專(zhuān)利名稱(chēng)：：高速率編碼發(fā)射波束形成技術(shù)及近似最佳低復(fù)雜度接收機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及用于通31^lt波束形成的MMO信道(transmitbeamfonnedMMOchannel)imim^i^到接收機(jī)的系統(tǒng)，所述鄉(xiāng)機(jī)包括至少兩個(gè)鄉(xiāng)殘、遵織腺校正碼結(jié)構(gòu)(error,ctingcodestructure)和微波束形成技術(shù)的編碼器，所述接收機(jī)包括至少兩個(gè)接收天線和根據(jù)所述錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)限定的解碼器。
背景技術(shù)：
：在下文中，信道資源意,頻率帶寬、時(shí)間間隔和可能地由放置在不同的空問(wèn)位置的，天線和接收天線帶來(lái)的若干空間維度(spatialdimension)。由于信道變化(例如袞減(fading)和遮蔽(shadowing)),通過(guò)無(wú)線信道發(fā)射的信號(hào)遭受?chē)?yán)重的劣化，這允許把信道當(dāng)作隨機(jī)z遞。在下文中，關(guān)于信息字，所需要的時(shí)間來(lái)考慮慢的信道變化，但信道的實(shí)現(xiàn)在信息字的兩次發(fā)射之間應(yīng)該已經(jīng)改變。防止被稱(chēng)為準(zhǔn)靜態(tài)(quasi-static)衰躥的一種重要方法是,提供在時(shí)間、頻率或空間中的，(diversity)-信道分集度被限定為在用于傳輸?shù)男诺蕾Y源中觀察到的獨(dú)立衰減隨機(jī)變量的數(shù)量。傳轍接收方案能夠收集賴(lài)的給定量，被稱(chēng)為系統(tǒng)的膽度(diversityorder),由信道^g決定其上界，也叫做全^g。當(dāng)信息字被接收機(jī)不正確的估計(jì)，就發(fā)生了錯(cuò)誤事件。允許計(jì)算與給定錯(cuò)誤事件相關(guān)聯(lián)的錯(cuò)誤的概率的主參數(shù)是在與發(fā)射的信息字相關(guān)聯(lián)的無(wú)噪聲接收信號(hào)和與解碼的信息字相關(guān)聯(lián)的重建的無(wú)噪聲接收信號(hào)之間的歐幾里德距離(Euclideandistance)。錯(cuò)誤事件的分集度被限定為在與錯(cuò)誤事件相關(guān)聯(lián)的歐幾里德距離中涉及的獨(dú)立隨機(jī)變量的數(shù)量。最后，系統(tǒng)分集度等于所有可能的錯(cuò)誤事件的最小，度，或相當(dāng)于所有可能的信息字對(duì)。在無(wú)線鏈路的接收機(jī)端和/或發(fā)射機(jī)端使用多個(gè)天線的電信系統(tǒng)叫做多輸入多輸出系統(tǒng)(也被稱(chēng)為MMO系統(tǒng))。MMO系統(tǒng)相對(duì)于單"^系統(tǒng)所提供的傳輸容量被示出為提供了更大的傳輸容量(transmissioncapacity〉。特別是，對(duì)于給定信噪比和在適宜的不相關(guān)信道條件下，MMO容量隨著mt或接收天線的數(shù)量而增長(zhǎng)，無(wú)論哪一個(gè)是最小的。MMO技術(shù)從而很可能用于未來(lái)無(wú)線系統(tǒng)，該無(wú)線系統(tǒng)意在提供大的頻譜效率或者可替代地減少獲得與當(dāng)前電信系統(tǒng)中獲得的頻譜效率相當(dāng)?shù)念l譜效率(spectralefficiency)所需要的劃寸功率。MMO技術(shù)很可能與類(lèi)似于OFDM的多載波調(diào)制技術(shù)相結(jié)合，這允許將MMO信道模型考慮為沒(méi)有符號(hào)間干擾。MMO系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)包括數(shù)字調(diào)制器，該數(shù)字調(diào)制器用于將編碼比特流(codedbitsstream)轉(zhuǎn)換成調(diào)制符號(hào)的空間流，該數(shù)字調(diào)制器的輸入是編碼比特，該數(shù)字調(diào)制器的輸出是A^min(W,，A^個(gè)調(diào)制符號(hào)的向量。該系統(tǒng)隨后在凝寸MMO信道上^l寸Ns個(gè)空間流。特征向量發(fā)身寸波束形成方案(eigenvectortransmitbeamformingscheme)可用于改進(jìn)MIMO信道的性能。^!t波束形成的MMO信道的矩陣是該信道的HxH矩陣H和NsX;H波束形力效巨陣的級(jí)聯(lián)(concatenation^所述NsXNt波束形h,巨陣是從與信道的NtXNr矩陣的Ns個(gè)最佳特征值(besteigenvalue)相關(guān)聯(lián)的特征向量得出的。隨后，刻中波束形成技術(shù)需要在刻稱(chēng)L處的矩陣H的不完全知識(shí)以便應(yīng)用預(yù)t慮波(pre-filtering),該預(yù)f慮波允許在接收機(jī)處的低復(fù)雜度最優(yōu)監(jiān)觀"例如，不完全知識(shí)是在接收機(jī)處處理的并且從接收機(jī)向發(fā)射機(jī)反饋的信道估計(jì)的量化版本。假定單一發(fā)射的空間流時(shí)，特征向量發(fā)射波束形成方案達(dá)到全分集度。當(dāng)為了增加該方案的數(shù)據(jù)速率而劃寸多個(gè)空間流時(shí)，該方案的分集度大幅度減少。本發(fā)明的目的在于在保持接收機(jī)低復(fù)雜度的同時(shí)獲得高的數(shù)據(jù)速率，并保證目標(biāo)分集和高的性能。實(shí)際上，在劃寸機(jī)側(cè)，M包fi^戔性組合(combine)調(diào)制符號(hào)的代數(shù)線性預(yù)編碼器(algebraiclinearprecoder)可以克月艮分集M^、。然而，在接收機(jī)側(cè)，這樣的代數(shù)線性預(yù)編碼器通常包括高復(fù)雜度檢測(cè)。另外，發(fā)明者注意至贓發(fā)射機(jī)處包括錯(cuò)誤校正編碼器允許受益于多個(gè)劃寸天線帶來(lái)的部分分集，而該部分取決于錯(cuò)誤校正編碼器的編碼速率(codingrate)。發(fā)明者還注意到應(yīng)用代數(shù)線性預(yù)編碼器有助于恢復(fù)(recover)由多個(gè)發(fā)射天線所帶來(lái)的分對(duì)變部分，該部分取決于預(yù)編碼尺寸(precedingsize)，被限定為所組合在一起的調(diào)制符號(hào)的數(shù)量。通過(guò)在發(fā)射機(jī)處組合錯(cuò)誤校正碼和線性預(yù)編碼器，能夠獨(dú):雄擇錯(cuò)誤校正的編碼速率和預(yù)編碼尺寸以在接收機(jī)^hH察到目標(biāo)，度，例如全分集度。本發(fā)明的目的是確定預(yù)編碼尺寸、刻射皮束形成的mmo信道的參數(shù)以及可達(dá)到的分集度之間的關(guān)系。然后，選擇預(yù)編碼尺寸用于獲得系統(tǒng)的目標(biāo)分集度。因?yàn)闄z測(cè)器的復(fù)雜度隨著預(yù)編碼尺寸而增加，在預(yù)編碼尺寸、發(fā)射波束形成的mimo信道的參數(shù)、錯(cuò)誤校正碼速率以及目標(biāo)分集度之間的這樣的關(guān)系有助于發(fā)現(xiàn)最小的預(yù)編碼尺寸，所述最小的預(yù)編碼尺寸允許實(shí)現(xiàn)目標(biāo)分集度和降低的接收機(jī)復(fù)雜度。此外，本發(fā)明的另一個(gè)目的是利用代數(shù)簡(jiǎn)化(algebraicreduction)技術(shù)以在保持相同的分集屬性的情況下減小檢測(cè)器的復(fù)雜度。在這種假設(shè)下，如果預(yù)編碼尺寸被最小化，則檢測(cè)器的性能被優(yōu)化。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及用于通過(guò)mimo信道從刻寸機(jī)劍寸數(shù)據(jù)到接收機(jī)的系統(tǒng)，戶腐^!寸機(jī)包括至少兩個(gè)發(fā)射天線、遵循錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)和發(fā)射波束形成技術(shù)的編碼器(ENC)，所述接收機(jī)包括至少兩個(gè)接收天線和根據(jù)所述錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)限定的解碼器，該系統(tǒng)的特征在于編碼器的編碼速率、所述刻寸波束形成的mmo信道的參數(shù)和系統(tǒng)的目標(biāo)分集度的選擇是相互依賴(lài)的。戶腿接收機(jī)包括檢測(cè)器，戶欣檢測(cè)器的輸出^)(寸編碼比特的估計(jì)。通過(guò)聚集戶尸戰(zhàn)數(shù)字調(diào)制器、戶斤述劍寸波束形成的mimo信道和戶;M檢測(cè)器來(lái)限定等效信道模型。所述等效信道模型的輸入是編碼比特，所述等效信道模型的輸出是對(duì)編碼比特的軟估計(jì)或硬估計(jì)。所述等效的信道模型在接收機(jī)處被分解(decompose)為包括嵌套的±央衰減信道。嵌套的塊衰減信道的數(shù)學(xué)模型由等效信道系數(shù)(coefficient)的塊的級(jí)聯(lián)組成。一個(gè)編碼比特被假定在一個(gè)塊上發(fā)射。在相同塊上劃寸的所有編碼比特經(jīng)歷相同的等效信道系數(shù)。每個(gè)等效信道系數(shù)都是帶給定分集度的隨機(jī)變量的一個(gè)或若干實(shí)現(xiàn)的組合。等效信道具有五個(gè)參數(shù)，分別為空間流的數(shù)量W,，發(fā)射天線的數(shù)量H，接收天線的數(shù)量H，與每個(gè)塊的等效信道系數(shù)相關(guān)聯(lián)的分集度的集合"={M乂，(iv,-1)(乂-1),…,(w,-yv、,+力(乂-w、.+力}，以及塊的長(zhǎng)度集合丄^(丄卯),…，丄，、.》，級(jí)聯(lián)塊的數(shù)量等于Ns并且堂丄柳4;其中L是針碼字的編碼比特的數(shù)量，每個(gè)塊與刻寸的一個(gè)空間^i相關(guān)聯(lián)。每個(gè)塊的長(zhǎng)度丄卯)源自與第i空間流相關(guān)聯(lián)的WH雕附號(hào)的比特的數(shù)量。與第i±央相關(guān)聯(lián)的衰減隨機(jī)變量通過(guò)獨(dú)立隨機(jī)變量"(O的子集S(/)與整數(shù)值D(,')S7V,乂的組合來(lái)限定，使得印+l)ci:(0，其含義是V!'〈,卯)2￡>(;)，以及假定Z)(1^W,乂具有最高的分集度。所述編碼器的編碼速率Rc、所述嵌套的塊衰減信道的五個(gè)參數(shù)以及可達(dá)至啲系統(tǒng)目標(biāo)分驗(yàn)S由如下的關(guān)系鏈接,-il"l,5=D(i)，其中i由2"(^)<^2>5("^2^5("給出，:M:中IdI是集合d白勺基數(shù)。八依據(jù)^M機(jī)的特征，發(fā)射權(quán)腿一步包括代數(shù)線性預(yù)編碼器，所述代數(shù)線性預(yù)編碼器的輸入是乂個(gè)調(diào)制符號(hào)的向量，其輸出被給到^l寸波束形成的MIMO信道的輸入。所述代數(shù)線性預(yù)編碼器具有參數(shù)s，該參數(shù)s被稱(chēng)為預(yù)編碼尺寸，其滿足s^Ns，用以將乂個(gè)調(diào)制符號(hào)的相同向量的s個(gè)調(diào)制符號(hào)線性組合在一起以產(chǎn)生s個(gè)組合的調(diào)制符號(hào)。其提供包括s個(gè)組合的調(diào)制符號(hào)和iV,-s個(gè)未組合的調(diào)審U符號(hào)的W,個(gè)預(yù)編碼符號(hào)的輸出向量，與通過(guò)劃寸波束形成的MMO信道的一傳輸相關(guān)聯(lián)。戶皿線性預(yù)編碼器由Ns個(gè)調(diào)制符號(hào)的輸入向量乘以乂xA/、矩陣來(lái)表示。根據(jù)代數(shù)線性預(yù)編碼器的實(shí)施方式，所述輸出向量的預(yù)編碼符號(hào)通過(guò)調(diào)制符號(hào)的向量與復(fù)線性矩陣S的乘積來(lái)獲得，所述復(fù)統(tǒng)性矩陣S由以下給出其中P,和P2是iy、xA^置換矩陣，而S'是滿足以下的sxs矩陣，即如果s個(gè)調(diào)制符號(hào)的向量與矩陣S'相乘，通過(guò)尺寸為sxs的對(duì)角帶噪聲瑞利衰減信道發(fā)送，并且由最大似然解碼器解碼，則性能的分集度等于s。{腿的，置換矩陣P,被選擇為等于單位矩陣，置換矩陣P2選擇為使得輸出向量的組合的符號(hào)[X(1)，X(W、.-^+2),...,^,)]是調(diào)制符號(hào)的所述向量的調(diào)制符號(hào)[Z(l)，...，ZW]的線性組合，這樣的輸出向量的其它預(yù)編碼符號(hào)是未組合的符號(hào)并滿足[x(2)，…,x(^v,-"i)]=[zo+1)，…,z(Ag]。在線性預(yù)編碼方案的該選擇下，等效嵌套信道具有五個(gè)參數(shù)，分別是空間流的數(shù)量A^min(W,，Ag，魁寸天線的數(shù)量Nt，接收天線的數(shù)量H，與每個(gè)塊的等效信道系數(shù)相關(guān)聯(lián)的分集度的集合/)二{^(乂,(^-1)(乂-1),...5)(A^-7V、.+力}，以及塊的長(zhǎng)度集合f乂.1丄5=j+￡Z^5(/),丄S(2),..,丄S(jV、一s+1)y，纟及耳關(guān)塊白勺數(shù)量^^于W、一s+1并w廣且Z/^(/)=丄，其中L是旨碼字的編碼比特的數(shù)量。編碼器的編碼速率Rc、所述嵌套的i央衰減信道的五個(gè)參數(shù)以及可達(dá)到的系統(tǒng)目標(biāo)分集度S由如下的關(guān)系鏈接6=D(i)，其中i由Z丄5(Ar)〈尺Zi^(/t)2Zi^("給出，注意當(dāng)s=l的時(shí)，意n歸沒(méi)有調(diào)制符號(hào)被組合在一起，貝U代數(shù)線性預(yù)編碼器被包括在其中的系統(tǒng)的等效嵌套信道是在其中^l寸機(jī)不包括代數(shù)線性預(yù)編碼器的系統(tǒng)的同樣的等效嵌套信道。根據(jù)系統(tǒng)的特性，將相同的調(diào)制用于每個(gè)空間流，即，V(/J),￡5(/)=/^(7')=￡/#、。在接收機(jī)的輸出處觀察的分集5(S)通過(guò)如下給出50)=min(W,乂，(s+W,-「《,WS.，)("乂-]))。接收機(jī)包括檢測(cè)器，所述檢測(cè)器的輸出是對(duì)編碼比特的估計(jì)，所述檢測(cè)器包括第一檢測(cè)器塊和第二檢測(cè)器塊，所述第一檢測(cè)器塊意在估計(jì)與由接收的向量攜帶的調(diào)制符號(hào)的向量的S個(gè)組合的調(diào)制符號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特，所述第二檢測(cè)器塊意在估計(jì)與調(diào)制符號(hào)的所述向量的M.J個(gè)未組合的調(diào)制符號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特。優(yōu)選的，所述第一檢測(cè)器塊允許恢復(fù)由所述代數(shù)線性預(yù)編碼器S'所帶來(lái)的分集度，所述第二檢測(cè)器塊是提供對(duì)編碼比特的軟輸出估計(jì)或者硬輸出估計(jì)的線性檢測(cè)器。依據(jù)意在提供低復(fù)雜度檢測(cè)的所述接收機(jī)的特性，在接收機(jī)處接收的向量由以下纟合出YVT=ZSA+N2其中A是矩形對(duì)角x乂矩陣，其對(duì)角值是以大小降序來(lái)排序的相關(guān)的非同分布隨機(jī)變量；而N2是附加的白高斯噪聲向量。戶皿接收的向量隨后通過(guò)如下給定YV'=[Z'S'D+N';Z"D'+N"]其中Z-[Z';Z"]是調(diào)制符號(hào)的向量，D是sxs對(duì)角矩陣，D'是"對(duì)角矩形矩陣，而N'和N"都是噪聲向量。隨后，第一檢測(cè)器塊將Z'S'D+N'轉(zhuǎn)換成對(duì)與Z'相關(guān)聯(lián)的編碼比特的估計(jì)，而戶脫第二檢測(cè)器i央將Z"D'+N"轉(zhuǎn)換成對(duì)與Z"相關(guān)聯(lián)的編碼比特的估計(jì)。如以下戶腿，M3K柳代數(shù)線性簡(jiǎn)化來(lái)斷氐第一檢測(cè)器塊的復(fù)雜度。本發(fā)明還涉及用于ffiil^l寸波束形成的MIMO信道^l寸數(shù)據(jù)到接收機(jī)的裝置，所述接收機(jī)包括至少兩個(gè)接收天。)5艦裝置包括至少兩個(gè)發(fā)射天線、遵循錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)的編碼器和數(shù)字調(diào)制器，戶;M數(shù)字調(diào)制器的輸出是Ns個(gè)調(diào)制符號(hào)的向量。所述接收機(jī)包括依據(jù)錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)而限定的解碼器，該裝置特征在于其還包括代數(shù)線性預(yù)編碼器，該代數(shù)線性預(yù)編碼器的參數(shù)S被稱(chēng)為預(yù)編碼尺寸，期臠足(verify)s^Ns。該代數(shù)預(yù)編碼器意在將調(diào)制符號(hào)的相同向量的s個(gè)調(diào)制符號(hào)線性組合在一起，稱(chēng)為組合調(diào)制符號(hào)，并意在提供與通過(guò)^l寸波束形成的MMO信道的一傳輸相關(guān)聯(lián)的預(yù)編碼符號(hào)的輸出向量。本發(fā)明還涉及用于通過(guò)發(fā)射波束形成的信道從包括至少兩個(gè)^l寸天線的發(fā)射機(jī)接收數(shù)據(jù)向量的裝置。所述裝置包括至少兩個(gè)接收天線、依據(jù)錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)所限定的解碼器、輸出是乂寸編碼比特的估計(jì)的檢測(cè)器，所述接收的向量中的一些分量(component)是待激寸的調(diào)制符號(hào)的相同向量中的一些調(diào)制符號(hào)的線性組合，該裝置特征在于所述檢測(cè)器包括第一檢測(cè)器塊和第二檢測(cè)器塊，所述第一檢測(cè)器塊意在估計(jì)與在所述線性組合中所涉及的由接收的所述數(shù)據(jù)向量攜帶的調(diào)制符號(hào)的向量的調(diào)制符號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特，所述第二檢測(cè)器塊意在估計(jì)與在所述線性組合中未涉及的調(diào)制符號(hào)的所述向量的調(diào)制符號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特。調(diào)制符號(hào)的線性組合在發(fā)射機(jī)側(cè)通過(guò)代數(shù)線性預(yù)編碼器獲得，該裝置特征在于所述第一檢測(cè)器塊允許恢復(fù)由所述代數(shù)線性預(yù)編碼器所帶來(lái)的分集度，戶腿第二檢測(cè)器塊是提供軟輸出估計(jì)或者硬輸出估計(jì)的線性檢測(cè)器。通艦以下實(shí)例實(shí)施方式的說(shuō)明的閱讀，本發(fā)明的特性將更加清楚，所述說(shuō)明參照所附附圖，其中圖1表^^通過(guò)波束形成的MMO信道的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的方案；圖2表示二進(jìn)制輸入二進(jìn)制輸出的等效信道的方案；圖3表示嵌套的塊衰減信道的塊級(jí)聯(lián)的方案；具體實(shí)施例方式數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)SYST包括劍寸機(jī)TRD和接收機(jī)RCV，所述劃寸機(jī)TRD包括A"個(gè)劃寸天線，所述接收機(jī)RCV包括Nr22個(gè)接收天線和信道。所述發(fā)射機(jī)TRD包括遵循錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)的編碼器ENC、數(shù)字調(diào)制器MOD、實(shí)施劃t波束形成技術(shù)的波束形成裝置TxBF以及依據(jù)j雌實(shí)施例包括代數(shù)線性預(yù)編碼器ALP。該接收機(jī)RCV包括檢測(cè)器DET和依據(jù)該錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)而限定的解碼器DECo戶腿劃寸機(jī)TRD可以例如是基站，接收機(jī)RCV例如是移動(dòng)用戶設(shè)備。概要的說(shuō)，如下來(lái)進(jìn)行數(shù)字傳輸過(guò)程待發(fā)射的信息數(shù)據(jù)比特(W以速率《=《/￡徽合編碼器ENC，其中K是輸入數(shù)據(jù)比特附的數(shù)量，而L是輸出碼字W比特?cái)?shù)量。所述編碼器ENC可遵循任何類(lèi)型的錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)，例如，LDPC(低密度奇偶校驗(yàn)(LowDensityParityCheck))碼、特博碼(turbocode)、分組碼(block-code)(例如Reed-Solomon)、二進(jìn)制巻積碼(binaiyconvolutionalcode)等。傳輸系統(tǒng)的變型是利用比特交錯(cuò)器(bitinterleaver)INT使編碼比特交錯(cuò)，并且在接收機(jī)側(cè)利用比特解交錯(cuò)器(bitde-interleaver)DINT來(lái)應(yīng)用相關(guān)聯(lián)的比特去交錯(cuò)，如圖1所示。根據(jù)錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比特交錯(cuò)器INT以確保在相關(guān)聯(lián)的解碼器DEC的輸出處性能展示出可獲得的目標(biāo)分集度。戶脫數(shù)字調(diào)制器MOD可以是BPSK(二進(jìn)制移相鍵控)或者是QPSK(正交移相鍵控)調(diào)制，例如J雌地為2"'-正交振幅調(diào)制(2"'-QAM)。爿腿數(shù)字調(diào)制MOD的輸入是編碼比特何或者是依據(jù)系統(tǒng)變型的這種編碼比特的交錯(cuò)版本{c}，其輸出是調(diào)帝附號(hào)，該調(diào)制符號(hào)形成了風(fēng)個(gè)調(diào)制符號(hào)Z(0的向量Z。為Ns個(gè)符號(hào)中的每一個(gè)所應(yīng)用的調(diào)制不一定相同，并且可以具有不同的輸入比特?cái)?shù)量。所述代數(shù)線性預(yù)編碼器ALP在數(shù)學(xué)上由W、.xW、.的復(fù)矩陣(complexmatrix)S來(lái)代表。Ns個(gè)調(diào)制符號(hào)的向量Z與滿足如下性質(zhì)的W、.x矩陣S相乘「s's=P,P7'Loi」其中P,和P2是置換(permutation)矩陣，S'是sxs矩陣，其滿足如下性質(zhì)如果s個(gè)調(diào)制符號(hào)的向量由矩陣S'預(yù)編碼，ffiii尺寸為sxs的對(duì)角帶噪聲瑞利衰減信道(diagonalnoisyRayleighfadingchannel)發(fā)送，并通過(guò)最大似然解碼器解碼，則性能的分集度等于所述力矩陣S'的尺寸s，稱(chēng)為預(yù)編碼尺寸。在其他術(shù)語(yǔ)中，被稱(chēng)為全分集線性預(yù)編碼器。戶，預(yù)編碼器ALP的輸出是風(fēng)個(gè)預(yù)編碼符號(hào)的輸出向量X，其中的s個(gè)是向量Z的調(diào)制符號(hào)Z(i)的線性組合，被叫做組合的調(diào)制符號(hào)，而其它的N,-s個(gè)等于同一向量Z的調(diào)制符號(hào)Z(i)，稱(chēng)為未組合的調(diào)制符號(hào)。符號(hào)向量X隨后被給定為所述，M形成方案的輸入，其輸出H個(gè)符號(hào)的向量X'，所述檢測(cè)器DET的輸入是H個(gè)符號(hào)的向量Y，Y由以下給出Y=X'H+N其中N是長(zhǎng)度H的附加白高斯噪聲向量(additivewhiteGaussiannoisevector)，H是信道的7V,x乂矩陣，其元(entry)為獨(dú)立的復(fù)高斯隨機(jī)變量(independentcomplexGaussianrandomvariable)。對(duì)H應(yīng)用奇異(singular)值分解，并選擇其N(xiāo)s個(gè)最佳特征值，信道的信道矩陣H被寫(xiě)作H-Uz^V(1)其中U是x的酉矩陣(unitarymatrix)(l^U=I)V是A^x乂的酉矩陣(V")而Ah是対角矩形A^乂矩降，其對(duì)角值是以大小降序來(lái)排序(sortedindecreasingorderofmagnitude)的min(W,,)個(gè)奇異值。該奇異值是相關(guān)的非同分布隨機(jī)變量(dependentnon-identicallydistributedrandomvariable)。假設(shè)由等式(1)給定的H在劍寸機(jī)處被知曉，如前面章節(jié)所描述的。W,個(gè)預(yù)編碼符號(hào)的向量X'可寫(xiě)為X'=XT，其中波束形力效巨陣T是由l/的Ns個(gè)第一行構(gòu)建的HxNt矩陣，而lT是矩陣U的轉(zhuǎn)置共軛(transposeconjugated也就是說(shuō)，T是在與H的H個(gè)最佳奇異值相關(guān)聯(lián)的子空間上的投影(projection)矩陣。所接收的向量被重新寫(xiě)作Y=XAV+N<^YV十=(ZSTH+N)Vt=XA+N2其中A'是H的風(fēng)個(gè)最佳奇異值的乂x乂對(duì)角矩陣，而N2是附加白高斯噪第i奇異值具有相關(guān)聯(lián)的分集度(W,"+l)(乂-Z+l)。并且，任何兩個(gè)奇異值對(duì)具有非零相關(guān)。如圖2所描述，數(shù)字調(diào)制器MOD、代數(shù)線性預(yù)編碼器ALP、波束形成裝置TxBF、通過(guò)刻寸和接收天線的信道和檢測(cè)器DET的聚集限定了等效信道模型，戶腿等效信道模型被稱(chēng)為二進(jìn)制輸入二進(jìn)制輸出等效信道BIBOCH，戶艦信道的輸入是編碼比特，而其輸出是對(duì)編碼比特的軟估計(jì)或硬估計(jì)。由于錯(cuò)誤校正碼ENC結(jié)構(gòu)和可選地由于交錯(cuò)器，在接收機(jī)處看到的編碼比特就如同這些編碼比特通過(guò)二進(jìn)制輸入二進(jìn)制輸出等效信道BIBOCH來(lái)劍寸一樣，所述二進(jìn)制輸入二進(jìn)制輸出等效信道BIBOCH可被認(rèn)為包括二進(jìn)制調(diào)制器BM和嵌套的i央衰減信道NBFCH，就如圖1所示。所述二進(jìn)制調(diào)制器BM應(yīng)用了標(biāo)度的(scaled)BPSK調(diào)制器，艮P，'0，比樹(shù)直和'1，比特值分別與兩個(gè)相反的值(oppositevalue)(例如，A和-A)相關(guān)聯(lián)。并且，相應(yīng)的歐幾里德距離2A可以根據(jù)一個(gè)比特至U另一比特的傳輸而改變，其主要依靠數(shù)字調(diào)制MOD二進(jìn)制日劃寸。沒(méi)有線性預(yù)編碼時(shí)(即『1)，以塊的級(jí)組成(如圖3所示)的嵌套的塊衰減信道NBFCH的數(shù)學(xué)模型具有五個(gè)參數(shù)，分別為空間流的數(shù)量A^^min(W,，乂)、^!寸天線的數(shù)量H、接收天線的數(shù)量N。與每個(gè)塊的等效信道系數(shù)相關(guān)聯(lián)的分集度集合"={W,A^，(M-l)(乂-1)，...,(vV,-M,+l)(乂-vV、.+1)}以及塊的長(zhǎng)度集合丄i^^卯)，…，MOV,》。級(jí)聯(lián)塊的數(shù)量等于Ns以及|>邵)4，其中L是每個(gè)碼字的編碼比特的數(shù)量。每個(gè)塊的長(zhǎng)度LB(i)源自^第i空間流相關(guān)聯(lián)的每個(gè)調(diào)審附號(hào)的比特的數(shù)量，與第i塊相關(guān)聯(lián)的衰減隨機(jī)變M過(guò)獨(dú)立隨機(jī)變量D(/)的子集E(/)與整數(shù)值D(/)《的組合來(lái)限定，使得(其含義是vz勺',D(/)^D(y))，以及假定D(i)-w,乂具有最高的分集度。遵循這樣的等效信道模型，所述解碼器DEC將編碼比特("的接收版本"}轉(zhuǎn)換為信息數(shù)據(jù)比特何的軟估計(jì){s}。根據(jù)劍寸機(jī)TRD的特性，編碼器ENC的編碼速率&、所述嵌套的塊衰減信道NBFCH的五個(gè)參數(shù)和可獲得的系統(tǒng)目標(biāo)分集度5，具有如下的關(guān)系,-ii"i,5=D(i)，其中i由Zz^("〈尺Z丄S(yt)sZ丄S(yt)給出，其中|"|是集合D的基數(shù)(cardinality)。上面的等式建立了在相對(duì)于信道的奇異值D(i)數(shù)量的n!標(biāo)分集度、編碼器ENC的編碼速率Rc、信道的五個(gè)參數(shù)(空間流的數(shù)量Ns、Elt天線的數(shù)量Nt、接收天線的數(shù)量H、與每個(gè)塊的等效信道系數(shù)相關(guān)聯(lián)的分集度集合D、塊的長(zhǎng)度集合LB)之間的關(guān)系。注意，實(shí)踐中，調(diào)制符號(hào)Z(i)可能被除與衰減隨機(jī)變量相關(guān)聯(lián)的信道缺陷之外的其他的信道缺陷所干擾，例如，附加的噪聲、其他的倍增的隨機(jī)變量。重要的說(shuō)明是，相比于與Z(i-l)的傳輸相關(guān)聯(lián)的那個(gè)加上(plus)帶來(lái)附加的分集度的其他隨機(jī)變量，產(chǎn)生與Z(i)相關(guān)聯(lián)的分集度的隨機(jī)變量(奇異《直)集是相同的隨機(jī)變量集。根據(jù)代數(shù)線性預(yù)編碼器ALP的實(shí)施例，置換矩陣P,被選擇得等于單位矩陣(identitymatrix),選擇置換矩陣P2使得輸出向量的預(yù)編碼符號(hào)[X(l),X(iV,]+2),...，X(iVs,)]是所述調(diào)制符號(hào)向量的組合調(diào)制符號(hào)[Z(l),...,Z的線性組合，這樣的輸出向量的其它預(yù)編碼符號(hào)是未組合的符號(hào)并滿足[X(2)，…，X(7VS—al)]=[Z(s+1),…，Z(TV,)]。這個(gè)實(shí)施例艦了在解碼器輸出^H察到的分集度。發(fā)明者已注意到^l寸波束形成的信道是正交的，這意味著在沒(méi)有任何線性預(yù)編碼的情況下，對(duì)接收的信號(hào)的最佳檢測(cè)是通過(guò)執(zhí)行在檢測(cè)器DET處處理的每個(gè)維度(per-dimension)而達(dá)到的，所述檢測(cè)器DET產(chǎn)生對(duì)編碼比特的軟估計(jì)或硬估計(jì)。現(xiàn)在假設(shè)有線性預(yù)編碼(即s>l)，最佳的檢測(cè)是在組合的調(diào)制符號(hào)[Z(l)，...，ZW]被耳給檢測(cè)時(shí)達(dá)到的，例如如果使用軟輸出則通過(guò)4頓窮舉邊緣化(exhaustivemarginalization)，這些在后面描述。所述檢測(cè)器的這樣的特性允許得至贓接收機(jī)的輸出嫩見(jiàn)察到的性能的分集，其隨后由以下給出,-i|"|,S(X)=D(0，其中i由Zl5(Ar)〈icZ丄別^^S丄S("給出上面的等式隨后建立了在相對(duì)于信道的奇異值D(i)數(shù)量的目標(biāo)分集度、編碼器ENC的編碼速率Ro信道的五個(gè)參數(shù)(空間流的數(shù)量N,、劍寸天線的數(shù)量H、接收天線的數(shù)量Np與每個(gè)塊的等效信道系數(shù)相關(guān)聯(lián)的分集度集合D、塊的長(zhǎng)度集合LB)、預(yù)編碼尺寸s之間的關(guān)系。上面的等式隨后確立了所述編碼器ENC的編碼速率Rc、空間流的數(shù)量H、對(duì)寸天線的數(shù)量Nt、接收天線的數(shù)量M和預(yù)編碼尺寸s是相互相關(guān)的，并能夠被i^擇以獲得系統(tǒng)的目標(biāo)分集度。預(yù)編碼尺寸s的增長(zhǎng)增加了由解碼器感知到的分集G,^2^^)^c^2))。與普通的不具有線性預(yù)編碼(s=l)的波束形成技術(shù)相比，這證明所述系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之一。根據(jù)系統(tǒng)的特性，將相同的調(diào)制用于每個(gè)空間流，即V(/,7〕,丄邵)=M(/)=丄/。在接收機(jī)的輸出^bM察的分集5(s)iM:如下給出雌的，戶誠(chéng)預(yù)編碼尺寸s被選擇以依據(jù)如下等式獲得目標(biāo)分集度&中D={jV,乂，(W,-l)(乂—1)，.，(TV,-W、.+勻-7V、,+s"并且丄5二j丄5(l)十藝丄5(/)，丄S(2),'.'，丄5(W、+s=argmin(((5"')=《}戶腿檢測(cè)器DET提供對(duì)與由接收的向量Y攜帶的調(diào)帝附號(hào)Z(i)的向量Z相關(guān)聯(lián)的編碼比特的軟估計(jì)或硬估計(jì)，如上fM。當(dāng)檢測(cè)器DET衝共編碼比特的硬輸出時(shí)，最佳檢測(cè)性能從最大似然(ML)檢測(cè)器獲得，這是當(dāng)進(jìn)行在所有可能的候選向量Z上的窮^^叟索以便最大化4以然概率(likelihoodprobability)p(YIZ)時(shí)，即根據(jù)以下來(lái)找到符號(hào)Z:之二argminp(Y|Z)或者以便找到最小化品質(zhì)因數(shù)(figureIfmerit)的符號(hào)，其例如是歐幾里德距離lY-ZSTH|22=argmin(||Y-ZSTH||2)隨后從符號(hào)2獲得對(duì)與s個(gè)組合符號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特的估計(jì)W。當(dāng)所述檢測(cè)器DETlif共對(duì)編碼比特的軟輸出，當(dāng)通過(guò)最大化品質(zhì)因數(shù)函數(shù)(figureofmeritflmction)tt行在所有可能的候選向量Z上的窮舉檢索(所述最大化品質(zhì)因數(shù)函數(shù)為與調(diào)制符號(hào)Z(i)的向量Z相關(guān)聯(lián)的每個(gè)編碼比特Cj最小化錯(cuò)誤概率)時(shí)，從MAP檢測(cè)器獲得最佳檢測(cè)性能。例如，戶脫估計(jì)是外在概率，或A后驗(yàn)概率(APosterioriProbability)。最大A后驗(yàn)概率(MAP)檢測(cè)器允許恢復(fù)6嗜度5(s)。相對(duì)于編碼比特C.i的后驗(yàn)概率(APP)利用下面的窮舉邊緣化細(xì)丁計(jì)算Zer'7—lYV、ZxSx《其中，p(YIZ)=e———，其中No是噪聲方差(noisevariance)，r(c,=1)是可能的候選向量z集，其標(biāo)記具有等于i的第i比特，r是所有可能的候選向量Z的集，/(yt，Z)是在與潛在的候選向量Z相關(guān)聯(lián)的二進(jìn)制^i己中第k比特的值。對(duì)與由接收的向量Y攜帶的調(diào)制符號(hào)Z(i)的向量Z相關(guān)聯(lián)的編碼比特的估計(jì)W隨后從相對(duì)于每個(gè)編碼比特Cj的最大A后驗(yàn)概率(APP)中獲得。注意，相對(duì)于編碼比特Ci的軟輸出估計(jì)也經(jīng)常被表示為對(duì)數(shù)似然比(LLR)，其由如下給出「^尸尸(c,=1)〕'，，(C'=0)J邊緣化是在2，個(gè)可能的候選向量Z上進(jìn)行的，并且隨著w乂的增^ffl3I變得難以處理(intractable)。根據(jù)檢測(cè)器DET的變型，對(duì)與s個(gè)組合符號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特的戶腿軟輸出估計(jì)考慮到與所述s個(gè)組合調(diào)制符號(hào)的編碼比特相關(guān)聯(lián)的并且由解碼器(DEC)的輸出給出的先驗(yàn)概率;r(c,)。根據(jù)接收機(jī)RCV的另一特性，戶皿檢測(cè)器DET是接收的向量￥的低復(fù)雜度的近似最佳(near-optimal)的檢測(cè)器，其產(chǎn)生對(duì)與由接收的向量Y攜帯的tV、.個(gè)調(diào)制符號(hào)Z(i)的向量Z相關(guān)聯(lián)的編碼比特的估計(jì)。如果在解碼之后該檢測(cè)器可以允許獲得展示出與最佳檢測(cè)器相同的分集度的性能，則所述檢測(cè)器是近似最佳的。根據(jù)這樣的近似最佳的檢測(cè)器DET的實(shí)施方式，所述檢測(cè)器DET包括第一檢測(cè)器i夫DETl和第二檢測(cè)器i央DET2，戶;M第一檢測(cè)器塊意在估計(jì)與由向量Y攜帶的調(diào)制符號(hào)Z(0的向量Z的s個(gè)組合的調(diào)制符號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特，所述第二檢測(cè)器塊意在估計(jì)與調(diào)制符號(hào)的向量Z的W,-^個(gè)未組合的調(diào)制符號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特。注意，任何未組合的符號(hào)都是獨(dú)立于任何其他的組合的或未組合的符號(hào)而檢測(cè)的。進(jìn)-一步的，對(duì)所述檢測(cè)器塊DET1的輸出估計(jì)是獨(dú)立于檢測(cè)器i央DET2的輸出估計(jì)而獲得的，而沒(méi)有任:f可性能劣化(degradation)。進(jìn)一步的，所述檢測(cè)器塊DET2處理Ns-s個(gè)未組合的符號(hào)的Ns-s個(gè)獨(dú)立檢觀"然而，為了保持檢測(cè)器塊DET1的最佳性和更具體地檢測(cè)器DET的近j媳佳性，仍然需要對(duì)s個(gè)組合符號(hào)進(jìn)行i^檢測(cè)。根據(jù)第一檢測(cè)器塊DET1的特性，所述第一檢測(cè)器i央DET1允許恢復(fù)由所述代數(shù)線性預(yù)編碼器ALP(即由矩陣S')所帶來(lái)的分集度，用于與所述s個(gè)組合調(diào)制符號(hào)相關(guān)聯(lián)的估計(jì)的編碼比特。注意，當(dāng)矩陣是S'單位矩陣(即沒(méi)有線性預(yù)編碼)時(shí)，所述第一檢測(cè)器塊DET1提供對(duì)與調(diào)制符號(hào)的向量Z的第一個(gè)調(diào)制符號(hào)Z(1)相關(guān)聯(lián)的編碼比特的估計(jì)。根據(jù)這樣的第一檢測(cè)器土央DET1的實(shí)施方式，對(duì)與戶艦s個(gè)組合調(diào)制符號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特的估計(jì),地是基于由以下給出的不完整(incomplete)似然概率p(Y、.。IZvQ)的函數(shù)的計(jì)算的p(Ys,。iZ.、.,0)=e~"^~~其中No是噪聲方差，Z、、。是調(diào)制符號(hào)的向量Z，其中所，組合符號(hào)等于O，即Zs0=[Z(l)，...,Z(s),0，...,0],而Y,[Y(l)，...,Y(s)，O，...,O]是接收的向量，其中最后的(Nr-s)個(gè)值等于O。然后，通ii^擇允許獲得目標(biāo)分集的最小的s^H值，這樣的近^^佳檢測(cè)器DET的復(fù)雜度被最小化。實(shí)際上，例如屬于列表的僅2"、個(gè)點(diǎn)用于計(jì)算軟輸出而不是2一'。根據(jù)戶，第二檢測(cè)器±央DET2的實(shí)施方式，戶斤述第二檢測(cè)器i央DET2是判定函數(shù)(decisionfunction)Dec()戶膽循的線性檢測(cè)器。所述線性檢測(cè)器(優(yōu)選i頓于硬輸出估計(jì)來(lái)說(shuō))禾擁ZF(ZeroForcing(零強(qiáng)制))線性均衡器來(lái)提供軟輸出估計(jì)或者硬輸出估計(jì)。線性檢測(cè)器對(duì)接收到的符號(hào)應(yīng)用線性變換(即矩陣乘法)。在硬輸出值的情況下，判定函數(shù)Dec(.)允許將估計(jì)的接收符號(hào)轉(zhuǎn)換為比特序列。正如前面已經(jīng)描述的，系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是增加預(yù)編碼尺寸5^W、來(lái)增加了所述解碼器感知的分集(^"2o)^~2))。不幸的是，當(dāng)戶皿第一檢測(cè)器i央DET1允許恢復(fù)由所:述代數(shù)線性預(yù)編碼器ALP帶來(lái)的分集度時(shí)，所述檢測(cè)器DET的復(fù)雜度隨著組合尺寸s的值而增加。相反的，簡(jiǎn)單的線性檢測(cè)器被證明不能利用由S潛在帶來(lái)的分集度。該缺陷的克服是由于使用了代數(shù)線性預(yù)編碼器，其允許在接收機(jī)處執(zhí)行"代數(shù)格簡(jiǎn)化"技術(shù)。這樣的接收機(jī)允許了低復(fù)雜度的檢測(cè)器而保證了分集度的性質(zhì)。根據(jù)這樣的低復(fù)雜度檢測(cè)器的實(shí)施方式，檢測(cè)器DET包括如下限定的"代數(shù)格簡(jiǎn)化"技術(shù)使得A^P,A，以及戶;M接收的向量YYV+=ZSA+N，=ZS'D00D'+N2=[Z'S'D+N';Z"D'+N"]D00D,l具有如下表達(dá)式SD00D'其中Z二[Z';Z"]為調(diào)制符號(hào)的向量，而D和D'都是對(duì)角矩形矢巨陣，而N'和N"都是噪聲向量。根據(jù)該實(shí)施方式，戶脫第一檢測(cè)器塊DET1計(jì)算Z'S'D+N'至樹(shù)與Z'相關(guān)聯(lián)的編碼比特的估計(jì)的轉(zhuǎn)換，而fM第二檢測(cè)器塊DET2計(jì)算Z"D'+N"到對(duì)與Z"相關(guān)聯(lián)的編碼比特的估計(jì)的轉(zhuǎn)換。假設(shè)，所述SXS矩陣D通過(guò)如下方式分解其中Q是sxs對(duì)角矩陣，使得S'Q=TS'，而i;是sxs基底變化(basischange)矩陣(該基底變化矩陣的元是復(fù)整數(shù))，對(duì)角sxs矩陣甲具有正的實(shí)對(duì)角元素，而對(duì)角sxs矩陣①具有單位模(unitymodulus)的復(fù)元素。例如，這樣的分解是可能的，條件是S'是分圓旋轉(zhuǎn)(cyclotomicrotation),所述分圓旋轉(zhuǎn)描述于GRekay^J-CBelfiore和E.Viterbo&"AVeryEfficientReductionToolonFastFadingChannels",正EEInternationalSymposiumonInformationTheoryanditsApplications(ISITA)，P醒a(bǔ)，Italy,October2004。在接收機(jī)處，Q被選擇以?xún)?yōu)化系統(tǒng)性能，耐敏巨陣F應(yīng)用于接收的信號(hào)YV"，其中.'一一一z'T;,+N'OfS'卞；Z"D'+N"](2)^YV卞F=在所濾波的接收的向量YVF的表達(dá)式中，所述第一檢觀lj器塊DET1計(jì)算向量到對(duì)與Z'相關(guān)聯(lián)的編碼比特的硬估計(jì)或者軟估計(jì)的轉(zhuǎn)換，如與Z"相關(guān)聯(lián)的編碼比半Z'T',+N'OfS't寺':何影響，其可以選最小化所述第二上戶;M，而戶;M第二檢測(cè)器土央DET2計(jì)算Z"D'+N"至IJ)的硬估計(jì)或者軟估計(jì)的轉(zhuǎn)換，如上所述。因此，"代數(shù)格簡(jiǎn)化"技術(shù)對(duì)第二檢測(cè)器i央DET2擇任何類(lèi)型的，例如作為線性軟輸出檢測(cè)器或硬輸出檢測(cè)器塊DET2的錢(qián)度。對(duì)于所述第一檢測(cè)器塊DET1，發(fā)明者觀察到Z'ef。W=ZXeZ2、'，其中f'是長(zhǎng)度s的復(fù)向量的集，其元具有整數(shù)實(shí)部和虛部。噪聲向量N'①t甲-'S't不是3蟲(chóng)—tt同分才P復(fù)高其萬(wàn)(independentidenticaldistributedcomplexgaussian)，然而，假定其是，第一檢測(cè)器塊DET1的子最佳性(sub-叩timality)處于該近似(approximation)中，其允許強(qiáng)的復(fù)雜度減少而不影響所述解碼器輸出處的分集假定Z'er，其中Z'(O是QAM調(diào)制符號(hào)，r是s-維復(fù)QAM調(diào)制空間，并且稱(chēng)ri;為滿足weow=z't的點(diǎn)集，戶腿"代數(shù)格簡(jiǎn)化"技術(shù)通過(guò)在接收點(diǎn)Z'T"+N'。tTls't附近纟魏矚于^的點(diǎn)列表并且通過(guò)在該列表上計(jì)算邊緣化來(lái)計(jì)算所述第一檢測(cè)器i央DET1的軟輸出。因?yàn)榈刃诺朗钦坏?，小的點(diǎn)列表就會(huì)跶到最佳窮舉邊緣化的性能。隨著系統(tǒng)的頻譜效率增加，復(fù)雜度的減少也增加了。因此，隨后，即使在多個(gè)空間流通過(guò)預(yù)編碼波束形成的信道而被發(fā)射時(shí)，總是能夠達(dá)到系統(tǒng)的目標(biāo)分集度，而這在未預(yù)編碼的波束形成的信道的情況下并不是總冑辦達(dá)到的^權(quán)利要求1、用于通過(guò)發(fā)射波束形成的MIMO信道從發(fā)射機(jī)發(fā)射數(shù)據(jù)到接收機(jī)的系統(tǒng)，所述發(fā)射機(jī)包括至少兩個(gè)發(fā)射天線、遵循錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)的編碼器(ENC)和發(fā)射波束形成技術(shù)，所述接收機(jī)包括至少兩個(gè)接收天線和根據(jù)所述錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)限定的解碼器，其特征在于編碼器(ENC)的編碼速率Rc、所述發(fā)射波束形成的MIMO信道的參數(shù)和系統(tǒng)的目標(biāo)分集度的選擇是相互依賴(lài)的。2、根據(jù)權(quán)利要求1戶脫的系統(tǒng)，戶腿劃報(bào)KTRD)包括數(shù)字調(diào)制器(MOD)，戶腿數(shù)字調(diào)制器將編碼比特流轉(zhuǎn)換為調(diào)制符號(hào)空間流，戶腿數(shù)字調(diào)制器(MOD)的輸出是Ns個(gè)調(diào)制符號(hào)(Z(i))的向量，其特征在于所述劃寸機(jī)(TRD)進(jìn)一步包括代數(shù)線性預(yù)編碼器(ALP)，其參數(shù)s被稱(chēng)為預(yù)編碼尺寸，其滿足s^H，用以將調(diào)審附號(hào)的相同向量(Z)的s個(gè)調(diào)制符號(hào)(Z(i))線性組合在一起，稱(chēng)為組合調(diào)制符號(hào)，并用以掛共與艦刻寸波束形成的MIMO信道的一傳輸相關(guān)聯(lián)的預(yù)編碼符號(hào)(X(i))的輸出向量(X)。3、根據(jù)權(quán)禾腰求2所述的系統(tǒng)，戶艦輸出向量(X)的預(yù)編碼符號(hào)(X(i))通過(guò)調(diào)制符號(hào)的向量(Z)與復(fù)統(tǒng)性矩陣S的乘積來(lái)獲得，其特征在于所述復(fù)線性矩陣S由以下給出其中P,和P2是置換矩陣，而S'是滿足以下的sxs矩陣，即如果s個(gè)調(diào)制符號(hào)的向量與矩陣S'相乘通過(guò)尺寸為sxs的對(duì)角帶噪聲瑞利衰減信道發(fā)送，并且由最大似然解碼器解碼，貝勝能的分葡變等于s。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，置換矩陣P,被選擇為等于單位矩陣，置換矩陣P2選擇為使得輸出向量的預(yù)編碼符號(hào)[X(l),X(AA、.一5+2),...,X(AU]是調(diào)制符號(hào)的所述向量的組合的調(diào)制符號(hào)[Z(l)，...，ZW]的線性組合，這樣的輸出向量的其它預(yù)編碼符號(hào)M組合的符號(hào)并滿足[X(2),...,X(乂-"l)]=[Z("1)，...,Z(TV,)]。5、根據(jù)權(quán)利要求24中任何一個(gè)所述的系統(tǒng)，戶腿接收機(jī)(RCV)包括檢測(cè)器，所述檢觀U器的輸出就編碼比特的估計(jì)，其特征在于通過(guò)聚集戶腿數(shù)字調(diào)制器(MOD)、所述刻寸波束形成的MIMO信道和戶;M檢測(cè)器(DET)來(lái)限定等效信道纟莫型(BIBOCH)，所述等效信道模型的輸入是編碼比特，所述等效信道模型的輸出是對(duì)編碼比特的軟估計(jì)或硬估計(jì)，所述等效信道模型在接收機(jī)處被看作包括嵌套的塊衰減信道(NBFCH)，其數(shù)學(xué)模型由塊級(jí)聯(lián)組成并具Z^"Z^(1)+f;Z^(/)，Z^(2),…,Z^(W,-s+l)，級(jí)聯(lián)塊的數(shù)量等于Ns并且L'=w,-.、.+2J，其中l(wèi)是每個(gè)碼字的編碼比特的數(shù)量，每個(gè)塊的長(zhǎng)度丄邵)源自與:第i空間流相關(guān)聯(lián)的每個(gè)調(diào)制符號(hào)的比特的數(shù)量，與第i塊相關(guān)聯(lián)的衰減隨機(jī)變翻過(guò)獨(dú)立隨機(jī)變量D(/)的子集S(,')與整數(shù)值D(/)S的組合來(lái)限定，使得S(/+1)d，其含義是V/<"(/)2D(力，以及假定Z)(l)=A^,AV具有最高的分集度，戶腿編碼器(ENC)的編碼速率(Rc)、戶脫嵌套的塊衰減信道(NBFCH)的五個(gè)參數(shù)(Ns，Nt，NpD，LB)、預(yù)編碼尺寸s以及可達(dá)到的系統(tǒng)目標(biāo)分集度5由如下的關(guān)系鏈接,-i|/)|,5=D(0，其中i由Z丄^t)〈尺,Zz^(/t)^2]Z^Ot)給出，其中M是集合D的基數(shù)。6、根據(jù)權(quán)利要求5，的系統(tǒng)，，預(yù)編碼尺寸等于1，其特征在于所述編碼器(ENC)的編碼速率(Rc)、所述嵌套的塊衰減信道(NBFCH)的五個(gè)參數(shù)(Ns，Nt，NPD，LB)以及可達(dá)到的系統(tǒng)目標(biāo)分集度5由如下的關(guān)系鏈接5=D(i)，其中i由Z丄^XKAZjL5(A;)sZZ^0t)給出其中l(wèi)Dl是集合D的基數(shù)，￡)={yV,7Vr,(iV,—l)(7Vr—1)，.，(vV,_7Vt+1)(A^—tV、+1)}以及丄6={厶5(1)，..，丄S(7V、.》。7、根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的系統(tǒng)，特征在于將相同的調(diào)制用于每個(gè)空間流，涉及到所述等效信道NBFCH的所有塊具有相同的長(zhǎng)度LB(i)，并且特征在于，在接收機(jī)的輸出處觀察的系統(tǒng)分集度5(s)通過(guò)如下給出^0)=min(W,乂，(s+W,-「&iV、.])"+乂-「尺W、.]))。8、根據(jù)權(quán)利要求5-7中任何--個(gè)戶服的系統(tǒng)，特征在于所述預(yù)編碼尺寸S被選擇以依據(jù)如下等式獲得目標(biāo)分集度s=argmin(5(s9、根據(jù)權(quán)禾腰求2-8中任何一個(gè)戶腿的系統(tǒng)，戶腿接收機(jī)(RCV)包括檢測(cè)器(DET)，戶腿檢測(cè)器的輸出魏編碼比特的估計(jì)，特征在于戶腿檢測(cè)器(DET)包括第一檢測(cè)器塊(DET1)和第二檢測(cè)器塊(DET2)，所述第一檢測(cè)器塊意在估計(jì)與由接收的向量(Y)攜帶的調(diào)制符號(hào)(Z(i))的向量(Z)的s個(gè)組合的調(diào)制符號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特，所述第二檢測(cè)器塊意在估計(jì)與調(diào)制符號(hào)的所述向量(Z)的乂]個(gè)未組合的調(diào)帝附號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特。10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，特征在于:關(guān)于所述第一檢測(cè)器i央(DETl)的輸出估計(jì)是^^于戶;M第二檢測(cè)器塊(DET2)的輸出估計(jì)而獲得的。11、根據(jù)權(quán)利要求10戶斤述的系統(tǒng)，特征在于所述第-檢測(cè)器±央(DET1)提供軟輸出估計(jì)，對(duì)與s個(gè)組合符號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特的所述軟輸出估計(jì)考慮到與所述s個(gè)組合調(diào)制符號(hào)的編碼比特相關(guān)聯(lián)的并且由解碼器(DEC)的輸出給出的先驗(yàn)概率(;r(c,))。12、根據(jù)權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，特征在于所述第二檢測(cè)器i央(DET2)處理Ns-s個(gè)未組合符號(hào)的Ns-s個(gè)^Ui檢測(cè)。13、根據(jù)權(quán)利要求9-12中任何一個(gè)所述的系統(tǒng)，特征在于所述第一檢測(cè)器±央(DET1)允許恢復(fù)由所述代數(shù)線性預(yù)編碼器(ALP)所帶來(lái)的分集度。14、根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，特征在于對(duì)與所述s個(gè)組合調(diào)制符號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特的估計(jì)優(yōu)選地是基于由以下給出的不完整似然概率P(Y、.,。IZ.、、。)的函數(shù)的計(jì)算的iv"'v:，sxAii2P(Y、。lZ',。)=e———^——其中No是噪聲方差，Z、。是調(diào)制符號(hào)的向量Z，其中所g組合符號(hào)等于0，即Zs0=[Z(l),...,Z(s)，0,...，0]，而Ys,[Y(l),…,Y(s),0,…,0]是接收的向量，其中最后的(Nr-S)個(gè)值等于O。15、根據(jù)權(quán)利要求9-14中任何一個(gè)戶;M的系統(tǒng)，特征在于戶脫第二檢測(cè)器±央(DET2)是提供軟輸出估計(jì)或者硬輸出估計(jì)的線性檢測(cè)器。16、根據(jù)權(quán)禾腰求15戶脫的系統(tǒng)，特征在于所述第二檢測(cè)器土央(DET2)提供軟輸出估計(jì)，所述對(duì)與N,-s個(gè)未組合符號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特的軟輸出估計(jì)考慮到與所述Ns-s個(gè)未組合調(diào)制符號(hào)的編碼比特相關(guān)聯(lián)的并且由解碼器(DEC)的輸出給出的先驗(yàn)概率("(。))。17、根據(jù)權(quán)利要求13戶腿的系統(tǒng)，特征在于在接收機(jī)處接收的向量Y由以下給出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中信道的矩陣H被寫(xiě)作h=u~v，其中U是iV,xM的酉矩陣，而V是乂x乂的酉矩陣，AH^t角值的對(duì)角矩形W,x乂矩陣，所述對(duì)角值是以大小降序來(lái)排序的相關(guān)糊嗣分布隨機(jī)變量，波束形磁邵車(chē)T是由1/的N,第一行構(gòu)建的HxNt矩陣，1/是矩陣U的轉(zhuǎn)置共軛，向量N和N2是白高斯噪聲向量，特征在于戶/M接收的向M過(guò)如下給定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中z^z';z"]是調(diào)制符號(hào)的向量，d和d'都是sxs對(duì)角矩形矩陣，而n'和N"都是噪聲向量，系統(tǒng)的特征在于第一檢測(cè)器塊(DET1)計(jì)算z's'd+n'到對(duì)與z'相關(guān)聯(lián)的編碼比特的估計(jì)的轉(zhuǎn)換，而所述第二檢測(cè)器塊(DET2)計(jì)算z"d'+n"到對(duì)與z"相關(guān)聯(lián)的編碼比特的估計(jì)的轉(zhuǎn)換。18、根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，特征在于所述sxs矩陣D通過(guò)分解，其中q是sxs對(duì)角矩陣，使得s'q二t;s'，而t;是sxs基底變化矩陣，該基底變化矩陣的元是復(fù)整數(shù)，對(duì)角SM矩陣W具有正的實(shí)對(duì)角元素，而對(duì)角sxs矩陣①具有單位模的復(fù)元?dú)庠诮邮諜C(jī)處，q被選擇以?xún)?yōu)化系統(tǒng)性能，而接收的信號(hào)W通過(guò)由以下給出的矩陣F濾波<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中i為單位矩陣，所述第一檢測(cè)器土央(DET1)計(jì)算向量z't"+n'巾，—'s'、j對(duì)與z'相關(guān)聯(lián)的編碼比特的硬估計(jì)或者軟估計(jì)的轉(zhuǎn)換，而所述第二檢測(cè)器塊(DET2)計(jì)算z"d'+n"到對(duì)與z"相關(guān)聯(lián)的編碼比特的硬估計(jì)或者軟估計(jì)的轉(zhuǎn)換。19、根據(jù)權(quán)利要求1-18中任何一個(gè)所述的系統(tǒng)，特征在于所述發(fā)射機(jī)(TRD)包括比特交錯(cuò)器(INT)，所述接收機(jī)(RCV)包f刮軍交錯(cuò)器(DINT)，根據(jù)錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比特交錯(cuò)器(INT)以確保在相關(guān)聯(lián)的解碼器(DEC)的輸出處的性能展示出育的多獲得的目標(biāo)分集度。20、用于通過(guò)^l個(gè)波束形成的MIMO信道劃寸數(shù)據(jù)到接收機(jī)的裝置，所述接收機(jī)包括至少兩個(gè)接收天線，所述裝置(TRD)包括至少兩個(gè)劃寸天線、遵循錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)的編碼器(ENC)、^!t波束形成技術(shù)和將編碼比特流轉(zhuǎn)換成調(diào)制符號(hào)的空間流的數(shù)字調(diào)制器(MOD),所述數(shù)字調(diào)制器的輸出是凡個(gè)調(diào)制符號(hào)(Z(i))的向量，戶腿接收機(jī)(RCV)包括依擗昔誤校正碼結(jié)構(gòu)而限定的解碼器(DEC)，特征在于其還包括代數(shù)線性預(yù)編碼器(ALP)，其參數(shù)s被稱(chēng)為預(yù)編碼尺寸，其滿足s^H，用以將調(diào)制符號(hào)的相同向量(Z)的s個(gè)調(diào)制符號(hào)(Z(i))線性組合在一起，稱(chēng)為組合調(diào)制符號(hào)，并用以提供與通過(guò)劃寸波束形成的MMO信道的一傳輸相關(guān)聯(lián)的預(yù)編碼符號(hào)(X(i))的輸出向量(X)。21、根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，所述輸出向量(X)的預(yù)編碼符號(hào)(X(i))通過(guò)調(diào)制符號(hào)的向量(Z)與復(fù)緣性矩陣S的乘積來(lái)獲得，其特征在于所述復(fù)線性矩陣S由以下給出<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中P,和P2是置換矩陣，而S'是滿足以下的sxs矩陣，即如果s個(gè)調(diào)制符號(hào)的向量與矩陣S'相乘fflii尺寸為sxs的對(duì)角帶噪聲瑞利衰減信道發(fā)送，并且由最大似然解碼器解碼，則性能的分集度等于s。22、根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，置換矩陣P,等于單位矩陣，其特征在于置換矩陣P2被選擇為使得輸出向量(X)的預(yù)編碼符號(hào)[^1),^、"+2)，...，^乂.)]是調(diào)制符號(hào)的所述向量(Z)的組合的調(diào)制符號(hào)[Z(1),…,Z("]的線性組合，這樣的輸出向量(X)的其它預(yù)編碼符號(hào)滿足[X(2),…，X(tV、—x+1)]=[ZO+1)，...，Z(W、)]。23、用于通過(guò)激寸波束形成的MMO信道從包括N,22個(gè)^l寸天線的劍寸機(jī)接收數(shù)據(jù)向量(Y)的裝置，戶;M裝置(RCV)包括N"2個(gè)接收天線、依據(jù)錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)所限定的解碼器(DEC)、輸出是對(duì)編碼比特的估計(jì)的檢測(cè)器(DET)，所述接收的向量(Y)的s個(gè)分量是刻寸的N,個(gè)調(diào)制符號(hào)的相同向量(Z)的一些調(diào)制符號(hào)的線性組合，s是滿足"的整數(shù)值，其特征在于所述檢測(cè)器(DET)包括第一檢測(cè)器塊(DET1)和第二檢測(cè)器i央(DET2)，所述第一檢測(cè)器i央意在估計(jì)與在所述s個(gè)線性組合中所涉及的由接收的所述數(shù)據(jù)向量(Y)攜帶的調(diào)制符號(hào)的向量(Z)的調(diào)審U符號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特，所述第二檢測(cè)器±央意在估計(jì)與在所述線性組合中未涉及的調(diào)制符號(hào)的所述向量(Z)的調(diào)制符號(hào)相關(guān)聯(lián)的編碼比特。24、根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，調(diào)制符號(hào)的線性組合在刻寸機(jī)側(cè)通過(guò)代數(shù)線性預(yù)編碼器(ALP)獲得，其特征在于戶/M第一檢測(cè)器塊(DET1)允許恢復(fù)由所述代數(shù)線性預(yù)編碼器所帶來(lái)的分集度，所述第二檢測(cè)器±央(DET2)是提供軟輸出估計(jì)或者硬輸出估計(jì)的線性檢測(cè)器。25、根據(jù)權(quán)禾腰求24所述的裝置，特征在于接收的向量Y由以下給出YV卞=(ZSTH+翠t=ZSA+N2其中信道的矩陣H被寫(xiě)作H=UAHV，其中U是iV,xTV,的酉矩陣，而V是乂x乂的酉矩陣，AH^t角值的對(duì)角矩形iV,X乂矩陣，所，角值是以大小降序來(lái)排序的相關(guān)的非同分布隨機(jī)變量，波束形》效巨陣T是由lT的Ns第一行構(gòu)建的N,Nt矩陣，1/是矩陣U的轉(zhuǎn)置共軛，向量N和N2是白高斯噪聲向量，其特征在于:戶艦接收的向翻過(guò)如下給定YV卞=[Z'S'D+N';Z"D'+N"]其中Z^Z';Z"]是調(diào)帝附號(hào)的向量，D和D'都是sxs對(duì)角矩形矩陣，而N'和N"都是噪聲向量，系統(tǒng)的特征在于第一檢測(cè)器塊(DET1)計(jì)算Z'S'D+N'到對(duì)與Z'相關(guān)聯(lián)的編碼比特的估計(jì)的轉(zhuǎn)換，而所述第二檢測(cè)器塊(DET2)計(jì)算Z"D'+N"至樹(shù)與Z"相關(guān)聯(lián)的編碼比特的估計(jì)的轉(zhuǎn)換。26、根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，特征在于:所述sxs矩陣D通過(guò)D=QWO分解，其中Q是sxs對(duì)角矩陣，使得S"=TS'，而i;是sxs基底變化矩陣，該基底變化矩陣的元是復(fù)整數(shù)，對(duì)角sxs矩陣甲具有正的實(shí)對(duì)角元素，而對(duì)角sxs矩陣CD具有單位模的復(fù)元素，在接收機(jī)處，Q被選擇以?xún)?yōu)化系統(tǒng)性能，而接收的信號(hào)YV"通過(guò)由以下給出的矩陣F濾波<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>其中I為單位矩陣，所述第一檢測(cè)器土央(DET1)將向量Z'i;+N'(Dtf'S't轉(zhuǎn)換成對(duì)與Z'相關(guān)聯(lián)的編碼比特的硬估計(jì)或者軟估計(jì)，而所述第二檢測(cè)器塊(DET2)將Z"D'+N"轉(zhuǎn)換成對(duì)與Z"相關(guān)聯(lián)的編碼比特的硬估計(jì)或者軟估計(jì)。全文摘要本發(fā)明涉及高速率編碼發(fā)射波束形成技術(shù)及近似最佳低復(fù)雜度接收機(jī)。本發(fā)明涉及用于通過(guò)發(fā)射波束形成的MIMO信道從發(fā)射機(jī)發(fā)射數(shù)據(jù)到接收機(jī)的系統(tǒng)，所述發(fā)射機(jī)包括至少兩個(gè)發(fā)射天線、遵循錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)的編碼器和發(fā)射波束形成技術(shù)，所述接收機(jī)包括至少兩個(gè)接收天線和根據(jù)所述錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)限定的解碼器，編碼器(ENC)的編碼速率Rc、所述發(fā)射波束形成的MIMO信道的參數(shù)和系統(tǒng)的目標(biāo)分集度的選擇是相互依賴(lài)的。本發(fā)明還涉及用于通過(guò)發(fā)射波束形成的MIMO信道發(fā)射數(shù)據(jù)到接收機(jī)的裝置。文檔編號(hào)H04B7/02GK101615934SQ20091013876公開(kāi)日2009年12月30日申請(qǐng)日期2009年3月20日優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日發(fā)明者N·格雷塞特申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社