專利名稱：一種多輸入多輸出正交頻分復用系統(tǒng)的發(fā)送方法和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及移動通信領域的空時處理技術(shù)，尤其涉及一種多輸入多輸出
(MIMO)正交頻分復用(OFDM)系統(tǒng)的發(fā)送方法和裝置。
背景技術(shù)：
多天線無線通信系統(tǒng)因為能夠提供更高的數(shù)據(jù)傳輸率并保證更低的誤 碼差錯概率而得到人們越來越多的注意。但是，大多數(shù)多天線系統(tǒng)假設接收 端已知信道狀態(tài)信息，而這在多數(shù)情況下是無法保證的，尤其是在時變信道 或者發(fā)送端采用更多的發(fā)送天線的時候。為了解決這個問題，Hochwald和 Sweldens于2000年提出了差分酉空時調(diào)制(Differential Unitary Space-Time Modulation,簡稱DUSTM)方案。Hughes也于2000年提出類似的方案。
差分酉空時調(diào)制可以看作是傳統(tǒng)的差分相移鍵控的多天線擴展。在 DUSTM系統(tǒng)中，信道相干時間T必須不小于分組時間間隔M的兩倍，即 T>2M。
在發(fā)送端，首先發(fā)送單位矩陣&,即^。=/"。然后進行差分調(diào)制，在 時間序列1=1, 2...時的發(fā)送矩陣表示如下
U人-' 式(l)
其中^為信息矩陣，其維數(shù)為MxM。該矩陣從酉空時調(diào)制星座群中選 擇得到。
在接收端，接收機根據(jù)接收到的兩個連續(xù)矩陣i;和乙進行非相干檢測。 根據(jù)信道假設信道在T》2M符號周期內(nèi)保持不變，所以T和T-1對應的 信道矩陣相同，實際上就可以通過相干檢測得到發(fā)送的信號。
差分酉空時調(diào)制在慢衰落信道下無需知道信道狀態(tài)信息(CSI， Channel State Information )而能達到信道最大容量，因而近年來獲得了越來越多的關(guān)
注。但是在快速衰落信道下，DUSTM的性能急速惡化并呈現(xiàn)出較高的誤碼
平層。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在于需要提供一種多輸入多輸出正交頻 分復用系統(tǒng)的發(fā)送方法和裝置，以提高多輸入多輸出系統(tǒng)的信號發(fā)送性能。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種多輸入多輸出正交頻分復用
系統(tǒng)的發(fā)送裝置，包括
編碼器，用于對要發(fā)送的信息進行信道編碼；
外交織器，用于對所述信道編碼的編碼結(jié)果進行交織處理；
星座映射模塊，用于對所述交織處理后的編碼信息進行星座映射，構(gòu)造 星座群集；
基于空頻塊交織的差分酉空頻調(diào)制器，用于對所述星座群集中的元素進 行基于空頻塊交織的差分酉空頻調(diào)制，得到各天線上的待發(fā)送信號。
上述發(fā)送裝置中，所述編碼器進行的信道編碼，可以包括低密度校驗編 碼或Turbo編碼。
上述發(fā)送裝置中，所述外交織器可以按照級聯(lián)編碼對所述編碼結(jié)果進行 所述交織處理。
上述發(fā)送裝置中，所述星座映射模塊構(gòu)造的所述星座群集，其元素矩陣 ^及所述矩陣^的轉(zhuǎn)置《，可以滿足^ —《滿秩且行列式^ -《的值最大。
上述發(fā)送裝置中，所述基于空頻塊交織的差分酉空頻調(diào)制器可以包括 內(nèi)編碼器，用于對所述星座群集中的元素進行差分酉空頻調(diào)制編碼，得 到酉空頻矩陣；
分割模塊，用于對所述酉空頻矩陣進行矩陣分割，得到分割后的子矩陣；
子矩陣交織器，用于對所述分割后的子矩陣進行矩陣交織處理；
正交頻分復用調(diào)制器，用于對所述矩陣交織處理后的符號進行正交頻分 復用調(diào)制，得到所述各天線上的待發(fā)送信號。進一步地，所述分割模塊的分割方式，可以包括沿空間軸分割，沿頻率 軸分割，或空間軸、頻率軸二維統(tǒng)一分割。
進一步地，所述子矩陣交織器可以根據(jù)所述分割后的子矩陣的地址進行 所述交織處理。更進一步地，所述子矩陣交織器可以#4居所述分割后的子矩 陣的地址從小到大依次進行所述交織處理。
本發(fā)明進而提供了 一種多輸入多輸出正交頻分復用系統(tǒng)的發(fā)送方法，包
括
(1) 對要發(fā)送的信息進行信道編碼；
(2) 對所述信道編碼的編碼結(jié)果進行交織處理；
(3) 對所述交織處理后的編碼信息進行星座映射，構(gòu)造星座群集；
(4 )對所述星座群集中的元素進行基于空頻塊交織的差分酉空頻調(diào)制， 得到各天線上的待發(fā)送信號。
上述發(fā)送方法步驟(l)中，所述信道編碼，可以包括低密度校驗編碼 或Turbo編碼。
上述發(fā)送方法中，所述步驟(2)可以按照級聯(lián)編碼對所述編碼結(jié)果進 4亍所述交織處理。
上述發(fā)送方法中，所述星座群集中的元素矩陣^及所述星座群集中與所 述矩陣K不同的任一矩陣《，可以滿足K -《滿秩且行列式^ _《的值最大。
上述發(fā)送方法，所述步驟(4)可以包括
(41 )對所述星座群集中的元素進行差分酉空頻調(diào)制編碼，得到酉空頻
矩陣；
(42)對所述酉空頻矩陣進行矩陣分割，得到分割后的子矩陣；
(43 )對所述分割后的子矩陣進行矩陣交織處理；
(44 )對所述矩陣交織處理后的符號進行正交頻分復用調(diào)制，得到所述 各天線上的待發(fā)送信號。
進一步地，步驟(42)中所述矩陣分割的方式，可以包括沿空間軸分割， 沿頻率軸分割，或空間軸、頻率軸二維統(tǒng)一分割。
進一步地，所述步驟(42)可以根據(jù)所述分割后的子矩陣的地址進行所 述矩陣交織處理。更進一步地，所述步驟(42)可以根據(jù)所述分割后的子矩 陣的地址從小到大依次進行所述矩陣交織處理。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明不僅能夠繼承DUSTM在慢衰落信道下的優(yōu) 點，而且在快速衰落信道下能夠保持良好的系統(tǒng)性能。另外，交織處理的方 式可以根據(jù)資源塊的大小靈活地選擇。


圖1為本發(fā)明裝置實施例框圖示意；
圖2為本發(fā)明空頻塊交織的差分酉空頻調(diào)制裝置的框圖示意；
圖3為本發(fā)明方法實施例步驟示意；
圖4為圖3所示步驟304的具體過程示意圖5為差分酉空頻調(diào)制的原理示意圖6為本發(fā)明方法一較具體的步驟流程示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細說明。
首先對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)進行簡要描述，我們以低密度校驗(LDPC)編碼 或Turbo編碼作為該MIMO-OFDM系統(tǒng)的信道編碼。出于編碼級聯(lián)思想的 考慮，將LDPC碼認為是外編碼，將差分酉空頻調(diào)制(DUSFM)基于交織 的空頻編碼認為是內(nèi)編碼，這樣有利于通過交織器的設計使得接收端譯碼時 內(nèi)編碼可以充分利用外信息來獲得更好的級聯(lián)編碼增益。
請參考圖1,為本發(fā)明裝置實施例的示意圖，本發(fā)明裝置除了多條發(fā)射 天線11之外，主要還包括
編碼器101，用于對要發(fā)送的比特信息進行信道編碼，獲得編碼結(jié)果；
外交織器102，與編碼器101相連，根據(jù)級聯(lián)碼的設計思路對外交織器 進行設計，確定其交織的方式和規(guī)模后，對編碼結(jié)果進行交織處理；
星座映射模塊103,用于對交織處理后的編碼信息進行星座映射，構(gòu)造
星座群集Q;
基于空頻塊交織的差分酉空頻調(diào)制(I-DUSFM)器104,用于對星座群 集Q中的元素進行基于空頻塊交織的差分酉空頻調(diào)制，得到的即為各天線 上的待發(fā)送信號。
上述I-DUSFM器104,其結(jié)構(gòu)如圖2所示，從功能上來i兌包括
內(nèi)編碼器201,定義星座群的維數(shù)為L，利用式(1 )的原理對星座群集 Q中的元素進行差分酉空頻調(diào)制編碼，得到酉空頻矩陣^;
分割模塊202,用于對所得酉空頻矩陣^進行矩陣分割，得到分割后 的子矩陣；
子矩陣交織器203,用于對分割后的子矩陣進行矩陣交織處理；
OFDM調(diào)制器204,與多條發(fā)射天線ll相連，天線用于對矩陣交織處 理后的符號進行OFDM調(diào)制，得到各天線上的待發(fā)送信號。
分割;漠塊202的分割方式，可以分為沿空間軸分割，沿頻率軸分割，以 及空間軸、頻率軸二維統(tǒng)一分割。
圖3示出了本發(fā)明方法實施例的示意圖，結(jié)合圖1所示的本發(fā)明裝置實 施例，本發(fā)明方法的主要步驟如下
步驟301,對要發(fā)送的比特信息進行信道編碼，將編碼結(jié)果輸出給外交 織器；
步驟302，根據(jù)級聯(lián)碼的設計思路對外交織器進行設計，確定其交織的 方式和規(guī)模，對編碼結(jié)果進行交織處理；
步驟303,對交織后的編碼信息進行星座映射，構(gòu)造星座群集Q;
步驟304,對星座群集Q中的元素進行基于空頻塊交織的差分酉空頻調(diào) 制，獲得各天線上待發(fā)送信號。
上述步驟301中，對比特信息進行信道編碼，可以是LDPC編碼，也可 以是Turbo編碼等等。
圖4示出了上述步驟304的具體過程，結(jié)合圖2所示I-DUSFM器104
的結(jié)構(gòu)示意，上述步驟304的具體步驟包括
步驟401,將信息符號^映射成符號矩陣^，該矩陣^為星座群Q中的 元素。為了獲取最大的分集增益和編碼增益，在星座群Q中的矩陣^與同 屬于星座群Q但不同于^的任意矩陣《要滿足矩陣^—^為滿秩，并且行 列式^—《的值det^—《)為最大。定義星座群的維數(shù)為L,利用式(l)的 原理對星座群Q中的元素^進行差分酉空頻調(diào)制，具體表示如下式
<formula>formula see original document page 10</formula> 式(2)
其中^。=/", ^為MlxMl的單位陣，Ml為發(fā)射天線個數(shù)，根據(jù)式(2)
進行差分調(diào)制，可得酉空頻矩陣^ (* = 1， K，《為資源塊的子載波個數(shù))。
A的第m行表示在第m個發(fā)送天線上不同子載波上發(fā)送的信號。
步驟402,對所得酉空頻矩陣^進行矩陣分割，分割的方法可采用以 下幾種
1 )沿空間軸分割
沿著空頻矩陣的空間軸將^分割成M1個子矩陣，每個子矩陣維數(shù)為Ml xl,為方便起見，將這些矩陣依時間順序標記為I(0)，^(1)，……，1(^1),通過 對矩陣 (Ns+1) 個空頻矩陣^ (k=0,Ns)依次作如上分割處理， 得到=《x (7VS +1)個維數(shù)為組x 1的子矩陣。
2) 沿頻率軸分割
沿著空頻矩陣的頻率軸將^分割成K個子矩陣，每個子矩陣維數(shù)為1x 〖，為方便起見，將這些矩陣依時間順序標記為l(0)，^(1)，……，x(幻，通過對 (仏+l)個空頻矩陣^ (k=0， ...， Ns )依次作如上分割處理，得到 A^=^lx(iV,+l)個維數(shù)為i x〖的子矩陣。
3) 空間軸、頻率軸二維統(tǒng)一分割
沿空頻矩陣的空間軸將&分割成(MixZQ/(M1' xt)個子矩陣，每個子矩 P車維數(shù)為Ml'x兀'，其中M1、M1，《、《。通過對(^十1) 個空頻矩陣^ (K = G，l" ，iVv， W、為星座群中信息矩陣的個數(shù))依次作如上分割處理，得到
<formula>formula see original document page 10</formula>個維數(shù)為Ml' x《'的子矩陣。 步驟403，根據(jù)上述三種劃分方式其中之一進行劃分后的這些子矩陣被
送入子矩陣交織器中進行交織處理。定義子矩陣<formula>formula see original document page 11</formula>地址為/ =似似** + / (其中MM表示分割得到的子矩陣的個數(shù))，然后按地址從 小到大依次輸入到交織器中進行交織處理，經(jīng)過交織處理后，輸出子矩陣地址表示如下
<formula>formula see original document page 11</formula> 式(3 )
其中W表示下取整。
步驟404，經(jīng)過上述矩陣交織處理，發(fā)送端一幀符號對應的發(fā)送信號^ 可以表示^口下
<formula>formula see original document page 11</formula> 式(4 )
其中，<formula>formula see original document page 11</formula>;
矩陣&的第附(附^M1)行表示在第w個發(fā)送天線上不同子載波發(fā)送的信號。
圖5示出了上述步驟401進行差分酉空頻調(diào)制的原理，首先對信號進行 基于酉陣的空頻調(diào)制(USFM)，然后根據(jù)信息矩陣^以及在頻域頻移了一 個單位的酉空頻矩陣Xw ,可得當前酉空頻矩陣A的差分編碼結(jié)果，即
下面給出本發(fā)明方法較具體的一個實施例流程，如圖6所示，包括步驟
步驟601,對要發(fā)送的比特信息進行LDPC信道編碼，將其編碼結(jié)果輸 出給外交織器；
步驟602,根據(jù)級聯(lián)碼的設計思路對外交織器進行設計，確定其交織的 方式和規(guī)模，對編碼結(jié)果進行交織處理；
步驟603,對交織后的編碼信息進行星座映射，構(gòu)造星座群集Q，該集 合的元素要滿足上述分集增益和編碼增益的原則；
步驟604，對星座群集中的信息矩陣利用公式(2)進行差分酉編碼；
步驟605,對經(jīng)過差分酉空頻編碼的矩陣沿空間軸進行分割；
步驟606,對分割好的子矩陣采用式(3)所示方法進行交織處理；
步驟607,進行OFDM調(diào)制后，發(fā)送到天線上。
本發(fā)明在差分酉空頻調(diào)制系統(tǒng)中，首先信息符號被映射成酉空時星座， 然后通過差分調(diào)制，生成空頻矩陣，接著將這些空頻矩陣沿著頻率或空間(天
線)軸分割成若干子矩陣，最后對這些子矩陣進行交織處理后經(jīng)過OFDM
調(diào)制發(fā)送到相應的發(fā)送天線上。
本發(fā)明結(jié)合LDPC或Turbo等信道編碼作為外碼，空頻編碼作為內(nèi)碼， 而提出的多輸入多輸出正交頻分復用系統(tǒng)基于空頻塊交織的差分酉空頻調(diào) 制的多天線發(fā)送方案，不僅可以抵抗多天線系統(tǒng)中的快速信道衰落的情況， 保持良好的系統(tǒng)性能，而且在慢衰落信道下I-DUSFM無需信道狀態(tài)信息仍 能獲得全發(fā)送分集。除此之外，本發(fā)明空頻交織處理的方式可以根據(jù)資源塊 的大小靈活地選擇沿空間軸劃分，沿頻率軸劃分，或者空、頻二維統(tǒng)一劃分 登三種劃分方式，其性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的DUSTM系統(tǒng)。
當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的 形，但這些相應的改變和變形都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種多輸入多輸出正交頻分復用系統(tǒng)的發(fā)送裝置，其特征在于，包括編碼器，用于對要發(fā)送的信息進行信道編碼；外交織器，用于對所述信道編碼的編碼結(jié)果進行交織處理；星座映射模塊，用于對所述交織處理后的編碼信息進行星座映射，構(gòu)造星座群集；基于空頻塊交織的差分酉空頻調(diào)制器，用于對所述星座群集中的元素進行基于空頻塊交織的差分酉空頻調(diào)制，得到各天線上的待發(fā)送信號。
2、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)送裝置，其特征在于，所述編碼器進行的信 道編碼，包括低密度校驗編碼或Turbo編碼。
3、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)送裝置，其特征在于，所述外交織器按照級 聯(lián)編碼對所述編碼結(jié)果進行所述交織處理。
4、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)送裝置，其特征在于，所述星座映射模塊構(gòu) 造的所述星座群集，其元素矩陣^及所述矩陣^的轉(zhuǎn)置《，滿足^-《滿秩 且行列式^—《的值最大。
5、 如權(quán)利要求1所述的發(fā)送裝置，其特征在于，所述基于空頻塊交織 的差分酉空頻調(diào)制器包括內(nèi)編碼器，用于對所述星座群集中的元素進行差分酉空頻調(diào)制編碼，得 到酉空頻矩陣；分割模塊，用于對所述酉空頻矩陣進行矩陣分割，得到分割后的子矩陣；子矩陣交織器，用于對所述分割后的子矩陣進行矩陣交織處理；正交頻分復用調(diào)制器，用于對所述矩陣交織處理后的符號進行正交頻分 復用調(diào)制，得到所述各天線上的待發(fā)送信號。
6、 如權(quán)利要求5所述的發(fā)送裝置，其特征在于，所述分割模塊的分割 方式，包括沿空間軸分割，沿頻率軸分割，或空間軸、頻率軸二維統(tǒng)一分割。
7、 如權(quán)利要求5所述的發(fā)送裝置，其特征在于，所述子矩陣交織器根 據(jù)所述分割后的子矩陣的地址進行所述交織處理。
8、 如權(quán)利要求7所述的發(fā)送裝置，其特征在于，所述子矩陣交織器根據(jù)所述分割后的子矩陣的地址從小到大依次進行所述交織處理。
9、 一種多輸入多輸出正交頻分復用系統(tǒng)的發(fā)送方法，其特征在于，包括(1) 對要發(fā)送的信息進行信道編碼；(2) 對所述信道編碼的編碼結(jié)果進行交織處理；(3) 對所述交織處理后的編碼信息進行星座映射，構(gòu)造星座群集；(4 )對所述星座群集中的元素進行基于空頻塊交織的差分酉空頻調(diào)制， 得到各天線上的待發(fā)送信號。
10、 如權(quán)利要求9所述的發(fā)送方法，其特征在于，步驟(l)中所述信 道編碼，包括低密度4交驗編碼或Turbo編碼。
11、 如權(quán)利要求9所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述步驟(2)按照級^:編碼對所述編碼結(jié)果進行所述交織處理。
12、 如權(quán)利要求9所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述星座群集中的元 素矩陣^及所述星座群集中與所述矩陣^不同的任一矩陣《，滿足^ -《滿 秩且行列式^ — ^的值最大。
13、 如權(quán)利要求9所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述步驟(4)包括 (41 )對所述星座群集中的元素進行差分酉空頻調(diào)制編碼，得到酉空頻矩陣；(42)對所述酉空頻矩陣進行矩陣分割，得到分割后的子矩陣； (43 )對所述分割后的子矩陣進^f于矩陣交織處理； (44)對所述矩陣交織處理后的符號進行正交頻分復用調(diào)制，得到所述 各天線上的待發(fā)送信號。
14、 如權(quán)利要求13所述的發(fā)送方法，其特征在于，步驟(42)中所述 矩陣分割的方式，包括沿空間軸分割，沿頻率軸分割，或空間軸、頻率軸二 維統(tǒng)一分割。
15、 如權(quán)利要求13所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述步驟(42)根 據(jù)所述分割后的子矩陣的地址進行所述矩陣交織處理。
16、 如權(quán)利要求15所述的發(fā)送方法，其特征在于，所述步驟(42)根 據(jù)所述分割后的子矩陣的地址從小到大依次進行所述矩陣交織處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多輸入多輸出正交頻分復用系統(tǒng)的發(fā)送方法和裝置，旨在提高多輸入多輸出系統(tǒng)的信號發(fā)送性能，其方法主要步驟為對要發(fā)送的信息進行信道編碼；對所述信道編碼的編碼結(jié)果進行交織處理；對所述交織處理后的編碼信息進行星座映射，構(gòu)造星座群集；對所述星座群集中的元素進行基于空頻塊交織的差分酉空頻調(diào)制，得到各天線上的待發(fā)送信號。本發(fā)明繼承了DUSTM在慢衰落信道下的優(yōu)點，而且在快速衰落信道下能夠保持良好的系統(tǒng)性能。
文檔編號H04L27/26GK101374128SQ200710140500
公開日2009年2月25日 申請日期2007年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日
發(fā)明者康 馮, 王衍文, 郝東來 申請人:中興通訊股份有限公司