CN101040479B - 一种在mimo系统中增加码率的设备、方法以及无线发射机 - Google Patents

Abstract

描述了采用一个或多个虚拟信道来增加MMO系统中的码率的各种技术和实施例。

Description

一种在MIMO系统中增加码率的设备、方法以及无线发射机

背景信息 

通信系统包括需要设置的多个参数，诸如任何将被使用的数据速率、调制方案、码率和删截类型。一些通信系统可包括可根据变化的条件适配的某些特征或参数。例如，一些系统允许数据传输速率根据所检测的传输条件或信道质量来调节。 

附图简述 

图1是简图，说明根据本发明的一个实施例的无线通信系统的实例。 

图2是根据一个示例实施例的无线发射机和无线接收机的框图。 

图3是简图，说明根据一个示例实施例的图2所示的码位分配器的操作。 

图4是根据另一个示例实施例的无线发射机的框图。 

图5是根据又一个示例实施例的无线发射机的框图。 

图6是根据另一个示例实施例的无线发射机的框图。 

图7是根据又一个示例实施例的无线发射机的框图。 

图8是根据又一个示例实施例的无线发射机的框图。 

图9是根据又一个示例实施例的无线发射机的框图。 

图10是根据又一个示例实施例的无线发射机的框图。 

详细描述 

在以下详细描述中，阐述大量具体细节，以便提供对本发明的实施例的透彻理解。然而，本领域的技术人员会理解，没有这 些具体细节，也可以实施本发明的实施例。在其它情况下，没有详细描述众所周知的方法、过程和技术，以免影响对上述实施例的理解。 

以下详细描述的某些部分按照对计算机存储器中的数据位或二进制数字信号的操作的算法和符号表示来提供。这些算法描述和表示可能是数据处理领域的技术人员用于向本领域的其他技术人员传达其工作实质的技术。 

算法在此一般被认为是产生预期结果的有条理的动作或操作序列。它们包括物理量的物理处理。这些量通常但不一定采取能够被存储、传送、组合、比较以及以其它方式处理的电或磁信号的形式。主要为了一般使用的原因，将这些信号称作位、值、元素、符号、字符、项、数等，已经证明有时很便利。但是，应当理解，所有这些及类似的项均与适当的物理量关联，并且只是应用于这些量的便捷标签。 

若没有明确说明，从以下论述中清楚地知道，在整个说明书中，采用诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”等术语的论述表示计算机或计算系统或者类似的电子计算装置的动作或过程，所述计算机或计算系统或者类似的电子计算装置处理表示为计算系统的寄存器或存储器中的物理量、如电子量的数据或者将其转换为类似地表示为计算系统的存储器、寄存器或者其它这种信息存储、传送或显示装置中的物理量的其它数据。 

本发明的实施例可包括用于执行本文所述操作的设备。这个设备可专门为预期目的而构造，或者可包括通过计算装置中存储的程序有选择地激活或重新配置的通用计算装置。这种程序可存储在存储媒体中，例如但不限于：任何类型的盘，包括软盘、光盘、CD-ROM、磁光盘；只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存、磁或光卡；或者适合存储电子指令并且能够耦合到计算装置的系统总线的其它任何类型的媒体。 

本文提供的过程和显示不是固有地与任何特定计算装置或其它设备相关。各种通用系统可与根据本文理论的程序配合使用，或者构建更专用的设备来执行预期方法可证明是便利的。各种这类系统的预期结构将通过以下描述来呈现。另外，本发明的实施例没有参照任何具体编程语言来描述。大家会理解，各种编程语言可用来实现本文所述的本发明的理论。 

在以下描述和权利要求中，可采用术语“耦合”和“连接”及其派生词。在具体实施例中，“连接”可用来表明两个或两个以上元件相互直接物理或电气接触。“耦合”可表示两个或两个以上元件直接物理或电气接触。但是，“耦合”也可表示两个或两个以上元件可能不是相互直接接触，但可能仍然相互配合或交互。 

值得注意的是，说明书中提到“一个实施例”或“实施例”在这个上下文中表示结合该实施例所述的具体特征、结构或特性可包含在本发明的至少一个实施例中。因此，词组“在一个实施例中”或“一个实施例”在本说明书的各个位置的出现不一定指的是同一个实施例，而是可能指的是不同的实施例。 

应当理解，本发明的实施例可用于各种应用中。虽然本发明不限于这个方面，但是本文公开的电路可用于许多设备中，例如用于无线电系统的发射机和接收机中。仅举例说明，意在包含在本发明的范围之内的无线电系统包括无线局域网(WLAN)装置、无线城域网(WMAN)装置和无线广域网(WWAN)装置，其中包括无线网络接口装置和网络接口卡(NIC)、基站、接入点(AP)、网关、桥接器、集线器、蜂窝无线电话通信系统、卫星通信系统、双向无线电通信系统、单向寻呼机、双向寻呼机、个人通信系统(PCS)、个人计算机(PC)、个人数字助理(PDA)等等，但本发明的范围不限于这个方面。 

本文所使用的术语“分组”可包括可在节点或站之间或者通过网络路由或传送的数据单元。如本文所使用的术语“分组”可包括帧、协议数据单元或其它数据单元。分组可包括例如可包含一个 或多个地址字段、控制字段和数据的一组位。数据块可能是数据或信息位的任何单元。 

参照附图，附图中的相似标号表示相似元件，图1是简图，说明根据本发明的一个实施例的无线通信系统的实例。在图1所示的通信系统100中，用户无线系统116可包括耦合到天线117和耦合到处理器112的无线收发信机110。在一个实施例中，处理器112可包括单个处理器，或者可包括基带处理器和应用处理器，但本发明的范围不限于这个方面。根据一个实施例，处理器112可包括基带处理器和媒体访问控制(MAC)。 

处理器112可耦合到存储器114，存储器114可包括诸如DRAM之类的易失性存储器、诸如闪存之类的非易失性存储器，或者可包括诸如硬盘驱动器之类的其它类型的存储装置，但本发明的范围不限于这个方面。存储器114的某些部分或全部可包含在与处理器112相同的集成电路上，或者存储器114的某些部分或全部可设置在处理器112的集成电路外部的集成电路或其它媒体、如硬盘驱动器上，但本发明的范围不限于这个方面。根据一个实施例，可在存储器114中提供软件以供处理器112执行，从而允许无线系统116执行各种任务，在本文中可描述这些任务的一部分。 

无线系统116可经由无线通信链路134与接入点(AP)128(或者基站或其它无线系统)进行通信，在其中，接入点128可包括至少一个天线118。天线117和118均可能是例如定向天线或全向天线，可能是单振子天线或多振子天线系统或阵列天线等等，但本发明不限于此。虽然图1中未示出，但是AP 128例如可包括与无线系统116相似的结构，其中包括无线收发信机、处理器、存储器以及存储器中提供的软件，以便允许AP 128执行各种功能。在一个示例实施例中，无线系统116和AP 128可看作是无线通信系统、如WLAN系统中的站。 

接入点128可耦合到网络130，使得无线系统116可通 过经由无线通信链路134与接入点128通信来与网络130、包括耦合到网络130的装置进行通信。网络130可包括公用网络、如电话网络或因特网，或者网络130可包括专有网络、如内部网，或者公用和专用网络的组合，但本发明的范围不限于这个方面。 

无线系统116与接入点128之间的通信可经由无线局域网(WLAN)来实现，例如可符合诸如IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE802.11g、IEEE 802.11n、IEEE 802.15、IEEE 802.16之类的电气和电子工程师协会(IEEE)标准的网络，但本发明的范围不限于这个方面。 

在另一个实施例中，无线系统116与接入点128之间的通信可经由符合3GPP标准的蜂窝通信网络来实现，但本发明的范围不限于这个方面。 

本发明的一个或多个方面可适用于其中信息可通过单载波传送的单载波系统。或者，本发明的一个或多个方面可适用于多载波系统、例如OFDM(正交频分复用)系统，在其中，信息可通过多个载波或副载波传送，但本发明不限于这个方面。根据一个示例实施例，本发明的一个或多个方面可适用于称作MIMO的多输入多输出无线系统。MIMO系统可采用两个或两个以上天线来传送和接收信息，以便利用空间分集(例如采用包括两个或两个以上天线单元的天线阵列)。 

图2是根据一个示例实施例的传送信息的无线发射机202和接收信息的无线接收机270的框图。发射机202和接收机270可进行无线通信。无线发射机202可以是第一无线收发信机(同时包括无线发射机以及接收机)的一部分。同样，无线接收机270可以是第二无线收发信机(同时包括无线发射机以及接收机)的一部分。 

如图2所示，在一个示例实施例中，无线发射机202可包括对数据位编码的编码器205、把码位分配给多个空间信道的码位分配器210、把码位组映射到空间信道中的一个或多个的调制符号的QAM映射器215以及空间波束成形器220。在一个示例实施例中，空间信道可通过空间复用的多个发射天线和多个接收天线来形成，但本 发明不限于此。在空间复用中，根据一个示例实施例，发射以及接收侧均可具有多个天线，以及多个数据流可同时通过多个空间信道发送和接收，但本发明不限于此。也可采用其它类型的空间信道。在一个示例实施例中，各空间信道可经由分开的天线发射，但本发明不限于此。但是，更常见的是，空间信道可通过波束成形矩阵，使得空间信道组的某种组合可经由各天线发射，但本发明不限于此。 

天线225和230耦合到空间波束成形器220以便接收和发射信号。在一个示例实施例中，FEC编码器205、码位分配器210、QAM映射器215和空间波束成形器220中的一个或多个可在控制器232的控制下进行操作，但本发明不限于此。 

参照图2，编码器205例如可包括前向纠错(FEC)编码器。数据的编码例如可包括采用编码技术(例如卷积编码、块编码等)对已接收数据位进行编码，以便产生编码位或码位。FEC编码器205可按照特定码率对数据位进行编码。码率可认为是数据位/码位之比。例如，如果FEC编码器205对于每5个数据位输出10个码位，则码率可认为是：码率＝5/10或

。从FEC编码器205输出的码率又可称作源码率或者原始或标称码率。在一个示例实施例中，FEC编码器205可按照一个码率对数据位编码，或者按照多个可能的码率中的一个所选码率对数据位编码。FEC编码器205可具有例如3/4的最大码率，但本发明不限于此。 

如下面所述，根据一个示例实施例，原始码率可通过把一个或多个码位分配给一个或多个虚拟信道来增加，但本发明不限于此。在一个示例实施例中，虚拟信道可能是假(或伪)信道，它未被传送，或者在其中具有被删截或者以零或接近零功率传送的一个或多个位，等等，但本发明不限于此。虚拟信道的数量可能为零或更多(例如0、1、2、3、4、...)，以及虚拟信道的数量可能是可变的。例如，发射机使用的虚拟信道的数量例如可根据诸如信噪比、差错率、接收信号强度之类的信道条件来选择。例如，对于超过第一预定门限的信道 条件，发射机可选择比如一个虚拟信道以用来增加发射机的码率(如接收机所看到的)。对于超过第二预定信道条件的信道条件，发射机可选择使用两个虚拟信道以更高地增加码率，但本发明不限于此。 

同样参照图2，码位分配器210可耦合到FEC编码器205的输出。码位分配器210可把已接收码位解复用或分配或分派到多个空间信道中的一个或多个。例如，在一个简单实施例中，每第四个码位可按照循环方式分配在信道1-4的每个上，但本发明不限于此。其它许多技术可用于把码位分派或分配到多个信道，包括在信道的每个上分派不相等数量的位。 

在一个示例实施例中，码位分配器210可把码位的每个分配或分派到空间信道之一，包括例如空间信道1-4(表示为来自码位分配器210的输出)。根据一个示例实施例，码位分配器210可把各码位分派到实际空间信道或者分派到虚拟(或假)空间信道。根据一个示例实施例，分派到实际信道的码位可被传送，而分派到虚拟信道的码位则通常可丢弃(例如可能未被传送或者以零功率传送或者被删截)，但本发明不限于此。删截可包括例如丢弃或去掉(例如不传送)某些码位，例如以便增加发射机的码率。 

根据一个示例实施例，信道1和2可以是实际空间信道，而信道3和4可以是虚拟空间信道。因此，此系统可被认为是虚拟4×4MIMO系统(例如包括两个实际空间信道加上两个虚拟空间信道)。在一个示例实施例中，符号n×m可表示系统中有n个发射天线和m个接收天线，以及空间信道的最大数量可能是n与m之间的最小数量，但本发明不限于此。然而，系统可被认为是实际2×2MIMO系统，因为在发射侧以及接收侧都只有2个实际天线(只有2个实际天线)。 

根据一个示例实施例，发射机可通知接收机：发射机将采用4个空间信道发送4个数据流，而它实际上仅采用2个可用空间信道发送2个数据流。接收机首先可从已接收信号中估算被发送的实 际数据流(或信道)的数量，然而可对其进行解调。 

在另一个示例实施例中，发射机和接收机可按照其中支持一定数量(例如可能是可变的)的空间信道的预定标准或协议进行通信。例如，标准或协议可支持4个空间信道或者至多4个空间信道，但本发明不限于此。 

在一个示例实施例中，接收机可假定这些空间信道是实际信道。在一个示例实施例中，可能在标准或协议中没有提供或者没有明确支持发射机采用一个或多个虚拟信道的概念(例如，可能不是接收机已知的)。例如，发射机可采用包括2个实际信道和2个虚拟信道的4个空间信道，尽管符合标准的接收机可能不了解虚拟信道，但本发明不限于此。为了增加有效的码率，发射机可故意自称能使用标准中的发送4个实际空间信道的合法传输模式，而它可实际上仅发送2个实际信道，并丢弃或删截另外2个信道(在虚拟信道中)。这样，发射机可有效地增加码率，同时采用预先存在的码率(例如不要求更高的码率明确加入标准中)，但本发明不限于这种情况。 

因此，采用这种伪(虚拟)4-空间信道模式(例如在发射机上具有2个虚拟信道和2个实际信道)的优点在于，这种4-空间信道模式可能已经在发射机与接收机之间的标准协议中定义，并且可用于增加有效的码率，而不一定要在标准中定义附加码率，但本发明不限于此。其它许多实施例是可行的，本发明不限于上述实例。 

例如，作为替代方式，一个或多个虚拟信道(例如虚拟信道模式)的使用可由例如发射机与接收机之间的特定协议或标准明确支持，但本发明不限于此。这些只是一些附加实施例，其它许多实现是可行的并且落入本发明的范围之内。 

在一个示例实施例中，MIMO系统的发射机可包括L个空间信道，并且可包括具有非零功率负荷的K个实际信道，以及可包括具有零功率负荷的L-K个虚拟(或假)信道(其中K＜L)(例如，这类虚拟信道的码位可能没有传送，或者可能被丢弃或可能以其它方式被删 截)。为了增加码率，可提供一个或多个虚拟信道(以及一个或多个实际信道)。发射机可把码位分派到实际信道(例如信道1和2)，并且可把码位分派到一个或多个虚拟信道(例如信道3和4)。根据一个示例实施例，通过把一个或多个码位分派到一个或多个虚拟信道，有效的码率(例如接收机可看到的)可增加，因为分派到虚拟信道的码位可被丢弃。 

参照图2，QAM映射器215耦合到码位分配器210的输出。在图2的实例中，QAM映射器接收对于实际信道1和2的码位输出。对于到QAM映射器215的各空间信道输入(例如对于实际信道1和2)，QAM映射器215可把码位组映射到对应的调制符号。在一个示例实施例中，QAM映射器215(以及本文公开的其它QAM映射器)可把码位映射到用于特定物理OFDM副载波的调制符号。QAM映射器215可根据各输入空间信道的输入码位来输出符号。数据吞吐量可能受到码率以及用于符号的调制方案影响。 

可采用各种不同的调制方案。例如，可采用以下调制方案：二相相移键控(BPSK)，正交相移键控(QPSK)，诸如16-QAM(16个不同符号)、64-QAM(64个不同符号)、256QAM之类的正交幅度调制(QAM)，但本发明不限于此。可采用其它调制方案。可选择不同的调制方案并用于每个不同的信道，但本发明不限于此。例如，如果64-QAM被选择用于信道1，则通过信道1提供的每组6个码位可映射到对应的64-QAM符号。另外，例如，如果16-QAM被选择用于信道2，则在信道2上接收的每组4个码位可映射到16-QAM调制符号(星座符号)。 

按照另一个示例实施例，例如根据诸如SNR、接收信号强度之类的测量或接收的信道质量参数或者其它值或测量值，不同的码率和调制方案可用于各空间信道。用于各信道的码率和调制方案例如可由控制器232根据这类参数或测量值来选择。控制器232可向码位分配器210提供控制信号，从而把某些码位(或指定数量的码位)分派 或分配到实际信道，以及把其它码位分配或分派到虚拟信道，以便实现那个信道的预期码率。这样，分派到虚拟信道的码位的数量可在控制器232的控制下进行调节，以便改变用于各实际空间信道的码率。同样，控制器232可向QAM映射器215提供控制信号，以便根据测量或接收的信道条件或者其它测量值或值来选择用于各空间信道(例如用于各实际信道)的调制方案。在一个示例实施例中，更高的码率和更高的调制方案可用于具有更高质量的信号(例如更高的SNR或更大的接收信号强度)的空间信道，以便提高这类空间信道上的吞吐量，但本发明不限于此。 

空间波束成形器220(图2)耦合到QAM映射器215的输出。空间波束成形器220可调节天线225和230的每个的幅度(或增益)和相位，以便形成或控制由天线225和230放射的电磁波束(即，提供电磁波束的预期峰值和零值)。例如可进行波束成形，以便改进接收机270上的信号接收。波束成形可通过把复合权(例如包含幅度和相位)施加到(或乘以)发射信号来实现。在这种情况中，根据一个示例实施例，发射信号可能是QAM映射器215输出的实际空间信道(例如信道1和2)的QAM符号，QAM符号可与复合权相乘，但本发明不限于此。在发射机220中还可提供其它块(未示出)。在一个示例实施例中，空间波束成形器220可包括处理器或数字信号处理器来生成和施加(例如乘以)复合权。在一个示例实施例中，空间波束成形器220可能是自适应空间波束成形器，在其中，复合权可即时适配以便改进接收信号的质量，但本发明不限于此。 

同样参照图2，根据一个示例实施例，接收机270可经由天线275和280对与两个实际信道(信道1和2)关联的信号进行接收和解调。根据一个示例实施例，对于分派到虚拟信道的丢失码位，接收机270可在对信道解码器(未示出)的输入上插入零，因为这些丢失码位可能在发射机上已经作为虚拟空间信道的一部分被丢弃或去掉，但本发明不限于此。在一个示例实施例中，作为编码过程的一部分，在 接收机270所接收的其它码位中提供的冗余信息可用于生成分派到虚拟信道的丢失码位，但本发明不限于此。其它技术可用于在发射机202上处理分派到虚拟信道的丢失码位。例如，接收机270可对丢失码位分派低置信度或零置信度，例如作为维特比解码算法的一部分，但本发明不限于此。 

图3是简图，说明根据一个示例实施例的码位分配器210(图2)的操作。如图3的实例所示，13个数据位可由FEC编码器205编码为26个码位，从而提供为的原始码率或源码率。26个码位由码位分配器210分配或分派到4个空间信道。在一个示例实施例中，12个码位被分派到信道1(实际信道)，8个码位被分派到信道2(实际信道)，4个码位被分派到信道3(虚拟信道)，以及2个码位被分派到信道4(虚拟信道)，但本发明不限于此。在图2中可以看到，信道1和2中的码位被发送到QAM映射器215上以便进行映射，并且最终被传送，而分派到(虚拟)信道3和4的码位则可被丢弃，因而可有效地被删截。因此，在这个实例中，由于经由虚拟信道3和4被丢弃的6个位，码率有效地从

增加到13/20。 

下表1说明应用于空间信道的每个的某些示例调制方案和幅度或增益。在这个示例实施例中，零功率被施加到虚拟信道3和4，由此丢弃或者不传送那些信道上的码位，但本发明不限于此。另外，在这个实例中，64-QAM可用作信道1的调制方案(例如由于信道1上更高质量的信道或者更高的SNR)，16-QAM可用于信道2，QPSK可用于虚拟信道3，以及BPSK可用于虚拟信道4。这只是一个实例，本发明不限于此。增益、调制方案等的许多不同组合可用于不同的信道。根据一个示例实施例，虚拟空间信道3和4的码位可能不一定映射到调制符号，因为这些码位可能优选地被丢弃或删截以便增加码率。另外，在这个实例中，分派到信道1的12个码位被映射到两个64-QAM调制符号(每个符号6个码位)，而分派到信道2的8个码位则可映射到两个16-QAM符号(每个符号4个位)。 

表1-采用虚拟信道的删截的实例。 

虚拟4×4的标称码率	1/2
		信道1的星座	具有功率负荷0.8的64-QAM
信道2的星座	具有功率负荷0.2的16-QAM
		虚拟信道3的星座	没有功率的QPSK
虚拟信道4的星座	没有功率的BPSK
		有效码率实际2×2	13/20

在一个示例实施例中，发射机可预先选择可分派到虚拟空间信道的码位或码位的数量(这类码位通常可被丢弃或有效地删截)，或者可例如根据诸如信噪比(SNR)、接收信号强度或其它质量参数之类的所测量信道质量动态(例如即时地)进行这种判定。例如，在另一个实施例中，先前分派到信道3的4个位可经由实际信道2传送，而先前分派到信道2的8个位则可被分派到虚拟信道3(有效地删截)，从而在这个实例中，由于10个位对6个位的删截，提供为13/16的略高码率。 

图4是根据另一个示例实施例的无线发射机的框图。发射机400(图4)基本上与发射机202(图2)相同，但是有删截器405A、405B和交织器410A、410B。删截器405A和405B分别耦合到从码位分配器210输出的信道1和信道2，以便有选择地删截相应空间信道中输出的码位流中的一个或多个位。这种附加的按信道删截(例如除了虚拟信道的使用之外)可允许发射机码率的进一步增加或变更。 

同样参照图4，交织器410A和410B分别耦合到删截器405A和405B的输出。交织器410A和410B可交织或改变输入到QAM映射器415A和415B的码位的顺序。或者，可提供单个交织器410(耦合到两个删截器以及耦合到两个QAM映射器)，也允许不同空间信道之间的码位的交织(除了空间信道内的码位的交织之外)。在一个示例实施例中，交织器410(以及本文所公开的其它交织器)可对输入位序列 执行置换，它可改变输入位序列与输出位序列之间的顺序(改变从交织器的输入到其输出的位的顺序)。例如，输入位序列b1、b2、b3、b4、b5、b6可改变为b6、b1、b2、b3、b4、b5。在一个示例实施例中，块交织器可用来改变位的顺序，它例如可把一组位写入矩阵的行，然后按列读出这些位以改变位的块的顺序。在接收机上，这个操作可被反转，以便把位重新放入其原始顺序。可采用其它类型的交织器，例如卷积交织器等。以上所述的示例交织器仅作为实例来提供，并且本发明不限于此。 

QAM映射器415可把码位组映射到用于空间信道中的一个或多个的调制符号，以及在一个示例实施例中，可把码位映射到用于特定或所选的物理OFDM副载波的符号，但是本发明不限于此。虽然图4中未示出，但是，发射机400可包括控制器、如图2的控制器232，以便控制下列各项的一个或多个的操作：FEC编码器205、码位分配器210、删截器405、交织器410、QAM映射器415以及空间波束成形器220，但本发明不限于此。 

图5是根据又一个示例实施例的无线发射机的框图。图5所示的这个示例发射机500与图4中的发射机400相似。但是，发射机500包括设置在FEC编码器205与码位分配器210之间的删截器505。删截器505可删截(或者丢弃或去掉)从FEC编码器输出的一个或多个位，并且还可用来改变或增加从编码器205输出的码率。增加码率的另一个机会(除了删截器505之外)可通过虚拟信道的使用经由码位分配器210来提供，如上所述。发射机500还包括耦合到从码位分配器输出的多个实际空间信道以及耦合到QAM映射器415A、415B的交织器510。发射机500的其它方面基本上与发射机400相同。 

图6是根据另一个示例实施例的无线发射机的框图。发射机600可与以上所述的发射机极为相似，但有一些细微变化。发射机600可包括对数据位编码的一个或多个FEC编码器205、删截码位的一个或多个删截器605、交织码位的交织器610、码位分配器210以 及QAM映射器415A、415B(例如分别用于空间信道A和B)。发射机600可包括为各空间信道应用可变功率负荷(例如在未示出的控制器的控制下)的功率调节617以及空间波束成形器220。或者，功率调节617可设置在波束成形器220中。 

图7是根据又一个示例实施例的无线发射机的框图。发射机700可与以上所述的发射机极为相似，但有一些细微变化。发射机700可包括对数据位编码的一个或多个FEC编码器205、删截码位的一个或多个删截器505、交织码位的交织器710、码位分配器210以及QAM映射器415A、415B(例如分别用于空间信道A和B)。发射机700可包括为各空间信道应用可变功率负荷(例如在未示出的控制器的控制下)的功率调节617以及空间波束成形器220。或者，功率调节617可设置在波束成形器220中。 

图8是根据又一个示例实施例的无线发射机的框图。发射机800可与以上所述的发射机极为相似，但有一些细微变化。发射机800可包括把数据位编码为码位的一个或多个FEC编码器205、删截码位的一个或多个删截器505以及把码位分配到一个或多个空间信道(包括实际和虚拟信道)的码位分配器210。码位分配器210例如可根据信道条件来选择要使用的可变数量的虚拟信道。码位可被分配给实际信道或者分配给虚拟信道(如果虚拟信道已经由发射机选择使用)。提供交织器710来交织码位，例如各实际空间信道采用一个交织器(交织器1、2和3)。在一个示例实施例中，交织器可能不同，它产生各交织器的不同输出顺序。对于各空间信道提供QAM映射器415(例如QAM映射器1、2和3)。发射机800可包括为各空间信道应用可变功率负荷(例如在未示出的控制器的控制下)的功率调节617以及空间波束成形器220。或者，功率调节617可设置在波束成形器220中。 

图9是根据又一个示例实施例的无线发射机的框图。发射机900可与图8所示的发射机800极为相似，但有以下所述的某些差别。可为一个或多个实际空间信道提供循环移位器905。循环移位 器可把一组位移动一定数量的位置，然后再将它们输出。在一个示例实施例中，循环移位可被认为是旋转移位，但本发明不限于此。例如，输入位序列b1、b2、b3、b4、b5的一步循环移位可产生输出序列b5、b1、b2、b3、b4、b6。对输入序列b1、b2、b3、b4、b5、b6的两步循环移位可产生输出序列b5、b6、b1、b2、b3、b4，但本发明不限于此。可使用其它类型的循环移位。可以看到，在图9的示例实施例中，码位经过循环移位、交织、然后再映射到QAM符号。 

在一个示例实施例中，各实际空间信道可循环移位与对于其它实际空间信道进行的循环移位量相同或不同的量。在一个示例实施例中，对于实际空间信道的循环移位量可在实际空间信道上线性增加。例如，实际空间信道1可包括零位位置的循环移位(因此没有图9中的循环移位器)、实际空间信道2可对位循环移位5个位位置(通过图9中的循环移位2)，以及实际空间信道3可对位循环移位10个位位置(通过图9中的循环移位3)。因此，每个相继实际空间信道可例如提供线性增加的循环移位量。在这个实例中，循环移位量增加5个位位置，但可采用任何数量。循环移位量例如在未示出的控制器的控制下可能是可变的。 

图10是根据又一个示例实施例的无线发射机的框图。发射机1000可与图9所示的发射机900极为相似，但有以下所述的某些差别。循环移位器905可设置在QAM映射器415之后以及设置在功率调节617之前。因此，在图10所示的示例发射机中，码位经过交织并映射到QAM符号。循环移位器905则可执行QAM符号的循环移位。与以上对于图9的实例相似，QAM符号的循环移位量可在实际空间信道上线性增加。例如，空间信道0可对一组符号循环移位0个符号(因此没有用于信道0的循环移位器)，空间信道1可对一组符号循环移位4个符号(循环移位2)，以及实际空间信道3可对一组符号循环移位8个符号，但本发明不限于此。循环移位量例如在未示出的控制器的控制下可能是可变的。 

根据一个示例实施例，对于以上附图所示的发射机中的一个或多个，不同的功率负荷或功率调节可添加到各实际空间流或者各实际空间信道。例如，可为实际空间信道中的一个或多个提供可调节功率负荷。这可称作功率注水法。在某些实施例中，功率注水法可允许发射机对良好的空间信道应用更多传输功率，并通过它发送更多数据(例如对于具有更高质量或更高S/N比的那些信道)。 

虽然如本文所述来说明了本发明的实施例的某些特征，但本领域的技术人员现在会想到许多修改、替换、变更以及等效方案。因此要理解，所附权利要求意在涵盖落入本发明的实施例的实质之内的所有这类修改和变更。 

Claims (27)

1.一种在MIMO系统中增加码率的设备，包括：

编码器，把多个数据位编码为多个码位；

码位分配器，把指定数量的码位分派或分配到一个或多个实际空间信道以便传输，以及把其它码位分配到一个或多个虚拟空间信道，所述一个或多个虚拟空间信道为假信道，其中没有码位在所述一个或多个虚拟空间信道上被传送，或者分配或分派到一个或多个虚拟空间信道的码位将被丢弃、删截或以基本上零功率传送，以便有效地增加码率；以及

控制器，根据测量或接收的信道质量或者其它测量值或参数自适应地控制所述码位分配器来将其它码位分配到一个或多个虚拟空间信道。

2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述编码器包括FEC编码器。

3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述编码器包括卷积编码器。

4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述编码器包括块编码器。

5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括耦合到所述码位分配器的输出的QAM映射器。

6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：

符号映射器，耦合到所述码位分配器的输出，把编码位映射到多个符号之一；以及

空间波束成形器，耦合到所述符号映射器的输出。

7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：

耦合到所述编码器或所述码位分配器的输出的删截器，删截一个或多个位；

耦合到所述码位分配器或所述删截器的输出的交织器，交织一个或多个位；

符号映射器，耦合到所述交织器的输出，把码位映射到一个或多个调制符号；以及

空间波束成形器，耦合到所述符号映射器的输出。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述控制器自适应地控制所述符号映射器把来自一个或多个实际空间信道的码位映射到所述控制器所选或所指定的调制方案的符号，所述调制方案由所述控制器根据各个实际空间信道的测量或接收的信道质量或者其它测量值或参数来选择。

9.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述控制器自适应地控制下列各项中的两个或两个以上：

a)  将被分配或分派到虚拟空间信道以由此增加码率的码位的数量；

b)  将被用于一个或多个实际空间信道的调制方案；

c)  如果有的话，将由所述删截器删截的位的数量；以及

d)  将被用于所述空间波束成形器的幅度和/或相位系数；以及

e)  将由所述编码器用来对数据位编码的码率。

10.如权利要求7所述的设备，其特征在于，所述控制器自适应地控制下列各项中的三个或三个以上：

a)  将被分配或分派到虚拟空间信道以由此增加码率的码位的数量；

b)  将被用于一个或多个实际空间信道的调制方案；

c)  如果有的话，将由所述删截器删截的位的数量；以及

d)  将被用于所述空间波束成形器的幅度和/或相位系数；

e)  将由所述编码器用来对数据位编码的码率；以及

f)  将被用于一个或多个实际空间信道的功率负荷的数量。

11.如权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述空间波束成形器是耦合到所述符号映射器的输出的自适应空间波束成形器。

12.一种MIMO发射机，包括：

编码器，把多个数据位编码为多个码位；

码位分配器，把指定数量的码位分配或分派到一个或多个实际空间信道以便传输，以及把其它码位分配到一个或多个虚拟空间信道，所述一个或多个虚拟空间信道为假信道，其中没有码位在所述一个或多个虚拟空间信道上被传送，或者分配或分派到所述虚拟空间信道中的一个或多个的码位将被丢弃、删截或以基本上零功率传送，以便有效地增加所述发射机的码率；

符号映射器，把来自所述码位分配器的码位映射到一个或多个调制符号；

空间波束成形器，耦合到所述符号映射器的输出；以及

控制器，所述控制器根据测量或接收的信道质量或者其它测量值或参数自适应地选择将由所述符号映射器用来映射各个实际空间信道的符号的调制方案，或者控制所述符号映射器对于各个实际空间信道采用所选调制方案，或者自适应地控制所述码位分配器把其它码位分派到所述虚拟空间信道中的一个或多个，其中，对于各个实际空间信道采用不同的调制方案。

13.如权利要求12所述的MIMO发射机，其特征在于，所述控制器还自适应地控制所述空间波束成形器的操作。

14.如权利要求12所述的MIMO发射机，其特征在于，还包括耦合到所述编码器或所述码位分配器的输出用于丢弃或删截一个或多个位的删截器。

15.如权利要求12所述的MIMO发射机，其特征在于，所述控制器还自适应地调节将用于一个或多个实际空间信道的功率负荷。

16.一种增加MIMO发射机的码率的方法，所述方法包括：

把多个数据位编码为多个码位；

把指定数量的码位分派到一个或多个实际空间信道以便传输；

根据测量或接收的信道质量或者其它测量值或参数把其它码位分派到一个或多个虚拟空间信道，所述一个或多个虚拟空间信道为假信道，其中没有码位在所述一个或多个虚拟空间信道上被传送，或者分派到所述一个或多个虚拟空间信道的码位将被丢弃、删截或者以基本上零功率传送，以便有效地增加所述发射机的码率。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

把一个或多个实际空间信道的一个或多个码位映射到一个或多个调制符号；以及

传送所述符号。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括对从所述发射机输出的电磁辐射进行波束成形。

19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

删截分派到所述一个或多个实际空间信道和/或虚拟空间信道的一个或多个位；

在实际空间信道内和/或在不同的实际空间信道之间或者在所有实际和虚拟信道之中交织一个或多个码位；

把一个或多个实际空间信道的一个或多个码位映射到一个或多个调制符号；以及

对输出的电磁辐射进行空间波束成形。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括选择将用于各个实际空间信道的调制方案。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，下列的两个或两个以上步骤根据信道条件或其它测量值自适应地执行：

把其它码位分派到一个或多个虚拟空间信道；

删截一个或多个位；

选择将用于各个实际空间信道的调制方案；

把一个或多个实际空间信道的一个或多个码位映射到一个或多个调制符号；以及

对输出的电磁辐射进行空间波束成形。

22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，下列的三个或三个以上步骤根据信道条件或其它测量值自适应地执行：

把其它码位分派到一个或多个虚拟空间信道；

删截一个或多个位；

选择将用于各个实际空间信道的调制方案；

把一个或多个实际空间信道的一个或多个码位映射到一个或多个调制符号；

对输出的电磁辐射进行空间波束成形；以及

调节将用于一个或多个实际空间信道的功率负荷。

23.一种无线发射机，包括：

编码器，把多个数据位编码为多个码位；

控制器，选择要使用的虚拟空间信道的数量，所述虚拟空间信道的数量为零或更多；

码位分配器，把指定数量的码位分配或分派到一个或多个实际空间信道以便传输；

如果虚拟空间信道的所选数量为一个或多个，则所述码位分配器把其它码位分配到所述所选虚拟空间信道，所述一个或多个虚拟空间信道为假信道，其中没有码位在所述一个或多个虚拟空间信道上被传送，或者分配或分派到所述虚拟空间信道的所述码位将被丢弃、删截或者以基本上零功率传送，以便有效地增加所述发射机的码率；

所述控制器根据测量或接收的信道质量或者其它测量值或参数自适应地控制所述码位分配器来将其它码位分配到所选的虚拟空间信道。

24.如权利要求23所述的发射机，其特征在于，还包括：

符号映射器，把来自所述码位分配器的码位映射到一个或多个调制符号；以及

空间波束成形器，耦合到所述符号映射器的输出；

其中所述控制器自适应地选择将由所述符号映射器用来映射各个实际空间信道的符号的调制方案，或者控制所述符号映射器对于各个实际空间信道采用所选调制方案，其中，对于各个实际空间信道使用不同的调制方案。

25.如权利要求23所述的发射机，其特征在于，还包括：

耦合到所述码位分配器的输出的一个或多个循环移位器，执行循环移位；

耦合到所述一个或多个循环移位器的输出的一个或多个交织器，交织码位。

26.如权利要求25所述的发射机，其特征在于，所述一个或多个循环移位器在多个实际空间信道上执行线性增加量的循环移位。

27.如权利要求23所述的发射机，其特征在于，还包括：

耦合到所述码位分配器的输出的一个或多个交织器，交织码位；

耦合到所述一个或多个交织器的输出的一个或多个QAM映射器，把码位映射到符号；以及

耦合到所述一个或多个QAM映射器的输出的一个或多个循环移位器，对于从所述一个或多个QAM映射器输出的符号执行循环移位。

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