无线通信设备及其操作方法技术

本发明专利技术涉及可以在无线通信环境中结合空间和时间分集来提供增量冗余的空时编码技术。一般而言，发射机通过符号块以高带宽效率向接收机发送分组，如果接收机未正确接收到数据分组，则发射机发送附加符号来协助对未被正确接收的分组进行解码。采用混和型ARQ反馈机制，以便接收机可以就这些分组是否被正确接收通知发射机。发射机可以根据反馈信息确定是发送新的符号还是启用增量冗余。通过将对应于这些冗余符号的接收码字与原分组发送的那些码字组合，向接收机提供附加分集、编码增益、信号能量或它们的组合，并利用它们来正确地解码发送数据。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
无线通信设备及其操作方法本申请是2003年7月7日提交的题为“具有增量冗余的空时码”的专利技术专利申请03825185.X的分案申请。
本专利技术涉及无线通信，更具体地来说，涉及在空间分集通信环境中采用空时码协助增量冗余。
技术介绍
近年来，对无线数据服务的需求呈爆炸式增长，从无线语音到无线数据的演化造成对无线容量的需求呈指数级增长。由于全世界已经有超过十亿个用户，所以可以预计无线服务的预订量到2005年将超过有线服务的预订量。这已迫使无线服务提供商和设备供应商不得不寻求提高无线系统数据率的途经，由此促使大量机构对此进行研究。无线信道存在诸如路径损耗、屏蔽效应、衰落、噪声、带宽有限、移动终端上的电力受限以及来自其它用户的干扰等缺陷。这些限制使无线信道就像一个狭窄的管道，不允许快速的数据流以及使高效利用带宽的高数据率无线通信设计成为一项具有挑战性的任务。再者，无线系统设计上的挑战还包括资源分配的设计、与快速变化物理信道相关的移动性问题、便携性以及提供保密和安全性。当传输信道经历深度衰落时，接收机可能无法确定发送的信号，除非还向该接收机发送了该信号的另一个副本或版本。此方法称为分集，它是实现无线信道上可靠传输的最重要的贡献之一。分集的示例包括：1.时间分集：将发送信号的副本以时域冗余的形式提供给接收机。2.频率分集：利用在不同频率上发射的电波引起传播介质中不同的多径结构这一事实。将发送信号的副本以频域冗余的形式提供给接收机。3.空间分集：采用空间上分开或具有不同偏振的天线。将发送信号的副本以空域冗余的形式提供给接收机。这可以在不影响带宽效率的前提下实现。空间分集通常是发射机与接收机的相关发射天线和接收天线的数量和布局的函数。用多个发射天线和接收天线实现空间分集的系统通常称为多输入多输出(MIMO)系统。因此，发送设备将具有N个发射天线，而接收设备具有M个接收天线。空时编码控制从N个发射天线的每一个发送什么数据。发射机上的空时编码功能处理要发送的数据，并创建从N个发射天线发送的唯一性信息。M个接收天线的每一个接收从N个发射天线的每一个发送的信号。接收设备上的空时解码功能组合从N个发射天线发送的信息以恢复该数据。空时编码(STC)通常采用许多种技术之一来实现。一种示范技术是以不同的格式对同一数据编码，以从不同的发射天线发送。因此，该同一数据以不同的格式从N个发射天线的每一个发送出去。另一种示范技术是从N个发射天线中不同的天线发送不同的数据，其中避免了第一种技术的冗余性。第一种技术即空时发送分集(STTD)在最大化分集时有效，但由于需要冗余导致效率不高。第二种技术通常称为V-BLAST(垂直-贝尔实验室分层空时)提高了具有足够多的可用分集的系统的系统吞吐量。一旦达到分集的阈值量，数据率就随BLAST系统的发送和接收天线的数量线性增长，而附加的空间分集对STTD系统中的数据率影响很小。本领域技术人员会认识到，其它STC技术如空时格形码和空时块码。有关STTD和V-BLAST的更多信息可以参见SiavashM.Alamouti所著的“用于无线通信的简单发送分集技术”(“ASimpleTransmitDiversityTechniqueforWirelessCommunications”，IEEEJ.Select.AreasCommun.，vol.16，pp.1451-1458，Oct.1998)；G.J.Foschini所著的“采用多单元天线时用于衰落环境中的无线通信的分层空时体系结构”(″LayeredSpace-timeArchitectureforWirelessCommunicationsinaFadingEnvironmentwhenUsingMulti-elementantennas，″BellLabsTech.J.，pp.41-59，Autumn1996；G.J.，pp.41-59，Autumn1996)；G.D.Golden、G.J.Foschini、R.A.Valenzuela和P.W.Wolniansky所著的“采用V-BLAST空时通信体系结构的检测算法和实验室初步结果”(“DetectionAlgorithmandInitialLaboratoryResultsUsingV-BLASTSpace-timeCommunicationArchitecture″ElectronicsLetters，vol.35，pp.14-16，Jan.1999)；以及P.W.Wolniansky、G.J.Foschini、G.D.Golden和R.A.Valenzuela所著的“V-BLAST：用于多散射无线信道上实现超高速数据率的体系结构”(″V-BLAST：AnArchitectureforRealizingVeryHighDataRatesOvertheRich-scatteringWirelessChannel，″Proc.IEEEISSSE-98，Pisa，Italy，Sept.1998，pp.295-300}；V.Tarokh等人所著“高数据率无线通信的空时码：性能分析和代码构造”(″Space-TimeCodesforHighDataRateWirelessCommunication：PerformanceAnalysisandCodeConstruction，″IEEETrans.Inform.Theory，pp.744-765，March1998)；以及EkoN.Onggosanusi等人所著“高速率空时块形编码的方案：相关衰落信道中的性能和改进”(″HighRateSpace-timeBlockCodedScheme：PerformanceandImprovementinCorrelatedFadingChannels，″IEEEWirelessCommunicationsandNetworkingConference，pp.194-256，Orlando，FL，USA，March17-21，2002)，以上文献通过引用结合于本文中。当有N个发送和M个接收天线时，对于每次发送时隙，同时从不同的发射天线发送N个信号。这些信号具有相同的发送周期。从不同天线发送的信号经历各不相干的衰落。每个接收天线上接收到的信号是受噪声干扰的传输信号的线性叠加。从数学角度来说，如果st，n是从天线n发送的，在天线m上接收到的信号rt，m由下式给出：Eq.1路径增益αn，m是从发射天线n到接收天线m的路径增益，而ηm表示噪声变量。对于平坦衰落，假定该路径增益在一帧期间保持恒定，但随帧变化。基于此假定，可以推导出空时码的设计准则。为描述该准则，将任何码字S书写为空时矩阵：Eq.2为发送码字S，在时刻t＝1、2、...、L上，分别同时从发射天线1、2、...、N发送符号st，1、st，2、...、st，N。空时码的设计准则要求，对于任何两个码字C1≠C2，误差矩阵C1-C2必须是满秩的，以便得到分集NM，且行列式(C1-C2)*(C1-C2)的秩很大。本文提供了两种示范空时码，即空时块码和格形码。为简洁起见，假定有两个发射天线(N＝2)和M个接收天线。考虑采用具有2b个元素的信号星座，如BPSK、QPSK、8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无线通信设备，包括：多个天线；收发机，配置为：响应于从远程发射机发送第一组符号，从所述多个天线接收第一信号；基于第一空时码解码所述第一信号以获得对于所述第一组符号的估计；响应于确定所述第一组符号的解码的失败，向所述远程发射机发送请求，其中所述请求包括重发请求；响应于从所述远程发射机发送第二组符号，从所述多个天线接收第二信号，其中所述远程发射机响应于所述请求而发送所述第二组符号，其中所述第二组符号通过一个或多个操作而与所述第一组符号相关，所述操作至少包括关于所述远程发射机的天线输出端口对所述第一组符号进行重新排序；基于所述第一空时码解码所述第二信号以获得对于所述第二组符号的估计；以及基于第二空时码解码对于所述第一组符号的估计和对于所述第二组符号的估计以获得改善的对于所述第一组符号的估计。

【技术特征摘要】
2002.09.20 US 10/251,9351.一种无线通信设备，包括：多个天线；接收电路，配置为：响应于从远程发射机发送第一组符号，从所述多个天线接收第一信号；响应于确定所述第一组符号的解码的失败，向所述远程发射机发送请求，其中所述请求包括重发请求；响应于从所述远程发射机发送第二组符号，从所述多个天线接收第二信号，其中所述远程发射机响应于所述请求而发送所述第二组符号，其中所述第二组符号是被重新排序以用于从所述远程发射机的多个天线中与所述第一组符号不同的天线发送的所述第一组符号；空时解码器，所述空时解码器与所述接收电路相关联，并且被配置为：基于第一空时码解码所述第一信号以获得对于所述第一组符号的估计；基于第二空时码解码所述第一信号和所述第二信号以获得改善的对于所述第一组符号的估计。2.如权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述第一空时码包括贝尔实验室分层空时(BLAST)码。3.如权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述第一组符号是两个符号的组。4.如权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述第一组符号和所述第二组符号形成Alamouti码。5.如权利要求1所述的无线通信设备，其中，所述接收电路还配置为：响应于确定基于所述第二空时码的解码的失败，向所述远程发射机发送第二重发请求；响应于从所述远程发射机重新发送所述第一组符号，从所述多个天线接收第三信号，其中所述远程发射机响应于所述第二重发请求重新发送所述第一组符号。6.一种用于操作无线通信设备的方法，所述方法包括：响应于从远程发射机发送第一组符号，从多个天线接收第一信号；基于第一空时码解码所述第一信号以获得对于所述第一组符号的估计；响应于确定所述第一组符号的解码的失败，向所述远程发射机发送请求，其中所述请求包括重发请求；响应于从所述远程发射机发送第二组符号，从所述多个天线接收第二信号，其中所述远程发射机响应于所述请求而发送所述第二组符号，其中所述第二组符号是被重新排序以用于从所述远程发射机的多个天线中与所述第一组符号不同的天线发...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·塔罗克，M·贾，W·童，P·朱，J·马，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US