CN111837370A - 利用天线选择进行空间调制和空时分组编码的简化检测 - Google Patents

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Abstract

提供了可以在接收器处使用不同检测方法检测发射的空间调制(spatially modulated，SM)流中的天线选择(antenna select，AS)位和数据位的方法和系统。在示例性实施例中，分别在发射器处对AS流而非数据流进行编码，使得接收器能够对AS位使用一种检测，对所述数据位使用一种复杂度较低的MIMO检测。

Description

利用天线选择进行空间调制和空时分组编码的简化检测
相关申请案交叉申请
本发明要求2018年3月16日递交的发明名称为“SIMPLIFIED DETECTION FORSPATIAL MODULATION AND SPACE-TIME BLOCK CODING WITH ANTENNA SELECTION”的第62/644,279号美国临时专利申请和2018年9月12日递交的发明名称为“SIMPLIFIED DETECTIONFOR SPATIAL MODULATION AND SPACE-TIME BLOCK CODING WITH ANTENNA SELECTION”的第16/129,046号美国专利申请的优先权，其内容全部均以引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于使用空间调制和空时分组编码发射和接收通信信号的方法和系统。
背景技术
互联设备的激增驱动对无线网络的需求，这些无线网络能够支持越来越多的设备集中在地理区域内。在密集部署场景中，需要支持许多异构设备，例如包括如个人计算机等高功率设备，以及诸如物联网(Internet of Things，IoT)设备和可穿戴设备等低功率设备。
使用多个天线的多输入多输出技术(Multiple Input Multiple Output，MIMO)系统可以提高网络容量。空间调制(spatial modulation，SM)是一种MIMO，其中，在任何时间实例中，仅激活网络发射器的可用发射(TX)天线的子集。SM可以用于低复杂度MIMO实现方式，例如包括向IoT和可穿戴设备发射消息，并且可以以开环方式操作，而不需要发射器的信道状态信息。
至少在某些SM方案中，例如，如A.Helmy等人，《Spatial Modulation forImproved Performance of Next-Generation WLAN》，WCNC 2017，San Francisco，CA USA中所示，根据包括在单独天线选择流中的天线选择(antenna selection，AS)位进行天线选择。在接收器处，AS位是未经预定义或未知的。因此，所述接收器依赖于最大似然(MaximumLikeliship，ML)类型的检测来确定所述AS位。A.Helmy等人描述了一种发射器，对数据流和AS流均应用前向纠错(Forward Error Correction，FEC)编码，结果是接收器也必须应用相同的ML检测来恢复所述数据流的位。ML检测的复杂度非常高，尤其是16-QAM或以上的调制和编码方案(Modulation and Coding Scheme，MCS)。
因此，需要一种SM系统，允许使用不同的检测方法恢复在接收器处接收的AS位和数据位。
发明内容
本发明描述了能够使用不同检测方法在接收器处检测传输SM流中的AS位和数据位的方法和系统。在示例性实施例中，分别在发射器处对AS流进行编码，而不是对数据流进行编码，使得接收器能够对AS位使用一种检测(例如ML检测)，对所述数据位使用一种复杂度降低的MIMO检测(例如最小均方误差(Minimum Min Square Error，MMSE)检测或迫零(Zero Forcing，ZF)检测)。
根据第一方面，在发射器处执行的方法包括：应用前向纠错(FEC)编码以将传入数据位流的第一部分编码到第一编码位流中；应用FEC编码，以独立于所述第一部分将所述传入数据位流的第二部分编码到天线选择(AS)位流中；将多个空间流中的每个空间流编码成相应的符号，其中，每个空间流是所述第一编码位流的不同相应部分；经由相应的发射天线集发射所述符号，其中，用于发射每个符号的所述相应的发射天线集由来自所述AS位流的AS位确定。
可选地，在任一前述方面中，将所述多个空间流中的每个空间流编码成相应的符号包括：对每个所述空间流中的位进行编码；将每个所述空间流中的位映射到星座点；将每个空间流中的所述星座点映射到所述相应符号中。
可选地，在任一前述方面中，所述符号是正交频分复用(orthogonal frequencyDivision Multiplexing，OFDM)符号。
可选地，在任一前述方面中，所述AS位是所述OFDM符号中固有的逐个子载波(sub-carrier by sub-carrier)。
可选地，在任一前述方面中，所述方法用于生成和发射数据物理层汇聚过程(Physical Layer Convergence Procedure，PLCP)协议数据单元(Physical LayerConvergence Procedure Protocol Data Unit，PPDU)，其中，所述方法还包括：在所述PPDU的前导码中包括多个长训练字段(long training field，LTF)，其中，所述前导码中LTF的数量与发射天线的总数NT对应；其中，所述发射天线的总数NT大于用于发射所述数据PPDU的发射流的数量N。
可选地，在任一前述方面中，根据所述AS位，将所述符号的导频子载波映射到相应的发射天线集。
根据另一个方面，处理系统包括内存和耦合到所述内存的处理设备，其中，所述处理设备用于：应用前向纠错(FEC)编码以将传入数据位流的第一部分编码到第一编码位流中；应用FEC编码，以独立于所述第一部分将所述传入数据位流的第二部分编码到天线选择(AS)位流中；将多个空间流中的每个空间流编码成相应的符号，其中，每个空间流是所述第一编码位流的不同相应部分；经由相应的发射天线集发射所述符号，其中，用于发射每个符号的所述相应的发射天线集由来自所述AS位流的AS位确定。
可选地，在任一前述方面中，所述处理设备用于通过以下方式将所述多个空间流中的每个空间流编码成相应的符号：对每个所述空间流中的位进行编码；将每个所述空间流中的位映射到星座点；将每个空间流中的所述星座点映射到所述相应符号中。
可选地，在任一前述方面中，所述符号是正交频分复用(orthogonal frequencyDivision Multiplexing，OFDM)符号。
可选地，在任一前述方面中，所述AS位是所述OFDM符号中固有的逐个子载波(sub-carrier by sub-carrier)。
可选地，在任一前述方面中，所述处理设备用于：使用所述编码生成数据物理层汇聚过程(PLCP)协议数据单元(PPDU)；使用所述发射经由所述相应发射天线集发射所述PPDU；其中，所述处理设备还用于：在所述PPDU的前导码中包括多个长训练字段(LTF)，其中，所述前导码中LTF的数量与发射天线的总数NT对应；其中，所述发射天线的总数NT大于用于发射所述数据PPDU的发射流的数量N。
可选地，在任一前述方面中，根据所述AS位，将所述符号的导频子载波映射到相应的发射天线集。
根据另一个方面，一种用于处理在接收器处各自通过多个天线接收的多个空间调制流的方法，包括：对所述空间调制流应用基于最大似然(ML)对数似然比(LLR)的检测，以检测天线选择(AS)位；应用多输入多输出(MIMO)检测，以将所述SM调制流分离到相应流中进行解码，其中，所述MIMO检测基于所述检测的AS位并使用除了基于ML的检测之外的检测；对所述相应流进行解码。
可选地，在任一前述方面中，所述解码包括：进行星座解映射；进行位解交织。
可选地，在任一前述方面中，使用最小均方误差(MMSE)检测或迫零(ZF)检测进行所述MIMO检测。
可选地，在任一前述方面中，使用所述接收的空间调制流与二进制相移键控(binary phase shift keying，BPSK)星座之间的欧氏距离计算，对所述AS位进行所述MLLLR检测。
根据另一方面，一种处理系统，包括内存和耦合到所述内存的处理设备。所述处理设备用于：对在多个接收器天线处接收的多个空间调制流应用基于最大似然(ML)对数似然比(LLR)的检测，以检测天线选择(AS)位；应用多输入多输出(MIMO)检测，以将所述SM调制流分离到相应流中进行解码，其中，所述MIMO检测基于所述检测的AS位并使用除了基于ML的检测之外的检测；对所述相应流进行解码。
可选地，在任一前述方面中，所述处理设备还用于通过以下方式进行所述解码：进行星座解映射；进行位解交织。
可选地，在任一前述方面中，使用最小均方误差(MMSE)检测或迫零(ZF)检测进行所述MIMO检测。
可选地，在任一前述方面中，使用所述接收的空间调制流与二进制相移键控(binary phase shift keying，BPSK)星座之间的欧氏距离计算，对所述AS位进行所述MLLLR检测。
在一些方面，本发明描述了一种处理系统，包括内存和耦合到所述内存的处理设备。所述处理设备用于执行任一前述方法。
附图说明
现在将通过示例参考示出本申请的示例性实施例的附图，其中：
图1是示出可以实现示例性实施例的RF通信网络的示例的示意图；
图2是示出适合发射或接收RF通信的示例设备的框图；
图3是示出根据第一示例性实施例的发射器的框图；
图4是示出根据第一示例性实施例的接收器的框图；
图5是示出根据第二示例性实施例的发射器的框图；
图6是示出根据第二示例性实施例的接收器的框图。
不同附图中可以使用类似的附图标记来表示类似的组件。
具体实施方式
下表是下面描述中所用的选定缩略语表：
表1：缩略语
Figure BDA0002675195650000031
Figure BDA0002675195650000041
图1是可以实现本文描述的方法的示例系统100的示意图。系统100示出了无线局域网基础设施(例如可以是Wi-Fi基础设施)，包括接入点(AP)102。AP 102也可以称为个人基本服务集(Personal Basic Service Set，PBSS)控制点(personal basic service setcontrol point，PCP)或基站。例如，AP 102可以实现为路由器。通常，AP 102可以指用于在网络中提供无线接入的任何组件(或组件集合)，如演进型NodeB(evolved NodeB，eNB)、宏小区、毫微微小区、分布节点、Wi-Fi AP或其他无线启用设备。例如，AP 102可以根据一种或多种无线通信协议提供无线接入，例如，长期演进(Long Term Evolution，LTE)、高级LTE(LTE advanced，LTE-A)、高速分组接入(High Speed Packet Access，HSPA)、Wi-Fi802.11a/b/g/n/ac/ad，和其他802.11协议。至少一个站点(STA)104与AP 102关联。在多个STA与AP 102相关联的配置中，每个STA 104可以彼此独立操作，具有不同的能力。例如，STA104还可以称为终端、用户设备、用户装置(user equipment，UE)或客户端。每个STA 104可以是能够进行无线通信的任何组件(或组件集合)，例如，能够进行无线通信的任何合适的电子设备(electronic device，ED)，包括移动设备或固定设备，如智能手机、笔记本电脑、手机、物联网(IoT)设备、可穿戴设备、平板设备或任何其他无线启用设备。STA 104不需要彼此相同。
系统100可以支持AP 102与每个STA 104之间的通信以及STA 104之间的直接通信(也称为设备-设备通信)。STA 104还可以用作AP-STA或STA-STA通信的继电器。AP 102还可以通过使用定向天线和/或使用频率间隔等进行多用户(multi-user，MU)传输(例如，从AP102到多个STA 104同时进行的传输)。在图1的示例中，系统100支持AP 102与STA 104之间的MIMO通信，从而允许同时将RF信号的多个空间调制(SM)流106(1)至106(N)(每个统称为SM流106)从AP 102发送到STA 104。
图2是示例性简化处理系统200的框图。该系统可用于实施本文所公开的实施例。下文描述的示例性处理系统200或其变型可用于实施AP 102或任意一个STA 104。其他处理系统可以适用于实施本发明中所描述的实施例，并且可以包括不同于下文所讨论的那些组件的组件。虽然图2示出了每个组件的单个实例，但是处理系统200中可能包括每个组件的多个实例。
处理系统200可以包括一个或多个处理设备202，如处理器、微处理器、专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)、专用逻辑电路或其组合。可选地，处理系统200还可以包括一个或多个输入/输出(input/output，I/O)接口204，从而能够与一个或多个可选输入设备214和/或输出设备216建立连接。处理系统200可以包括一个或多个网络接口206，用于与网络(例如，内网、因特网、P2P网络、WAN和/或LAN)或其他节点进行有线或无线通信。一个或多个网络接口206可以包括用于网络内和/或网络间通信的有线链路(例如，以太网线)和/或无线链路(例如，一个或多个天线)。
一个或多个网络接口206可以经由一个或多个天线提供无线通信。在该示例中，多个天线共同形成天线阵列218。该天线阵列218可执行发送和接收功能。天线阵列218可以使用波束成形和波束跟踪启用定向通信。在其他示例中，可以存在用于发送和接收的单独天线或单独天线阵列。
处理系统200还可以包括一个或多个存储单元208。所述一个或多个存储单元208可以包括如固态硬盘、硬盘驱动器、磁盘驱动器和/或光盘驱动器等大容量存储单元。处理系统200可以包括一个或多个内存210。所述一个或多个内存210可以包括易失性或非易失性内存(例如，闪存、随机存取内存(random access memory，RAM)和/或只读内存(read-only memory，ROM))。一个或多个非瞬时性内存210可以存储由一个或多个处理设备202执行的指令，例如，用于执行本发明中所描述的示例方法。一个或多个内存210可以包括其他软件指令，例如，用于实现操作系统和其他应用/功能。在一些示例中，一个或多个数据集和/或模块可以由外部内存(例如，与处理系统200进行有线通信或无线通信的外部驱动器)提供，也可以由瞬时性或非瞬时性计算机可读介质提供。非瞬时性计算机可读介质的示例包括RAM、ROM、可擦除可编程ROM(erasable programmable ROM，EPROM)、电可擦除可编程ROM(electrically erasable programmable ROM，EEPROM)、闪存、CD-ROM或其他便携式存储器。
可以存在总线212，用于在处理系统200的组件之间提供通信。所述组件包括一个或多个处理设备202、一个或多个I/O接口204(可选的)、一个或多个网络接口206、一个或多个存储单元208和/或一个或多个内存210。总线212可以是任何合适的总线架构，例如包括内存总线、外围总线或视频总线。
如图2所示，一个或多个输入设备214(可选的)(例如，键盘、鼠标、麦克风、触摸屏和/或小键盘)和一个或多个输出设备216(可选的)(例如，显示器、扬声器和/或打印机)位于处理系统200外部。在其他示例中，一个或多个输入设备214和/或一个或多个输出设备216中的一个或多个可以是处理系统200的内部组件。
图3是示出根据示例性实施例的由AP 102的处理系统200实现的发射器300的框图。发射器300包括发射器块的第一组302，所述发射器块对应于IEEE Std 802.11-2016，第19章：高吞吐量(HT)PHY规范中规定的发射器块。在图3的实施例中，除了发射器块的第一组302之外，发射器300还包括如下文所描述的发射器块的天线选择(AS)组304，使能够与由发射器块的第一组302编码的数据位分开编码AS位。
在所示出的实施例中，发射器块的第一组302包括由以下块表示的操作过程：(a)扰码器(块306)：对输入数据(传入的交织位流I)进行加扰，以降低0或1的长序列的概率；(b)编码器解析器(块308)：如果使用二进制卷积编码(BCC)编码，则将NES(用于数据字段的BCC编码器的数量)中的加扰位解复用；也如下文所描述，以轮循调度方式将用作天线选择(AS)位的数据位从所述加扰位中分离出来；(c)FEC编码器(块310)：对数据编码以启用纠错(FEC编码器可以在打孔设备之后包括BCC编码器，或者它可以包括低密度奇偶检验(LDPC)编码器)；(d)流解析器(块312)：将FEC编码器310的输出分成发送到不同交织器和映射器的空间流；(e)交织器(块314)：对每个空间流的位进行交织(改变位顺序)，以防止相邻有噪声位的长序列(仅在使用BCC编码时，才可以应用交织)；(f)星座映射器(块316)：将每个空间流中的位序列映射到星座点(复数)；(g)空时分组编码(STBC)编码器(块318)：使用空时分组码将Nss空间流中的星座点扩展到Nsts空时流中(仅在Nss<Nsts时可以使用STBC)；(h)循环移位分集(cyclic shift diversity，CSD)(块320)：每个空时流插入循环移位，以防止无意的波束成形；(i)空间映射器(块322)：将空时流映射到发射链；(j)离散傅里叶反变换(Inverse discrete Fourier transform，IDFT)(块324)：将星座点的块转换为时域块；(k)保护间隔(guard interval，GI)插入和窗口(块326)：GI插入将GI前置到具有自身圆形扩展的符号，加窗可选地使每个符号的边缘平滑以增加频谱衰减；(l)模拟和RF(块328)：将子载波上变频到载波频率，并通过相应的发射天线TA(1)到TA(NT)(统称为发射天线TA或发射天线TA(i))将所得上变频流发射到无线信道。
发送器块的第一组302用于生成物理层汇聚过程(PLCP)协议数据单元(PPDU)的数据字段。发射器块的组302的子集(包括星座映射器(块316)、CSD(块320)、空间映射(块312)和发射链)还用于生成PPDU的前导码字段，包括高吞吐量长训练字段(High ThroughputLong Training Field，HT-LTF)。
在示例性实施例中，取决于具体应用，可以省略第一组302中的一些发射器处理块。例如，在不使用BCC编码的一些发射器配置中，可以用单个FEC编码器310替换多个数据流FEC编码器310。在一些示例中，可以省略STBC 318块。
本发明针对以下应用：发射器300用于：生成一定数量的(N个)空时流，该数量(N)小于在发射器300处可用的发射天线TA(i)的数量NT；使用NT个发射天线TA(i)中的N个发射天线的子集来发射N个SM流106(1)至106(N)。在现将描述的示例性实施例中，在给定时间由发射器300生成的空时流的数量N等于数据空间流的数量以及发射的SM流106(1)至106(N)的数量，并且可以省略发射器300的STBC 318块。由于用于发射SM流106的发射链和对应的发射天线TA(i)的数量(N)小于发射链和天线的总数(NT)，因此空间映射块322需要关于选择哪些天线的指令。基于逐个OFDM子载波通过映射块322进行天线选择。
在示例性实施例中，在生成PPDU的数据字段时，发射器300接收包括数据位流的位流I作为输入。发射器300将从数据流中选定的位用作天线选择(AS)位。这些AS位用于指示将使用NT个发射天线TA(i)(和相应的发射链)中的哪些发射天线来发射相应的SM流106。由于AS位是从输入位流I的数据位中选择的，并且不仅仅用于天线选择，因此用于天线选择的位具有发射数据以及提供天线选择信息的双重目的。
因此，在示例性实施例中，编码器解析器308用于将传入数据位流I分成一个或多个数据空间流和单独的AS流305。所述一个或多个数据空间流共同包括mN个位/OFDM符号/子载波，其中N是空间流的数量，m＝log2(M)，其中M是在星座映射器(块316)处应用的信号星座字母表大小。AS流305包括n个位/OFDM符号/子载波，其中n是用于表示索引值的有源天线选择位的数量，其中，所述索引值标识选择NT个天线中的哪些天线。将AS流305的位发送到发射器块的AS组304进行单独处理，并将数据流发送到发射器块的第一组302中的一个或多个FEC编码器(块310)和流解析器(块312)，以生成N个数据空间流，各自经受相应的交织器(块314)和星座映射器(块316)操作，从而将N个相应的数据空时流输入到空间映射操作(块322)。
再次参考AS流305，编码器解析器(块308)应用解析过程从传入数据位流I中选择性地划分AS流305的n个位/OFDM符号/子载波，其中，该解析过程可以是任何合适的预定义解析过程。在图3中，编码器解析器308输出的AS位被标识为原始AS位。发射器块的AS组304对AS流305进行处理，以将原始AS位转换为经处理的AS位和AS选择信息，然后用于天线选择和由空间映射器(块322)进行子载波编码。特别地，AS流特定AS FEC编码器(块330)对AS流305的原始AS位应用单独的FEC编码操作。因此，在AS FEC编码器(块330)处对AS位流进行FEC编码，独立于在发射器块的第一组302的编码器(块310)处进行FEC编码的一个或多个数据位流。
然后，在AS交织器(块332)处对经FEC编码的AS位进行交织，从而得到经处理的AS位。然后，将天线选择操作(块334)应用于经编码、交织的AS位(所述经编码、交织的位是经处理的AS位)，以基于AS流305中包括的AS位确定使用天线TA(1)至TA(NT)中的哪些天线。例如，天线选择操作(块334)可以基于查找表。对于SM流的数量为N＝2，可用发射天线的数量NT＝4，且有源AS位的数量为n＝2的示例，天线选择查找表的示例性实施例如下。
表2：天线选择表
Figure BDA0002675195650000071
在示例性实施例中，将标识所选天线集(例如表1的第3列)的信息提供到空间映射过程(块332)，所述空间映射过程将N个数据空时流的星座点直接映射到所选发射天线TA(i)的相应发射链上。在AS位的数量为2的上述示例中，使用两个经处理的AS位来为每个子载波选择两个TX天线。然后，发射所得SM流106(1)至106(N)。在至少一些示例性实施例中，不能用于数据传输的导频子载波可用于携带通过AS位固有的数据，因为导频子载波的TX天线选择也应由AS位进行。
如上所述，发射器300的块的子集用于生成PPDU的前导码部分，包括HT-LTF，该前导码部分在数据字段之前。在多发射天线的情况下，在数据字段之前包括在PPDU中的HT-LTF的数量通常由活跃发射流的数量确定。然而，在本实施例中，接收设备(例如，STA104)先前不了解发射天线TA(1)至TA(NT)中的哪些发射天线将实际用于发射SM流106，因此，需要信息来估计所有NT个可能的SM流信道。因此，当发射器300组装PPDU时，它必须包括足够数量的HT-LTF，以允许接收设备估计所有NT个可能的SM流信道。例如，在NT＝4的情况下，PPDU前导码中必须包括4个HT-LTF。尽管在一些应用中，与其他基于空间复用的MIMO系统相比时，这可能会增加信道估计所需的开销量，但如上文示例性实施例中所述，在SM流106中发射的AS位携带数据和天线选择信息两者，从而每个OFDM符号的每个子载波增加额外n位吞吐量。
参考图4，在接收器400处，接收所发射的SM流106(1)至106(N)，分别作为所接收的SM流106R(1)至106R(N)。图4所示的接收器块表示处理操作，例如，该处理操作可以由STA104的处理系统200实现。如图4所示，接收器400包括NR个接收天线。NR个接收天线均接收所有N个SM流106R(1)至106R(N)。接收器400包括接收器(RX)处理操作(块402)，过滤在每个接收天线处接收的SM流106R(1)至106R(N)并将其下变频到基带。如块404所示，对所接收流中的基带符号应用GI去除，并且应用快速傅里叶变换将符号转换为频域。另外，使用所接收流中包括的NT个HT-LTF信号，对接收器400与发射器300之间可能的NT×NR个RF信道中的每个信道进行信道估计。在发射器处选择的天线由SM流106R(1)至106R(N)固有地通信，并进行ML LLR计算以提取AS信息。特别地，如块406所指示，进行LLR计算以估计所接收流106R(1)至106R(N)中固有的AS位。例如，在使用4个可能的天线中的2个的情况下，根据第一位0或1和第二位0或1的所有天线选择组合进行基于ML的LLR。位0的似然减去位1的似然将是每个子载波中对应位与第一AS位(或第二AS位)相似的LLR。AS位的LLR是通过对多个指数的和取对数来获得。指数之和可以通过求指数的最大指数值来估计，可以如下[1]给出。
等式1：
Figure BDA0002675195650000081
其中：
Figure BDA0002675195650000082
是当接收的信号是跨越RX流106R(1)至106R(N)的矢量y时，第i个天线位选择的LLR；
Figure BDA0002675195650000083
为所选天线集的信道矩阵。
Figure BDA0002675195650000084
为选择的天线位选择；
Figure BDA0002675195650000085
为当第i个天线位选择为0时的天线配置集。
Figure BDA0002675195650000086
为QAM星座集；
Figure BDA0002675195650000087
为整个QAM星座集，其中QAM星座集是整个QAM星座集的两个元素，例如，在从可能的4个流中选择2个流的情况下，QAM星座集是整个QAM星座集中的16个QAM星座点中的两个星座点。
每个子载波的LLR输出数量由用于选择TX天线的位的数量确定。因此，根据表1中N＝2的示例，每个子载波将存在两个来自块406的LLR输出。在图4的示例中，LLR输出是由天线配置块408处理的软判决信息。在这方面，对天线选择位的LLR软判决输出进行解交织(块410)，以逆转在发射器AS交织器332处进行的AS交织，然后，所述LLR软判决输出将通过ASFEC解码器412以恢复最初输入发射器AS FEC编码器330的AS位。因此，AS FEC解码器412的输出是最初作为输入(原始AS位)提供给发射器块的AS流组305的AS位的恢复版本。
如图4所示，然后对恢复的AS位进行重新编码和重新交织以重新创建经处理的AS位，并且使用这些重新创建的经处理AS位进行最终AS选择判决(块414)。特别地，在块414处对恢复的AS位执行的操作与由发射器块的AS组304对原始AS位执行的操作相同，从而获得AS处理位的恢复版本以及由发射器块的AS组304生成的AS信息。因此，接收器400具有表1的天线选择信息的本地复制进行应用。
然后，将所得天线选择信息输入到MIMO检测过程(块416)(如上所述，STBC从本示例中省略，将在下面其他示例中讨论)。对基带SM流进行MIMO检测，恢复N个空间流。在知晓对OFDM符号使用了何种发射天线的情况下进行该MIMO检测。然后，可以使用相应的星座解映射器和位解交织器操作(块418)并行地处理N个恢复的空间流，并对所得数据流进行去解析和FEC解码(块420)以反转在发射器块312、310处执行的流解析和FEC编码。然后执行解码器去解析操作(块422)，以通过反转在发射器块308处进行的解析将恢复的AS位流与恢复的数据位流重新统一。最后，应用解扰码器操作(块424)来生成输出数据流O，该输出数据流O是输入数据流I的恢复版本。
如上所述，可以在充分了解发射信道的情况下，基于天线配置块408执行的天线选择，进行MIMO检测(块416)。这将用于检测来自SM流106R(1)至106R(N)的数据的信道系数矩阵H从NT×NR减少到N×NR，其中N<NT。因此，通过使得能够独立于接收器400处的数据流处理AS流，图3和图4的系统允许接收器在将所述数据流解码之前知晓使用了哪些发射天线。这继而允许应用更简单的检测过程，以从SM流106R(1)至106R(N)恢复各个空间流，并随后将流中的数据解码。例如，块416中应用的MIMO检测可以基于如MMSE或ZF等资源密集程度较低的检测算法，而不是更密集的基于ML的LLR计算。如果使用MMSE或ZF检测，那么可以使用较小的信道系数矩阵H针对每个流单独执行LLR计算。
关于针对AS位进行的LLR计算(块406)，如上所述，每个子载波的LLR输出由用于选择TX天线的位的数量确定。尽管接收器400中使用基于ML的LLR计算来检测AS位，但仅每个子载波的位的子集(例如，AS位的数量)，而不是包括数据和AS位的所有位需要该基于ML的LLR计算。
因此，在发射器300中采用单独的AS位特定FEC编码器和AS交织器操作(块332、334)以及在接收器400处采用相应的AS位特定操作，使得能够独立于数据位流(包括数据专用位)处理AS位流(包括携带AS信息以及数据的位)，从而允许对每个流应用不同的检测方法。可以在知晓从AS位流推导出的发射器天线选择的情况下，对数据位流进行检测。
在示例性实施例中，发射器300可以应用STBC，并且可以在接收器400处进行相应的STBC检测。由于不将N个空间流直接映射到N个空时流，因此STBC在发送器和接收器处增加了附加处理层。采用STBC可以通过使用比空间流更多数量的发射链和发射天线来获得分集增益。
图5是示出根据其他示例性实施例的由AP 102的处理系统200实现的发射器500的框图。发射器500的操作块具有与发射器300中操作块相同的功能，其参考编号与图3中使用的参考编号相同。发射器500与发射器300之间的一个区别在于，直到发生FEC编码之后，才从输入数据位流I中将输入流I中用于AS位的数据位划分出来。在这方面，如图5所示，在对输入数据位流I进行加扰(块306)和FEC编码(块310)之后进行位解析器操作(块511)。在位解析器操作(块511)处，将用于天线选择的数据位(在图5中表示为原始AS位)从数据位流的其余部分划分到AS流505中。将数据位流解析(块312)成N个并行的数据空间流，这些并行的数据空间流经受交织、星座映射和CSD(块314、316、320)，并提供给空间映射过程(块322)。
以与上文针对发射器300描述的相同方式由AS交织器和天线选择操作(块332和334)处理AS流505中的原始AS位，以提供经处理的AS位和AS信息用于空间映射过程(块322)。空间映射过程(块322)将相应的数据空间流映射到由AS信息指定的相应发射链，还使用经处理的AS位将每个子载波编码，从而得到发射的SM流506(1)至506(N)。
如图6所示，从发射器500接收SM流506R(1)至506R(N)需要接收器配置与接收器400不同的接收器600。这是因为，在发射器500中，在解析之前对AS位和数据专用位的联合FEC编码使得接收器难以如在接收器400中所做的那样仅针对AS位执行单独的解码和重新编码过程。在图6中，接收器600的操作块具有与接收器400中操作块相同的功能，其参考编号与图4中使用的参考编号相同。
接收器600与接收器400的不同之处在于，接收器400的天线配置块408(包括AS解交织器和FEC解码器过程(块410、412)以及重新编码、重新交织和天线选择过程(块414))在接收器600中全部替换为简单的硬判决天线选择过程(块608)。因此，在接收器600中，在对AS位进行LLR计算(块406，使用等式(1))之后立即对AS做出硬判决。由于所述硬判决，使得所述MIMO检测过程(块416)意识到在发射器500处使用的选定发射天线，并且MIMO检测不必限于基于ML的LLR计算，而是可以替代地使用计算上密集程度较低的检测算法，如MMSE和ZF。如果使用MMSE或ZF检测，则针对每个空间数据流单独处理LLR计算。
在一些示例中，可以基于基于ML的LLR计算进行MIMO检测(块416)。例如，可以对所有可能的天线配置组合进行基于ML的LLR计算-在MIMO检测之前确定发射天线的情况下，天线组合的数量低于未确定发射天线时的数量。如下文等式(2)所示，提供了针对数据流的MIMO检测：基于ML的LLR计算的示例。
等式2：
Figure BDA0002675195650000101
Figure BDA0002675195650000102
当接收的信号是跨越RX流的矢量y时，第q个发射数据位的LLR；
Figure BDA0002675195650000103
为所选天线集的信道矩阵；
Figure BDA0002675195650000104
选择的天线位选择；
S：整个天线配置集；
Figure BDA0002675195650000105
QAM星座集；
Figure BDA0002675195650000106
第q个发射数据位为1的QAM星座集。
如上所述，在示例性实施例中，甚至可以将AS位应用于通常不用于发射信息的导频载波。当通过利用AS位所选择的天线发射导频载波时，可以通过接收信号与二进制相移键控(BPSK)或正交BPSK(QBPSK)星座之间的欧氏距离对天线选择位进行LLR计算，与数据字段的信息位的MCS无关。
尽管本发明利用呈某种顺序的步骤描述方法和过程，但所述方法和过程的一个或多个步骤可视情况省略或更改。一个或多个步骤视情况可以按除了所描述顺序以外的顺序进行。
尽管就方法而言至少部分地描述了本发明，但本领域普通技术人员将理解，本发明还涉及用于执行所描述的方法的至少一些方面和特征的各种组件，无论是硬件组件、软件或两者的任何组合。相应地，本发明的技术方案可通过软件产品的形式体现。合适的软件产品可以存储在预先记录的存储设备或其他类似的非易失性或非瞬时性计算机可读介质中，例如包括DVD、CD-ROM、USB闪存盘、移动硬盘或其他存储介质。所述软件产品包括有形地存储在其上的指令，这些指令使处理设备(例如，个人计算机、服务器或网络设备)能够执行本文中所公开的方法示例。
本公开可以在不脱离权利要求书的主题的情况下以其他特定形式体现。所描述的示例性实施例在各方面都仅仅是示意性的，而不是限制性的。可以对上述一个或多个实施例中的选定特征进行组合，以创建未明确描述的替代实施例，适合此类组合的特征均理解为落入本发明的范围内。
另外还公开了所公开范围内的所有值和子范围。此外，虽然本文所公开和示出的系统、设备和过程可以包括特定数量的元件/组件，但是可以修改这些系统、设备和组件以包括更多或更少此类元件/组件。例如，虽然任何所公开的元件/组件可以为单个数量，但是可以修改本文所公开的实施例以包括多个此类元件/组件。本文所描述的主题意在涵盖和包含技术上的所有合适更改。

Claims (20)

1.一种在发射器处执行的方法，其特征在于，包括：
应用前向纠错(forward error correction，FEC)编码以将传入数据位流的第一部分编码到第一编码位流中；
应用FEC编码，以独立于所述第一部分将所述传入数据位流的第二部分编码到天线选择(antenna selection，AS)位流中；
将多个空间流中的每个空间流编码成相应的符号，其中，每个空间流是所述第一编码位流的不同相应部分；
经由相应的发射天线集发射所述符号，其中，用于发射每个符号的所述相应的发射天线集由来自所述AS位流的AS位确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述多个空间流中的每个空间流编码成相应的符号包括：
对每个所述空间流中的位进行编码；
将每个所述空间流中的位映射到星座点；
将每个空间流中的所述星座点映射到所述相应符号中。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述符号是正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，OFDM)符号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述AS位是OFDM符号中固有的逐个子载波。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法用于生成和发射数据物理层汇聚过程(Physical Layer Convergence Procedure，PLCP)协议数据单元(Physical Layer Convergence Procedure Protocol Data Unit，PPDU)，其中，所述方法还包括：
在所述PPDU的前导码中包括多个长训练字段(long training field，LTF)，其中，所述前导码中LTF的数量与发射天线的总数NT对应；
其中，所述发射天线的总数NT大于用于发射所述数据PPDU的发射流的数量N。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，根据所述AS位，将所述符号的导频子载波映射到相应的发射天线集。
7.一种处理系统，其特征在于，包括内存和耦合到所述内存的处理设备，其中，所述处理设备用于：
应用前向纠错(FEC)编码以将传入数据位流的第一部分编码到第一编码位流中；
应用FEC编码，以独立于所述第一部分将所述传入数据位流的第二部分编码到天线选择(AS)位流中；
将多个空间流中的每个空间流编码成相应的符号，其中，每个空间流是所述第一编码位流的不同相应部分；
经由相应的发射天线集发射所述符号，其中，用于发射每个符号的所述相应的发射天线集由来自所述AS位流的AS位确定。
8.根据权利要求7所述的处理系统，其特征在于，所述处理设备用于通过以下方式将所述多个空间流中的每个空间流编码成相应的符号：
对每个所述空间流中的位进行编码；
将每个所述空间流中的位映射到星座点；
将每个空间流中的所述星座点映射到所述相应符号中。
9.根据权利要求7至8中任一项所述的处理系统，其特征在于，所述符号是正交频分复用(OFDM)符号。
10.根据权利要求9所述的处理系统，其特征在于，所述AS位是所述OFDM符号中固有的逐个子载波。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的处理系统，其特征在于，所述处理设备用于：使用所述编码生成数据物理层汇聚过程(PLCP)协议数据单元(PPDU)；使用所述发射经由所述相应发射天线集发射所述PPDU；其中，所述处理设备还用于：
在所述PPDU的前导码中包括多个长训练字段(LTF)，其中，所述前导码中LTF的数量与发射天线的总数NT对应；
其中，所述发射天线的总数NT大于用于发射所述数据PPDU的发射流的数量N。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的处理系统，其特征在于，根据所述AS位，将所述符号的导频子载波映射到相应的发射天线集。
13.一种用于处理在接收器处各自通过多个天线接收的多个空间调制流的方法，其特征在于，包括：
对所述空间调制流应用基于最大似然(Maximum Likelihood，ML)对数似然比(LogLikelihood Ratio，LLR)的检测，以检测天线选择(AS)位；
应用多输入多输出(multiple input multi output，MIMO)检测，以将所述SM调制流分离到相应流中进行解码，其中，所述MIMO检测基于所述检测的AS位并使用除了基于ML的检测之外的检测；
对所述相应流进行解码。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述解码包括：
进行星座解映射；
进行位解交织。
15.根据权利要求13至14中任一项所述的方法，其特征在于，使用最小均方误差(minimum min square error，MMSE)检测或迫零(zero forcing，ZF)检测进行所述MIMO检测。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，使用所述接收的空间调制流与二进制相移键控(binary phase shift keying，BPSK)星座之间的欧氏距离计算，对所述AS位进行所述ML LLR检测。
17.一种处理系统，其特征在于，包括内存和耦合到所述内存的处理设备，其中，所述处理设备用于：
对在多个接收器天线处接收的多个空间调制流应用基于最大似然(ML)对数似然比(LLR)的检测，以检测天线选择(AS)位；
应用多输入多输出(MIMO)检测，以将所述SM调制流分离到相应流中进行解码，其中，所述MIMO检测基于所述检测的AS位并使用除了基于ML的检测之外的检测；
对所述相应流进行解码。
18.根据权利要求17所述的处理系统，其特征在于，所述处理设备还用于通过以下方式进行所述解码：
进行星座解映射；
进行位解交织。
19.根据权利要求17至18中任一项所述的处理系统，其特征在于，使用最小均方误差(MMSE)检测或迫零(ZF)检测进行所述MIMO检测。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的处理系统，其特征在于，使用所述接收的空间调制流与二进制相移键控(BPSK)星座之间的欧氏距离计算，对所述AS位进行所述ML LLR检测。
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