專利名稱:用于實(shí)現(xiàn)多路并行傳輸?shù)目臻g信道編、解碼方法及裝置的制作方法
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種在無線通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)多路并行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒把b置，尤其涉及一種采用空間信道編、解碼方法實(shí)現(xiàn)多路并行傳輸?shù)姆椒ê脱b置。
背景技術(shù)：
隨著移動(dòng)通信的日益普及，單純的移動(dòng)語音通信已經(jīng)不能滿足人們獲取信息的需要，而移動(dòng)數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)以其能夠提供辦公、娛樂、等更為方便、且信息量更為豐富的內(nèi)容而顯現(xiàn)出巨大的發(fā)展前景。因而，提供支持?jǐn)?shù)據(jù)高速傳輸?shù)母咚俜纸M數(shù)據(jù)服務(wù)(HPDS)，特別是提供從基站到用戶終端的下行鏈路上的高速數(shù)據(jù)服務(wù)已經(jīng)成為未來無線通信系統(tǒng)的主要目標(biāo)之一。
傳統(tǒng)的單天線無線通信系統(tǒng)通常采用對頻帶、時(shí)隙和擴(kuò)頻碼的復(fù)用來提高數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸速率。例如，在多載波系統(tǒng)中，系統(tǒng)為每個(gè)用戶分配多個(gè)頻段，然后再將不同頻段的信號(hào)復(fù)用在一起一同發(fā)送。而在時(shí)分多址系統(tǒng)中，系統(tǒng)也可將不同用戶信息分配在不同的時(shí)隙內(nèi)一同傳輸。除此之外，系統(tǒng)還可以采用碼分復(fù)用方式。圖1示出了傳統(tǒng)3GPP UMTS FDD單天線系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)結(jié)構(gòu)。如圖1所示，在發(fā)射機(jī)中，待發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)過卷積/Turbo(卷積或Turbo)編碼(即，信道編碼)、交織和符號(hào)映射后，先后與OVSF(正交可變擴(kuò)頻因子)碼和擾碼相乘，從而得到經(jīng)過擴(kuò)頻和加擾處理的用戶信號(hào)。這樣，擴(kuò)頻后的多個(gè)碼道信號(hào)就可通過碼分方式復(fù)用在同一頻帶內(nèi)，并通過脈沖成形和RF調(diào)制，形成射頻信號(hào)。在接收機(jī)中，經(jīng)由天線接收的射頻信號(hào)經(jīng)過RF、RRC濾波(均方根升余弦濾波)和過采樣處理后，送入信道估計(jì)單元中估計(jì)出多個(gè)并行傳輸信道的信道特性。接著，解擴(kuò)和檢測單元在完成解擴(kuò)的條件下，再利用該信道估計(jì)結(jié)果檢測出接收信號(hào)。然后，檢測出的符號(hào)信號(hào)經(jīng)過符號(hào)解映射、解交織以及卷積/Turbo解碼的處理，最終得到所需的比特信號(hào)。在如圖1所示的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的結(jié)構(gòu)中，通過碼分復(fù)用，多個(gè)數(shù)據(jù)流的信號(hào)被復(fù)用在同一頻段內(nèi)，因而同樣可達(dá)到提高數(shù)據(jù)傳輸速率的目的。
然而，隨著無線通信的日益發(fā)展，傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中可利用的頻帶、時(shí)隙和擴(kuò)頻碼資源已經(jīng)十分有限，如若要進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，一種解決辦法是合理利用空間資源。近期提出的多入多出技術(shù)(MIMO)正是利用多個(gè)發(fā)射和接收天線，在空間上構(gòu)造出多個(gè)并行的無線信道，從而通過充分利用空間資源，來提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。在現(xiàn)有的MIMO技術(shù)中，貝爾實(shí)驗(yàn)室分層時(shí)空(BLASTBell LabLayered Space Time)技術(shù)以其能夠大幅度地提高數(shù)據(jù)傳輸速率，而成為典型的MIMO技術(shù)之一。
BLAST技術(shù)具有多種結(jié)構(gòu)，其中不帶任何信道編碼的BLAST結(jié)構(gòu)，由于發(fā)送信號(hào)中沒有冗余信息，因而能最大化地利用空間信道傳輸數(shù)據(jù)，但遺憾的是，這種BLAST結(jié)構(gòu)的信號(hào)傳輸質(zhì)量較低。為了提高信號(hào)質(zhì)量，在圖2所示的采用BLAST結(jié)構(gòu)的3GPP UMTS FDD系統(tǒng)中，加入了信道編碼單元，即卷積/Turbo編碼器，其功能和作用與圖1所示的卷積/Turbo編碼器相同。與圖1相比，在圖2示出的BLAST發(fā)射機(jī)中，一路待發(fā)送數(shù)據(jù)經(jīng)過卷積/Turbo編碼器、交織器和符號(hào)映射單元的處理后送入BLAST單元310；在BLAST單元310中，一路待發(fā)送數(shù)據(jù)被分割為多個(gè)獨(dú)立的子數(shù)據(jù)流；然后多個(gè)子數(shù)據(jù)流各自進(jìn)行擴(kuò)頻和加擾處理，并分別與其他碼道信號(hào)疊加，得到多路并行信號(hào)；這些并行信號(hào)再分別經(jīng)過脈沖成形和RF的調(diào)制，最后經(jīng)由多個(gè)發(fā)射天線發(fā)射給接收端。在接收端，接收機(jī)利用多個(gè)接收天線接收經(jīng)由多路無線信道傳輸?shù)男盘?hào)，并分別完成RF、RRC濾波和過采樣；然后在信道估計(jì)單元中估計(jì)出各信道的信道特性；接著，解擴(kuò)和檢測單元利用該信道估計(jì)結(jié)果處理解擴(kuò)后的接收信號(hào)；隨后，在BLAST檢測單元410中將處理后的多路信號(hào)進(jìn)行V-BLAST檢測以恢復(fù)各天線上的傳輸數(shù)據(jù)，再將其轉(zhuǎn)換為一路串行數(shù)據(jù)，最后再經(jīng)過與圖1相同的符號(hào)解映射器、解交織器和卷積/Turbo解碼器的處理，得到所需比特?cái)?shù)據(jù)。
圖2所示的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，將信道編碼和BLAST技術(shù)相結(jié)合，因而在實(shí)現(xiàn)多路并行傳輸?shù)耐瑫r(shí)還能在一定程度上確保信號(hào)的質(zhì)量。但是，這種BLAST結(jié)構(gòu)是利用空間信道的非相關(guān)性來解調(diào)多路信號(hào)，所以接收機(jī)必須使用大于或等于發(fā)射天線數(shù)目的接收天線，只有這樣才能基于MIMO信道的特性將各子數(shù)據(jù)流區(qū)分開來。但是，對于作為下行鏈路高速分組數(shù)據(jù)服務(wù)接收端的用戶終端而言，由于其體積、尺寸和電池能耗的限制，接收天線的數(shù)目往往不能達(dá)到BLAST技術(shù)的要求，而且通常只有一個(gè)接收天線。所以，BLAST技術(shù)雖然能夠大大提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，但由于其要求接收機(jī)具有多天線以及多路RF處理單元，因而在現(xiàn)有條件下并不適于提供下行鏈路的高速分組數(shù)據(jù)服務(wù)。
近期除了BLAST技術(shù)以外，還提出了其他可應(yīng)用于3GPP UMTSFDD系統(tǒng)的MIMO技術(shù)，例如分天線速率控制(PARCPer AntennaRate Control)，速率控制多徑分集(RC MPDRate Control MultipathDiversity)和雙空時(shí)發(fā)射分集-子分組速率控制(DSTTD-SGRCDouble Space Time Transmit Diversity-Sub-Group Rate Control)等。但是這些MIMO技術(shù)也同樣需要在終端的處理過程中使用多個(gè)接收天線，如果從終端的實(shí)現(xiàn)及成本來看，也不適用于下行鏈路的高速傳輸。
基于以上分析，雖然MIMO技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，但其對用戶終端接收天線個(gè)數(shù)的要求，使其應(yīng)用范圍受到限制。因而，需要尋找一種多路并行數(shù)據(jù)傳輸方法，使用這種方法即使用戶終端內(nèi)僅有一個(gè)接收天線依然能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。
在現(xiàn)有技術(shù)中，空時(shí)格碼(STTC)技術(shù)可以應(yīng)用于單接收天線，但目前已有的STTC僅給出了最多兩個(gè)發(fā)射天線、16種狀態(tài)的空時(shí)格碼的網(wǎng)格圖，而倘若需要采用更多的發(fā)射天線以提高傳輸速率、或采用更多的狀態(tài)以提高編碼增益，則以這種繪制格碼圖的方式設(shè)計(jì)空時(shí)格碼，將會(huì)非常復(fù)雜。因此STTC的應(yīng)用十分有限。其他使用單接收天線的技術(shù)，例如空時(shí)發(fā)射分集或波束賦形，均只考慮了如何改善分集增益，或者如何通過減少干擾來提高系統(tǒng)性能，對于提高數(shù)據(jù)傳輸速率并沒有貢獻(xiàn)。
為此，有必要提出一種用于多路并行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，來保證用戶終端即使在只有一個(gè)接收天線的情況下，仍然可以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種用于多路并行傳輸?shù)目臻g信道編、解碼方法，使用該方法用戶終端即使僅有一個(gè)接收天線依然可以實(shí)現(xiàn)多路并行數(shù)據(jù)傳輸，從而提高數(shù)據(jù)的傳輸速率。
按照本發(fā)明的一種空間信道編碼方法，包括步驟按照預(yù)定的通信速率，輸入一組串行的待編碼的數(shù)據(jù)；根據(jù)預(yù)定的通信模式，采用相應(yīng)的編碼準(zhǔn)則，對該組數(shù)據(jù)進(jìn)行空間信道編碼，以輸出多路并行的編碼信號(hào)，其中，該各路編碼信號(hào)之間具有相關(guān)的冗余信息；將該各路編碼信號(hào)相應(yīng)地經(jīng)由多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送出去。
按照本發(fā)明的一種空間信道解碼方法，包括步驟經(jīng)由至少一個(gè)接收天線接收多路并行的編碼信號(hào)，其中，該多路并行的編碼信號(hào)是在一個(gè)發(fā)送端通過空間信道編碼后經(jīng)由相應(yīng)的多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送的，該各路編碼信號(hào)之間具有相關(guān)的冗余信息；根據(jù)接收的導(dǎo)頻信號(hào)，對傳送該編碼信號(hào)的多個(gè)無線信道進(jìn)行信道估計(jì)；利用該信道估計(jì)結(jié)果，根據(jù)該空間信道編碼，對該接收信號(hào)進(jìn)行解碼。
按照本發(fā)明的一種空間信道編碼器，包括多個(gè)編碼支路，用于分別接收一組串行的待編碼的數(shù)據(jù)；其中，每個(gè)編碼支路由多個(gè)寄存器組成，根據(jù)預(yù)定的通信模式，采用相應(yīng)的編碼準(zhǔn)則，每個(gè)編碼支路對接收的該組數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼；該多個(gè)編碼支路，分別輸出并行的編碼信號(hào)，該各路編碼信號(hào)之間具有相關(guān)的冗余信息；多個(gè)發(fā)射天線，用于相應(yīng)地將該各路編碼信號(hào)發(fā)送出去。
按照本發(fā)明的一種空間信道解碼器，包括至少一個(gè)接收天線，用于接收多路并行的編碼信號(hào)，其中，該多路并行的編碼信號(hào)是在一個(gè)發(fā)送端通過空間信道編碼后經(jīng)由相應(yīng)的多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送的，該各路編碼信號(hào)之間具有相關(guān)的冗余信息；至少一個(gè)信道估計(jì)單元，用于根據(jù)接收的導(dǎo)頻信號(hào)，對傳送該編碼信號(hào)的多個(gè)無線信道進(jìn)行信道估計(jì)；一個(gè)解碼模塊，用于利用該信道估計(jì)結(jié)果，根據(jù)該空間信道編碼，對該接收信號(hào)進(jìn)行解碼。
通過參考以下結(jié)合附圖的說明以及權(quán)利要求
書中的內(nèi)容，并且隨著對本發(fā)明的更全面的理解，本發(fā)明的其他目的及效果將變得更加清楚和易于理解。
附圖簡述以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其中圖1示出單天線的3GPP UMTS FDD系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2示出在3GPP UMTS FDD系統(tǒng)中采用BLAST技術(shù)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的采用空間信道編、解碼技術(shù)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖，其中發(fā)射機(jī)具有多個(gè)發(fā)射天線，接收機(jī)僅有一個(gè)接收天線；圖4為按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提出的在具有兩個(gè)發(fā)射天線的發(fā)射機(jī)中使用的空間信道編碼結(jié)構(gòu)(architecture)；圖5為按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提出的在具有三個(gè)發(fā)射天線的發(fā)射機(jī)中使用的空間信道編碼結(jié)構(gòu)；圖6是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的采用空間信道編、解碼技術(shù)的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖，其中發(fā)射機(jī)和接收機(jī)均可采用多個(gè)天線；圖7為同為QPSK調(diào)制的分別采用帶有信道編碼的單天線結(jié)構(gòu)、本發(fā)明提出的一種雙發(fā)天線空間信道編碼結(jié)構(gòu)、以及兩種BLAST結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，測試出的誤幀率性能的曲線圖；和圖8為同為8PSK調(diào)制的分別采用帶有信道編碼的單天線結(jié)構(gòu)、按照本發(fā)明的一種三發(fā)天線空間信道編碼結(jié)構(gòu)、以及兩種采用BLAST結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，測試出的誤幀率性能的曲線圖。
在所有附圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相似或相應(yīng)的特征或功能。
發(fā)明詳述按照本發(fā)明的空間信道編碼方法，將信道編碼與多路并行結(jié)構(gòu)相結(jié)合，通過在多路并行信號(hào)之間加入部分冗余信息以使得多路并行信號(hào)之間具有空間相關(guān)性，進(jìn)而幫助在接收端的用戶終端解調(diào)出該多路并行信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)用戶終端在有限的接收天線的條件下接收大批量的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
基于以上考慮，本發(fā)明提出了一種將信道編碼和空間編碼相結(jié)合的空間信道編碼方法。具體而言，在發(fā)射機(jī)(例如基站)中，首先根據(jù)系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)傳輸速率確定空間信道編碼一次編碼的輸入比特?cái)?shù)目，然后分別在多個(gè)支路中按照預(yù)定的編碼規(guī)則同時(shí)對輸入比特進(jìn)行空間信道編碼，并將編碼后得到的多個(gè)編碼比特通過系統(tǒng)所使用的調(diào)制映射方式，轉(zhuǎn)換為與發(fā)射天線數(shù)目相應(yīng)的多路編碼信號(hào)，從而可經(jīng)由多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送給接收端。在接收端(用戶終端)內(nèi)，接收機(jī)按照已知的編碼規(guī)則，利用信道估計(jì)得出的多路信道的信道特性，對所接收的信號(hào)進(jìn)行解碼，從而將多路并行的編碼信號(hào)轉(zhuǎn)換為一路所需數(shù)據(jù)。經(jīng)過這種空間信道編碼方法處理，編碼后的多路并行信號(hào)相互之間不僅具有時(shí)間相關(guān)性，還具有空間相關(guān)性，因此，在解碼時(shí)充分利用這種空間和時(shí)間相關(guān)性，可大大降低對用戶終端接收天線數(shù)目的要求。
以下將首先結(jié)合附圖3-5，以3GPP UMTS FDD系統(tǒng)內(nèi)，用戶終端接收機(jī)中僅有一個(gè)接收天線的情況為例，詳細(xì)描述本發(fā)明所提出的空間信道編碼(SCCSpatial Channel Code)方法。
圖3示出采用本發(fā)明所提出的空間信道編碼方法的發(fā)射機(jī)(例如基站)和接收機(jī)(例如，用戶終端)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖3所示，在發(fā)射機(jī)500中，待發(fā)送的數(shù)據(jù)首先送入空間信道編碼結(jié)構(gòu)510進(jìn)行空間信道編碼，其具體結(jié)構(gòu)將在圖4和圖5中進(jìn)行詳細(xì)描述。待發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)經(jīng)過空間信道編碼結(jié)構(gòu)510的處理，轉(zhuǎn)換為具有空間相關(guān)性的多路并行的編碼信號(hào)，然后每個(gè)并行支路的編碼信號(hào)各自依次經(jīng)歷交織器102的交織處理、OVSF擴(kuò)頻單元103的OVSF碼擴(kuò)頻、加擾器104的加擾處理、復(fù)用器105對多個(gè)碼道的信號(hào)進(jìn)行疊加、脈沖成形單元106將疊加的信號(hào)進(jìn)行脈沖成形和RF(射頻)單元107的調(diào)制形成多路射頻信號(hào)，并經(jīng)由多個(gè)發(fā)射天線發(fā)射到無線空間。
多路并行的射頻信號(hào)經(jīng)由無線信道的傳輸?shù)竭_(dá)用戶終端的接收機(jī)600。在本實(shí)施例中，接收機(jī)600只有一個(gè)接收天線。該接收天線的接收信號(hào)為經(jīng)由多個(gè)并行空間信道傳輸?shù)乃卸嗦沸盘?hào)的疊加。RF單元208將天線接收到的多路射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)，并送入RRC濾波器和過采樣單元206，以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散(discrete)信號(hào)。所得到的離散信號(hào)在經(jīng)過解擴(kuò)和檢測單元204的解擴(kuò)處理和解交織器202的處理后送至空間信道解碼結(jié)構(gòu)610。而在信道估計(jì)單元220中，根據(jù)接收到的導(dǎo)頻信號(hào)，對多個(gè)并行空間信道的信道特性進(jìn)行估計(jì)。接著，空間信道解碼結(jié)構(gòu)610利用信道估計(jì)單元220所估計(jì)出的多路信道的信道特性，根據(jù)發(fā)送機(jī)500采用的空間信道編碼結(jié)構(gòu)510，對解交織后的疊加信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)維特比軟解碼，從而將疊加在一起的多路并行信號(hào)一一解出，并在解碼的同時(shí)將其多路并行信號(hào)轉(zhuǎn)換為一路串行數(shù)據(jù)，即用戶所需數(shù)據(jù)。該空間信道解碼結(jié)構(gòu)610利用估計(jì)的信道特性、進(jìn)行維特比軟解碼的過程將在下文中詳細(xì)說明。
在圖3中，空間信道編碼結(jié)構(gòu)510是關(guān)鍵的處理單元，其擔(dān)負(fù)著信道編碼和空間編碼的雙重任務(wù)。圖4和圖5分別示出空間信道編碼結(jié)構(gòu)510的兩種具體結(jié)構(gòu)。圖4示出當(dāng)發(fā)射機(jī)500為兩個(gè)發(fā)射天線，而接收機(jī)600只有一個(gè)接收天線的情況下，空間信道編碼的結(jié)構(gòu)。圖5示出當(dāng)發(fā)射機(jī)500為三個(gè)發(fā)射天線，而接收機(jī)600為一個(gè)接收天線的情況下，空間信道編碼的結(jié)構(gòu)。如圖4和圖5所示，在本發(fā)明的這兩個(gè)實(shí)施例中，為了使結(jié)構(gòu)更為緊湊，空間信道編碼結(jié)構(gòu)還包括符號(hào)映射單元103的功能。這樣，輸入到空間信道編碼器的數(shù)據(jù)比特，經(jīng)過處理后，將會(huì)得到多路經(jīng)過相位/幅度(相位或幅度)調(diào)制的符號(hào)。當(dāng)然，該符號(hào)映射單元也可以放置在空間信道編碼結(jié)構(gòu)的外部執(zhí)行。
下面，首先參照圖4介紹發(fā)射機(jī)500有兩個(gè)發(fā)射天線，而接收機(jī)600只有一個(gè)接收天線的情況下，空間信道編碼的結(jié)構(gòu)。
如圖4所示，空間信道編碼結(jié)構(gòu)包括4個(gè)并行的移位寄存器支路(圖中，每個(gè)移位寄存器支路由一組寄存器D表示)，和兩個(gè)QPSK(四相相移鍵控)映射單元，其中每個(gè)移位寄存器支路都用來完成一個(gè)信道編碼，因而，也可稱為信道編碼支路。
在本實(shí)施例中，假設(shè)，系統(tǒng)要求如圖3所示的具有兩個(gè)發(fā)射天線的發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸速率為2b/s/Hz(b/s/Hz表示單位頻譜、單位時(shí)間傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)目)，且采用QPSK調(diào)制方式，則按照本發(fā)明的思想，根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率(2b/s/Hz)，確定空間信道編碼結(jié)構(gòu)一次編碼輸入的比特?cái)?shù)為2。同時(shí)，由于每個(gè)發(fā)射天線采用每兩個(gè)比特對應(yīng)一個(gè)符號(hào)的QPSK調(diào)制方式，且發(fā)射機(jī)具有兩個(gè)發(fā)射天線，則相當(dāng)于編碼輸出比特為4，因此，空間信道編碼結(jié)構(gòu)具有4個(gè)信道編碼支路，且每兩個(gè)支路輸出的編碼比特用來生成一個(gè)QPSK符號(hào)。這樣，空間信道編碼結(jié)構(gòu)的編碼率為1/2。
在確定了信道編碼支路數(shù)目后，為了提高信號(hào)的抗干擾能力，可將每個(gè)信道編碼支路中，用于進(jìn)行信道編碼的寄存器的個(gè)數(shù)設(shè)置為9，即圖4中每個(gè)支路的編碼器有9個(gè)寄存器D。由于一次編碼需要處理2個(gè)輸入比特信息，所以，9個(gè)寄存器D中只有7個(gè)保持上次編碼處理后的移位狀態(tài)，也就是說每個(gè)信道編碼支路總共有27＝128個(gè)狀態(tài)。這里需要指出，信道編碼支路的狀態(tài)可根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量的要求進(jìn)行設(shè)定，若系統(tǒng)對信號(hào)質(zhì)量的要求較高則可選擇使用更多的寄存器。
按照以上設(shè)置，就構(gòu)成了如圖4所示的用于兩個(gè)發(fā)射天線、一個(gè)接收天線情況下的數(shù)據(jù)傳輸速率為2b/s/Hz，具有128個(gè)狀態(tài)的空間信道編碼結(jié)構(gòu)。
由圖4可見，兩個(gè)串行的數(shù)據(jù)比特b1和b2，同時(shí)移位進(jìn)入4個(gè)并行的編碼支路中的寄存器。每個(gè)處理支路按照預(yù)先設(shè)計(jì)好的編碼規(guī)則(例如，第一個(gè)信道編碼支路的生成碼G0為101110011，第二個(gè)信道編碼支路的生成碼G1為010011100，其中，生成碼的每一位對應(yīng)一個(gè)寄存器。)進(jìn)行編碼處理。具體編碼過程是將每個(gè)支路中生成碼對應(yīng)位為1的寄存器中存儲(chǔ)的比特狀態(tài)取出并完成模二求和(modulus 2加)，從而得到編碼后的比特信息。然后，將第一、第二支路的編碼比特結(jié)合在一起進(jìn)行QPSK映射，從而得到將在第一個(gè)發(fā)射天線上發(fā)送的符號(hào)c1。同理，對第三、第四支路的編碼比特進(jìn)行QPSK映射，就得到在第二個(gè)發(fā)射天線上發(fā)送的符號(hào)c2。這樣，按照圖4所示結(jié)構(gòu)就可以將一路串行數(shù)據(jù)編碼映射為兩路經(jīng)過信道編碼的并行信號(hào)，且這兩路并行信號(hào)彼此之間具有空間的相關(guān)性。
在圖4所示的空間信道編碼結(jié)構(gòu)中，為了提高信號(hào)的抗干擾能力，需要選擇適當(dāng)?shù)木幋a規(guī)則，以使信號(hào)的誤碼率最小化。為此，這里提出對空間信道編碼進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法。由于編碼系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)基礎(chǔ)是能夠構(gòu)造編碼生成矩陣G，因而，下面將圖4所示的結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到一般情況，以構(gòu)建空間信道編碼的數(shù)學(xué)模型。
首先，假設(shè)輸入到空間信道編碼(SCC)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)信息比特為B＝[b1，b2，.....，bK]，其中，K表示該SCC一次編碼的比特?cái)?shù)目。按照本發(fā)明的思想，K由系統(tǒng)要求的數(shù)據(jù)傳輸速率決定，例如在圖4所示結(jié)構(gòu)中數(shù)據(jù)傳輸速率為2b/s/Hz，則K＝2。這樣，經(jīng)過空間信道編碼得出的對應(yīng)于第n個(gè)發(fā)射天線(其中，n＝1，2...N，N表示發(fā)射天線的數(shù)目)的符號(hào)cn可由下式表示cn=Φ[(D·GQn-Q+1:QnT)]---(1)]]>其中D＝[B M]，M＝[bK+1，bK+2，.....，bK+S]表示寄存器中當(dāng)前狀態(tài)的信息比特，其中S為根據(jù)系統(tǒng)性能要求確定的用于保存狀態(tài)信息的寄存器個(gè)數(shù)，例如在圖4所示結(jié)構(gòu)中S＝7，即D＝[b1，b2，.....，bKbK+1，bK+2，.....，bK+S]。G為編碼生成矩陣，其中，編碼生成矩陣G的上角標(biāo)T表示矩陣轉(zhuǎn)置，下角標(biāo)中的Qn-Q+1Qn表示矩陣中的第Qn-Q+1行到第Qn行陣元用于計(jì)算cn。公式(1)中Q表示系統(tǒng)所使用的調(diào)制方式，例如系統(tǒng)采用QPSK調(diào)制，則Q＝2，采用16QAM(16相正交幅度調(diào)制)，則Q＝4。由公式不難發(fā)現(xiàn)，每個(gè)發(fā)射天線的符號(hào)cn所對應(yīng)的一組信道編碼支路數(shù)目是由調(diào)制方式所對應(yīng)的Q值確定的。例如，在圖4所示的采用QPSK的結(jié)構(gòu)中，Q＝2，則用于生成c1的生成編碼為編碼生成矩陣的第1行和第2行，也就是圖4中示出的第一、第二兩個(gè)信道編碼支路。G的每一行對應(yīng)一個(gè)信道編碼支路的生成碼，即編碼生成矩陣G的每一個(gè)陣元對應(yīng)移位寄存器中的一個(gè)寄存器D，若該陣元為1，則該寄存器D中的比特將被取出進(jìn)行模二運(yùn)算。在公式(1)中用Φ(·)表示將編碼后得到的值映射為相位符號(hào)的調(diào)制映射過程。例如在圖4所示結(jié)構(gòu)中，系統(tǒng)采用QPSK映射，則Φ(·)表示為Φ(x)＝exp(πjx/2)，x＝1，2....4。
由上所述，空間信道編碼過程可由公式(1)表示，這就構(gòu)建出了空間信道編碼的數(shù)學(xué)模型。其中，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率、發(fā)射天線數(shù)目及系統(tǒng)所采用的調(diào)制方式，確定了編碼生成矩陣的行數(shù)和列數(shù)，接下來的問題是如何確定編碼生成矩陣G的陣元，即尋找適當(dāng)?shù)木幋a生成矩陣G來獲得最佳的編碼效果。
在發(fā)射天線數(shù)目與接收天線的數(shù)目的乘積不大于3的情況下，可采用如下的準(zhǔn)則作為搜索編碼生成矩陣G的依據(jù)在根據(jù)編碼生成矩陣G所生成的網(wǎng)格圖中，各譯碼路徑的對應(yīng)的輸出符號(hào)之間構(gòu)成的差值矩陣B，使得矩陣A＝B*B’(B’表示該差值矩陣B的共軛轉(zhuǎn)置)的秩/積(秩(rank)/積(product)表示秩和積)的最小值最大化。在本實(shí)施例中，由于發(fā)射天線N＝2、接收天線數(shù)目M＝1，因而可以將該判據(jù)用作編碼生成矩陣G的搜索判據(jù)。在搜索過程中，按照該矩陣A的秩/積的最小值最大化判據(jù)對每個(gè)編碼生成矩陣G所對應(yīng)的網(wǎng)格圖進(jìn)行判斷，從而搜索到一個(gè)如公式(2)所示的最佳編碼生成矩陣G當(dāng)N＝2，M＝1，G=101110011010011100010001011100100001---(2)]]>該編碼生成矩陣G的具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)即為圖4所示結(jié)構(gòu)。
將如公式(2)所示的編碼生成矩陣G代入到公式(1)中，即可得到對應(yīng)于兩個(gè)發(fā)射天線的并行編碼信號(hào)，也就是圖4所示結(jié)構(gòu)的輸出信號(hào)。按照圖3所示發(fā)射機(jī)500的結(jié)構(gòu)，這兩路并行的編碼信號(hào)分別經(jīng)過交織、擴(kuò)頻、加擾、脈沖成形和調(diào)制，經(jīng)由兩個(gè)發(fā)射天線發(fā)射給用戶終端接收機(jī)。在接收機(jī)中，如圖3所示的空間信道解碼結(jié)構(gòu)610，根據(jù)信道估計(jì)單元220估計(jì)出的信道特性，按照如公式(2)所示的編碼生成矩陣G所生成的網(wǎng)格圖對接收信號(hào)進(jìn)行維特比軟解碼。
維特比軟解碼的原理是空間信道解碼結(jié)構(gòu)根據(jù)編碼生成矩陣G，在由編碼結(jié)構(gòu)狀態(tài)數(shù)確定的網(wǎng)格圖中搜索每條路徑，并找出與所接收信號(hào)誤差最小的最佳路徑，則最佳路徑所對應(yīng)的輸入數(shù)據(jù)比特，即為解碼出的所需數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，由于接收機(jī)600只有一個(gè)接收天線，接收信號(hào)是兩路并行發(fā)射信號(hào)的疊加，例如r＝h1×c1+h2×c2+n，其中h為信道特性，n為高斯噪聲。因而在路徑搜索過程中，空間信道解碼結(jié)構(gòu)610將估計(jì)出的信道特性h1和h2作為權(quán)重乘上搜索路徑上的編碼信號(hào)c1′和c2′，再加權(quán)求和，從而得到待判斷信號(hào)，即r′＝h1×c′1+h2×c′2。然后空間信道解碼結(jié)構(gòu)610將該待判斷信號(hào)r’與接收信號(hào)r進(jìn)行比較，生成一個(gè)度量值。該度量值表示r’與實(shí)際接收信號(hào)r之間的差距大小。維特比解碼，在搜索過程中僅保留度量值最小的路徑，最終搜索得到與實(shí)際接收信號(hào)差距最小的最佳路徑，從而解出所需用戶數(shù)據(jù)。
以上以發(fā)射機(jī)具有兩個(gè)發(fā)射天線，接收機(jī)具有一個(gè)接收天線的情況為例詳細(xì)描述了本發(fā)明所提出的空間信道編碼方法和結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所提出的方法還可以應(yīng)用于發(fā)射機(jī)具有三個(gè)發(fā)射天線(N＝3)，接收機(jī)僅有一個(gè)接收天線的情況(M＝1)。在這種情況下，假設(shè)系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)的傳輸速率為3b/s/Hz，則K＝3，即一次編碼輸入的比特?cái)?shù)目為3，同時(shí)如果系統(tǒng)采用8PSK(八相相移鍵控)調(diào)制方式，則Q＝3，且8PSK調(diào)制方式表示為Φ(x)＝exp(πjx/8)，x＝1，2....8。由此，根據(jù)公式(1)的要求，每個(gè)發(fā)射天線對應(yīng)的信道編碼支路數(shù)也為3。如果，此時(shí)采用128個(gè)狀態(tài)(S＝7)的信道編碼支路就可以滿足系統(tǒng)性能的要求，那么N＝3，M＝1，S＝7的編碼生成矩陣就為9行、10列。此時(shí)依然可以采用使得該矩陣A的秩/積的最小值最大化判據(jù)來尋找適合的編碼生成矩陣G。經(jīng)過搜索，得出的N＝3，M＝1，S＝7的最佳編碼生成矩陣G如公式(3)所示當(dāng)N＝3，M＝1時(shí)，G=100110101101101101111100100010010010110111110001011001000100001011001101000101111100011101---(3)]]>按照公式(3)所示的編碼生成矩陣G對連續(xù)三個(gè)輸入數(shù)據(jù)比特b1、b2和b3進(jìn)行編碼處理。那么根據(jù)公式(1)中對用于生成cn的編碼生成矩陣的行數(shù)為Qn-Q+1Qn的要求，則輸出符號(hào)c1為編碼生成矩陣G中前三行所生成的編碼比特的映射符號(hào)。
圖5示出了按照公式(3)構(gòu)造的用于三個(gè)發(fā)射天線，一個(gè)接收天線的3b/s/Hz、128個(gè)狀態(tài)的空間信道編碼結(jié)構(gòu)。其基本原理與圖4相同，不同之處在于一次編碼可處理3個(gè)輸入比特，共有9個(gè)并行的信道編碼支路，每三個(gè)編碼支路輸出的編碼比特組合在一起，進(jìn)行8PSK的映射，從而得到三路并行的編碼信號(hào)。利用圖5所示的空間信道編碼結(jié)構(gòu)，發(fā)射機(jī)中對應(yīng)地應(yīng)具有三路交織、擴(kuò)頻、加擾、脈沖成形以及RF調(diào)制單元，以將三路編碼信號(hào)轉(zhuǎn)換為可從對應(yīng)的發(fā)射天線發(fā)射出去的射頻信號(hào)。
在接收端，由于同樣采用單天線的接收機(jī)，因而接收機(jī)的結(jié)構(gòu)與圖3完全相同。只不過，接收信號(hào)包括經(jīng)由三個(gè)信道傳輸?shù)男盘?hào)，即r＝h1×c1+h2×c2+h3×c3+n，因而圖3中接收機(jī)的信道估計(jì)單元需要估計(jì)3個(gè)信道的信道特性h1、h2和h3。在空間信道解碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行維特比軟解碼時(shí)，待判斷的信號(hào)是三個(gè)編碼信號(hào)的加權(quán)和，即r′＝h1×c′1+h2×c′2+h3×c′3。將r’與接收信號(hào)r進(jìn)行比較，生成一個(gè)度量值，并利用該度量值，在網(wǎng)格圖中搜索出與實(shí)際接收信號(hào)差距最小的最佳路徑，從而解出所需用戶數(shù)據(jù)。
以上，結(jié)合附圖4和附圖5描述了在發(fā)射機(jī)500具有兩個(gè)和三個(gè)發(fā)射天線，而接收機(jī)600具有一個(gè)接收天線的情況。當(dāng)然，本發(fā)明所提出的方法并不局限在這兩種情況，還可以應(yīng)用在具有更多的發(fā)射天線的情況下，同時(shí)還可以應(yīng)用在接收機(jī)具有多個(gè)接收天線的情況下。
圖6示出了一種按照本發(fā)明的具有多個(gè)發(fā)射天線的發(fā)射機(jī)結(jié)構(gòu)和具有多個(gè)接收天線的接收機(jī)的結(jié)構(gòu)。與圖3相比較，圖6中，由于接收機(jī)700具有多個(gè)接收天線，相應(yīng)地接收機(jī)包括多個(gè)接收處理支路，每個(gè)接收處理支路的組成單元與圖3所示的單接收天線的接收處理支路相同，均包括RF單元208、RRC濾波和過采樣單元206、解擴(kuò)和檢測單元204、解交織器202以及信道估計(jì)單元220。經(jīng)過各接收處理支路處理的接收信號(hào)，以及各支路信道估計(jì)單元估計(jì)出的信道特性，一同送入空間信道解碼結(jié)構(gòu)710中，進(jìn)行解碼。與單接收天線情況不同，空間信道解碼結(jié)構(gòu)710在進(jìn)行維特比軟解碼時(shí)，可以將多路接收信號(hào)進(jìn)行加權(quán)求和得到最佳的接收信號(hào)，然后利用通過信道估計(jì)得到的信道特性，對接收信號(hào)進(jìn)行解碼，最終得到所需的用戶數(shù)據(jù)。由此可見，在接收機(jī)中使用多天線接收可以提高信號(hào)的接收分集增益，從而降低信號(hào)的誤碼率。因此，當(dāng)接收機(jī)中具有多個(gè)接收天線時(shí)，可以增加空間信道編碼的編碼率，以進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的傳輸速率。
由圖6可知，本發(fā)明所提出的方法，既可以應(yīng)用在單接收天線的情況，也可應(yīng)用在多接收天線的情況。這里需要指出，當(dāng)發(fā)射天線的數(shù)目和接收天線的數(shù)目之積大于三時(shí)，上面所述的用于尋找最佳編碼生成矩陣的判據(jù)將會(huì)發(fā)生變化。研究表明，當(dāng)分集支路多于三時(shí)，多路多徑衰落信道將轉(zhuǎn)變?yōu)榧有愿咚拱自肼?AWGN)信道。因此，這時(shí)，空間信道編碼的編碼判據(jù)將變?yōu)椴捎门c傳統(tǒng)的TCM(網(wǎng)格編碼調(diào)制)判據(jù)相同的判據(jù)，例如確保最小歐式距離最大化。甚或在這種具有較多天線的情況下，可直接選擇TCM編碼作為空間信道編碼結(jié)構(gòu)，從而將傳統(tǒng)的只用于單天線的TCM，應(yīng)用在多天線的情況下。
根據(jù)以上結(jié)合附圖3-6對本發(fā)明實(shí)施例的介紹，不難發(fā)現(xiàn)在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中可以根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率的要求，以及實(shí)際的發(fā)射天線和接收天線數(shù)目的要求設(shè)計(jì)空間信道編碼結(jié)構(gòu)。表1列出了在不同天線配置和調(diào)制方式下，空間信道編碼所能達(dá)到的數(shù)據(jù)速率、空間編碼率以及分集度。在表1中標(biāo)有SCC-I和SCC-II的空間信道編碼結(jié)構(gòu)分別為本發(fā)明實(shí)施例中圖4和圖5示出的結(jié)構(gòu)。表1中的空間編碼率為空間維度的編碼率。例如，表1中四個(gè)發(fā)射天線、兩個(gè)接收天線且使用16QAM(正交幅度調(diào)制)映射的情況，簡寫為4Tx-2Rx 16QAM情況。假設(shè)系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)速率為4b/s/Hz，則空間信道編碼器一次編碼的數(shù)據(jù)比特為4比特，經(jīng)過各信道編碼支路的編碼后得到16比特的編碼比特，則空間編碼率為1/4。然后該16編碼比特經(jīng)過16QAM的映射處理后，由空間信道編碼結(jié)構(gòu)輸出對應(yīng)于4個(gè)發(fā)射天線的4個(gè)符號(hào)。此時(shí)由于接收天線為2個(gè)，因而分集度(diversity order)為8。由表中可以看出，在實(shí)際系統(tǒng)中，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)射天線、數(shù)據(jù)傳輸速率，以及調(diào)制方式的要求，合理選擇空間信道編碼結(jié)構(gòu)，可以在終端條件有限的情況下，實(shí)現(xiàn)較高速率的數(shù)據(jù)傳輸。
由于本發(fā)明所提出的這種空間信道編碼方法是將信道編碼與空間編碼相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)多路并行傳輸，因而與單天線收發(fā)結(jié)構(gòu)和現(xiàn)有的BLAST技術(shù)相比較具有更好的系統(tǒng)性能，這一點(diǎn)在仿真實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)。
表1不同發(fā)射、接收天線情況下空間信道編碼的數(shù)據(jù)傳輸率、空間編碼率和分集度
表2示出了8種不同收發(fā)天線數(shù)目下不同結(jié)構(gòu)的仿真參數(shù)。這八種結(jié)構(gòu)共分為四組，分別是單收發(fā)天線(SISOSingle Input SingleOutput)結(jié)構(gòu)、空間信道編碼結(jié)構(gòu)(SCC)、帶有信道編碼的BLAST結(jié)構(gòu)(BLAST)以及不帶信道編碼的BLAST(nBLAST)結(jié)構(gòu)。每一組中又包括兩種具體結(jié)構(gòu)分別用I和II來標(biāo)識(shí)。每組中同為I的結(jié)構(gòu)均為QPSK調(diào)制，同為II的結(jié)構(gòu)為8PSK調(diào)制。表2中SISO-I和SISO-II結(jié)構(gòu)不進(jìn)行交織處理，且分別采用(2，1，9)和(3，1，9)兩種編碼方式進(jìn)行信道編碼，編碼率分別為1/2和1/3，兩種編碼器均有256種狀態(tài)。表2中列出的SCC-I和SCC-II是本發(fā)明給出的發(fā)射機(jī)分別采用兩個(gè)和三個(gè)發(fā)射天線，而接收機(jī)為單天線接收的兩個(gè)實(shí)施例的參數(shù)。在BLAST組中，BLAST-I和BLAST-II的信道編碼結(jié)構(gòu)與SISO-I和SISO-II相同。
對以上這8種結(jié)構(gòu)的仿真實(shí)驗(yàn)是建立在假設(shè)傳輸信道為準(zhǔn)靜態(tài)平坦衰落信道，且數(shù)據(jù)傳輸時(shí)每幀數(shù)據(jù)的比特?cái)?shù)均為130的前提下進(jìn)行的，仿真實(shí)驗(yàn)的其他參數(shù)均按照3GPP UMTS FDD標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。
采用以上8種結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，分別測試信號(hào)的信噪比與誤幀率之間的性能指標(biāo)，其仿真結(jié)果如圖7和圖8所示。
表2仿真參數(shù)
圖7示出了SISO-I、SCC-I、BLAST-I和nBLAST-I四種結(jié)構(gòu)之間接收信號(hào)的誤幀率隨信噪比變化的曲線圖。圖8示出了SISO-II、SCC-II、BLAST-II和nBLAST-II四種結(jié)構(gòu)之間接收信號(hào)誤幀率隨信噪比變化的曲線圖。在圖7和圖8中，橫坐標(biāo)為接收信號(hào)的信噪比SNR，縱坐標(biāo)為誤幀率FER。參見圖7，不難看出，在FER相同的情況下，例如當(dāng)FER＝10-1時(shí)，四種系統(tǒng)方案中，采用SCC-I方案，系統(tǒng)所能容忍的接收信號(hào)的信噪比最低，且要比采用SISO-I的方案低4dB，比BLAST-I低3dB。參見圖8，同樣，在FER相同的情況下，例如當(dāng)FER＝10-1時(shí)，四種系統(tǒng)方案中，采用SCC-II方案，系統(tǒng)所能容忍的接收信號(hào)的信噪比依然是最低，且要比采用SISO-II的方案低1dB，比BLAST-II低3dB。由此可見，SCC具有良好的系統(tǒng)性能。
在仿真實(shí)驗(yàn)中，還測量了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸速率只是系統(tǒng)頻譜效率的表現(xiàn)，其單位是b/s/Hz，測量結(jié)果在表2中的最后一行中列出。由表2示出的數(shù)據(jù)傳輸速率可見，空間信道編碼方案的數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)高于單天線結(jié)構(gòu)。雖然BLAST結(jié)構(gòu)具有最高的數(shù)據(jù)傳輸速率，但由圖7和圖8顯而易見，BLAST結(jié)構(gòu)的誤幀率最差，而且還必須使用多接收天線，因而SCC與BLAST相比，更適于提供下行鏈路的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
有益效果通過以上結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以看出，將信道編碼和空間編碼作為一個(gè)整體進(jìn)行編碼的空間信道編碼方法，可以在接收機(jī)中的接收天線數(shù)目有限的情況下，甚至在接收機(jī)中只有一個(gè)接收天線時(shí)，實(shí)現(xiàn)多路并行傳輸，從而提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率，因而非常適用于下行鏈路的高速分組數(shù)據(jù)服務(wù)。
而且，本發(fā)明所提出的空間信道編碼與現(xiàn)有的STTC相比，可具有更多的發(fā)射天線，更多的信道編碼狀態(tài)(例如，128個(gè)狀態(tài))，以進(jìn)一步提高分集增益和編碼增益；同時(shí)本發(fā)明提出的空間信道編碼的設(shè)計(jì)方法，還可以根據(jù)發(fā)射機(jī)采用的通信速率、通信質(zhì)量、調(diào)制方式和發(fā)射天線數(shù)目，靈活地確定空間信道編碼，從而便于實(shí)際地應(yīng)用。
此外，本發(fā)明還提出了當(dāng)發(fā)射天線和接收天線數(shù)目之積大于3時(shí)，空間信道編碼生成矩陣的判據(jù)為最小歐式距離最大化，且適合采用TCM編碼方法，為今后系統(tǒng)擴(kuò)展提供了可行的方法。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對上述本發(fā)明所公開的空間信道編碼方法和裝置，還可以在不脫離本
發(fā)明內(nèi)容
的基礎(chǔ)上做出各種改進(jìn)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求
書的內(nèi)容確定。
權(quán)利要求
1.一種空間信道編碼方法，包括步驟(a)按照預(yù)定的通信速率，輸入一組串行的待編碼的數(shù)據(jù)；(b)根據(jù)預(yù)定的通信模式，采用相應(yīng)的編碼準(zhǔn)則，對該組數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼，以輸出多路并行的編碼信號(hào)，其中，該各路編碼信號(hào)之間具有相關(guān)的冗余信息；(c)將該各路編碼信號(hào)相應(yīng)地經(jīng)由多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送出去。
2.如權(quán)利要求
1所述的空間信道編碼方法，其中，步驟(b)包括(b1)根據(jù)該多個(gè)發(fā)射天線的數(shù)目，確定用于信道編碼的相應(yīng)的支路組；(b2)根據(jù)預(yù)定的調(diào)制模式，確定各支路組所包括的用于信道編碼的支路；(b3)根據(jù)相應(yīng)的編碼準(zhǔn)則，對輸入到該多個(gè)支路中的該組數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
3.如權(quán)利要求
2所述的空間信道編碼方法，其中，步驟(b2)還包括根據(jù)通信質(zhì)量的要求，確定在所述支路中的用于信道編碼的多個(gè)寄存器；其中，在該步驟(b3)中，根據(jù)相應(yīng)的編碼準(zhǔn)則，對輸入到所述支路中的該多個(gè)寄存器的該組數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
4.如權(quán)利要求
3所述的空間信道編碼方法，其中，步驟(b3)包括根據(jù)相應(yīng)的編碼準(zhǔn)則，選擇該多個(gè)支路中的相應(yīng)的多個(gè)寄存器的輸出數(shù)據(jù)；根據(jù)該輸出數(shù)據(jù)，生成該多個(gè)支路的編碼數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求
4所述的空間信道編碼方法，步驟(b3)還包括根據(jù)所述調(diào)制模式，將該生成的多個(gè)支路的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)映射，以輸出所述多路并行的編碼信號(hào)。
6.如權(quán)利要求
5所述的空間信道編碼方法，其中，所述調(diào)制模式至少是BPSK(二相相移鍵控)、QPSK(四相相移鍵控)、8PSK(八相相移鍵控)和QAM(正交幅度調(diào)制)中的任意一種。
7.如權(quán)利要求
3所述的空間信道編碼方法，其中，若所述發(fā)射天線的數(shù)目與接收天線的數(shù)目的乘積不大于3，該接收天線是在一個(gè)接收端中用于接收所述發(fā)射天線所發(fā)送的編碼信號(hào)，則所述編碼準(zhǔn)則采用對于由所述多個(gè)支路和各支路中的多個(gè)寄存器構(gòu)成的編碼生成矩陣，在根據(jù)編碼生成矩陣所生成的網(wǎng)格圖中，各譯碼路徑的對應(yīng)的輸出符號(hào)之間構(gòu)成的差值矩陣，使得該差值矩陣與它的共軛轉(zhuǎn)置矩陣相乘所得到的矩陣的秩和積的最小值最大化。
8.如權(quán)利要求
7所述的空間信道編碼方法，其中，若所述發(fā)射天線的數(shù)目與所述接收天線的數(shù)目的乘積大于3，則所述編碼準(zhǔn)則采用使得在進(jìn)行解碼時(shí)的網(wǎng)格圖中的最小歐式距離最大化。
9.如權(quán)利要求
7所述的空間信道編碼方法，其中，若所述發(fā)射天線的數(shù)目與所述接收天線的數(shù)目的乘積大于3，則所述編碼準(zhǔn)則采用傳統(tǒng)TCM(網(wǎng)格編碼調(diào)制)編碼。
10.如權(quán)利要求
1所述的空間信道編碼方法，其中步驟(c)包括將使用不同擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻的編碼信號(hào)進(jìn)行復(fù)用，以經(jīng)由同一根天線發(fā)送該復(fù)用的編碼信號(hào)；將各路復(fù)用的擴(kuò)頻編碼信號(hào)相應(yīng)地經(jīng)由所述多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送出去。
11.一種空間信道解碼方法，包括步驟(a)經(jīng)由至少一個(gè)接收天線接收多路并行的編碼信號(hào)，其中，該多路并行的編碼信號(hào)是在一個(gè)發(fā)送端通過空間信道編碼后經(jīng)由相應(yīng)的多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送的，該各路編碼信號(hào)之間具有相關(guān)的冗余信息；(b)根據(jù)接收的導(dǎo)頻信號(hào)，對傳送該編碼信號(hào)的多個(gè)無線信道進(jìn)行信道估計(jì)；(c)利用該信道估計(jì)結(jié)果，根據(jù)該空間信道編碼，對該接收信號(hào)進(jìn)行解碼。
12.如權(quán)利要求
11所述的空間信道解碼方法，其中，若在步驟(a)中經(jīng)由多個(gè)接收天線接收該編碼信號(hào)，則在步驟(b)中，根據(jù)接收的導(dǎo)頻信號(hào)，分別對傳送該編碼信號(hào)的多個(gè)無線信道進(jìn)行信道估計(jì)，且步驟(c)包括利用相應(yīng)的信道估計(jì)結(jié)果，對多個(gè)接收的編碼信號(hào)進(jìn)行加權(quán)；根據(jù)該空間信道編碼，對加權(quán)后的信號(hào)進(jìn)行解碼。
13.如權(quán)利要求
11或12所述的空間信道解碼方法，其中，在步驟(c)中，使用維特比軟解碼方法對該接收信號(hào)進(jìn)行解碼。
14.如權(quán)利要求
13所述的空間信道解碼方法，其中，所述空間信道編碼基于該發(fā)送端采用的通信模式。
15.如權(quán)利要求
14所述的空間信道解碼方法，其中，所述通信模式包括通信速率、通信質(zhì)量、調(diào)制模式和發(fā)射天線數(shù)目。
16.如權(quán)利要求
15所述的空間信道解碼方法，其中，若所述發(fā)射天線的數(shù)目與接收天線的數(shù)目的乘積不大于3，則所述空間信道編碼采用的編碼準(zhǔn)則是在根據(jù)編碼生成矩陣所生成的網(wǎng)格圖中，各譯碼路徑的對應(yīng)的輸出符號(hào)之間構(gòu)成的差值矩陣，使得該差值矩陣與它的共軛轉(zhuǎn)置矩陣相乘所得到的矩陣的秩和積的最小值最大化。
17.如權(quán)利要求
16所述的空間信道解碼方法，其中，若所述發(fā)射天線的數(shù)目與所述接收天線的數(shù)目的乘積大于3，則所述空間信道編碼采用的編碼準(zhǔn)則是使得在進(jìn)行維特比軟解碼時(shí)網(wǎng)格圖中的最小歐式距離最大化。
18.如權(quán)利要求
16所述的空間信道解碼方法，其中，若所述發(fā)射天線的數(shù)目與所述接收天線的數(shù)目的乘積大于3，則所述空間信道編碼是TCM(網(wǎng)格編碼調(diào)制)編碼。
19.一種空間信道編碼器，包括多個(gè)編碼支路，用于分別接收一組串行的待編碼的數(shù)據(jù)；其中，每個(gè)編碼支路由多個(gè)寄存器組成，根據(jù)預(yù)定的通信模式，采用相應(yīng)的編碼準(zhǔn)則，每個(gè)編碼支路對接收的該組數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼；該多個(gè)編碼支路，分別輸出并行的編碼信號(hào)，以相應(yīng)地經(jīng)由多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送出去，該各路編碼信號(hào)之間具有相關(guān)的冗余信息。
20.如權(quán)利要求
19所述的空間信道編碼器，其中根據(jù)該多個(gè)發(fā)射天線的數(shù)目和預(yù)定的調(diào)制模式，確定所述編碼支路。
21.如權(quán)利要求
20所述的空間信道編碼器，其中，每個(gè)編碼支路包括的寄存器的數(shù)目基于通信質(zhì)量的要求；根據(jù)相應(yīng)的編碼準(zhǔn)則，由該每個(gè)編碼支路中的相應(yīng)的寄存器的輸出數(shù)據(jù)，生成所述編碼數(shù)據(jù)。
22.如權(quán)利要求
21所述的空間信道編碼器，其中，所述調(diào)制模式至少是BPSK(二相相移鍵控)、QPSK(四相相移鍵控)、8PSK(八相相移鍵控)和QAM(正交幅度調(diào)制)中的任意一種。
23.如權(quán)利要求
19所述的空間信道編碼器，其中，若所述發(fā)射天線的數(shù)目與接收天線的數(shù)目的乘積不大于3，該接收天線是在一個(gè)接收端中用于接收所述發(fā)射天線所發(fā)送的編碼信號(hào)，則所述編碼準(zhǔn)則采用對于由所述多個(gè)編碼支路和各編碼支路中的多個(gè)寄存器構(gòu)成的編碼生成矩陣，在根據(jù)編碼生成矩陣所生成的網(wǎng)格圖中，各譯碼路徑的對應(yīng)的輸出符號(hào)之間構(gòu)成的差值矩陣，使得該差值矩陣與它的共軛轉(zhuǎn)置矩陣相乘所得到的矩陣的秩和積的最小值最大化。
24.如權(quán)利要求
19所述的空間信道編碼器，其中，若所述發(fā)射天線的數(shù)目與所述接收天線的數(shù)目的乘積大于3，則所述編碼準(zhǔn)則采用使得在解碼時(shí)的網(wǎng)格圖中的最小歐式距離最大化。
25.如權(quán)利要求
19所述的空間信道編碼器，其中，若所述發(fā)射天線的數(shù)目與所述接收天線的數(shù)目的乘積大于3，則所述編碼準(zhǔn)則采用傳統(tǒng)TCM(網(wǎng)格編碼調(diào)制)編碼。
26.如權(quán)利要求
19所述的空間信道編碼器，還包括多個(gè)復(fù)用單元，其中每個(gè)復(fù)用單元，用于將使用不同擴(kuò)頻碼擴(kuò)頻的編碼信號(hào)進(jìn)行復(fù)用，以經(jīng)由同一根天線發(fā)送該復(fù)用的編碼信號(hào)；其中，所述多個(gè)發(fā)射天線，將各路復(fù)用的擴(kuò)頻編碼信號(hào)相應(yīng)地發(fā)送出去。
27.一種空間信道解碼器，包括一個(gè)解碼模塊，用于利用信道估計(jì)結(jié)果，根據(jù)接收信號(hào)的空間信道編碼，對該接收信號(hào)進(jìn)行解碼；其中，該接收信號(hào)是經(jīng)由至少一個(gè)接收天線接收的多路并行的編碼信號(hào)，該多路并行的編碼信號(hào)是在一個(gè)發(fā)送端通過空間信道編碼后經(jīng)由相應(yīng)的多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送的，該各路編碼信號(hào)之間具有相關(guān)的冗余信息；該信道估計(jì)結(jié)果是至少一個(gè)信道估計(jì)單元，根據(jù)接收的導(dǎo)頻信號(hào)，對傳送該編碼信號(hào)的多個(gè)無線信道進(jìn)行信道估計(jì)得到的。
28.如權(quán)利要求
27所述的空間信道解碼器，還包括一個(gè)加權(quán)模塊，用于利用多個(gè)信道估計(jì)單元根據(jù)多個(gè)接收天線接收的導(dǎo)頻信號(hào)所得到的相應(yīng)的信道估計(jì)結(jié)果，對多個(gè)接收信號(hào)分別進(jìn)行加權(quán)；其中，該解碼模塊，根據(jù)該空間信道編碼，對加權(quán)后的信號(hào)進(jìn)行維特比軟解碼。
29.如權(quán)利要求
28所述的空間信道解碼器，其中，所述空間信道編碼基于該發(fā)送端采用的通信模式，該通信模式包括通信速率、通信質(zhì)量、調(diào)制模式和發(fā)射天線數(shù)目。
30.如權(quán)利要求
29所述的空間信道解碼器，其中，若所述發(fā)射天線的數(shù)目與接收天線的數(shù)目的乘積不大于3，則所述空間信道編碼采用的編碼準(zhǔn)則是在根據(jù)編碼生成矩陣所生成的網(wǎng)格圖中，各譯碼路徑的對應(yīng)的輸出符號(hào)之間構(gòu)成的差值矩陣，使得該差值矩陣與它的共軛轉(zhuǎn)置矩陣相乘所得到的矩陣的秩或積的最小值最大化。
31.如權(quán)利要求
30所述的空間信道解碼器，其中，若所述發(fā)射天線的數(shù)目與所述接收天線的數(shù)目的乘積大于3，則所述空間信道編碼采用的編碼準(zhǔn)則是使得在進(jìn)行維特比軟解碼時(shí)網(wǎng)格圖中的最小歐式距離最大化。
32.如權(quán)利要求
30所述的空間信道解碼器，其中，若所述發(fā)射天線的數(shù)目與所述接收天線的數(shù)目的乘積大于3，則所述空間信道編碼是TCM(網(wǎng)格編碼調(diào)制)編碼。
33.一種無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括一個(gè)空間信道編碼器，用于將待發(fā)送的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行空間信道編碼，以輸出多路并行的編碼信號(hào)，該各路編碼信號(hào)之間具有相關(guān)的冗余信息；多個(gè)發(fā)射天線，用于相應(yīng)地將該各路編碼信號(hào)發(fā)送出去。
34.如權(quán)利要求
33所述的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中，該空間信道編碼器，包括多個(gè)編碼支路，用于分別接收一組串行的待編碼的數(shù)據(jù)；其中，每個(gè)編碼支路由多個(gè)寄存器組成，根據(jù)預(yù)定的通信模式，采用相應(yīng)的編碼準(zhǔn)則，每個(gè)編碼支路對接收的該組數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼；該多個(gè)編碼支路，分別輸出并行的編碼信號(hào)，以相應(yīng)地經(jīng)由所述多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送出去，該各路編碼信號(hào)之間具有相關(guān)的冗余信息。
35.如權(quán)利要求
34所述的無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其中所述編碼支路基于該多個(gè)發(fā)射天線的數(shù)目和預(yù)定的調(diào)制模式而定，每個(gè)編碼支路包括的寄存器的數(shù)目基于通信質(zhì)量的要求而定，根據(jù)相應(yīng)的編碼準(zhǔn)則，由該每個(gè)編碼支路中的相應(yīng)的寄存器的輸出數(shù)據(jù)生成所述編碼數(shù)據(jù)。
36.一種無線終端，包括至少一個(gè)接收天線，用于接收多路并行的編碼信號(hào)，其中，該多路并行的編碼信號(hào)是在一個(gè)發(fā)送端通過空間信道編碼后經(jīng)由相應(yīng)的多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送的，該各路編碼信號(hào)之間具有相關(guān)的冗余信息；至少一個(gè)信道估計(jì)單元，用于根據(jù)接收的導(dǎo)頻信號(hào)，對傳送該編碼信號(hào)的多個(gè)無線信道進(jìn)行信道估計(jì)；一個(gè)空間信道解碼器，用于利用該信道估計(jì)結(jié)果，根據(jù)該空間信道編碼，對該接收信號(hào)進(jìn)行解碼。
37.如權(quán)利要求
36所述的無線終端，還包括一個(gè)加權(quán)模塊，用于利用多個(gè)信道估計(jì)單元根據(jù)多個(gè)接收天線接收的導(dǎo)頻信號(hào)所得到的相應(yīng)的信道估計(jì)結(jié)果，對多個(gè)接收信號(hào)分別進(jìn)行加權(quán)；其中，該空間信道解碼器，根據(jù)該空間信道編碼，對加權(quán)后的信號(hào)進(jìn)行維特比軟解碼。
38.如權(quán)利要求
37所述的無線終端，其中，所述空間信道編碼基于該發(fā)送端采用的通信模式，該通信模式包括通信速率、通信質(zhì)量、調(diào)制模式和發(fā)射天線數(shù)目。
專利摘要
一種空間信道編碼方法，包括步驟按照預(yù)定的通信速率，輸入一組串行的待編碼的數(shù)據(jù)；根據(jù)預(yù)定的通信模式，采用相應(yīng)的編碼準(zhǔn)則，對該組數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼，以輸出多路并行的編碼信號(hào)，其中，該各路編碼信號(hào)之間具有相關(guān)的冗余信息；將該各路編碼信號(hào)相應(yīng)地經(jīng)由多個(gè)發(fā)射天線發(fā)送出去；由于該方法將信道編碼和空間編碼作為一個(gè)整體進(jìn)行編碼，因此即便接收機(jī)中只有一個(gè)接收天線，也能夠根據(jù)該多路并行信號(hào)之間的相關(guān)冗余信息對接收信號(hào)進(jìn)行解碼，進(jìn)而提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率。
文檔編號(hào)H04L1/00GK1993918SQ200580026848
公開日2007年7月4日 申請日期2005年8月2日
發(fā)明者鄔鋼, 李岳衡 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan