CN102377534B - 多输入输出译码方法、译码装置及接收机 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种多输入输出译码方法、译码装置及接收机。方法包括：将获取第一信道估计矩阵填零扩充为第二信道估计矩阵；根据当前MIMO模式和第二信道估计矩阵计算等效空间信道矩阵；将接收的第一天线数据矩阵填零扩充为第二天线数据矩阵；根据等效空间信道矩阵和第二天线数据矩阵计算译码结果；选择与当前MIMO模式对应的译码结果输出。本发明实施例的多输入输出译码方法、译码装置及接收机，通过对信道估计矩阵和天线数据矩阵的填零扩充，可以统一多模MIMO译码模式，从而实现统一的多模MIMO译码模式，降低软硬件的资源消耗，节约成本。

Description

多输入输出译码方法、译码装置及接收机

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种多输入输出译码方法、译码装置及接收机。

背景技术

多输入多输出(Multiple Input and Multiple Output，简称MIMO)是：在发射端和接收端同时采用多天线技术，利用空间维度资源，在不增加系统频率资源的前提下，能成倍提高无线通信系统的传输效率。MIMO是多种通信制式，如长期演进(Long Term Evolution，简称LTE)、全球微波互联接入(Worldwide Interoperability for Microwave Access，简称WIMAX)、高速分组接入(High Speed Packet Access，简称HSPA)、全球移动通信系统(GlobalSystem for Mobile Communications，简称GSM)等，扩大信道容量的关键技术。

由于发射端发送的信号需要经过编码后，再根据信道环境动态配置采用适当的MIMO方式，此时，接收端的MIMO译码器需要同时支持当前天线配置下的多种模式，并对编码后的信号进行解码。

现有技术中，每种MIMO译码模式对应着不同的信道矩阵和译码算法。要实现多模MIMO译码器，必须按照每种MIMO译码模式的矩阵和算法流程一一实现。例如，4T4R天线配置下，LTE的18种MIMO译码模式对应18种MIMO译码的矩阵和算法流程。在现有技术方案下，多模MIMO译码模式的实现方案较为复杂，成本较高。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种多输入输出译码方法、译码装置及接收机，以实现统一的多模MIMO译码模式。

本发明实施例提供了一种多输入输出译码方法，包括：

将获取的第一信道估计矩阵填零扩充为第二信道估计矩阵，所述第二信道估计矩阵的阶数高于所述第一信道估计矩阵的阶数；

根据当前MIMO模式和所述第二信道估计矩阵计算等效空间信道矩阵；

将接收的第一天线数据矩阵填零扩充为第二天线数据矩阵，所述第二天线数据矩阵的阶数高于所述第一天线数据矩阵的阶数，且所述第二天线数据矩阵的阶数与所述第二信道估计矩阵的阶数相匹配；

根据所述等效空间信道矩阵和所述第二天线数据矩阵计算译码结果；

从所述译码结果中选择与所述当前MIMO模式对应的结果输出。

本发明实施例还提供另一种多输入输出译码方法，包括：

根据当前MIMO模式查找预编码码本索引，获取预编码矩阵；

对所述预编码矩阵进行填零扩充，扩充后的预编码矩阵的行数与接收的天线数据矩阵的天线数相等，扩充后的预编码矩阵的列数多于扩充前的预编码矩阵列数；

根据获取的信道估计矩阵和扩充后的预编码矩阵计算等效空间信道矩阵；

根据所述等效空间信道矩阵和所述接收的天线数据矩阵计算译码结果；

从所述译码结果中选择与所述当前MIMO模式对应的结果输出。

本发明实施例还提供了一种多输入输出译码装置，包括：

第一获取模块，用于获取第一信道估计矩阵；

第一扩充模块，用于将所述第一获取模块获取的第一信道估计矩阵填零扩充为第二信道估计矩阵，所述第二信道估计矩阵的阶数高于所述第一信道估计矩阵的阶数；

第一计算模块，用于根据当前MIMO模式和所述第一扩充模块得到的所述第二信道估计矩阵计算等效空间信道矩阵；

第二扩充模块，用于将接收的第一天线数据矩阵填零扩充为第二天线数据矩阵，所述第二天线数据矩阵的阶数高于所述第一天线数据矩阵的阶数，且所述第二天线数据矩阵的阶数与所述第二信道估计矩阵的阶数相匹配；

第二计算模块，用于根据所述第一计算模块计算得到的所述等效空间信道矩阵和所述第二扩充模块得到的所述第二天线数据矩阵计算译码结果；

第一选择模块，用于从所述第二计算模块中选择与所述当前MIMO模式对应的结果输出。

本发明实施例还提供了另一种多输入输出译码装置，包括：

第二获取模块，用于获取信道估计矩阵；

查找模块，用于根据所述当前MIMO模式查找预编码码本索引，获取预编码矩阵；

第三扩充模块，用于对所述预编码矩阵进行填零扩充，扩充后的预编码矩阵的行数与接收的天线数据矩阵的天线数相等，扩充后的预编码矩阵的列数多于扩充前的预编码矩阵列数；

第三计算模块，用于根据获取的信道估计矩阵和扩充后的预编码矩阵计算等效空间信道矩阵；

第四计算模块，用于根据所述等效空间信道矩阵和所述接收的天线数据矩阵计算译码结果；

第二选择模块，用于从所述第四计算模块中选择与所述当前MIMO模式对应的结果输出。

本发明实施例还提供了一种接收机，包括：信号接收装置、信道估计装置、解调装置和解码装置，还包括多输入输出译码装置；

所述信号接收装置用于从天线上接收数据；

所述信道估计装置用于根据所述信号接收装置接收的数据对空间信道矩阵进行估计，得出第一信道估计矩阵；

所述多输入输出译码装置用于将所述信道估计装置估计的第一信道估计矩阵填零扩充为第二信道估计矩阵，所述第二信道估计矩阵的阶数高于所述第一信道估计矩阵的阶数；根据当前MIMO模式和所述第二信道估计矩阵计算等效空间信道矩阵；将所述信号接收装置接收的第一天线数据矩阵填零扩充为第二天线数据矩阵，所述第二天线数据矩阵的行数或列数高于所述第一天线数据矩阵的阶数，且所述第二天线数据矩阵的阶数与所述第二信道估计矩阵的阶数相匹配；根据所述等效空间信道矩阵和所述第二天线数据矩阵计算译码结果；从所述译码结果中选择与所述当前MIMO模式对应的结果输出；

所述解调装置用于对所述多输入输出译码装置输出的与所述当前MIMO模式对应的所述译码结果进行解调；

所述解码装置用于对所述解调装置的解调结果进行解码，输出解码信号。

本发明实施例的多输入输出译码方法、译码装置及接收机，通过对当前天线配置下的信道估计矩阵和接收到的天线数据矩阵的填零扩充，得到多种MIMO译码模式的译码结果，再选择与当前MIMO模式对应的有效的译码结果输出，从而实现多种MIMO译码模式的统一，降低软硬件的资源消耗，节约成本。

附图说明

图1为现有技术中两发两收天线结构示意图；

图2为本发明多输入输出译码方法第一实施例的流程示意图；

图3为本发明多输入输出译码方法第二实施例的流程示意图；

图4为本发明多输入输出译码方法第三实施例的流程示意图；

图5为本发明多输入输出译码方法第四实施例的流程示意图；

图6为本发明多输入输出译码装置第一实施例的结构示意图；

图7为本发明多输入输出译码装置第二实施例的结构示意图；

图8为本发明多输入输出译码装置第三实施例的结构示意图；

图9为本发明接收机第一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明适用于多种译码方式的多输入多输出的无线通信系统。

下面以LTE系统具有4发4收(简称4T4R)天线为例介绍。但本发明提供的实施例还适用于M发N收的情况，其中M和N均为大于1的整数。例如，在4T4R的LTE系统中，单用户下行时，用户设备(简称UE)需同时支持18种MIMO译码模式，其中包括预编码、开环复用、闭环复用、空频编码(Space Frequency Block Codes，简称SFBC)以及SFBC+频率切换分集(Frequency Switched Transmit Diversity，简称FSTD)等编码方式的译码。具体如下表所示：

4T4R天线支持的MIMO译码模式
	1T1R
1T2R
	2T2R SFBC
2T2R Rank＝1预编码
	2T2R开环复用
2T2R闭环复用
	4T2R SFBC+FSTD
4T2R Rank＝1预编码
	4T2R开环复用
4T2R闭环复用
	4T4R SFBC+FSTD
4T4R闭环复用rank＝1预编码
	4T4R开环复用rank＝2

4T4R闭环复用rank＝2
	4T4R开环复用rank＝3
4T4R闭环复用rank＝3
	4T4R开环复用rank＝4
4T4R闭环复用rank＝4

表一

图1为现有技术中两发两收天线结构示意图。如图1所示，其中，y为接收信号矢量，x为发射信号矢量，H为由矩阵元素h组成的空间信道矩阵，n为信道中的噪声矢量，x和y的小标代表天线号。发射信号矢量x中的各个天线发出的发射信号为经过发射机编码后的信号；x经过无线信道传输后，接收机接收到的信号为y，y需要经过解码还原出x。MIMO本质上等效于多个并行信道。

图2为本发明多输入输出译码方法第一实施例的流程示意图。如图2所示，包括如下步骤：

S201、将获取的第一信道估计矩阵填零扩充为第二信道估计矩阵。

其中，第二信道估计矩阵的阶数高于第一信道估计矩阵的阶数。

由于发射信号矢量x受到信道环境的影响，因此，接收机接收到信号后，首先要对空间信道矩阵H进行估计，得到当前天线配置下的第一信道估计矩阵。第一信道估计矩阵的阶数与空间信道矩阵H的阶数一致。为了得到多种MIMO模式的译码结果，本发明实施例中采用将低阶矩阵扩充为高阶矩阵的方式，使高阶矩阵对应的译码结果兼容所有低阶矩阵的译码结果。具体的，例如：

对接收机估计的第一信道估计矩阵进行填零扩充，扩充为第二信道估计矩阵，第二信道估计矩阵的阶数高于第一信道估计矩阵，第二信道估计矩阵的阶数高于第一信道估计矩阵是指：如果第一信道估计矩阵为m×n阶矩阵，则将其填零扩充为p×q阶的第二信道估计矩阵，p≥m，q≥n，且满足p＝m时，q＞n；q＝n时，p＞m。

例如：如果当前MIMO模式为4T2R(即4发2收)，则第一信道估计矩阵可以为2×4阶矩阵，即以接收端的天线个数为行，以发送端的天线个数为列，相应的，可以将第一信道估计矩阵填零扩充为3×4阶矩阵或4×4接矩阵；如果第一信道估计矩阵为4×2阶矩阵，即以发送端的天线个数为行，以接收端的天线个数为列，则相应的，可以将第一信道估计矩阵填零扩充为4×3阶矩阵或4×4阶矩阵。

其中，填零的具体位置可以为：在原矩阵行的上面、下面或中间填零扩充矩阵行，或在原矩阵列的左面、右面或中间填零扩充矩阵列。

S202、根据当前MIMO模式和第二信道估计矩阵计算等效空间信道矩阵。

接收机得到第二信道估计矩阵后，根据当前MIMO模式和第二信道估计矩阵计算出等效空间信道矩阵。其中，MIMO模式可能为某种传输方式(空间复用或发射分集)下表一中的某种模式，还有可能是其他模式，例如：8T8R模式下的所有模式。

当前MIMO模式，是发射机发射数据所采用的模式，可以理解的是，发射机会预先告知接收机当前所使用的MIMO模式。接收机可以根据当前MIMO模式，确定是否要进行填零扩充，以及如何进行填零扩充。

S203、将接收的第一天线数据矩阵填零扩充为第二天线数据矩阵。

其中，第二天线数据矩阵的阶数高于第一天线数据矩阵的阶数，且第二天线数据矩阵的阶数与第二信道估计矩阵的阶数相匹配。

需要说明的是，S203与S201-S202之间并无先后顺序，S203可在S201-S202之后进行，也可以与S201-S202同时进行。

第一天线数据矩阵为接收机从天线接收到的信号，对接收到的第一天线数据矩阵进行填零扩充，得到第二天线数据矩阵，其中，第二天线数据矩阵的阶数高于第一天线数据矩阵，例如：当前MIMO模式为4T2R，则接收端的天线数为2，那么第一天线数据矩阵为可以为2×1阶矩阵或1×2阶矩阵，则相应的，可以将其扩充为3×1阶矩阵或1×3阶矩阵，或者将其扩充为4×1阶矩阵或1×4阶矩阵。

需要说明的是，扩充得到的第二天线数据矩阵的阶数应与扩充得到的第二信道估计矩阵的阶数相匹配。具体的，如果第一信道估计矩阵为2×4阶矩阵，第一天线数据矩阵为为2×1阶矩阵，扩充后得到的第二信道矩阵为3×4阶矩阵，那么，扩充后得到的第二天线数据矩阵应为3×1阶矩阵；如果扩充后得到的第二信道矩阵为4×4阶矩阵，那么，扩充后得到的第二天线数据矩阵应为4×1阶矩阵。

另外，对第一天线数据矩阵进行填零扩充时，填零位置要与对第一信道估计矩阵填零扩充时的填零位置一致。例如：如果对第一信道估计矩阵的填零位置是在原矩阵行的上面，则对第一天线数据矩阵的填零位置也在矩阵行的上面。

S204、根据等效空间信道矩阵和第二天线数据矩阵计算译码结果。

译码可以采用不同方式译码，例如最小均方差算法(MMSE)：a＝(G^HG+σ²I)^-1G^Hb(2)

其中，a为译码结果，G为等效空间信道矩阵，σ为干扰噪声功率，b为接收机的接收信号。

S205、从译码结果中选择与当前MIMO模式对应的结果输出。

由于等效空间信道矩阵根据当前MIMO模式和第二信道估计矩阵获得，而第二信道估计矩阵是由第一信道估计矩阵填零扩充而来，第二天线数据矩阵由第一天线数据矩阵填零扩充而来，第二信道估计矩阵的阶数与第二天线数据矩阵的阶数匹配。因此，所得到的译码结果兼容了所有低于第二天线数据矩阵阶数的MIMO模式的译码结果。

例如：如果将第一信道估计矩阵扩充为4×4阶矩阵，当RANK数也为最高RANK＝4的情况，则最终得到的译码结果可兼容表一中的所有模式，如果将第一信道估计矩阵扩充为3×4阶矩阵或4×3阶，则可兼容表一中发送天线数不大于4，且接收天线数不大于3的所有模式。如果当前的MIMO模式已经为4T4R(即4发4收)，即已经为最高阶，则无需对第一天线数据矩阵和第一信道估计矩阵进行填零扩充，得到的译码结果便可兼容表一中的所有模式。

得到的译码结果为多层矩阵结构或多项式结构，其中的某些层或多项式的某些项是无效的，需要根据当前MIMO模式和编码方式，选择与当前MIMO模式对应的译码结果输出。

本实施例提供的多输入输出译码方法，通过对当前天线配置下的信道估计矩阵和天线数据矩阵进行高阶填零扩充，高阶兼容低阶，从而实现统一的多种MIMO译码模式的统一，降低软硬件的资源消耗，节约成本。

本实施例提供的方法，可以应用于基站eNodeB，也可以用于用户设备UE。

图3为本发明多输入输出译码方法第二实施例的流程示意图，如图3所示。本实施例描述了空间复用传输方式下，即各个并行信道传输不同的数据，以高阶MIMO译码模式兼容所有低阶MIMO译码模式的方法，该包括：

S301、将获取的第一信道估计矩阵填零扩充为第二信道估计矩阵。

其中，第二信道估计矩阵的阶数高于第一信道估计矩阵的阶数。第一信道估计矩阵为空间信道矩阵H的估计矩阵，对第一信道估计矩阵进行填零扩充，扩充为阶数大于第一信道估计矩阵的第二信道估计矩阵。

S302、根据当前MIMO模式查找预编码码本索引，获取预编码矩阵。

S303、对预编码矩阵进行填零扩充。

扩充后的预编码矩阵的行数与所述第二天线数据矩阵的天线数相等，扩充后的预编码矩阵的列数多于扩充前的预编码矩阵列数，或者，扩充后的预编码矩阵的行数多于扩充前的预编码矩阵列数。

其中，如果需要对接收天线数进行扩充，则扩充后的预编码矩阵的行数与扩充后的天线数据矩阵的天线数相等；或者，如果需要对rank数进行扩充，则扩充后的列数为期望达到的RANK数，即数据流的数量。

S304、根据第二信道估计矩阵和填零扩充的预编码矩阵计算等效空间信道矩阵。

在空间复用传输方式下，发射机要对传输的数据进行预编码，因此，接收机从天线接收到数据后，采用第二信道估计矩阵乘以预编码矩阵的逆矩阵得出等效空间信道矩阵，以补偿发射机预编码的影响。其中，不同的MIMO模式对应不同的预编码矩阵，预编码矩阵可从预编码码本索引中查找获得。由于第二信道估计矩阵由第一信道估计矩阵填零扩充而来，相应的，也要对查找到的预编码矩阵进行扩充，以使扩充后的预编码矩阵的阶数与第二信道矩阵的阶数相匹配。

S305、将接收的第一天线数据矩阵填零扩充为第二天线数据矩阵。

其中，第二天线数据矩阵的阶数高于第一天线数据矩阵的阶数，且第二天线数据矩阵的阶数与第二信道估计矩阵的阶数相匹配。

对第一天线数据矩阵进行填零扩充，扩充为阶数大于第一天线数据矩阵的第二天线数据矩阵，并使第二天线数据矩阵的阶数与第二信道估计矩阵的阶数相匹配。

S306、根据等效空间信道矩阵和第二天线数据矩阵计算译码结果。

可以采用不同的译码算法计算译码结果。

S307、从译码结果中选择与当前MIMO模式对应的结果输出。

根据等效空间信道矩阵和第二天线数据矩阵计算得出的MIMO译码结果兼容了所有低阶MIMO模式，而得到的译码结果为多层矩阵结构，其中的某些层是无效的，需要根据当前MIMO模式和编码方式，选择与当前MIMO模式对应的译码结果输出。而多层矩阵中无效的层与第一信道估计矩阵、第一天线数据矩阵和预编码矩阵填零的位置有关。

选择与当前MIMO模式对应的译码结果，就是去除掉因填零扩充所增加的无效数据，将有效数据分离出来。

例如：若当前的MIMO模式为4T4R，rank数为3，而填零在原矩阵行的下面，则最终选择译码结果的第0、1和2行输出；若当前的MIMO模式为2T2R闭环复用，而填零在原矩阵行的上面，则选择第2和3行输出。

以下举出具体例子进行说明：例如当前模式为空间复用，LTE 4T2R闭环复用：

从天线接收的第一天线矩阵为可将其扩充为第二天线矩阵其中，r_n的下标n为接收天线号。

第一信道估计矩阵可以对其扩充为第二信道估计矩阵

其中，h_esnm的下标n为接收天线号，m为发射天线号。

将第二信道估计矩阵与扩充后的预编码矩阵相乘，计算等效空间信道矩阵：

$\left[\begin{array}{cccc}0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0\\ h_{\mathrm{es}13}& h_{\mathrm{es}12}& h_{\mathrm{es}11}& h_{\mathrm{es}10}\\ h_{\mathrm{es}03}& h_{\mathrm{es}02}& h_{\mathrm{es}01}& h_{\mathrm{es}00}\end{array}\right]*\left[\begin{array}{cccc}0& 0& c_{13}& c_{03}\\ 0& 0& c_{12}& c_{02}\\ 0& 0& c_{11}& c_{01}\\ 0& 0& c_{10}& c_{00}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& h_{\mathrm{eff}11}& h_{\mathrm{eff}10}\\ 0& 0& h_{\mathrm{eff}01}& h_{\mathrm{eff}00}\end{array}\right]$

其中，c_nm和h_effnm的下标n为接收天线号，m为发射天线号。

再根据等效空间信道矩阵和第二天线数据矩阵，

计算译码结果为：(计算方法可以为MMSE等多种方法)

其中，x_n的下标n为译码结果的所对应的层号(layer)。

最后，根据填零位置和复用模式，选择4T2R闭环复用模式对应的2层进行输出。

本实施例提供的多输入输出译码方法，通过对当前天线置下的信道估计矩阵和天线数据矩阵进行高阶填零扩充，可得出各种MIMO模式的译码结果，再选择与当前MIMO模式对应的有效的译码结果输出，从而实现统一的多模MIMO译码模式，降低软硬件的资源消耗，节约成本。

图4为本发明多输入输出译码方法第三实施例的流程示意图，如图4所示。本实施例描述了在发射分集传输方式下，即各并行信道传输相同的数据，以高阶MIMO译码模式兼容所有低阶MIMO译码模式的方法，该方法包括：

S401、将获取的第一信道估计矩阵填零扩充为第二信道估计矩阵。

其中，第二信道估计矩阵的阶数高于第一信道估计矩阵的阶数。

第一信道估计矩阵为空间信道矩阵H的估计矩阵，对第一信道估计矩阵进行填零扩充，扩充为阶数大于第一信道估计矩阵的第二信道估计矩阵。例如：当前MIMO模式如果为4T2R，则可将信道估计矩阵扩充为4×4的矩阵。

S402、根据当前MIMO模式，将多个传输资源上的第二信道估计矩阵进行平均，计算等效空间信道矩阵。

在发射分集传输方式下，由于每个发射数据被映射到多个物理承载资源单元，即多个传输资源，例如：LTE下的天线子载波资源。对多个传输资源上的第二信道估计矩阵进行平均获得等效空间信道矩阵，在不同的分集模式下，可以是对所有传输资源上的某几个传输资源上的第二信道估计矩阵进行平均。

S403、将接收的第一天线数据矩阵填零扩充为第二天线数据矩阵。

其中，第二天线数据矩阵的阶数高于第一天线数据矩阵的阶数，且第二天线数据矩阵的阶数与第二信道估计矩阵的阶数相匹配。

对第一天线数据矩阵进行填零扩充，扩充为阶数大于第一天线数据矩阵的第二天线数据矩阵，并使第二天线数据矩阵的阶数与第二信道估计矩阵的阶数相匹配。

S404、根据当前的发射分集方法，根据等效矩阵和第二天线数据矩阵计算译码结果。

S405、从译码结果中选择与当前MIMO模式对应的结果输出。

根据等效空间信道矩阵和第二天线数据矩阵计算得出的MIMO译码结果兼容了所有低阶的MIMO模式，而得到的译码结果为多项式结构，其中的某些项是无效的，需要根据当前MIMO模式和编码方式，选择与当前MIMO模式对应的译码结果输出，选择具体根据第一信道估计矩阵和第一天线数据矩阵填零的位置，其依据是：填零扩充的位置，其矩阵元素为0，当填零扩充的矩阵与其他矩阵相乘时，由于这些“0”的影响，导致矩阵相乘得到的多项式的某些项是无效的。

以一个具体例子进行说明：

在发射分集情况下，例如：LTE 4T2R SFBCMIMO模式，从天线接收的第一天线矩阵为可将其扩充为第二天线矩阵

其中，r_n的下标n为接收天线号。

接收机估计的第一信道估计矩阵可将其扩充为第二信道估计矩阵

其中，h_esnm的下标n为接收天线号，m为发射天线号。

根据分集方法，可将第二信道估计矩阵的相邻子载波进行平均，计算等效空间信道矩阵：

$\frac{1}{4}*\left(\begin{array}{c}{\left[\begin{array}{cccc}0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0\\ h_{\mathrm{es}13}& h_{\mathrm{es}12}& h_{\mathrm{es}11}& h_{\mathrm{es}10}\\ h_{\mathrm{es}03}& h_{\mathrm{es}02}& h_{\mathrm{es}01}& h_{\mathrm{es}00}\end{array}\right]}_{\mathrm{subcarrier}3}+{\left[\begin{array}{cccc}0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0\\ h_{\mathrm{es}13}& h_{\mathrm{es}12}& h_{\mathrm{es}11}& h_{\mathrm{es}10}\\ h_{\mathrm{es}03}& h_{\mathrm{es}02}& h_{\mathrm{es}01}& h_{\mathrm{es}00}\end{array}\right]}_{\mathrm{subcarrier}2}\\ +{\left[\begin{array}{cccc}0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0\\ h_{\mathrm{es}13}& h_{\mathrm{es}12}& h_{\mathrm{es}11}& h_{\mathrm{es}10}\\ h_{\mathrm{es}03}& h_{\mathrm{es}02}& h_{\mathrm{es}01}& h_{\mathrm{es}00}\end{array}\right]}_{\mathrm{subcarrier}1}+{\left[\begin{array}{cccc}0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0\\ h_{\mathrm{es}13}& h_{\mathrm{es}12}& h_{\mathrm{es}11}& h_{\mathrm{es}10}\\ h_{\mathrm{es}03}& h_{\mathrm{es}02}& h_{\mathrm{es}01}& h_{\mathrm{es}00}\end{array}\right]}_{\mathrm{subcarrier}0}\end{array}\right)$

$=\left[\begin{array}{cccc}0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0\\ h_{\mathrm{eff}13}& h_{\mathrm{eff}12}& h_{\mathrm{eff}11}& h_{\mathrm{eff}10}\\ h_{\mathrm{eff}03}& h_{\mathrm{eff}02}& h_{\mathrm{eff}01}& h_{\mathrm{eff}00}\end{array}\right]$

其中，h_effnm的下标n为接收天线号，m为发射天线号。

再根据等效空间信道矩阵和第二天线数据矩阵计算译码结果，得到的译码结果为其中，x_n的下标n为译码结果的所对应的层号(layer)。

最后，可根据填零位置和分集模式，选择4T2R SFBC模式对应的4层进行输出。

本实施例提供的多输入输出译码方法，通过对当前天下配置下的信道估计矩阵和天线数据矩阵进行高阶填零扩充，可得出各种MIMO模式的译码结果，再选择与当前MIMO模式对应的有效的译码结果输出，从而实现统一的多模MIMO译码模式，降低软硬件的资源消耗，节约成本。

图5为本发明多输入输出译码方法第四实施例的流程示意图，如图5所示，本发明前三个方法实施例中，主要针对当前的MIMO模式为m发n收，而MIMO模式表中最高阶为p发q收的情况，其中，p≥m，q≥n，且满足p＝m时，q＞n；或者，q＝n时，p＞m。这种情况下，针对空间复用场景，需要分别对第一信道估计矩阵、预编码矩阵和第二信道估计矩阵进行扩充。

本实施例提供的方法主要针对当前的MIMO模式为最高阶模式，即p发q收情况，但RANK数低于最高的RANK，例如：当前模式为4T4R RANK＝3的情况，则可以用4T4RRANK＝4来兼容当前模式，该方法具体包括：

S501、根据当前MIMO模式查找预编码码本索引，获取预编码矩阵。

S502、对预编码矩阵进行填零扩充，扩充后的预编码矩阵的行数与接收的天线数据矩阵的天线数相等，扩充后的预编码矩阵的列数多于扩充前的预编码矩阵列数。

S503、根据获取的信道估计矩阵和扩充后的预编码矩阵计算等效空间信道矩阵。

S504、根据等效空间信道矩阵和所述接收的天线数据矩阵计算译码结果。

S505、从译码结果中选择与当前MIMO模式对应的结果输出。

由于当前的MIMO模式已经为最高阶模式，例如：当前的MIMO模式为4T4R RANK＝3的情况，此时的发送天线数和接收天线数均已为最大值，因此，获取的信道估计矩阵已经为4×4阶矩阵，而获取的天线数据矩阵也已经为4×1阶矩阵，因此，不需要对信道估计矩阵和天线数据矩阵进行扩充。但是，由于当前的MIMO模式中RANK＝3，即可以通过4T4R RANK＝4模式来兼容当前模式，因此，需要对预编码矩阵进行扩充，扩充后的预编码矩阵的行数为天线数据矩阵的天线数，列数为扩充后希望达到的RANK数，即RANK＝4。

因此，扩充后的预编码矩阵为4×4阶矩阵。

除了与前述方法实施例具有以上区别外，本实施例提供的方法具体可以参照本实施例提供的方法第二实施例，再此不再赘述。

另外，需要说明的是，在本实施例中，由于获取的信道估计矩阵和天线数据矩阵均不需要扩充，因此，S505中选择与当前MIMO模式对应的译码结果只与预编码矩阵的填零位置有关。

本实施例提供的多输入输出译码方法，在当前MIMO模式为最高阶，但RANK数尚未达到最大值时，通过对预编码矩阵进行填零扩充，实现在最高阶情况下，高阶RANK兼容低阶RANK，从而实现统一的多种MIMO译码模式的统一，降低软硬件的资源消耗，节约成本。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可获取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

图6为本发明多输入输出译码装置第一实施例的结构示意图。如图6所示，该多输入输出译码装置包括：

第一获取模块61、第一扩充模块62、第一计算模块63、第二扩充模块64、第二计算模块65和第一选择模块66。其中，第一获取模块61用于获取第一信道估计矩阵；第一扩充模块62用于将第一获取模块61获取的第一信道估计矩阵填零扩充为第二信道估计矩阵，第二信道估计矩阵的阶数高于第一信道估计矩阵的阶数；第一计算模块63用于根据当前MIMO模式和第一扩充模块62得到的第一信道估计矩阵计算等效空间信道矩阵；第二扩充模块64用于将接收的第一天线数据矩阵填零扩充为第二天线数据矩阵，第二天线数据矩阵的阶数高于第一天线数据矩阵的阶数，且第二天线数据矩阵的阶数与所述第二信道估计矩阵的阶数相匹配；第二计算模块65用于根据根据第一计算模块63计算得到的等效空间信道矩阵和第二扩充模块64得到的第二天线数据矩阵计算译码结果；第一选择模块66用于从第二计算模块65中选择与当前MIMO模式对应的译码结果输出。

本实施例提供的多输入输出译码装置，所实现的MIMO译码方法详见上述实施例中的描述，在此不再赘述。

本实施例通过对当前天线配置下的信道估计矩阵和天线数据矩阵的填零扩充，高阶兼容低阶，可以统一多模MIMO译码的译码模式，再根据当前MIMO模式和编码方式，选择对应的有效的译码结果进行输出，从而实现统一的多模MIMO译码模式，降低软硬件的资源消耗，节约成本。

图7为本发明多输入输出译码装置第二实施例的结构示意图。如图7所示，该多输入输出译码装置包括上述多输入输出译码装置中的第一实施例中的第一获取模块61、第一扩充模块62、第一计算模块63、第二扩充模块64、第二计算模块65和第一选择模块66。

进一步的，在空间复用情况下，第一计算模块63具体可以包括：查找子模块631、扩充子模块632和计算子模块633。其中，查找子模块631用于根据当前MIMO模式查找预编码码本索引，获取预编码矩阵；扩充子模块632用于对查找子模块631获取的预编码矩阵进行填零扩充，扩充后的预编码矩阵的行数与第二天线数据矩阵的天线数相等，列数高于扩充前的矩阵列数；计算子模块633用于根据第二信道估计矩阵和扩充子模块632扩充的预编码矩阵计算等效空间信道矩阵。

在发射分集情况下，第一计算模块63具体用于：根据当前MIMO模式，将多个传输资源上的第一信道估计矩阵进行平均，计算等效空间信道矩阵。

此外，第一选择模块66根据第一扩充模块62、第二扩充模块64和扩充子模块632的填零位置进行选择。

本实施例提供的多输入输出译码装置，所实现的MIMO译码方法详见上述实施例中的描述，在此不再赘述。本实施例通过对当前天下配置下信道估计矩阵和天线数据矩阵的填零扩充，可以统一多模MIMO译码的译码模式，再根据当前MIMO模式和编码方式，选择对应的有效的译码结果进行输出，从而实现统一的多模MIMO译码模式，降低软硬件的资源消耗，节约成本。

图8为本发明多输入输出译码装置第三实施例的结构示意图，如图8所示，该装置包括：第二获取模块81、查找模块82、第三扩充模块83、第三计算模块84、第四计算模块85和第二选择模块86；

第二获取模块81用于获取信道估计矩阵；查找模块82用于根据当前MIMO模式查找预编码码本索引，获取预编码矩阵；第三扩充模块83用于对预编码矩阵进行填零扩充，扩充后的预编码矩阵的行数与接收的天线数据矩阵的天线数相等，扩充后的预编码矩阵的列数多于扩充前的预编码矩阵列数；第三计算模块84用于根据获取的信道估计矩阵和扩充后的预编码矩阵计算等效空间信道矩阵；第四计算模块85用于根据等效空间信道矩阵和接收的天线数据矩阵计算译码结果；第二选择模块86用于选择与当前MIMO模式对应的所述译码结果输出。

本实施例提供的多输入输出译码装置，在当前MIMO模式为最高阶，但RANK数尚未达到最大值时，通过对预编码矩阵进行填零扩充，实现在最高阶情况下，高阶RANK兼容低阶RANK，从而实现统一的多种MIMO译码模式的统一，降低软硬件的资源消耗，节约成本。

需要说明的是，本实施例提供的多输入输出译码装置中，第二选择模块86具体根据第三扩充模块83的填零位置进行选择。

本发明提供的多输入输出译码装置实施例与前述提供的多输入输出译码方法实施例相对应，为执行多输入输出译码方法的具体实行设备，因此具体可参照前述方法实施例，不再赘述。

图9为本发明接收机第一实施例的结构示意图，如图9所示，该接收机包括：信号接收装置1、信道估计装置2、多输入输出译码装置3、解调装置4和解码装置5；

其中，信号接收装置1用于从天线上接收数据；信道估计装置2用于根据信号接收装置1接收的数据对空间信道矩阵进行估计，得出第一信道估计矩阵；多输入输出译码装置3用于将所述信道估计装置2估计的第一信道估计矩阵填零扩充为第二信道估计矩阵，第二信道估计矩阵的阶数高于第一信道估计矩阵的阶数；根据当前MIMO模式和第二信道估计矩阵计算等效空间信道矩阵；将信号接收装置1接收的第一天线数据矩阵填零扩充为第二天线数据矩阵，第二天线数据矩阵的阶数高于第一天线数据矩阵的阶数，且第二天线数据矩阵的阶数与第二信道估计矩阵的阶数相匹配；根据等效空间信道矩阵和第二天线数据矩阵计算译码结果；选择与当前MIMO模式对应的译码结果输出。

解调装置4用于对多输入输出译码装置3输出的与当前MIMO模式对应的译码结果进行解调；

解码装置5用于对解调装置4的解调结果进行解码，输出解码信号。

本实施例提供的接收机，通过对当前天下配置下信道估计矩阵和天线数据矩阵的填零扩充，可以统一多模MIMO译码的译码模式，再根据当前MIMO模式和编码方式，选择对应的有效的译码结果进行输出，从而实现统一的多模MIMO译码模式，所实现的MIMO译码方法详见上述实施例中的描述，在此不再赘述。该接收机降低软硬件的资源消耗，节约成本。

本发明实施例提供的多输入输出译码装置，其功能可以集成到数字信号处理(Digital Signal Processing；简称：DSP)芯片或现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array；简称：FPGA)芯片上进行软件开发来实现，也可以通过专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit；简称：ASIC)的方式固化实现。

由于该译码装置采用高阶向下兼容低阶的译码方式，则采用FPGA或ASIC实现可节约现有技术中多种模式逐一实现所占用芯片的面积；采用DSP实现可节约现有技术中多种模式逐一实现所占用的程序段存储空间。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种多输入输出译码方法，其特征在于，包括：

将获取的第一信道估计矩阵填零扩充为第二信道估计矩阵，所述第二信道估计矩阵的阶数高于所述第一信道估计矩阵的阶数，其中，填零的具体位置为：在原矩阵行的上面、下面或中间填零扩充矩阵行，或在原矩阵列的左面、右面或中间填零扩充矩阵列；

根据当前MIMO模式和所述第二信道估计矩阵计算等效空间信道矩阵；

将接收的第一天线数据矩阵填零扩充为第二天线数据矩阵，所述第二天线数据矩阵的阶数高于所述第一天线数据矩阵的阶数，且所述第二天线数据矩阵的阶数与所述第二信道估计矩阵的阶数相匹配，其中，对所述第一天线数据矩阵进行填零扩充时，填零位置与对所述第一信道估计矩阵填零扩充时的填零位置一致；

根据所述等效空间信道矩阵和所述第二天线数据矩阵计算译码结果；

从所述译码结果中选择与所述当前MIMO模式对应的结果输出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前MIMO模式和所述第二信道估计矩阵计算等效空间信道矩阵，包括：

根据所述当前MIMO模式查找预编码码本索引，获取预编码矩阵；

对所述预编码矩阵进行填零扩充，扩充后的预编码矩阵的行数与所述第二天线数据矩阵的行数和列数中的最大值相等，扩充后的预编码矩阵的列数多于扩充前的预编码矩阵列数，其中，填零的具体位置为：在原矩阵行的上面、下面或中间填零扩充矩阵行，或在原矩阵列的左面、右面或中间填零扩充矩阵列；

根据所述第二信道估计矩阵和填零扩充后的预编码矩阵计算等效空间信道矩阵。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据当前MIMO模式和所述第二信道估计矩阵计算等效空间信道矩阵，包括：

根据所述当前MIMO模式，将多个传输资源上的所述第二信道估计矩阵进行平均，计算所述等效空间信道矩阵。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述从所述译码结果中选择与所述当前MIMO模式对应的结果输出，具体根据所述第一信道估计矩阵、所述第一天线数据矩阵和所述预编码矩阵的填零位置进行选择。

5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述从所述译码结果中选择与所述当前MIMO模式对应的结果输出，具体根据所述第一信道估计矩阵和所述第一天线数据矩阵的填零位置进行选择。

6.一种多输入输出译码方法，其特征在于，包括：

根据当前MIMO模式查找预编码码本索引，获取预编码矩阵；

对所述预编码矩阵进行填零扩充，扩充后的预编码矩阵的行数与接收的天线数据矩阵的行数和列数中的最大值相等，扩充后的预编码矩阵的列数多于扩充前的预编码矩阵列数，其中，填零的具体位置为：在原矩阵行的上面、下面或中间填零扩充矩阵行，或在原矩阵列的左面、右面或中间填零扩充矩阵列；

根据获取的信道估计矩阵和扩充后的预编码矩阵计算等效空间信道矩阵；

根据所述等效空间信道矩阵和所述接收的天线数据矩阵计算译码结果；

从所述译码结果中选择与所述当前MIMO模式对应的结果输出。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述从所述译码结果中选择与所述当前MIMO模式对应的结果输出，具体根据所述预编码矩阵的填零位置进行选择。

8.一种多输入输出译码装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取第一信道估计矩阵；

第一扩充模块，用于将所述第一获取模块获取的第一信道估计矩阵填零扩充为第二信道估计矩阵，所述第二信道估计矩阵的阶数高于所述第一信道估计矩阵的阶数，其中，填零的具体位置为：在原矩阵行的上面、下面或中间填零扩充矩阵行，或在原矩阵列的左面、右面或中间填零扩充矩阵列；

第一计算模块，用于根据当前MIMO模式和所述第一扩充模块得到的所述第二信道估计矩阵计算等效空间信道矩阵；

第二扩充模块，用于将接收的第一天线数据矩阵填零扩充为第二天线数据矩阵，所述第二天线数据矩阵的阶数高于所述第一天线数据矩阵的阶数，且所述第二天线数据矩阵的阶数与所述第二信道估计矩阵的阶数相匹配，其中，对所述第一天线数据矩阵进行填零扩充时，填零位置与对所述第一信道估计矩阵填零扩充时的填零位置一致；

第二计算模块，用于根据所述第一计算模块计算得到的所述等效空间信道矩阵和所述第二扩充模块得到的所述第二天线数据矩阵计算译码结果；

第一选择模块，用于从所述第二计算模块中选择与所述当前MIMO模式对应的结果输出。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一计算模块包括：

查找子模块，用于根据所述当前MIMO模式查找预编码码本索引，获取预编码矩阵；

扩充子模块，用于对所述查找子模块获取的预编码矩阵进行填零扩充，扩充后的预编码矩阵的行数与所述第二天线数据矩阵的行数和列数中的最大值相等，扩充后的预编码矩阵的列数多于扩充前的预编码矩阵列数，其中，填零的具体位置为：在原矩阵行的上面、下面或中间填零扩充矩阵行，或在原矩阵列的左面、右面或中间填零扩充矩阵列；

计算子模块，用于根据所述第二信道估计矩阵和所述扩充子模块扩充后的预编码矩阵计算等效空间信道矩阵。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一计算模块具体用于：根据当前MIMO模式，将多个传输资源上的所述第二信道估计矩阵进行平均，计算所述等效空间信道矩阵。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述第一选择模块根据所述第一扩充模块、所述第二扩充模块和所述扩充子模块的填零位置进行选择。

12.一种多输入输出译码装置，其特征在于，包括：

第二获取模块，用于获取信道估计矩阵；

查找模块，用于根据当前MIMO模式查找预编码码本索引，获取预编码矩阵；

第三扩充模块，用于对所述预编码矩阵进行填零扩充，扩充后的预编码矩阵的行数与接收的天线数据矩阵的行数和列数中的最大值相等，扩充后的预编码矩阵的列数多于扩充前的预编码矩阵列数，其中，填零的具体位置为：在原矩阵行的上面、下面或中间填零扩充矩阵行，或在原矩阵列的左面、右面或中间填零扩充矩阵列；

第三计算模块，用于根据获取的信道估计矩阵和扩充后的预编码矩阵计算等效空间信道矩阵；

第四计算模块，用于根据所述等效空间信道矩阵和所述接收的天线数据矩阵计算译码结果；

第二选择模块，用于从所述第四计算模块中选择与所述当前MIMO模式对应的结果输出。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述第二选择模块具体根据所述第三扩充模块的填零位置进行选择。

14.一种接收机，包括：信号接收装置、信道估计装置、解调装置和解码装置，其特征在于，还包括如权利要求8～11任一项所述的多输入输出译码装置；

所述信号接收装置用于从天线上接收数据；

所述信道估计装置用于根据所述信号接收装置接收的数据对空间信道矩阵进行估计，得出第一信道估计矩阵；

所述多输入输出译码装置用于将所述信道估计装置估计的第一信道估计矩阵填零扩充为第二信道估计矩阵，所述第二信道估计矩阵的阶数高于所述第一信道估计矩阵的阶数，其中，填零的具体位置为：在原矩阵行的上面、下面或中间填零扩充矩阵行，或在原矩阵列的左面、右面或中间填零扩充矩阵列；根据当前MIMO模式和所述第二信道估计矩阵计算等效空间信道矩阵；将所述信号接收装置接收的第一天线数据矩阵填零扩充为第二天线数据矩阵，所述第二天线数据矩阵的阶数高于所述第一天线数据矩阵的阶数，且所述第二天线数据矩阵的阶数与所述第二信道估计矩阵的阶数相匹配，其中，对所述第一天线数据矩阵进行填零扩充时，填零位置与对所述第一信道估计矩阵填零扩充时的填零位置一致；根据所述等效空间信道矩阵和所述第二天线数据矩阵计算译码结果；从所述译码结果中选择与所述当前MIMO模式对应的结果输出；

所述解调装置用于对所述多输入输出译码装置输出的与所述当前MIMO模式对应的所述译码结果进行解调；

所述解码装置用于对所述解调装置的解调结果进行解码，输出解码信号。