用于正交频分复用应用的空间时间发射分集系统及方法技术方案

本发明专利技术的实施例为4发射天线的码率1、2和4代码提供正交频分复用空间时间块代码（OFDMSTBC）映射。为了克服已知代码的固有弱点，提供一种新的STBC代码的类，它特别适合于OFDM应用，但是也考虑其它应用。提供对于多个天线在时间方向上、在频率方向上的STBC映射以及组合时间频率映射的代码。在OFDM应用中，这些代码利用OFDM和FEC代码的属性以便实质上保持Alamouti代码的优点。此外，虽然本文提供的详细实例重点放在四天线应用，但它们可易于扩展到具有四个以上天线的系统。

【技术实现步骤摘要】
用于正交频分复用应用的空间时间发射分集系统及方法本申请是申请日为2006年11月27日提交的，申请号为200580017160.6，题为“用于正交频分复用应用的空间时间发射分集系统及方法”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请本申请要求2004年4月2日提交的美国临时专利申请No.60/558566、2004年4月21日提交的美国临时专利申请No.60/563802以及2004年4月28日提交的美国临时专利申请No.60/566009的权益。
本专利技术涉及用于OFDM(正交频分复用)应用的空间时间发射分集系统及方法。
技术介绍
对于开环衰落信道，往往考虑分集，唯一选择是减轻衰落影响以及改进系统可靠性。虽然FEC(前向纠错)编码提供重要的时间分集，但是对于慢衰落环境，空间分集/极化证明是更为有效的。所谓的空间时间代码的目标是使分集增益为最大。基本上存在两种空间时间代码：格栅代码和块代码。虽然格栅代码提供附加的编码增益，但它们具有以下缺点：解码器更复杂(由于这些代码对QAM符号进行操作)，并且难以把格栅空间时间代码与强大的软解码FEC代码、如特播码和卷积码串接。空间时间块代码(STBC)不提供编码增益，但它们易于解码(特别是对于复杂的正交设计代码)，并且它们能够自然地与其它软解码FEC代码结合。正是因为这些原因，STBC(空间时间块代码)更为实用并且被众多标准广泛采用。最著名的STBC代码由Alamouti和Tarokh(US6185258)专利技术，其中代码矩阵如下表1所示。表1–Alamouti代码时间t时间(t+T)天线1s1s2天线2-s2*s1*这个代码具有几个属性，使它对于空间分集是理想的。信号是正交的；因而在接收机侧实现全分集。发射功率在两个天线(以及两个时隙)之间经过平衡；因而可采用低成本功率放大器，这又降低调制解调器成本。它的码率为1；因此没有损害吞吐量。它的最大似然解码器极为简单，这使得最佳解码器的成本很小。然而，稍后证明，对于具有超过两个发射机天线的系统不存在这类正交代码。因此，焦点转移到以下两个区域：设计具有小于1的码率的正交STBC代码；以及设计准正交STBC代码以便保持码率1的属性。虽然第一种方法损害系统吞吐量，但第二种方法因正交性丢失而损害信号质量。有若干代码变体属于以上类别，其中焦点在其它区域，例如功率平衡和码率处理；但没有发现具有理想Alamouti的代码。下表2是用于4发射天线的STBC代码的第一实例(代码A)。这是具有码率3/4的正交代码。这个代码努力保持代码的正交性，由此保持分集阶和信号质量。表2–码率3/4正交代码(代码A)时间t时间(t+T)时间(t+2T)时间(t+3T)天线1s1-s2*-s3*x天线2s2s1*xs3*天线3s3xs1*-s2*天线4x-s3s2s1采用这个代码，每个所接收信号具有4的分集阶。但是，这个代码的一个缺点是它的码率损失，这必须在FEC代码中补偿。换言之，由于STBC的码率损失，FEC的码率必须更高。这可能引起更高码率的那些强大格栅代码的问题，其编码增益损失在波动变得过度时变得明显。注意，这个代码没有取得发射天线上的全功率平衡。存在能够克服这个缺点的其它可用代码。表3包含用于4天线应用的STBC代码的第二实例(代码B)。这是码率1非正交代码。这个代码努力保持系统的吞吐量，由此在FEC级不会损失编码增益。表3-码率1非正交代码(代码B)时间t时间(t+T)时间(t+2T)时间(t+3T)天线1s1-s2*s3-s4*天线2s2s1*s4s3*天线3s3-s4*s1-s2*天线4s4s3*s2s1*由于代码B不再是正交代码，因此它的行列式受到相互干扰。把等效信道矩阵Q定义为则其中以及Q的行列式由下式给定其中A=|h1|2+|h2|2+|h3|2+|h4|2，以及B=2(Re(h1h3*)+Re(h2h4))。元素B2表示因正交性丢失所引起的损失。由于B2≥0，因此始终不利于代码性能。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种用于为2n(n>=2)天线发射机映射码率为一的空间时间块代码的方法，该方法包括，通过在n对连续传输间隔中在相应天线对上传送包含两个传输符号的相应Alamouti代码块，使得在n对连续传输间隔中使用所有天线，并且只有一对天线在给定传输间隔中是活动的，来传送2n个传输符号。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于为2n(n>=2)天线发射机映射码率为一的空间时间块代码的方法，该方法包括通过对于每个传输间隔执行以下步骤在OFDM频谱中的多个副载波的每个副载波上传送2n个传输符号：在n对相邻OFDM副载波的每个上，在相应天线对上传送包含两个传输符号的相应Alamouti代码块，使得使用所有副载波，并且只有一对天线在给定传输间隔中对于给定副载波是活动的。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于为2n(n>=2)天线发射机映射空间时间块代码的方法，该方法包括，通过在两个连续传输间隔中，在相应天线对上传送包含两个传输符号的相应Alamouti代码块，来传送2n个传输符号。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于为2n(n>=2)天线发射机映射空间时间块代码的方法，该方法包括通过以下步骤来传送2n个传输符号：对于每个传输间隔，在一对相邻OFDM副载波上，在相应天线对上传送包含两个传输符号的相应Alamouti代码块。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于为2n+1(n>=1)天线发射机映射空间时间块代码的方法，该方法包括通过以下步骤来传送传输符号：在k对连续传输间隔中，在相应天线对上传送包含两个传输符号的相应Alamouti代码块，使得在k对连续传输间隔的至少一个中使用所有天线，并且在k对连续传输间隔的两个中使用至少一个发射天线。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于为2n+1(n>=1)天线发射机映射空间时间块代码的方法，该方法适合于传送传输符号，其方式是：对于每个传输间隔，在k对副载波上，在相应天线对上传送包含两个传输符号的相应Alamouti代码块，使得在k对连续传输间隔的至少一个中使用所有天线，并且在k对副载波的两个中使用至少一个发射天线。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于为4天线发射机映射空间时间块代码的方法，该方法包括从可用码率代码的代码集中选择适当码率代码，其中代码集为：或者根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于为4天线发射机映射空间时间块代码的方法，该方法包括从可用码率代码的代码集中选择适当码率代码，其中代码集为：或者根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于为4天线发射机映射码率为3/4的空间时间块代码的方法，该方法包括，通过在一对连续传输间隔中，在第一相应天线对上，在给定副载波上传送包含两个传输符号的相应Alamouti代码块，以及在第二相应天线对上，在同一个副载波上传送包含一个传输符号的相应Alamouti代码块，使得在该对连续传输间隔中使用所有天线，来传送3个传输符号。根据本专利技术的另一个方面，提供一种用于为2n(n>=2)天线发射机映射码率为一的空间时间块代码的方法，该方法包括，通过在一对连续传输间隔中，在相应天线对上，在给定副载波上传送包含两个传输符号的相应Alamouti代码块，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传送以Y=HF(S)的形式表示的MIMO?OFDM信号的方法，其中Y1xM是MIMO信道的输出，HMxNT是MIMO信道特性的矩阵，F(s)表示分组为S1=[s1?s2?s3?s4]、S2=[s5?s6?s7?s8]和S3=[s9?s10?s11?s12]的复合输入符号S=[s1?s2…sL]的空间时间编码矩阵，所述方法包括根据适合接收多天线发射机所发送的MIMO?OFDM信号的无线终端上的接收机天线数量为所述无线终端选择适当代码。

【技术特征摘要】
2004.04.02 US 60/558,566;2004.04.21 US 60/563,8021.一种传送以Y＝HF(S)的形式表示的MIMOOFDM信号的方法，其中Y1xM是MIMO信道的输出，HMxNT是MIMO信道特性的矩阵，F(s)表示分组为S1＝[s1s2s3s4]、S2＝[s5s6s7s8]和S3＝[s9s10s11s12]的复合输入符号S＝[s1s2…sL]的空间时间编码矩阵，所述方法包括根据适合接收多天线发射机所发送的MIMOOFDM信号的无线终端上的接收机天线数量为所述无线终端选择适当代码，其中，所述适当代码被映射使得：对于第一组副载波，针对多个传输时段的第一传输时段使用第一天线跳转模式，2n个传输符号的第一集合映射到2n个天线的第一集合并且零分配映射到所述2n个天线的第二集合，所述第一传输时段包括n对连续传输间隔的第一集合，对于第二组副载波，针对所述多个传输时段的第二传输时段使用第二天线跳转模式，2n个传输符号的第二集合映射到所述2n个天线的第三集合并且零分配映射到所述2n个天线的第四集合；采用代码块上的FEC代码，使得在接收机上实现整个FEC代码块的全分集；以及将各正交幅度调制符号上的分集阶放宽到一个代码块内。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，适合于4发射机天线、1接收机天线(4×1)配置的STC码率1代码为：3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，适合于4发射机天线、2接收机天线(4×2)配置的STC码率2代码为：4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，适合于4发射机天线、4接收机天线(4×4)配置的STC码率4代码为：5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，适合于2发射机天线、1接收机天线(2×1)配置的STC码率1代码为：6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，适合于2发射机天线、2或4接收机天线(2×2，2×4)配置的STC码率2代码为：7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，每对天线在空间上相邻。8.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，每对天线在空间上不相邻。9.如权利要求1所述的方法，其中：所述2n个天线的第一集合与2n个天线的第四集合共用第一天线以使得2n个传输符号的第二集合的至少一部分通过所述2n个天线的第一集合的第一天线发射，以及所述2n个天线的第二集合与所述2n个天线的第三集合共用第二天线以使得在第一传输时段和第二传输时段两者期间都在第二天线上发射零分配，第二传输时段包括n对连续传输间隔的第二集合，其中第一天线跳转模式不同于第二天线跳转模式。10.一种传送以Y＝HF(S)的形式表示的MIMOOFDM信号的编码器，其中Y1xM是MIMO信道的输出，HMxNT是MIMO信道特性的矩阵，F(s)表示分组为S1＝[s1s2s3s4]、S2＝[s5s6s7s8]和S3＝[s9s10s11s12]的复合输入符号S＝[s1s2…sL]的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·贾，童文，J·马，P·朱，D·五·于，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：