專利名稱：多天線發(fā)射分集方案的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在通信系統(tǒng)中發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，更加具體來說，涉及使用多 天線發(fā)射分集方案發(fā)送信息的過程和電路。
背景技術(shù)：
典型的蜂窩無線系統(tǒng)包括許多固定基站和許多移動(dòng)站。每個(gè)基站覆蓋一 個(gè)地理區(qū)域，該地理區(qū)域:帔定義為小區(qū)。典型地，由于位于基站與移動(dòng)站之間的自然物體和人造物體而造成了在基站和移動(dòng)站之間存在著非視距(non-line-of-sight， NLOS )無線傳播路徑。 因而，無線電波在傳播的同時(shí)經(jīng)歷著反射、衍射和散射。由于反射、衍射、 散射而產(chǎn)生的單個(gè)電波的不同相位以及相位之外的重組，因此以下行鏈路方 向到達(dá)移動(dòng)站的天線或者以上行鏈路方向到達(dá)基站的天線的無線電波經(jīng)歷 有利和有害的添加。這是由這樣的事實(shí)造成的在通常用于當(dāng)代的蜂窩無線 通信的高載頻下，不同傳播延遲上的微小變化會(huì)引起單個(gè)電波相位上的巨大 變化。如果移動(dòng)站正在移動(dòng)或者在散射環(huán)境中存在變化，那么組合接收到的 信號的幅度和相位上的空間變化會(huì)將其本身顯示為時(shí)間變化，被稱為歸因于 多徑接收的Rayleigh衰落或快速衰落。無線信道的時(shí)變特性需要非常高的信 噪比(SNR)，以便提供期望的比特誤差或分組誤差可靠性。通過給接收機(jī)提供具有相同信息承載信號的多個(gè)衰落復(fù)本，分集方案被 廣泛用于對抗快速衰落的影響。分集方案通常落入下列類別空間、角度、極化(polarization )、域(field )、 頻率、時(shí)間和多徑分集(multipath diversity )。可以通過^f吏用多個(gè)發(fā)射天線或 接收天線來實(shí)現(xiàn)空間分集。選擇多個(gè)天線之間的空間分離，以使得分集支路， 也即從多個(gè)天線發(fā)射的信號，在幾乎不相關(guān)或者完全不相關(guān)的條件下經(jīng)歷衰 落。作為一種空間分集類型的發(fā)射分集，使用多個(gè)發(fā)射天線來為接收機(jī)提供 相同信號的多個(gè)不相關(guān)的復(fù)本。發(fā)射分集方案還可以被分為開環(huán)發(fā)射分集和 閉環(huán)發(fā)射分集方案。在開環(huán)發(fā)射分集方法中，不需要來自接收機(jī)的反饋。在一種類型的閉環(huán)發(fā)射分集中，接收機(jī)知道發(fā)射天線的布置，計(jì)算應(yīng)當(dāng)應(yīng)用于 發(fā)射機(jī)天線的相位和幅度調(diào)整，以便最大化接收機(jī)處接收到的信號的功率。在另一種被稱為選擇發(fā)射分集(STD)的閉環(huán)發(fā)射分集的布置中，接收機(jī)將 有關(guān)哪些天線將用于發(fā)送的反饋信息提供給發(fā)射機(jī)。開環(huán)發(fā)射分集方案的一個(gè)例子是Alamouti2x 1空時(shí)分集方案。Alamouti 2x l空時(shí)分集方案考慮要么使用兩個(gè)時(shí)隙(也即，空時(shí)分組碼(STBC)發(fā) 射分集)、要么使用兩個(gè)頻率副載波(也即，空間頻率分組碼(SFBC)發(fā)射 分集)，來使用兩個(gè)發(fā)射天線發(fā)射Alamouti 2x2分組碼。Alamouti 2 x 1空時(shí)分集方案的一個(gè)限制條件是，該方案僅能夠應(yīng)用于兩 個(gè)發(fā)射天線。為了使用四個(gè)發(fā)射天線發(fā)射數(shù)據(jù)，頻率轉(zhuǎn)換發(fā)射分集(FSTD) 或時(shí)間轉(zhuǎn)換發(fā)射分集(TSTD)與分組碼組合。在組合的SFBC+FSTD方案 或STBC+TSTD方案的情況下，可以給出從四個(gè)發(fā)射天線發(fā)射的碼元的矩陣 為<formula>formula see original document page 8</formula>其中，7V表示在第i個(gè)天線和第j個(gè)副載波或第j個(gè)時(shí)隙上發(fā)射的碼元， 對于四個(gè)發(fā)射天線的情況=人二3乂j' = A2，K其中Sl5 S2, S3和S4為待發(fā) 射的碼元。組合的SFBC+FSTD方案或STBC+TSTD方案的問題在于，只有總發(fā)射 天線的一部分并且因此只有一部分功率放大器功能用于給定頻率或時(shí)間資 源中的發(fā)射。在上面給出的SFBC+FSTD和STBC+TSTD矩陣中，用'0， 元素來表示。當(dāng)矩陣中的非零元素上的發(fā)射功率增大時(shí)，將對鄰近小區(qū)產(chǎn)生 脈沖干擾(bursty interference),降低系統(tǒng)性能。通常，當(dāng)跳頻模式的特定相 位比其它相位引發(fā)更多的干擾時(shí)，脈沖干擾會(huì)自動(dòng)顯現(xiàn)出來。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供用于經(jīng)由多個(gè)天線發(fā)射數(shù)據(jù)的方法和發(fā) 射機(jī)電路。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于使用多個(gè)天線發(fā)射分集方案發(fā)射數(shù)據(jù) 的方法和發(fā)射機(jī)電路。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面， 一種用于發(fā)射數(shù)據(jù)的方法和發(fā)射機(jī)電路被提供
為將待發(fā)射的數(shù)據(jù)調(diào)制為多個(gè)調(diào)制碼元；依照發(fā)射分集方案，將所述多個(gè)
碼元中的每個(gè)調(diào)制碼元對進(jìn)行編碼，以生成多個(gè)2x2矩陣，每個(gè)2x2矩陣
與每個(gè)調(diào)制碼元對相對應(yīng)；將所述多個(gè)2x2矩陣正交擴(kuò)展，以生成輸出矩
陣；以及通過使用空時(shí)發(fā)射分集方案、空間頻率發(fā)射分集方案或者空時(shí)發(fā)射
分集方案與空間頻率發(fā)射分集方案的組合，經(jīng)由多個(gè)天線來發(fā)射所述輸出矩 陣中的碼元。
所述發(fā)射分集方案可以是Alamouti分集方案，并且通過下式來構(gòu)建每個(gè) 2x2矩陣
其中，S,和S2是一對調(diào)制碼元。
可以根據(jù)從包括傅立葉矩陣、Hadamard矩陣和Zadoff-Chu序列的組中 選擇的正交擴(kuò)展矩陣，執(zhí)行所述多個(gè)2x2矩陣的正交擴(kuò)展。
所述正交擴(kuò)展所述多個(gè)2 x 2矩陣的步驟可以包括生成M x M編碼矩 陣C，該編碼矩陣C包括多個(gè)2 x 2的矩陣At至An作為編碼矩陣的元素， M與天線數(shù)量相對應(yīng)，通過下式來構(gòu)造編碼矩陣C:
<formula>formula see original document page 9</formula>
其中，n是1至N-1之間的整數(shù)，并且N二M/2;生成MxM的擴(kuò)展矩陣， 其是N x N正交擴(kuò)展矩陣與全部元素為1的2 x 2矩陣的Kronecker乘積；以 及通過將M x M編碼矩陣C與M x M擴(kuò)展矩陣4姿元素相乘來正交擴(kuò)展M x M編碼矩陣C,以生成NxN輸出矩陣。
可以交換所述輸出矩陣中所選定的行對。
可以交換所述輸出矩陣中所選定的列對。
在從發(fā)射機(jī)接收數(shù)據(jù)之前，接收機(jī)可以已知選定行對或者選定列對的交換。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面， 一種用于數(shù)據(jù)發(fā)射的方法被提供為將待發(fā) 射的數(shù)據(jù)調(diào)制為多個(gè)調(diào)制碼元；依照發(fā)射分集方案，將所述多個(gè)碼元中每對 調(diào)制碼元進(jìn)行編碼，以生成多個(gè)2x2矩陣，每個(gè)2x2矩陣與每個(gè)調(diào)制碼元對相對應(yīng)；通過將所述多個(gè)2x2矩陣作為輸出矩陣的元素，生成輸出矩陣； 交換所述輸出矩陣的選定行對或者所述輸出矩陣的選定列對；以及通過使用 空時(shí)發(fā)射分集方案、空間頻率發(fā)射分集方案或者空時(shí)發(fā)射分集方案與空間頻 率發(fā)射分集方案的組合，經(jīng)由多個(gè)天線來發(fā)射所述輸出矩陣中的碼元。


通過在結(jié)合附圖考慮的同時(shí)參照下面詳細(xì)的描述，對本發(fā)明更加完整的 理解及其隨之而來的許多優(yōu)點(diǎn)將變得易于發(fā)現(xiàn)同時(shí)變得更好理解，附圖中相 似的符號表示相同或相似的元件，附圖中
圖1是適用于實(shí)踐本發(fā)明原理的正交頻分復(fù)用(OFDM)收發(fā)機(jī)鏈的圖
示；
圖2是用于兩個(gè)發(fā)射天線的空時(shí)分組碼發(fā)射分集方案的圖示；
圖3是用于兩個(gè)發(fā)射天線的空間頻率分組碼發(fā)射分集方案的圖示；
圖4是用于兩個(gè)發(fā)射天線的替換的空間頻率分組碼發(fā)射分集方案的圖
示；
圖5是在目前第三代合作伙伴項(xiàng)目長期演進(jìn)系統(tǒng)中的下行鏈路參考信號 的映射的圖示；
圖6是根據(jù)本發(fā)明原理的第一實(shí)施例的、用于四個(gè)發(fā)射天線的發(fā)射分集 方案的圖示；
圖7是根據(jù)本發(fā)明原理的第二實(shí)施例的、用于四個(gè)發(fā)射天線的發(fā)射分集 方案的圖示；
圖8是#^居本發(fā)明原理的第三實(shí)施例的、用于四個(gè)發(fā)射天線的發(fā)射分集 方案的圖示；
圖9是^^艮據(jù)本發(fā)明原理實(shí)踐的列置換實(shí)施例的圖示；
圖10是作為根據(jù)本發(fā)明原理的示范性實(shí)施例構(gòu)造的發(fā)射機(jī)的圖示。
具體實(shí)施例方式
下文中將參照附圖更加充分地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明優(yōu)選實(shí) 施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到的那樣，可以以各種不同方式來修改所描 述的實(shí)施例，所有這些方式都不脫離本發(fā)明的精神或范圍。
圖1示出了正交頻分復(fù)用(OFDM)收發(fā)機(jī)鏈。在使用OFDM技術(shù)的通
10信系統(tǒng)中，在發(fā)射機(jī)鏈110處，控制信號或數(shù)據(jù)111由調(diào)制器112調(diào)制并且
由串并(S/P)轉(zhuǎn)換器113進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換?？焖俑盗⑷~逆變換(IFFT)單元114用于將信號從頻域變換到時(shí)域。循環(huán)前綴(CP)或零前綴(ZP)由CP插入單元116添加到每個(gè)OFDM碼元，以避免或消除由于多徑衰落造成的影響。因而，信號由諸如天線(未示出)這樣的發(fā)射機(jī)(Tx)前端處理單元117或者可替換地由固定電線或電纜發(fā)射。在接收機(jī)鏈120處，假定實(shí)現(xiàn)了理想的時(shí)間和頻率同步，則由CP去除單元122處理由接收機(jī)(Rx)前端處理單元121接收到的信號。快速傅立葉變換(FFT)單元124將接收到的信號從時(shí)域變換到頻域，以供進(jìn)一步處理。
OFDM系統(tǒng)中的總帶寬被劃分為稱為副載波的窄帶頻率單元。副載波的數(shù)量等于該系統(tǒng)中使用的FFT/IFFT大小N。通常，用于數(shù)據(jù)的副載波的數(shù)量小于N，因?yàn)樵陬l譜邊緣處的一些副載波被預(yù)留作為保護(hù)副載波。通常，在保護(hù)副載波上沒有信息發(fā)送。
通過為接收機(jī)提供具有對同 一個(gè)信息承載信號的多個(gè)衰減復(fù)制信號，分集方案被廣泛使用于對抗快速衰落的影響。開環(huán)發(fā)射分集方案的例子是Alamouti 2 x 1空時(shí)分組碼(STBC )發(fā)射分集方案，如圖2中所示。在本方法中，在任意碼元期間、也即時(shí)間期間，發(fā)射機(jī)經(jīng)由兩個(gè)發(fā)射天線發(fā)射兩個(gè)數(shù)據(jù)碼元到接收機(jī)。如圖2中所示，在第一碼元間隔tl期間，經(jīng)由天線ANT1和ANT 2分別發(fā)射碼元S!和S2。在下一個(gè)碼元期間t2期間，經(jīng)由天線ANT 1和ANT2分別發(fā)射碼元-S、和S、，其中乂*表示x的復(fù)共扼。在接收
到信號之后，接收機(jī)執(zhí)行多個(gè)過程以恢復(fù)原始碼元Si和S2。應(yīng)當(dāng)注意的是，
分別要求ANT 1和ANT 2的瞬時(shí)信道增益gl和g2在接收才幾處進(jìn)行處理。因此，發(fā)射機(jī)需要經(jīng)由兩個(gè)天線ANT 1和ANT 2來發(fā)射單獨(dú)的導(dǎo)頻碼元，以用于接收機(jī)處的信道增益估計(jì)。通過Alamouti編碼實(shí)現(xiàn)的分集增益與最大比率組合(Maximum Ratio Combining, MRC )中所實(shí)現(xiàn)的分集增益相同。
2 x lAlamouti方案還可以以如圖3中所示的空間-頻率分組碼(SFBC )發(fā)射分集方案實(shí)施。如圖3所示，在正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)中，在具有頻率fl的第一副載波上經(jīng)由天線ANT 1和ANT 2將碼元S,和S2分別發(fā)射到接收機(jī)，在具有頻率f2的第二副載波上經(jīng)由天線ANT 1和ANT2分別發(fā)射碼元-S、和S、。因此，從天線ANT 1和ANT 2發(fā)射的碼元的矩陣可以被寫作<formula>formula see original document page 12</formula>在具有頻率fl的副載波上在接收機(jī)處接收到的信號是r,,在具有頻率f2的副載波上在接收機(jī)處接收到的信號是r2。 ^和f2可以被寫作<formula>formula see original document page 12</formula>
其中，hi和h2是分別來自ANT 1和ANT 2的信道增益。我們還假定來自給定天線的信道在具有頻率&的副載波和具有頻率f2的副載波之間不發(fā)生變化。接收機(jī)對接收到的信號執(zhí)行均衡并且組合兩個(gè)接收到的信號(r！和r2 ),以恢復(fù)碼元S！和S2?；謴?fù)碼元&和§2可以寫作
<formula>formula see original document page 12</formula>
可以看到，所發(fā)射的碼元^和^二者都實(shí)現(xiàn)了充分的空間分集，也就是說，所發(fā)射的碼元^和^各自完全去除了對方的干擾。
在圖4中示出了用于兩個(gè)發(fā)射天線SFBC方案的替換映射。從天線ANT1和ANT 2發(fā)射的碼元的矩陣可以被寫作
<formula>formula see original document page 12</formula>
用于圖4中的方案的公式(7)中的發(fā)射矩陣是用于圖3中所示的方案的公式(4)中的發(fā)射矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣。
用于四個(gè)發(fā)射天線發(fā)射分集的現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)現(xiàn)的其它提議利用分組碼組合了頻率切換發(fā)射分集(FSTD)或時(shí)間切換發(fā)射分集(TSTD)。在組合的SFBC+FSTD方案或STBC+TSTD方案的情況下，從四個(gè)發(fā)射天線發(fā)射的碼元的矩陣被寫作
<formula>formula see original document page 12</formula>其中，tv表示在第/個(gè)天線且第y個(gè)副載波或第y個(gè)時(shí)隙上發(fā)射的碼元,
并且對于四個(gè)發(fā)射天線的情況下/ =人2，K, = ,2,3,4。 A和B是下面給出
的分組碼。
1
—-《
1_ &
(9)
方程(1)中給出的上面的SFBC+FSTD發(fā)射信號的等效表示以下面的形式存在。發(fā)射信號向量少(/)",(,') /2)(,')嚴(yán)(,')f表示在用于第i個(gè)
副載波的四個(gè)發(fā)射天線上的發(fā)射信號向量。假定發(fā)射信號映射到四個(gè)連續(xù)副載波4i、 4i+l、 4i+2、 4i+3，那么從(l)中的SFBC+FSTD方案得到的發(fā)射信號可以等效地寫作如下形式
—1000/000—乂"(4,')0—100000
00000000
00000000嚴(yán)(4i + l)01000J'00
少(1)(4/ + 1)1000000Re(&(/))
,)(4"1)00000000Re,)
1)00000000Re,)
嚴(yán)(4i + 2)00000000入
,(4/+ 2)00000000Im(&(/))
2)001000J'0Im(W))
2)000_1000y'Im(&①)
/0)(4/ + 3)00000000,(4z' + 3)00000000 + 3)0000000J.;/3)(4/ + 3)-001000一y'0(10)
其中，S!(i)、 S2(i)、 S3(i)、 S4(i)中的每一個(gè)都是指標(biāo)i的函數(shù)。組合的SFBC+FSTD方案和STBC+TSTD方案的問題在于，只有總發(fā)射天線的一部分并且由此只有一部分功率;^文大器(PA)功能用于在給定頻率或時(shí)間資源中的發(fā)射。這在上面給出的SFBC+FSTD和STBC+TSTD矩陣中用'0，元素來表示。當(dāng)矩陣中非零元素上的發(fā)射功率增大時(shí)，就會(huì)對相鄰小區(qū)產(chǎn)生脈沖干擾，降低系統(tǒng)性能。
13在圖5中示出了在3GPP LTE (第三代合作伙伴計(jì)劃長期演進(jìn))系統(tǒng)中 對于四個(gè)發(fā)射天線的下行鏈路參考信號映射。符號^用來表示用于在天線端 口戶上的參考信號發(fā)射的資源元素。應(yīng)當(dāng)注意的是，天線端口2和3上的密 度是天線端口 0和1上的密度的一半。這導(dǎo)致了在天線端口 2和3上的信道 估計(jì)弱于天線端口 0和1上的信道估計(jì)。
本發(fā)明中，我們描述了開環(huán)發(fā)射分集方案，其中Alamouti分組碼以正交
函數(shù)展開，以便提供經(jīng)由多于兩個(gè)發(fā)射天線的發(fā)射分集。我們將假定一個(gè)傅
立葉矩陣來描述本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明的原理可以被容易地?cái)U(kuò)展并
應(yīng)用于其它正交函數(shù)的情況，諸如Hadamard函數(shù)和Zadoff-Chu ( ZC )序列。
傅立葉矩陣是一個(gè)NxN的方矩陣，給出其項(xiàng)(entry)為
尸w-e'2加"/ww,"二0,l,…(iV — 1) (11)
例如，2x2的l專立葉矩陣可以表示為
<formula>formula see original document page 14</formula>(12)
類似地，4x4的傅立葉矩陣可以表示為: —1111
<formula>formula see original document page 14</formula>(13)
可以通過引入移位參數(shù)(g/G)到傅立葉矩陣中來定義多個(gè)傅立葉矩陣。 給出多個(gè)傅立葉矩陣的項(xiàng)為
4 w," = 0,l,...(iV —1) (14)
可以通過取G=4， g=0、 1、 2和3來定義一組四個(gè)2x2傅立葉矩陣，
寫作:
<formula>formula see original document page 14</formula>
注意，除了上面所列的四個(gè)傅立葉矩陣組，我們還可以應(yīng)用該組傅立葉矩陣的行或列置換版本。例如，可以給出矩陣尸2°的行和列置換矩陣為
尸，5 =
1 1 —1 1
1 -1 1 1
(19)
對于每一個(gè)傅立葉矩陣來說，有兩個(gè)置換版本。因此，擴(kuò)展矩陣p的總
數(shù)量為12。
在第k個(gè)Zadoff-Chu序列中，第k個(gè)Zadoff-Chu序列的第n項(xiàng)Ck(n)可 以表示為
= ^ ^",其中L是正奇整數(shù)
(20)
= e i ，其中L是正偶整數(shù) 其中，k是與L互質(zhì)的整數(shù)，q是整數(shù)。
n階Hadamard矩陣是Hadamard最大行列式問題的解。給出Hadamard 矩陣的等效定義
A《=< (21)
其中，In是一個(gè)nxn的單位矩陣。
例如，4階Hadamard矩陣可以表示為
、11 「 1 -1 1 _1 1 1 -l _1 1 —1 一l 1
在根據(jù)本發(fā)明原理的第 一實(shí)施例中，我們假定使用四個(gè)發(fā)射天線在四個(gè) 副載波上發(fā)射四個(gè)碼元Sp S2、 S3和S4。我們來定義矩陣A和B如下。
(22)
爿=
5 =
1
1
.《 & ■-《《
(23)
可以看出，矩陣A和B各自分別是對于碼元對Si和S2以及碼元對S3 和S4的Alamouti編碼。我們利用A和B作為矩陣元素構(gòu)造了 一個(gè)2 x 2矩 陣并且執(zhí)行與擴(kuò)展后的2x2傅立葉矩陣的元素對元素的相乘，如下所示。 注意，算符.*表示4要元素相乘，表示kronecker乘積。
1
71
陽j卩_i r、
*
一i i一」
for i=l，.."12.
(24)
15對于i=0的情況，給出結(jié)果得到的表示離散傅立葉變換DFT-擴(kuò)展SFBC 或DFT-擴(kuò)展STBC的4 x 4矩陣如下<formula>formula see original document page 16</formula>
(25)
對于擴(kuò)展矩陣是傅立葉矩陣的置換版本的情況，例如，對于i=5的情況， 我們有<formula>formula see original document page 16</formula>
(26)
對于給定矩陣(例如，矩陣r。)，第m行、第n列的元素用[ ;L表示， 并且[r丄"表示在第m個(gè)天線和第n個(gè)副載波或第n個(gè)時(shí)隙上發(fā)射的碼元， 對于四個(gè)發(fā)射天線的情況，m = 7，2，3，4且"=人2,3，4。圖6是才艮據(jù)本發(fā)明原 理的第一實(shí)施例的、用于四個(gè)發(fā)射天線和四個(gè)時(shí)隙的發(fā)射分集方案的圖示。
應(yīng)當(dāng)注意的是，相同的原理可以應(yīng)用于4x4矩陣發(fā)射是通過副載波和 時(shí)隙的混合的情況。例如，可以通過2個(gè)副載波和2個(gè)時(shí)隙來構(gòu)造四個(gè)元素 (指標(biāo)n)。
在根據(jù)本發(fā)明原理的第二實(shí)施例中，我們將7;的第二行和第三行交換， 從而得到新的SFBC矩陣，稱為7;,。 7;,有助于將LTE系統(tǒng)的參考信號結(jié)構(gòu) 固有的導(dǎo)頻密度不均勻性變得均勻。例如，給出r。，如下77
_《 一s:
-s;《 s: -s:
(27)
圖7是根據(jù)本發(fā)明原理的第二實(shí)施例的、用于四個(gè)發(fā)射天線和四個(gè)時(shí)隙 的發(fā)射分集方案的圖示。
在根據(jù)本發(fā)明原理的第三實(shí)施例中，我們提出將公式(8)中所表示的 SFBC-FSTD矩陣的第二行和第三行交換，由此得到如下列公式(28)中所 表示的新的SFBC矩陣。通過該操作，通過天線端口 0和2發(fā)射碼元Sj口 S2,同時(shí)通過天線端口 1和3發(fā)射碼元S3和S4，如下面的發(fā)射矩陣所給出的 那樣。再有，這也有助于將LTE系統(tǒng)的參考信號結(jié)構(gòu)固有的導(dǎo)頻密度不均勻 性變得均勻。
一 S&00. 00 & s4
_S2* 《0 0
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圖8是根據(jù)本發(fā)明原理的第三實(shí)施例的、用于四個(gè)發(fā)射天線和四個(gè)時(shí)隙 的發(fā)射分集方案的圖示。
在根據(jù)本發(fā)明原理的第四實(shí)施例中，我們將矩陣Ts的第二列和第三列 交換，由此得到如下列公式(29)所表示的新矩陣
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(29)
在圖9中給出了根據(jù)本發(fā)明原理實(shí)踐的列置換的例子。在步驟S301中， 才艮據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中所描述的方法生成輸出矩陣T5。在步驟S302中， 交換(也即，置換)輸出矩陣T5的第二列和第三列，以生成新的輸出矩陣 Tp。在步驟S303中，經(jīng)由多個(gè)天線來發(fā)射輸出矩陣Tp中的碼元。
應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明的原理也適用于交換除了第二列和第三列之外的 列。而且，基站可以以用戶設(shè)備已知的預(yù)定方式執(zhí)行列交換。還可以一直使 用如公式(29)中所示的固定置換矩陣Tp。射機(jī)200被構(gòu)造為具有調(diào)制器210、預(yù)編碼單元220、擴(kuò)展單元230和多個(gè) 天線240。調(diào)制器210將待發(fā)射的凄t據(jù)調(diào)制為多個(gè)調(diào)制碼元。預(yù)編碼單元 依照發(fā)射分集方案，將所述多個(gè)碼元中每個(gè)調(diào)制碼元對進(jìn)行編碼，以得到多 個(gè)2 x 2矩陣。這里，每個(gè)2x2矩陣與每個(gè)調(diào)制碼元對相對應(yīng)。擴(kuò)展單元230 將多個(gè)2x2矩陣正交擴(kuò)展，以生成輸出矩陣。通過使用空時(shí)發(fā)射分集方案、 空間頻率發(fā)射分集方案或者空時(shí)發(fā)射分集方案與空間頻率發(fā)射分集方案的 組合，通過多個(gè)天線240來發(fā)射輸出矩陣中的碼元。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)射數(shù)據(jù)的方法，該方法包括步驟將待發(fā)射的數(shù)據(jù)調(diào)制為多個(gè)調(diào)制碼元；將所述多個(gè)調(diào)制碼元?jiǎng)澐譃槎鄠€(gè)調(diào)制碼元子集，每個(gè)子集具有N個(gè)調(diào)制碼元，N是不小于2的整數(shù)；依照發(fā)射分集方案，將每個(gè)調(diào)制碼元子集進(jìn)行編碼，以生成多個(gè)N×N矩陣，每個(gè)N×N矩陣與每個(gè)調(diào)制碼元對相對應(yīng)；將所述多個(gè)N×N矩陣正交擴(kuò)展，以生成輸出矩陣；以及通過多個(gè)天線來發(fā)射所述輸出矩陣中的碼元。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，發(fā)射分集方案是Alamouti分集方案，并且通過下式來構(gòu)建每個(gè)N x N矩陣4其中，N=2,且S!和S2是一對調(diào)制碼元。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，根據(jù)從包括傅立葉矩陣、Hadamard矩陣和Zadoff-Chu序列的組中選擇的正交擴(kuò)展矩陣，執(zhí)行所述多個(gè)N x N矩陣的正交擴(kuò)展。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，根據(jù)傅立葉矩陣執(zhí)行所述多個(gè)NxN矩陣的正交擴(kuò)展，并且通過下式構(gòu)建傅立葉矩陣的每個(gè)元素/2;r^". "+呈*附M其中，m,n = 0, 1, ... N-l, G是所生成的矩陣的總數(shù)量，m是矩陣的行數(shù)，w是矩陣的列數(shù)，g是選定的在0至G-7之間的任意數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，根據(jù)Zadoff-Chu序列來執(zhí)行所述多個(gè)Nx N矩陣的正交擴(kuò)展，并且通過下式構(gòu)建第k個(gè)Zadoff-Chu序列的第n項(xiàng)c"n):q(") = /^^^，其中L是正奇整數(shù)Cyt ( ) = / i ,其中L是正偶整數(shù)其中，k是與L互質(zhì)的整數(shù)，q是整數(shù)。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，根據(jù)Hadamard矩陣執(zhí)行所述多個(gè)N x N矩陣的正交擴(kuò)展，并且通過下式構(gòu)建n階Hadamard矩陣:其中，In是nxn單位矩陣。
7.如權(quán)利要求l所述的方法，根據(jù)正交擴(kuò)展矩陣來執(zhí)行所述多個(gè)NxN矩陣的正交擴(kuò)展，并且包括步驟生成M x M編碼矩陣C，該編碼矩陣C包括多個(gè)N x N的矩陣A！至Ax作為編碼矩陣的元素，M與天線數(shù)量相對應(yīng)，通過下式來構(gòu)造編碼矩陣C:<formula>formula see original document page 3</formula>其中，x是l至X之間的整數(shù)，X是所述多個(gè)NxN矩陣的數(shù)量，并且M = NxX;生成MxM的擴(kuò)展矩陣，其是NxN正交擴(kuò)展矩陣與全部元素為1的Xx X矩陣的Kronecker積；以及通過將M x M編碼矩陣C與M x M擴(kuò)展矩陣4姿元素相乘來正交擴(kuò)展MxM編碼矩陣，以生成NxN^"出矩陣。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括交換所述輸出矩陣中至少一個(gè)所選定的行對。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，包括在從發(fā)射機(jī)接收數(shù)據(jù)之前，接收機(jī)已知所交換的選定行對的指標(biāo)。
10. 如權(quán)利要求l所述的方法，還包括交換所述輸出矩陣中至少一個(gè)所選定的列對。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，包括在從發(fā)射機(jī)接收數(shù)據(jù)之前，接收機(jī)已知所交換的選定列對的指標(biāo)。
12. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括通過使用空時(shí)發(fā)射分集方案，經(jīng)由多個(gè)天線發(fā)射所述輸出矩陣中的碼元，所述輸出矩陣的每行中的碼元在多個(gè)時(shí)隙中在給定的頻率副載波上經(jīng)由對應(yīng)天線發(fā)射，并且所述輸出矩陣的每列中的碼元都在對應(yīng)時(shí)隙中經(jīng)由不同的對應(yīng)天線發(fā)射。
13. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括通過使用空間頻率發(fā)射分集方案，經(jīng)由多個(gè)天線發(fā)射所述輸出矩陣中的碼元，所述輸出矩陣的每行中的碼元在多個(gè)頻率副載波上在給定的時(shí)隙中經(jīng)由對應(yīng)天線同時(shí)發(fā)射，并且所述輸出矩陣的每列中的碼元都在對應(yīng)頻率副載波上經(jīng)由不同的對應(yīng)天線發(fā)射。
14. 如權(quán)利要求l所述的方法，包括通過使用空間頻率發(fā)射分集方案與空時(shí)發(fā)射分集方案的組合，經(jīng)由多個(gè)天線發(fā)射所述輸出矩陣中的碼元，所述輸出矩陣的每行中的碼元在多個(gè)頻率副載波上且在多個(gè)時(shí)隙中經(jīng)由對應(yīng)天線發(fā)射，并且所述輸出矩陣的每列中的碼元在對應(yīng)頻率副載波上或者在對應(yīng)時(shí)隙中經(jīng)由不同的對應(yīng)天線發(fā)射。
15. —種用于發(fā)射數(shù)據(jù)的發(fā)射機(jī)，包括調(diào)制器，其將待發(fā)射的數(shù)據(jù)調(diào)制為多個(gè)調(diào)制碼元；預(yù)編碼單元，其依照發(fā)射分集方案，將所述多個(gè)碼元中每個(gè)調(diào)制碼元對進(jìn)行編碼，以生成多個(gè)2 x 2矩陣，每個(gè)2x2矩陣與每個(gè)調(diào)制碼元對相對應(yīng)；擴(kuò)展單元，其將所述多個(gè)2x2矩陣正交擴(kuò)展，以生成輸出矩陣；以及多個(gè)天線，用于發(fā)射機(jī)發(fā)射所述輸出矩陣中的碼元。
16. 如權(quán)利要求15所述的發(fā)射機(jī)，包括所述擴(kuò)展單元交換所述輸出矩陣中至少一個(gè)所選定的行對。
17. 如權(quán)利要求15所述的發(fā)射機(jī)，包括所述擴(kuò)展單元交換所述輸出矩陣中至少 一個(gè)所選定的列對。
18. —種用于數(shù)據(jù)發(fā)射的方法，該方法包括步驟將待發(fā)射的數(shù)據(jù)調(diào)制為多個(gè)調(diào)制碼元；將所述多個(gè)調(diào)制碼元?jiǎng)澐譃槎鄠€(gè)調(diào)制碼元子集，每個(gè)子集具有N個(gè)調(diào)制碼元，N是不小于2的整數(shù)；依照發(fā)射分集方案，將每個(gè)調(diào)制碼元子集進(jìn)行編碼，以生成多個(gè)NxN矩陣，每個(gè)NxN矩陣與每個(gè)調(diào)制碼元子集相對應(yīng)；通過將所述多個(gè)NxN矩陣作為輸出矩陣的元素，生成輸出矩陣；交換所述輸出矩陣的至少一個(gè)行對；以及通過^f吏用空間頻率發(fā)射分集方案，經(jīng)由多個(gè)天線來發(fā)射所述輸出矩陣中的碼元，所述輸出矩陣的每行中的碼元在多個(gè)頻率副載波上在給定時(shí)隙中經(jīng)由對應(yīng)天線同時(shí)發(fā)射，并且所述輸出矩陣的每列中的碼元在對應(yīng)頻率副載波上經(jīng)由不同的對應(yīng)天線發(fā)射。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，包括通過下式構(gòu)建所述輸出矩陣<formula>formula see original document page 5</formula>其中，Si、 S2、 S3和S4是將經(jīng)由四個(gè)天線發(fā)射的調(diào)制碼元。
20. —種用于數(shù)據(jù)發(fā)射的方法，該方法包括步驟將待發(fā)射的數(shù)據(jù)調(diào)制為多個(gè)調(diào)制碼元；將所述多個(gè)調(diào)制碼元?jiǎng)澐譃槎鄠€(gè)調(diào)制碼元子集，每個(gè)子集具有N個(gè)調(diào)制碼元，N是不小于2的整數(shù)；依照發(fā)射分集方案，將每個(gè)調(diào)制碼元子集進(jìn)行編碼，以生成多個(gè)NxN矩陣，每個(gè)NxN矩陣與每個(gè)調(diào)制碼元子集相對應(yīng)；通過將所述多個(gè)N x N矩陣作為輸出矩陣的元素，生成輸出矩陣；交換所述輸出矩陣的至少一個(gè)列對；以及通過使用空間頻率發(fā)射分集方案，經(jīng)由多個(gè)天線來發(fā)射所述輸出矩陣中的碼元，所述輸出矩陣的每行中的碼元在多個(gè)頻率副載波上在給定時(shí)隙中經(jīng)由對應(yīng)天線同時(shí)發(fā)射，并且所述輸出矩陣的每列中的碼元在對應(yīng)頻率副載波上經(jīng)由不同的對應(yīng)天線發(fā)射。
21. —種用于數(shù)據(jù)發(fā)射的方法，該方法包括步驟將待發(fā)射的數(shù)據(jù)調(diào)制為四個(gè)調(diào)制碼元；生成輸出矩陣，通過下式構(gòu)建該輸出矩陣<formula>formula see original document page 6</formula>其中，S"i)、 S2(i)、 S3(i)和S4(i)是在副載波4i、 4i+l、 4i+2和4i+3上發(fā)射的四個(gè)調(diào)制碼元；以及在四個(gè)頻率副載波上經(jīng)由四個(gè)天線發(fā)射所述輸出矩陣中的碼元，經(jīng)由第n+l個(gè)天線和第m+l個(gè)副載波發(fā)射所述輸出矩陣中的y(n)(m)。
全文摘要
本發(fā)明提供了經(jīng)由多個(gè)天線發(fā)射數(shù)據(jù)的方法。該方法包括考慮將待發(fā)射的數(shù)據(jù)調(diào)制為多個(gè)調(diào)制碼元；依照發(fā)射分集方案，將所述多個(gè)碼元中每個(gè)調(diào)制碼元對進(jìn)行編碼，以生成多個(gè)2×2矩陣，每個(gè)2×2矩陣與每個(gè)調(diào)制碼元對相對應(yīng)；將所述多個(gè)2×2矩陣正交擴(kuò)展，以生成輸出矩陣；以及通過使用空時(shí)發(fā)射分集方案、空間頻率發(fā)射分集方案、或者空時(shí)發(fā)射分集方案與空間頻率發(fā)射分集方案的組合，來經(jīng)由多個(gè)天線發(fā)射所述輸出矩陣中的碼元。
文檔編號H04B7/04GK101675603SQ200880015040
公開日2010年3月17日 申請日期2008年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月8日
發(fā)明者張建中, 法羅克·坎, 蔡建安 申請人:三星電子株式會(huì)社