CN101610608A - 一种分集发送、接收方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分集发送方法，包括如下步骤：对输入的n个调制符号序列进行n×n变换编码得到变换后n个复数符号序列，其中n是发射装置的天线数，其数值包括4、8或16；对所述的n个复数符号序列进行准正交编码，得到n×n码率为1的准正交编码块，映射所述准正交编码块到所述发射装置。本发明还涉及一种分集发送的接收方法、分集发送装置以及分集发送的接收装置。实施本发明的一种分集发送、接收方法及装置，具有以下有益效果：可以从简单处理后的接收数据直接分离出空时编码前的调制符号。

Description

一种分集发送、接收方法及装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，更具体地说，涉及一种分集发送、接收方法及装置。

背景技术

在大多数散射环境下，天线分集是减小多径效应的一种实际、有效的技术，因而在无线通信中得到了广泛的应用。通常，经典的方法是在接收机处采用多个天线进行接收分集，为了改善接收信号质量，对多个接收信号进行合并或选择质量较高的某路信号。但是，在无线移动通信中，采用接收分集的方法不可避免地带来终端机的制造成本、尺寸和功率要求等一系列问题。因此，利用发送分集技术，是改善系统通信质量的一种非常有效的办法。首先提出了采用正交空时分组编码映射到天线的发送分集技术，但后来被证明在多于两个发送天线系统中，不存上述正交编码。为了使空时分组码在较多天线的情况下也能获得较高的速率，Jafarkhani等人分别独立的提出了准正交空时分组码的概念，如图1所示，所构成的准正交空时分组码具有部分正交的特性，在保证达到一定误码率的前提下可以实现全速率传输。现将现有技术中有关内容描述如下：

Alamouti SBTC发送方案

Alamouti和Tarokh(US 6,185,258)发明了最有名的空时编码(参见美国专利US 6,185,258)，它的编码矩阵可以下面的描述说明。

下面就介绍Alamouti发射分集方案；然后讨论在此基础上提出的正交分组空时码的基本原理、编译码方法、特点及性能。它可以获得与最大比合并接收(Maximal Ratio Combine，MRC)相同的分集增益。因此，它易于在基站上实现。

图1是一个使用两个发射天线的STBC的发射分集系统。

不幸地，后来证明对于一个具有多于两个发射天线的系统并不存在所述的正交码，即满分集全速率低复杂度。所以，研究重点移入下面两个区域，一个是设计具有码率小于1正交STBC码，和设计保持码率为1的准正交空时分组码。然而，第一种方法牺牲了系统的吞吐量，第二种方法由于丢失正交性牺牲了信号的质量。

为了使空时分组码在较多天线的情况下也能获得较高速率，Jafarkhani等人分别独立的提出了准正交空时分组码的概念，如图3所示，所构成的准正交空时分组码具有部分正交的特性，在保证达到一定误码率的前提下可以实现全速率传输。

4天线TBH码

考虑4根发射天线的准正交空时分组码。采用TBH码构造编码矩阵：

$X=\left[\begin{array}{cccc}{x}_1& x_2& x_3& x_4\\ -x_2^{*}& x_1^{*}& -x_4^{*}& x_3^{*}\\ x_3& x_4& x_1& x_2\\ -x_4^{*}& x_3^{*}& -x_2^{*}& x_1^{*}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}A& B\\ B& A\end{array}\right]$

编码矩阵X的输入符号为8个，在8个时间间隔内将编码符号发射出去，所以其编码效率为1。

TBH码是0.Tirkkonen，A.Boariu，和A.Hot2tinen(TBH)提出的一种ABBA结构的准正交空时分组码，所谓的ABBA结构就是以Alamouti码为基础构造的准正交空时分组码A，B均为Alamouti正交空时分组码。

假设接收天线为1，信道为准静态瑞利衰落信道。信道元素在一帧内保持不变而在帧与帧之间是变化的。假设信道状态信息在发射端未知而在接收端已知，

$r=\left[\begin{array}{c}{r}_1\\ r_2\\ r_3\\ r_4\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{x}_1& x_2& x_3& x_4\\ -x_2^{*}& x_1^{*}& -x_4^{*}& x_3^{*}\\ x_3& x_4& x_1& x_2\\ -x_4^{*}& x_3^{*}& -x_2^{*}& x_1^{*}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{h}_1\\ h_2\\ h_3\\ h_4\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2\\ n_3\\ n_4\end{array}\right]$

$r_p=\left[\begin{array}{c}{r}_1\\ r_2^{*}\\ r_3\\ r_4^{*}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{h}_1& h_2& h_3& h_4\\ h_2^{*}& {-h}_1^{*}& h_4^{*}& {-h}_3^{*}\\ h_3& h_4& h_1& h_2\\ h_4^{*}& {-h}_3^{*}& h_2^{*}& {-h}_1^{*}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ x_2\\ x_3\\ x_4\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2\\ n_3\\ n_4\end{array}\right]$

上述的方程中信道矩阵等效为

$H_{\mathrm{ABBA}}=\left[\begin{array}{cccc}{h}_1& h_2& h_3& h_4\\ h_2^{*}& {-h}_1^{*}& h_4^{*}& {-h}_3^{*}\\ h_3& h_4& h_1& h_2\\ h_4^{*}& {-h}_3^{*}& h_2^{*}& {-h}_1^{*}\end{array}\right]$

由于H具有准正交性，不在是一个正交码，它的行列式受到了相互干扰。在方程(1)两端同乘以H^H可以得到：

$H_{\mathrm{ABBA}}^H{r}_p=\left[\begin{array}{cccc}{h}_1^{*}& h_2& h_3^{*}& h_4\\ h_2^{*}& {-h}_1& h_4^{*}& {-h}_3\\ h_3^{*}& h_4& h_1^{*}& h_2\\ h_4^{*}& {-h}_3& h_2^{*}& {-h}_1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{r}_1\\ r_2^{*}\\ r_3\\ r_4^{*}\end{array}\right]\left[\begin{array}{cccc}a& 0& b& 0\\ 0& a& 0& b\\ b& 0& a& 0\\ 0& b& 0& a\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ x_2\\ x_3\\ x_4\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{N}_1^{\%}\\ N_2^{\%}\\ N_3^{\%}\\ N_4^{\%}\end{array}\right]$

即 $H_{\mathrm{ABBA}}^H{H}_{\mathrm{ABBA}}=\left[\begin{array}{cccc}a& 0& b& 0\\ 0& a& 0& b\\ b& 0& a& 0\\ 0& b& 0& a\end{array}\right]$

上式中，a＝|h₁|²+|h₂|²+|h₃|²+|h₄|²， $b=2\mathrm{Re}(h_1^{*}{h}_3+h_2{h}_4^{*}),$ 并且，N₁ ^％，N₂ ^％，N₃ ^％和N₄ ^％是均值为0，方差为a·σ²的复高斯噪声。元素b表示了不同目标接收信号的干扰，因为b的存在导致了目标接收数据的不正交，这种不正交往往对码的性能产生了负面影响。

8天线TBH码

考虑8根发射天线的准正交空时分组码，可以认为是4天线准正交空时分组码的拓展。采用TBH码构造编码矩阵：

$X=\left[\begin{array}{cccc}A& B& C& D\\ B& A& D& C\\ C& D& A& B\\ D& C& B& A\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccccccc}{x}_1& x_2& x_3& x_4& x_5& x_6& x_7& x_8\\ -x_2^{*}& x_1^{*}& -x_4^{*}& x_3^{*}& -x_6^{*}& x_5^{*}& -x_8^{*}& x_7^{*}\\ x_3& x_4& x_1& x_2& x_7& x_8& x_5& x_6\\ -x_4^{*}& x_3^{*}& -x_2^{*}& x_1^{*}& -x_8^{*}& x_7^{*}& -x_6^{*}& x_5^{*}\\ x_5& x_6& x_7& x_8& x_1& x_2& x_3& x_4\\ -x_6^{*}& x_5^{*}& -x_8^{*}& x_7^{*}& -x_2^{*}& x_1^{*}& -x_4^{*}& x_3^{*}\\ x_7& x_8& x_5& x_6& x_3& x_4& x_1& x_2\\ -x_8^{*}& x_7^{*}& -x_6^{*}& x_5^{*}& -x_4^{*}& x_3^{*}& -x_2^{*}& x_1^{*}\end{array}\right]$

编码矩阵X的输入符号为8个，在8个时间间隔内将编码符号发射出去，所以其编码效率为1。

通过前面类似的推导，可以获得在8根天线情况下等价的信道矩阵如下所示：

$H_{{\mathrm{ABBA}}^2}^H{H}_{{\mathrm{ABBA}}^2}=\left[\begin{array}{cccccccc}a& 0& b& 0& c& 0& d& 0\\ 0& a& 0& b& 0& c& 0& d\\ b& 0& a& 0& c& 0& d& 0\\ 0& b& 0& a& 0& c& 0& d\\ c& 0& d& 0& a& 0& b& 0\\ 0& c& 0& d& 0& a& 0& b\\ d& 0& c& 0& b& 0& a& 0\\ 0& d& 0& c& 0& b& 0& a\end{array}\right]$

在这里 $a=\underset{i=1}{\overset{8}{\mathrm{\Σ}}}{\left|H_i\right|}^2,$ $b=2\mathrm{Re}(h_1{h}_3^{*}+h_2{h}_4^{*}+h_5{h}_7^{*}+h_6{h}_8^{*}),$

$c=2\mathrm{Re}(h_1{h}_5^{*}+h_2{h}_6^{*}+h_3{h}_7^{*}+h_4{h}_8^{*}),$ $d=2\mathrm{Re}(h_1{h}_7^{*}+h_2{h}_8^{*}+h_3{h}_5^{*}+h_4{h}_6^{*}),$ 元素b、c和d表示了不同目标接收信号的干扰，因为b的存在导致了目标接收数据的不正交，这种不正交往往对码的性能产生了负面影响。

4天线Jafarkhani码

考虑4根发射天线的准正交空时分组码。采用Jafarkhani码构造编码矩阵：

$X=\left[\begin{array}{cccc}{x}_1& x_2& x_3& x_4\\ -x_2^{*}& x_1^{*}& -x_4^{*}& x_3^{*}\\ -x_3^{*}& -x_4^{*}& x_1^{*}& x_2^{*}\\ x_4& {-x}_3& -x_2& x_1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}A& B\\ -B^{*}& A^{*}\end{array}\right]$

Jafarkhani码是Jafarkhani提出的一种AB(-B)*A*结构的准正交空时分组码，所谓的AB(-B)*A*结构就是以Alamouti码为基础构造的准正交空时分组码A，B均为Alamouti正交空时分组码。

编码矩阵X的输入符号为4个，在4个时间间隔内将编码符号发射出去，所以其编码效率为1。

假设接收天线为1，信道为准静态瑞利衰落信道[6，7]。信道元素在一帧内保持不变而在帧与帧之间是变化的。假设信道状态信息在发射端未知而在接收端已知，

$r=\left[\begin{array}{c}{r}_1\\ r_2\\ r_3\\ r_4\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{x}_1& x_2& x_3& x_4\\ -x_2^{*}& x_1^{*}& -x_4^{*}& x_3^{*}\\ -x_3^{*}& -x_4^{*}& x_1^{*}& x_2^{*}\\ x_4& {-x}_3& -x_2& x_1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{h}_1\\ h_2\\ h_3\\ h_4\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2\\ n_3\\ n_4\end{array}\right]$

$r_p=\left[\begin{array}{c}{r}_1\\ r_2^{*}\\ r_3^{*}\\ r_4\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{h}_1& h_2& h_3& h_4\\ h_2^{*}& {-h}_1^{*}& h_4^{*}& {-h}_3^{*}\\ h_3^{*}& h_4^{*}& -h_1^{*}& -h_2^{*}\\ h_4& {-h}_3& -h_2& h_1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ x_2\\ x_3\\ x_4\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2^{*}\\ n_3^{*}\\ n_4\end{array}\right]$

上述的方程中信道矩阵等效为

$H_{\mathrm{AB}{(-B)}^{*}{A}^{*}}=\left[\begin{array}{cccc}{h}_1& h_2& h_3& h_4\\ h_2^{*}& {-h}_1^{*}& h_4^{*}& {-h}_3^{*}\\ h_3^{*}& h_4^{*}& -h_1^{*}& -h_2^{*}\\ h_4& {-h}_3& -h_2& h_1\end{array}\right]$

由于H具有准正交性，在方程(1)两端同乘以HH可以得到：

$r_p=H_{\mathrm{AB}{(-B)}^{*}{A}^{*}}^H\·r=\left[\begin{array}{cccc}a& 0& 0& b\\ 0& a& -b& 0\\ 0& -b& a& 0\\ b& 0& 0& a\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ s_3\\ s_4\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{N}_1^{\%}\\ N_2^{\%}\\ N_3^{\%}\\ N_4^{\%}\end{array}\right]$

$H_{\mathrm{AB}{(-B)}^{*}{A}^{*}}^H\·H_{\mathrm{AB}{(-B)}^{*}{A}^{*}}=\left[\begin{array}{cccc}a& 0& 0& b\\ 0& a& -b& 0\\ 0& -b& a& 0\\ b& 0& 0& a\end{array}\right]$

即

上式中，a＝|h₁|²+|h₂|²+|h₃|²+|h₄|²， $b=2\mathrm{Re}(h_1^{*}{h}_3+h_2{h}_4^{*}),$ 并且，N₁ ^％，N₂ ^％，N₃ ^％和N₄ ^％是均值为0，方差为a·σ²的复高斯噪声。

经过类似的推导，可以获得8天线Jafarkhani码。准正交空时分组码还有其它的变形形式，但是共性的地方在于，对于n×n准正交空时分组编码块，有些列是正交的，有些列是不正交的。本发明的提到准正交不局限于所述的TBH码和Jafarkhani码，还包括其它形式的准正交码。

对于上述现有的准正交空时分组码，等效信道的相关矩阵由于不是严格的对角矩阵，所以不能从简单处理后的接收数据直接分离出空时编码前的调制符号。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不能从简单处理后的接收数据直接分离出空时编码前的调制符号的缺陷，提供一种可以从简单处理后的接收数据直接分离出空时编码前的调制符号的一种分集发送、接收方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种分集发送方法，包括如下步骤：

A)对输入的n个调制符号序列[s₀，s₁，L，s_n-1]^T进行n×n变换编码得到变换后n个复数符号序列[x₀，x₁，L，x_n-1]^T，其中n是发射装置的天线数，其数值包括4、8或16；

B)对所述的n个复数符号序列进行准正交编码，得到n×n码率为1的准正交编码块，映射所述准正交编码块到所述发射装置。

在本发明所述的分集发送方法中，所述变换编码包括哈达玛变换编码或离散傅里叶变换编码；所述准正交编码包括准正交空时分组编码或准正交空频分组编码。

在本发明所述的分集发送方法中，所述准正交空时分组编码进一步包括用于n条天线的发射装置、其编码矩阵的输入符号为n个且在n个时间间隔内将编码符号发射出去的Jafarkhani准正交空时分组编码。

在本发明所述的分集发送方法中，所述准正交空时分组编码进一步包括用于n条天线的发射装置、其编码矩阵的输入符号为n个且在n个时间间隔内将编码符号发射出去的TBH准正交空时分组编码。

在本发明所述的分集发送方法中，所述准正交空频分组编码进一步包括用于n条天线的发射装置、其编码矩阵的输入符号为n个且在一个时间间隔内在正交频分复用系统的n个的连续子载波上将编码符号发射出去的Jafarkhani准正交空频分组编码。

在本发明所述的分集发送方法中，所述准正交空频分组编码进一步包括用于n条天线的发射装置、其编码矩阵的输入符号为n个且在一个时间间隔内在正交频分复用系统的n个的连续子载波上将编码符号发射出去的TBH准正交空频分组编码。

本发明还揭示了一种分集发送的接收方法，包括如下步骤：

C)对输入的n个接收符号序列[r₀，r₁，L，r_n-1]^T进行准正交编码的解码，得到解码后序列[y₀，y₁，L，y_n-1]^T；

D)对解码后序列符号序列[y₀，y₁，L，y_n-1]^T进行反变换编码得到目标数据符号序列其中n是发射装置天线数。

在本发明所述的分集发送的接收方法中，所述步骤C)进一步包括如下步骤：

C1)对复数接收符号序列[r₀，r₁，L，r₇]^T中n/2个元素做共轭处理，得到r_p；

C2)用等效信道的共轭转置矩阵H_ostc ^H乘以接收数据r_p，得到 $y=H_{\mathrm{ostc}}^H{\·r}_p;$ 其中，y＝[y₀，y₁，L，y_n-1]^T。

在本发明所述的分集发送的接收方法中，步骤D)中所述反变换编码包括哈达玛反变换编码或离散傅里叶反变换编码。

本发明还揭示了一种分集发送装置，，包括n条天线，还包括用于将所述信源输入的信号分为与天线数量相同的传输符号的组的分组模块、用于将所述每组的传输符号转换为复数符号系列的变换编码模块、用于将上述复数符号系列编码的准正交编码模块以及将所述编码后的信号映射到所述天线上的映射模块；所述天线数量包括4条、8条或16条。

本发明还揭示了一种分集发送的接收装置，包括用于对接收到的n个复数接收符号系列进行译码的准正交译码模块和将所述准正交译码模块的输出进行反变换编码而得到所述信源所输出信号形式的、实施哈达玛反变换或离散傅里叶反变换的反变换编码模块；其中，所述准正交译码模块进一步包括用于对所述接收装置接收到的n个复数接收系列符号进行共轭处理的共轭处理单元以及用于将所述共轭处理单元输出的信号进行共轭转置处理的共轭转置单元。

实施本发明的一种分集发送、接收方法及装置，具有以下有益效果：由于变换编码对相关矩阵具有对角化的特点，采用了利用变换编码对等效信道矩阵的相关矩阵进行对角化，且由于变换编码具有快速算法，因此可以从简单处理后的接收数据直接分离出空时编码前的调制符号。

附图说明

图1是现有技术中分集发送/接收装置组成的系统的结构示意图；

图2是本发明第一实施例中分集发送的流程图；

图3是本发明第一实施例中分集发送的接收的流程图；

图4是本发明第一实施例中分集发送装置结构示意图；

图5是本发明第一实施例中分集发送的接收装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

如图2所示，在本发明第一实施例中，提供了一种n＝4天线的发送分集方法。根据本发明实施例的发送分集方法包括如下步骤：

步骤S10取得n个调制符号：在本步骤中，发送分集装置将输入的调制符号序列按照天线数目将其分组，在第一实施例中，就是将信源的调制符号按照每次4个的数目取出；换句话说，该发送分集装置每次处理4个调制符号。

步骤S11变换编码：在本步骤中，对上述输入的n＝4个调制符号序列[s₀，s₁，s₂，s₃]^T进行变换编码得到变换后n＝4个复数符号序列[x₀，x₁，x₂，x₃]^T。

步骤S12准正交编码：对上述的n个复数符号序列进行准正交分组码的编码，得到n×n码率为1的准正交编码块。映射所述的码率为1的空时分组码块到一个有n根天线的发射机。

步骤S13映射到n根天线：在本步骤中，将上述准正交编码块映射到该分集发送装置的n条天线上。在第一实施例中，n＝4，即4条天线发送分集。

步骤S14发送：该分集发送装置通过上述的4条天线，将上述准正交编码块发送出去。

在第一实施例中，上述步骤S11中的变换编码是哈达玛(Hadamard)变换编码，其为：

$\left[\begin{array}{c}{x}_0\\ x_1\\ x_2\\ x_3\end{array}\right]=A_w\left[\begin{array}{c}{s}_0\\ s_1\\ s_2\\ s_3\end{array}\right]=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& -1& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_0\\ s_1\\ s_2\\ s_3\end{array}\right]$

此外，作为一种替代，在其他实施例中，上述步骤S11中的变换编码也可以是离散傅里叶变换(DFT)编码，其为：

$\left[\begin{array}{c}{x}_0\\ x_1\\ x_2\\ x_3\end{array}\right]=\frac{1}{\sqrt{2}}{A}_{\mathrm{DF}}\left[\begin{array}{c}{s}_0\\ s_1\\ s_2\\ s_3\end{array}\right]=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& i& -1& -i\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -i& -1& i\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_0\\ s_1\\ s_2\\ s_3\end{array}\right]$

在第一实施例中，所述的映射空时分组码块到一个具有4根天线的发射机，包括发送4个传输符号通过：在2对连续传输时间间隔内，发送2个Alamouti码块到各自的天线对上，其中每个Alamouti码块包括两个传输符号的，2个Alamouti码块包括了4个传输符号，目的是4对连续传输时间间隔内可以使用所有天线，并且在一个给定的传输时间间隔内所有天线是激活的。

在第一实施例中，所述的空时编码是准正交空时分组编码(QSTBC)，具体而言，所述的空时编码是TBH准正交空时分组编码。其编码组成如下表：

	时间t	时间t+T	时间t+2T	时间t+3T
					天线1	x1	-x2 *	x3	-x4 *
天线2	x2	x1 *	x4	x3 *
					天线3	x3	-x4 *	x1	-x2 *
天线4	x4	x3 *	x2	x1 *

上面的表描述了TBH准正交空时分组编码，它使用于四根天线，编码矩阵X的输入符号为4个，在4个时间间隔内将编码符号发射出去，所以其编码效率为1。

同样，在其他实施例中，作为一种替代，上述的空时编码也可以是Jafarkhani准正交空时分组编码。其编码组成如下表：

	时间t	时间t+T	时间t+2T	时间t+3T
					天线1	x1	-x2 *	-x3 *	x4
天线2	x2	x1 *	-x4 *	-x3
					天线3	x3	-x4 *	x1 *	-x2
天线4	x4	x3 *	x2 *	x1

上面的表描述了Jafarkhani准正交空时分组编码，它使用于四根天线，编码矩阵X的输入符号为4个，在一个时间间隔内某个OFDM系统的4个的连续子载波上将编码符号发射出去，所以其编码效率为1。

此外，关于编码，在其他实施例中，也可以不采用上述空时分组编码，而采用空频分组编码。与上述空时组编码类似，空频分组编码同样也可以有两种选择，一种方法是采用TBH码，另一种是采用Jafarkhani码。当采用TBH准正交空频分组编码，它使用了四根天线，编码矩阵X的输入符号为4个，在一个时间间隔内某个OFDM系统的4个的连续子载波上将编码符号发射出去，所以其编码效率为1；其编码组成如下表：

	子载波k	子载波k+1	子载波k+2	子载波k+3
					天线1	x1	-x2 *	x3	-x4 *
天线2	x2	x1 *	x4	x3 *
					天线3	x3	-x4 *	x1	-x2 *
天线4	x4	x3 *	x2	x1 *

当采用Jafarkhani准正交空频分组编码时它使用于四根天线，在一个时间间隔内某个OFDM系统的4个的连续子载波上将编码符号发射出去，所以其编码效率为1；其编码组成如下表：

	子载波k	子载波k+1	子载波k+2	子载波k+3
					天线1	x1	-x2 *	-x3 *	x4
天线2	x2	x1 *	-x4 *	-x3
					天线3	x3	-x4 *	x1 *	-x2
天线4	x4	x3 *	x2 *	x1

总之，通过上述描述可以看出，在本发明不同的实施例中，在步骤S11中变换编码时可以选择哈达玛(Hadamard)变换编码也可以选择离散傅里叶变换(DFT)编码；而在步骤S12中进行准正交编码时，可以在TBH准正交空时分组编码、Jafarkhani准正交空时分组编码、TBH准正交空频分组编码、Jafarkhani准正交空频分组编码中任意选取一个。

在第一实施例中，还揭示了一种分集发送的接收方法，其包括如下步骤：

步骤S21取得n个接收符号：在本步骤中，取得上述分集发送装置发出的、被接收装置接收到的、其数量为n个的符号，其中，n是上述分集发送装置所使用的天线数目。在第一实施例中，上述天线数目为4。

步骤S22准正交译码：在本步骤中，对输入的n＝4个接收符号序列[r₀，r₁，r₂，r₃]^T进行准正交分组码的译码，得到解码后符号序列[y₀，y₁，y₂，y₃]^T。

步骤S23反变换编码：对上述译码后得到的符号序列[y₀，y₁，y₂，y₃]^T进行反变换编码得到目标数据符号序列

步骤S24取得n个调制符号：将上述取得的目标数据符号序列

输出，便于该接收装置对其进行下一步处理。

在上述步骤S22中，其进一步包括：首先，对复数接收符号序列[r₀，r₁，r₂，r₃]^T中2个元素做简单的共轭处理，得到 $r_p={[r_0,r_1^{*},r_2,r_3^{*}]}^T;$ 然后，用TBH码的等效信道的共轭转置矩阵(Hermitian matrix)H_ABBA ^H乘以接收数据r_p，得到y＝H_ABAB·r_p。其中，y＝[y₀，y₁，y₂，y₃]^T。其中：

$H_{\mathrm{ABBA}}=\left[\begin{array}{cccc}{h}_1& h_2& h_3& h_4\\ h_2^{*}& {-h}_1^{*}& h_4^{*}& {-h}_3^{*}\\ h_3& h_4& h_1& h_2\\ h_4^{*}& {-h}_3^{*}& h_2^{*}& {-h}_1^{*}\end{array}\right]$

在上面的描述中，步骤S22中使用了TBH码的等效信道的共轭转置矩阵，众所周知，在无线通信中，接收方使用的译码方法需要与发送方使用的编码方法相对应。在前面我们已经描述了在分集发送中可以使用的编码方法包括TBH准正交空时分组编码、Jafarkhani准正交空时分组编码、TBH准正交空频分组编码、Jafarkhani准正交空频分组编码中任意选取一个。在第一实施例中，由于在发送分集时采用的是TBH准正交空时分组编码，因此，其步骤S22中的处理过程如上所述。在其他实施例中，当发送分集时采用的是TBH准正交空频分组编码时，在接受分集时，步骤S22中仍然是采用上述方法。

此外，在其他实施例中，当发送分集时使用Jafarkhani准正交分组编码(不论是空时还是空频)，在上述步骤S22中，使用Jafarkhani码等效信道的共轭转置矩阵(Hermitian matrix)

乘以接收数据r_p，得到 $y=H_{\mathrm{AB}{(-B)}^{*}{A}^{*}}^H\·r_p.$ 其中，y＝[y₀，y₁，y₂，y₃]^T。其中：

$H_{\mathrm{AB}{(-B)}^{*}{A}^{*}}=\left[\begin{array}{cccc}{h}_1& h_2& h_3& h_4\\ h_2^{*}& {-h}_1^{*}& h_4^{*}& {-h}_3^{*}\\ h_3^{*}& h_4^{*}& -h_1^{*}& -h_2^{*}\\ h_4& {-h}_3& -h_2& h_1\end{array}\right]$

在上述步骤S23中，需要对数据进行反变换编码，来取得在发送端信源产生的数据。在第一实施例中，在发送端，对信源数据变换编码采取的是哈达玛(Hadamard)变换编码，因此在步骤S23中要采取的是哈达玛(Hadamard)反变换编码，其为：

$\left[\begin{array}{c}{\hat{s}}_0\\ {\hat{s}}_1\\ {\hat{s}}_2\\ {\hat{s}}_3\end{array}\right]=A_w^H\·y=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& -1& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{y}_0\\ y_1\\ y_2\\ y_3\end{array}\right]$

在其他实施例中，如果在发送端，对信源数据变换编码采取的是离散傅里叶变换(DFT)编码，因此在步骤S23中要采取的是离散傅里叶反变换(IDFT)编码，，其为：

$\left[\begin{array}{c}{\hat{s}}_0\\ {\hat{s}}_1\\ {\hat{s}}_2\\ {\hat{s}}_3\end{array}\right]=A_{\mathrm{DF}}^H\·y=\frac{1}{2\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -i& -1& i\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& i& -1& -i\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{y}_0\\ y_1\\ y_2\\ y_3\end{array}\right]$

在第一实施例中，还揭示了一种分集发送装置，如图8所示，该分集发送装置包括4条发送天线51、52、53和54，还包括用于将所述信源输入的信号分为与天线数量相同的传输符号的组的分组模块1、用于将所述每组的传输符号转换为复数符号系列的变换编码模块2、用于将上述复数符号系列编码的准正交编码模块3以及将所述编码后的信号映射到所述天线上的映射模块4。

在第一实施例中，还揭示了一种分集发送的接收装置，包括1条接收天线15，还包括用于对接收到的n(n＝4)个复数接收符号系列进行译码的准正交译码模块11和将所述准正交译码模块11的输出进行反变换编码而得到所述信源所输出信号形式的、实施哈达玛反变换或离散傅里叶反变换的反变换编码模块12；其中，所述准正交译码模块11进一步包括用于对所述接收装置接收到的n个复数接收系列符号进行共轭处理的共轭处理单元111以及用于将所述共轭处理单元输出的信号进行共轭转置处理的共轭转置单元112。

本发明第二实施例与上述第一实施例最大的区别在于其发送装置使用8条天线，而不是第一实施例中的4条天线。在第二实施例中，其分集发送及接收的方法上并没有根本的区别，但是，由于其分集发送装置使用的天线数量不同，因此，在发送时其n的数值是不同的，这会带来一系列的微小区别。在本发明第二实施例中，发送分集方法包括：

对输入的n＝8个调制符号序列[s₀，s₁，s₂，s₃，s₄，s₅，s₆，s₇]^T进行变换编码得到变换后n＝8个复数符号序列[x₀，x₁，x₂，x₃，x₄，x₅，x₆，x₇]^T；

对所述的n＝8个复数符号序列进行准正交空时/空频分组码的编码的得到n×n＝8×8码率为1的准正交编码块，映射所述的码率为1的空时分组码块到一个有n＝8根天线的发射机。

所述的发送分集方法中，n＝8，即8天线发送分集。

在第二实施例中，上述的变换编码是离散傅里叶变换(DFT)编码。

$\left[\begin{array}{c}{x}_0\\ x_1\\ x_2\\ x_3\\ x_4\\ x_5\\ x_6\\ x_7\end{array}\right]=A_{\mathrm{DF}}^H\left[\begin{array}{c}{s}_0\\ s_1\\ s_2\\ s_3\\ s_4\\ s_5\\ s_6\\ s_7\end{array}\right]=\frac{1}{2\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cccccccc}1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1\\ 1& -i& -1& i& 1& -i& -1& i\\ 1& -1& 1& -1& 1& -1& 1& -1\\ 1& i& -1& -i& 1& i& -1& -i\\ 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1\\ 1& -i& -1& i& 1& -i& -1& i\\ 1& -1& 1& -1& 1& -1& 1& -1\\ 1& i& -1& -i& 1& i& -1& i\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_0\\ s_1\\ s_2\\ s_3\\ s_4\\ s_5\\ s_6\\ s_7\end{array}\right]$

当然，作为上述变换编码的一种替代，在其他实施例中，所述的变换编码也可以是哈达玛(Hadamard)变换编码。

$\left[\begin{array}{c}{x}_0\\ x_1\\ x_2\\ x_3\\ x_4\\ x_5\\ x_6\\ x_7\end{array}\right]=A_w^H\left[\begin{array}{c}{s}_0\\ s_1\\ s_2\\ s_3\\ s_4\\ s_5\\ s_6\\ s_7\end{array}\right]=\frac{1}{2\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cccccccc}1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1& 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1& 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& -1& 1& 1& -1& -1& 1\\ 1& 1& 1& 1& -1& -1& -1& -1\\ 1& -1& 1& -1& -1& 1& -1& 1\\ 1& 1& -1& -1& -1& -1& 1& 1\\ 1& -1& -1& 1& -1& 1& 1& -1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_0\\ s_1\\ s_2\\ s_3\\ s_4\\ s_5\\ s_6\\ s_7\end{array}\right]$

在第二实施例所述的发送分集方法中，对所述的n＝8个复数符号序列进行准正交编码的得到n×n＝8×8码率为1的准正交编码块，映射所述的码率为1的分组码块到一个有n＝8根天线的发射机。

在第二实施例中，上述准正交编码是准正交空频编码。其所述的映射空频分组码块到一个具有n根天线的发射机，包括在一个OFDM频谱的多个子载波的每个子载波上发送n个传输符号。在n/2＝4对相邻的子载波的每个子载波上，发送n/2个Alamouti码块到各自的天线对上，其中每个Alamouti码块包括两个传输符号的，n/2个Alamouti码块包括了n个传输符号，目的是所有的子载波得到使用，并且在一个给定的时间间隔内对于一个给定的子载波所有天线是激活的。

上述的空频编码是准正交空频分组编码(QSFBC)，进一步它是TBH准正交空频分组编码。其编码组成如下表：

	子载波k	子载波k+1	子载波k+2	子载波k+3	子载波k+4	子载波k+5	子载波k+6	子载波k+7
									天线1	x1	-x2 *	x3	-x4 *	x5	-x6 *	x7	-x8 *
天线2	x2	x1 *	x4	x3 *	x6	x5 *	x8	x7 *
									天线3	x3	-x4 *	x1	-x2 *	x7	-x8 *	x5	-x6 *
天线4	x4	x3 *	x2	x1 *	x8	x7 *	x6	x5 *
									天线5	x5	-x6 *	x7	-x8 *	x1	-x2 *	x3	-x4 *
天线6	x6	x5 *	x8	x7 *	x2	x1 *	x4	x3 *
									天线7	x7	-x8 *	x5	-x6 *	x3	-x4 *	x1	-x2 *
天线8	x8	x7 *	x6	x5 *	x4	x3 *	x2	x1 *

上面的表格描述了TBH准正交空频分组编码，它使用了八根天线，编码矩阵X的输入符号为8个，在一个时间间隔内某个OFDM系统的8个的连续子载波上将编码符号发射出去，所以其编码效率为1。

作为上述准正交空频分组编码(QSFBC)的一种替代，在其他实施例中，也可以使用准正交空时分组编码(QSTBC)。其映射空时分组码块到一个具有n＝8根天线的发射机，包括发送n＝8个传输符号通过：在n/2＝4对连续传输时间间隔内，发送n/2＝4个Alamouti码块到各自的天线对上，其中每个Alamouti码块包括两个传输符号的，n/2＝4个Alamouti码块包括了n＝8个传输符号，目的是n/2＝4对连续传输时间间隔内可以使用所有天线，并且在一个给定的传输时间间隔内所有天线是激活的。

所述的空时编码是准正交空时分组编码(QSTBC)，进一步所述的空时编码是TBH准正交空时分组编码。其编码组成如下表：

	时间t	时间t+T	时间t+2T	时间t+3T	时间t+4T	时间t+5T	时间t+6T	时间t+7T
									天线1	x1	-x2 *	x3	-x4 *	x5	-x6 *	x7	-x8 *
天线2	x2	x1 *	x4	x3 *	x6	x5 *	x8	x7 *
									天线3	x3	-x4 *	x1	-x2 *	x7	-x8 *	x5	-x6 *
天线4	x4	x3 *	x2	x1 *	x8	x7 *	x6	x5 *
									天线5	x5	-x6 *	x7	-x8 *	x1	-x2 *	x3	-x4 *
天线6	x6	x5 *	x8	x7 *	x2	x1 *	x4	x3 *
									天线7	x7	-x8 *	x5	-x6 *	x3	-x4 *	x1	-x2 *
天线8	x8	x7 *	x6	x5 *	x4	x3 *	x2	x1 *

上面的表格描述了TBH准正交空时分组编码，它使用于八根天线，编码矩阵X的输入符号为8个，在8个时间间隔内将编码符号发射出去，所以其编码效率为1。

需要指出，所述的空时编码方法不局限于采用TBH分组空时码，还包括其它变形形式的准正交空时编码，都在本发明保护范围内。

在第二实施例中，还揭示了一种发送分集时其装置使用8条天线的分集发送的接收方法。该接收方法包括：

对输入的n＝8个接收符号序列[r₀，r₁，r₂，r₃，r₄，r₅，r₆，r₇]^T进行准正交分组空时/空频码的解码，得到解码后序列[y₀，y₁，y₂，y₃，y₄，y₅，y₆，y₇]^T；

对解码后序列符号序列[y₀，y₁，y₁，y₂，y₃，y₄，y₅，y₆，y₇]^T进行反变换编码得到目标数据符号序列 ${[{\hat{s}}_0,{\hat{s}}_1,{\hat{s}}_2,{\hat{s}}_3,{\hat{s}}_4,{\hat{s}}_5,{\hat{s}}_6,{\hat{s}}_7]}^T;$

所述的对n＝8个复数接收符号序列[r₀，r₁，r₂，r₃，r₄，r₅，r₆，r₇]^T进行准正交空时/空频分组码的译码，包括：

首先，对复数接收符号序列[r₀，r₁，r₂，r₃，r₄，r₅，r₆，r₇]^T中4个元素做简单的共轭处理，得到 $r_p={[r_0,r_1^{*},r_2,r_3^{*},r_4,r_5^{*},r_6,r_7^{*}]}^T.$

然后，用等效信道的共轭转置矩阵(Hermitian matrix)

乘以接收数据r_p，得到 $y=H_{{\mathrm{ABAB}}^2}^H\·r_p.$ 其中，y＝[y₀，y₁，y₂，y₃，y₄，y₅，y₆，y₇]^T。

在第二实施例中，由于其分集发送时变换编码采取的是离散傅里叶变换编码，所以，在此处需要采取傅里叶反变换编码，即

$\left[\begin{array}{c}{\hat{s}}_0\\ {\hat{s}}_1\\ {\hat{s}}_2\\ {\hat{s}}_3\\ {\hat{s}}_4\\ {\hat{s}}_5\\ {\hat{s}}_6\\ {\hat{s}}_7\end{array}\right]=A_{\mathrm{DF}}^H\·y=\frac{1}{2\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cccccccc}1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1\\ 1& -i& -1& i& 1& -i& -1& i\\ 1& -1& 1& -1& 1& -1& 1& -1\\ 1& i& -1& -i& 1& i& -1& -i\\ 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1\\ 1& -i& -1& i& 1& -i& -1& i\\ 1& -1& 1& -1& 1& -1& 1& -1\\ 1& i& -1& -i& 1& i& -1& i\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{y}_0\\ y_1\\ y_2\\ y_3\\ y_4\\ y_5\\ y_6\\ y_7\end{array}\right]$

对于接收方的反变换编码方法，选择哪种方法需要和发端保持一致。因此，在其他实施例中，所述的反变换编码也可以是哈达玛(Hadamard)变换编码，即

$\left[\begin{array}{c}{\hat{s}}_0\\ {\hat{s}}_1\\ {\hat{s}}_2\\ {\hat{s}}_3\\ {\hat{s}}_4\\ {\hat{s}}_5\\ {\hat{s}}_6\\ {\hat{s}}_7\end{array}\right]=A_w^H\·y=\frac{1}{2\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cccccccc}1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1& 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1& 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& -1& 1& 1& -1& -1& 1\\ 1& 1& 1& 1& -1& -1& -1& -1\\ 1& -1& 1& -1& -1& 1& -1& 1\\ 1& 1& -1& -1& -1& -1& 1& 1\\ 1& -1& -1& 1& -1& 1& 1& -1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{y}_0\\ y_1\\ y_2\\ y_3\\ y_4\\ y_5\\ y_6\\ y_7\end{array}\right]$

在第二实施例中，还揭示了一种分集发送装置和接收装置，与第一实施例相比，在结构上，第二实施例中的分集发送装置的天线为8条以及每个功能模块为适应上述天线不同而做出的改变，例如分组的数目、各系列的长度以及编码数目的不同，除此之外，其余大致相同。

本发明第三实施例与上述第一、第二实施例均大致相同，不同之处仅在于其分集发送时使用16条天线。由于第一、第二实施例已经较为详细地描述了使用4条和8条天线的情况，本领域技术人员可以推导出使用16条天线的情况，在此就不再赘述。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1、一种分集发送方法，其特征在于，包括如下步骤：

A)对输入的n个调制符号序列[s₀，s₁，L，s_n-1]^T进行n×n变换编码得到变换后n个复数符号序列[x₀，x₁，L，x_n-1]^T，其中n是发射装置的天线数，其数值包括4、8或16；

B)对所述的n个复数符号序列进行准正交编码，得到n×n码率为1的准正交编码块，映射所述准正交编码块到所述发射装置。

2、根据权利要求1所述的分集发送方法，其特征在于，所述变换编码包括哈达玛变换编码或离散傅里叶变换编码；所述准正交编码包括准正交空时分组编码或准正交空频分组编码。

3、根据权利要求2所述的分集发送方法，其特征在于，所述准正交空时分组编码进一步包括用于n条天线的发射装置、其编码矩阵的输入符号为n个且在n个时间间隔内将编码符号发射出去的Jafarkhani准正交空时分组编码。

4、根据权利要求2所述的分集发送方法，其特征在于，所述准正交空时分组编码进一步包括用于n条天线的发射装置、其编码矩阵的输入符号为n个且在n个时间间隔内将编码符号发射出去的TBH准正交空时分组编码。

5、根据权利要求2所述的分集发送方法，其特征在于，所述准正交空频分组编码进一步包括用于n条天线的发射装置、其编码矩阵的输入符号为n个且在一个时间间隔内在正交频分复用系统的n个的连续子载波上将编码符号发射出去的Jafarkhani准正交空频分组编码。

6、根据权利要求2所述的分集发送方法，其特征在于，所述准正交空频分组编码进一步包括用于n条天线的发射装置、其编码矩阵的输入符号为n个且在一个时间间隔内在正交频分复用系统的n个的连续子载波上将编码符号发射出去的TBH准正交空频分组编码。

7、一种分集发送的接收方法，其特征在于，包括如下步骤：

C)对输入的n个接收符号序列[r₀，r₁，L，r_n-1]^T进行准正交编码的解码，得到解码后序列[y₀，y₁，L，y_n-1]^T；

D)对解码后序列符号序列[y₀，y₁，L，y_n-1]^T进行反变换编码得到目标数据符号序列

其中n是发射装置天线数。

8、根据权利要求6所述的分集发送的接收方法，其特征在于，所述步骤C)进一步包括如下步骤：

C1)对复数接收符号序列[r₀，r₁，L，r₇]^T中n/2个元素做共轭处理，得到r_p；

C2)用等效信道的共轭转置矩阵H_ostc ^H乘以接收数据r_p，得到 $y=H_{\mathrm{ostc}}^H\·r_p;$ 其中，y＝[y₀，y₀，L，y_n-1]^T。

9、根据权利要求7所述的分集发送的接收方法，其特征在于，步骤D)中所述反变换编码包括哈达玛反变换编码或离散傅里叶反变换编码。

10、一种分集的发送装置，包括n条天线，其特征在于，还包括用于将所述信源输入的信号分为与天线数量相同的传输符号的组的分组模块、用于将所述每组的传输符号转换为复数符号系列的变换编码模块、用于将上述复数符号系列编码的准正交编码模块以及将所述编码后的信号映射到所述天线上的映射模块；所述天线数量包括4条、8条或16条。

11、一种分集发送的接收装置，其特征在于，包括用于对接收到的n个复数接收符号系列进行译码的准正交译码模块和将所述准正交译码模块的输出进行反变换编码而得到所述信源所输出信号形式的、实施哈达玛反变换或离散傅里叶反变换的反变换编码模块；其中，所述准正交译码模块进一步包括用于对所述接收装置接收到的n个复数接收系列符号进行共轭处理的共轭处理单元以及用于将所述共轭处理单元输出的信号进行共轭转置处理的共轭转置单元。

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