專利名稱：用于uwb脈沖型多天線通信系統(tǒng)的低papr空時(shí)編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超寬帶(UWB)電信領(lǐng)域和具有空時(shí)編碼(STC)的多天線系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多天線型無線電信系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)中已廣為人知。這些系統(tǒng)使用多個(gè)天線進(jìn)行發(fā) 射和/或接收，并根據(jù)采用的配置類型被指定為MIMO (多輸入多輸出)、MISO (多輸入單輸 出)或SIMO (單輸入多輸出)。下文會采用相同術(shù)語MIMO來包括上面提到的MIMO和MISO 變體(variants)。在發(fā)射和/或接收時(shí)利用空間分集(space diversity)使這些系統(tǒng)能 夠提供顯著超過那些常規(guī)單天線系統(tǒng)(或單輸入單輸出的SIS0)的信道能力。該空間分集 通常通過空時(shí)編碼的方式由時(shí)間分集完成。在這樣的編碼中，在若干天線和若干傳輸瞬時(shí) (instant)上編碼要傳輸?shù)男畔⒎?。已知空時(shí)編碼MIMO系統(tǒng)的兩個(gè)主要種類空時(shí)格狀 編碼(trellis coding)或STTC系統(tǒng)，以及空時(shí)分組編碼(block coding)或STBC系統(tǒng)。在 格狀編碼系統(tǒng)中，空時(shí)編碼器可看作有限狀態(tài)機(jī)，該機(jī)器向P個(gè)天線供給作為要被編碼的 信息符號和當(dāng)前狀態(tài)的函數(shù)的P個(gè)傳輸符號。由多維Viterbi算法執(zhí)行接收端的解碼，該 算法的復(fù)雜度以作為狀態(tài)個(gè)數(shù)的函數(shù)的指數(shù)方式增加。在分組編碼系統(tǒng)中，將要傳輸?shù)男?息符號的塊編碼為傳輸符號的矩陣，該矩陣的一維對應(yīng)于天線的數(shù)量，而另一維對應(yīng)于連 續(xù)(consecutive)傳輸瞬時(shí)。圖1示意性地示出使用STBC編碼的MIMO傳輸系統(tǒng)100。信息符號S = ( σ ρ ...， σ b)的塊(例如b位的二進(jìn)制字，或更通常的b個(gè)M元(M-ary)符號的二進(jìn)制字)被編碼 為空時(shí)矩陣 其中，代碼的系數(shù)ct,p，t = 1，. . .，T ;ρ = 1，. . .，P是取決于信息符號的一般規(guī)則 的復(fù)合系數(shù)，P是用于發(fā)射的天線的數(shù)量，T是表示代碼的時(shí)間擴(kuò)展的整數(shù)(integer)，即， 每個(gè)信道使用(或PCU)的數(shù)量。在信息符號的任意向量S使空時(shí)碼C的字對應(yīng)的函數(shù)f稱為編碼函數(shù)。如果函數(shù) f是線性的，那么空時(shí)碼為線性的。如果系數(shù)ct,5是實(shí)數(shù)，那么空時(shí)碼為實(shí)數(shù)。在圖1中，110叫做空時(shí)編碼器。在使用信道t的每個(gè)瞬時(shí)時(shí)刻，編碼器都向復(fù)用 器120提供矩陣C的第t行向量。復(fù)用器向調(diào)制器1301;..., 130p傳輸行向量的系數(shù)，并且 調(diào)制信號由天線HO1, . .，140p傳輸?？諘r(shí)碼的特征在于其分集，該分集可定義為矩陣C的秩。如果對于對應(yīng)兩個(gè)向量 S1和S2的任意兩個(gè)碼字C1和c2，矩陣C1-C2具有滿秩，則會有最大分集。
此外，空時(shí)碼的特征還在于其編碼增益，該編碼增益反映不同碼字之間的最小距 離。它可定義為
(2)或者，對于線性碼，等效方式為
(3)其中，det(C)表示C的行列式，Ch是從C轉(zhuǎn)置的共軛矩陣。對于每信息符號的傳 輸能量，編碼增益是有限的。空時(shí)碼的編碼增益越高，其阻抗就越高，從而導(dǎo)致衰減。最后，空時(shí)碼的特征在于其速率，S卩，在信道使用(PCU)的每個(gè)瞬時(shí)進(jìn)行傳輸?shù)男?息符號的數(shù)量。如果編碼的速率是相對于單天線使用(SISO)的速率的P倍，則稱編碼處于 全速率。如果編碼速率與相對于單天線使用的速率相同，則編碼稱為單速率。用于具有任意數(shù)量天線的MIMO系統(tǒng)的具有最大分集和單速率的空時(shí)碼的實(shí)例 已在B. A. Sethuraman等人的論文中提出，該論文標(biāo)題為“Full-diversity，high-rate space time block codes from division algebras，，，發(fā)表于 IEEE Trans, on Information Theory, vol. 49, N0 10，2003年10月，第2596 2616頁。該編碼由以下空時(shí)矩陣定義
(4)其中，O1,..., ορ是信息符號，例如PAM符號。對于由矩陣⑷定義的空時(shí)碼要 為實(shí)數(shù)，需要系數(shù)Y自身是實(shí)數(shù)，并且此外，如果期望與單天線系統(tǒng)相比，不增加峰均功率 比(或稱為PAPR)，則假設(shè)γ = 士1。然而，在天線P的數(shù)量是2的冪的情況下，編碼的最 大分集在Y = 1時(shí)損失，而僅在Y=-I時(shí)獲得。電信的另一領(lǐng)域是目前大量研究的主題。其涉及UWB電信系統(tǒng)，更具體地，用于開 發(fā)未來的無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)。這些系統(tǒng)具有以下特性，即以非常寬的寬帶信號直接在 基帶上工作。UWB信號通常用來表示遵守在2002年2月14日的FCC條例中規(guī)定并在2005 年3月修訂的頻譜掩碼(mask)的信號，即基本在頻帶3. IGHz到10. 6GHz中，并具有至少 500MHz到-IOdB的帶寬的信號。實(shí)際上，已知兩類UWB信號，多波段(multi-band) OFDM信 號(MB-OFDM)和脈沖型UWB信號。下面僅討論后者。脈沖UWB信號由在幀內(nèi)傳播開(spread out)的、通常約為數(shù)百皮秒的非常短的脈 沖組成。為降低多址干擾(MAI)，向每個(gè)用戶分配分離的跳時(shí)(time hopping, ΤΗ)碼。然 后，來自或去往用戶k的信號可寫作以下形式
(5)其中，w是基本脈沖(elementary pulse)的形式，Tc是碼片時(shí)間(chip time)，Ts 是Ns = N Τ。情況下的基本間隔(interval)的時(shí)間，其中N。是間隔中的碼片的數(shù)量，全部幀具有時(shí)間Tf = NsTs，其中Ns是幀中間隔的數(shù)量?；久}沖的時(shí)間被選擇為少于碼片時(shí)間， 即，Tw彡Τ。。η = 0，. .，Ns-I的序列Ck(η)定義用戶k的跳時(shí)碼。選擇跳時(shí)序列以使屬于 不同用戶的跳時(shí)序列的脈沖之間的沖突(collisions)的次數(shù)最小化。在圖2A中示出了與用戶k關(guān)聯(lián)的TH-UWB信號。為傳輸來自或去往用戶k的給定 信息符號，TH-UWB信號通常用位置調(diào)制(脈沖位置調(diào)制，即PPM)來進(jìn)行調(diào)制，即，對于經(jīng)調(diào) 制的信號 其中，ε是基本少于碼片時(shí)間Τ。的調(diào)制延遲(dither，振動)，而dk e {0，..，M_1} 是符號的M元PPM位置。備選地，信息符號可用幅度調(diào)制(PAM)進(jìn)行傳輸。在此情況下，經(jīng)調(diào)制的信號可寫 作
(7)其中，a(k)= 2m’ _1_M，(其中 m’ = 1，· ·，M’)，是 PAM 調(diào)制的 M’ 元符號。例如， 可使用BPSK調(diào)制(M，= 2)。PPM和PAM調(diào)制也可結(jié)合在Μ. M’元復(fù)合調(diào)制中。然后，經(jīng)調(diào)制的信號具有以下一 般形式
(8)在圖3中示出了基數(shù)(cardinal)Q = Μ. Μ，的該M-PPM-M，-PAM調(diào)制的字母表 (alphabet) 0對于每一個(gè)M時(shí)間位置，Μ’調(diào)幅都是可能的。該字母表的符號(μ ,a)可由序 列am表示，m = 0，. .，M_1而& 1 = δΟιι-μ)^!，其中μ是PPM調(diào)制的一個(gè)位置，a是Μ，-ΡΑΜ 字母表的一個(gè)元素，而δ (.)是狄拉克廣義函數(shù)。與DS-CDMA中相同，也可能通過正交碼(例如Hadamard碼)而不是用跳時(shí)碼來分 開不同用戶。然后，參照DS-UWB (直接擴(kuò)頻UWB)。在此情況下，獲得對應(yīng)于(5)的、未經(jīng)調(diào) 制的信號的表達(dá)式
(9)其中，(η = 0，. . ,Ns-I)是用戶k的擴(kuò)頻序列(spread sequence)。應(yīng)注意，表 達(dá)式(9)與傳統(tǒng)DS-CDMA信號的表達(dá)式相似。然而，根據(jù)碼片不占據(jù)所有幀卻在周期中展 開的事實(shí)，表達(dá)式(9)與常規(guī)DS-CDMA信號的表達(dá)式仍是不同。在圖2B中示出了與用戶k 關(guān)聯(lián)的DS-UWB信號。如上所述，信息符號可用PPM調(diào)制、PAM調(diào)制或復(fù)合PPM-PAM調(diào)制進(jìn)行傳輸。對應(yīng) 于TH-UWB信號(7)的、經(jīng)調(diào)幅的DS-UWB信號可用保持相同標(biāo)記(notation)的方式進(jìn)行表 達(dá) 最終，已知結(jié)合跳時(shí)碼和擴(kuò)頻譜碼，以向不同用戶供應(yīng)多址(multiple access) 0 因此，得出TH-DS-UWB脈沖UWB信號的一般形式 在圖2C中示出了與用戶k關(guān)聯(lián)的TH-DS-UWB信號。該信號可由PPM-PAM M.M’元 復(fù)合調(diào)制來調(diào)制。然后，獲得經(jīng)調(diào)制的信號的以下公式 在現(xiàn)有技術(shù)中可知，在MIMO系統(tǒng)中使用UWB信號。在此情況下，每個(gè)天線都傳輸 作為信息符號或這樣的符號(STBC)的塊的函數(shù)、經(jīng)調(diào)制的UWB信號。最初為窄帶信號或DS-CDMA開發(fā)的空時(shí)編碼技術(shù)在應(yīng)用于脈沖UWB信號時(shí)表現(xiàn)欠 佳。實(shí)際上，已知的空時(shí)碼(例如在B. A. Sethuraman的上述論文中公開的那些)通常具有 復(fù)雜系數(shù)并因此攜帶相位信息。然而，利用與脈沖UWB信號寬度相同的頻帶來恢復(fù)信號中 的該相位信息是很困難的。使用實(shí)碼(real code)，例如通過為在(4)中定義的編碼選擇Y = 士 1，可導(dǎo)致與 所見相同的最大分集的損失。相反，保持最大分集的特性可導(dǎo)致編碼的元素(例如I Y I ^ ι 的矩陣σ γ的元素)屬于與信息符號所屬的組(constellation)相比較的放大和/或翻轉(zhuǎn) (flipped)的調(diào)制組，導(dǎo)致高于單天線配置的PAI3R值。本發(fā)明的目的是提出沒有上述缺點(diǎn)(特別是與單天線配置相比提高的PAPR水平) 的實(shí)空時(shí)碼。本發(fā)明的次要目的是提出無論天線數(shù)量多少都還會具有最大分集的編碼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由用于包含數(shù)量為P的多個(gè)發(fā)射元的UWB傳輸系統(tǒng)的空時(shí)編碼的方法限 定，該方法將屬于M-PPM-M’ -PAM(其中M彡2)調(diào)制字母表的信息符號S = ( σ σ 2，..， σ ρ)的塊編碼為向量序列，向量分量旨在用于對該系統(tǒng)的給定發(fā)射元和使用傳輸信道的脈 沖UWB信號進(jìn)行位置和幅度調(diào)制，根據(jù)從以下矩陣的元素中獲得該多個(gè)向量中的哪一個(gè)， 向量的每個(gè)分量均對應(yīng)于PPM調(diào)制位置 該矩陣的行對應(yīng)于使用的傳輸信道，該矩陣的列對應(yīng)于發(fā)射元，矩陣C定義在其 行和/或其列的置換(permutation)內(nèi)，Ω定義為M-PPM字母表的調(diào)制位置的置換與調(diào)制 位置中的一個(gè)位置的M’ -PAM調(diào)制字母表的對稱運(yùn)算(symmetry operation)的結(jié)合。例如，該置換運(yùn)算是該調(diào)制位置的循環(huán)置換，具體是該調(diào)制位置的循環(huán)移位。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，發(fā)射元的數(shù)量P和調(diào)制位置的數(shù)量M確定M-d (M) > P，其中，在 M是2的冪的情況下，d (M)由d(M) =0進(jìn)行限定，而在其它情況下定義為M的最大約數(shù)，以HM/d(M)比是奇數(shù)。 根據(jù)備選實(shí)施例，M’ = 1，符號σ σ2, .. , σρ屬于該M-PPM調(diào)制字母表。然后 符號σ2，..，σ ρ可占據(jù)除了應(yīng)用該對稱運(yùn)算的調(diào)制位置(m±)之外的所有調(diào)制位置。
輻射元可以是UWB天線、激光二極管或發(fā)光二極管。該脈沖信號可以是TH-UWB信號、DS-UffB信號或TH_DS_UWB信號。本發(fā)明也涉及包含多個(gè)輻射元的UWB傳輸系統(tǒng)，包含-編碼裝置，用于將屬于M-PPM-M’-PAM調(diào)制字母表(其中M彡2)的信息符號S =(σι; σ2,.., σρ)的塊編碼為向量序列，每個(gè)向量均與給定使用的傳輸信道和輻射元關(guān) 聯(lián)，向量的每個(gè)分量均對應(yīng)于PPM調(diào)制位置，該向量從以下矩陣元素中獲得 該矩陣的行對應(yīng)于使用的傳輸信道，該矩陣的列對應(yīng)于輻射元，矩陣C定義在其 行和/或其列的置換內(nèi)，Ω定義為M-PPM字母表的調(diào)制位置中的置換與調(diào)制位置中的一個(gè) 位置的M，-PAM調(diào)制字母表的對稱運(yùn)算的結(jié)合；-多個(gè)調(diào)制器，用于對脈沖UWB信號進(jìn)行位置和幅度調(diào)制，每個(gè)調(diào)制器都與輻射元 關(guān)聯(lián)，并在使用傳輸信道期間通過與該輻射元和該使用的信道關(guān)聯(lián)的向量分量來對該信號 進(jìn)行位置與幅度調(diào)制；-輻射元，每個(gè)輻射元均適于發(fā)射信號，從而由該關(guān)聯(lián)的調(diào)制器調(diào)制該信號。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，輻射元的數(shù)量P和調(diào)制位置的數(shù)量M確定M-d (M) > P，其中，在 M是2的冪的情況下，d (M)定義為d (M) =0，而在其它情況下定義為M的最大約數(shù)，以使M/ d(M)比是奇數(shù)。


參照附圖，通過閱讀本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而 易見，其中圖1示意性地示出具有在現(xiàn)有技術(shù)中已知的STBC編碼的MIMO傳輸系統(tǒng)；圖2A 圖2C示出TH-UWB、DS-UffB和TH-DS-UWB信號的各自形式；圖3示出M-PPM-M，-PAM組的實(shí)例；以及圖4示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的多天線UWB傳輸系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基本思想是使用屬于M-PPM-M’ -PAM調(diào)制組(其中M彡2并且M’彡1) 的信息符號，并根據(jù)M-PPM字母表的調(diào)制位置的置換運(yùn)算和PAM字母表的對稱運(yùn)算構(gòu)造空 時(shí)碼。具有P個(gè)傳輸天線的UWB傳輸系統(tǒng)，并更一般地，如下文所述，具有P個(gè)輻射元的UWB傳輸系統(tǒng)會在下文中考慮。保持相同標(biāo)記約定(notation convention)，通過以下
PMXP維的矩陣，定義系統(tǒng)使用的空時(shí)碼 其中O1, σ2,.., σρ是將要傳輸?shù)腗-PPM-M’ -PAM信息符號，以維度M的列向量 的形式表示，該向量的分量全為零，除了單獨(dú)分量屬于M，-PAM字母表的情況。一般來說，根據(jù)本發(fā)明，C的行(這里行指向量的行)和/或列的任意置換是空時(shí) 碼，行置換等效于信道使用的瞬時(shí)的置換(PCU)，列置換等效于傳輸天線的置換。具有尺寸MXM的矩陣Ω表示調(diào)制位置中的一個(gè)的M’ -PAM字母表的對稱(或倒 置)運(yùn)算π和M-PPM字母表的調(diào)制位置的置換運(yùn)算ω的結(jié)合。倒置運(yùn)算可在置換運(yùn)算之 前或之后，即分別為Ω = ω ο π或Ω = π ο ω。調(diào)制位置的置換指定其自身上的所有調(diào) 制位置{O,..，Μ-1}的任何雙向單射(bijection)，除恒等(identity)的情況外。M’_PAM字 母表的對稱或倒置運(yùn)算指定運(yùn)算η，以使η (a) = -a，其中a e {2m’ -I-M' |m，= 1，...， Μ’ }。在圖3中示出Μ’ -PAM字母表對稱軸Δ，應(yīng)理解，僅為PPM位置中的一個(gè)而執(zhí)行圍繞 該軸的倒置。給定矩陣Ω是一元的(unitary)，每個(gè)傳輸天線的平均能量對于所有傳輸天線來 說是相同的。由于信息符號的分量σ i是實(shí)數(shù)，因此(13)定義的空時(shí)碼是實(shí)數(shù)。由于信息符號 缺少約束條件，因此獨(dú)立符號P在P個(gè)PCU期間傳輸，因而空時(shí)碼速率是一元的。例如，如果上述置換運(yùn)算ω是簡單的循環(huán)移位，那么矩陣Ω可寫作 其中，Im-H1是尺寸為M-I的一元矩陣(identity matrix)，Oixsh是尺寸為M-1 的零行向量，0M_1X1是尺寸為M-I的零列向量。如果倒置運(yùn)算在置換之前執(zhí)行，則這里倒置 運(yùn)算在位置M-I上執(zhí)行，如果倒置運(yùn)算在置換之后執(zhí)行，則在位置1上執(zhí)行。通過說明，在ω是簡單循環(huán)移位(14)的情況下，空時(shí)矩陣(13)的形式可解釋
其中，不失一般性地，假設(shè)Ω具有(14)中給定的形式，并且ai,m= O1^-O
其中其中，Q1= (σ 10 σ 是Μ’-PAM字母表的元素，即ai e {-Μ' +1，..，Μ' -1}，μ工是相對于符號σ i的調(diào)制位置， δ是狄拉克符號。給定I1也是M’ -PAM字母表的元素，Ω O1也是M-PPM-M’ -PAM調(diào)制字 母表的元素?，F(xiàn)在考慮系統(tǒng)是雙天線(P = 2)的特殊情況。然后矩陣C具有以下形式

根據(jù)定義，如果對于代碼的任意分離矩陣對C，C’，AC = C-C’具有滿秩，S卩如果下
式具有滿秩，則代碼處于最大分集 其中，ai = Q1-O^1 并且 a2 = σ 2-σ矩陣Δ C可寫作以下擴(kuò)展形式
如果這兩個(gè)列向量共線，則矩陣AC不處于滿秩，即如果非零標(biāo)量λ存在，以使ai,m = Xa2 m，m = 0，· ·，Μ-1 以及B2j^1 = - λ alj0, a2j0 = λ aia, . . . , a2jM_2 = - λ Blj^1(19)從該等式推得B2j^1 = _入、2,0 = _X4a2a =…=-入 ⑶以及，在更一般的形式下a2jm = -A2Ma2jm,m = 0,...,M-l(20)g卩，給定事實(shí)λ是實(shí)數(shù)，向量ai和a2必須為零，即C = C’。因此，P = 2時(shí) ，空時(shí)碼處于最大分集，無論是否M彡2和M’彡1。在更一般的形式中，可以示出，對于給定數(shù)量的P個(gè)天線，獲得最大分集，該最大 分集在M-PPM-M’ -PAM字母表的調(diào)制位置M的數(shù)量足夠高的時(shí)刻獲得，更準(zhǔn)確地在以下時(shí)刻 獲得M-d (M) ^ P(21)其中，d(M)定義為· d(M) = 0，當(dāng) M 是 2 的冪；· d(M)是M的最大約數(shù)(除M之外)，以使M/d(M)比是奇數(shù)；例如，對于M = 2K，最大分集在PPM位置的數(shù)量M高于或等于天線的數(shù)量P時(shí)獲得。根據(jù)第二實(shí)例，如果M是質(zhì)數(shù)，則d(M) = 1并且最大分集在M > P+1時(shí)獲得。應(yīng)注意，受遵守約束條件(21)影響，由(13)(對于在其行和列的置換之內(nèi))定義 的空時(shí)碼處于最大分集，無論是否值M’ ^ 1。必需注意，矩陣Ω在M’彡2時(shí)使M-PPM-M’_PAM調(diào)制組留下不變量。該性質(zhì)確保 了使用由(13)(對于在其行和列的置換之內(nèi))定義的空時(shí)碼的MIMO系統(tǒng)的PAPR的水平與 使用相同配置的單天線系統(tǒng)的水平一致。在Μ，= 1的特殊情況下，M-PPM-M‘ -PAM符號事實(shí)上是M-PPM字母表的元素，艮口， 向量具有M個(gè)分量，除了一個(gè)等于1之外全部為零。給定矩陣Ω不僅執(zhí)行M個(gè)調(diào)制位置的 置換，也執(zhí)行對稱運(yùn)算，矩陣C的某些元素可具有等于-1的分量，導(dǎo)致與單天線配置相比的 初始調(diào)制組的擴(kuò)展和PAI3R水平增加。然而，PAI^R水平可在系統(tǒng)速率稍降的情況下保持恒寸。實(shí)際上，如果注意到應(yīng)用倒置運(yùn)算π的PPM位置m±，那么足以提供在位置!11±不 可具有等于1的分量的符號ο 2，. .，σρο相反，符號σ工沒有與矩陣Ω相乘，其不受該約 束條件影響。例如，如果矩陣Ω具有在(14)中給定的形式，則符號σ2，..，σΡ不能占據(jù) 調(diào)制位置m± =M-I0然后，用每PCU的位的數(shù)量表示的碼率降低到 分母中的項(xiàng)表示與P個(gè)單天線系統(tǒng)的相對速率。分子中的項(xiàng)(P-I) 10&(M-1)對 應(yīng)于符號σ 2，. .，σρ的基值(contribution)，項(xiàng)10&(M)對應(yīng)于符號σ i的基值。應(yīng)注意，R彡1并且R是M的遞增函數(shù)和P的遞減函數(shù)。因此，對于給定數(shù)量P的 天線，如果空時(shí)碼C使用M-PPM符號(S卩，如果M’ = 1)，那么對于大量調(diào)制位置，碼率實(shí)際上是一元的。例如，對于雙天線MIMO系統(tǒng)，對于8-PPM調(diào)制字母表而言，得到速率R = 0.97。 現(xiàn)在考慮根據(jù)本發(fā)明使用空時(shí)碼以使
的雙天線ΜΙΜΟ傳輸系統(tǒng)的情況。此外，假設(shè)系統(tǒng)使用TH-UWB信號，如⑶中定義?？諘r(shí)碼調(diào)制該信號并在信道(P⑶) 的兩次連續(xù)使用期間傳輸。在第一次使用期間，天線1傳輸?shù)谝粠?，即用?biāo)記(8)和(15) 其中，μ工是相對于符號σ工的調(diào)制位置；并且天線2同時(shí)傳輸?shù)谝粠?其中，μ 2是相對于符號O 2的調(diào)制位置。在第二次使用信道期間，天線1傳輸?shù)诙? 其中，ω是與Ω = ω ο Ji (其中“ ο ”是復(fù)合運(yùn)算)和ω，= ω-1有關(guān)的組{0， 1，..，Μ-1}的置換；并且天線2同時(shí)傳輸?shù)诙?對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，很明顯地，通過使用根據(jù)表達(dá)式(9)的DS-TH-UWB信號 而不是根據(jù)表達(dá)式(8)的TH-UWB信號可以獲得相似表達(dá)式。圖4示出根據(jù)本發(fā)明的使用空時(shí)編碼的傳輸系統(tǒng)的實(shí)例。系統(tǒng)400通過塊S= (O1, σ2, ... , σρ)接收信息符號，其中，O1Q = 1，..，P， P > 1)是M-PPM-M’ -PAM組的符號。備選地，如果先前在該M-PPM-M’ -PAM組中進(jìn)行譯碼 (映射)，信息符號可來自具有Q = MM’的另一 Q元組。信息符號也可來自本領(lǐng)域技術(shù)人員 熟知的一個(gè)或多個(gè)運(yùn)算，例如源編碼、卷積型信道編碼、通過塊或串行或并行turbo編碼、 交錯(cuò)(interlacing)，等等。信息符號的塊S = ( σ σ 2，. . .，σ ρ)在空時(shí)編碼器410中進(jìn)行編碼運(yùn)算。更準(zhǔn) 確地，模塊410遵照表達(dá)式(13)或由上文描述的其行和/或列的倒置獲得的變量來計(jì)算矩 陣C的系數(shù)。表示P個(gè)PPM符號的C的第一行的P個(gè)列向量(具有M個(gè)分量的向量)分別 傳輸?shù)経WB調(diào)制器4201;. . .，420ρ，從而生成第一幀，然后傳輸C的第二行的P個(gè)列向量，從 而生成第二幀，等等，直到傳輸列向量的最終行，從而生成最終幀。UWB調(diào)制器420i根據(jù)列向量σ i，Ω σ ρ，Ω σ H，... , O2生成對應(yīng)的經(jīng)調(diào)制的脈沖UWB信號。用相同方式，UffB調(diào) 制器4202根據(jù)向量σ 2，σ Ω σ ρ，. . .，Ω σ 3生成對應(yīng)的經(jīng)調(diào)制的脈沖UWB信號，等等，直 到UWB調(diào)制器420Ρ根據(jù)向量σ ρ，σ , ... , O1生成對應(yīng)的調(diào)制脈沖UWB信號。例如，對于雙天線系統(tǒng)(P = 2)，如果使用具有在(14)中定義的矩陣Ω的空時(shí) 編碼矩陣(13)和TH-UWB型調(diào)制支持信號，那么UWB調(diào)制器32(^會成功提供信號(23)和 (25)，而UWB調(diào)制器3202會成功提供信號(24)和(26)。用作支持調(diào)制的脈沖UWB信號可 以備選地是DS-UWB或TH-DS-UWB類型。因此在所有情況下，脈沖UWB信號被調(diào)制，然后傳 輸?shù)捷椛湓?30i至430p。這些輻射元可以是在例如紅外域工作、與電光調(diào)制器有關(guān)的激光 二極管和LED，或替代地為UWB天線。然后，提出的傳輸系統(tǒng)可用于無線光通信領(lǐng)域中。由圖4中示出的系統(tǒng)傳輸?shù)腢WB信號可由多天線接收器以傳統(tǒng)方式進(jìn)行處理。例 如，接收器可包括RAKE型關(guān)聯(lián)(correlation)級，繼之以判斷(decision)級，使用例如本 領(lǐng)域技術(shù)人員已知的球形解碼器。
權(quán)利要求
一種用于包含數(shù)量為P的多個(gè)輻射元的UWB傳輸系統(tǒng)的空時(shí)編碼方法，所述方法將屬于M PPM M’ PAM調(diào)制字母表的信息符號S＝(σ1，σ2，...，σP)的塊編碼為向量的序列，其中M≥2，所述向量的分量用于對使用的傳輸信道和所述系統(tǒng)的給定輻射元的脈沖UWB信號進(jìn)行位置調(diào)制和幅度調(diào)制，所述向量的每個(gè)分量均對應(yīng)于PPM調(diào)制位置，其特征在于，所述向量從以下矩陣的元素中獲得所述矩陣的行對應(yīng)于所述使用的傳輸信道，所述矩陣的列對應(yīng)于輻射元，矩陣C定義在所述矩陣的行和/或列的置換內(nèi)，Ω定義為M PPM字母表的所述調(diào)制位置的置換(ω)與所述調(diào)制位置中的一個(gè)位置(m±)的M’ PAM調(diào)制字母表的對稱運(yùn)算(π)的結(jié)合。FPA00001187455400011.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空時(shí)編碼方法，其特征在于，所述置換運(yùn)算(ω)是所述調(diào)制 位置的循環(huán)置換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空時(shí)編碼方法，其特征在于，所述循環(huán)置換是所述調(diào)制位置 的循環(huán)移位。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空時(shí)編碼方法，其特征在于，所述輻射元的數(shù) 量P和所述調(diào)制位置的數(shù)量M確定M-d (M)彡P(guān)，其中，在M是2的冪的情況下，d (M)由d (M) =0進(jìn)行限定，而在其它情況下d (M)定義為M的最大約數(shù)，以使M/d (M)比是奇數(shù)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空時(shí)編碼方法，其特征在于，M’= 1，則所述符 號σ2，...，ο ρ屬于所述M-PPM調(diào)制字母表，所述符號ο2，...，σΡ可以占據(jù)除了應(yīng)用 所述對稱運(yùn)算的調(diào)制位置(m士)之外的所有的所述調(diào)制位置。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的空時(shí)編碼方法，其特征在于，所述輻射元是 UWB天線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的空時(shí)編碼方法，其特征在于，所述輻射元是激光 二極管或發(fā)光二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的空時(shí)編碼方法，其特征在于，所述脈沖信號是TH-UWB信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的空時(shí)編碼方法，其特征在于，所述脈沖信號是DS-UWB信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的空時(shí)編碼方法，其特征在于，所述脈沖信號是 TH-DS-UWB 信號。
11.一種包含多個(gè)輻射元(4301;4302，..，430P)的UWB傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng) 包含-編碼裝置(410)，用于將屬于M-PPM-M，-PAM調(diào)制字母表的信息符號S =( ο工， σ 2, . . . , σ ρ)的塊編碼為向量的序列，其中M彡2，每個(gè)所述向量均與給定的傳輸信道的使 用和輻射元關(guān)聯(lián)，所述向量的每個(gè)分量均對應(yīng)于PPM調(diào)制位置，所述向量從以下矩陣的元 素中獲得 所述矩陣的行對應(yīng)于所述使用的所述傳輸信道，所述矩陣的列對應(yīng)于輻射元，矩陣C 定義在所述矩陣的行和/或列的置換內(nèi)，Ω定義為M-PPM字母表的所述調(diào)制位置中的置換 (ω)與所述調(diào)制位置中的一個(gè)位置(m±)的Μ’ -PAM調(diào)制字母表的對稱運(yùn)算(π)的結(jié)合； -多個(gè)調(diào)制器(4201;4202，..，420Ρ)，用于對脈沖UWB信號進(jìn)行位置調(diào)制和幅度調(diào)制，每 個(gè)調(diào)制器均與輻射元關(guān)聯(lián)，并在所述使用的傳輸信道期間，通過與所述輻射元和所述使用 的信道關(guān)聯(lián)的向量的分量來對所述信號進(jìn)行位置調(diào)制和幅度調(diào)制；-輻射元，每個(gè)輻射元均用于發(fā)射由關(guān)聯(lián)的所述調(diào)制器調(diào)制的所述信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的UWB傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述輻射元的數(shù)量P和所述調(diào) 制位置的數(shù)量M確定M-d(M)彡P(guān)，其中，在M是2的冪的情況下，d(M)定義為d(M) =0，而 在其它情況下定義為M的最大約數(shù)，比是奇數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于包含多個(gè)輻射元(4301，4302，..，430P)的UWB傳輸系統(tǒng)的空時(shí)編碼方法，該方法將屬于M-PPM-M’-PAM調(diào)制字母表的信息符號S＝(σ1，σ2，...，σP)的塊編碼為從以下矩陣元素中獲得的向量的序列矩陣的行對應(yīng)于使用的傳輸信道，矩陣的列對應(yīng)于輻射元，矩陣C定義在其行和/或其列的置換內(nèi)，Ω定義為M-PPM字母表的調(diào)制位置的置換(ω)與調(diào)制位置中的一個(gè)位置(m±)的M’-PAM調(diào)制字母表的對稱運(yùn)算(π)的結(jié)合。
文檔編號H04B1/69GK101933238SQ200980103476
公開日2010年12月29日 申請日期2009年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
發(fā)明者沙迪·阿布里耶伊利 申請人:法國原子能及替代能源委員會