CN1645846B - 正交频分复用通信系统中的数据发送装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种在OFDM系统中发送数据的装置和方法，其中这些数据在多个连续码元周期内在多个频率子信道上，通过多个发射天线来发送。在数据发送装置中，S/P转换器将从数据源接收到的信息码元转换成信息码元向量，编码器在至少一个码元周期中通过使用该信息码元向量来产生至少一个编码码元向量，IFFT单元产生发射信号向量，在所述一个码元周期内该发射信号向量的数目至少是所述编码器中产生的编码码元向量数目的两倍，多个P/S转换器每一个都将发射信号向量转换成发射信号流，以及保护间隔插入器将保护间隔插入到从P/S转换器接收的每一个发射信号流中。

Description

正交频分复用通信系统中的数据发送装置及方法

技术领域

本发明一般涉及一种正交频分复用(OFDM)通信系统，特别地，涉及一种在OFDM通信系统中发送数据的装置及方法。

背景技术

作为支持需要用于未来无线通信业务的高数据速率的基础技术，OFDM和空时编码近来已引起了广泛的兴趣。OFDM是一种发送方案，其中一个串行数据流被分割成N_c个并行数据流，并同时在N_c个子载波上被发送。给定足够的N_c值和足够的保护间隔，每一个子信道经历频率平滑衰落，这使得可能使用一种具有相对高的调制顺序的调制模式。由于具有在多径信道环境下的高带宽效率和强健性的优点，OFDM被用作例如IEEE(电气与电子工程师协会)802.11a或ETSI(欧洲电信标准组织)HIPERLAN(高性能LAN)类型2的无线LAN(局域网)系统和例如DAB(数字音频广播)或DVB-T(地面数字视频广播)的广播系统的标准。

在衰落信道环境下，空时编码通过多个发送天线提供空间分集(spatialdiversity)。近来已报道了许多在频率平滑衰落信道环境下的空时格形(trellis)编码和空时分组编码方面的研究成果。特别地，在使用两个发送天线和低解码复杂性的系统中，Alamouti空时分组编码以全速提供一个完全分集增益。因此，它已被采用作第三代(3G)移动通信系统例如WCDMA(宽带码分多址)和CDMA 2000的一个标准。

近些年来，已提议使用基于Alamouti编码的空时分组编码和空频分组编码技术的OFDM系统。假如在多于两个连续OFDM码元周期内信道仍不改变，Alamouti编码可被应用于两个OFDM码元。这被称为A-STBC-OFDM。如果关于邻近子载波的信道仍不改变，则Alamouti编码可被应用于邻近子载波，这被称为A-SFBC-OFDM。

图1是使用Alamouti编码的A-STBC-OFDM/A-SFBC-OFDM系统中的常规发射器的框图。参照图1，在常规的发送器中，串并(S/P)转换器102将从数据源100接收到的N_c个信息码元转换成一个如下面的等式(1)所示长度为N_c的码元向量Ds。

$D_s\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\left[D_s\right[0],D_s\left[1\right],...,D_s[N_c-1]].....\left(1\right)$

N_c被假定等于IFFT(反离散傅里叶变换)长度。它的幂是2。

通过使用两个连续的码元向量D_s和D_s+1，A-STBC-OFDM编码器104生成在第s个和第s+1个OFDM码元周期内要被发送的四个空时编码码元向量X_1，s，X_2，s，X_1，s+1和X_2，s+1。空时编码码元向量X_1，s可由等式(2)归纳出来。

$X_{l,m}\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\left[X_{l,m}\right[0],X_{l,m}[1],...,X_{l,m}[N_c-1\left]\right].....\left(2\right)$

这里l＝1，2和m＝s，s+1。X_l，m[k]表示通过第1个发送天线，在第m个OFDM码元周期内，在第k个子载波上发送的空时编码码元。

因为A-STBC-OFDM编码器104是基于Alamouti空时分组编码的，在等式(3)中，

$\left[\begin{array}{cc}{X}_{1,s}\left[k\right]& X_{1,s+1}\left[k\right]\\ X_{2,s}\left[k\right]& X_{2,s+1}\left[k\right]\end{array}\right]\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\left[\begin{array}{cc}{D}_s\left[k\right]& D_{s+1}^{*}\left[k\right]\\ D_{s+1}\left[k\right]& -D_s^{*}\left[k\right]\end{array}\right].....\left(3\right)$

这里x^*是x的复共轭。而且，在等式(4a)，(4b)，(4c)和(4d)中：

X_1，s＝[D_s[0]，D_s[1]，…，D_s[N_c-1]]           .....(4a)

X_2，s＝[D_s+1[0]，D_s+1[1]，…，D_s+1[N_c-1]]     .....(4b)

X_1，s+1＝[D^* _s+1[0]，D^* _s+1[1]，…，D^* _s+1[N_c-1]].....(4c)

X_1，s＝[-D^* _s[0]，-D^* _s[1]，…，-D^* _s[N_c-1]]     .....(4d)

两个IFFT 106和108将空时编码码元向量X_l，m进行反离散傅里叶变换，并输出四个信号向量x_l，m，如下面的等式(5)中所示：

$x_{l,m}\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\left[x_{l,m}\right[0],x_{l,m}[1],...,x_{l,m}[N_c-1\left]\right].....\left(5\right)$

这里x_l，m[n]代表通过第1个发送天线，在第m个OFDM码元周期内要发送的OFDM调制码元的第n个采样。x_l，m[n]用等式(6)中表示：

$x_{l,m}\left[n\right]\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\frac{1}{N_c}\underset{k=0}{\overset{N_c-1}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{l,m}\left[k\right]W_N^{-\mathrm{nk}}.....\left(6\right)$

这里n＝0，1，…，N_c-1和 $W_{N_c}^m\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}{e}^{-j\frac{2\mathrm{\πm}}{N_c}}.$

并串(P/S)转换器110和112将采样x_l，m[n]转换成串行数据流。CP(循环前缀)插入器114和116将CP插入到所述串行数据流，并分别通过发射天线118和120将它们发送出去。

如上所述，A-STBC-OFDM发射器在两个连续的OFDM码元周期内执行四个IFFT操作，且IFFT 106和108需要单独的发射天线118和120。

因为除了使用A-SFBC-OFDM编码器而不是A-STBC-OFDM编码器之外，A-SFBC-OFDM发射器在结构上和A-STBC-OFDM发射器相同，所以这里以下使用图1来描述A-SFBC-OFDM发射器。但是，在这里的描述中，将用A-SFBC-OFDM编码器104来代替A-STBC-OFDM编码器104。

如同在A-STBC-OFDM发射器中，在A-SFBC-OFDM发射器中，S/P转换器102将从数据源100接收到的N_c个信息码元转换成如等式(1)所示的长度为N_c的码元向量D_s。

A-SFBC-OFDM编码器104通过使用码元向量D_s产生两个将在第s个OFDM码元周期要被发送的空频编码码元向量X_1，s和X_2，s。空频编码码元向量X_1，s被使用等式(7)来归纳，

$X_{l,s}\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\left[X_{l,s}\right[0],X_{l,s}[1],...,X_{l,s}[N_c-1\left]\right].....\left(7\right)$

这里l＝1，2和X_l，s[k]表示通过第1个发射天线，在第s个OFDM码元周期内，在第k个子载波上被发送的空频编码码元。

由于A-SFBC-OFDM编码器104是基于Alamouti空时分组编码的，所以在等式(8)中，

$\left[\begin{array}{cc}{X}_{1,s}\left[2v\right]& X_{1,s}[2v+1]\\ X_{2,s}\left[2v\right]& X_{2,s}[2v+1]\end{array}\right]\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\left[\begin{array}{cc}{D}_s\left[2v\right]& D_s[2v+1]\\ -D_s^{*}[2v+1]& D_s^{*}\left[2v\right]\end{array}\right]....\left(8\right)$

这里k＝2v，2v+1， $v=\mathrm{0,1},...,\frac{N_c}{2}-1,$ 而且，在等式(9a)和(9b)中，

X_1，s＝[D_s[0]，D_s[1]，…，D_s[N_c-2]，D_s[N_c-1]]      .....(9a)

X_2，s＝[-D^* _s[1]，D^* _s[0]，…，-D^* _s[N_c-1]，D^* _s[N_c-2] .....(9b)

两个IFFT 106和108将空频编码码元向量X_l，s进行反离散傅里叶变换，并输出两个信号向量x^l，s，如下面的等式(10)中所示：

$x_{l,s}\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\left[x_{l,s}\right[0],x_{l,s}[1],...,x_{l,s}[N_c-1\left]\right].....\left(10\right)$

这里x_l，s[n]是通过第1个发送天线，在第s个OFDM码元周期内要被发送的OFDM调制码元的第n个采样。x_l，s[n]用等式(11)表示。

$x_{l,s}\left[n\right]\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\frac{1}{N_c}\underset{k=0}{\overset{N_c-1}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{l,s}\left[k\right]W_N^{-\mathrm{nk}}.....\left(11\right)$

并串(P/S)转换器110和112将采样x_l，s[n]转换成串行数据流。CP(循环前缀)插入器114和116将CP插入到所述串行数据流中，并分别通过发射天线118和120将它们发送出去。

如上所述，A-SFBC-OFDM发射器在一个OFDM码元周期内执行两次IFFT操作，且IFFT 106和108需要单独的发射天线118和120。

图2是在常规的A-STBC-OFDM/A-SFBC-OFDM系统中的典型发射器的方框图。注意从图2中，IFFT操作的数目与发射天线的数目成比例地增加。

在以上所述的常规A-STBC-OFDM/A-SFBC-OFDM发送器中，为每个发射天线执行一次IFFT操作以产生发射信号。因此，计算复杂性为高且能量消耗增加。

除了基于Alamouti编码的OFDM系统之外，使用基于空时分组编码的空时/空频分组编码的OFDM系统需要更多发射天线，来执行与发射天线的数目成比例的IFFT操作。因此，发射器的实现复杂性大大地增加。因此，在基于空时/空频分组编码的OFDM系统中需要一种降低发射器实现复杂性的方法。

发明内容

本发明的一个目的是基本上解决至少上述的问题和/或缺陷，并至少提供以下的优点。因此，本发明的一个目的是提供一种在OFDM系统中减少产生发送数据所需的IFFT操作数目的发送装置和方法，在该OFDM系统中数据通过多个天线在多个子载波上被发送。

本发明的另一个目的是提供一种在OFDM系统中通过减少产生发送数据所需的IFFT操作数目来降低系统实现复杂性的发送装置和方法，在该OFDM系统中数据通过多个天线在多个子载波上被发送。

上述的和其它的目的可通过提供一种用于发射数据的装置和方法来实现，其中在OFDM系统中所述数据在多个连续码元周期内在多个频率子信道上，通过多个发射天线被发送。

在所述数据发射装置中，S/P转换器将从数据源接收到的信息码元转换成信息码元向量，编码器在至少一个码元周期中通过使用信息码元向量来产生至少一个编码码元向量，IFFT单元产生发射信号向量，该发射信号向量至少是编码器在一个码元周期内产生的编码码元向量数目的两倍，多个P/S转换器，每一个都将发射信号向量转换成发射信号流，以及保护间隔插入器，将保护间隔插入到每一个从P/S转换器接收的发射信号流中，并通过发射天线发送结果信号。

在所述数据发射方法中，将从数据源接收到的信息码元转换成信息码元向量。在至少一个码元周期中通过使用信息码元向量来产生至少一个编码码元向量。产生发射信号向量，该发射信号向量的数目至少是在一个码元周期内产生的编码码元向量数目的两倍，并且将每一个发射信号向量转换成发射信号流。保护间隔被插入到每一个发射信号流中，并通过发射天线发送具有保护间隔的发射信号流。

附图说明

结合附图，从下面的说明描述中，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更加明显。

图1是在使用Alamouti编码的常规A-STBC-OFDM/A-SFBC-OFDM系统中的发射器的方框图；

图2是常规A-STBC-OFDM/A-SFBC-OFDM系统中的典型发射器的方框图；

图3是根据本发明一个实施例的发射装置的方框图；

图4是在图3中示出的发射装置中的辅助转换器的详细方框图；

图5是根据本发明的另一实施例的发射装置的方框图；

图6是根据本发明的第三实施例的发射装置的方框图；

图7是在图6中示出的发射装置中的IFFT(快速反傅里叶变换器)和辅助转换器的详细方框图；以及

图8是根据本发明的第四个实施例的发射装置的方框图。

具体实施方式

下面将参照附图来详细描述本发明的优选实施例。在下面的描述中，由于不必要详述公知的功能或结构会使得本发明变得模糊，将不对其详细描述。

图3是根据本发明一个实施例的发射装置的方框图。参照图3，发射装置包括：数据源300；S/P转换器302，用于将从数据源300接收到的N_c个信息码元转换成信息码元向量D_s(这里，假设N_c是2的幂，等于发射装置中使用的IFFT长度)；A-STBC-OFDM编码器304，用于对应于来自S/P转换器302的两个信息码元向量D_s和D_s+1的输入来产生四个空时编码码元向量X_1，s，X_2，s，X_1，s+1和X_2，s+1；一对IFFT单元306和308，用于对在第s个OFDM码元周期中要并行被发送的空时编码码元向量X_1，s和X_2，s进行快速反傅里叶变换，并输出发射信号向量x_1，s和x_2，s；以及辅助转换器310和312，用于从发射信号向量x_1，s和x_2，s中产生在第s+1个OFDM码元周期要被发送的发射信号向量x_1，s+1和x_2，s+1。一对P/S转换器318和320有选择性地接收x_1，s和x_2，s或x_1，s+1和x_2，s+1，并将它们转换成发射信号流x_1，s[n]/x_1，s+1[n]和x_2，s[n]/x_2，s+1[n](n＝0，1，…，N_c)。一对开关314和316将x_1，s和x_2，s或x_1，s+1和x_2，s+1转换到P/S转换器318和320，以及一对CP插入器322和324将CP插入到x_1，s[n]/x_1，s+1[n]和x_2，s[n]/x_2，s+1[n]。

第一开关314在第s个OFDM码元周期中将第一IFFT 306的输出端口切换到第一P/S转换器318的输入端口上，而在第(s+1)个OFDM码元周期中将第二辅助转换器312的输出端口转换到第一P/S转换器318的输入端口。第二开关316在第s个OFDM码元周期中将第二IFFT 308的输出端口转换到第二P/S转换器320的输入端口，而在第(s+1)个OFDM码元周期中将第一辅助转换器310的输出端口转换到第二P/S转换器320的输入端口。

图4是在图3中示出的辅助转换器310和312的详细框图。参照图4，在IFFT单元306(或308)的输出端处的辅助转换器310(或312)包括：旁路模块402，用于输出从IFFT 306(或308)接收到的发射信号向量x_1，s(或x_2，s)；取反模块400，用于给x_1，s(或x_2，s)取反；选择模块404，用于选择旁路模块402和取反模块400的输出中的一个；共轭模块406，用于计算所选择信号的复共轭；以及重新排列模块408，用于重新排列该复共轭。

第一辅助转换器310选择从取反模块402输出的x_1，s的取反值，复共轭x_1，s的取反值，重新排列该复共轭并在第(s+1)个OFDM码元周期输出发射信号x_2，s+1。第二辅助转换器312选择从取反模块402输出的x_2，s的取反值，复共轭x_2，s的取反值，重新排列该复共轭并在第(s+1)个OFDM码元周期输出发射信号x_1，s+1。

在A-STBC-OFDM编码器304中产生的空时编码码元向量X_1，s，X_2，s，X_1，s+1和X_2，s+1以下面的等式(12a)和(12b)中所示的关系被相互相关。

$X_{1,s+1}\left[k\right]=X_{2,s}^{*}\left[k\right].....\left(12a\right)$

$X_{2,s+1}\left[k\right]={-X}_{1,s}^{*}\left[k\right].....\left(12b\right)$

FFT是和IFFT对称的。因此，在等式(13)中，

$x^{*}\left[{\left((-n)\right)}_N\right]\stackrel{\mathrm{DFT}}{\↔}{X}^{*}\left[k\right],n=\mathrm{0,1},...,N_c-1,k=\mathrm{0,1},...,N_c-1.....\left(13\right)$

这里((n))_N表示n取模N。从等式(6)、等式(12a)和等式(12b)中，等式(14a)和(14b)是：

$x_{1,s+1}\left[n\right]=x_{2,s}^{*}\left[{\left((-n)\right)}_N\right].....\left(14a\right)$

和

$x_{2,s+1}\left[n\right]=x_{1,s}^{*}\left[{\left((-n)\right)}_N\right].....\left(14b\right)$

这里n＝0，1，…，N_c-1。

根据如等式(14a)和等式(14b)描述的发射信号向量之间的相关性，在第一OFDM码元周期内通过两个IFFT操作产生x_1，s[n]和x_2，s[n]，然而在第二OFDM码元周期内通过取反、复共轭和重新排列x_1，s[n]和x_2，s[n]来产生x_1，s+1[n]和x_2，s+1[n]。

更特别地，通过旁路模块400允许x_2，s旁路到选择模块404，通过选择模块404选择x_2，s，通过共轭模块406复共轭x_2，s和通过重新排列模块408重新排列复共轭来产生x_{1， s+1}，其中x_1，s+1在第s+1个OFDM码元周期中通过第一天线326将被发射，x_2，s在第s个OFDM码元周期中通过第二天线328将被发射。第一开关314在第s+1个OFDM码元周期中通过将第二辅助转换器312的输出端口切换到第一P/S转换器318的输入端口，x_1，s+1被发送到第一天线326。

通过取反模块402取反x_1，s、通过选择模块404选择x_1，s的取反值、通过共轭模块406复共轭x_1，s和通过重新排列模块408重新排列复共轭来产生x_2，s+1，其中x_2，s+1在第s+1个OFDM码元周期中通过第二天线328将被发射，x_1，s在第s个OFDM码元周期中通过第一天线326将被发射。第二开关316在第s+1个OFDM码元周期中通过将第一辅助转换器410的输出端口切换到第二P/S转换器320的输入端口，x_2，s+1被发送到第二天线328。

图5是根据本发明的另一个实施例的发射装置的框图。N_t表示发射天线的数目，以及N_x表示连续OFDM码元的数目。

参照图5，发射装置包括：数据源500；S/P转换器502，用于将从数据源500接收到的信息码元转换成信息码元向量；A-STBC-OFDM编码器504，用于对应于信息码元向量的输入来产生空时编码码元向量；多个IFFT单元506至508，用于将空时编码码元向量进行快速反傅里叶变换，并输出发射信号向量；辅助转换器510，用于通过使用从IFFT单元506至508接收到的发射信号向量来产生在下一个OFDM码元周期中要被发送的发射信号向量；P/S转换器516至518，用于有选择性地接收来自IFFT单元506至508和辅助转换器510的发射信号向量，并将它们转换成发射信号流；多个开关512至514，用于根据OFDM码元周期将来自IFFT单元506至508和辅助转换器510的发射信号向量切换到P/S转换器516至518；以及多个CP插入器520至522，用于将CP插入到从P/S转换器516至518接收到的发射信号流中。

除了有关N_t个发射天线和N_x个连续OFDM码元周期执行的操作之外，根据本发明的第二实施例的发射装置的元件和根据本发明的第一实施例的发射装置的那些元件的操作方式相似。

从A-STBC-OFDM编码器504输出的空时编码码元向量以等式(15a)和(15b)所示的关系被相互相关。

$X_{l_2,m_2}=\±X_{l_1,s},m_2\∈\{s+1,s+2,...,s+N_x-1\},l_1\∈\{\mathrm{1,2},...,N_t\},l_2\∈\{\mathrm{1,2},...,N_t\}.....\left(15a\right)$

$X_{l_2,m_2}=\±X_{l_{1,s}}^{*},m_2\∈\{s+1,s+2,...,s+N_x-1\},l_1\∈\{\mathrm{1,2},...,N_t\},l_2\∈\{\mathrm{1,2},...,N_t\}.....\left(15b\right)$

在这种情况中，IFFT单元506至508对应于空时编码码元向量X^l1，s的输入输出发射信号向量x_l1，s。x_l1，s在P/S转换器516至518中被转换成串行信号流，在CP插入器520至522中被加上一个CP，并通过发射天线524至526被发射出去。

根据等式(15a)和(15b)，辅助转换器510对应于长度为N_c的信号向量x^l1，s的输入来输出发射信号向量x^l2，m2。x^l2，m2在P/S转换器516至518中被转换成串行信号流，在CP插入器520至522中被加上一个CP，并通过发射天线524至526被发射出去。

图6是根据本发明的第三实施例的发射装置的框图。该发射装置的特征在于利用FFT和IFFT之间的对称来通过一个IFFT操作发射两个信号。

参照图6，发射装置包括：数据源600；S/P转换器602，用于将从数据源600接收到的N_c个信息码元转换成信息码元向量D_s(这里，假设N_c是2的幂，等于发射装置中使用的IFFT长度)；A-SFBC-OFDM编码器604，用于对应于来自S/P转换器602的一个信息码元向量Ds的输入来产生两个长度为N_c的空频编码码元向量X_1，s和X_2，s；IFFT单元606，用于将空频编码码元向量X_1，s进行快速反傅里叶变换，并在第s个OFDM码元周期输出发射信号向量x_1，s；辅助转换器608，用于使用发射信号向量x_1，s来产生另一个发射信号向量x_2，s；一对P/S转换器610和612，用于将x_1，s和x_2，s转换成发射信号流x_1，s[n]和x_2，s[n](n＝0，1，…，N_c)；以及一对CP插入器614和616，用于将CP插入到x_1，s[n]和x_2，s[n]中并通过天线618和620将结果信号发射出去。

图7是在图6中示出的IFFT单元606和辅助转换器608的详细框图。参照图7，IFFT单元606包括：分割器701，用于将从A-SFBC-OFDM编码器604接收到的空频编码码元向量X_1，s分割成偶数部分和奇数部分；一对IFFT 702a和702b，用于通过在对从分割器701接收到的长度为N_c/2的信号执行IFFT来产生

和；第一乘法器705，用于将乘以(-1)^r(n/Nc)W_N ^-((n))N/2；以及第一加法器703，用于将

加上从第一乘法器705接收到的乘积，并把相加和提供给P/S转换器610。

辅助转换器608包括：旁路模块704，用于输出第一IFFT 702a的输出；第一共轭模块708，用于计算旁路模块704的输出的复共轭；第一重新排列模块712，用于重新排列第一复共轭模块708的输出并输出结果信号

；取反模块706，用于给第二IFFT 702b的输出取反；第二共轭模块710，用于计算取反值的复共轭；第二重新排列模块714，用于重新排列复共轭并输出结果信号；第二乘法器716，用于将乘以(-1)^r(n/Nc)W_N ^-((n))N/2；以及第二加法器718，用于将第一重新排列模块712和第二乘法器716的输出相加并将相加和输出给第二P/S转换器612。

如上所述，辅助转换器608将空频编码码元向量X_l，s，l＝1，2分割成偶数部分和奇数部分。因此，发射信号流x_l，s[n]，l＝1，2，n＝0，1，…，N_c-1由等式(16)来表示，

$x_{l,s}\left[n\right]=\frac{1}{N_c}\underset{k=0}{\overset{N_c-1}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{l,s}\left[k\right]W_{N_c}^{-\mathrm{nk}}$

$=\frac{1}{N_c}\underset{v=0}{\overset{\frac{N_c-1}{2}}{\mathrm{\Σ}}}\left(X_{l,s}\right[2v]+W_{N_c}^{-n}{X}_{l,s}[2v+1\left]\right)W_{N_c/2}^{-\mathrm{nv}}$

$=\frac{1}{2}\left(x_{l,s}^{\left(e\right)}\right[n]+W_{N_c}^{-n}{X}_{l,s}^{\left(o\right)}[n\left]\right).....\left(16\right)$

这里x_l，s ^(e)[n]，x_l，s ^(o)[n]，l＝1，2，n＝0，1，…，N_c-1由等式(17)中所示的来定义。

$x_{l,s}^{\left(e\right)}\left[n\right]=\frac{2}{N_c}\underset{v=0}{\overset{\frac{N_c}{2}-1}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{l,s}\left[2v\right]W_{N_c/2}^{-\mathrm{nv}},$ $x_{l,s}^{\left(o\right)}\left[n\right]=\frac{2}{N_c}\underset{v=0}{\overset{\frac{N_c}{2}-1}{\mathrm{\Σ}}}{X}_{l,s}[2v+1]W_{N_c/2}^{-\mathrm{nv}}.....\left(17\right)$

因为x_l，s ^(e)[n]，x_l，s ^(o)[n]对于n具有N_c/2的周期，它可被x_l，s ^(e)[((n))]_N/2]，x_l，s ^(o)[((n))]_N/2]来替代，在等式(18)中关系被建立：

$W_{N_c}^{-n}=W_{N_c}^{-({\left(\left(n\right)\right)}_{N_c/2}+\frac{N_c}{2}r\left(\frac{n}{N_c}\right))}=W_{N_c}^{-{\left(\left(n\right)\right)}_{N_c/2}}{\left(W_{N_c}^{-N_c/2}\right)}^{r\left(\frac{n}{N_c}\right)}={(-1)}^{r\left(\frac{n}{N_c}\right)}{W}_{N_c}^{-{\left(\left(n\right)\right)}_{N_c/2}}.....\left(18\right)$

这里r(x)是一个舍入(rounded-off)数目。因此，等式(16)中的x_l，s[n]可用等式(19)中所示的来表示。

$x_{l,s}\left[n\right]=\frac{1}{2}\left\{x_{l,s}^{\left(e\right)}\right[{\left(\left(n\right)\right)}_{N_c/2}]+{(-1)}^{r\left(\frac{n}{N_c}\right)}{W}_{N_c}^{-{\left(\left(n\right)\right)}_{N_c/2}}{X}_{l,s}^{\left(o\right)}[{\left(\left(n\right)\right)}_{N_c/2}\left]\right\}.....\left(19\right)$

同时，从等式(8)中，在等式(20a)和(20b)中

$X_{2,s}\left[2v\right]=-X_{1,s}^{*}[2v+1].....\left(20a\right)$

和

$X_{2,s}[2v+1]=-X_{1,s}^{*}\left[2v\right].....\left(20b\right)$

这里

$v=\mathrm{0,1},...,\frac{N_c}{2}-1$

从等式(13)、等式(17)、等式(20a)和(20b)中，等式(21a)和(21b)是：

$x_{2,s}^{\left(e\right)}\left[{\left(\left(n\right)\right)}_{N_c/2}\right]=-{\left(x_{1,s}^{\left(o\right)}\right[{\left((-n)\right)}_{N_c/2})}^{*}.....\left(21a\right)$

和

$x_{2,s}^{\left(o\right)}\left[{\left(\left(n\right)\right)}_{N_c/2}\right]=-{\left(x_{1,s}^{\left(3\right)}\right[{\left((-n)\right)}_{N_c/2})}^{*}.....\left(21b\right)$

注意在上述等式中容易通过对x_1，s ^(e)[((n))_Nc/2]和x_1，s ^(o)[((n))_Nc/2]取反、复共轭和重新排列来获得x_2，s ^(e)[((n))_Nc/2]，x_2，s ^(o)[((n))_Nc/2]。因此，x_2，s[n]可由等式(22)得到。

$x_{2,s}\left[n\right]=\frac{1}{2}\{-{\left(x_{1,s}^{\left(o\right)}\right[{\left(\left(n\right)\right)}_{N_c/2})}^{*}+{(-1)}^{r\left(\frac{n}{N_c}\right)}{w}_{N_c}^{-{\left(\left(n\right)\right)}_{N_c/2}}{\left(x_{l,s}^{\left(e\right)}\right[{\left(\left(n\right)\right)}_{N_c/2}\left]\right)}^{*}.....\left(22\right)$

因为x_2，s[n]由x_1，s ^(e)[((n))_Nc/2]，x_1，s ^(o)[((n))_Nc/2]实现牵涉到计算x_1，s[n]，所以没有必要执行附加的IFFT操作。因此，附加需要N_c/2个复杂的乘法和N_c个复杂的加法运算。

图8是根据本发明的第四实施例的发射装置的框图。N_t表示发射天线的数目，N_s表示邻近的子载波的数目，N_s被概括为2的幂且小于N_c。

参照图8，发射装置包括：数据源800和S/P转换器802，用于将从数据源800接收到的信息码元转换成信息码元向量D_s；A-SFBC-OFDM编码器804，用于对应于Ds的输入产生空频编码码元向量X_1，s、X_2，s、…、X_Nt，s；IFFT 806，用于将空频编码码元向量进行快速反傅里叶变换，并输出发射信号向量；多个辅助转换器808至810，每一个都使用从IFFT 806接收到的发射信号向量产生另一个发射信号向量；多个P/S转换器812至816，用于将从IFFT 806接收到的发射信号向量x_1，s、x_2，s、…、x_Nt，s转换成发射信号流x_1，s[n]、x_2，s[n]、x_Nt，s[n](n＝0，1，…，N_c)；以及多个CP插入器818至822，用于将CP插入到从P/S转换器812至816接收到的发射信号流中，并在它们各自的输出终端处通过发射天线824至828将结果信号发射出去。

除了有关N_t个发射天线和N_s个连续子载波执行的操作外，根据本发明的第四实施例的发射装置的元件和根据本发明的第三实施例的发射装置的那些元件的操作方式相似。

在根据本发明的第四实施例中，从A-SFBC-OFDM编码器804输出的空频编码码元向量被以等式(23a)和(23b)所示的关系被相关：

$X_{l_2,s}^{\left(q_2\right)}=\±X_{l,s}^{\left(q_1\right)},q_1\∈\{\mathrm{0,1,2,3},...,N_s-1\},q_2\∈\{\mathrm{1,2,3},...,N_s\},l_1\∈\{2,...,N_t\}.....\left(23a\right)$

和

$X_{l_2,s}^{\left(q_2\right)}=\±{\left\{x_{1,s}^{\left(q_1\right)}\right\}}^{*},q_1\∈\{\mathrm{0,1,2,3},...,N_s-1\},q_2\∈\{\mathrm{1,2,3},...,N_s\},l_1\∈\{2,...,N_t\}.....\left(23b\right)$

这里

$X_{l,s}^{\left(q\right)}\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\left[X_{l,s}\right[0\·N_s+q],X_{l,s}[1\·N_s+q],...,X_{l,s}[(N_c/N_x-1)\·N_s+q\left]\right],q=\mathrm{0,1},...,N_s-1$

既然这样，IFFT单元806将空频编码码元向量X_1，s转换到发射信号向量x_1，s。x_1，s被P/S转换器812串行化，被CP插入器818被加上CP，并通过发射天线824被发射。

根据等式(23a)和(23b)，在辅助转换器814至816中，x^l2，s通过处理

来实现，

通过x_1，s的IFFT操作获得。来自辅助转换器808至810的发射信号向量x_2，s[n]至x_Nt，s[n]被P/S转换器820至822串行化，被CP插入器820至822加上CP，并通过发射天线826至828被发射出去。

与以上所述的本发明一致，OFDM发射装置减少了产生通过多个发射天线要被发送的发射信号的IFFT操作的数目。因此，发射装置的执行复杂性被减到最少，且编码效率提高。

虽然本发明参照这里的优选实施例被示出和描述，但是本领域技术人员可以理解，如所附的权利要求所定义的，这里可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下在形式上和细节上进行各种变化。

Claims (9)

1.一种在正交频分复用OFDM系统中发送数据的装置，其中这些数据在多个连续码元周期内在多个频率子信道上，通过多个发射天线来发送，该装置包括：

串并S/P转换器，用于将从数据源接收到的信息码元转换成信息码元向量；

编码器，用于在至少一个码元周期中通过使用该信息码元向量来产生至少两个编码码元向量；

快速反傅里叶变换器IFFT单元，用于通过对一个码元周期内的所述至少两个编码码元向量当中的编码码元向量进行快速反傅里叶变换来产生第一发射信号向量；

至少一个辅助转换器，用于使用第一发射信号向量来产生要在同一码元周期内的后续子载波上发送的第二发射信号向量；

多个并串P/S转换器，用于将第一和第二发射信号向量转换成发射信号流；以及

保护间隔插入器，用于将保护间隔插入到每一个发射信号流中，并通过发射天线发送已插入保护间隔的发射信号流，

其中，所述IFFT单元包括：

分割器，用于将编码码元向量分割成奇数部分和偶数部分；

第一和第二子IFFT，分别用于对所述奇数部分和偶数部分进行快速反傅里叶变换；

乘法器，用于将第二子IFFT的输出乘以预定的值；

加法器，用于通过将第一子IFFT的输出与乘法器的输出相加来产生第一发射信号向量。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述编码器是空频分组编码器。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少两个编码码元向量是空频分组编码的码元向量。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一和第二发射信号向量在至少两个连续子信道上被发送。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述辅助转换器包括：

旁路模块，用于输出第一子IFFT的输出；

第一共轭模块，用于对旁路模块的输出进行复共轭运算；

第一重新排列模块，用于重新排列第一共轭模块的输出；

取反模块，用于将第二子IFFT的输出取反；

第二共轭模块，用于对取反模块的输出进行复共轭运算；

第二重新排列模块，用于重新排列第二共轭模块的输出；

乘法器，用于将第二重新排列模块的输出乘以预定值；以及

加法器，用于将第一重新排列模块的输出和乘法器的输出相加来产生第二发射信号向量。

6.一种在正交频分复用OFDM系统中发送数据的方法，其中这些数据在多个连续码元周期内，在多个频率子信道上，通过多个发射天线来发送，该方法包括步骤：

将从数据源接收到的信息码元转换成信息码元向量；

在至少一个码元周期中通过使用信息码元向量来产生至少两个编码码元向量；

通过对一个码元周期内的所述至少两个编码码元向量当中的编码码元向量进行快速反傅里叶变换来产生第一发射信号向量；

使用第一发射信号向量来产生要在同一码元周期内的后续子载波上发送的第二发射信号向量；

将第一和第二发射信号向量转换成发射信号流；

将保护间隔插入到每一个发射信号流中；以及

通过发射天线发送包括保护间隔的发射信号流；

其中，快速反傅里叶变换步骤包括：

将具有多个部分的编码码元向量分割成奇数部分和偶数部分；

分别通过对所述奇数部分和偶数部分进行快速反傅里叶变换来产生第一和第二快速反傅里叶变换IFFT信号；

将第二IFFT信号乘以预定值；以及

通过将第一IFFT信号与经相乘的第二IFFT信号相加来产生第一发射信号向量。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述至少两个编码码元向量是空频分组编码的码元向量。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，第一和第二发射信号向量在至少两个连续子信道上被发送。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，产生第二发射信号向量的步骤包括：

通过输出第一IFFT信号、复共轭第一IFFT信号并重新排列经复共轭的第一IFFT信号来产生第一中间信号；

通过对第二IFFT信号取反、复共轭第二IFFT信号、重新排列经复共轭的第二IFFT信号并将重新排列的第二IFFT信号乘以预定值来产生第二中间信号；以及

通过将第一中间信号与第二中间信号相加来产生第二发射信号向量。

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