CN101771446A - 一种多输入多输出信号处理方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多输入多输出信号处理方法、装置及系统。在该方法中，包括：预先设置包含至少一个码本的码本集合；对待处理信号进行基于空间特性的编码，并且利用所述待处理信号的接收端从所述码本集合中选择的码本进行预编码处理。本发明的方案将基于空间特性的编码与基于码本的预编码相结合，对待处理信号进行双重处理，能够在各种移动速度环境中保证MIMO系统性能。

Description

一种多输入多输出信号处理方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及多输入多输出(Multiple Input and Multiple Output，MIMO)技术，尤其涉及一种MIMO信号处理方法、装置及系统。

背景技术

未来移动通信在传输速率、性能和系统业务容量等方面对无线通信系统提出了更高的要求。MIMO系统在发送端和接收端都采用多天线结构，系统容量、数据传输可靠性以及频谱利用率可以成倍地增长，满足高传输速率和大系统业务容量的要求，从而能够充分地利用空间分集或者复用增益来提高通信系统的性能。因此，与MIMO系统有关的技术，即MIMO技术已经成为目前移动通信领域的研究热点之一。

空时码(Space-Time Code，STC)是MIMO系统中一种较为常见的信号处理方式。空时码的基本思想是在不同时刻、不同天线上发射多个信号，并对不同天线和时刻上的符号进行空时编码，从而提高获得系统性能的提高。图1示出了现有基于空时码的MIMO信号处理过程的示意图。参见图1，发射端首先对待处理信号进行调制处理，再将调制后的待处理信号进行基于空时码的编码，即将待处理信号中的各个符号按照所采用空时码的方式重新构建，得到编码后的信号。在完成图1中的处理后，发送端将编码后的信号分配于多个发射天线上，经过发送端与接收端之间的信道进行传输。接收端在接收到来自于发送端的信号后，采用线性迫零检测器或者线性最小均方误差检测器来处理接收到的信号，得到发送端编码前待处理信号的估计信号。虽然上述MIMO信号处理能够借助于空时码而获得分集增益和/或复用增益，进而提高MIMO系统性能；但是，由于作为传输载体的信道会在信号传输过程中对发送端发出的编码后的信号造成较大的影响，而基于空时码的MIMO信号处理过程中并未将信道状态信息(Channel State Information，CSI)纳入考虑范围，误码率(Bit Error Rate，BER)较高，从而导致系统性能较差。

针对这种情况，目前提出了一种基于码本的波束赋形处理方法。预先设置包含至少一个码本的码本集合，由接收端根据信道测量结果从码本集合中选择出合适码字，并将所选择的码字信息发送给发送端；发送端利用接收端所选择的码本，对经过调制的待处理信号进行编码，再分配至各个发射天线上进行发射。这种基于码本的波束赋形处理方法虽然能够在一定程度上提高误码率或容量性能，但是码本的选择基础是基于信道准不变的结果，则在非低速移动的环境中，由于信道状态变化较快，接收端所选择的码本无法反映当前的信道状态，从而导致MIMO系统的性能较差。

发明内容

本发明提供一种MIMO信号处理方法，能够在各种移动速度环境中保证MIMO系统性能。

在本发明的MIMO信号处理方法中，包括：

预先设置包含至少一个码本的码本集合；

对待处理信号进行基于空间特性的编码，并且利用所述待处理信号的接收端从所述码本集合中选择的码本进行预编码处理。

其中，所述预先设置包含至少一个码本的码本集合为：根据预先设置的码本反馈比特数，设置所述码本集合，其中所述码本反馈比特数为大于或者等于1的整数。

其中，所述对待处理信号进行基于空间特性的编码之前，进一步包括：

所述接收端对自身的移动速度进行测量，根据测量结果确定编码模式，并将所确定的编码模式信息发送给发送端；

发送端判断接收到的编码模式为基于码本的预编码还是基于空间特性的编码和基于码本的预编码，如果为基于码本的预编码，则直接执行所述利用所述待处理信号的接收端从所述码本集合中选择的码本进行预编码处理；否则，执行所述对待处理信号进行基于空间特性的编码，并且利用所述待处理信号的接收端从所述码本集合中选择的码本进行预编码处理。

较佳地，该方法进一步包括：预先设置所述待处理信号的接收端的移动速度状态与编码模式的对应关系；

所述根据测量结果确定编码模式为：根据所述测量结果确定所述接收端的移动速度状态，并在所述对应关系中找到所确定的移动速度状态对应的编码模式。

其中，所述待处理信号的接收端的移动速度状态与编码模式的对应关系为：

所述接收端处于低速移动状态对应于基于码本的预编码；所述接收端处于中速移动状态或者高速移动状态对应于基于空间特性的编码和基于码本的预编码。

其中，所述预编码在所述基于空间特性的编码之后执行时，所述利用所述待处理信号的接收端从所述码本集合中选择的码本进行预编码处理为：

将接收端从所述码本集合中选择的码本与基于空间特性的编码结果相乘。

其中，所述直接执行所述利用所述待处理信号的接收端从所述码本集合中选择的码本进行预编码处理为：

将接收端从所述码本集合中选择的码本与所述待处理信号相乘。

较佳地，所述利用所述待处理信号的接收端从所述码本集合中选择的码本进行预编码处理之前，进一步包括：

接收所述接收端按照最大化最小特征值、最大化最小信噪比或者最大化信道容量原则，并根据信道状态测量结果从所述码本集合中选择的码本对应的码本反馈信息，确定所述码本反馈信息对应的码本。

其中，所述基于空间特性的编码为基于空时码的编码，或者为基于空频码的编码，或者为基于空时频码的编码。

本发明还提供一种MIMO信号处理装置，能够在各种移动速度环境中保证MIMO系统性能。

在本发明的MIMO信号处理装置中，包括：空间编码模块和预编码模块，其中，

所述空间编码模块用于对待处理信号进行基于空间特性的编码；

预编码模块用于利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本，对基于空间特性的编码结果进行预编码处理。

其中，该装置进一步包括：存储模块和通信模块，其中，

所述存储模块用于保存根据预先设置的码本反馈比特数设置的码本集合，其中所述码本反馈比特数为大于或者等于1的整数；

所述通信模块用于接收来自于接收端的码本反馈信息，并将接收到的码本反馈信息发送给预编码模块；

所述预编码模块进一步接收来自于所述通信模块的码本反馈信息，从所述存储模块保存的码本集合中读取该码本反馈信息对应的码本。

本发明又提供一种MIMO信号处理装置，能够在各种移动速度环境中保证MIMO系统性能。

在本发明的MIMO信号处理装置中，包括：编码模式识别模块、空间编码模块以及预编码模块，其中，

所述编码模式识别模块用于接收待处理信号的接收端发来的编码模式信息，确定编码模式，在所确定的编码模式为基于码本的预编码时，指示所述预编码模块对所述待处理信号进行预编码，在所确定的编码模式为基于空间特性的编码和基于码本的预编码时，指示空间编码模块开始执行基于空间特性的编码；

所述空间编码模块用于在编码模式识别模块的指示下对待处理信号进行基于空间特性的编码；

所述预编码模块用于利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本对空间编码结果进行预编码，或者在编码模式识别模块的指示下利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本对所述待处理信号进行预编码。

较佳地，该装置进一步包括：存储模块通信模块，其中，

所述存储模块用于保存根据预先设置的码本反馈比特数设置的码本集合，其中所述码本反馈比特数为大于或者等于1的整数；

所述通信模块用于接收待处理信号的接收端发来的编码模式信息并将该编码模式信息发送给编码模式识别模块，并且还接收来自于接收端的码本反馈信息，并将接收到的码本反馈信息发送给所述预编码模块；

所述预编码模块进一步接收来自于所述通信模块的码本反馈信息，从所述存储模块保存的码本集合中读取该码本反馈信息对应的码本。

其中，所述基于空间特性的编码为基于空时码的编码，或者为基于空频码的编码，或者为基于空时频码的编码。

本发明还提供一种MIMO信号处理系统，能够在各种移动速度环境中保证MIMO系统性能。

在本发明的MIMO信号处理系统中，包括：发送端和接收端，其中，

所述发送端用于对待处理信号进行基于空时码、空频码或者空时频码的编码，并且利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本进行预编码处理；

所述接收端用于从所述码本集合中选择码本，并通知给发送端。

在一个实施例中，所述发送端包括：空间编码模块和预编码模块，其中，

所述空间编码模块用于对待处理信号进行基于空间特性的编码；

预编码模块用于利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本，对基于空间特性的编码结果进行预编码处理。

在另一实施例中，所述发送端包括：编码模式识别模块、空间编码模块以及预编码模块，其中，

所述编码模式识别模块用于接收待处理信号的接收端发来的编码模式信息，确定编码模式，在所确定的编码模式为基于码本的预编码时，指示所述预编码模块对所述待处理信号进行预编码，在所确定的编码模式为基于空间特性的编码和基于码本的预编码时，指示空间编码模块开始执行基于空间特性的编码；

所述空间编码模块用于在编码模式识别模块的指示下对待处理信号进行基于空间特性的编码；

所述预编码模块用于利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本对基于空间特性的编码结果进行预编码，或者在编码模式识别模块的指示下利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本对所述待处理信号进行预编码。

较佳地，所述接收端包括：存储模块、移动速度测量模块、编码模式确定模块以及通信模块，其中，

所述存储模块用于保存预先设置的所述接收端的移动速度状态与编码模式的对应关系；

所述移动速度测量模块用于对所述接收端的移动速度进行测量；

所述编码模式确定模块用于从存储模块中读取所述待处理信号的接收端的移动速度状态与编码模式的对应关系，根据测量结果和所读取的对应关系确定编码模式，并将所确定的编码模式信息发送给通信模块；

所述通信模块用于将所述编码模式确定模块确定的编码模式信息发送给所述发送端。

较佳地，所述接收端进一步包括：信道状态测量模块和码本选择模块，其中，

所述信道状态测量模块用于对当前的信道状态进行测量，并将信道状态测量结果发送给码本选择模块；

所述码本选择模块根据接收到的信道状态测量结果选择适合于所测量的信道状态的码本；

并且，所述通信模块进一步用于将码本选择模块选择出的码本对应的码本反馈信息发送给接收端。

由上述方案可见，本发明中将基于空间特性的编码与基于码本的预编码相结合，对待处理信号进行双重处理。由于码本集合中的码本能够反映出信道状态，预编码处理实际上是利用待处理信号的接收端选择出来的码本来选择较好的当前等价信道，从而提高MIMO系统性能；同时，基于空间特性的编码又能够获得分集增益或复用增益，本发明能够有效地提高信号传输质量，降低BER。此外，虽然当接收端处于高速移动状态时，信道状态变化较快，但是由于基于空时码编码在性能上的补充，本发明在高速情况下也能够保证系统性能。因此，上述的MIMO信号处理方案能够在各种移动速度环境中保证MIMO系统性能。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为现有基于空时码的MIMO信号处理过程的示意图；

图2为本发明中MIMO信号处理方法的示例性流程图；

图3为本发明中MIMO信号处理系统的结构示意图；

图4为本发明实施例1中MIMO信号处理方法的流程图；

图5为本发明实施例1中作为MIMO信号处理装置的发送端的结构示意图；

图6为本发明实施例1中接收端的结构示意图；

图7为本发明实施例1中MIMO信号处理方法与基于空时码的编码以及基于码本的预编码之间的性能比较仿真图；

图8为本发明实施例2中MIMO信号处理方法的流程图；

图9为本发明实施例2中MIMO信号处理装置的结构示意图；

图10为本发明实施例2中接收端的结构示意图；

图11为不同移动速度状态下本实施例中的MIMO信号处理方法与基于码本的预编码之间的性能比较仿真图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步的详细说明。

本发明中在进行MIMO信号处理时，首先对待处理信号进行基于空时码的编码，然后再利用接收端预先选择的码本进行预编码处理。

图2示出了本发明中MIMO信号处理方法的示例性流程图。参见图2，该方法包括：

在步骤201中，预先设置包含至少一个码本的码本集合；

在步骤202中，对待处理信号进行基于空间特性的编码，并且利用所述待处理信号的接收端从所述码本集合中选择的码本进行预编码处理。

图3示出了本发明中MIMO信号处理系统的结构示意图。参见图3，该系统包括：发送端和接收端。其中发送端用于对待处理信号进行基于空间特性的编码，并且利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本进行预编码处理；接收端用于从所述码本集合中选择码本，并通知给发送端。这里的发送端可以是诸如基站之类的网络设备，接收端可以是诸如移动终端之类的终端设备。

从上述描述可见，本发明中将基于空间特性的编码与基于码本的预编码相结合，对待处理信号进行双重处理。由于码本集合中的码本能够反映出信道状态，预编码处理实际上是利用待处理信号的接收端选择出来的码本来选择较好的当前等价信道，从而提高MIMO系统性能；同时，基于空间特性的编码又能够获得分集增益或复用增益，本发明能够有效地提高信号传输质量，降低BER。此外，虽然当接收端处于高速移动状态时，信道状态变化较快，但是由于基于空时码编码在性能上的补充，本发明能够在高速情况下保证系统性能。因此，上述的MIMO信号处理方案能够在各种移动速度环境中保证MIMO系统性能。

此外，本发明中还可以根据待处理信号的接收端的移动速度来进行模式的切换，即在低速移动状态下利用接收端选择的码本对待处理信号进行预编码处理，而在中速和高速移动状态下对待处理信号进行基于空间特性的编码后，再进行预编码处理。这样，不仅能够获得各种移动速度状态下的较好的BER性能，保证MIMO系统性能，而且还能够因低速移动状态下基于空时码编码的省略而具有较低的计算复杂度。

在本发明中，可以使用任何类型的空时码、空频码以及空时频码，并且可以预先根据码本反馈比特数来预先设置码本集合中的码本个数。

以下将通过两个实施例来说明本发明的方案。

实施例1

本实施例中，发送端对待处理信号既进行基于空间特性的编码，又在接收端的协助下对编码处理后的待处理信号进行基于码本的预编码。以下将以空时码为例进行说明。

图4示出了本实施例中MIMO信号处理方法的流程图。参见图4，该方法包括：

在步骤401中，根据预先设置的码本反馈比特数，设置码本集合。

本实施例中可以根据MIMO系统的传输性能要求，来设置码本反馈比特数，该码本反馈比特数为大于或者等于1的整数，例如1比特(bit)、2比特，等等；假设码本集合中的码本数目为M，码本反馈比特数为n，则M＝2ⁿ。可见，码本反馈比特数越大，码本集合中的码本数目就越多，那么接收端找到准确反映信道状态的码本的几率也就越大。

为了便于操作，发送端与接收端中保存有相同的码本集合，该码本集合中的每个码本均采用矩阵形式，该矩阵的行数与列数相等，均等于发射天线数目；并且，每个码本均具有可唯一识别的码本序号。

在步骤402中，对待处理信号进行基于空时码的编码处理，得到空时码编码结果。

本实施例中，可以预先确定发送端所使用的空时码类型，并且在本步骤进行编码处理时，按照所确定的空时码类型以及发射天线数目，对待处理信号进行重组，以使空时码编码结果中的每一列符号同时在不同天线上发送，即空时码的列数等于发射天线数目。这里的待处理信号可以是经过调制处理的MIMO信号。

假设调制处理后的信号为[s₁，s₂，s₃，s₄]，并且共存在4根发射天线。当预先确定的空时码类型为对角ABBA(Diagonal ABBA)空时码时，经过基于空时码编码处理后的信号为：

其中(·)^*表示取括号内元素的共轭；空时码类型为双空时发射分集(DSTTD)空时码时，经过基于空时码编码处理后的信号为：

当然，本领域中其他类型的空时码，例如准正交空时码(quasi-orthogonal space-tome code)、螺纹代数空时码(threaded algebraic space-time code)、线性散射码(linear dispersion code)等，也可以在本步骤中使用。

此外，本步骤中也可以以空频码或者空时频码来替代空时码，进行基于空间特性的编码。

在步骤403中，根据来自于接收端的码本反馈信息，利用该码本反馈信息对应的码本，对空时码编码结果进行预编码。

为了能够通过码本尽量准确地反映信道状态，本实施例中接收端在发送端进行预编码之前进行信道状态测量，并根据信道状态测量结果，从预先设置的码本集合中选择出适合于所测量的信道状态的码本。这里的选择原则可以是最大化最小特征值、最大化最小信噪比、最大化信道容量，等等。例如，假设码本选择原则为最大化最小信噪比，则发送端在本步骤中根据信道状态测量结果，计算每个码本对应的最小信噪比，再将最小信噪比最大的那个码本选择出来。此外，接收端进行信道状态测量与码本选择与前述步骤303中的基于空时码、空频码或者空时频码的编码处理之间在时间上不存在严格的顺序。

之后，接收端将所选择的码本对应的码本序号作为码本反馈信息，发送给发送端。由于发送端中已保存有与接收端相同的码本集合，因此，根据接收端传输的码本反馈信息中的码本序号即可从码本集合中找到接收端所选择的那个码本。然后，发送端再将所选择的码本与空时码编码结果、空频码编码结果或者空时频码编码结果相乘，完成本实施例中的MIMO信号处理过程。

图5示出了本实施例中作为MIMO信号处理装置的发送端的结构示意图。参见图5，该装置包括：空间编码模块和预编码模块。其中，空间编码模块用于对待处理信号进行基于空间特性的编码处理；预编码模块用于利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本，对基于空间特性的编码结果进行预编码处理。进一步，该MIMO信号处理装置还包括存储模块和通信模块，通信模块用于接收来自于接收端的码本反馈信息，并将接收到的码本反馈信息发送给预编码模块；所述预编码模块进一步接收来自于所述通信模块的码本反馈信息，从所述存储模块保存的码本集合中读取该码本反馈信息对应的码本。本实施例中的MIMO信号处理装置还可以包括调制模块，用于将待处理信号调制后发送给空间编码模块。

图6示出了本实施例中接收端的结构示意图。参见图6，该接收端包括：存储模块、码本选择模块以及通信模块，并且还包括信道状态测量模块。其中，存储模块用于保存根据预先设置的码本反馈比特数设置的码本集合；信道状态测量模块用于对当前的信道状态进行测量，并将信道状态测量结果发送给码本选择模块；码本选择模块从存储模块中读取码本集合，根据接收到的信道状态测量结果选择适合于所测量的信道状态的码本；通信模块用于将码本选择模块选择出的码本对应的码本反馈信息发送给接收端。

图7示出了本实施例中MIMO信号处理方法与基于空时码的编码处理以及基于码本的预编码之间的性能比较仿真图，并且本次仿真中基于最大化最小信噪比的原则来选择码本。参见图7，横轴为以分贝(dB)为单位的信噪比(Es/N0)，纵轴为BER；其中带有方框的线条表示基于DSTTD空时码的编码处理方式，带有三角形的线条表示码本集合中包含一个码本时基于码本的预编码方式，带有五角星的线条表示码本集合中包含两个码本时基于码本的预编码方式，带有圆圈的线条表示本实施例中的MIMO信号处理方法，即基于DSTTD空时码的编码处理与码本集合中包含一个码本时基于码本的预编码相结合的方式。从图7可见，本实施例中的MIMO处理处理方法对应的BER明显低于现有单纯基于空时码的编码处理方式以及单纯基于码本的预编码方式，并且Es/N0越大，BER的降低程度越明显，即MIMO系统性能得到改善的程度越大。

由上述描述可见，本实施例中通过对待处理信号进行基于空间特性的编码，获得分集增益或者复用增益；并且通过接收端选择的码本W，使得信道矩阵由H变为HW。在低速移动状态下，基于空间特性的编码带来的分集增益或者复用增益以及码本带来的信道影响的降低，使得发送端与接收端之间MIMO信号的传输准确性能够得到可靠的保证，从而获得较低的BER，较之单纯的基于空间特性的编码，具有较高的系统性能；在高速移动状态下，码本对降低信道影响的作用有限，但是由基于空间特性的编码所带来的分集增益或者复用增益优于采用码本的预编码方式，本实施例能够获得较低的BER，从而得到较高的系统性能。可见，本实施例中的方案在各种移动速度环境中都能够保证MIMO系统性能。

实施例2

本实施例中，接收端还对自身的移动速度进行测量，根据移动速度测量结果确定信号处理模式，并告知发送端；发送端按照接收端所确定的信号处理模式，在低速移动状态下进行基于码本的预编码，或者在中速和高速移动状态下进行基于空间特性的编码以及基于码本的预编码。

下面以空时码为例进行说明。

图8示出了本实施例中MIMO信号处理方法的流程图。参见图8，该方法包括：

在步骤801中，预先设置接收端移动速度状态与编码模式的对应关系，并且根据预先设置的码本反馈比特数，设置码本集合。

本实施例中接收端移动速度与编码模式的对应关系可以是：低速移动状态下，发送端对待处理信号进行基于码本的预编码；在中速和高速移动状态下，发送端对待处理信号进行基于空时码的编码处理以及基于码本的预编码。

本步骤中按照与实施例1中步骤401相同的方式设置码本集合。

在步骤802中，接收端对自身的移动速度进行测量，根据测量结果和接收端移动速度状态与编码模式的对应关系确定编码模式，并将所确定的编码模式信息发送给发送端。

本步骤中，接收端首先对自身的移动速度进行测量，并根据测量结果确定接收端处于低速移动状态、中速移动状态还是高速移动状态；然后，接收端根据所确定的移动速度状态，在前述对应关系中找到对应的编码模式，再将编码模式信息发送给发送端，以便发送端根据该编码模式执行信号处理。

本实施例中可以对编码模式进行编号，那么接收端在确定编码模式后，可以将所确定的编码模式对应的编号发送给发送端；发送端再根据接收到的编码模式编号得到具体的编码模式。

在步骤803中，发送端判断接收到的编码模式为基于码本的预编码还是基于空时码的编码处理和基于码本的预编码，如果为基于码本的预编码，则执行步骤805；否则，执行步骤804。

在步骤804中，发送端对待处理信号进行基于空时码的编码处理，得到空时码编码结果。

本步骤的操作与实施例1中步骤402的操作相同。

在步骤805中，发送端根据来自于接收端的码本反馈信息，利用该码本反馈信息对应的码本，进行预编码。

当接收端确定的编码模式为进行基于码本的预编码时，本步骤中的预编码对象为未经过基于空时码的编码处理的待处理信号；若接收端确定的编码模式为基于空时码的编码处理和基于码本的预编码时，本步骤中的预编码对象为前述步骤804中的空时码编码结果。

在不考虑预编码对象的情况下，本步骤中的预编码操作与实施例1中步骤403的预编码操作相同。

至此，结束本实施例中的MIMO信号处理流程。

本实施例中也可以采用空频码或者空时频码来替代上述的空时码，进行基于空间特性的编码。

图9示出了本实施例中MIMO信号处理装置的结构示意图。参见图9，该装置包括：存储模块、编码模式识别模块、空间编码模块、预编码模块以及通信模块，换言之，本实施例在图5的基础上增加了编码模式识别模块。在这些模块中，编码模式识别模块用于接收待处理信号的接收端发来的编码模式信息，确定编码模式，在所确定的编码模式为基于码本的预编码时，指示预编码模块对待处理信号进行预编码，在所确定的编码模式为基于空间特性的编码处理和基于码本的预编码时，指示空间编码模块开始执行基于空间特性的编码处理；空间编码模块用于在编码模式识别模块的指示下对待处理信号进行基于空间特性的编码处理；预编码模块用于利用待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本对基于空间特性的编码结果进行预编码，或者在编码模式识别模块的指示下利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本对所述待处理信号进行预编码。存储模块用于保存根据预先设置的码本反馈比特数设置的码本集合；通信模块用于接收来自于接收端的编码模式信息并将该编码模式信息发送给编码模式识别模块，并且还接收来自于接收端的码本反馈信息，并将接收到的码本反馈信息发送给预编码模块；进一步，预编码模块还接收来自于所述通信模块的码本反馈信息，从所述存储模块保存的码本集合中读取该码本反馈信息对应的码本。当然，本实施例中的MIMO信号处理装置还可以包括调制模块，用于在编码模式识别模块的指示下，将待处理信号调制后发送给空间编码模块或者预编码模块。

图10示出了本实施例中接收端的结构示意图。参见图10，该接收端包括：存储模块、移动速度测量模块、编码模式确定模块、信道状态测量模块、码本选择模块以及通信模块，即本实施例的接收端在图6的基础上增加了移动速度测量模块和编码模式确定模块。本实施例中的存储模块用于保存根据预先设置的码本反馈比特数设置的码本集合，并且还保存预先设置的接收端移动速度状态与编码模式的对应关系；移动速度测量模块用于对所在接收端的移动速度进行测量；编码模式确定模块从存储模块中读取接收端移动速度状态与编码模式的对应关系，根据测量结果和接收端移动速度状态与编码模式的对应关系确定编码模式，并将所确定的编码模式信息发送给通信模块；信道状态测量模块和码本选择模块与图6相同；通信模块除了用于将码本选择模块选择出的码本对应的码本反馈信息发送给接收端之外，还将编码模式确定模块确定的编码模式信息发送给发送端。

图11为不同移动速度状态下基于码本的预编码以及基于空间特性的编码与基于码本的预编码相结合的MIMO信号处理方法之间的性能比较仿真图。参见图11，横轴为以dB为单位的SNR，纵轴为BER；其中带有星号的实线线条表示5公里/小时移动速度下、码本反馈比特数为2的基于码本的预编码处理方式，带有方框的实线线条表示5公里/小时移动速度下、码本反馈比特数为1的基于空间特性的编码与基于码本的预编码相结合的MIMO信号处理方法，带有圆圈的实线线条表示30公里/小时移动速度下、码本反馈比特数为1的基于空间特性的编码与基于码本的预编码相结合的MIMO信号处理方法，带有菱形的实线线条表示30公里/小时移动速度下、码本反馈比特数为2的基于码本的预编码处理方式，带有三角形的实线线条表示120公里/小时移动速度下、码本反馈比特数为1的基于空间特性的编码与基于码本的预编码相结合的MIMO信号处理方法，带有方框的虚线线条表示5公里/小时移动速度下、码本反馈比特数为1的基于码本的预编码处理方式，带有圆圈的虚线线条表示30公里/小时移动速度下、码本反馈比特数为1的基于码本的预编码处理方式，带有五角星的实线线条表示120公里/小时移动速度下、码本反馈比特数为2的基于码本的预编码处理方式，带有三角形的虚线线条表示120公里/小时移动速度下、码本反馈比特数为2的基于码本的预编码处理方式。从图11的仿真可见，在相同的移动速度以及信噪比下，本实施例2中的方法能够获得与基于码本的预编码方式相同或者更优的BER。

本实施例中根据接收端的移动速度状态对发送端的编码方式进行了区分。在低速移动状态下，由于信道状态的变化较为缓慢，因此只需通过码本来改善信道对信号的影响，那么这种状态下就可以省略基于空时码的编码处理；在中速移动状态和高速移动状态下，考虑到码本对信道反馈时延敏感，不足以满足系统性能的要求，因此利用基于空时码的编码处理，来进一步改善传输质量，从而保证MIMO系统性能。可见，本实施例不仅能够在各种移动速度状态下均保证MIMO系统性能，而且还能够有针对性地选择编码模式，在省略了基于空时码的编码处理情况下，简化发送端的操作，降低MIMO信号处理复杂度。

上述两个实施例仅为以空时码为例进行的说明，本领域中的各种空频码和空时频码都可以替代前述的空时码。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种多输入多输出信号处理方法，其特征在于，该方法包括：

预先设置包含至少一个码本的码本集合；

对待处理信号进行基于空间特性的编码，并且利用所述待处理信号的接收端从所述码本集合中选择的码本进行预编码处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先设置包含至少一个码本的码本集合为：根据预先设置的码本反馈比特数，设置所述码本集合，其中所述码本反馈比特数为大于或者等于1的整数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对待处理信号进行基于空间特性的编码之前，进一步包括：

所述接收端对自身的移动速度进行测量，根据测量结果确定编码模式，并将所确定的编码模式信息发送给发送端；

发送端判断接收到的编码模式为基于码本的预编码还是基于空间特性的编码和基于码本的预编码，如果为基于码本的预编码，则直接执行所述利用所述待处理信号的接收端从所述码本集合中选择的码本进行预编码处理；否则，执行所述对待处理信号进行基于空间特性的编码，并且利用所述待处理信号的接收端从所述码本集合中选择的码本进行预编码处理。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括：预先设置所述待处理信号的接收端的移动速度状态与编码模式的对应关系；

所述根据测量结果确定编码模式为：根据所述测量结果确定所述接收端的移动速度状态，并在所述对应关系中找到所确定的移动速度状态对应的编码模式。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述待处理信号的接收端的移动速度状态与编码模式的对应关系为：

所述接收端处于低速移动状态对应于基于码本的预编码；所述接收端处于中速移动状态或者高速移动状态对应于基于空间特性的编码和基于码本的预编码。

6.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述预编码在所述基于空间特性的编码之后执行时，所述利用所述待处理信号的接收端从所述码本集合中选择的码本进行预编码处理为：

将接收端从所述码本集合中选择的码本与基于空间特性的编码结果相乘。

7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述直接执行所述利用所述待处理信号的接收端从所述码本集合中选择的码本进行预编码处理为：

将接收端从所述码本集合中选择的码本与所述待处理信号相乘。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述待处理信号的接收端从所述码本集合中选择的码本进行预编码处理之前，进一步包括：

接收所述接收端按照最大化最小特征值、最大化最小信噪比或者最大化信道容量原则，并根据信道状态测量结果从所述码本集合中选择的码本对应的码本反馈信息，确定所述码本反馈信息对应的码本。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于空间特性的编码为基于空时码的编码，或者为基于空频码的编码，或者为基于空时频码的编码。

10.一种多输入多输出信号处理装置，其特征在于，该装置包括：空间编码模块和预编码模块，其中，

所述空间编码模块用于对待处理信号进行基于空间特性的编码；

预编码模块用于利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本，对基于空间特性的编码结果进行预编码处理。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：存储模块和通信模块，其中，

所述存储模块用于保存根据预先设置的码本反馈比特数设置的码本集合，其中所述码本反馈比特数为大于或者等于1的整数；

所述通信模块用于接收来自于接收端的码本反馈信息，并将接收到的码本反馈信息发送给预编码模块；

所述预编码模块进一步接收来自于所述通信模块的码本反馈信息，从所述存储模块保存的码本集合中读取该码本反馈信息对应的码本。

12.一种多输入多输出信号处理装置，其特征在于，该装置包括：编码模式识别模块、空间编码模块以及预编码模块，其中，

所述编码模式识别模块用于接收待处理信号的接收端发来的编码模式信息，确定编码模式，在所确定的编码模式为基于码本的预编码时，指示所述预编码模块对所述待处理信号进行预编码，在所确定的编码模式为基于空间特性的编码和基于码本的预编码时，指示空间编码模块开始执行基于空间特性的编码；

所述空间编码模块用于在编码模式识别模块的指示下对待处理信号进行基于空间特性的编码；

所述预编码模块用于利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本对空间编码结果进行预编码，或者在编码模式识别模块的指示下利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本对所述待处理信号进行预编码。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，该装置进一步包括：存储模块和通信模块，其中，

所述存储模块用于保存根据预先设置的码本反馈比特数设置的码本集合，其中所述码本反馈比特数为大于或者等于1的整数；

所述通信模块用于接收待处理信号的接收端发来的编码模式信息并将该编码模式信息发送给编码模式识别模块，并且还接收来自于接收端的码本反馈信息，并将接收到的码本反馈信息发送给所述预编码模块；

所述预编码模块进一步接收来自于所述通信模块的码本反馈信息，从所述存储模块保存的码本集合中读取该码本反馈信息对应的码本。

14.如权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所述基于空间特性的编码为基于空时码的编码，或者为基于空频码的编码，或者为基于空时频码的编码。

15.一种多输入多输出信号处理系统，其特征在于，该系统包括：发送端和接收端，其中，

所述发送端用于对待处理信号进行基于空时码、空频码或者空时频码的编码，并且利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本进行预编码处理；

所述接收端用于从所述码本集合中选择码本，并通知给发送端。

16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述发送端包括：空间编码模块和预编码模块，其中，

所述空间编码模块用于对待处理信号进行基于空间特性的编码；

预编码模块用于利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本，对基于空间特性的编码结果进行预编码处理。

17.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述发送端包括：编码模式识别模块、空间编码模块以及预编码模块，其中，

所述编码模式识别模块用于接收待处理信号的接收端发来的编码模式信息，确定编码模式，在所确定的编码模式为基于码本的预编码时，指示所述预编码模块对所述待处理信号进行预编码，在所确定的编码模式为基于空间特性的编码和基于码本的预编码时，指示空间编码模块开始执行基于空间特性的编码；

所述空间编码模块用于在编码模式识别模块的指示下对待处理信号进行基于空间特性的编码；

所述预编码模块用于利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本对基于空间特性的编码结果进行预编码，或者在编码模式识别模块的指示下利用所述待处理信号的接收端从预先设置的码本集合中选择的码本对所述待处理信号进行预编码。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述接收端包括：存储模块、移动速度测量模块、编码模式确定模块以及通信模块，其中，

所述存储模块用于保存预先设置的所述接收端的移动速度状态与编码模式的对应关系；

所述移动速度测量模块用于对所述接收端的移动速度进行测量；

所述编码模式确定模块用于从存储模块中读取所述待处理信号的接收端的移动速度状态与编码模式的对应关系，根据测量结果和所读取的对应关系确定编码模式，并将所确定的编码模式信息发送给通信模块；

所述通信模块用于将所述编码模式确定模块确定的编码模式信息发送给所述发送端。

19.如权利要求15至18中任意一项所述的系统，其特征在于，所述接收端进一步包括：信道状态测量模块和码本选择模块，其中，

所述信道状态测量模块用于对当前的信道状态进行测量，并将信道状态测量结果发送给码本选择模块；

所述码本选择模块根据接收到的信道状态测量结果选择适合于所测量的信道状态的码本；

并且，所述通信模块进一步用于将码本选择模块选择出的码本对应的码本反馈信息发送给接收端。

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