CN102090009A - 用于发射多个数据符号的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种使用多个发射天线和多种传输资源发射多个数据符号的方法，其中，以这样的方式产生发射符号并将发射符号与发射天线和传输资源相关联，即：如果以矩阵的形式表示此关关联性，那么此矩阵可表示为两个矩阵的组合，因为这两个矩阵包括数据符号乘以至少部分不同的加权因子的分量。本发明同时还涉及使用多个发射天线和多种传输资源发射多个数据符号的装置。

Description

用于发射多个数据符号的方法和装置

技术领域

本发明的实施方式通常涉及一种用于发射多个数据符号的方法和装置。

背景技术

诸如多输入单输出(MISO)和多输入多输出(MIMO)系统的多天线发射系统提供利用分集的可能，以更有效地使用传输资源。将数据单元与将被应用对数据单元进行发射的发射天线相关联的方案是期望，该方案允许有效地使用由多天线系统提供的分集。

发明内容

一个实施方式所基于的目的在于提供一种方法：将数据单元与在多天线系统中的将被应用用于数据单元发射的发射天线相关联，以允许更有效地使用由多天线系统提供的分集。

在一个实施方式中，提供使用多个发射天线和多种传输资源发射多个数据符号的方法，包括：从多个数据符号产生多个发射符号，并将每个发射符号与多个发射天线中的一个发射天线和多种传输资源中的一个传输资源相关联。以这样的方式产生发射符号并将该发射符号与发射天线和传输资源相关联，即如果以第一矩阵形式写入发射符号，其中该第一矩阵具有用于多个天线中的每个天线在第一维的子向量和用于多种传输资源中的每个传输资源的在第二维的子向量并使得矩阵的每个分量支持使用与第一维(该分量设置在第一维上)的子向量相对应的天线和使用与第二维(该分量设置在第二维上)的子向量相对应的传输资源来发射的发射符号，则第一矩阵可表示为第二矩阵和第三矩阵的组合，并且，对于第二矩阵和第三矩阵，它支持矩阵的每个分量与一个所述数据符号或待发射的数据符号的复共轭乘以加权因子的乘积相等，并且可将矩阵分成至少2×2维的子矩阵，使得对于每两个仅具有相同列的列子向量或相同行的行子向量的子矩阵，两个子矩阵中的一个子矩阵的至少一个分量与两个子矩阵中的另一个子矩阵的相应分量至少在加权因子的相位或绝对值上不同。

根据其它实施方式，可提供根据如上所述的方法的装置和计算机程序元件。

根据另一实施方式，提供使用多个发射天线、多种传输资源、和多个接收天线发射多个数据符号的方法，包括：从多个数据符号产生多个发射符号，并将每个发射符号与多个发射天线中的一个和多种传输资源中的一个相关联。产生发射符号，并以这样的方式将其与发射天线和传输资源相连，使得如果以第一矩阵的形式写入发射符号，该第一矩阵具有多个天线中的每个在第一维上的子向量和多种传输资源中的每个在第二维上的子向量，使得矩阵的每个分量支持使用与第一维(该分量设置在第一维上)上的子向量相对应的天线和使用与第二维(该分量设置在第二维上)上的子向量相对应的传输资源来发射的发射符号，那么，第一矩阵可表示为发射系统的两个多天线预编码矩阵的组合，该发射系统具有与多个发射天线中相同数量的发射天线且具有与比多个接收天线的数量少的接收天线。

对于其它方法、装置和计算机程序元件，在一个方法的上下文中描述的实施方式是类似地有效的。

附图说明

在附图中，相同的参考标号通常指的是不同视图中的相同部分。这些附图并非必须按比例，相反重点通常在于示出本发明的原理。在以下描述中，参照附图描述本发明的各种实施方式，其中：

图1示出了根据一个实施方式的通信设备；

图2示出了根据一个实施方式的流程图；

图3示出了根据一个实施方式的电路。

具体实施方式

在蜂窝通信系统中，移动终端(也叫做用户设备UE)和基站之间的无线链路用于交换信息。

为了更好地利用传输资源(例如，增加光谱效率)，可使用基于多输入单输出(MISO)、多输入多输出(MIMO)等方案的方法，即，使用多个发射天线和/或接收天线的传输方法。在这种方法中，发射器可基于将提供至各种发射天线的信号的适当设计来利用附加分集。在传输中，这些信号经历信道卷积，例如，使用对于不同对的发射天线和接收天线通常是不同的脉冲响应特性。

近些年来，针对寻找适当的MIMO代码的目的已经进行了大量研究，-换句话说，适当地对将在发射器侧上发射的数据进行编码以对给定数量的天线增强或优化系统性能。有两类方法：

1)开环MIMO：在这种情况中，执行多天线预编码而不使用CSI(信道状态信息)，例如关于在发射天线和接收天线之间的传输特性的信息。例如，在发射预编码中，不使用关于在发射天线和接收天线之间的信道脉冲响应的信息(例如，由接收器反馈的)。这种发射预编码的实例是空时分组码和空频分组码，例如，用于2×1(2个发射天线，1个接收天线)的天线配置的Alamouti代码。对于更高的维数，有用于二进制调制、以及例如对于4×1天线配置、诸如ABBA代码、扩展Alamouti代码和Papadias/Foschini代码的准正交代码的满速率&满分集方案。

2)闭环MIMO：如果CSI是可用的，那么可进一步改进MIMO代码的效率。特别地，基于奇异值分解(SVD)的波束形成已被示为非常有效的方法。

图1示出了根据实施方式的通信设备100。

通信设备100包括发射器(TX)101和接收器(RX)102。发射器101包括数据源103，其产生将以数据符号(例如，从一组星座符号中选择的调制符号)形式发射的数据。对预编码电路104提供数据符号，预编码电路104从数据符号产生发射符号，并将每个发射符号与多个天线105，106，107，108中的一个和传输资源相关联。使用天线105，106，107，108和与发射符号相关联的传输资源，将每个发射符号发射至可包括多个接收天线109、110(例如，两个或更多接收天线)的接收器102。在此实例中，发射器包括四个发射天线。在其它实施方式中，发射器可包括更少(例如，三个或四个)或更多(例如八个)天线。例如，发射器包括两个天线的功率。例如，传输资源是时隙(例如，时间传输间隔)或(子)载波信号。这意味着，例如，发射符号与时隙相关联并在此时隙中被发送，或与载波信号相关联并用此载波信号发射(或两者)。

发射符号与天线以及传输资源之间的关系可表示为矩阵。例如，在四个天线和四个传输资源(时隙或载波信号)的情况中，此关系可用以下矩阵表示：

$\underset{\‾}{S}=\left[\begin{array}{cccc}{s}_1& s_2& s_3& s_4\\ s_2^{*}& -s_1^{*}& s_4^{*}& -s_3^{*}\\ s_3& -s_4& -s_1& s_2\\ s_4^{*}& s_3^{*}& -s_2^{*}& -s_1^{*}\end{array}\right].---\left(1\right)$

在此表示中，矩阵S的第一列对应于第一天线，第二列对应于第二天线，第三列对应于第三天线，第四列对应于第四天线。类似地，第一行对应于第一传输资源，第二行对应于第二传输资源，第三行对应于第三传输资源，第四行对应于第四传输资源。例如，如果与行相关的传输资源是时隙，那么这意味着在使用第四时隙的第二天线上，发射发射符号

其是由数据源103提供的将发射的数据符号s₃的负共轭复数。例如，数据符号是QAM(正交幅度调制)符号或根据PSK(相移键控)的符号。应该注意，发射符号的产生及其与天线和传输资源的关系的矩阵表示中的数据符号可是序列改变的，即，数据符号的编号方式是任意的。

这种矩阵表示发射符号与发射天线和传输资源的关联性(或者换句话说，表示数据符号与发射天线和传输资源的映射)，因此，多天线预编码可叫做多天线预编码矩阵。

应该注意，如果与行对应的传输资源是时隙，那么，由(1)中的矩阵表示的发射符号与传输资源的关联性可被限定以用于发射的多个载波信号中的每个载波信号。类似地，如果与行对应的传输资源是载波信号，那么，这种关联性可被限定以用于多个时隙中的每个时隙。

例如，发射器101是根据IEEE 802.16m(下一代WiMAX)和/或3GPPLTE的通信系统的基站(BS)。也可根据其它通信技术标准来配置通信设备，诸如UMTS(通用移动通讯系统)、GSM(全球移动通信系统)、FOMA(移动多媒体的自由接入)或CDMA2000(CDMA：码分多址)。

在一个实施方式中，发射器101使用四个用于发射的发射天线，接收器102(例如，是移动通信终端)使用两个用于接收发射器101所发送的信号的接收天线。

在一个实施方式中，使用MIMO(Q)STBC/(Q)SFBC，即(准)正交空时分组码/(准)正交空频分组码，其允许开环通信，并且与典型的4×1代码相比利用≥2个接收天线的附加分集。

期望4×2配置在诸如IEEE 802.16m(即，下一代WiMAX)和3GPPLTE高级标准中起重要的作用，因为在基站中期望四个天线是标准的，同时对于大规模部署来说，期望两个天线终端是现实的候选。

对于诸如4×2天线配置的任何天线配置，闭环方案可用于执行波束形成。为此，需要CSI(信道状态信息)的知识。例如，可能需要所有发射器和接收器天线之间的信道脉冲响应具有高精度。实际上，这可在接收器102和发射器101之间引入高信号开销(overhead)。在一个实施方式中，使用不需要任何CSI知识的MIMO编码方案，即，在一个实施方式中，不使用闭环方案。

对于4×1(TX/RX)天线配置，可使用以下MIMO代码：

a.ABBA代码，可用以下矩阵表示：

${\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{ABBA}}=\left[\begin{array}{cccc}{s}_1& s_2& s_3& s_4\\ s_2^{*}& -s_1^{*}& s_4^{*}& -s_3^{*}\\ s_3& -s_4& -s_1& s_2\\ s_4^{*}& s_3^{*}& -s_2^{*}& -s_1^{*}\end{array}\right]---\left(2\right)$

b.可用以下矩阵表示的扩展Alamouti代码：

${\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{EA}}=\left[\begin{array}{cccc}{s}_1& s_2& s_3& s_4\\ s_2^{*}& -s_1^{*}& s_4^{*}& -s_3^{*}\\ s_3^{*}& s_4^{*}& -s_1^{*}& -s_2^{*}\\ s_4& {-s}_3& -s_2& s_1\end{array}\right]---\left(3\right)$

c.可用以下矩阵表示的已由Papadias和Foschini定义的代码：

${\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}=\left[\begin{array}{cccc}{s}_1& s_2& s_3& s_4\\ s_2^{*}& -s_1^{*}& s_4^{*}& -s_3^{*}\\ s_3& -s_4& -s_1& s_2\\ s_4^{*}& s_3^{*}& -s_2^{*}& -s_1^{*}\end{array}\right]---\left(4\right)$

其在下面被称为Papadias/Foschini代码。

通过参考等式(1)说明的这些矩阵表示数据符号到发射符号的转换(例如，数据符号s₁转换成发射符号

)以及发射符号与发射天线和传输资源的关联性。将以相同的方式理解以下矩阵表示。

设计所有由(2)至(4)所表示的代码，使得将四个不同的复输入(数据符号)s₁，s₂，s₃，s₄映射在四个发射天线上，使得单个接收天线接收信号

y＝S·h+n      (5)

其中，S＝S _ABBA，S _EA或S _PF，n是根据加性高斯噪声的噪声向量，在单输出相乘信道的假设下，信道向量h＝(h₁h₂h₃h₄)^T包含(例如，复数值)信道系数，因为它可假设用于OFDM/OFDMA(正交频分复用/正交频分多址)系统中的载波。也可在具有其它属性的通信信道的上下文中使用这些实施方式，例如，可使用多分接信道模型(multi-tap channel model)建模的通信信道或可使用包括具有多个信道系数的发射信号的卷积的模型建模的通信信道。请注意，接收向量y的每个分量与在相关传输资源上或其中所接收的接收符号相对应，即，y的第一分量例如是在第一时隙中或第一载波信号上接收的接收符号。

在等式(2)至(4)中给出的代码可被视为适合于具有单接收天线的系统的需求。可通过实现最大比例组合接收器(将信噪比SNR最大化)来利用多接收天线，但是在此情况中，仍不好利用例如4×2TX/RX系统(即，具有四个发射天线和两个接收天线的系统)的固有分集。在一个实施方式中，使用固有分集的更好的利用以用于在4×2MIMO系统的上下文中的特殊应用。

对于2×2配置，可使用2×2MIMO代码，其基于2×1MIMOAlamouti方案对双接收天线的系统的适应(虽然此代码仍限于2个发射天线)。它可用以下矩阵表示：

$S_{2\×2}=\left[\begin{array}{cc}a\·s_1+b\·s_3& -c\·s_2^{*}-d\·s_4^{*}\\ a\·s_2+b\·s_4& c\·s_1^{*}+d\·s_3^{*}\end{array}\right]---\left(6\right)$

与上面类似，s₁，s₂，s₃，s₄表示待发射的复数值数据符号，a，b，c，d是复数值的设计参数。对2×2MIMO配置设计此方案，并且其不适于4×2的情况。

在一个实施方式中，用多个发射天线和多种传输资源发射多个数据符号，如图2所示。

图2示出了根据实施方式的流程图200。

在201中，从多个数据符号产生多个发射符号，例如，通过与(复数)加权因子相乘，形成共轭复数或负的。

在201中，每个发射符号与多个发射天线中的一个发射天线以及多种传输资源中的一个传输资源相关联。

产生发射符号，并将其以这样的方式与发射天线和传输资源相关联，使得如果以第一矩阵的形式写入发射符号，该第一矩阵具有多个天线中的每个天线在第一维(例如，一行或一列)的子向量和多种传输资源中的每个传输资源在第二维(与第一维不同，例如垂直于第一维使得例如第一维的子向量是列并且第二维的子向量是行或反之亦然，即使得第一维对应于列第二维对应于行或反之亦然)的子向量，使得矩阵的每个分量支持使用与第一维(该分量设置在第一维上)的子向量相对应的天线和使用与第二维(该分量设置在第二维上)的子向量相对应的传输资源来发射的发射符号，则第一矩阵可表示为第二矩阵和第三矩阵的组合(例如，第二矩阵和第三矩阵均与零矩阵不同和/或与单位矩阵不同，或者例如，仅具有不等于0或不等于1的分量，或者例如仅具有取决于数据符号的分量)。

因此，对于第二矩阵和第三矩阵，它支持矩阵的每个分量等于一个数据符号或待发射的数据符号乘以加权因子的共轭复数，并且可将矩阵分成至少2×2维的子矩阵(即，具有至少两行和至少两列，例如，在一个2n×2n维的实施方式中，其中n是正整数)，使得对于每两个仅具有相同列的列子向量或相同行的行子向量的子矩阵，两个子矩阵中的一个子矩阵的至少一个分量至少在加权因子的相位或绝对值上与两个子矩阵中的另一个子矩阵的相应分量不同。

例如，将矩阵分成子矩阵是用尽的，即，矩阵的每个分量(component)是一个子矩阵的一部分。例如，该划分使得每个分量正好是一个子矩阵的一部分(使得没有两个子矩阵具有共同的分量)。例如，这些子矩阵均具有相同的维数，即相同数量的行和列。例如，仅具有相同列的列子向量或相同行的行子向量的子矩阵意味着子矩阵在矩阵的相同列组或行组中(其中，组中列/行的数量等于一个子矩阵的列/行的数量)，和/或意味着子矩阵是相同块-列(即，由根据矩阵的划分的子矩阵形成的列)或块-行(即，由根据矩阵的划分的子矩阵形成的行)的一部分，和/或意味着子矩阵由矩阵的相同列或行的子向量组成。例如，这意味着仅具有相同列的列子向量或相同行的行子向量的子矩阵分别包括矩阵的相同列或相同行的分量，即，分别不是这种情况：一个子矩阵包括其它子矩阵所不包括的分量的列的分量，或者，一个子矩阵包括其它子矩阵所不包括的分量的行的分量。

换句话说，在一个实施方式中，通过参考等式(1)说明的表示规则定义预编码方案的多天线预编码矩阵被确定为两个具有一定结构的矩阵(例如，其具有与多天线预编码矩阵相同的维数)的组合(例如，和、或模数和(modulo sum))，即，它们由通过加权从数据符号中产生的发射符号的子矩阵组成，使得在处于子矩阵的相同行或子矩阵的相同列中的子矩阵中包括不同的加权因子。不在子矩阵的相同列中或相同行中的子矩阵可包括相同的加权因子。例如，当子矩阵处于相同的对角线中时，或者当其相对于矩阵转置彼此相应时(即，当子矩阵在转置矩阵时转换位置时)，子矩阵可具有相同的加权因子。

例如，数据符号是复数值。例如，数据符号是诸如根据64QAM(正交幅度调制)或PSK(相移键控)的星座符号。

例如，加权因子是复数值。例如，它们可能是绝对值为1的复数，即，通过乘法引入相关于相应的数据符号的发射符号的相位移，或者也可具有不等于1的绝对值，使得发射符号具有与相应数据符号不同的绝对值。

在一个实施方式中，四个或多于四个发射天线用于发射。

例如，两个或多个接收天线用于发射。即，使用两个或多于两个接收天线来接收所发射的符号。在一个实施方式中，四个发射天线和两个接收天线用于发射。

例如，第一矩阵可表示为第二矩阵和第三矩阵的和。在一个实施方式中，第一矩阵可表示为第二矩阵和第三矩阵的模数和。例如，这意味着如果将第二矩阵和第三矩阵相加，并且对两个矩阵的和的每个分量执行模数运算(其也可能叫做模数除法modulo division)(例如，每个分量的相同模数除法，即，对每个分量使用相同的除数)，那么由此得到的矩阵等于第一矩阵。

在一个实施方式中，使用多个接收天线来传输发射符号，并且第一矩阵和第二矩阵基于用于多天线系统的多天线预编码矩阵，该多天线系统具有与多个天线相同数量的天线并具有比多个接收天线少的接收天线。第二矩阵和第三矩阵基于根据ABBA代码或扩展Alamouti代码或Papadias/Foschini代码的多天线预编码矩阵。在一个实施方式中，第二矩阵和第三矩阵中的至少一个基于以下矩阵或以下矩阵的转置：

${\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}=\left[\begin{array}{cccc}{s}_1& s_2& s_3& s_4\\ s_2^{*}& -s_1^{*}& s_4^{*}& -s_3^{*}\\ s_3& -s_4& -s_1& s_2\\ s_4^{*}& s_3^{*}& -s_2^{*}& -s_1^{*}\end{array}\right],$

其中，s₁，s₂，s₃，s₄表示数据符号或数据符号的置换(permutation)。

例如，第二矩阵和第三矩阵均基于用于具有较少接收天线的系统的多天线预编码矩阵，并且例如，通过分量的加权与相应的多天线预编码矩阵不同。

在一个实施方式中，第二矩阵等于用于多天线系统的多天线预编码矩阵，该多天线系统具有与多个天线中相同数量的天线并具有按分量逐个乘以复常数的多个接收天线的一半数量的接收天线。类似地，例如，第三矩阵等于用于多天线系统的多天线预编码矩阵，该多天线系统具有与多个天线中相同数量的天线并具有按分量逐个乘以复常数的多个接收天线的一半数量的接收天线。

在一个实施方式中，图2所示的方法进一步包括将多个数据符号分组成多个数据符号块，对每个数据符号块产生发射符号块，并且对于每个块，将每个发射符号与天线和传输资源相关联，使得可使用第一矩阵表示发射块的块的发射符号的关联性。例如，对于发射符号块，每两个发射符号与至少不同的天线或不同的传输资源相关联。

在一个实施方式中，对于多个数据符号块的不同数据符号块，根据第二矩阵的数据符号的加权因子和根据第三矩阵的数据符号的加权因子是恒定的。在一个实施方式中，对于多个数据符号块的不同数据符号块，第二矩阵和第三矩阵的组合的类型是恒定的。

例如，传输资源是载波信号或时隙。

例如，在无线电通信系统中使用图2所示的方法。

在一个实施方式中，对于第二矩阵和第三矩阵，它支持矩阵的每个分量等于一个数据符号或待发射的数据符号乘以加权因子的共轭复数，并且可将矩阵分成至少2×2维的子矩阵，使得对于每两个不在所划分的子矩阵的子矩阵的相同对角线上的子矩阵，两个子矩阵中的一个子矩阵的至少一个分量在加权因子的相位或绝对值上与两个子矩阵中的另一个子矩阵的相应分量不同。

在一个实施方式中，对于第二矩阵和第三矩阵，它支持矩阵的每个分量等于一个数据符号或待发射的数据符号乘以加权因子的共轭复数，并且可将矩阵分成至少2×2维的子矩阵，使得对于每两个在子划分的矩阵的子矩阵的相同对角线上的子矩阵，两个子矩阵中的一个子矩阵的每个分量包括与两个子矩阵的另一个子矩阵的除了乘以-1和共轭复数以外的相应分量相同的加权因子。

在一个实施方式中，对于第一矩阵和第二矩阵，它支持如果矩阵的两个分量相等或者数据符号乘以加权因子的共轭复数与数据符号是相同的，那么除了共轭复数和标记(sign)以外加权因子是相同的。

例如，通过图3所示的装置执行图2所示的方法，例如，发射器中的MIMO预编码电路。

图3示出了根据本发明的实施方式的电路300。

电路300用于使用多个发射天线和多种传输资源来发送多个数据符号，并包括被配置为从多个数据符号产生多个发射符号的产生电路301和被配置为将每个发射符号与多个中的一个发射天线和多种传输资源中的一个传输资源相关联的关联电路302。

产生发射符号，并将其以这样的方式与发射天线和传输资源相关联，使得如果以第一矩阵的形式写入发射符号，该第一矩阵具有多个天线中的每个天线在第一维的子向量和多种传输资源中的每个传输资源在第二维的子向量，使得矩阵的每个分量支持使用与第一维(该分量设置在第一维上)上的子向量相对应的天线和使用与第二维(该分量设置在第二维上)上的子向量相对应的传输资源来发射的发射符号，则第一矩阵可表示为第二矩阵和第三矩阵的组合；并且其中，对于第二矩阵和第三矩阵，它支持矩阵的每个分量等于一个数据符号或待发射的数据符号乘以加权因子的共轭复数，并且可将矩阵分成至少2×2维的子矩阵，使得对于每两个仅具有相同列的列子向量或相同行的行子向量的子矩阵，两个子矩阵中的一个子矩阵的至少一个分量至少在加权因子的相位或绝对值上与两个子矩阵中的另一个子矩阵的相应分量不同。

在实施方式中，“电路”可理解为是任何类型的逻辑执行实体，其可是硬件、软件、固件或其任何组合。因此，在实施方式中，“电路”可是硬连线逻辑电路或诸如可编程处理器(例如微处理器(例如，复杂指令集计算机(CISC)处理器或精简指令集计算机(RISC)处理器))的可编程逻辑电路。“电路”还可是由处理器实现或执行的软件，例如，任何类型的计算机程序(例如，使用虚拟机代码(诸如例如Java)的计算机程序)。根据可选实施方式，还可将将在下面更详细地描述的任何其它类型的各功能的实现方式理解为“电路”。例如，可使用被配置为执行此方法的电路来实现根据图2的方法。

在下文中，描述了在用于4×2MIMO上下文(即，用于4个TX天线和适当数量的至少2个RX天线)的(Q)STBC/(Q)SFBC中的实施方式，其可视为基于等式(2)、(3)和(4)中给出的4×1代码的扩展和组合。

在一个实施方式中，可使用两种在下文中描述的代码组合类型(例如，通过例如是基站的发射器101)。

根据代码组合类型I，引入复值设计参数a₁，b₁，c₁，d₁和a₂，b₂，c₂，d₂，并且用八个数据符号(例如，QAM符号或PSK符号)s₁，s₂，s₃，s₄，s₅，s₆，s₇，s₈作为输入以用于相关联步骤(即，在八个数据符号的块中处理数据符号)。为了从数据符号中产生发射符号，并且为了将数据符号与发射天线和传输资源相关联，定义以下矩阵：

${\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{ABBA}}^{\left(1\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{a}_1\·s_1& b_1\·s_2& c_1\·s_3& d_1\·s_4\\ a_1\·s_2^{*}& -b_1\·s_1^{*}& c_1\·s_4^{*}& -d_1\·s_3^{*}\\ c_1\·s_3& d_1\·s_4& a_1\·s_1& b_1\·s_2\\ c_1\·s_4^{*}& -d_1\·s_3^{*}& a_1\·s_2^{*}& -b_1\·s_1^{*}\end{array}\right]---\left(7\right)$

${\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{ABBA}}^{\left(2\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{a}_2\·s_5& b_2\·s_6& c_2\·s_7& d_2\·s_8\\ a_2\·s_6^{*}& -b_2\·s_5^{*}& c_2\·s_8^{*}& -d_2\·s_7^{*}\\ c_2\·s_7& d_2\·s_8& a_2\·s_5& b_2\·s_6\\ c_2\·s_8^{*}& -d_2\·s_7^{*}& a_2\·s_6^{*}& -b_2\·s_5^{*}\end{array}\right]---\left(8\right)$

${\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{EA}}^{\left(1\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{a}_1\·s_1& b_1\·s_2& c_1\·s_3& d_1\·s_4\\ a_1\·s_2^{*}& -b_1\·s_1^{*}& c_1\·s_4^{*}& -d_1\·s_3^{*}\\ c_1^{*}\·s_3^{*}& d_1^{*}\·s_4^{*}& -a_1^{*}\·s_1^{*}& -b_1^{*}\·s_2^{*}\\ c_1^{*}\·s_4& -d_1^{*}\·s_3& -a_1^{*}\·s_2& b_1^{*}\·s_1\end{array}\right]---\left(9\right)$

${\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{EA}}^{\left(2\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{a}_2\·s_5& b_2\·s_6& c_2\·s_7& d_2\·s_8\\ a_2\·s_6^{*}& -b_2\·s_5^{*}& c_2\·s_8^{*}& -d_2\·s_7^{*}\\ c_2^{*}\·s_7^{*}& d_2^{*}\·s_8^{*}& -a_2^{*}\·s_5^{*}& -b_2^{*}\·s_6^{*}\\ c_2^{*}\·s_8& -d_2^{*}\·s_7& -a_2^{*}\·s_6& b_2^{*}\·s_5\end{array}\right]---\left(10\right)$

${\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}^{\left(1\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{a}_1\·s_1& b_1\·s_2& c_1\·s_3& d_1\·s_4\\ a_1\·s_2^{*}& -b_1\·s_1^{*}& c_1\·s_4^{*}& -d_1\·s_3^{*}\\ c_1\·s_3& {-d}_1\·s_4& -a_1\·s_1& b_1\·s_2\\ c_1\·s_4^{*}& d_1\·s_3^{*}& -a_1\·s_2^{*}& {-b}_1\·s_1^{*}\end{array}\right]---\left(11\right)$

${\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}^{\left(2\right)}=\left[\begin{array}{cccc}{a}_2\·s_5& b_2\·s_6& c_2\·s_7& d_2\·s_8\\ a_2\·s_6^{*}& -b_2\·s_5^{*}& c_2\·s_8^{*}& -d_2\·s_7^{*}\\ c_2\·s_7& {-d}_2\·s_8& -a_2\·s_5& b_2\·s_6\\ c_2\·s_8^{*}& d_1\·s_7^{*}& -a_2\·s_6^{*}& {-b}_2\·s_5^{*}\end{array}\right]---\left(12\right)$

在一个实施方式中，根据(7)至(12)中的具有上缀1的矩阵和(7)至(12)中的具有上缀2的矩阵的线性组合，产生发射符号并将其与发射天线和传输资源相关联(假设发射符号的产生及发射符号与发射天线/传输资源的关系表示为参照等式(1)所描述的矩阵)。这种组合的实例是：

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{ABBA}}^{\left(1\right)}+g_2\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{ABBA}}^{\left(2\right)}---\left(13\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{ABBA}}^{\left(1\right)}+g_2\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{EA}}^{\left(2\right)}---\left(14\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{ABBA}}^{\left(1\right)}+g_2\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}^{\left(2\right)}---\left(15\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{EA}}^{\left(1\right)}+g_2\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{ABBA}}^{\left(2\right)}---\left(16\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{EA}}^{\left(1\right)}+g_2\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{EA}}^{\left(2\right)}---\left(17\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{EA}}^{\left(1\right)}+g_2\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}^{\left(2\right)}---\left(18\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}^{\left(1\right)}+g_2\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{ABBA}}^{\left(2\right)}---\left(19\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}^{\left(1\right)}+g_2\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{EA}}^{\left(2\right)}---\left(20\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}^{\left(1\right)}+g_2\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}^{\left(2\right)}---\left(21\right)$

其中，g₁，g₂是表示增益系数的复数(在一个实施方式中是正实数)。应注意，用于根据(13)至(21)的各种组合的g₁，g₂可能对于不同的组合是不同的。

可将此方法概括为任意4×K配置(K＝2，3，4，...)。例如，当K＝3时，引入其它矩阵设计参数的相应更新(从

)，即，新引入的a₃代替

中的a₂在

等中使用并代替将发射的符号(从)。这里，x是ABBA、PF或EA的占位符(placeholder)。

例如，基于以下秩标准和/或以下行列式标准，选择设计参数(a_i和b_i，i＝1，2，...)。

1)秩标准：

应使分集增益

最大化(其中，(·)^H＝((·)^T)^*是厄密转置矩阵(Hermitian transpose)，即，所转置的矩阵的共轭复数)。从而，X和

是根据矩阵表示的矩阵，每个矩阵根据一组数据符号。例如，X是表示已将第一组可能的数据符号插入s₁，...，s₈的代码的矩阵，是表示已将不同于第一组的第二组可能的数据符号插入s₁，...，s₈的代码的矩阵。这意味着，在用于此代码的发射符号的所有可能的对上获得最小值。因此，χ是此代码的发射符号的可能的矩阵的集(set)。

2)行列式标准：

对于给定的平均发射功率，应使编码增益

最大化(其中，det(.)表示行列式)。与秩标准的情况相同，χ是此代码的发射符号的可能的矩阵的集(set)。

根据代码组合类型II，与引入设计参数a₁，b₁，c₁，d₁和a₂，b₂，c₂，d₂作为由表达式(7)至(12)所给出的矩阵内的乘法因子相反，使用矩阵预乘方法。为此目的，使用适当的相位

和

引入以下矩阵：

通过引入酉矩阵M(unitary matrix)使得M·M ^H＝I(其中，(·)^H＝((·)^T)^*是厄密转置矩阵，I是单位矩阵)，发射符号的产生以及发射符号与在此实施方式中使用的发射天线和传输资源的关联性可写为：

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{ABBA}}+g_2\·\underset{\‾}{M}\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{ABBA}}^{\left(H\right)}---\left(25\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{ABBA}}+g_2\·\underset{\‾}{M}\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{EA}}^{\left(H\right)}---\left(26\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{ABBA}}+g_2\·\underset{\‾}{M}\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}^{\left(H\right)}---\left(27\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{EA}}+g_2\·\underset{\‾}{M}\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{ABBA}}^{\left(H\right)}---\left(28\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{EA}}+g_2\·\underset{\‾}{M}\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{EA}}^{\left(H\right)}---\left(29\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{EA}}+g_2\·\underset{\‾}{M}\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}^{\left(H\right)}---\left(30\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}+g_2\·\underset{\‾}{M}\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{AHHA}}^{\left(H\right)}---\left(31\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}+g_2\·\underset{\‾}{M}\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{EA}}^{\left(H\right)}---\left(32\right)$

$g_1\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}+g_2\·\underset{\‾}{M}\·{\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}^{\left(H\right)}---\left(33\right)$

如可看到的，这些矩阵表达式是矩阵(2)，(3)，(4)和(11)，(12)，(13)的组合，g₁，g₂是表示增益系数的复数(在一个实施方式中是正实数)，对于根据(25)至(33)的不同组合，g₁，g₂可能是不同的。

优选地，基于如上所述的秩标准和行列式标准，设计角度

和

以及矩阵M。

应注意，根据如参考图2所描述的第二矩阵和第三矩阵的划分，可将根据(7)至(12)以及(22)至(24)的矩阵均分成四个2乘2(2×2)的子矩阵。因此，根据组合(13)至(21)以及(25)至(33)中的任何一个的矩阵可被视为图2的描述中的第一矩阵的实例。

例如，在一个实施方式中，发射器101使用根据矩阵

的代码，并适当地选择设计参数和增益系数。将在矩阵中指定的发射符号映射至发射天线105、106、107、108。第一接收天线109接收信号向量y ₁ ，第二接收天线接收信号y ₂ ，其通过以下等式给出：

y ₁＝S·h ₁ +n ₁  (34)

y ₂＝S·h ₂ +n ₂  (35)

其中，n ₁ ，n ₂ 是根据高斯可加噪声的噪声向量，信道向量h ₁ ＝(h₁₁ h₁₂ h₁₃ h₁₄)^T包含在四个发射天线和第一RX天线之间的信道系数，信道向量h ₂ ＝(h₂₁h₂₂ h₂₃ h₂₄)^T包含在所有四个发射天线和第二接收天线之间的(例如，复值的)信道系数，并且其中，采用单输出相乘信道(可能对OFDM/OFDMA系统中的每个载波采用此信道)。

基于所接收的信号向量y ₁ 和y ₂ ，通过适当的解码器提取数据符号。例如，基于球形解码算法，使用接近最大似然接收器。

例如，如图3所示，具有四个发射天线和两个接收天线的实施方式旨在用在未来的通信系统中。基站中的四个天线通常在技术上是可行的，不会有任何问题，两个接收天线通常在技术上也是可行的，甚至在小型听筒装置上也是可行的。例如，以上对于4×2天线配置描述的实施方式可用于下一代WiMAX、LTE高级以及类似的通信系统。

虽然已经参考具体实施方式具体示出了并描述了本发明，但是本领域的技术人员应理解，在不背离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下，可对其中的形式和细节进行各种改变。因此，本发明的范围由所附权利要求表示，由此旨在包含在权利要求的等价物的含义和范围内的所有变化。

Claims (25)

1.一种使用多个发射天线和多种传输资源发射多个数据符号的方法，包括：

从所述多个数据符号产生多个发射符号，并将每个发射符号与所述多个发射天线中的一个发射天线和所述多种传输资源中的一种传输资源相关联；

其中，以这样的方式产生所述发射符号并将所述发射符号与所述发射天线和所述传输资源相关联：即如果以一第一矩阵的形式写入所述发射符号，其中所述第一矩阵具有用于所述多个天线中的每个天线的在第一维的子向量和用于所述多种传输资源中的每个传输资源的在第二维的子向量并使得所述第一矩阵的每个分量支持使用与所述分量设置在其中的所述第一维的子向量相对应的天线和使用与所述分量设置在其中的所述第二维的子向量相对应的传输资源来发射的发射符号，则所述第一矩阵可表示为第二矩阵和第三矩阵的组合；以及其中，对于所述第二矩阵和所述第三矩阵，它支持

所述矩阵的每个分量与一个所述数据符号或待发射的数据符号乘以加权因子的共轭复数相等，以及

可将所述矩阵分成至少2×2维的子矩阵，使得对于每两个仅具有相同列的列子向量或相同行的行子向量的子矩阵，所述两个子矩阵中的一个子矩阵的至少一个分量与所述两个子矩阵中的另一个子矩阵的相应分量至少在加权因子的相位或绝对值上不同。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据符号是复数值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述加权因子是复数值。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，四个或多于四个发射天线用于传输。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，两个或多于两个接收天线用于传输。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，四个发射天线和两个接收天线用于传输。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述第一矩阵可表示为所述第二矩阵和所述第三矩阵的和。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述第一矩 阵可表示为所述第二矩阵和所述第三矩阵的模数和。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中，使用多个接收天线传输发射符号，并且其中，所述第一矩阵和所述第二矩阵基于用于多天线系统的多天线预编码矩阵，所述多天线系统具有与所述多个天线相同数量的天线并具有比所述多个接收天线的数量少的接收天线。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第二矩阵和所述第三矩阵基于根据ABBA代码、扩展Alamouti代码的多天线预编码矩阵。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述第二矩阵和所述第三矩阵中的至少一个基于以下矩阵或以下矩阵的转置：

${\underset{\‾}{S}}_{\mathrm{PF}}=\left[\begin{array}{cccc}{s}_1& s_2& s_3& s_4\\ s_2^{*}& -s_1^{*}& s_4^{*}& -s_3^{*}\\ s_3& -s_4& -s_1& s_2\\ s_4^{*}& s_3^{*}& -s_2^{*}& -s_1^{*}\end{array}\right],$

其中，s₁，s₂，s₃，s₄表示所述数据符号或所述数据符号的置换。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，所述第二矩阵等于用于多天线系统的多天线预编码矩阵，所述多天线系统具有与所述多个天线中相同数量的天线并具有按分量逐个乘以复常数的所述多个接收天线的一半数量的接收天线。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中，所述第三矩阵等于用于多天线系统的多天线预编码矩阵，所述多天线系统具有与所述多个天线中相同数量的天线并具有按分量逐个乘以复常数的所述多个接收天线的一半数量的接收天线。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，进一步包括：将所述多个数据符号分组成多个数据符号块，生成每个数据符号块的发射符号块，并且对于每个块，将每个发射符号与天线和传输资源相关联，使得可通过所述第一矩阵表示发射块的块的发射符号的关联性。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，对于发射符号块，每两个发射符号与至少不同的天线或不同的传输资源相关联。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，对于所述多个数据符号块的不同数据符号块，根据第二矩阵的数据符号的加权因子和根据第三矩阵的数据符号的加权因子是恒定的。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中，对于所述多个数据符号块的不同数据符号块，所述第二矩阵和所述第三矩阵的组合的类型是恒定的。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，所述传输资源是载波信号或时隙。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，在无线电通信系统中使用。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，对于所述第二矩阵和所述第三矩阵，它支持

所述矩阵的每个分量等于一个所述数据符号或待发射的数据符号乘以加权因子的共轭复数，以及

可将所述矩阵分成至少2×2维子矩阵，使得对于每两个不在被子划分的矩阵的子矩阵的相同对角线上的子矩阵，所述两个子矩阵中的一个子矩阵的至少一个分量与所述两个子矩阵中的另一个子矩阵的相应分量至少在加权因子的相位或绝对值上不同。

21.根据权利要求1至20中任一项所述的方法，其中，对于所述第二矩阵和所述第三矩阵，它支持

所述矩阵的每个分量等于一个所述数据符号或待发射的数据符号乘以加权因子的共轭复数，以及

可将所述矩阵分成至少2×2维的子矩阵，使得对于每两个在被子划分的矩阵的子矩阵的相同对角线上的子矩阵，所述两个子矩阵中的一个矩阵的每个分量包括与所述两个子矩阵的另一个矩阵的相应分量的除了乘以-1和共轭复数以外的相同的加权因子。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中，对于所述第一矩阵和所述第二矩阵，它支持：如果所述矩阵的两个分量相等，或者数据符号乘以加权因子的共轭复数与所述数据符号相同，则除了共轭复数和标记以外，所述加权因子是相同的。

23.一种使用多个发射天线和多种传输资源发射多个数据符号的装置，包括：

产生电路，配置为从所述多个数据符号产生多个发射符号，

关联电路，配置为将每个发射符号与所述多个发射天线中的一个发射天线和所述多种传输资源中的一种传输资源相关联；

其中，以这样的方式产生所述发射符号并将所述发射符号与所述发射天线和所述传输资源相关联，即：如果以第一矩阵的形式写入所述发射符号，其中所述第一矩阵具有所述多个天线中的每个天线在第一维的子向量和所述多种传输资源中的每个传输资源在第二维的子向量，使得所述矩阵的每个分量支持使用与所述分量设置在其中的所述第一维的子向量相对应的天线以及使用与所述分量设置在其中的所述第二维上的子向量相对应的传输资源来发射的所述发射符号，则所述第一矩阵可表示为第二矩阵和第三矩阵的组合；以及其中，对于所述第二矩阵和所述第三矩阵，它支持

所述矩阵的每个分量与所述数据符号中的一个数据符号或待发射的数据符号乘以加权因子的共轭复数相等，以及

可将所述矩阵分成至少2×2维的子矩阵，使得对于每两个仅具有相同列的列子向量或相同行的行子向量的子矩阵，所述两个子矩阵中的一个子矩阵的至少一个分量与所述两个子矩阵中的另一个子矩阵的相应分量至少在所述加权因子的相位或绝对值上不同。

24.一种计算机程序元件，当由计算机执行时，使计算机执行使用多个发射天线和多种传输资源发射多个数据符号的方法，包括：

从所述多个数据符号产生多个发射符号，并将每个发射符号与所述多个发射天线中的一个发射天线和所述多种传输资源中的一种传输资源相关联；

其中，以这样的方式产生所述发射符号并将其与所述发射天线和所述传输资源相关联，即：如果以第一矩阵的形式写入所述发射符号，其中所述第一矩阵具有所述多个天线中的每个天线在第一维的子向量和所述多种传输资源中的每个传输资源在第二维的子向量，使得所述矩阵的每个分量支持使用与所述分量设置在其中的所述第一维的子向量相对应的天线以及使用与所述分量设置在其中的所述第二维的子向量相对应的传输资源来发射的所述发射符号，则所述第一矩阵可表示为第二矩阵和第三矩阵的组合；以及其中，对于所述第二矩阵和所述第三矩阵，它支持

所述矩阵的每个分量与所述数据符号中的一个或待发射的数据符号乘以加权因子的共轭复数相等，以及

可将所述矩阵分成至少2×2维的子矩阵，使得对于每两个仅具有相同列的列子向量或相同行的行子向量的子矩阵，所述两个子矩阵中的一个子矩阵的至少一个分量与所述两个子矩阵中的另一个子矩阵的相应分量至少在所述加权因子的相位或绝对值上不同。

25.一种使用多个发射天线、多种传输资源和多个接收天线发射多个数据符号的方法，包括：

从所述多个数据符号产生多个发射符号，并将每个发射符号与所述多个发射天线中的一个发射天线和所述多种传输资源中的一种传输资源相关联；

其中，以这样的方式产生发射符号并将发射符号与所述发射天线和所述传输资源相关联，即：如果以第一矩阵的形式写入所述发射符号，其中所述第一矩阵具有所述多个天线中的每个天线在第一维的子向量和所述多种传输资源中的每种传输资源在第二维的子向量，使得所述矩阵的每个分量支持使用与所述分量设置在其中的所述第一维的子向量相对应的天线以及使用与所述分量设置在其中的所述第二维的子向量相对应的传输资源来发射的所述发射符号，则所述第一矩阵可表示为发射系统的两个多天线预编码矩阵的组合，所述发射系统具有与所述多个发射天线中相同数量的发射天线和比接收天线的数量少的接收天线。

Images