CN1272919C - 用时空格码的移动通信系统的数据发送/接收设备和方法 - Google Patents

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Abstract

移动通信系统包括第1到第3发送天线的至少3个发送天线，并利用叠加天线方案把第1和第2发送天线分组成第1发送天线组，把第2和第3发送天线分组成第2发送天线组。第1和第2调制器调制接收通过第1发送天线组发送的L种信息位流，并输出第1和第2种调制码元流。第3和第4调制器调制通过第2发送天线组发送的L种其它信息位流，并输出第3和第4种调制码元流。第1到第4收缩器在第1到第4种调制码元流当中收缩预定位置中的至少一个调制码元。多路复用器通过第1发送天线发送从第1收缩器输出的调制码元流，在求和之后，通过第2发送天线发送从第2和第3收缩器输出的调制码元流，并通过第3发送天线发送从第3收缩器输出的调制码元流。

Description

用时空格码的移动通信系统的数据发送/接收设备和方法
技术领域
本发明一般涉及移动通信系统，尤其涉及利用时空格码(下文称之为“STTC”)的移动通信系统中获取多路复用增益和分集增益二者的数据发送/接收的设备和方法。
背景技术
随着移动通信系统的迅速发展，移动通信系统服务的数据量也增加了。最近，人们开发出了发送高速数据的第3代移动通信系统。关于第3代移动通信系统，欧洲采用异步宽带码分多址(下文称之为“W-CDMA”)系统，作为它的无线电访问标准，而北美则采用异步码分多址-2000(下文称之为“CDMA-2000”)系统，作为它的无线电访问标准。一般说来，在这些移动通信系统中，数个移动台(MS)通过公用基站(BS)相互通信。但是，在移动通信系统中的高速数据传输期间，接收信号的相位可能因在无线电信道上出现的衰落现象而失真。衰落使接收信号的幅度降低几个dB到几十个dB。如果因衰落现象而失真的接收信号在数据解调期间得不到补偿，那么，相位失真会成为发送方发送的发送数据的信息错误的原因，引起移动通信服务的质量降低。因此，在移动通信系统中，必须克服衰落，以便不降低服务质量地发送高速数据，并且，使用几种分集(diversity)技术，以便处理衰落。
一般说来，CDMA系统采用利用信道的延迟扩展进行分集接收的耙式(rake)接收器。虽然耙式接收器应用接收分集来接收多径信号，但是，应用利用延迟扩展的分集技术的耙式接收器的缺点在于，当延迟扩展小于预置值时，它不能工作。另外，在多普勒扩展信道中使用了利用交织和编码的时间分集技术。但是，时间分集技术的缺点在于，它几乎不能用在低速多普勒扩展信道中。
因此，为了处理衰落，在像室内信道那样的具有低延迟扩展的信道和像普通信道那样的具有低速多普勒扩展的信道中，使用空间分集技术。空间分集技术使用两个或更多个发送/接收天线。在这种技术中，当通过一个发送天线发送的信号因衰落降低其信号功率时，接收通过其它发送天线发送的信号。空间分集可以划分成利用接收天线的接收天线分集技术和利用发送天线的发送分集技术。但是，由于接收天线分集技术应用于移动台，考虑到移动台的大小和它的安装成本，难以在移动台中安装数个天线。因此，人们建议应该使用在基站中安装数个天线的发送分集技术。
具体地说，在第4代移动通信系统中，预期数据速率为大约10Mbps到150Mbps，而错误率对于语音而言要求为10-3的位错率(BER)，对于数据而言要求为10-6的BER，对于图像而言要求为10-9的BER。STTC是多天线技术和信道编码技术的组合，并且，是使无线电MIMO(多输入多输出)信道中的数据速率和可靠性得到显著提高的技术。STTC通过扩充发送器发送信号的时空维数，获得接收器的时空分集增益。另外，STTC可以不需要附加带宽地获取编码增强，从而有助于信道容量的增大。
因此，在发送分集技术中使用STTC。当使用STTC时，与使用多发送天线时与因信道衰落而引起的信道增益下降等效的分集增益一起，获取具有使发送功率增加的效果的编码增益。Vahid Tarokh、N.Seshadri和A.Calderbank在“用于高数据速率无线通信的时空代码：性能判据和代码结构”(VahidTarokh，N.Seshadri，and A.Calderbank，″Space Time Codes for High Data RateWireless Communication：Performance Criterion And Code Construction，″IEEETrans.on Info.Theory，pp.744-765，Vol.44，No.2，March 1998)中公开了利用STTC发送信号的方法。在这个参考文献中，作了这样的假设，如果把代码率定义为单位发送时间内发送的码元个数，那么，代码率必须小于1，以便获取与发送天线的个数和接收天线的个数之积相对应的分集增益。
图1是示意性地显示利用STTC的发送器的一般结构的方块图。参照图1，当把L个信息数据位d1，d2，d3，...，dL输入发送器中时，把输入的信息数据位d1，d2，d3，...，dL提供给串并(S/P)转换器111。这里，指标L代表单位发送时间内要由发送器发送的信息数据位的个数，单位发送时间可以成为码元单位。S/P转换器111并行转换信息数据位d1，d2，d3，...，dL，并且把它的输出提供给第1到第L编码器121-1到121-L。也就是说，S/P转换器111把经并行转换的信息数据位d1提供给第1编码器121-1，并且以相同方式，把经并行转换的信息数据位dL提供给第L编码器121-L。第1到第L编码器121-1到121-L的每一个以预定编码方案编码从S/P转换器111输出的信号，然后每一个把它的输出提供给第1到第M调制器131-1到131-M。这里，指标M代表包括在发送器中的发送天线的个数，预定编码方案是STTC编码方案。后面将参照图2描述第1到第L编码器121-1到121-L的详细结构。
第1到第M调制器131-1到131-M的每一个以预定调制方案调制从第1到第L编码器121-1到121-L接收的信号。除了施加给它们的信号之外，第1到第M调制器131-1到131-M在工作原理上彼此相似。因此，这里只描述第1调制器131-1。第1调制器131-1相加从第1到第L编码器121-1到121-L接收的信号，将相加结果乘以施加给与第1调制器131-1相连接的发送天线，即，第1发送天线ANT#1的增益，以预定调制方案调制相乘结果，把调制结果提供给第1发送天线ANT#1。这里，调制方案包括BPSK(二进制相移键控)、QPSK(正交相移键控)、QAM(正交调幅)、PAM(脉冲幅度调制)和PSK(相移键控)。在图1中假设，由于编码器的个数是L，将2L元QAM用作调制方案。第1到第M调制器131-1到131-M把它们的调制码元S1到SM分别提供给第1到第M发送天线ANT#1和ANT#M。第1到第M发送天线ANT#1和ANT#M向空中发送从第1到第M调制器131-1到131-M输出的调制码元S1到SM。
图2是显示图1的第1到第L编码器121-1到121-L的详细结构。为了简单起见，只对第1编码器121-1加以描述。将从S/P转换器111输出的信息数据位d1施加给第1编码器121-1，第1编码器121-1把信息数据位d1提供给带抽头延迟线，即，延迟器(D)211-1，211-2，...，211-(K-1)。这里，延迟器，或带抽头延迟线的个数比第1编码器121-1的约束长度K少1个。延迟器211-1，211-2，...，211-(K-1)的每一个延迟它的输入信号。也就是说，延迟器211-1延迟信息数据位d1和把它的输出提供给延迟器211-2，和延迟器211-2延迟延迟器211-1的输出信号。另外，把提供给延迟器211-1，211-2，...，211-(K-1)的输入信号乘以预定增益，然后将它们分别提供给模加法器221-1，211-2，...，211-M。模加法器的个数与发送天线的个数相同。在图1中，由于发送天线的个数是M，模加法器的个数也是M。进一步，乘以延迟器211-1，211-2，...，211-(K-1)的输入信号的增益用gi，j，t表示，其中，i表示编码器指标，j表示天线指标，而t表示存储器指标。在图1中，由于编码器的个数是L和天线的个数是M，编码器指标i从1递增到L，天线指标j从1递增到M存储器指标K从1递增到约束长度K。模加法器221-1，211-2，...，211-M的每一个模加将相应延迟器211-1，211-2，...，211-(K-1)的输入信号乘以增益获得的信号。Vahid Tarokh、N.Seshadri和A.Calderbank在“用于高数据速率无线通信的时空代码：性能判据和代码结构”(Vahid Tarokh，N.Seshadri，andA.Calderbank，″Space Time Codes for High Data Rate Wireless Communication：Performance Criterion And Code Construction，″IEEE Trans.on Info.Theory，pp.744-765，Vol.44，No.2，March 1998)中还公开了STTC编码方案。
图3是示意性地显示含有2个编码器和3个发送天线的STTC发送器的结构的方块图。参照图3，当把2个信息数据位d1和d2输入发送器中时，把输入的信息数据位d1和d2提供给S/P转换器311。S/P转换器311并行转换信息数据位d1和d2，并且把信息数据位d1输出到第1编码器321-1和把信息数据位d2输出到第2编码器321-2。如果假设第1编码器321-1具有4的约束长度(约束长度K＝4)，那么，第1编码器321-1的如图2所示的内部结构由3个延迟器(1+2D+D3)和3个模加法器组成，其中，延迟器和模加法器的个数等于比约束长度K＝4少1的值。因此，在第1编码器321-1中，把施加给第1延迟器的未延迟信息数据位d1、通过将第1延迟器延迟过一次的位乘以2确定的位和第3延迟器延迟了三次的位提供给与第1发送天线ANT#1的第1调制器331-1相连接的第1模加法器。以此类推，把第1编码器321-1的3个模加法器的输出分别提供给第1调制器331-1、第2调制器331-2和第3调制器331-3。类似地，第2编码器321-2以与第1编码器321-1所使用相同的编码方案编码从S/P转换器311输出的信息数据位d2，然后把它的输出提供给第1调制器331-1、第2调制器331-2和第3调制器331-3。
第1调制器331-1以预定调制方案调制从第1编码器321-1和第2编码器321-2输出的信号，然后把它的输出提供给第1发送天线ANT#1。这里假设应用于发送器的调制方案是QPSK。因此，如果第1编码器321-1的输出信号是b1和第2编码器321-2的输出信号是b2，第1调制器331-1以QPSK调制方案调制输出信号，输出b1+b2*j，其中， j = - 1 · 与第1调制器331-1一样，第2调制器331-2和第3调制器331-3以QPSK调制方案调制第1编码器321-1和第2编码器321-2的输出信号，然后把它们的输出分别提供给第2发送天线ANT#2和第3发送天线ANT#3。第1到第3发送天线ANT#1到ANT#3向空中分别发送从第1到第3调制器331-1到331-3输出的调制码元S1到S3。
图4是示意性地显示与结合图1所述的利用STTC的发送器结构相对应的接收器结构的方块图。参照图4，由发送器发送到空中的信号通过接收器的接收天线来接收。在图4中假设配备了N个接收天线。N个接收天线的每一个处理从空中接收的信号。具体地说，把通过第1接收天线ANT#1接收的信号提供给信道估计器411和度量计算器423。信道估计器411对从第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N输出的信号进行信道估计，然后把信道估计结果提供给推测部分412。
可能序列发生器415生成可能为发送器中的信息数据位同时编码的所有类型的序列，并且把生成的序列提供给第1到第L编码器417-1到417-L。由于发送器通过L个信息位发送信息数据，可能序列发送器415生成由L个位组成的可能序列 把L个位的生成可能序列施加给第1到第L编码器417-1到417-L，第1到第L编码器417-1到417-L以结合图2所述的STTC编码方案编码它们的输入位，然后把编码位提供给第1到第M调制器419-1到419-M。第1到第M调制器419-1到419-M的每一个以预定调制方案调制从第1到第L编码器417-1到417-L输出的编码位，并且把它们的输出提供给推测部分412。在第1到第M调制器419-1到419-M中应用的调制方案被设置成BPSK、QPSK、QAM、PAM和PSK调制方案的任何一种。由于在图1的第1到第M调制器131-1到131-M中应用的调制方案是2L元QAM，第1到第M调制器419-1到419-M也以2L元QAM调制方案调制它们的输入信号。
推测部分412接收从第1到第M调制器419-1到419-M输出的信号和从信道估计器411输出的信道估计值，在由从第1到第M调制器419-1到419-M输出的信号组成的序列经过与信道估计结果相对应的信道的时候生成推测信道输出，并且把生成的推测信道输出提供给度量计算器423。度量计算器423接收推测部分412提供的推测信道输出和通过第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N接收的信号，并且计算推测信道输出和通过第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N接收的信号之间的距离。当计算距离时，度量计算器423使用欧几里得距离。
以此类推，度量计算器423为发送器可以发送的所有可能序列计算欧几里得距离，然后把计算的欧几里得距离提供给最小距离选择器425。最小距离选择器425从度量计算器423输出的欧几里得距离中选择距离最小的欧几里得距离，确定与所选欧几里得距离相对应的信息位，作为发送器发送的信息位，并且把确定的信息位提供给并串(P/S)转换器427。尽管存在几种最小距离选择器425确定与距离最小的欧几里得距离相对应的信息位时使用的可能算法。但是，这里假设使用维特比算法。Vahid Tarokh、N.Seshadri和A.Calderbank在“用于高数据速率无线通信的时空代码：性能判据和代码结构”(Vahid Tarokh，N.Seshadri，and A.Calderbank，″Space Time Codes for High DataRate Wireless Communication：Performance Criterion And Code Construction，″IEEE Trans.on Info.Theory，pp.744-765，Vol.44，No.2，March 1998)中也公开了利用维特比算法提取距离最小的信息位的过程，因此，为了简单起见，这里不再提供对它们的详细描述。由于最小距离选择器425为可能序列发生器415生成的所有序列确定与距离最小的欧几里得距离相对应的信息位，它最后输出L个信息位
Figure C20031012031800121
然后P/S转换器427串行转换从最小距离选择器425输出的L个信息位，并且输出接收信息数据序列
Figure C20031012031800122
如上所述，当发送器利用数个发送天线发送信号时，与分集增益一起，STTC可以获得具有放大接收的发送信号的功率的效果的编码增益，以便防止因信道衰落引起的信道增益下降。在Tarokh的参考文献中，作了这样的假设，如果在利用STTC的通信系统中，把代码率定义为单位发送时间内发送的码元个数，那么，代码率必须小于1，以便获取与发送天线的个数和接收天线的个数之积相对应的分集增益。也就是说，作了这样的假设，如果假设在特定发送时间内通过一个发送天线发送到空中的码元中信息数据位的个数是N，那么，即使发送器使用了数个发送天线，在特定发送时间内可以通过数个发送天线发送到空中的信息数据位的个数必须小于等于N，以便获取与发送天线的个数和接收天线的个数之积相对应的分集增益。假设可以通过数个发送天线发送到空中的信息数据位的个数应该小于等于N的理由是通过数个发送天线来保持分集增益。
如上所述，利用STTC的移动通信系统既可以获得分集增益，也可以获得编码增益，因此，当在变化的信道环境中使用数个天线时，该系统是有效的。但是，由于通过数个天线只发送一个数据流，难以获得与获得数据速率方面的增益等效的多路复用增益。为了解决这个问题，人们最近提出了在发送器中，在发送之前，把多路复用应用于数个天线，以便使多路复用增益，即，数据速率达到最大的技术。在把信道编码应用于数个天线的技术中，发送器通过数个发送天线发送数种数据流，从而既获得分集增益，又获得多路复用增益。
同时，在把信道编码应用于数个天线的技术中，如果发送器的发送天线的个数是3和接收器的接收天线的个数是3，那么，在理论上可以获取9个级的分集增益。但是，事实上，在实际的移动通信系统中，4个级以上的分集增益不影响系统性能的提高，因此，系统性能的提高受到限制。在为了弥补导致即使实际上可以获得高级分集增益，也不能进一步提高的系统性能的缺陷而提出的技术中，当发送器的发送天线的个数大于等于预定数目时，发送天线分类为供信号发送之用的几个组。将发送天线分类为供信号发送之用的几个组的技术称为“组合阵列处理和分集”。Vahid Tarokh、A.Naguib、N.Seshadri和A.Calderbank在“组合阵列处理和时空编码”(Vahid Tarokh，A.Naguib，N.Seshadri，and A.Calderbank，″Combined Array Processing AndSpace Time Coding.″IEEE Trans.Inform.Theory，Vol.45，pp.1121-1128，May1999)中公开了组合阵列处理和分集技术。
图5是示意性地显示利用组合阵列处理和分集技术的STTC发送器的一般结构的方块图。参照图5，发送器包括M个发送天线，并且把M个发送天线分类成P个组。也就是说，Mp个发送天线构成一个组，每个组进行结合图1所述的发送操作，即，编码和调制操作。这里，M1到MP的总和等于M。现在参照P个发送天线组当中的第1发送天线组和第P发送天线组描述组合阵列处理和分集技术。
首先，描述第1发送天线组。如果把L个信息数据位d11，d21，d31，...，dL1输入第1发送天线组的发送器中时，把输入的信息数据位d11，d21，d31，...，dL1提供给S/P转换器511。这里，指标L代表单位发送时间内要由第1发送天线组的发送器发送的信息数据位的个数，单位发送时间可以成为码元单位。另外，接在指标L之后的指标“1”代表第1发送天线组。S/P转换器511并行转换信息数据位d11，d21，d31，...，dL1，并且把它的输出提供给第1到第L1编码器521-1到521-L1。也就是说，S/P转换器511把经并行转换的信息数据位d11提供给第1编码器521-1，并且以相同方式，把经并行转换的信息数据位dL1提供给第L1编码器521-L1。第1到第L1编码器521-1到521-L1的每一个以预定编码方案编码从S/P转换器511输出的信号，然后把它们的输出提供给第1到第M1调制器531-1到531-M1。这里，指标M1代表包括在第1发送天线组的发送器中的发送天线的个数，和预定编码方案是STTC编码方案。
第1到第M1调制器531-1到531-M1的每一个以预定调制方案调制从第1到第L1编码器521-1到521-L1接收的信号。第1到第M1调制器531-1到531-M1把调制码元S1到SM1分别提供给第1到第M1发送天线ANT#1和ANT#M1。第1到第M1发送天线ANT#1到ANT#M1向空中发送从第1到第M1调制器531-1到531-M1输出的调制码元S1到SM。
其次，描述第P发送天线组。如果把L个信息数据位d1P，d2P，d3P，...，dLP输入第P发送天线组的发送器中时，把输入的信息数据位d1P，d2P，d3P，...，dLP提供给S/P转换器551。这里，接在指标L之后的指标“P”代表第P发送天线组。S/P转换器551并行转换信息数据位d1P，d2P，d3P，...，dLP，并且把它的输出提供给第1到第LP编码器561-1到561-LP。也就是说，S/P转换器551把经并行转换的信息数据位d1P提供给第1编码器561-1，并且以相同方式，把经并行转换的信息数据位dLP提供给第LP编码器561-LP。第1到第LP编码器561-1到561-LP的每一个以预定编码方案编码从S/P转换器551输出的信号，然后把它们的输出提供给第1到第MP调制器571-1到571-MP。这里，指标MP代表包括在第P发送天线组的发送器中的发送天线的个数。
第1到第MP调制器571-1到571-MP的每一个以预定调制方案调制从第1到第LP编码器561-1到561-LP接收的信号。第1到第MP调制器571-1到571-MP把调制码元S1到SMP分别提供给第(M-MP+1)到第M发送天线ANT#(M-MP+1)和ANT#M。第(M-MP+1)到第M发送天线ANT#(M-MP+1)到ANT#M向空中发送从第1到第MP调制器571-1到571-MP输出的调制码元S1到SMP。
正如结合图5所述的那样，组合阵列处理和分集把M个发送天线分类成P个发送天线组，然后在发送之前，根据这些组调制输入信息数据，从而提高分集增益效率。另外，组合阵列处理和分集技术通过发送天线发送非叠加信号。
图6是示意性地显示基于组合阵列处理和分集技术以及与图5的发送器结构相对应的接收器结构的方块图。参照图6，由发送器发送到空中的信号通过接收器的接收天线来接收。在图6中假设配备了N个接收天线。N个接收天线的每一个处理从空中接收的信号。具体地说，把通过第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N接收的信号提供给信道估计器611和干扰抑制器613。信道估计器611对从第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N输出的信号进行信道估计，然后把信道估计结果提供给干扰抑制器613。干扰抑制器613根据从信道估计器611输出的信道估计结果，从第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N输出的信号的每一个中消除干扰成分，然后把它的输出提供给第1到第P解码器615-1到615-P。考虑从N个接收天线的第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N输出的信号，使用∑MPp＝{2～p}个接收天线来消除干扰成分和使用其它接收天线来提高分集增益。Vahid Tarokh、A.Naguib、N.Seshadri和A.Calderbank在“组合阵列处理和时空编码”(Vahid Tarokh，A.Naguib，N.Seshadri，and A.Calderbank，″Combined Array Processing And Space TimeCoding.″IEEE Trans.Inform.Theory，Vol.45，pp.1121-1128，May 1999)中也公开了干扰抑制器613从从第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N接收的信号中消除干扰成分的过程，因此，为了简单起见，省略其详细描述。把从干扰抑制器613输出的干扰成分消除信号提供给第1到第P解码器615-1到615-P。第1到第P解码器615-1到615-P的每一个对从干扰抑制器613输出的信号进行STTC解码，输出
Figure C20031012031800151
到
Figure C20031012031800152
组合阵列处理和分集技术可以简单地取得分集增益，即分集级(diver-sityorder)与数据速率之间的折衷。为了提高分集级，必须增加发送器的发送天线组的个数。另外，通过消除干扰成分的操作，接收器可以相对简单地消除干扰成分。但是，组合阵列处理和分集在取得分集增益与数据速率之间的折衷的过程中，使分集增益遭受巨大损失。例如，假设发送器含有3个发送天线和接收器也含有3个接收天线。发送器使2个发送天线形成第1发送天线组，使其余1个发送天线形成第2发送天线组。因此，假设发送器通过第1发送天线组发送第1种流和通过第2发送天线组发送第2种流。在这种情况下，接收器在解码第1种流时，消除起干扰成分作用的第2种流，从而获得级别为4的分集增益。但是，接收器在解码第2种流时，消除起干扰成分作用的第1种流，因此，它具有级别1的分集增益，并且，仿佛没有分集增益似的工作着。因此，当发送器的发送天线的个数少时，组合阵列处理和分集技术使分集增益遭受巨大损失。
为了消除组合阵列处理和分集技术的分集增益损失，人们已经提出了通过叠加数个发送天线发送信号的技术，通过叠加发送天线发送信号的技术被称为“叠加组合阵列处理和分集”。2002年9月30日提出的、共同转让给本申请的受让人的韩国专利申请第2002-59621号公开了叠加组合阵列处理和分集技术，特此引用，以供参考。这个参考文献公开了通过分组发送天线，以便这些发送天线当中的一些发送天线相互叠加来发送/接收信号的技术。
图7是示意性地显示基于叠加组合阵列处理和分集技术的STTC发送器的一般结构的方块图。参照图7，发送器包括M个发送天线，并且把M个发送天线分类成P个组。也就是说，Mp个发送天线构成一个组，每个组进行结合图1所述的发送操作，即，编码和调制操作。这里，M1到MP的总和超过M。M1到MP的总和超过M的原因是叠加组合阵列处理和分集技术基本上使发送天线叠加。现在参照P个发送天线组当中的第1发送天线组和第P发送天线组描述叠加组合阵列处理和分集技术。
首先，描述第1发送天线组。如果L个信息数据位d11，d21，d31，...，dL1输入第1发送天线组的发送器中，则把输入的信息数据位d11，d21，d31，...，dL1提供给S/P转换器511。这里，指标L代表单位发送时间内要由第1发送天线组的发送器发送的信息数据位的个数，单位发送时间可以成为码元单位。另外，接在指标L之后的指标“1”代表第1发送天线组。S/P转换器711并行转换信息数据位d11，d21，d31，...，dL1，并且把它的输出提供给第1到第L1编码器721-1到721-L1。也就是说，S/P转换器711把经并行转换的信息数据位d11提供给第1编码器721-1，并且以相同方式，把经并行转换的信息数据位dL1提供给第L1编码器721-L1。第1到第L1编码器721-1到721-L1的每一个以预定编码方案编码从S/P转换器511输出的信号，然后把它们的输出提供给第1到第M1调制器731-1到731-M1。这里，指标M1代表包括在第1发送天线组的发送器中的发送天线的个数，和预定编码方案是STTC编码方案。
第1到第M1调制器731-1到731-M1的每一个以预定调制方案调制从第1到第L1编码器721-1到721-L1接收的信号。第1到第M1调制器731-1到731-M1把调制码元S1到SM1提供给第1求和器741-1。这里，将求和器与发送天线一一对应地匹配，和第1求和器741-1与第1发送天线ANT#1相连接。在调制码元S1到SM1当中，把调制码元SM1平等地提供给第2求和器741-2，其原因是第1发送天线组的输出信号当中从第M1调制器731-M1输出的信号与第2发送天线组的输出信号叠加。求和器741-1求和调制码元S1到SM1，并且通过第1发送天线ANT#1向空中发送求和结果。
其次，描述第P发送天线组。如果L个信息数据位d1P，d2P，d3P，...，dLP输入第P发送天线组的发送器中，则把输入的信息数据位d1P，d2P，d3P，...，dLP提供给S/P转换器751。这里，接在指标L之后的指标“P”代表第P发送天线组。S/P转换器751并行转换信息数据位d1P，d2P，d3P，...，dLP，并且把它的输出提供给第1到第LP编码器761-1到761-LP。也就是说，S/P转换器751把经并行转换的信息数据位d1P提供给第1编码器761-1，并且以相同方式，把经并行转换的信息数据位dLP提供给第LP编码器761-LP。第1到第LP编码器761-1到761-LP的每一个以STTC编码方案编码从S/P转换器751输出的信号，然后把它们的输出提供给第1到第MP调制器771-1到771-MP。这里，指标MP代表包括在第P发送天线组的发送器中的发送天线的个数。
第1到第MP调制器771-1到771-MP的每一个以预定调制方案调制从第1到第LP编码器761-1到761-LP接收的信号。第1到第MP调制器771-1到771-MP把调制码元S1到SMP提供给第M求和器741-M。在调制码元S1到SMP当中，把调制码元S1平等地提供给第2求和器741-2，其原因是第P发送天线组的输出信号当中从第1调制器771-1输出的信号与第2发送天线组的输出信号叠加。求和器741-M求和调制码元S1到SM1，并且通过第M发送天线ANT#M向空中发送求和结果。
图8是示意性地显示基于叠加组合阵列处理和分集技术以及与图7的发送器结构相对应的接收器结构的方块图。参照图8，由发送器发送到空中的信号通过接收器的接收天线来接收。在图8中假设配备了N个接收天线。N个接收天线的每一个处理从空中接收的信号。具体地说，把通过第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N接收的信号提供给信道估计器811和干扰抑制器813。信道估计器811对从第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N输出的信号进行信道估计，然后把信道估计结果提供给干扰抑制器813。干扰抑制器813根据从信道估计器811输出的信道估计结果，从第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N输出的信号的每一个中消除干扰成分，然后把它的输出提供给第1到第P解码器815-1到815-P。考虑从N个接收天线的第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N输出的信号，使用(M-MP)个接收天线来消除干扰成分和使用其它接收天线来提高分集增益。2002年9月30日提出的、共同转让给本申请的受让人的韩国专利申请第2002-59621号公开了干扰抑制器813从从第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N接收的信号中消除干扰成分的过程，特此引用，以供参考。为了简单起见，省略其中的详细描述。把从干扰抑制器813输出的干扰成分消除信号提供给第1到第P解码器815-1到815-P。第1到第P解码器815-1到815-P的每一个对从干扰抑制器813输出的信号进行STTC解码，输出 到
Figure C20031012031800182
在如图8所示的基于叠加组合阵列处理和分集技术的接收器中，分集增益变成N-M+MP。
当分组发送天线时，如上所述的叠加组合阵列处理和分集技术使用叠加方法，因此，与组合阵列处理和分集技术相比，它具有较高的分集增益。但是，由于使用了叠加方法，即使接收器消除干扰成分，干扰成分仍可能存在，使得在格子图中允许并行转移。例如，当发送器含有3个发送天线组和接收器也含有3个接收天线时，第1种通过第1发送天线发送和第2种流通过第2发送天线发送。在这种情况下，有关第1种发送流的信息被加入有关第2种发送流的信息中，并且，通过第2发送天线发送。然后接收器在解码第1种流时，只为第2种流的信号对通过第3发送天线接收的信号进行干扰抑制，因此，接收器通过为2个接收天线获得分集增益，具有级别为4的分集增益。同样，当解码第2种流时，允许接收器对从只与第1种流的信号相对应的第1发送天线发送的信号进行干扰抑制，因此，接收器通过为2个接收天线获得分集增益，具有级别为4的分集增益。但是，对于从基于叠加方法的第2发送天线发送的信号，由于第1种流和第2种流在发送期间相互叠加，它的调制级非人所愿地增加。例如，如果发送流的调制码元是16QAM码元，从第2发送天线发送的信号变成通过叠加16QAM码元获得的256QAM信号。256QAM码元和16QAM码元在它们的峰值-平均功率比(下文称为“PAPR”)方面彼此不同，并且不利地需要对射频(RF)处理器加以设计修改。最后，叠加组合阵列处理和分集技术的缺点在于，它必须考虑到如上所述的并行转移。考虑到并行转移的格子结构将参照图13加以描述。
图13显示了基于叠加组合阵列处理和分集技术的格子结构。由于叠加组合阵列处理和分集技术具有考虑到如图13所示的并行转移的格子结构，错误率可能因并行转移而非人所愿地增大，另外，格子计算量也因并行转移而非人所愿地加倍。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种在利用STTC的移动通信系统中获得分集增益和多路复用增益二者的数据发送/接收设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种在利用叠加组合阵列处理和分集技术的STTC移动通信系统中使错误率达到最小的数据发送/接收设备和方法。
本发明的又一个目的是提供一种在利用叠加组合阵列处理和分集技术的STTC移动通信系统中具有相同无线标准的数据发送/接收设备和方法。
为了实现上面和其它目的，本发明提供了在包括第1到第3发送天线的至少3个发送天线，并利用叠加天线方案把第1和第2发送天线分组成第1发送天线组，把第2和第3发送天线分组成第2发送天线组的移动通信系统中发送数据的设备。该设备包括第1和第2调制器，用于接收通过第1发送天线组发送的L种信息位流，以预定调制方案调制L种信息位流的每一种，并输出第1和第2种调制码元流；第3和第4调制器，用于接收通过第2发送天线组发送的L种其它信息位流，以预定调制方案调制L种信息位流的每一种，并输出第3和第4种调制码元流；第1到第4收缩器，用于分别接收第1到第4种调制码元流，并在接收的第1到第4种调制码元流当中收缩预定位置中的至少一个调制码元；以及多路复用器，用于通过第1发送天线发送从第1收缩器输出的调制码元流，在对调制码元流求和之后，通过第2发送天线发送从第2收缩器输出的调制码元流和从第3收缩器输出的调制码元流，并通过第3发送天线发送从第3收缩器输出的调制码元流。
为了实现上面和其它目的，本发明还提供了通过N个接收天线接收通过M个发送天线从发送器发送的调制码元流的移动通信系统中接收数据的设备。该设备包括与N个接收天线的每一个相连接的信道估计器，用于信道估计从N个接收天线输出的接收码元流；与N个接收天线的每一个相连接的干扰抑制器，用于从N个接收天线输出的接收码元流的每一种当中消除作为干扰成分的、至少一个预定位置中的接收码元；M个调制器，用于以预定调制方案调制可能从发送器发送的所有信息位流的每一种，并输出调制码元流；M个收缩器，用于从M个调制器输出的调制码元流的每一种中收缩预定位置中的至少一个调制码元；以及发送码元流检测器，用于根据接收码元流和在通过与信道估计器估计的信道相同的信道发送从M个收缩器输出的调制码元流的情况下的推测信道输出，通过考虑并行转移，检测从发送器发送的发送码元流。
为了实现上面和其它目的，本发明提供了在包括第1到第3发送天线的至少3个发送天线，并利用叠加天线方案把第1和第2发送天线分组成第1发送天线组，把第2和第3发送天线分组成第2发送天线组的移动通信系统中发送数据的方法。该方法包括如下步骤：接收通过第1发送天线组发送的L种信息位流，以预定调制方案调制L种信息位流的每一种，并输出第1和第2种调制码元流；接收通过第2发送天线组发送的L种其它信息位流，以预定调制方案调制L种信息位流的每一种，并输出第3和第4种调制码元流；接收第1到第4种调制码元流，在接收的第1到第4种调制码元流当中收缩预定位置中的至少一个调制码元，并输出第1到第4种收缩调制码元流；以及通过第1发送天线发送第1收缩调制码元流，在对第2和第3收缩调制码元流求和之后，通过第2发送天线发送第2收缩调制码元流和第3收缩调制码元流，并通过第3发送天线发送第4收缩调制码元流。
为了实现上面和其它目的，本发明还提供了通过N个接收天线接收通过M个发送天线从发送器发送的调制码元流的移动通信系统中接收数据的方法。该方法包括如下步骤：信道估计从N个接收天线输出的接收码元流；从N个接收天线输出的接收码元流的每一种中消除作为干扰成分的、至少一个预定位置中的接收码元；以预定调制方案调制可能从发送器发送的所有信息位流的每一种，并输出M种调制码元流；从M种调制码元流的每一种中收缩预定位置中的至少一个调制码元；以及根据接收码元流和在通过与信道估计器估计的信道相同的信道发送从中收缩了至少一个调制码元的调制码元流的情况下的推测信道输出，通过考虑并行转移，检测从发送器发送的发送码元流。
附图说明
通过结合附图，进行如下详细描述，本发明的上面和其它目的、特征和优点将更加清楚，在附图中：
图1是示意性地显示利用STTC的发送器的一般结构的方块图；
图2是显示图1的第1到第L编码器的详细结构的方块图；
图3是示意性地显示含有2个编码器和3个发送天线的STTC发送器的结构的方块图；
图4是示意性地显示与图1的发送器结构相对应的接收器结构的方块图；
图5是示意性地显示利用组合阵列处理和分集技术的STTC发送器的一般结构的方块图；
图6是示意性地显示与图5的发送器结构相对应的接收器结构的方块图；
图7是示意性地显示利用叠加组合阵列处理和分集技术的STTC发送器的一般结构的方块图；
图8是示意性地显示与图7的发送器结构相对应的接收器结构的方块图；
图9是示意性地显示根据本发明实施例的利用时空格码(STTC)的发送器的结构的方块图；
图10是示意性地显示与图9的发送器结构相对应的接收器结构的方块图；
图11是显示图10的第1到第P解码器的内部结构的方块图；
图12显示了BPSK的一般星座；
图13显示了基于叠加组合阵列处理和分集技术的格子结构；以及
图14显示了基于本发明的格子结构。
具体实施方式
现在参照附图详细描述本发明的几个优选实施例。在这些图中，尽管它们被画在不同图中，但相同或相似的部件用相同的标号表示。在如下的描述中，为了简洁起见，省略了合并在其中的众所周知的功能和结构的详细描述。
图9是示意性地显示基于本发明实施例的利用时空格码(下文称之为“STTC”)的发送器的结构的方块图。参照图8，发送器包括M个发送天线，并且把M个发送天线分类成P个组。也就是说，Mp个发送天线构成一个组，每个组进行结合图1所述的发送操作，即，编码和调制操作。这里，M1到MP的总和超过M。M1到MP的总和
Figure C20031012031800211
超过M的原因是叠加组合阵列处理和分集技术基本上使发送天线叠加。在叠加组合阵列处理和分集技术中，叠加 个调制码元，然后通过M个发送天线将其发送到空中。但是，在本发明中，如此收缩
Figure C20031012031800213
个调制码元，以致于生成M个调制码元，然后无需叠加地通过M个发送天线将其发送到空中。
这样，P个发送天线组的每一个根据发送天线组进行发送操作，即，编码和调制操作。这里，1～M1代表第1发送天线组的发送天线，和1～MP代表第P发送天线组的发送天线。另外，应该注意到，第1到第M1发送天线的个数可以不同于第1到第MP发送天线的个数。进一步，除了施加给它们的数据之外，第1到第P发送天线组在它们的发送工作原理上是相同的，因此，为了简单起见，将参照第1发送天线组和第P发送天线组对本发明加以描述。
首先，描述第1发送天线组。如果把L个信息数据位d11，d21，d31，...，dL1输入第1发送天线组的发送器中时，把输入的信息数据位d11，d21，d31，...，dL1提供给S/P转换器911。这里，指标L代表单位发送时间内要由第1发送天线组的发送器发送的信息数据位的个数，单位发送时间可以成为码元单位。另外，接在指标L之后的指标“1”代表第1发送天线组。S/P转换器911并行转换信息数据位d11，d21，d31，...，dL1，并且把它的输出提供给第1到第L1编码器921-1到921-L1。也就是说，S/P转换器911把经并行转换的信息数据位d11提供给第1编码器921-1，并且以相同方式，把经并行转换的信息数据位dL1提供给第L1编码器921-L1。第1到第L1编码器921-1到921-L1的每一个以预定编码方案编码从S/P转换器911输出的信号，然后把它们的输出提供给第1到第M1调制器931-1到931-M1。这里，指标M1代表包括在第1发送天线组的发送器中的发送天线的个数，和预定编码方案是STTC编码方案。
第1到第M1调制器931-1到931-M1的每一个以预定调制方案调制从第1到第L1编码器921-1到921-L1接收的信号。第1到第M1调制器931-1到931-M1把调制码元S1到SM1分别提供给第1到第M1收缩器941-1到941-M1。第1到第M1调制器931-1到931-M1在它们的工作原理上是相同的，因此，为了简单起见，这里只描述第1调制器931-1。第1调制器931-1相加从第1到第L1编码器921-1到921-L1接收的信号，将相加结果乘以施加给与第1调制器931-1相连接的发送天线的增益，以预定调制方案调制相乘结果，和把调制结果提供给第1收缩器941-1。这里，调制方案包括BPSK(二进制相移键控)、QPSK(正交相移键控)、QAM(正交调幅)、PAM(脉冲幅度调制)和PSK(相移键控)。第1到第M1收缩器941-1到941-M1的每一个根据预定收缩矩阵，收缩从第1到第M1调制器931-1到931-M1接收的调制码元S1到SM1。根据预定收缩矩阵，收缩从第1到第M1调制器931-1到931-M1接收的调制码元S1到SM1的理由是消除在叠加组合阵列处理和分集技术中把发送信号叠加在特定发送天线上引起的干扰成分。也就是说，根据收缩矩阵收缩第1发送天线组的调制码元S1到SM，以便第1发送天线组的发送信号不起另一个发送天线组的干扰成分的作用。
现在对第1到第M1收缩器941-1到941-M1分别收缩从第1到第M1调制器931-1到931-M1输出的调制码元S1到SM1的过程加以描述。
第1到第M1收缩器941-1到941-M1根据相应发送天线，周期性地收缩从第1到第M1调制器931-1到931-M1输出的调制码元S1到SM1。例如，如果假设第1发送天线组的发送天线的个数是2，和在单位发送间隔内通过2个发送天线发送4个码元，那么，应用由如下方程(1)给出的收缩矩阵。
方程(1)
P 1 = 1 1 1 0 1 0 1 1
在方程(1)中，P1代表收缩矩阵。在收缩矩阵P1中，一列代表一个发送间隔，即，一个码元间隔，一行代表一个发送天线。在收缩矩阵P1中，元素“1”意味着没有收缩地通过输入码元，而元素“0”的意思是收缩了输入码元，致使在相应间隔内没有发送码元。也就是说，在收缩矩阵P1中，对于第1列，或第1码元间隔，没有收缩地通过从与第1发送天线相连接的第1调制器输出的信号和从与第2发送天线相连接的第2调制器输出的信号。与此不同，在收缩矩阵P1中，对于第2列，或第2码元间隔，没有收缩地通过从与第1发送天线相连接的第1调制器输出的信号，而收缩从与第2发送天线相连接的第2调制器输出的信号。另外，在收缩矩阵P1中，对于第3列，或第3码元间隔，没有收缩地通过从与第1发送天线相连接的第1调制器输出的信号和从与第2发送天线相连接的第2调制器输出的信号。与此不同，在收缩矩阵P1中，对于第4列，或第4码元间隔，没有收缩地通过从与第1发送天线相连接的第1调制器输出的信号，而收缩从与第2发送天线相连接的第2调制器输出的信号。
第1到第M1收缩器941-1到941-M1根据预定收缩矩阵，收缩从第1到第M1调制器931-1到931-M1输出的调制码元S1到SM1，然后把它们的输出分别提供给第1多路复用器(MUX#1)951-1和第2多路复用器(MUX#2)951-2。这里，将多路复用器与发送天线一一对应地匹配，和第1多路复用951-1与第1发送天线ANT#1相连接。在调制码元S1到SM1当中，把调制码元SM1平等地提供给第2多路复用器951-2，其原因是第1发送天线组的输出信号当中从第M1调制器931-M1输出的信号与第2发送天线组的输出信号叠加。第1多路复用器951-1多路复用调制码元S1到SM1，并且通过第1发送天线ANT#1向空中发送多路复用结果。
其次，描述第P发送天线组。如果把L个信息数据位d1P，d2P，d3P，...，dLP输入第P发送天线组的发送器中时，把输入的信息数据位d1P，d2P，d3P，...，dLP提供给S/P转换器961。这里，接在指标L之后的指标“P”代表第P发送天线组。S/P转换器961并行转换信息数据位d1P，d2P，d3P，...，dLP，并且把它的输出提供给第1到第LP编码器971-1到971-LP。也就是说，S/P转换器961把经并行转换的信息数据位d1P提供给第1编码器971-1，并且以相同方式，把经并行转换的信息数据位dLP提供给第LP编码器971-LP。第1到第LP编码器971-1到971-LP的每一个以STTC编码方案编码从S/P转换器961输出的信号，然后每一个把它们的输出提供给第1到第MP调制器981-1到981-MP。这里，指标MP代表包括在第P发送天线组的发送器中的发送天线的个数。
第1到第MP调制器981-1到981-MP的每一个以预定调制方案调制从第1到第LP编码器971-1到971-LP接收的信号，并且把它们的输出分别提供给第1到第MP收缩器991-1到991-MP。第1到第MP调制器981-1到981-MP在它们的工作原理上是相同的，因此，为了简单起见，这里只描述第1调制器981-1。第1调制器981-1相加从第1到第LP编码器971-1到971-LP接收的信号，将相加结果乘以施加给与第1调制器981-1相连接的发送天线的增益，以预定调制方案调制相乘结果，和把调制结果提供给第1收缩器941-1。预定调制方案与应用于第1发送天线组的调制方案相同。第1到第MP收缩器991-1到991-MP的每一个根据预定收缩矩阵，收缩从第1到第MP调制器981-1到981-MP接收的调制码元S1到SMP，然后把它们的输出分别提供给第2多路复用器951-1和第M多路复用器951-M。此外，根据预定收缩矩阵，收缩从第1到第MP调制器981-1到981-MP接收的调制码元S1到SMP的理由是消除在叠加组合阵列处理和分集技术中把发送信号叠加在特定发送天线上引起的干扰成分。也就是说，根据收缩矩阵收缩第P发送天线组的调制码元S1到SMP，以便第P发送天线组的发送信号不起另一个发送天线组的干扰成分的作用。
现在对第1到第MP收缩器991-1到991-MP分别收缩从第1到第MP调制器981-1到981-MP输出的调制码元S1到SMP的过程加以描述。
第1到第MP收缩器991-1到991-MP根据相应发送天线，周期性地收缩从第1到第MP调制器981-1到981-MP输出的调制码元S1到SMP。例如，如果假设第P发送天线组的发送天线的个数是2，并且在单位发送间隔内通过2个发送天线发送4个码元，那么，应用由如下方程(1)给出的收缩矩阵。第1到第MP收缩器991-1到991-MP根据预定收缩矩阵，收缩从第1到第MP调制器981-1到981-MP输出的调制码元S1到SMr，然后把它们的输出分别提供给第2多路复用器(MUX#2)951-2和第M多路复用器(MUX#M)951-M。第2到第M多路复用器951-2到951-M多路复用从第1到第MP收缩器991-1到991-MP输出的信号，并且通过第2到第M发送天线ANT#2到ANT#M向空中发送多路复用结果。当以这种方式把收缩矩阵应用于调制码元S1到SMP时，通过第2到第M发送天线ANT#2到ANT#M发送的调制码元不起其它发送天线的干扰成分的作用。
图10是示意性地显示与图9的发送器结构相对应的接收器结构的方块图。参照图10，由发送器发送到空中的信号通过接收器的接收天线来接收。在图10中假设配备了N个接收天线，其中的每一个处理从空中接收的信号。具体地说，把通过第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N接收的信号提供给信道估计器1011和干扰抑制器1013。信道估计器1011对从第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N输出的信号进行信道估计，然后把信道估计结果提供给干扰抑制器1013和第1到第P解码器1015-1到1015-P。干扰抑制器1013根据从信道估计器1011输出的信道估计结果，从第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N输出的信号的每一个中消除干扰成分，然后把它的输出提供给第1到第P解码器1015-1到1015-P。VTarokh、A.Naguib、N.Seshadri和A.R.Calderbank在“用于高数据速率无线通信的时空代码：性能判据和代码结构”(V.Tarokh，A.Naguib，N.Seshadri，and A.R.Calderbank，″Space Time Codesfor High Data Rate Wireless Communication：Performance Criterion And CodeConstruction，″IEEE Trans.on Info.Theory，pp.744-765，Vol.44，No.2，March1998)中和V.Tarokh、A.Naguib、N.Seshadri和A.R.Calderbank在“组合阵列处理和时空编码”(V.Tarokh，A.Naguib，N.Seshadri，and A.R.Calderbank，″Combined Array Processing And Space Time Coding.″IEEE Trans.Inform.Theory，Vol.45，pp.1121-1128，May 1999)中公开了信道估计器1011对从第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N输出的信号进行信道估计的过程和干扰抑制器1013从第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N输出的信号中消除干扰成分的过程，特此引用，以供参考。这些参考文献介绍了把N个发送天线分类成大小为Ni的非叠加小组和利用称为分代码的时间代码，以便从每个组的天线发送信息，从而显著地降低了编码和解码的复杂性。然后第1到第P解码器1015-1到1015-P的每一个根据来自信道估计器的信道估计结果，对从干扰抑制器1013输出的信号进行STTC解码，并且输出通过发送器发送的信息数据位。由于发送器在发送之前，收缩调制码元，当解码调制码元时，第1到第P解码器1015-1到1015-P必须考虑到这种情况，第1到第P解码器1015-1到1015-P的内部结构将参照图11加以描述。
图11是显示图10的第1到第P解码器1015-1到1015-P的内部结构的方块图。结合图10所述的第1到第P解码器1015-1到1015-P均具有如图11所示的结构，因此，为了简单起见，只描述第1解码器1015-1。参照图11，由发送器发送到空中的信号通过接收器的接收天线来接收。在图11中假设配备了N个接收天线。N个接收天线的每一个处理从空中接收的信号。具体地说，把通过第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N接收的信号分别提供给第1到第N多路分用器1111-1到1111-N。第1到第N多路分用器1111-1到1111-N以与应用在STTC发送器中的多路复用方案相对应的多路分用方案多路分用从第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N输出的信号，然后把它们的输出提供给信道估计器1112和度量计算器1131。信道估计器1112利用训练序列发生器1115生成的训练序列，信道估计从第1到第N多路分用器1111-1到1111-N输出的信号，并且把信道估计结果提供给推测部分1113。
可能序列发生器1120生成可能为发送器中的信息数据位同时编码的所有类型的序列，并且把生成的序列提供给第1到第L编码器1121-1到1121-L。由于发送器通过L个信息位发送信息数据，可能序列发送器1120生成由L个位组成的可能序列
Figure C20031012031800261
把L个位的生成可能序列施加给第1到第L编码器1121-1到1121-L，第1到第L编码器1121-1到1121-L以STTC编码方案编码从可能序列发生器1120输出的可能序列
Figure C20031012031800262
然后把编码位提供给第1到第M编码器1123-1到1123-M。第1到第M编码器1123-1到1123-M的每一个以预定编码方案编码从第1到第L编码器1121-1到1121-L输出的编码位，然后把它们的输出提供给第1到第M收缩器1125-1到1125-M。在第1到第M调制器1123-1到1123-M中应用的调制方案被确定为BPSK、QPSK、QAM、PAM和PSK调制方案的任何一种，第1到第M调制器1123-1到1123-M应用与应用在图9的发送器中的调制方案相对应的调制方案。
第1到第M收缩器1125-1到1125-M根据与应用在图9中的收缩矩阵相同的收缩矩阵，收缩从第1到第M调制器1123-1到1123-M输出的信号，然后把它们的输出提供给推测部分1113。推测部分1113接收从第1到第M收缩器1125-1到1125-M输出的信号和从信道估计器1112输出的信道估计结果，在由从第1到第M收缩器1125-1到1125-M输出的信号组成的序列经过与信道估计结果经过的信道相同的信道的时候生成推测信道输出，并且把生成的推测信道输出提供给度量计算器1131。但是，在本发明中，当在发送器中收缩要通过特定发送天线发送的一些调制码元时，多路复用要通过另一个发送天线发送的一些调制码元，并且将其插入收缩的码元间隔中。也就是说，在本发明中，从叠加天线发送的码元流具有如此形成的格式，那就是，不仅它调制码元，而且另一个码元流的调制码元被多路复用，并且被插入发送码元流中。因此，接收器在解码期间，必须把另一种码元流的调制码元当作格子中的并行转移，并且，在图11中，并行转移部分1114把在接收器上通过第2发送天线ANT#2接收的信道估计结果乘以可以通过其它码元流发送的所有类型的星座确定的值加入原来计算的度量中。也就是说，当交替发送2种码元流时，必须考虑到并行转移。
同时，度量计算器1131接收推测部分1113提供的推测信道输出和通过第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N接收的信号，并且计算推测信道输出和通过第1到第N接收天线ANT#1到ANT#N接收的信号之间的距离。度量计算器在计算距离时，使用欧几里得距离。以此类推，度量计算器1131为发送器可以发送的所有可能序列计算欧几里得距离，然后把计算的欧几里得距离提供给最小距离选择器1133。最小距离选择器1133从度量计算器1131输出的欧几里得距离中选择距离最小的欧几里得距离，确定与所选欧几里得距离相对应的信息位，作为发送器发送的信息位，并且把确定的信息位提供给并串(P/S)转换器1135。尽管存在几种最小距离选择器1133确定与距离最小的欧几里得距离相对应的信息位时使用的可能算法。但是，这里假设使用维特比算法。Vahid Tarokh、N.Seshadri和A.Calderbank在“用于高数据速率无线通信的时空代码：性能判据和代码结构”(Vahid Tarokh，N.Seshadri，andA.Calderbank，″Space Time Codes for High Data Rate Wireless Communication：Performance Criterion And Code Construction，″IEEE Trans.on Info.Theory，pp.744-765，Vol.44，No.2，March 1998)中公开了使用维特比算法提取具有最小距离的信息位的过程，因此，为了简单起见，这里不提供其中的详细描述。然后P/S转换器1135串行转换从最小距离选择器1133输出的L个信息位，和输出接收信息数据序列
Figure C20031012031800271
现在参照如上所述的发送器结构和接收器结构描述本发明的工作原理。
首先，假设发送器含有M个发送天线，接收器含有N个接收天线，在接收器上通过N个接收天线接收的信号通过下式表示：
方程(2)
R＝HS+N
在方程(2)中，R表示以N×1矩阵的形式接收的信号，H表示信道特性，S表示发送信号，N表示噪声成分。信道特性用N×M矩阵表示，N×M矩阵的每个元素用独立复高斯分布模拟。噪声成分N用N×1矢量表示，代表在接收器上接收的噪声成分。发送信号S用M×1矢量表示，其中，第m行代表从第m发送天线ANT#m发送的调制码元。这里，发送信号S由P种码元流组成，P种流的每一种通过Mp个发送天线发送。另外，P种流是根据结合图10所述的收缩矩阵独立收缩的流，其结果是，可以认为，在收缩操作中，P种流的每一种使用与排除了Mp个收缩调制码元确定的数目一样多的发送天线。因此，本发明根据收缩矩阵，收缩 个调制器生成的
Figure C20031012031800282
个调制码元，使得可以不用叠加地把调制码元映射到M个发送天线上。因此，发送信号是这样映射的信号，即，不用叠加地把
Figure C20031012031800283
个调制码元映射到M个发送天线上。
为了解码第P种码元流，接收器必须消除除了第P种码元流之外的其它码元流，把它们当作干扰成分。为此目的，必须从信道特性H中删除代表来自将第P种码元流发送到接收器的发送天线的信道特性的N个行。将通过删除代表从发送天线到接收器的信道特性的N个行确定的N×(M-MP)-维矩阵定义为HP矩阵。假设把HP矩阵的零空间定义为ΩP，如果将HP矩阵的零空间定义为ΩP乘以接收信号R，可以生成从中消除了除了第P码元流之外起干扰成分作用的其它码元流的新接收信号R’。
同时，假设利用MP个发送天线发送第P种码元流和收缩来自MP个发送天线当中的q个发送天线的调制码元。尽管收缩了来自q个发送天线的调制码元，但q个发送天线的每一个在发送之前，多路复用其它码元流的调制码元。因此，有必要防止多路复用的其它码元流起干扰成分的作用。例如，当从q个发送天线的每一个发送以L元调制方案调制的调制码元时，接收器必须在考虑了q*2L次并行转移之后，解码调制码元。也就是说，如果假设与q*2L次并行转移相对应的码元矢量之一是Sc(c＝1～q*2L)，接收器的度量计算器1131必须从计算的度量中减去ΩPHPSc。c是其范围为1～q*2L的临时变量。
现在对利用收缩模式消除发送天线的实际叠加引起的干扰成分的原因加以描述。在加以描述之前，应该注意到，为了便于说明，适当地修改在图10的发送器结构中通用的参数M、M1和MP。也就是说，在图9的发送器结构中，假设M是3，而M1、MP和P是2。另外，这里假设发送器应用BPSK作为它的调制方案，并且在单位发送时间内发送4个码元。然后第1发送天线组由第1发送天线ANT#1和第2发送天线ANT#2组成，而第P发送天线组变成由第1发送天线ANT#2和第M发送天线ANT#M，即第3发送天线ANT#3组成的第2发送天线组。在如上所述的假设下，第1发送天线组的第1和第M1调制器931-1和931-M1分别变成第1和第2调制器931-1和931-2，而第1发送天线组的第1和第M1收缩器941-1和941-M1分别变成第1和第2收缩器941-1和941-2。另外，第P发送天线组的第1和第MP调制器981-1和981-MP分别变成第1和第2调制器981-1和981-2，和第P发送天线组的第1和第MP收缩器991-1和991-MP分别变成第1和第2收缩器991-1和991-2。进一步，第M多路复用器951-M变成第3多路复用器951-3。
把从第1和第2调制器931-1和931-2输出的调制码元分别输入第1和第2收缩器941-1和941-2中，第1和第2收缩器941-1和941-2通过应用方程(1)的收缩矩阵，收缩输入的调制码元，然后把收缩结果提供给第1和第2多路复用951-1和951-2。当应用方程(1)的收缩矩阵时，第1收缩器941-1不收缩它们当中的任何一个地把4个输入调制码元提供给第1多路复用器951-1，第2收缩器941-2在收缩了第2调制码元和第4调制码元，而没有收缩第1调制码元和第3调制码元之后把4个输入调制码元提供给第2多路复用器951-2。
同时，把从第1和第2调制器981-1和981-2输出的调制码元分别输入第1和第2收缩器991-1和991-2中，第1和第2收缩器991-1和991-2通过应用如下方程(3)的收缩矩阵，收缩输入的调制码元，然后把收缩结果提供给第2和第3多路复用951-2和951-3。
方程(3)
P 2 = 0 1 0 1 1 1 1 1
当应用方程(3)的收缩矩阵P2时，第1收缩器991-1从4个输入调制码元中收缩第1调制码元和第3调制码元，并且没有收缩地把第2调制码元和第4调制码元提供给第2多路复用951-2，第2收缩器991-2不收缩它们当中的任何一个地把4个输入调制码元提供给第3多路复用器951-3。
第1多路复用器951-1通过第1发送天线ANT#1发送从第1收缩器991-1输出的原样信号，第2多路复用器951-2在多路复用之后，通过第2发送天线ANT#2发送从第2收缩器991-2输出的信号和从第1收缩器991-1输出的信号，第3多路复用器951-3在多路复用之后，通过第3发送天线ANT#3发送从第2收缩器991-2输出的信号。这里，描述第2收缩器991-2的输出信号。第2收缩器991-2将从第2收缩器991-2输出的第2和第4调制码元与从第1收缩器991-1输出的第2和第4调制码元多路复用，串行输出4个调制码元。结果是，4个调制码元变成非叠加调制码元。传统上，由于通过叠加天线发送的调制码元也是叠加的，因此，当发送器应用如上所述的QPSK时，通过第1发送天线ANT#1和第3发送天线ANT#3发送的调制码元是BPSK调制码元，而通过作为叠加天线的第2发送天线ANT#2发送的调制码元是QPSK调制码元。但是，在本发明中，由于根据如上所述的收缩过程，通过叠加天线，即，第2发送天线ANT#2发送的调制码元不是叠加的，通过叠加天线发送的调制码元变成QPSK调制码元。因此，发送器可以根据发送天线，发送具有相同星座大小的码元。
上面参照收缩矩阵P1和P2分别应用于一对第1和第2收缩器941-1和941-2和一对第1和第2收缩器991-1和981-2的情况对本发明作了描述。接着，对4个收缩器，即，第1和第2收缩器941-1和941-2和第1和第2收缩器991-1和981-2都得到考虑的情况加以描述。在这种情况下，收缩矩阵通过下式给出：
方程(4)
P 3 = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1
方程(5)
P 4 = 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1
从方程(4)和方程(5)中可以明白，收缩矩阵P3和收缩矩阵P4各列的元素值之和都变成3。这意味着，对于每一列，对特定码元发送时间内只发送4个发送码元当中的3个。首先，描述收缩矩阵P3的行，第1行被映射到第1发送天线ANT#1，第2和第3行被映射到第2发送天线ANT#2，和第4行被映射到第3发送天线ANT#3。在收缩矩阵P3中，根据第2和第3行中的元素收缩从第2收缩器941-2和第1收缩器991-1输出的调制码元。其结果是，把非收缩码元间隔插入相互收缩的码元间隔中。在收缩矩阵P3中，不仅考虑到叠加天线，即，第2发送天线ANT#2，而且考虑到其它剩下的发送天线，因此，只存在一个干扰成分。
其次，描述收缩矩阵P4的行，第1行被映射到第1发送天线ANT#1，第2行被映射到第1发送天线ANT#1或第2发送天线ANT#2，第3行被映射到第2发送天线ANT#2或第3发送天线ANT#3，和第4行被映射到第3发送天线ANT#3。也就是说，根据如下规则把收缩矩阵P4的元素映射到发送天线。
1 1 1 0 1 1 1 0 2 0 2 1 2 0 2 1 0 2 3 2 0 2 3 2 3 3 0 3 3 3 0 3
发送天线映射规则规定应该如何将收缩矩阵P4的元素映射到发送天线。也就是说，必须将收缩矩阵P4的第1行中的所有元素映射到第1发送天线ANT#1，如果发送天线映射规则用1表示，则必须将收缩矩阵P4的第2行中的元素映射到第1发送天线ANT#1，如果发送天线映射规则用2表示，则必须将其映射到第2发送天线ANT#2。类似地，如果发送天线映射规则用2表示，则必须将收缩矩阵P4的第3行中的元素映射到第2发送天线ANT#2，如果发送天线映射规则用3表示，则必须将其映射到第3发送天线ANT#3。最后，必须将收缩矩阵P4的第4行中的所有元素映射到第3发送天线ANT#3。这样，可以把非叠加码元间隔插入相互收缩码元间隔中。
现在对在发送器应用BPSK的情况下的格子结构加以描述。
首先，对应用BPSK的情况下的星座加以描述。
图12显示了BPSK的一般星座。如图12所示，星座被显示在实轴(I)和虚轴(Q)上。另外，在现有技术部分中所述的图13显示了基于叠加组合阵列处理和分集的格子结构，和图14显示了基于本发明的格子结构。下面描述图13和图14之间的比较。在图13的格子结构中，当解码接收信号时，对所有接收码元考虑状态转移，即，考虑并行转移。但是，在图14的推荐格子结构中，不需要考虑并行转移，这有助于错误率的降低。
如上所述，本发明通过收缩操作，甚至利用基于叠加组合阵列处理和分集技术的叠加天线技术，消除通过实际叠加天线发送的信号的叠加。因此，本发明因消除了发送信号的叠加而获得了多路复用增益和分集增益二者。另外，由于发送信号不是叠加的，当消除干扰成分时，不要求接收器考虑并行转移，从而使错误率达到最小。进一步，由于通过叠加天线发送的信号因收缩操作而不是叠加的，本发明可以利用相同的无线标准发送和接收信号，这有助于降低硬件复杂性。
虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种在移动通信系统中发送数据的设备，其包括第1到第3发送天线的至少3个发送天线，并利用叠加天线方案把第1和第2发送天线分组成第1发送天线组，把第2和第3发送天线分组成第2发送天线组的，该设备包括：
第1和第2调制器，用于接收通过第1发送天线组发送的L种信息位流，以预定调制方案调制L种信息位流的每一种，并输出第1和第2种调制码元流；
第3和第4调制器，用于接收通过第2发送天线组发送的L种信息位流，以预定调制方案调制所述L种信息位流的每一种，并输出第3和第4种调制码元流；
第1到第4收缩器，用于分别接收第1到第4种调制码元流，并在接收的第1到第4种调制码元流当中收缩预定位置中的至少一个调制码元；以及
多路复用器，用于通过第1发送天线发送从第1收缩器输出的调制码元流，在对调制码元流求和之后，通过第2发送天线发送从第2收缩器输出的调制码元流和从第3收缩器输出的调制码元流，并通过第3发送天线发送从第3收缩器输出的调制码元流。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，对于从第1到第4调制器输出的调制码元流，第1到第4收缩器的每一个把收缩调制码元的个数设置成相同的数目。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，第1到第4收缩器的每一个设置从第1到第4调制器输出的调制码元流，以便周期性地重复收缩调制码元的位置。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，如果构成调制码元流的调制码元的个数是4，则第1和第2收缩器根据下式给出的收缩矩阵P1确定收缩调制码元的位置：
P 1 = 1 1 1 0 1 0 1 1
其中，一列对应于一个发送间隔，一行对应于一个发送天线，第1行应用于第1收缩器，第2行应用于第2收缩器。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，如果构成调制码元流的调制码元的个数是4，则第3和第4收缩器根据下式给出的收缩矩阵P2确定收缩调制码元的位置：
P 2 = 0 1 0 1 1 1 1 1
其中，一列对应于一个发送间隔，一行对应于一个发送天线，第1行应用于第3收缩器，第2行应用于第4收缩器。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，如果构成调制码元流的调制码元的个数是8，则第1到第4收缩器根据下式给出的收缩矩阵P3确定收缩调制码元的位置：
P 3 = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1
其中，一列对应于一个发送间隔，一行对应于一个发送天线，第1行应用于第1收缩器，第2行应用于第2收缩器，第3行应用于第3收缩器，第4行应用于第4收缩器。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，如果构成调制码元流的调制码元的个数是8，则第1到第4收缩器根据下式给出的收缩矩阵P4确定收缩调制码元的位置：
P 4 = 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1
其中，一列对应于一个发送间隔，一行对应于一个发送天线，第1行应用于第1收缩器，第2行应用于第2收缩器，第3行应用于第3收缩器，第4行应用于第4收缩器，并在元素“0”的位置中收缩调制码元。
8.一种在用于发送数据的设备中发送数据的方法，该设备包括第1到第3发送天线的至少3个发送天线，并利用叠加天线方案把第1和第2发送天线分组成第1发送天线组，把第2和第3发送天线分组成第2发送天线组，该方法包括如下步骤：
接收通过第1发送天线组发送的L种信息位流，以预定调制方案调制L种信息位流的每一种，并输出第1和第2种调制码元流；
接收通过第2发送天线组发送的L种信息位流，以预定调制方案调制所述L种信息位流的每一种，并输出第3和第4种调制码元流；
接收第1到第4种调制码元流，在接收的第1到第4种调制码元流当中收缩预定位置中的至少一个调制码元，并输出第1到第4种收缩调制码元流；以及
通过第1发送天线发送第1收缩调制码元流，在对第2和第3收缩调制码元流求和之后，通过第2发送天线发送第2收缩调制码元流和第3收缩调制码元流，并通过第3发送天线发送第4收缩调制码元流。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，对于第1到第4调制码元流，把收缩调制码元的个数设置成相同的数目。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，设置第1到第4调制码元流，以便周期性地重复收缩调制码元的位置。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，如果构成调制码元流的调制码元的个数是4，则根据下式给出的收缩矩阵P1确定收缩调制码元的第1和第2调制码元流的位置：
P 1 = 1 1 1 0 1 0 1 1
其中，一列对应于一个发送间隔，一行对应于一个发送天线，第1行应用于第1调制码元流，第2行应用于第2调制码元流，并在元素“0”的位置中收缩调制码元。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，如果构成调制码元流的调制码元的个数是4，则根据下式给出的收缩矩阵P2确定收缩调制码元的第3和第4调制码元流的位置：
P 2 = 0 1 0 1 1 1 1 1
其中，一列对应于一个发送间隔，一行对应于一个发送天线，第1行应用于第3调制码元流，第2行应用于第4调制码元流，并在元素“0”的位置中收缩调制码元。
13.根据权利要求8所述的方法，其中，如果构成调制码元流的调制码元的个数是8，则根据下式给出的收缩矩阵P3确定收缩调制码元的第1到第4调制码元流的位置：
P 3 = 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1
其中，一列对应于一个发送间隔，一行对应于一个发送天线，第1行应用于第1调制码元流，第2行应用于第2调制码元流，第3行应用于第3调制码元流，第4行应用于第4调制码元流，并在元素“0”的位置中收缩调制码元。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，如果构成调制码元流的调制码元的个数是8，则根据下式给出的收缩矩阵P4确定收缩调制码元的第1到第4调制码元流的位置：
P 4 = 1 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1
其中，一列对应于一个发送间隔，一行对应于一个发送天线，第1行应用于第1调制码元流，第2行应用于第1调制码元流或第2调制码元流，第3行应用于第2调制码元流或第3调制码元流，第4行应用于第4调制码元流，并在元素“0”的位置中收缩调制码元。
15.在通过N个接收天线接收通过M个发送天线从发送器发送的调制码元流的移动通信系统中接收数据的设备，该设备包括：
与N个接收天线的每一个相连接的信道估计器，用于信道估计从N个接收天线输出的接收码元流；
与N个接收天线的每一个相连接的干扰抑制器，用于从N个接收天线输出的接收码元流的每一种当中消除作为干扰成分的接收码元；
M个调制器，用于以预定调制方案调制可能从发送器发送的所有信息位流的每一种，并输出调制码元流；
M个收缩器，用于从M个调制器输出的调制码元流的每一种中收缩预定位置中的至少一个调制码元；以及
发送码元流检测器，用于根据接收码元流和在通过与信道估计器估计的信道相同的信道发送从M个收缩器输出的调制码元流的情况下的推测信道输出，通过考虑并行转移，检测从发送器发送的发送码元流。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，对于从M个调制器输出的调制码元流，M个收缩器的每一个把收缩调制码元的个数设置成相同的数目或不同的数目。
17.根据权利要求15所述的设备，其中，M个收缩器的每一个设置从M个调制器输出的调制码元流，以便周期性地重复收缩调制码元的位置。
18.在通过N个接收天线接收通过M个发送天线从发送器发送的调制码元流的移动通信系统中接收数据的方法，该方法包括如下步骤：
信道估计从N个接收天线输出的接收码元流；
从N个接收天线输出的接收码元流的每一种中消除作为干扰成分的接收码元；
以预定调制方案调制可能从发送器发送的所有信息位流的每一种，并输出M种调制码元流；
从M种调制码元流的每一种中收缩预定位置中的至少一个调制码元；以及
根据接收码元流和在通过与信道估计器估计的信道相同的信道发送从中收缩了至少一个调制码元的调制码元流的情况下的推测信道输出，通过考虑并行转移，检测从发送器发送的发送码元流。
19.根据权利要求18所述的方法，其中，对于从M个调制码元流，把收缩调制码元的个数设置成相同的数目。
20.根据权利要求18所述的方法，其中，设置M个调制码元流，以便周期性地重复收缩调制码元的位置。
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