，多數(shù)編碼方案對(duì)BLER(誤塊率)的特性影響甚微。信道強(qiáng)相關(guān)時(shí)，SFBC+PSD分集編碼方案具有較好的BLER，同時(shí)，基于SFBC+FSTD的8-TX分集方案與基于SFBC+PSD的改進(jìn)方案相比，只有很小的BLER性能差距。而基于SFBC+FSTD的8-TX發(fā)射分集方案在編碼、解碼方面要比基于SFBC+PSD的改進(jìn)方案簡單得多。但是，在上述文獻(xiàn)中所提出的發(fā)射分集方案在信道相關(guān)性方面仍然存在其不足，且解碼過程較為復(fù)雜，編碼的符號(hào)排列也與R8LTE中2-TX，4-TX方案不一致，即前后兼容性較差。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，設(shè)計(jì)一種適用于8-TX MIMO的發(fā)射分集方法。該發(fā)射分集方法可以降低信道間的相關(guān)性，減小譯碼復(fù)雜度，并與R8LTE中的分集方案保持很好的兼容性從而達(dá)到良好的系統(tǒng)性能。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種適用于8-TX MIMO的發(fā)射分集方法，該方法包括以下處理步驟 A.編碼器利用空時(shí)分組正交編碼法，以輸入數(shù)據(jù)中一時(shí)隙的兩個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)塊作為處理單元，編碼生成兩個(gè)數(shù)據(jù)矢量，形成兩個(gè)分集信號(hào)。每次選擇兩根最佳分集天線同時(shí)發(fā)送這兩個(gè)分集信號(hào)； B.將分組編碼后的信號(hào)分別調(diào)制到不同的OFDM子載波上，通過發(fā)射天線發(fā)送出去； C.與分組編碼相對(duì)應(yīng)，使用分組譯碼方法依次從對(duì)應(yīng)接收天線子載波上提取接收信號(hào)并獲得相應(yīng)子載波上的信道響應(yīng)估計(jì)值； D.將步驟C中提取的接收信號(hào)和獲得的信道響應(yīng)估計(jì)值直接輸入到2-TX解碼器中依次完成解碼。
所述步驟A中，涉及到空時(shí)分組正交編碼法及最佳分集天線的選擇。其具體的編碼及天線選擇方法為 根據(jù)發(fā)射信號(hào)(x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8)，發(fā)射信號(hào)的共軛(x1*，x2*，x3*，x4*，x5*，x6*，x7*，x8*)，調(diào)用下述公式采用空時(shí)分組正交編碼法選擇最佳分集天線， 所述步驟C和D中，涉及到接收信號(hào)的提取及分集解碼過程，其具體過程包括每次從兩個(gè)固定天線端口提取相應(yīng)接收信號(hào)與信道響應(yīng)估計(jì)值輸入到2-TX的解碼器中依次估計(jì)出發(fā)射信號(hào)，得到復(fù)值MIMO解碼數(shù)據(jù)估值，從而得到一組復(fù)值MIMO解碼數(shù)據(jù)估值。例如，2-TX解碼器根據(jù)第i根接收天線，與第j和j’根發(fā)射天線間在第k和k’個(gè)子載波上的信道響應(yīng)估計(jì)值hi，j，k、hi，j′，k、hi，j′，k，、hi，j，k′，第i根接收天線在第k和k’個(gè)子載波上的接收信號(hào)ri，k、ri，k′，調(diào)用公式確定數(shù)據(jù)估值

依次完成對(duì)8-TX發(fā)射分集的數(shù)據(jù)估值。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了從LTE MIMO 2-TX和4-TX分集到LTE-Advance 8-TX分集編譯碼的擴(kuò)展。本發(fā)明在編碼過程中采用獨(dú)立的數(shù)據(jù)塊作為處理單元，且所形成的分集信號(hào)相互正交，信道響應(yīng)間的相關(guān)性最小，這樣的處理方法與LTE中采用的空時(shí)編碼處理方案相近似和相兼容；在譯碼過程中，利用分組譯碼方法，每次從兩個(gè)固定天線端口提取相應(yīng)接收信號(hào)與信道估計(jì)值輸入到2-TX的解碼器中完成解碼，從而獲得較低的譯碼復(fù)雜度。
采用本發(fā)明提出的8-TX MIMO發(fā)射分集方案，可以在8-TX MIMO的發(fā)射分集中以較小的復(fù)雜度達(dá)到良好的性能，為8-TX MIMO(8根發(fā)射天線的多輸入多輸出)分集的應(yīng)用提供了一種簡單而有效的解決方案。



圖1以數(shù)據(jù)塊為處理單元時(shí)的空時(shí)編碼關(guān)系示意圖(以2-TX為例) 圖2為基于MIMO-OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收發(fā)示意圖 圖3為2-TX情況下基于MIMO-OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收發(fā)示意圖 圖4為多天線配置系統(tǒng)中通用碼字解碼流程圖 圖5為8-TX情況下碼字解碼流程圖
具體實(shí)施例方式 在LTE中由2-TX和4-TX分集到8-TX分集的擴(kuò)展中，必然在提高系統(tǒng)性能的同時(shí)將增加系統(tǒng)復(fù)雜度。因此，在考慮提高系統(tǒng)性能的同時(shí)也必須考慮到系統(tǒng)復(fù)雜度的增加。本發(fā)明在編解碼中采用獨(dú)立的數(shù)據(jù)塊作為處理單元，就不會(huì)存在相鄰的編碼單元之間以及相鄰的編碼塊之間的干擾，為簡化譯碼處理提供了條件。同時(shí)，這樣的處理方法在相當(dāng)程度上與LTE 2-TX和4-TX分集空時(shí)編碼的處理方案相近似和相兼容，在8-TX分集處理時(shí)，譯碼過程基本不需要改動(dòng)。
適用于8-TX MIMO的發(fā)射分集方法具體包括以下處理步驟。
編碼器利用空時(shí)分組正交編碼法進(jìn)行分組編碼，以輸入數(shù)據(jù)中一時(shí)隙的兩個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)塊作為處理單元，編碼生成兩個(gè)數(shù)據(jù)矢量，形成兩個(gè)分集信號(hào)。每次可選擇兩根最佳分集天線同時(shí)發(fā)送這兩個(gè)分集信號(hào)；將分組編碼后的分集信號(hào)分別調(diào)制到不同的OFDM子載波上，通過發(fā)射天線發(fā)送出去；與分組編碼相對(duì)應(yīng)，使用分組譯碼方法依次從對(duì)應(yīng)接收天線子載波上提取接收信號(hào)并獲得相應(yīng)子載波上的信道響應(yīng)估計(jì)值；將獲得的信道響應(yīng)估計(jì)值直接輸入到2-TX解碼器依次完成解碼過程。
參見圖1以數(shù)據(jù)塊為處理單元時(shí)的空時(shí)編碼關(guān)系示意圖，圖中發(fā)送的兩個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)塊可表示為(x1，x2)，經(jīng)過LTE 2-TX天線發(fā)射分集方案編碼后產(chǎn)生的分集信號(hào)可以表示為 將分組編碼后的分集信號(hào)分別調(diào)制到不同的OFDM子載波上，通過發(fā)射天線發(fā)送出去。需要指出是，3GPPRelease 8中有關(guān)LTE方面，通過采用OFDM及MIMO技術(shù)，使得數(shù)據(jù)并不是簡單地從各自天線上發(fā)出，而是要分別調(diào)制到不同的OFDM子載波上。
參見圖2基于MIMO-OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收發(fā)示意圖，圖中給出了其中的一種經(jīng)OFDM調(diào)制后，數(shù)據(jù)的發(fā)送情況示意。圖2中，hi，j，k、hi，j′，k、hi，j′，k′、hi，j，k′分別表示第i根接收天線，與j和j’根發(fā)射天線間在第k和k’個(gè)子載波上的信道響應(yīng)。經(jīng)過信道后的接收信號(hào)可以表示為， 這里，ri，k、ri，k′表示第i根接收天線在第k和k’子載波上的接收信號(hào)。
使用分組譯碼方法依次從對(duì)應(yīng)接收天線子載波上提取接收信號(hào)并獲得相應(yīng)子載波上的信道響應(yīng)估計(jì)值，進(jìn)一步地，對(duì)上式進(jìn)行線性變換處理，且忽略噪聲nk、nk’，則可以得到 確定數(shù)據(jù)估值

即得到的復(fù)值MIMO解碼數(shù)據(jù)估值。
對(duì)于2-TX發(fā)射分集，可直接令j＝1，j’＝2，k＝1，k’＝2。即這種情況下基于MIMO-OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收發(fā)示意圖參見圖3。相應(yīng)地，經(jīng)過信道后的接收信號(hào)可以表示為， 使用分組譯碼方法依次從對(duì)應(yīng)接收天線子載波上提取接收信號(hào)并獲得相應(yīng)子載波上的信道響應(yīng)估計(jì)值，得到確定復(fù)值MIMO解碼數(shù)據(jù)估值

的公式(4) 基于如前對(duì)2-TX的認(rèn)識(shí)，這里可以將4-TX、8-TX發(fā)射分集直接利用2-TX的解碼方案進(jìn)行處理，顯然這一處理方式可以降低解碼復(fù)雜度，且統(tǒng)一了不同天線配置(例如，4-TX和8-TX等)情況下的解碼模塊。
相應(yīng)地，對(duì)于4-TX的情形可做如下處理，當(dāng)發(fā)射信號(hào)為(x1，x2，x3，x4)時(shí)，有 式(5)表明此方案可以看作為在天線端口1，3上和天線端口2，4上2個(gè)2-TX發(fā)射分集方案，故在解碼的過程中，我們只需把相應(yīng)的數(shù)據(jù)與信道估計(jì)值輸入到2-TX的解碼器中完成解碼。
對(duì)于8-TX MIMO的發(fā)射分集方法，涉及到空時(shí)分組正交編碼法及最佳分集天線的選擇方法為 根據(jù)發(fā)射信號(hào)(x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8)，發(fā)射信號(hào)的共軛(x1*，x2*，x3*，x4*，x5*，x6*，x7*，x8*)，調(diào)用下述公式采用空時(shí)分組正交編碼法選擇最佳分集天線獲得分集信號(hào)， 將分組編碼后的分集信號(hào)分別調(diào)制到不同的OFDM子載波上，通過發(fā)射天線發(fā)送出去。
相應(yīng)地，8-TX發(fā)射分集可以看作為4個(gè)2-TX發(fā)射分集方案。選擇具有相同發(fā)射信息的兩個(gè)天線端口作為2-TX發(fā)射分集方案的天線端口。在這里，可以看作是1-5、2-6、3-7、4-8，4個(gè)天線端口的2-TX發(fā)射分集方案，分別將上述具有相同發(fā)射信息的端口作為2-TX發(fā)射分集方案的天線端口。分別提取(1，5)，(2，6)，(3，7)，(4，8)天線端口相應(yīng)子載波上的接收信號(hào)及相應(yīng)信道響應(yīng)；將提取的數(shù)據(jù)分別輸入到2-TX解碼器中完成解碼，從而分別得到復(fù)值MIMO解碼數(shù)據(jù)估值最終得到一組復(fù)值MIMO解碼數(shù)據(jù)估值

完成整個(gè)解碼過程。因此在解碼過程中的實(shí)際實(shí)現(xiàn)方面，可以將相應(yīng)數(shù)據(jù)與信道估計(jì)值直接作為2-TX的解碼器的輸入完成解碼過程。由此可見，本發(fā)明譯碼方法具有計(jì)算量小、復(fù)雜度低的特點(diǎn)。
參見圖4所示碼字流程圖，圖中給出了多天線配置系統(tǒng)中通用的譯碼過程。具體包括如下步驟 步驟41，終端接收數(shù)據(jù)，從對(duì)應(yīng)接收天線子載波上提取接收信號(hào)并獲得相應(yīng)子載波上的信道響應(yīng)估計(jì)值； 步驟42，分別依次從具有相同發(fā)射信息的兩天線端口提取所對(duì)應(yīng)子載波上的接收信號(hào)及響應(yīng)信道響應(yīng)； 步驟43，將每次提取的數(shù)據(jù)依次輸入到2-TX解碼器，得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)估值； 步驟44，最終得到一組復(fù)值MIMO解碼數(shù)據(jù)估值，即譯碼結(jié)果。
以下以一具體實(shí)例具體描述8-TX發(fā)射分集方案，圖5給出了這種具體情況下的簡化譯碼過程。
步驟51，終端接收數(shù)據(jù)，從對(duì)應(yīng)接收天線子載波上提取接收信號(hào)并獲得相應(yīng)子載波上的信道響應(yīng)估計(jì)值； 步驟52，提取第一對(duì)(1，5)天線端口1、2子載波上的接收信號(hào)ri，1、ri，2及信道響應(yīng)hi，1，1，hi，1，2，hi，5，1，hi，5，2； 步驟53，將步驟52中提取的數(shù)據(jù)(接收信號(hào)及響應(yīng)信道響應(yīng))輸入到2-TX的解碼器中完成解碼，得到復(fù)值MIMO解碼數(shù)據(jù)估值
步驟54，提取第二對(duì)(2，6)天線端口3、4子載波上的接收信號(hào)ri，3、ri，4及信道響應(yīng)hi，2，3，hi，2，4，hi，6，3，hi，6，4； 步驟55，將步驟54中提取的數(shù)據(jù)輸入到2-TX的解碼器中完成解碼，從而得到復(fù)值MIMO解碼數(shù)據(jù)估值
步驟56，提取第三對(duì)(3，7)天線端口5、6子載波上的接收信號(hào)ri，5、ri，6及響應(yīng)信道響應(yīng)hi，3，5，hi，3，6，hi，7，5，hi，7，6； 步驟57，將步驟56中提取的數(shù)據(jù)輸入到2-TX的解碼器中完成解碼，從而得到復(fù)值MIMO解碼數(shù)據(jù)估值
步驟58，提取第四對(duì)(4，8)天線端口7、8子載波上的接收信號(hào)ri，7、ri，8及響應(yīng)信道響應(yīng)hi，4，7，hi，4，8，hi，8，7，hi，8，8； 步驟59，將步驟58中提取的數(shù)據(jù)輸入到2-TX的解碼器中完成解碼，從而得到復(fù)值MIMO解碼數(shù)據(jù)估值
步驟510，最終得到一組復(fù)值MIMO解碼數(shù)據(jù)估值

即譯碼結(jié)果。
本發(fā)明提出的8-TX分集編譯碼擴(kuò)展方法，參加編碼的輸入數(shù)據(jù)是以獨(dú)立的數(shù)據(jù)塊為處理單元，且選擇發(fā)送分集信號(hào)的天線間具有最小的相關(guān)性，相應(yīng)的簡化譯碼方法具有計(jì)算復(fù)雜度低，性能優(yōu)良的特點(diǎn)，為其應(yīng)用提供了一種簡單而有效的解決方案。
權(quán)利要求
1.一種LTE MIMO的8-TX發(fā)射分集方法，其特征在于，包括以下處理步驟
A.編碼器利用空時(shí)分組正交編碼法，以輸入數(shù)據(jù)中一時(shí)隙的兩個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)塊作為處理單元，編碼生成兩個(gè)數(shù)據(jù)矢量，形成兩個(gè)分集信號(hào)；
B.將分組編碼后的分集信號(hào)分別調(diào)制到不同的OFDM子載波上，然后發(fā)送出去；
C.與分組編碼相對(duì)應(yīng)，使用分組譯碼依次從對(duì)應(yīng)接收天線子載波上提取接收信號(hào)并獲得相應(yīng)子載波上的信道響應(yīng)估計(jì)值；
D.將提取的接收信號(hào)和獲得的信道響應(yīng)估計(jì)值直接輸入到2-TX解碼器依次完成解碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的8-TX發(fā)射分集方法，其特征在于，所述步驟B進(jìn)一步包括，每次選擇兩根最佳分集天線同時(shí)發(fā)送兩個(gè)分集信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的8-TX發(fā)射分集方法，其特征在于，所選擇的分集天線之間具有較小的相關(guān)性，分集信號(hào)到天線的映射表示為
其中，(x1，x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8)為發(fā)射信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的8-TX發(fā)射分集方法，其特征在于，步驟D具體包括，每次從兩個(gè)固定天線端口提取相應(yīng)接收信號(hào)與信道響應(yīng)估計(jì)值輸入到2-TX的解碼器中依次估計(jì)出發(fā)射信號(hào)，得到復(fù)值MIMO解碼數(shù)據(jù)估值，從而得到一組復(fù)值MIMO解碼數(shù)據(jù)估值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的8-TX發(fā)射分集方法，其特征在于，所述2-TX解碼器完成解碼的具體步驟包括，根據(jù)第i根接收天線，與第j和j’根發(fā)射天線間在第k和k’個(gè)子載波上的信道響應(yīng)估計(jì)值hi，j，k、hi，j′，k、hi，j′，k′、hi，j，k′，第i根接收天線在第k和k’個(gè)子載波上的接收信號(hào)ri，k、ri，k′，調(diào)用公式確定數(shù)據(jù)估值
全文摘要
本發(fā)明請(qǐng)求保護(hù)一種LTE MIMO的8-TX發(fā)射分集方法，涉及通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從LTE MIMO 2-TX和4-TX分集到LTE-Advance 8-TX分集編譯碼的擴(kuò)展。在編碼過程中所形成的分集信號(hào)相互正交，且信道響應(yīng)間的相關(guān)性最??；在譯碼過程中，采用分組譯碼方法，每次利用從兩個(gè)固定天線端口提取相應(yīng)接收信號(hào)與信道估計(jì)值輸入到2-TX的解碼器中完成解碼。本發(fā)明利用分組譯碼方法進(jìn)行獨(dú)立解碼，大大降低了譯碼復(fù)雜度。本發(fā)明為8-TX MIMO分集的應(yīng)用提供了一種簡單而有效的解決方案。
文檔編號(hào)H04B7/06GK101635592SQ20091010367
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者張祖凡, 宋松偉, 張紅兵 申請(qǐng)人:重慶郵電大學(xué)