CN1323109A - 选频衰落信道的正交频分复用发射分集系统 - Google Patents

Abstract

利用包括正交频分复用(OFDM)技术并结合至少两个天线发射分集装置的系统以实现选频衰落信道的无线通信。具体地说,OFDM把一个多路径信道转变成多个窄带子信道,每个子信道有平坦的衰落。然后,把至少两个天线的相同频率子信道上的信号组合在一起。考虑第一频率子信道,在第一个OFDM时间间隔期间,从第一天线(0)和第二天线(1)的第一频率子信道上分别发射第一信号和第二信号。在第二个OFDM时间间隔期间,从第一天线和第二天线分别发射第二信号的反号(－)复共轭和第一信号的复共轭。

Description

选频衰落信道的正交频分复用发射分集系统

本发明涉及无线通信，具体涉及正交频分复用(OFDM)传输系统。

在无线通信系统中实现平坦衰落传输信道的发射分集装置是众所周知的。在作者为S.M.Alamouti的文献中所描述一种已知的现有技术系统，其标题为“A Simple Transmit Diversity Technique forWireless Communications”,IEEE Journal On Select Areas InCommunications,Vol.16,No.8,pp.1451-1458,October1998。也可参阅给Alamouti等人的PCT出版专利申请WO9914871A1,1999年3月25日发表。然而，Alamouti装置不能直接应用于选频衰落信道。而且，在利用多于两(2)个发射天线时，Alamouti装置导致传输速率损失。此外，当发射天线数目大于两(2)个时，与Alamouti装置相同精神的其他时空分组编码装置也能导致速率损失。例如，见作者为V.Tarokh等人关于这种空分组编码的文献，其标题为“Space-time block codes from orthogonal designs”,IEEE Transactions onInformation Theory,Vol.45,pp.1456-1467,July 1999。

利用包括正交频分复用(OFDM)技术并结合至少两个天线发射分集装置的系统，可以克服选频衰落信道的无线通信中发射分集装置的问题和/或限制。具体地说，OFDM把一个多路径信道转变成多个窄带子信道，每个子信道有平坦的衰落。然后，把至少两个天线的相同子信道上的信号组合在一起。考虑第一频率子信道，在第一个OFDM时间间隔期间，从第一天线(0)和第二天线(1)的第一频率子信道上分别发射第一信号和第二信号。在第二个OFDM时间间隔期间，从第一天线和第二天线分别发射第二信号的反号(-)复共轭和第一信号的复共轭。

在本发明的一个特定实施例中，利用逆序复共轭和逆序反号(-)复共轭以及明智地选取处理的数据信号，为的是在第一个和第二个OFDM间隔期间发射合适的信号，可以实现该实施装置中减小的复杂性。此外，若信道在两个OFDM间隔上保持恒定，则可以给每个频率子信道实现分集组合。

在本发明的另一个实施例中，利用天线组跳频并结合OFDM频率子信道信号按时间配对以实现无速率损耗下增大的发射分集。

图1A以图表的形式说明用于本发明一个实施例中的信号按时间配对，该信号是从OFDM发射分集系统中的第一天线发射的；

图1B以图表的形式说明用于本发明一个实施例中的信号按时间配对，该信号是从OFDM发射分集系统中的第二天线发射的；

图2以简化方框图形式表示本发明一个实施例的细节；

图3以简化方框图形式表示按照本发明的OFDM发射分集系统中复杂性减小的实施装置细节；

图4A以图表的形式说明用于本发明一个实施例中信号按时间配对，该信号是从天线组跳频OFDM发射分集系统中的第一天线发射的；

图4B以图表的形式说明用于本发明一个实施例中信号按时间配对，该信号是从天线组跳频OFDM发射分集系统中的第二天线发射的；

图4C以图表的形式说明用于本发明一个实施例中信号按时间配对，该信号是从天线组跳频OFDM发射分集系统中的第三天线发射的；

图4D以图表的形式说明用于本发明一个实施例中信号按时间配对，该信号是从天线组跳频OFDM发射分集系统中的第四天线发射的；

图5以简化方框图形式表示本发明一个实施例的细节，用于实现OFDM发射分集系统中的天线组跳频；和

图6是一个OFDM信号的矩阵例子，可以有利地用于图5所示的本发明实施例。

图1A以图表的形式说明用于本发明一个实施例中信号按时间配对，该信号是从OFDM发射分集系统中的第一天线(天线0)发射的。具体地说，图中画出在反向快速傅里叶(IFFT)之前沿垂直时间轴的信号分量x₀(0)和-x₁ ^*(0)，其中*表示复共轭。

类似地，图1B以图表的形式说明用于本发明一个实施例中信号按时间配对，该信号是从OFDM发射分集系统中的第二天线(天线1)发射的。具体地说，图中画出在反向快速傅里叶变换(IFFT)之前沿垂直时间轴的信号分量x₁(0)和x₀ ^*(0)，其中*表示复共轭。

因此，在第一个OFDM间隔，信号配对是这样的，信号分量x₀(0)是从天线0发射的，而信号分量x₁(0)是从天线1发射的；在第二个OFDM间隔，信号配对是这样的，信号分量-x₁ ^*(0)是从天线0发射的，而信号分量x₀ ^*(0)是从天线1发射的。同样，*表示信号的复共轭。

图2以简化方框图的形式表示本发明一个实施例的细节。具体地说，待发射的N长度信号矢量X₀=[x₀(0),x₀(1),…,x₀(N-1)]提供给反向快速傅里叶变换(IFFT)单元201和复共轭单元202。请注意，信号X₀是已经编码和调制的数字信号，例如，利用相移键控(PSK)，正交调幅(QAM)或类似的方法。IFFT单元201按照熟知的方式得到信号X₀的反向快速傅里叶变换，并产生Y₀。在这个例子中，Y₀=[y₀(0),y₀(1),…,y₀(N-1)]=F^-1(X₀)，它是X₀的N点IFFT，其中 $y_0\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_0\left(m\right)e^{j2\mathrm{\πmn}/N},$ n=0,…,N-1。接着，Y₀提供给可控选择器205的第一输入端。

类似地，待发射的N长度信号矢量X₁=[x₁(0),x₁(1),…,x₁(N-1)]提供给反向快速傅里叶变换(IFFT)单元203和反号(-)复共轭单元204。请注意，信号X₁也是已经编码和调制的数字信号，例如，利用PSK,QAM或类似的方法。IFFT单元203按照熟知的方式得到信号X₁的反向快速傅里叶变换，并产生Y₁。在这个例子中，Y₁=[y₁(0),y₁(1),…,y₁(N-1)]=F^-1(X₁)，它是X₁的N点IFFT，其中 $y_1\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_1\left(m\right)e^{j2\mathrm{\πmn}/N},$ n=0,…,N-1。接着，Y₁提供给可控选择器206的第一输入端。

来自复共轭单元202的输出是X₀ ^*=[x₀ ^*(0),x₀ ^*(1),…,x₀ ^*(N-1)]。同样，其中“*”表示复共轭。然后，待发射的信号X₀ ^*提供给反向快速傅里叶变换(IFFT)单元207。IFFT单元207按照熟知的方式产生X₀ ^*的反向快速傅里叶变换，即，Y₀′=[y₀′(0),y₀′(1),…,y₀′(N-1)]=F^-1(X₀ ^*)，其中 $y_0^{\′}\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_0^{*}\left(m\right)e^{j2\mathrm{\πmn}/N},$ n=0,…,N-1。接着，Y₀′提供给可控选择器206的第二输入端。

来自反号(-)复共轭单元204的输出是-X₁ ^*=[-x₁ ^*(0),-x₁ ^*(1),…,-x₁ ^*(N-1)]。然后，待发射的信号-X₁ ^*提供给反向快速傅里叶变换(IFFT)单元208。IFFT单元208按照熟知的方式产生-X₁ ^*的反向快速傅里叶变换，即，Y₁′=[y₁′(0),y₁′(1),…,y₁′(N-1)]F^-1(X₁ ^*),其中 $y_1^{\′}\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}-x_1^{*}\left(m\right)e^{j2\mathrm{\πmn}/N},$ n=0,…,N-1。接着，Y₁′提供给可控选择器205的第二输入端。

应当注意，信号X₀,X₁,X₀ ^*，和-X₁ ^*是频域信号，而Y₀,Y₁,Y₀′，和Y₁′是时域信号。

可控选择器205在选择输入端217的控制下在第一个(例如，偶数)OFDM间隔期间提供Y₀和在第二个(例如，奇数)OFDM间隔期间提供Y₁′，作为提供给循环前缀单元209的输出。接着，循环前缀单元209给每个OFDM间隔(即，每个符号周期)附加一个循环前缀。利用循环前缀补偿信道响应和发射机中所用脉冲整形滤波器(未画出)引入的弥散。请注意，添加循环前缀只是给OFDM发射机中使用的那些音调。由于该发射机主要是用在基站中，循环前缀添加到所有可用的正交音调。然而，若发射机用在仅采用单个OFDM音调的移动单元中，则循环前缀仅利用该移动单元所采用的特定单音调。然后，附加的Y₀或Y₁′信号经数模转换器(D/A)210转换成模拟形式，并提供给RF发射机211，经天线212(即，天线0)发射。请注意，RF发射机211完成OFDM信号常规的基带到通带的转变用于发射。

类似地，可控选择器206在选择输入端218的控制下在第一个(例如，偶数)OFDM间隔期间提供Y₁和在第二个(例如，奇数)OFDM间隔期间提供Y₀′，作为提供给循环前缀单元213的输出。接着，循环前缀单元213给每个OFDM间隔(即，每个符号周期)附加一个循环前缀。利用循环前缀补偿信道响应和发射机中所用脉冲整形滤波器(未画出)引入的弥散。请注意，添加循环前缀只是给OFDM发射机中使用的那些音调。由于该发射机主要是用在基站中，循环前缀添加到所有可用的正交音调。然而，若发射机用在仅采用单个OFDM音调的移动单元中，则循环前缀仅利用该移动单元所采用的特定单音调。然后，附加的Y₁或Y₀′信号经数模转换器(D/A)214转换成模拟形式，并提供给RF发射机215，经天线216(即，天线1)发射。

图3以简化方框图形式表示按照本发明的OFDM发射分集系统中复杂性减小的实施装置细节。具体地说，待发射的N长度信号矢量X₀[x₀(0),x₀(1),…,x₀(N-1)]提供给反向快速傅里叶变换(IFFT)单元301，它按照熟知的方式得到信号X₀的反向快速傅里叶变换并产生Y₀。在这个例子中，Y₀=[y₀(0),y₀(1),…,y₀(N-1)]=F^-1(X₀)，它是X₀的N点IFFT，其中 $y_0\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_0\left(m\right)e^{j2\mathrm{\πmn}/N},$ n=0,…,N-1。接着，Y₀提供给可控选择器302的第一输入端和逆序复共轭单元303。请注意，信号X₀是已经编码和调制的数字信号，例如，利用PSK,QAM或类似的方法。

类似地，待发射的N长度信号矢量X₁=[x₁(0),x₁(1),…,x₁(N-1)]提供给反向快速傅里叶变换(IFFT)单元304，它按照熟知的方式得到信号X₁的反向快速傅里叶变换并产生Y₁。在这个例子中，Y₁=[y₁(0),y₁(1),…,y₁(N-1)]=F^-1(X₁)，它是X₁的N点IFFT，其中 $y_1\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_1\left(m\right)e^{j2\mathrm{\πmn}/N},$ n=0,…,N-1。接着，Y₁提供给可控选择器305的第一输入端和逆序反号(-)复共轭单元306。请注意，信号X₁也是已经编码和调制的数字信号，例如，利用PSK,QAM或类似的方法。

逆序复共轭单元303产生来自Y₀的X₀ ^*的反向傅里叶变换，即Y₀′=[y₀′(0),y₀′(1),…,y₀′(N-1)]=F^-1(X₀ ^*)，其中 $y_0^{\′}\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_0^{*}\left(m\right)e^{j2\mathrm{\πmn}/N}=y_0^{*}$ (N-n),n=0,…,N-1，而*表示复共轭。请注意逆序，y₀′(0)=y₀ ^*(N)=y₀ ^*(0),y₀′(1)=y₀ ^*(N-1),…,y₀′(N-1)=y₀ ^*(0)。接着，Y₀′提供给可控选择器305的第二输入端。请注意，可控选择器305是经提供给控制输入端316的信号受到控制，选取提供给它第一输入端的信号或提供给它第二输入端的信号(即，y₁或y₀′)作为输出。

类似地，逆序反号(-)复共轭单元306产生来自Y₁的X₁ ^*的反号(-)反向傅里叶变换，即，Y₁′=[y₁′(0),y₁′(1),…,y₁′(N-1)]=F^-1(X₁ ^*)，其中 $y_1^{\′}\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}-x_1^{*}\left(m\right)e^{j2\mathrm{\πmn}/N}=-y_1^{*}(N-n),$ n=0,…,N-1，而*表示复共轭。请注意逆序，y₁′(0)=-y₁ ^*(N)=-y₁ ^*(0),y₁′(1)=-y₁ ^*(N-1),…,y₁′(N-1)=-y₁ ^*(1)。接着，Y₁′提供给可控选择器302的第二输入端。请注意，可控选择器302也是经提供给控制输入315的信号受到控制，选取提供给它第一输入端的信号或提供给它第二输入端的信号(即，Y₀或Y₁′)作为输出。

可控选择器302的输出提供给循环前缀单元307，它附加循环前缀给每个OFDM间隔，即，每个符号周期。利用循环前缀补偿信道响应和发射机中所用脉冲整形滤波器(未画出)引入的弥散。请注意，添加循环前缀只是给OFDM发射机中使用的那些音调。由于该发射机主要是用在基站中，循环前缀添加到所有可用的正交音调。然而，若发射机用在仅采用单个OFDM音调的移动单元中，则循环前缀仅利用该移动单元所采用的特定单音调。然后，附加的Y₀或Y₁′信号经数模转换器(D/A)308转换成模拟形式，并提供给RF发射机309，经天线310(即，天线0)发射。

类似地，可控选择器305的输出提供给循环前缀单元311，它附加循环前缀给每个OFDM间隔，即，每个符号周期。同样，利用循环前缀补偿信道响应和发射机中所用脉冲整形滤波器(未画出)引入的弥散。请注意，添加循环前缀只是给OFDM发射机中使用的那些音调。由于该发射机主要是用在基站中，循环前缀添加到所有可用的正交音调。然而，若发射机用在仅采用单个OFDM音调的移动单元中，则循环前缀仅利用该移动单元所采用的特定单音调。然后，附加的Y₁或Y₀′信号经数模转换器(D/A)312转换成模拟形式，并提供给RF发射机313，经天线314(即，天线1)发射。

因此，在第一个(例如，偶数)OFDM间隔，可控选择器302和305分别选取信号矢量Y₀和Y₁；而在第二个(例如，奇数)OFDM间隔，可控选择器分别选取信号矢量Y₁′和Y₀′。所以，在第一个OFDM间隔，在附加了前缀和D/A转变之后的Y₀信号矢量版本提供给天线(0)310用于发射和在附加了前缀和D/A转变之后的Y₁信号矢量版本提供给天线(1)314用于发射。在第二个(例如，奇数)OFDM间隔，在附加了前缀和D/A转变之后的Y₁′信号矢量版本提供给天线(0)310用于发射和在附加了前缀和D/A转变之后的Y₀′信号矢量版本提供给天线(1)314用于发射。

所以，可以看出，在OFDM中实现发射分集所利用的实施装置远比图2中所示的实施装置简单。

在本发明的另一个实施例中，有利地采用多于两个发射天线以实现发射分集。在每个频率子信道中，两个天线组合在一起，并利用图1A和1B所示的信号模式。应当注意，组合的模式，即，每个频率子信道的天线选取，可以不同。

还应该注意，虽然以下的例子采用四个天线，但是，可采用任何数目大于2的天线。此外，以下把“频率子信道”简单地称之为“子信道”。

图4A以图表的形式说明用于本发明一个实施例中的信号按时间配对，该信号是从天线组跳频OFDM发射分集系统中的第一天线(这个例子中的天线0)发射的。因此，如图所示，在第一个OFDM时间间隔：第一子信道包含信号分量x₀(0)；第二子信道包含零(0)；第三子信道包含信号分量x₀(2)；第四子信道包含零(0)；等等，而在第二个OFDM时间间隔：第一子信道包含信号分量-x₁ ^*(0)；第二子信道包含零(0)；第三子信道包含信号分量-x₁ ^*(2)；第四子信道包含零(0)；等等。

图4B以图表的形式说明用于本发明一个实施例中的信号按时间配对，该信号是从天线组跳频OFDM发射分集系统中的第二天线发射的。因此，如图所示，在第一个OFDM时间间隔：第一子信道包含信号分量x₁(0)；第二子信道包含零(0)；第三子信道包含零(0)；第四子信道包含信号分量x₀(3)；等等，而在第二个OFDM时间间隔：第一子信道包含信号分量x₀ ^*(0)；第二子信道包含零(0)；第三子信道包含零(0)；第四子信道包含信号分量-x₁ ^*(3)；等等。

图4C以图表的形式说明用于本发明一个实施例中的信号按时间配对，该信号是从天线组跳频OFDM发射分集系统中的第三天线发射的。因此，如图所示，在第一个OFDM时间间隔：第一子信道包含零(0)；第二子信道包含信号分量x₀(1)；第三子信道包含信号分量x₁(2)；第四子信道包含零(0)；等等，而在第二个OFDM时间间隔：第一子信道包含零(0)；第二子信道包含信号分量-x₁ ^*(1)；第三子信道包含信号分量x₀ ^*(2)；第四子信道包含零(0)；等等。

图4D以图表的形式说明用于本发明一个实施例中的信号按时间配对，该信号是从天线组跳频OFDM发射分集系统中的第四天线发射的。因此，如图所示，在第一个OFDM时间间隔：第一子信道包含零(0)；第二子信道包含信号分量x₁(1)；第三子信道包含零(0)；第四子信道包含信号分量x₁(3)；等等，而在第二个OFDM时间间隔：第一子信道包含零(0)；第二子信道包含信号分量x₀ ^*(1)；第三子信道包含零(0)；第四子信道包含信号分量x₀ ^*(3)；等等。

如图所示，在由两(2)个天线构成的每组中，信号分量在每个子信道上是按时间配对的。在这个例子中，天线的组合随不同的子信道而变化。在第一子信道上，天线0和天线1组合在一起；在第二子信道上，天线2和天线3组合在一起；在第三子信道上，天线0和天线2组合在一起；在第四子信道上，天线1和天线3组合在一起；等等。

图5以简化方框图形式表示本发明一个实施例的细节，用于实现OFDM发射分集系统中的天线组跳频。具体地说，待发射的N长度信号矢量X₀=[x₀(0),x₀(1),…,x₀(N-1)]提供给“信号和选择处理器，和分配器”501。类似地，待发射的N长度信号矢量X₁=[x₁(0),x₁(1),…,x₁(N-1)]也提供给“信号和选择处理器，和分配器”501。如该图与以上图2中本发明实施例的关系所示，信号和选择处理器，和分配器501的作用是产生信号矢量X₀的复共轭，即，X₀ ^*[x₀ ^*(0),x₀ ^*(1),…,x₀ ^*(N-1)]，和产生信号矢量X₁的反号(-)复共轭，即，-X₁ ^*=[-x₁ ^*(0),-x₁ ^*(1),…,-x₁ ^*(N-1)]。根据信号分量X₀,X₁,X₀ ^*和-X₁ ^*，在这个例子中，信号和选择处理器，和分配器501产生图6所示的信号矩阵。具体地说，产生的信号是用X₀′,X₁′,X₂′,X₃′,X₄′,X₅′,X₆′，和X₇′表示。如图6中所示：

X₀′=[x₀(0),0,x₀(2),0,x₀(4),0,x₀(6),0,…]；

X₁′=[-x₁ ^*(0),0,-x₁ ^*(2),0,-x₁ ^*(4),0,-x₁ ^*(6),0,…]；

X₂′=[x₁(0),0,0,x₀(3),x₁(4),0,0,x₀(7),…]；

X₃′=[x₀ ^*(0),0,0,-x₁ ^*(3),x₀ ^*(4),0,0,-x₁ ^*(7),…]；

X₄′=[0,x₀(1),x₁(2),0,0,x₀(5),x₁(6),0,…]；

X₅′=[0,-x₁ ^*(1),x₀ ^*(2),0,0,-x₁ ^*(5),x₀ ^*(6),0,…]；

X₆′=[0,x₁(1),0,x₁(3),0,x₁(5),0,x₁(7),…]；和

X₇′=[0,x₀ ^*(1),0,x₀ ^*(3),0,x₀ ^*(5),0,x₀ ^*(7),…]，

其中“*”表示复共轭。

然后，X₀′提供给产生其反向快速傅里叶变换的IFFT单元502，即，Z₀′=F^-1X₀′，该方法类似于上述图2的本发明实施例中描述的方法。Z₀′提供给可控选择器503的第一输入端。

类似地，X₁′提供给产生其反向快速傅里叶变换的IFFT单元504，即，Z₁′=F^-1X₁′，该方法也类似于上述图2的本发明实施例中描述的方法。Z₁′提供给可控选择器503的第二输入端。可控选择器503响应于从选择总线514提供给终端515的控制信号，该信号是由信号和选择处理器，和分配器501产生的，在交替的OFDM时间间隔期间(例如，在偶数和奇偶数间隔期间)实现信号分量的选择。

可控选择器503的输出提供给循环前缀单元516，如上所述，它附加循环前缀给每个OFDM间隔，即，每个符号周期。然后，附加的Z₀′或Z₁′信号经数模转换器(D/A)517转变成模拟形式，并提供给RF发射机518，经天线519(即，天线0)发射。

X₂′提供给产生其反向快速傅里叶变换的IFFT单元505，即，Z₂′=F^-1X₂′，该方法类似于上述图2的本发明实施例中描述的方法。Z₂′提供给可控选择器506的第一输入端。

类似地，X₃′提供给产生其反向快速傅里叶变换的IFFT单元507，即，Z₃′=F^-1X₃′，该方法也类似于上述图2的本发明实施例中描述的方法。Z₃′提供给可控选择器506的第二输入端。可控选择器506响应于从选择总线514提供给终端520的控制信号，该信号是由信号和选择处理器，和分配器501产生的，在交替的OFDM时间间隔期间(例如，在偶数和奇偶数间隔期间)实现信号分量的选择。

可控选择器506的输出提供给循环前缀单元521，如上所述，它附加循环前缀给每个OFDM间隔，即，每个符号周期。然后，附加的Z₂′或Z₃′信号经数模转换器(D/A)522转变成模拟形式，并提供给RF发射机523，经天线524(即，天线1)发射。

X₄′提供给产生其反向快速傅里叶变换的IFFT单元508，即，Z₄′=F^-1X₄′，该方法类似于上述图2的本发明实施例中描述的方法。Z₄′提供给可控选择器509的第一输入端。

类似地，X₅′提供给产生其反向快速傅里叶变换的IFFT单元510，即，Z₅′=F^-1X₅′，该方法也类似于上述图2的本发明实施例中描述的方法。Z₅′提供给可控选择器509的第二输入端。可控选择器509响应于从选择总线514提供给终端525的控制信号，该信号是由信号和选择处理器，和分配器501产生的，在交替的OFDM时间间隔期间(例如，在偶数和奇偶数间隔期间)实现信号分量的选择。

可控选择器509的输出提供给循环前缀单元526，如上所述，它附加循环前缀给每个OFDM间隔，即，每个符号周期。然后，附加的Z₄′或Z₅′信号经数模转换器(D/A)527转变成模拟形式，并提供给RF发射机528，经天线529(即，天线2)发射。

Z6′提供给产生其反向快速傅里叶变换的IFFT单元511，即，Z₆′=F^-1X₆′，该方法类似于上述图2的本发明实施例中描述的方法。Z₆′提供给可控选择器512的第一输入端。

类似地，X₇′提供给产生其反向快速傅里叶变换的IFFT单元513，即，Z₇′=F^-1X₇′，该方法也类似于上述图2的本发明实施例中描述的方法。Z₇′提供给可控选择器512的第二输入端。可控选择器512响应于从选择总线514提供给终端530的控制信号，该信号是由信号和选择处理器，和分配器501产生的，在交替的OFDM时间间隔期间(例如，在偶数和奇偶数间隔期间)实现信号分量的选择。

可控选择器512的输出提供给循环前缀单元531，如上所述，它附加循环前缀给每个OFDM间隔，即，每个符号周期。然后，附加的Z₆′或Z₇′信号经数模转换器(D/A)532转变成模拟形式，并提供给RF发射机533，经天线534(即，天线3)发射。

还应该注意，天线组合可以取代逐个音调而是各种音调群集的形式。的确，在不偏离本发明精神和范围的条件下，其他特殊的天线组合模式也是容易实现的。有关一种群集OFDM通信系统的情况，请参阅美国专利5,914,933,1999年6月22日发表。

当然，上述的各个实施例仅仅是说明本发明的原理。的确，在不偏离本发明精神和范围的条件下，本领域专业人员能够设计出许多其他的方法或设备。具体地说，我们注意到本发明的描述是指信号按时间配对，但是，它们同样适用于按频率配对或按时间和频率配对。此外，还可以利用过抽样信号。

Claims (68)

1．一种用在无线通信系统中以实现发射分集的设备，该发射分集包括待发射的第一频域信号和第二频域信号，包括：

复共轭发生器，用于产生第三频域信号，它代表所述第一频域信号的复共轭；

反号(-)复共轭发生器，用于产生第四频域信号，它代表所述第二频域信号的反号(-)复共轭；

时域信号发生器，用于产生第一时域信号至第四时域信号，它们分别代表所述第一频域信号至所述第四频域信号；和

配对设备，用于在指定的传输时间间隔给所述第一时域信号至第四时域信号中的选取分量配对，从而给无线通信系统中的频率衰落信道提供发射分集。

2．按照权利要求1的设备，其中所述时域信号发生器包括：变换设备，用于把所述频域信号变换成所述时域信号。

3．按照权利要求2的设备，其中所述变换设备包括：反向傅里叶变换设备。

4．按照权利要求3的设备，其中所述傅里叶变换设备包括：反向快速傅里叶变换设备。

5．按照权利要求4的设备，其中所述快速傅里叶变换设备包括：多个反向快速傅里叶变换单元，各个反向快速傅里叶变换单元是在一对一的基础上与每个所述频域信号相关。

6．按照权利要求1的设备，还包括：第一天线和至少一个第二天线，用于发射所述时域信号。

7．按照权利要求6的设备，其中所述配对设备至少包括：第一可控选择器和第二可控选择器，第一可控选择器用于：可控地选取所述第一时域信号的信号分量，在第一时间间隔期间在所述第一天线上发射和可控地选取所述第四时域信号的信号分量，在第二时间间隔期间在所述第一天线上发射；第二可控选择器用于：可控地选取所述第二时域信号的信号分量，在第一时间间隔期间在所述第二天线上发射和可控地选取所述第三时域信号的信号分量，在第二时间间隔期间在所述第二天线上发射。

8．按照权利要求7的设备，其中所述第一时间间隔和第二时间间隔是正交频分复用(OFDM)符号间隔。

9．按照权利要求8的设备，其中所述时域信号发生器包括：多个反向快速傅里叶变换单元，它们是在一对一的基础上与所述频域信号相关，把所述频域信号变换成所述时域信号。

10．按照权利要求9的设备，其中所述第一频域信号是X₀=[x₀(0),x₀(1),…,x₀(N-1)]的形式，它对应的第一时域信号是Y₀=[y₀=(0),y₀(1),…,y₀(N-1)]=F^-1(X₀)的形式，F^-1是反向傅里叶变换。

11．按照权利要求10的设备，其中 $y_0\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_0\left(m\right)e^{j2\mathrm{\πmn}/N},$ n=0,…,N-1。

12．按照权利要求9的设备，其中所述第二频域信号是X₁=[x₁(0),x₁(1),…,x₁(N-1)]的形式，它对应的第二时域信号是Y₁=[y₁(0),y₁(1),…,y₁(N-1)]=F^-1(X₁)的形式，F^-1是反向傅里叶变换。

13．按照权利要求12的设备，其中 $y_1\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_1\left(m\right)e^{j2\mathrm{\πmn}/N},$ n=0,…,N-1。

14．按照权利要求9的设备，其中所述第三频域信号是X₀ ^*=[x₀ ^*(0),x₀ ^*(1),…,x₀ ^*(N-1)]的形式，它对应的第三时域信号是Y₀′=[y₀′(0),y₀′(1),…,y₀′(N-1)]=F^-1(X₀ ^*)，的形式，F^-1是反向傅里叶变换，而*表示复共轭。

15．按照权利要求14的设备，其中 $y_0^{\′}\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_0^{*}\left(m\right)e^{j2\mathrm{\πmn}/N},$ n=0,…,N-1，而*表示复共轭。

16．按照权利要求9的设备，其中所述第四频域信号是-X₁ ^*=[-x₁ ^*(0),-x₁ ^*(1),…,-x₁ ^*(N-1)]的形式，它对应的第四时域信号是Y₁′=[y₁′(0),y₁′(1),…,y₁′(N-1)]=F^-1(X₁ ^*)的形式，F^-1是反向傅里叶变换，而*表示复共轭。

17．按照权利要求16的设备，其中所述 $y_1^{\′}\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}-x_1^{*}\left(m\right)e^{j2\mathrm{\πmn}/N},$ n=0,…,N-1，而*表示复共轭。

18．一种用在无线通信系统中以实现发射分集的设备，该发射分集包括待发射的第一频域信号和第二频域信号，包括：

时域信号发生器，用于产生第一时域信号和第二时域信号，它们分别代表所述第一频域信号和所述第二频域信号；

逆序复共轭发生器，用于产生第三时域信号，它代表所述第一时域信号的逆序复共轭；

逆序反号(-)复共轭发生器，用于产生第四时域信号，它代表所述所述第二时域信号的逆序反号(-)复共轭；和

配对设备，用于在指定的传输时间间隔给所述第一时域信号至第四时域信号的选取分量配对，从而给无线通信系统中的频率衰落信道提供发射分集。

19．按照权利要求18的设备，其中所述时域信号发生器包括：变换设备，用于把所述频域信号变换成所述时域信号。

20．按照权利要求19的设备，其中所述变换设备包括：反向傅里叶变换设备。

21．按照权利要求20的设备，其中所述傅里叶变换设备包括：反向快速傅里叶变换设备。

22．按照权利要求21的设备，其中所述快速傅里叶变换设备包括：多个反向快速傅里叶变换单元，各个反向快速傅里叶变换单元是在一对一的基础上与每个所述频域信号相关。

23．按照权利要求18的设备，还包括：第一天线和至少一个第二天线，用于发射所述时域信号。

24．按照权利要求23的设备，其中所述配对设备至少包括：第一可控选择器和第二可控选择器，第一可控选择器用于：可控地选取所述第一时域信号的信号分量，在第一时间间隔期间在所述第一天线上发射和可控地选取所述第四时域信号的信号分量，在第二时间间隔期间在所述第一天线上发射；第二可控选择器用于：可控地选取所述第二时域信号的信号分量，在第一时间间隔期间在所述第二天线上发射和可控地选取所述第三时域信号的信号分量，在第二时间间隔期间在所述第二天线上发射。

25．按照权利要求24的设备，其中所述第一时间间隔和第二时间间隔是正交频分复用(OFDM)符号间隔。

26．按照权利要求25的设备，其中所述时域信号发生器包括：多个反向快速傅里叶变换单元，它们是在一对一的基础上与每个所述频域信号相关，把所述频域信号变换成所述时域信号。

27．按照权利要求26的设备，其中所述第一频域信号是X₀=[x₀(0),x₀(1),…,x₀(N-1)]的形式，它对应的第一时域信号是Y₀=[y₀(0),y₀(1),…,y₀(N-1)]=F^-1(X₀)的形式，F^-1是反向傅里叶变换。

28．按照权利要求27的设备，其中 $y_0\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_0\left(m\right)e^{j2\mathrm{\πmn}/N},$ n=0,…,N-1。

29．按照权利要求26的设备，其中所述第二频域信号是X₁=[x₁(0),x₁(1),…,x₁(N-1)]的形式，它对应的第二时域信号是Y₁=[y₁(0),y₁(1),…,y₁(N-1)]=F^-1(X₁)的形式，F^-1是反向傅里叶变换。

30．按照权利要求29的设备，其中 $y_1\left(n\right)=\frac{1}{\sqrt{N}}\underset{m=0}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}{x}_1\left(m\right)e^{j2\mathrm{\πmn}/N},$ n=0,…,N-1。

31．按照权利要求26的设备，其中所述第三时域信号是Y₀′=[y₀′(0),y₀′(1),…,y₀′(N-1)]的形式。

32．按照权利要求31的设备，其中y₀′(n)=y₀ ^*(N-n),n=0,…,N-1，具有逆序的关系，y₀′(0)=y₀ ^*(N)=y₀ ^*(0),y₀′(1)=y₀ ^*(N-1),…,y₀′(N-1)=y₀ ^*(1)，而*表示复共轭。

33．按照权利要求26的设备，其中所述第四时域信号是Y₁′=[y₁′(0),y₁′(1),…,y₁′(N-1)]的形式。

34．按照权利要求33的设备，其中y₁′(n)=-y₁ ^*(N-n),n=0,…,N-1，具有逆序的关系，y₁′(0)=-y₁ ^*(N)=-y₁ ^*(0),y₁′(1)=-y₁ ^*(N-1),…,y₁′(N-1)=-y₁ ^*(1)，而*表示复共轭。

35．一种用在无线通信系统中以实现发射分集的设备，该发射分集包括待发射的第一频域信号和第二频域信号，包括：

产生第三频域信号的装置，该频域信号代表所述第一频域信号的复共轭；

产生第四频域信号的装置，该频域信号代表所述第二频域信号的反号(-)复共轭；

产生第一时域信号至第四时域信号的装置，这些时域信号分别代表所述第一频域信号至第四频域信号；和

配对装置，在指定的传输时间间隔给所述第一时域信号至第四时域信号中的选取分量配对，从而给无线通信系统中的频率衰落信道提供发射分集。

36．按照权利要求35的设备，其中产生所述时域信号的所述装置包括：把所述频域信号变换成所述时域信号的装置。

37．按照权利要求36的设备，其中所述变换装置包括：得到所述频域信号的反向快速傅里叶变换的装置。

38．按照权利要求37的设备，其中所述得到快速傅里叶变换的装置包括：多个得到反向快速傅里叶变换单元的装置，得到反向快速傅里叶变换的各个装置是在一对一的基础上与每个所述频域信号相关。

39．按照权利要求35的设备，还包括：第一天线装置和至少一个第二天线装置，用于发射所述时域信号。

40．按照权利要求39的设备，其中配对设备的所述装置至少包括：第一可控选择器装置和第二可控选择器装置，第一可控选择器装置用于：可控地选取所述第一时域信号的信号分量，在第一时间间隔期间在所述第一天线上发射和可控地选取所述第四时域信号的信号分量，在第二时间间隔期间在所述第一天线上发射；第二可控选择器装置用于：可控地选取所述第二时域信号的信号分量，在第一时间间隔期间在所述第二天线上发射和可控地选取所述第三时域信号的信号分量，在第二时间间隔期间在所述第二天线上发射。

41．按照权利要求40的设备，其中所述第一时间间隔和第二时间间隔是正交频分复用(OFDM)符号间隔。

42．按照权利要求41的设备，其中产生所述时域信号发生器的所述装置包括：多个得到反向快速傅里叶变换的装置，它们是在一对一的基础上与所述频域信号相关，用于把所述频域信号变换成所述时域信号。

43．一种用在无线通信系统中以实现发射分集的设备，该发射分集包括待发射的第一频域信号和第二频域信号，包括：

产生第一时域信号和第二时域信号的装置，这些时域信号分别代表所述第一频域信号和第二频域信号；

产生第三时域信号的装置，该时域信号代表所述第一时域信号的逆序复共轭；

产生第四时域信号的装置，该时域信号代表所述第二时域信号的逆序反号(-)复共轭；和

配对装置，在指定的传输时间间隔给所述第一时域信号至第四时域信号中的选取分量配对，从而给无线通信系统中的频率衰落信道提供发射分集。

44．按照权利要求43的设备，其中产生第一时域信号和第二时域信号的所述装置包括：把所述频域信号变换成所述时域信号的装置。

45．按照权利要求44的设备，其中所述变换装置包括：得到所述频域信号的反向快速傅里叶变换的装置。

46．按照权利要求45的设备，其中得到快速傅里叶变换的所述装置包括：多个得到反向快速傅里叶变换单元的装置，得到反向快速傅里叶变换的各个装置是在一对一的基础上与每个所述频域信号相关。

47．按照权利要求43的设备，还包括：第一天线装置和至少一个第二天线装置，用于发射所述时域信号。

48．按照权利要求47的设备，其中配对设备的所述装置至少包括：第一可控选择器装置和第二可控选择器装置，第一可控选择器装置用于：可控地选取所述第一时域信号的信号分量，在第一时间间隔期间在所述第一天线上发射和可控地选取所述第四时域信号的信号分量，在第二时间间隔期间在所述第一天线上发射；第二可控选择器装置用于：可控地选取所述第二时域信号的信号分量，在第一时间间隔期间在所述第二天线上发射和可控地选取所述第三时域信号的信号分量，在第二时间间隔期间在所述第二天线上发射。

49．按照权利要求48的设备，其中所述第一时间间隔和第二时间间隔是正交频分复用(OFDM)符号间隔。

50．按照权利要求49的设备，其中产生所述时域信号发生器的所述装置包括：多个得到反向快速傅里叶变换的装置，它们是一对一的基础上与所述频域信号相关，用于把所述频域信号变换成所述时域信号。

51．一种用在无线通信系统中通过天线组跳频以实现发射分集的设备，该发射分集包括待发射的第一频域信号和第二频域信号，包括：

复共轭发生器，用于产生第三频域信号，它代表所述第一频域信号的复共轭；

反号(-)复共轭发生器，用于产生第四频域信号，它代表所述第二频域信号的反号(-)复共轭；

第一选择设备，用于选取所述第一频域信号至第四频域信号的指定频率分量，把它们包括在多个频域信号中，这些频域信号与至少包括三个天线的多个天线有选取的指定关系，所述选取的指定关系是这样的，两个天线分配给信号传输的多个频率子信道中的每个子信道；

转换器，用于把所述多个频域信号转变成对应的多个时域信号；和

第二选择设备，用于在指定的传输时间间隔选取所述多个时域信号中指定的时域信号，从而给无线通信系统中的频率衰落信道提供发射分集。

52．按照权利要求51的设备，其中所述转换器包括：转换设备，把所述频域信号转变成所述时域信号。

53．按照权利要求52的设备，其中所述转换设备包括：反向傅里叶变换设备。

54．按照权利要求53的设备，其中所述傅里叶变换设备包括：多个反向快速傅里叶变换单元，各个反向快速傅里叶变换单元是在一对一的基础上与每个所述频域信号相关。

55．按照权利要求51的设备，其中所述时间间隔是正交频分复用(OFDM)符号间隔。

56．按照权利要求55的设备，其中所述第一选择器设备选取所述频率分量，把包括所述至少三个天线中两个天线的不同集合分配给所述天线组的指定序列中的频率子信道。

57．按照权利要求56的设备，其中所述转变器包括：多个反向快速傅里叶变换单元，各个反向快速傅里叶变换单元是在一对一的基础上与每个所述频域信号相关。

58．按照权利要求55的设备，还至少包括：发射所述时域信号的第四天线，且其中所述第一选择器设备选取所述频率分量，把包括所述至少四个天线中两个天线的不同集合分配给所述天线组的指定序列中的频率子信道。

59．按照权利要求58的设备，其中所述转变器包括：多个反向快速傅里叶变换单元，各个反向快速傅里叶变换单元是在一对一的基础上与每个所述频域信号相关。

60．一种用在无线通信系统中通过天线跳频以实现发射分集的设备，该发射分集包括待发射的第一频域信号和第二频域信号，包括：

产生第三频域信号的装置，该频域信号代表所述第一频域信号的复共轭；

产生第四频域信号的装置，该频域信号代表所述第二频域信号的反号(-)复共轭；

第一装置，用于选取所述第一频域信号至第四频域信号中的指定频率分量，把它们包括在多个频域信号中，这些频域信号与至少包括三个天线的多个天线有选取的指定关系，所述选取的指定关系是这样的，两个天线分配给信号传输的多个频率子信道中的每个子信道；

转换装置，用于把所述多个频域信号转变成对应的多个时域信号；和

第二装置，用于在指定传输时间间隔选取所述多个时域信号中指定的时域信号，从而给无线通信系统中的频率衰落信道提供发射分集。

61．按照权利要求60的设备，其中所述转变装置包括：把所述频域信号转变成所述时域信号的装置。

62．按照权利要求61的设备，其中所述转变装置包括：得到反向傅里叶变换的装置。

63．按照权利要求62的设备，其中得到傅里叶变换的所述装置包括：多个得到反向快速傅里叶变换的装置，得到反向快速傅里叶变换的各个装置是在一对一的基础上与每个所述频域信号相关。

64．按照权利要求63的设备，其中所述时间间隔是正交频分复用(OFDM)符号间隔。

65．按照权利要求60的设备，其中所述第一选择装置选取所述频率分量，把包括所述至少三个天线中两个天线的不同集合分配给所述天线组的指定序列中的频率子信道。

66．按照权利要求64的设备，其中所述转变装置包括：多个得到反向快速傅里叶变换的装置，得到反向快速傅里叶变换的各个装置是在一对一的基础上与每个所述频域信号相关。

67．按照权利要求66的设备，还包括：发射所述时域信号的第四天线，且其中所述第一选择装置选取所述频率分量，把包括所述至少四个天线中两个天线的不同集合分配给所述天线组的指定序列中的频率子信道。

68．按照权利要求67的设备，其中所述转变装置包括：多个得到反向快速傅里叶变换的装置，得到反向快速傅里叶变换的各个装置是在一对一的基础上与每个所述频域信号相关。

Images