專利名稱：用于多信道傳輸?shù)念A(yù)編碼器矩陣的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多信道通信并且更具體地涉及在利用多信道傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)中的預(yù)編碼。

背景技術(shù)：
使用OFDM或者CDMA(碼分多址)波形的塊傳輸已經(jīng)在當(dāng)前系統(tǒng)中變得普遍并且被積極地考慮用于將來的UWB系統(tǒng)。例如在DVB-T(數(shù)字視頻廣播-地面)和WiFi(無線保真)中使用OFDM并且它也已經(jīng)被考慮用于4G無線系統(tǒng)。多代碼CDMA傳輸被用于3G(WCDMA和CDMA02000)系統(tǒng)中。這些系統(tǒng)有利有弊。
在OFDM中，通過多個(gè)較低速率的子載波傳輸單個(gè)高速數(shù)據(jù)流，這使系統(tǒng)針對(duì)多徑衰落和碼間干擾具有魯棒性，因?yàn)榉?hào)持續(xù)時(shí)間因較低速率的并行子載波而增加。然而，付出的代價(jià)是由于通過可能經(jīng)歷深度衰落的單個(gè)平坦子信道傳輸各符號(hào)這一事實(shí)而失去多徑分集。因此，這使OFDM系統(tǒng)的性能降級(jí)。
另外，OFDM具有高PAR(峰值與平均值之比)并且只要外部編碼速率為高(例如在3/4以上)時(shí)性能就飽和。然而，OFDM接收機(jī)很簡(jiǎn)單并且可以通過FFT變換來最優(yōu)地加以檢測(cè)(假設(shè)使用循環(huán)前綴或者零填充并且理想地估計(jì)信道)。另一方面，CDMA使符號(hào)能量分布于多個(gè)頻率倉并且因此具有比使用恰當(dāng)接收機(jī)而提供的OFDM更好的性能。
OFDM系統(tǒng)的性能可以通過使用Z.Liu、Y.Xin和G.B.Giannakis(這里以劉等人來指代)在IEEE Trans.On Communications 2003年3月第51卷第3期第416-427頁的″Linear Constellation Precoding forOFDM with Maximum Multipath Diversity and Coding Gains″中介紹的組線性星座預(yù)編碼(GLCP)來改進(jìn)，其中他們利用OFDM子信道的相關(guān)結(jié)構(gòu)并且執(zhí)行將相關(guān)子信道的集合拆分成較少相關(guān)信道的子集的最優(yōu)子載波分組。在各子載波子集內(nèi)，線性星座預(yù)編碼器(復(fù)數(shù)的并且可能非單元式)被設(shè)計(jì)用以最大化分集和編碼增益。劉等人聲稱他們的GLCP設(shè)計(jì)就調(diào)制QAM(正交幅度調(diào)制)、PAM(脈沖幅度調(diào)制)、BPSK(二進(jìn)制頻移鍵控)和QPSK(四進(jìn)制頻移鍵控)而言適用于任何K(組數(shù))。他們的2×2(即K＝2)和4×4(即K＝4)預(yù)編碼矩陣分別具有如下范特蒙德形式 以及 其中α是標(biāo)準(zhǔn)化因子。
預(yù)編碼方案在文獻(xiàn)中已經(jīng)有廣泛研究(例如見A.Hottinen和O.Tirkkonen的″Precoder Designs for High Rate Space-Time Block Codes″，信息科學(xué)和系統(tǒng)會(huì)議，普林斯頓大學(xué)，2004年3月17-19日以及其中的參考文獻(xiàn)，關(guān)于使用借助多天線傳輸技術(shù)的預(yù)編碼方案；以及X.Giraud，E.Boutillon和J.C.Belfiore，″Algebraic Tools to BuildModulation Schemes for Fading Channels″，IEEE Trans.on InformationTheory，1997年5月第43卷第3期第938-952頁)。在多頻帶OFDM(MB-OFDM)超寬帶(UWB)系統(tǒng)的物理層規(guī)范中已經(jīng)采用的一種簡(jiǎn)單預(yù)編碼矩陣描述如下 以QPSK星座給出輸入矢量，利用等式(3)所給出的預(yù)編碼矩陣，輸出星座為16-QAM。
當(dāng)前MB-OFDM UWB提供了強(qiáng)制數(shù)據(jù)凈荷速率53.3Mbps、106.7Mbps和200Mbps以及非強(qiáng)制速率80Mbps、160Mbps、320Mbps、400Mbps和480Mbps。對(duì)于320Mbps和較高的速率，使用雙載波調(diào)制(DCM)技術(shù)將信息位映射成多維星座。這與上文使用(3)中的預(yù)編碼矩陣說明的如出一轍。使用DCM技術(shù)的結(jié)果是擴(kuò)展星座集16-QAM而無任何葛萊映射(Gray mapping)。一種增加當(dāng)前MB-OFDM UWB系統(tǒng)的數(shù)據(jù)速率的方式是使用較高階的調(diào)制，如16-QAM。高級(jí)編碼方案如LDPC(低密度奇偶校驗(yàn))或者Z字形編碼可以用來改進(jìn)較高階調(diào)制MB-OFDM UWB的性能。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種例如在M-QAM(M＞4)調(diào)制MB-OFDM系統(tǒng)中利用多信道傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)中的預(yù)編碼方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，一種用于在利用多信道傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)中對(duì)數(shù)據(jù)流線性地預(yù)編碼的方法包括以下步驟將數(shù)據(jù)流提供給發(fā)射機(jī)的預(yù)編碼器；以及通過預(yù)編碼器執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)流的預(yù)編碼，其中通過預(yù)編碼矩陣W＝UI來描述預(yù)編碼器，其中U是給定如下的k×n矩陣 或者U是通過如下方式生成的又一矩陣以不同次序排列等式C1所給定的矩陣的行或者列；或者將等式C1所給定的矩陣的行或者列與非零實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)相乘，其中k和n大于2，矩陣U的所有元素a11，a12，...ank中的各元素是實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)，是克羅內(nèi)克爾積，而I是m×m單位矩陣，其中m≥1，其中元素a11，a12，...ank中的至少兩個(gè)元素或者該又一矩陣的至少兩個(gè)元素具有不同幅度，而U和該又一矩陣不是范特蒙德(Vandermonde)矩陣。
另外根據(jù)本發(fā)明的第一方面，n可以等于k而矩陣U可以是方矩陣。
另外根據(jù)本發(fā)明的第一方面，m可以相等，于是W＝U。
另外再根據(jù)本發(fā)明的第一方面，k和n可以等于4而矩陣U可以通過如下所述的等式6、7、8或者9來給定。
另外再根據(jù)本發(fā)明的第一方面，可以通過使用多維星座和一個(gè)波形或者使用多維星座與多個(gè)正交波形組合來映射傳入數(shù)據(jù)流的信息位從而生成數(shù)據(jù)流。另外，可以使用逆快速傅立葉變換(IFFT)矩陣的列、不同時(shí)間瞬間、不同正交擴(kuò)頻碼或者不同小波的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)來限定正交波形。
另外再根據(jù)本發(fā)明的第一方面，可以通過使用正交幅度調(diào)制(QAM)格式映射M個(gè)星座點(diǎn)來生成數(shù)據(jù)流，其中M＞4。另外，可以通過映射傳入數(shù)據(jù)流的log2M個(gè)信息位來生成數(shù)據(jù)流的星座點(diǎn)。
另外再根據(jù)本發(fā)明的第一方面，可以通過正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)來支持多信道傳輸。另外，m可以等于逆快速傅立葉變換(IFFT)的大小除以k。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)在其上實(shí)施用于由計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序代碼，該計(jì)算機(jī)程序代碼的特征在于它包括用于在由發(fā)射機(jī)的任何部件或者部件組合執(zhí)行時(shí)執(zhí)行本發(fā)明第一方面的方法的步驟的指令。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，一種利用多信道傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)包括映射塊，用于提供數(shù)據(jù)流；以及線性預(yù)編碼器，用于執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)流的預(yù)編碼，其中通過預(yù)編碼矩陣W＝UI來描述預(yù)編碼器，其中U是給定如下的k×n矩陣 或者U是通過如下方式生成的又一矩陣以不同次序排列等式C1所給定的矩陣的行或者列；或者將等式C1所給定的矩陣的行或者列與非零實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)相乘，其中k和n大于2，矩陣U的所有元素a11，a12，...ank中的各元素是實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)，是克羅內(nèi)克爾積，而I是m×m單位矩陣，其中m≥1，其中元素a11，a12，...ank中的至少兩個(gè)元素或者該又一矩陣的至少兩個(gè)元素具有不同幅度，而U和該又一矩陣不是范特蒙德矩陣。
另外根據(jù)本發(fā)明的第三方面，n可以等于k而矩陣U可以是方矩陣。
另外根據(jù)本發(fā)明的第三方面，m可以相等，于是W＝U。
另外再根據(jù)本發(fā)明的第三方面，k和n可以等于4而矩陣U可以通過如下所述的等式6、7、8或者9來給定。
另外再根據(jù)本發(fā)明的第三方面，可以通過使用多維星座和一個(gè)波形或者使用多維星座與多個(gè)正交波形組合來映射傳入數(shù)據(jù)流的信息位從而生成數(shù)據(jù)流。另外，可以使用逆快速傅立葉變換(IFFT)矩陣的列、不同時(shí)間瞬間、不同正交擴(kuò)頻碼或者不同小波的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)來限定正交波形。
另外再根據(jù)本發(fā)明的第三方面，可以通過使用正交幅度調(diào)制(QAM)格式映射M個(gè)星座點(diǎn)來生成數(shù)據(jù)流，其中M＞4。另外，可以通過映射傳入數(shù)據(jù)流的log2M個(gè)信息位來生成數(shù)據(jù)流的星座點(diǎn)。
另外再根據(jù)本發(fā)明的第三方面，可以通過正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)來支持多信道傳輸。另外，m可以等于逆快速傅立葉變換(IFFT)的大小除以k。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，一種利用多信道傳輸?shù)南到y(tǒng)，包括發(fā)射機(jī)，用于提供多徑信號(hào)；以及接收機(jī)，響應(yīng)于多徑信號(hào)，用于生成估計(jì)數(shù)據(jù)信號(hào)，其中發(fā)射機(jī)包括線性預(yù)編碼器，用于執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)流的預(yù)編碼，其中通過預(yù)編碼矩陣W＝UI來描述預(yù)編碼器，其中U是給定如下的k×n矩陣 或者U是通過如下方式生成的又一矩陣以不同次序排列等式C1所給定的矩陣的行或者列；或者將等式C1所給定的矩陣的行或者列與非零實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)相乘，其中k和n大于2，矩陣U的所有元素a11，a12，...ank中的各元素是實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)，是克羅內(nèi)克爾積，而I是m×m單位矩陣，其中m≥1，其中元素a11，a12，...ank中的至少兩個(gè)元素或者又一矩陣的至少兩個(gè)元素具有不同幅度，而U和又一矩陣不是范特蒙德矩陣，其中預(yù)編碼數(shù)據(jù)流還用于通過發(fā)射機(jī)生成多徑信號(hào)。
另外根據(jù)本發(fā)明的第四方面，發(fā)射機(jī)還可以包括映射塊，用于通過將傳入數(shù)據(jù)流的log2M個(gè)信息位映射到映射塊來提供數(shù)據(jù)流。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，一種利用多信道傳輸?shù)碾娮釉O(shè)備，包括發(fā)射機(jī)，用于提供多徑信號(hào)，該發(fā)射機(jī)包括映射塊，用于通過將傳入數(shù)據(jù)流的log2M個(gè)信息位映射到映射塊來提供數(shù)據(jù)流；以及線性預(yù)編碼器，用于執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)流的預(yù)編碼，其中通過預(yù)編碼矩陣W＝UI來描述預(yù)編碼器，其中U是給定如下的k×n矩陣 或者U是通過如下方式生成的又一矩陣以不同次序排列等式C1所給定的矩陣的行或者列；或者將等式C1所給定的矩陣的行或者列與非零實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)相乘，其中k和n大于2，矩陣U的所有元素a11，a12，...ank中的各元素是實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)，是克羅內(nèi)克爾積，而I是m×m單位矩陣，其中m≥1，其中元素a11，a12，...ank中的至少兩個(gè)元素或者又一矩陣的至少兩個(gè)元素具有不同幅度，而U和又一矩陣不是范特蒙德矩陣，其中預(yù)編碼數(shù)據(jù)流還用于通過發(fā)射機(jī)生成多徑信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，一種能夠利用多信道傳輸對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行線性地預(yù)編碼的集成電路，包括映射塊，用于提供數(shù)據(jù)流；以及線性預(yù)編碼器，用于執(zhí)行對(duì)數(shù)據(jù)流的預(yù)編碼，其中通過預(yù)編碼矩陣W＝UI來描述預(yù)編碼器，其中U是給定如下的k×n矩陣 或者U是通過如下方式生成的又一矩陣以不同次序排列等式C1所給定的矩陣的行或者列；或者將等式C1所給定的矩陣的行或者列與非零實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)相乘，其中k和n大于2，矩陣U的所有元素a11，a12，...ank中的各元素是實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)，是克羅內(nèi)克爾積，而I是m×m單位矩陣，其中m≥1，其中元素a11，a12，...ank中的至少兩個(gè)元素或者又一矩陣的至少兩個(gè)元素具有不同幅度，而U和又一矩陣不是范特蒙德矩陣。



為了更好地理解本發(fā)明的性質(zhì)和目的，現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)以下具體描述進(jìn)行參照，在附圖中 圖1是借助使用OFDM系統(tǒng)的預(yù)編碼器的多信道傳輸?shù)目驁D； 圖2是展示了16-QAM調(diào)制MB-OFDM UWB系統(tǒng)中不同預(yù)編碼器的性能比較的曲線圖。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明提供一種在利用例如在M-QAM(M＞4)調(diào)制OFDM系統(tǒng)中使用預(yù)編碼器的多信道傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)中的新預(yù)編碼方法。本發(fā)明描述的預(yù)編碼可以應(yīng)用于基于OFDM、CDMA等的各種系統(tǒng)。另外，它可以應(yīng)用于包括(但不限于)QAM、PAM、BPSK、QPSK等的各種調(diào)制格式。另外，利用線性預(yù)編碼的發(fā)射機(jī)可以是比如電子通信設(shè)備、便攜電子設(shè)備、無線設(shè)備、移動(dòng)終端、移動(dòng)電話等電子設(shè)備的一部分。
如現(xiàn)有技術(shù)中已知的，可以經(jīng)由對(duì)發(fā)送數(shù)據(jù)的線性預(yù)編碼通過星座旋轉(zhuǎn)來改善高速率和高分集(HDHR)方案的性能。然而，預(yù)編碼器常常被僅設(shè)計(jì)用來保證完全分集(或者某一分集次序)。與預(yù)編碼性能相關(guān)聯(lián)的編碼增益影響整體系統(tǒng)性能并且也應(yīng)當(dāng)隨同高速率和高分集系統(tǒng)參數(shù)一起優(yōu)化。這正是本發(fā)明的主要目的。
本發(fā)明描述了一種適合于尤其在以高數(shù)據(jù)速率(480Mbps以上)為目標(biāo)的同時(shí)例如在M-QAM調(diào)制MB-OFDM UWB系統(tǒng)中使用的新預(yù)編碼方法。
這可以涉及發(fā)送16-QAM符號(hào)而不是4-QAM符號(hào)。也可以針對(duì)3G和4G系統(tǒng)的將來演進(jìn)將該方法用于一些將來的無線LAN(局域網(wǎng))。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)傳入數(shù)據(jù)流執(zhí)行預(yù)編碼的線性預(yù)編碼器通過如下預(yù)編碼矩陣來描述 W＝UI(4)， 其中U是給定如下的k×n矩陣 其中k和n大于2，所述矩陣U的各元素a11，a12，...ank是實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)，是克羅內(nèi)克爾積，而I是m×m單位矩陣，其中m≥1(對(duì)于m＝1，W＝U)，其中所述元素a11，a12，...ank中的至少兩個(gè)元素具有不同幅度，而U不是范特蒙德矩陣。為求簡(jiǎn)潔而省略等式(4)中的標(biāo)準(zhǔn)化。
復(fù)數(shù)可以具有優(yōu)選為零的實(shí)分量。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，矩陣U可以是通過如下方式生成的又一矩陣 a)通過以不同次序排列等式5所給定的矩陣的行或者列；或者 b)將等式5所給定的矩陣的行或者列與非零實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)相乘， 從而該又一矩陣的至少兩個(gè)元素同樣具有不同幅度，而該又一矩陣不是范特蒙德矩陣。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可以通過使用例如正交幅度調(diào)制(QAM)格式映射M個(gè)星座點(diǎn)(星座字母)來生成向線性預(yù)編碼器提供的數(shù)據(jù)流，其中M＞4。然后通過該映射所生成的Log2M位來描述數(shù)據(jù)流的星座點(diǎn)，即映射塊獲得傳入數(shù)據(jù)流的Log2M信息位作為輸入而將它們映射成星座點(diǎn)。
重要的實(shí)際情況(例如對(duì)于16-QAM調(diào)制)是當(dāng)通過等式5描述的矩陣U是方矩陣，即k＝n時(shí)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可以通過k＝n＝4的如下矩陣來給出等式5所描述的矩陣U 其中和 其中和 其中和或者 其中和 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的多信道傳輸?shù)目驁D的示例，其中線性預(yù)編碼器18容納于OFDM系統(tǒng)10的發(fā)射機(jī)12中，該OFDM系統(tǒng)10包括發(fā)射機(jī)12和接收機(jī)22。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明實(shí)施例，在發(fā)射機(jī)12側(cè)，傳出數(shù)據(jù)流30由編碼器14編碼、然后提供(編碼信號(hào)32)到映射塊16，該映射塊使用的M個(gè)星座點(diǎn)和例如M＞4的正交幅度調(diào)制(QAM)格式(例如16-QAM)將編碼信號(hào)32映射成數(shù)據(jù)流34。在映射之后，線性預(yù)編碼器18處理映射數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)流34)的連續(xù)塊并且生成預(yù)編碼信號(hào)36(使用等式4-9所給出的預(yù)編碼器矩陣)，然后使用OFDM調(diào)制器20來調(diào)制預(yù)編碼信號(hào)36，該OFDM調(diào)制器20執(zhí)行逆快速傅立葉變換(IFFT)以便生成多徑信號(hào)38。預(yù)編碼器18可以由硬件、軟件或硬件和軟件二者來實(shí)現(xiàn)。另外，線性預(yù)編碼器18、映射塊16和發(fā)射機(jī)12的其它塊可以集成于一個(gè)芯片(集成電路)上。接收機(jī)22側(cè)的信號(hào)處理是常規(guī)的，包括OFDM解調(diào)器24的解調(diào)、解映射塊25的解映射和解碼器26的解碼。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，就圖1中所示OFDM系統(tǒng)的例子而言單位矩陣I的大小可以確定為逆快速傅立葉變換(IFFT)的大小除以k所得之比率(對(duì)于情況k＝n，即矩陣U為方矩陣)。例如，如果IFFT的大小為8而K＝4，則單位矩陣I的大小(m)為m＝8/4＝2。然后，如果例如通過等式6來描述矩陣U，則使用等式4來給出預(yù)編碼矩陣W如下 整個(gè)預(yù)編碼OFDM矩陣(包括塊18和20)可以表示如下 F＝FaW(11)， 其中W由等式4給出而Fa是塊20的d維矩陣(d＞1)IFFT矩陣。在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，等式4的預(yù)編碼矩陣可以描述為(見A.Hottinen和O.Tirkkonen，″Precoder Designs for High Rate Space-TimeBlock Codes″，信息科學(xué)和系統(tǒng)會(huì)議，普林斯頓大學(xué)，2004年3月17-19日，這里稱為Hottinen等人) 等式12中的矩陣U在各行/列中具有僅兩個(gè)非零系數(shù)以便使PAR(峰值與平均值之比)增加最小化以及實(shí)現(xiàn)對(duì)簡(jiǎn)易接收機(jī)的使用。在前述出版物中，在多天線發(fā)射機(jī)系統(tǒng)中使用預(yù)編碼矩陣。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，UWB系統(tǒng)中的預(yù)編碼可以執(zhí)行如下。當(dāng)使用4QAM輸入字母時(shí)，矩陣U的參數(shù)值在當(dāng)前UWB系統(tǒng)中為然后，以QPSK坐標(biāo)星座給定輸入矢量，預(yù)編碼器(利用2個(gè)子載波)的各輸出坐標(biāo)具有16-QAM星座[2，1，4]。
在16-QAM輸入的情況下，為4QAM調(diào)制而限定的預(yù)編碼矩陣不再最優(yōu)而只能實(shí)現(xiàn)很有限的增益。任何在僅兩個(gè)子載波之間混合符號(hào)的預(yù)編碼矩陣似乎給予不充分的性能增益。然而，利用混合四個(gè)或者更多子載波的預(yù)編碼器或者其它正交信道資源可實(shí)現(xiàn)顯著增益。這些增益足夠高以便為例如MB-OFDM 1Gbps UWB鏈路提供實(shí)質(zhì)性的性能改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，使用由4-QAM輸入限定的2×2預(yù)編碼器作為用于16-QAM的組成預(yù)編碼器。這允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)者在16QAM情況下也使用相同或者相似的發(fā)射機(jī)構(gòu)建塊。實(shí)際上，如果矩陣U描述了當(dāng)前MB-OFDM UWB線性預(yù)編碼器，則一個(gè)可能擴(kuò)展可以表述如下 其中使用子載波f1和f2(由矩陣F1的列指定)來傳輸矢量y1，而使用子載波f3和f4(由矩陣F2指定)來傳輸矢量y2，并且x1和x2對(duì)應(yīng)于預(yù)編碼器輸入。這里為求簡(jiǎn)明而省略標(biāo)準(zhǔn)化。因此，信號(hào)分布于一般為任意子載波頻率但是優(yōu)選為相互等距的四個(gè)子載波。因此，上述子載波索引下標(biāo)1，2，3和4在這里被標(biāo)注用來表達(dá)使用四個(gè)不同子載波而在實(shí)踐中實(shí)際下標(biāo)可以不同。
當(dāng)前UWB規(guī)范通過等式13的求和中的第一項(xiàng)來表示，而這與4-QAM輸入一起使用。在16-QAM輸入的情況下，這一實(shí)施例將求和的第二項(xiàng)與傳輸信號(hào)相加但是使用與如在當(dāng)前規(guī)范中那樣的相同矩陣U。因此，可以實(shí)質(zhì)上以相同傳輸資源來實(shí)施針對(duì)16-QAM輸入的概念。從子載波部分加以抽象，可以通過預(yù)編碼矩陣將上述預(yù)編碼器建模為 W＝(U1U2)I(14)， 其中I是如上所述m≥1的m×m單位矩陣(見等式4)并且U＝(U1U2)，這使等式14變成等式4的形式。對(duì)于矩陣U1和U2的限制與通過等式5描述的矩陣U相同，即矩陣U1和U2的至少兩個(gè)元素具有不同幅度而矩陣U1和U2不是范特蒙德矩陣。
注意到出于本發(fā)明的目的，上文討論的子載波f1、f2、f3和f4可以在更廣的意義上解釋為基于使用例如逆快速傅立葉變換(IFFT)矩陣的列、不同時(shí)間瞬間、不同正交擴(kuò)頻碼或者不同小波(頻率)的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)限定的正交波形。因此，通過使用與多個(gè)正交波形相組合的多維星座映射傳入數(shù)據(jù)流的位來生成用于預(yù)編碼的數(shù)據(jù)流。
還注意到如果以k＞n來限定等式4的矩形預(yù)編碼矩陣，則需要通過使用總共k個(gè)子載波(或者上文討論的正交波形)、使用基本上不同的正交傳輸資源來傳輸輸入符號(hào)，如使用k個(gè)時(shí)隙、k個(gè)擴(kuò)頻碼或者其組合。例如，如果可以用k＝k1+k2來給定子載波的組合，則k1為類型一的正交傳輸資源(例如時(shí)間隙)的數(shù)目，k2為類型二的正交傳輸資源(例如擴(kuò)頻碼)的數(shù)目。
因此，根據(jù)上述本發(fā)明實(shí)施例，可以使用兩個(gè)相似組成預(yù)編碼器的克羅內(nèi)克爾積來構(gòu)建線性預(yù)編碼器。當(dāng)在MB-OFDM UWB系統(tǒng)中使用時(shí)，所述預(yù)編碼方法可以分別利用現(xiàn)有預(yù)編碼方法，因此它在現(xiàn)有發(fā)射機(jī)中實(shí)施起來相當(dāng)簡(jiǎn)易。
圖2示出了通過仿真來展示不同預(yù)編碼器的性能比較的曲線圖的示例。該仿真呈現(xiàn)了作為信噪比的函數(shù)的塊錯(cuò)誤率，并且在編碼速率為7/8時(shí)使用16-QAM調(diào)制和Z字形代碼在利用大小為128的IFFT的CM1(信道模型1)環(huán)境中針對(duì)MB-OFDM UWB系統(tǒng)執(zhí)行仿真。該曲線圖示出了沒有預(yù)編碼的曲線56、按照劉等人現(xiàn)有技術(shù)的曲線54、用于等式7所述矩陣U的曲線52和用于等式6所述矩陣U的曲線50。從圖2中可見，最好的增益性能具有根據(jù)本發(fā)明生成的曲線50。
如上所述，本發(fā)明提供一種方法以及包括提供用于執(zhí)行該方法的步驟的功能性的各種模塊的對(duì)應(yīng)設(shè)備。這些模塊可以實(shí)施為硬件或者可以實(shí)施為用于由計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行的軟件或者固件。具體而言，在固件或者軟件的情況下，本發(fā)明可以作為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品來提供，該計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括在其上實(shí)施用于由計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序代碼(即軟件或者固件)的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。
將理解上述布置僅用于說明本發(fā)明原理的應(yīng)用。在不脫離本發(fā)明范圍的情況下本領(lǐng)域技術(shù)人員可以構(gòu)思許多修改和替代布置，而所附權(quán)利要求書旨在于覆蓋這樣的修改和布置。
權(quán)利要求
1.一種用于在利用多信道傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)中對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行線性地預(yù)編碼的方法，包括以下步驟
將所述數(shù)據(jù)流提供給所述發(fā)射機(jī)的預(yù)編碼器；以及
通過所述預(yù)編碼器執(zhí)行對(duì)所述數(shù)據(jù)流的所述預(yù)編碼，其中通過以下預(yù)編碼矩陣來描述所述預(yù)編碼器
W＝UI，
其中U是給定如下的k×n矩陣
或者U是通過如下方式生成的又一矩陣
以不同次序排列等式C1所給定的矩陣的行或者列；或者
將等式C1所給定的矩陣的所述行或者所述列與非零實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)相乘，
其中k和n大于2，所述矩陣U的所有元素a11，a12，...ank中的各元素是實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)，是克羅內(nèi)克爾積，而I是m×m單位矩陣，其中m≥1，其中
所述元素a11，a12，...ank中的至少兩個(gè)元素或者所述又一矩陣的至少兩個(gè)元素具有不同幅度，而U和所述又一矩陣不是范特蒙德矩陣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中n＝k并且所述矩陣U是方矩陣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中m＝1并且W＝U。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中k＝n＝4并且
其中和
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中k＝n＝4并且
其中和
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中k＝n＝4并且
其中和
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中k＝n＝4并且
其中和
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過使用多維星座和一個(gè)波形或者使用所述多維星座與多個(gè)正交波形組合來映射傳入數(shù)據(jù)流的信息位從而生成所述數(shù)據(jù)流。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中使用逆快速傅立葉變換(IFFT)矩陣的列、不同時(shí)間瞬間、不同正交擴(kuò)頻碼或者不同小波的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)來限定所述正交波形。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過使用正交幅度調(diào)制(QAM)格式映射M個(gè)星座點(diǎn)來生成所述數(shù)據(jù)流，其中M＞4。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中通過映射傳入數(shù)據(jù)流的log2M個(gè)信息位來生成所述數(shù)據(jù)流的星座點(diǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)來支持所述多信道傳輸。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中m等于逆快速傅立葉變換(IFFT)的大小除以k。
14.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)在其上實(shí)施用于由計(jì)算機(jī)處理器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序代碼，所述計(jì)算機(jī)程序代碼的特征在于它包括用于在由所述發(fā)射機(jī)的任何部件或者部件組合執(zhí)行時(shí)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法的步驟的指令。
15.一種利用多信道傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)，包括
映射塊，用于提供數(shù)據(jù)流；以及
線性預(yù)編碼器，用于執(zhí)行對(duì)所述數(shù)據(jù)流的預(yù)編碼，其中通過以下預(yù)編碼矩陣來描述所述預(yù)編碼器
W＝UI，
其中U是給定如下的k×n矩陣
或者U是通過如下方式生成的又一矩陣
以不同次序排列等式C1所給定的矩陣的行或者列；或者
將等式C1所給定的矩陣的所述行或者所述列與非零實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)相乘，
其中k和n大于2，所述矩陣U的所有元素a11，a12，...ank中的各元素是實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)，是克羅內(nèi)克爾積，而I是m×m單位矩陣，其中m≥1，其中
所述元素a11，a12，...ank中的至少兩個(gè)元素或者所述又一矩陣的至少兩個(gè)元素具有不同幅度，而U和所述又一矩陣不是范特蒙德矩陣。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)射機(jī)，其中n＝k并且所述矩陣U是方矩陣。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)射機(jī)，其中m＝1并且W＝U。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)射機(jī)，其中k＝n＝4并且
其中和
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)射機(jī)，其中k＝n＝4并且
其中和
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)射機(jī)，其中k＝n＝4并且
其中和
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)射機(jī)，其中k＝n＝4并且
其中和
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)射機(jī)，其中所述映射塊通過使用多維星座和一個(gè)波形或者使用所述多維星座與多個(gè)正交波形組合來映射傳入數(shù)據(jù)流的信息位從而生成所述數(shù)據(jù)流。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的發(fā)射機(jī)，其中使用逆快速傅立葉變換(IFFT)矩陣的列、不同時(shí)間瞬間、不同正交擴(kuò)頻碼或者不同小波的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)來限定所述正交波形。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)射機(jī)，其中所述映射塊通過使用正交幅度調(diào)制(QAM)格式映射M個(gè)星座點(diǎn)來生成所述發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)流，其中M＞4。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的發(fā)射機(jī)，其中通過將傳入數(shù)據(jù)流的log2M個(gè)信息位映射到所述映射塊來生成所述數(shù)據(jù)流的星座點(diǎn)。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)射機(jī)，其中通過正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)來支持所述多信道傳輸，并且所述發(fā)射機(jī)包括用于執(zhí)行快速逆傅立葉變換(IFFT)的OFDM調(diào)制器。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的發(fā)射機(jī)，其中m等于逆快速傅立葉變換(IFFT)的大小除以k。
28.一種利用多信道傳輸?shù)南到y(tǒng)，包括
發(fā)射機(jī)，用于提供多徑信號(hào)；以及
接收機(jī)，用于響應(yīng)于所述多徑信號(hào)，生成估計(jì)數(shù)據(jù)信號(hào)，其中所述發(fā)射機(jī)包括
線性預(yù)編碼器，用于執(zhí)行對(duì)所述數(shù)據(jù)流的預(yù)編碼，其中通過以下預(yù)編碼矩陣來描述所述預(yù)編碼器
W＝UI，
其中U是給定如下的k×n矩陣
或者U是通過如下方式生成的又一矩陣
以不同次序排列等式C1所給定的矩陣的行或者列；或者
將等式C1所給定的矩陣的所述行或者所述列與非零實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)相乘，
其中k和n大于2，所述矩陣U的所有元素a11，a12，...ank中的各元素是實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)，是克羅內(nèi)克爾積，而I是m×m單位矩陣，其中m≥1，其中
所述元素a11，a12，...ank中的至少兩個(gè)元素或者所述又一矩陣的至少兩個(gè)元素具有不同幅度，而U和所述又一矩陣不是范特蒙德矩陣，
其中所述預(yù)編碼數(shù)據(jù)流還用于通過所述發(fā)射機(jī)生成所述多徑信號(hào)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)射機(jī)還包括
映射塊，用于通過將傳入數(shù)據(jù)流的log2M個(gè)信息位映射到所述映射塊來提供所述數(shù)據(jù)流。
30.一種利用多信道傳輸?shù)碾娮釉O(shè)備，包括
發(fā)射機(jī)，用于提供多徑信號(hào)，所述發(fā)射機(jī)包括
映射塊，用于通過將傳入數(shù)據(jù)流的log2M個(gè)信息位映射到所述映射塊來提供所述數(shù)據(jù)流；以及
線性預(yù)編碼器，用于執(zhí)行對(duì)所述數(shù)據(jù)流的預(yù)編碼，其中通過以下預(yù)編碼矩陣來描述所述預(yù)編碼器
W＝UI，
其中U是給定如下的k×n矩陣
或者U是通過如下方式生成的又一矩陣
以不同次序排列等式C1所給定的矩陣的行或者列；或者
將等式C1所給定的矩陣的所述行或者所述列與非零實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)相乘，
其中k和n大于2，所述矩陣U的所有元素a11，a12，...ank中的各元素是實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)，是克羅內(nèi)克爾積，而I是m×m單位矩陣，其中m≥1，其中
所述元素a11，a12，...ank中的至少兩個(gè)元素或者所述又一矩陣的至少兩個(gè)元素具有不同幅度，而U和所述又一矩陣不是范特蒙德矩陣，
其中所述預(yù)編碼數(shù)據(jù)流還用于通過所述發(fā)射機(jī)生成所述多徑信號(hào)。
31.一種能夠利用多信道傳輸對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行線性地預(yù)編碼的集成電路，包括
映射塊，用于提供數(shù)據(jù)流；以及
線性預(yù)編碼器，用于執(zhí)行對(duì)所述數(shù)據(jù)流的預(yù)編碼，其中通過以下預(yù)編碼矩陣來描述所述預(yù)編碼器
W＝UI，
其中U是給定如下的k×n矩陣
或者U是通過如下方式生成的又一矩陣
以不同次序排列等式C1所給定的矩陣的行或者列；或者
將等式C1所給定的矩陣的所述行或者所述列與非零實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)相乘，
其中k和n大于2，所述矩陣U的所有元素a11，a12，...ank中的各元素是實(shí)數(shù)或者復(fù)數(shù)，是克羅內(nèi)克爾積，而I是m×m單位矩陣，其中m≥1，其中
所述元素a11，a12，...ank中的至少兩個(gè)元素或者所述又一矩陣的至少兩個(gè)元素具有不同幅度，而U和所述又一矩陣不是范特蒙德矩陣。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種用于針對(duì)例如M-QAM(M＞4)調(diào)制OFDM系統(tǒng)使用預(yù)編碼器在利用多信道傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)中預(yù)編碼的方法。本發(fā)明描述了一種適合于尤其在以高數(shù)據(jù)速率(480Mbps以上)為目標(biāo)的同時(shí)例如在MB-OFDM UWB系統(tǒng)中使用的新預(yù)編碼方法。這可以涉及發(fā)送16-QAM符號(hào)而不是4-QAM符號(hào)。也可以針對(duì)3G和4G系統(tǒng)的將來發(fā)展將該方法用于一些將來的無線LAN(局域網(wǎng))。
文檔編號(hào)H04L27/26GK101228755SQ200580051245
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2005年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月28日
發(fā)明者S·伊拉日, A·奧特蒂南 申請(qǐng)人:諾基亞公司