CN102468880A - 一种信息发射及接收的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种信息发射装置，其包括一个编码模块及至少两个调制传输模块；所述编码模块用于对符号流进行空频分组码与频率切换发射分集组合编码，并将经过编码形成的码流送入两个分别具有至少两根天线且相邻的基站中，其中每个所述基站获得的码流不相同且包括了符号流中的全部调制符号；所述调制传输模块将每路所述码流中的符号分别映射到对应天线上正交频分复用的子载波，进行OFDM调制，并由对应的天线发射。本发明通过将编码后的码流分别送入相邻的两个小区的基站中进行分布式发射，从而可以有效地解决相邻小区间干扰的问题。

Description

一种信息发射及接收的方法及装置

技术领域

本发明涉及移动通信领域，特别涉及一种信息发射及接收的方法及装置。

背景技术

第三代伙伴项目(Third Generation Partnership Project，简称3GPP)制定的长期演进(Long Term Evolution，简称LTE)标准是下一代移动通信演进的主流趋势，该标准采用了多天线技术，可以在基站侧配置两根或四根天线。

LTE中两天线基站所采用的发射分集技术是空频分组码(Space FrequencyBlock Coding，简称SFBC)。如图1所示，信息比特流经过信道编码和星座映射后，形成的符号流按照Alamouti编码方式进行编码，输出的两路码流分别映射到正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，简称OFDM)的子载波上，并由两根天线分别发射。为了获取空间分集增益，两根天线间隔较远或极化方式不同，以保持信道衰落的不相关。

LTE中四天线基站采用空频分组码和频率切换发射分集(FrequencySwitched Transmit Diversity，简称FSTD)作为发射分集方案，其原理如图2所示，星座映射后的符号流进行SFBC+FSTD编码，形成四路码流，分别映射到OFDM的子载波上，并由同一基站的四根天线发射，天线间仍然保持信道的不相关。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于基站天线一般安装在较高的位置，周围相对比较空旷，反射物极少，多径信号的角度扩展较小，因此不同天线上的信号所受信道衰落不一定具有独立性。信道衰落相关的两根或四根天线上进行发射分集，如果总发射功率不变，两根或四根天线发射分集方案的误比特率(Bit Error Rate，简称BER)与单天线方案的误比特率相等，无法获取空间分集增益；

如果相邻基站的发射信号不同，在小区边缘会形成较强的小区间干扰，使得边缘用户的性能较差。

此外，终端必须先获知基站的天线配置，才能进行正确的空时译码，因此采用两天线的基站和四天线的基站无法在同一网络中兼容，为网络的平滑升级带来困难。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种信息发射及接收的方法及装置以获取良好的空间分集增益，避免小区间干扰，同时有利于网络的平滑升级。

一种信息发射的方法，包括如下步骤：

对符号流进行空频分组码与频率切换发射分集组合编码，并将经过编码形成的码流送入两个相邻的基站，每个所述基站的两根天线获得所述码流，其中每个所述基站的两根天线获得的码流不相同且包括了所述符号流中的全部调制符号；

将每路所述码流中的符号分别映射到对应天线上正交频分复用OFDM的子载波上，进行OFDM调制并发射。

一种信息接收的方法，其包括以下步骤：

接收来自相两个相邻基站发射的多个码流，其中每个基站所发射的码流包括了相同符号流中的全部调制符号；

将所接收到的来自相邻基站的码流进行独立的Alamouti解码。

一种信息发射装置，其包括一个编码模块及至少两个调制传输模块；所述编码模块用于对符号流进行空频分组码与频率切换发射分集组合编码，并将经过编码形成的码流送入两个相邻的基站，每个所述基站的两根天线获得所述码流，其中每个所述基站的两根天线获得的码流不相同且包括了所述符号流中的全部调制符号；所述调制传输模块用于将每路所述码流中的符号分别映射到对应天线上正交频分复用OFDM的子载波上，进行OFDM调制并发射。

一种信息接收装置，其包括接收模块以及译码模块；

所述接收模块用以接收来自相两个相邻基站发射的多个码流，其中每个基站所发射的码流包括了相同符号流中的全部调制符号；

所述译码模块用以将所接收到的来自相邻基站的码流进行独立的Alamouti解码。

本发明实施例的信息发射及接收的方法及装置，通过分布式发射的方式及组合式接收的方式，将经过编码的码流分别送入两个相邻的多天线基站中的四根天线上进行发射，并可通过一个终端对不同基站发射的码流进行解码，当终端位于小区中心位置时，由于当前小区的基站发射的码流中已经包含了所有的调制符号，虽然所接收到的相邻基站发射的码流的信号相对较弱，仍然能够很好地解调出发射符号；在小区边缘位置，两个基站发射的码流能同时被终端接收，不但可以避免小区间干扰，而且能够获取空间分集增益，提高小区边缘的系统性能。此外，无论采用本发明实施例中的发射分集及接收分集的方法及装置，或是目前采用的四天线SFBC+FSTD发射方法及装置，终端上的接收信号相同。因此，配置了两根发射天线的基站，采用本发明实施例的方法及装置，就可前向兼容支持四天线发射的终端，有利于网络从两天线向四天线平滑过渡。

附图说明

图1是现有技术中LTE中两天线信息发射方案示意图；

图2是现有技术中LTE中四天线信息发射方案示意图；

图3是本发明第一实施例提供的一种信息发射的方法的流程图；

图4是本发明第二实施例提供的一种信息发射的方法的流程图；

图5是对应图2及图3中多天线发射分集方法的信息接收的方法流程图；

图6是本发明第三实施例提供的一种信息发射装置的结构图；

图7是本发明第四实施例提供的一种信息发射装置的结构图；

图8是对应图6及图7中发射分集装置的接收装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

为了便于描述，首先简要介绍一下本发明实施例信息发射的方法及装置的应用场景。这里以两个相邻蜂窝网组成的通信系统为例，详细介绍本发明的技术方案。其中每个蜂窝网中各包括一个至少具有两根天线的基站。每一个基站至少分别具有一个第一天线及一个第二天线。

如图3所示，本发明第一实施例提供的信息发射的方法，其包括以下步骤：

S110对符号流进行空频分组码与频率切换发射分集组合编码，并将经过编码形成的码流送入两个相邻的基站，每个所述基站的两根天线获得所述码流；其中，每个所述基站的两根天线获得的码流不相同且包括了所述符号流中的全部调制符号；

其中，SFBC(Space Frequence Block Coding)表示空频分组码；FSTD(Frequency Switched Transmit Diversity)表示频率切换发射分集。SFBC与FSTD组合编码矩阵为：

$\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ s_3\\ s_4\end{array}\right)\stackrel{\mathrm{SFBC}+\mathrm{FSTD}}{\→}\left(\begin{array}{cccc}{s}_1& s_2& 0& 0\\ 0& 0& s_3& s_4\\ {-s}_2^{*}& s_1^{*}& 0& 0\\ 0& 0& {-s}_4^{*}& s_3^{*}\end{array}\right)---\left(1\right)$

编码矩阵(1)中的每行对应不同的码流，每列对应不同的频率或OFDM子载波，符号s₁、s₂、s₃、s₄为空频编码前的符号，s^*表示对s求复共轭。本实施例中，所述相邻的基站包括第一基站以及第二基站，所述编码矩阵中的第一行及第二行中的码流被分别送入第一基站的第一、第二天线中；编码矩阵中的第三行及第四行中的码流被分别送入第二基站的第三、第四天线中。其中第一行及第三行中的码流可以视为一组Alamouti编码，其中所述Alamouti编码为一种全速率全分集空时分组码，第二行及第四行可以视为另一组Alamouti编码。

S120将每路所述码流中的符号分别映射到对应天线上正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)的子载波上，进行OFDM调制并发射。

本实施例的分集发射的方法，将经过编码的码流分别送入两个相邻的至少具有两个天线的基站的四根天线中进行发射，所述的四个进行信号发射天线就构成了两对分布式Alamouti发射天线，进行Alamouti分集发射的两根天线分布到了两个不同的基站上，因此无论同一个基站上的两根天线是否具有相关性，Alamouti编码都可以获取良好的空间分集增益。此外，当终端位于小区中心位置时，由于当前小区的基站发射的第一、二码流中已经包含了所有的调制符号，虽然所接收到的相邻基站发射的第三、四路码流的信号相对较弱，仍然能够很好地解调出发射符号；在小区边缘位置，两个基站发射的四路码流能同时被终端接收，不但可以避免小区间干扰，而且能够获取空间分集增益，提高小区边缘的系统性能。此外，本发明中的分集发射的方法对接收终端透明，适用于目前的四天线SFBC+FSTD发射方法的终端可以适用于本发明实施例的分集发射方法。因此，配置了两根发射天线的基站，采用本发明的方法，就可前向兼容四天线发射的终端，无需对终端做任何改动，有利于网络从两天线向四天线平滑过渡。

如图4所示，本发明第二实施例提供的信息发射的方法，其中，第二实施例与第一实施例类似，其区别在于，第二实施例提供的信息发射的方法还包括以下步骤：

S101将信息比特流进行信道编码和星座映射处理得到所述符号流。

步骤S101位于步骤S110之前用以对待发射的信息比特流进行调制得到符号流。

本实施例二可以实现与实施例相同的技术效果。

如图5所示，是对应于本发明第一实施例及第二实施例中的信息发射的方法的信息接收的方法，用以说明适用于3GPP R8中的四天线SFBC+FSTD发射方法的信息接收的方法也适用于本发明实施例中提供的发射分集方法。所述信息接收的方法的应用场景以单天线的接收终端为例来进行说明，具体包括以下步骤：

S210接收来自相邻基站发射的多个码流，其中每个基站所发射的码流包括了相同符号流中的全部调制符号；

单天线终端接收的信号可以通过如下的矩阵表示：

$r=\left[\begin{array}{c}{r}_1\\ r_2^{*}\\ r_3\\ r_4^{*}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{h}_1& h_2& 0& 0\\ h_2^{*}& {-h}_1^{*}& 0& 0\\ 0& 0& h_3& h_4\\ 0& 0& h_4^{*}& {-h}_3^{*}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ s_3\\ s_4\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2^{*}\\ n_3\\ n_4^{*}\end{array}\right]=\mathrm{Hs}+n---\left(2\right)$

其中，r表示接收信号向量，H表示信道增益矩阵，s表示发射符号向量，n表示零均值的高斯噪声向量。信道均衡可以采用最小均方误差(Minimum MeanSquare Error，简称MMSE)译码，如下式：

$\hat{s}={(H^{H}H+{\mathrm{\σ}}^{2}I)}^{-1}{H}^{H}r---\left(3\right)$

S220对来自不同基站的码流进行独立的Alamouti解码

由于编码矩阵中的前两个符号和后两个符号采用了频率切换，可分成两组独立地进行Alamouti译码，如下式所示。

$r_o=\left[\begin{array}{c}{r}_1\\ r_2^{*}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{h}_1& h_2\\ h_2^{*}& {-h}_1^{*}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2^{*}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_1\\ n_2^{*}\end{array}\right]=H_o{s}_o+n_o---\left(4\right)$

$r_e=\left[\begin{array}{c}{r}_3\\ r_4^{*}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{h}_3& h_4\\ h_4^{*}& {-h}_3^{*}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{s}_3\\ s_4^{*}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}{n}_3\\ n_4^{*}\end{array}\right]=H_e{s}_e+n_e---\left(5\right)$

上述的信息接收的方法中，终端可同时接收来自相邻小区的基站的多路信号，不但可以避免小区间干扰，而且能够获取空间分集增益，提高小区边缘的系统性能。此外，编码矩阵中的前两个符号和后两个符号采用了频率切换，可分成两组独立地进行译码，从而降低译码的复杂度，该信息接收的方法同样适用于3GPP R8中的四天线SFBC+FSTD发射方法。

如图6所述，本发明第三实施例提供的信息发射装置100的结构示意图。所述信息发射装置100包括编码模块110及至少两个调制传输模块120。所述编码模块110与所述至少两个调制传输模块120、130相连。

所述编码模块110用于对符号流进行SFBC+FSTD编码，并根据编码矩阵(1)形成第一、第二、第三、第四码流，其中编码矩阵(1)中的第一至第四行分别对应于第一至第四码流，并将所述的第一、第二码流送入至少具有两个天线的第一基站中，将所述的第三、第四码流送入与第一基站相邻的至少具有两个天线的第二基站中。所述的第一、第二码流不相同且包括符号流中的全部调制符号，所述的第三、第四码流不相同且包括符号流中的全部调制符号。

所述至少两个调制发射模块120位于相邻的两个不同的多天线基站中，用于将每路码流中的符号分别映射到对应天线上正交频分复用(OFDM)的子载波上，进行OFDM调制，并由该天线发射。其中，第一、第二码流分别送入第一基站的调制发射模块120中，所述第一、第二码流经过OFDM调制后由第一基站的第一、第二天线发射；第三、第四码流分别分别送入第二基站的调制发射模块130中，所述第三、第四码流经过OFDM调制后由第二基站的第一、第二天线发射。其中第一、三码流可以看作一组经过Alamouti编码的码流，第二、四码流可以看作另外一组经过Alamouti编码的码流。

本实施例的信息发射装置，将经过编码的码流分别送入两个相邻的多天线基站上的四根天线中进行发射，所述的四根进行信号发射天线就构成了两对分布式Alamouti发射天线，进行Alamouti分集发射的两根天线分布到了两个不同的基站上，因此无论同一个基站上的两根天线是否具有相关性，Alamouti编码都可以获取良好的空间分集增益。此外，在小区边缘位置，相邻基站发射的四路码流能同时被终端接收，不但可以避免小区间干扰，而且能够获取空间分集增益，提高小区边缘的系统性能。本发明中的分集发射的装置对接收终端透明，适用于3GPP R8中的四天线SFBC+FSTD发射装置的终端可以在本发明实施例的分集发射装置构建的网络中正常使用。因此，配置了两根发射天线的基站，采用本发明实施例的分集发射装置，就可前向兼容3GPP R8中支持四天线发射的终端，无需对终端做任何改动，有利于网络从两天线向四天线平滑过渡。

如图7所示，本发明第四实施例提供的信息发射装置200的结构示意图。所述信息发射装置200在实施例三的基础上还包括信道编码模块210以及星座映射模块220。所述信道编码模块210与星座映射模块220相连，所述星座映射模块220与所述编码模块110相连接，所述编码模块110与所述调制传输模块120相互连接。

本实施例的信息发射装置的实现机制同上述第二实施例中的信息发射的方法的实现机制相同，详细请参考上述第二实施例相关的记载，在此不再赘述。本发明第四实施例可以实现与第三实施例相同的技术效果。

如图8所示，是对应于本发明第三实施例及第四实施例中的信息发射的方法的信息接收装置300。所述信息接收装置300包括接收模块310以及译码模块320。所述接收模块310与所述译码模块320相连接。

所述接收模块310用以同时接收来自相邻基站的多路码流，并将接收到的码流传输至译码模块320。其中，每个基站所发射的码流包括了相同符号流中的全部调制符号。

所述译码模块320用以将接收模块310所接收到的码流分组后进行独立译码。其中所述译码模块320还包括OFDM解调单元321，信号检测单元322，信道估计单元323，空频译码单元324，星座解调单元325以及信道译码单元326。所述OFDM解调单元321与所述接收模块310相连。信号检测单元322与所述OFDM解调单元321相连。所述信道估计单元323连接在所述OFDM解调单元321及信号检测单元322之间。所述空频译码单元324及与所述信道估计单元323相连。星座解调单元325以及信道译码单元326与所述空频译码单元324相连。

该信息接收装置实现机制同上述信息接收的方法的实现机制相同，详细请参考上述关于信息接收的方法的记载，在此不再赘述。

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读取存储介质中，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-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

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

Claims (16)

1.一种信息发射的方法，其特征在于包括以下步骤：

对符号流进行空频分组码与频率切换发射分集组合编码，并将经过编码形成的码流送入两个相邻的基站，每个所述基站的两根天线获得所述码流，其中每个所述基站的两根天线获得的码流不相同且包括了所述符号流中的全部调制符号；

将每路所述码流中的符号分别映射到对应天线上正交频分复用OFDM的子载波上，进行OFDM调制并发射。

2.如权利要求1所述的信息发射的方法，其特征在于，对符号流进行空频分组码与频率切换发射分集组合编码包括：

根据编码矩阵：

$\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ s_3\\ s_4\end{array}\right)\stackrel{\mathrm{SFBC}+\mathrm{FSTD}}{\→}\left(\begin{array}{cccc}{s}_1& s_2& 0& 0\\ 0& 0& s_3& s_4\\ {-s}_2^{*}& s_1^{*}& 0& 0\\ 0& 0& {-s}_4^{*}& s_3^{*}\end{array}\right)---\left(1\right)$

对所述符号流进行所述组合编码，其中所述编码矩阵(1)中的每行对应一路码流，符号s1、s2、s3、s4为空频编码前的符号，s^*表示对s求复共轭。

3.如权利要求2所述的信息发射的方法，其特征在于，所述两个相邻的基站包括第一基站和第二基站，所述每个所述基站的两根天线包括所述第一基站的第一天线和第二天线，所述第二基站的第一天线和第二天线，

则将经过编码形成的码流送入两个相邻的基站，每个所述基站的两根天线获得所述码流包括：

编码矩阵中的第一行及第二行中的所述码流被分别送入所述第一基站的第一、第二天线中；编码矩阵中的第三行及第四行中的码流被分别送入所述第二基站的所述第三、第四天线中。

4.如权利要求2所述的信息发射的方法，其特征在于，所述将每路所述码流中的符号分别映射到对应天线上正交频分复用OFDM的子载波上包括：

所述每列对应不同的频率或正交频分复用的子载波。

5.如权利要求1所述的信息发射的方法，其特征在于，所述两个相邻的基站为第一基站和第二基站，所述每个所述基站的两根天线为所述第一基站的第一天线和第二天线，以及所述第二基站的第一天线和第二天线，

所述第一天线和第三天线获得的码流为一组Alamouti编码，第二天线和第四天线获得的码流为另一组Alamouti编码。

6.如权利要求1所述的信息发射的方法，其特征在于：在对符号流进行流进行空频分组码与频率切换发射分集组合编码之前还包括如下步骤：

将信息比特流进行信道编码和星座映射处理得到所述符号流。

7.一种信息接收方法，其特征在于包括以下步骤：

接收来自相邻的两个基站发射的多个码流，其中所述两个基站的码流包括相同符号流中的全部调制符号；

对所接收到的来自所述相邻的两个基站的码流进行独立的Alamouti解码。

8.一种信息发射装置，其特征在于：包括一个编码模块及至少两个调制传输模块；

所述编码模块用于对符号流进行空频分组码与频率切换发射分集组合编码，并将经过编码形成的码流送入两个相邻的基站，每个所述基站的两根天线获得所述码流，其中每个所述基站的两根天线获得的码流不相同且包括了所述符号流中的全部调制符号；

所述调制传输模块用于将每路所述码流中的符号分别映射到对应天线上正交频分复用OFDM的子载波上，进行OFDM调制并发射。

9.如权利要求8所述的信息发射装置，其特征在于：所述的编码模块根据矩阵：

$\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ s_3\\ s_4\end{array}\right)\stackrel{\mathrm{SFBC}+\mathrm{FSTD}}{\→}\left(\begin{array}{cccc}{s}_1& s_2& 0& 0\\ 0& 0& s_3& s_4\\ {-s}_2^{*}& s_1^{*}& 0& 0\\ 0& 0& {-s}_4^{*}& s_3^{*}\end{array}\right)---\left(1\right)$

对所述符号流进行所述组合编码，其中所述编码矩阵(1)中的每行对应一路码流，符号s1、s2、s3、s4为空频编码前的符号，s^*表示对s求复共轭。

10.如权利要求9所述的信息发射装置，其特征在于：所述两个相邻的基站包括第一基站和第二基站，所述每个所述基站的两根天线包括所述第一基站的第一天线和第二天线，所述第二基站的第三天线和第四天线；

所述编码模块将编码矩阵中的第一行及第二行中的所述码流分别送入所述第一基站的第一、第二天线中；编码矩阵中的第三行及第四行中的码流分别送入所述第二基站的所述第三、第四天线中。

11.如权利要求10所述的信息发射装置，其特征在于：所述调制传输模块将所述编码矩阵(1)中每列中的符号映射到不同的频率或正交频分复用的子载波。

12.如权利要求8所述的信息发射装置，其特征在于：所述两个相邻的基站包括第一基站及第二基站，所述编码模块将所述符号流进行进行空频分组码与频率切换发射分集组合编码形成第一、第二、第三、第四码流，并将所述的第一、第二码流送入第一基站的两根天线中，将所述的第三、第四码流送入与第一基站相邻的第二基站的两根天线中；所述至少两个调制发射模块分别位于所述的第一基站及第二基站中。

13.如权利要求12所述的信息发射装置，其特征在于：所述的编码模块根据矩阵：

$\left(\begin{array}{c}{s}_1\\ s_2\\ s_3\\ s_4\end{array}\right)\stackrel{\mathrm{SFBC}+\mathrm{FSTD}}{\→}\left(\begin{array}{cccc}{s}_1& s_2& 0& 0\\ 0& 0& s_3& s_4\\ -s_2^{*}& s_1^{*}& 0& 0\\ 0& 0& -s_4^{*}& s_3^{*}\end{array}\right)---\left(1\right)$

对所述符号流进行所述组合编码，其中所述编码矩阵(1)中的每行依次对应于所述的第一至第四码流，符号s1、s2、s3、s4为空频编码前的符号，s^*表示对s求复共轭，所述的第一、第二码流不相同且包括所述符号流中的全部调制符号，所述的第三、第四码流不相同且包括所述符号流中的全部调制符号。

14.如权利要求13所述的信息发射装置，其特征在于：所述的第一、三码流为一组符号流经过Alamouti编码形成的码流，第二、四码流为另外一组符号流经过Alamouti编码形成的码流。

15.如权利要求12所述的信息发射装置，其特征在于：所述地第一基站及第二基站分别具有一根第一天线以及一根第二天线，所述第一、第二码流分别送入第一基站的调制发射模块中经过OFDM调制后由第一基站的第一、第二天线发射；所述第三、第四码流分别分别送入第二基站的调制发射模块中经过OFDM调制后由第二基站的第一、第二天线发射。

16.一种信息接收装置，其特征在于：所述信息接收装置包括接收模块以及译码模块；

所述接收模块用以接收来自相两个相邻基站发射的多个码流，其中每个基站所发射的码流包括了相同符号流中的全部调制符号；

所述译码模块用以将所接收到的来自相邻基站的码流进行独立的Alamouti解码。

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