CN1729642A - 用于ofdm系统的发射机分集方法 - Google Patents

Abstract

OFDM系统(10)的发射机(20)将数据输入信号分成一对OFDM子载波流(S0，S1)。该发射机进一步实现OFDM子载波流(S0，S1)的交叉子载波发射机分集编码。结果是一对已编码的OFDM子载波(ES0，ES1)，它们分别被转换成已调制发射机信号(s₀，s₁)，后者分别通过发射机天线(50)和发射机天线(51)被发射到接收机天线(60)。

Description

用于OFDM系统的发射机分集方法

技术领域

本发明通常涉及无线通信系统。本发明尤其涉及正交频分复用(“OFDM”)发射机。

背景技术

众所周知，无线通信常常经历多径衰落信道，这使得在加性高斯白噪声信道中的可靠接收更加难以实现。已经显示出发射机分集是克服该难题的一种有效的途径。历史上，许多发射机分集方案都是在接收机侧实施，其将从多个天线单元接收的信号相组合，以期从不同天线收到的信号不同时经历衰落。从不同天线获取的信号通过交换分集、最大比率组合等等而被组合。

为了降低无线系统的成本，在无线通信中，在移动台的接收机上放置若干天线是不现实的。基于这种理解，发射机分集编码是以移动用户的低成本来克服多径衰落信道的一种较好的方法。发射机分集编码方案包括启用两个发射机天线和一个接收机天线。来自发射机的信号流被分成两个流，这两个流在由两个不同的天线发射之前被编码。该发射机分集编码方案可提高无线通信系统的误差性能、数率、或者容量。

该发射机分集编码方案最初是为单载波、时域空间编码系统而开发。已提议在OFDM多载波系统中将该发射机分集编码方案实现成交叉OFDM码元发射机分集编码，其中在解码所述的发射机分集编码之前，接收机要保存至少两个OFDM码元。此结果对于发送给MAC层处理的分组是一个延迟。因此为了对所述发射机分集编码进行解码，期望在OFDM多载波系统中实现发射机分集编码方案，而不要求接收机保存至少两个OFDM码元。

发明内容

本发明通过提供一种发射机分集编码技术来克服现有技术的缺点，该编码技术在一个OFDM码元中的一对OFDM子载波流之间进行编码。

本发明的一种形式是包括分集编码级和OFDM发射级的发射机。分集编码级将数据输入信号分成一对OFDM子载波流。分集编码级进一步实现OFDM子载波流的交叉子载波发射机分集编码，由此生成一对已编码OFDM子载波流。OFDM发射级将每个已编码的OFDM子载波转换成已调制的发射机信号。

本发明的第二种形式是操作发射机的方法。首先，数据输入信号被分成一对OFDM子载波流。其次，实现OFDM子载波流的交叉子载波发射机分集编码，由此生成一对已编码OFDM子载波流。第三，将每个已编码的OFDM子载波流转换成经调制的发射机信号。

附图说明

结合附图来阅读下面对当前优选实施方式的详细描述，本发明前面的形式以及其它形式、特征和优点将变得更加明显。细节性的描述和附图只是例示本发明，而不是限制本发明，本发明的范围由所附的权利要求书及其等价物来限定。

图1举例说明了根据本发明一个实施方式的OFDM系统的框图；

图2举例说明了根据本发明一个实施方式的OFDM传输方法的流程图表示；

图3举例说明了根据本发明一个实施方式的图1的无线通信系统的分集编码级的框图；

图4和图5举例说明了根据本发明第一实施方式的一对OFDM子载波流；

图6和图7举例说明了根据本发明第一实施方式的一对已编码OFDM子载波流。

图8举例说明了根据本发明一个实施方式的图1的OFDM系统的OFDM发射级的框图；

图9举例说明了根据本发明一个实施方式的图1的OFDM系统的接收机框图；

具体实施方式

图1举例说明了OFDM系统10，其利用了发射机20、一对发射机天线50和51、接收机天线60、接收机70来实现由图2中所示的流程图80表示的本发明的OFDM传输方法。一接收到数据输入信号d(t)，发射机20的分集编码级30就执行流程图80的阶段S82和S84，发射机20的OFDM发射级40执行流程图80的阶段S86。一接收到一对接收机信号r₀和r₁，接收机70就执行流程图80的阶段S88。可以串行或者优选地并行执行流程图80的各种阶段S82-S88。

图3举例说明了用于执行阶段S82和S84的分集编码级30的一个实施方式。所例示的分集编码级30的实施方式采用扰频器31、FED码32、和一个交织器/映射器33，用来在阶段S82期间将输入数据d(t)分成一个OFDM子载波流S0和一个OFDM子载波流S1。在一个实施方式中，数据输入信号d(t)在阶段S82期间的分拆是基于一种索引，诸如，比如如图4所示范的OFDM子载波流S0具有数据输入信号d(t)的奇数码元，而如图5所示范的OFDM子载波流S1具有数据输入信号d(t)的偶数码元。

例示的分集编码级30的实施方式还用发射机分集编码器34来实现OFDM子载波流S0和OFDM子载波流S1的交叉子载波发射机分集编码，由此在阶段S84期间生成一个已编码的OFDM子载波流ES0和一个已编码的子载波流ES1。在一个实施方式中，所述已编码的OFDM子载波流ES0包括多个码元对，每个码元对在邻近的频率组(bin)之中具有OFDM子载波流S0的复数共轭码元和OFDM子载波流S1的负复数共轭码元，如图6中示范性例示。此外，已编码OFDM子载波流ES1包括多个码元对，每个码元对在邻近的频率组之中具有OFDM子载波流S0的码元和OFDM子载波流S1的码元，如图7中示范性例示。

图8举例说明了用于执行阶段S86的OFDM发射级40的一个实施方式。发射级40的例示实施方式利用串行/并行转换器41a、逆向快速傅立叶变换(“IFFT”)42a、保护间隔(“GI”)加法器43a、SWS 44a、IQ调制器45a、本地振荡器46a、混频器47a、本地振荡器48a、以及射频发射机49a，将已编码的OFDM子载波流ES0变换成已调制发射信号S0，该发射信号S0经由发射机天线50发射到接收机天线60(图1)。发射级40的例示实施方式还利用串行/并行转换器41b、逆向快速傅立叶变换42b、保护间隔、加法器43b、SWS 44b、IQ调制器45b、本地振荡器46b、混频器47b、本地振荡器48b、以及射频发射机49b，将已编码OFDM子载波流ES1变换成已调制发射信号S₁，该发射信号S₁经由发射机天线51发射到接收机天线60。

图9举例说明了在接收已收到码元r₀和r₁时用于执行阶段S88的接收机70的一个实施方式。在从已收到码元r₀和r₁恢复调制的发射机信号s₀和s₁时，接收机70的例示实施方式利用信道估计器71，用于根据下列已知等式[1]-[4]，分别生成对发射机天线50和51的信道估计：

$h_{00}=a_{00}{e}^{{\mathrm{j\θ}}_{00}}---\left[1\right]$

$h_{01}=a_{01}{e}^{{\mathrm{j\θ}}_{01}}---\left[2\right]$

$h_{10}=a_{10}{e}^{{\mathrm{j\θ}}_{10}}---\left[3\right]$

$h_{11}=a_{11}{e}^{{\mathrm{j\θ}}_{11}}---\left[4\right]$

其中信道估计h₀₀表示在发射第一采样时发射机天线50的信道，信道估计h₀₁表示在发射第二采样时发射机天线50的信道，信道估计h₁₀表示在发射第一采样时发射机天线51的信道，信道估计h₁₁表示在发射第二采样时发射机天线51的信道。

接收机70的例示实施方式利用一个混合器72，用于根据下列等式[5]-[8]，基于每个用户经历平坦的衰落信道的假设，分别生成估计的发射机信号

和估计的发射机信号

r₀＝r(t)＝h_0js₀+h_1js₁+n₀                              [5]

$r_1=r(t+1)=-h_{0j}{s}_1^{*}+h_{1j}{s}_0^{*}+n_1---\left[6\right]$

${\tilde{s}}_0=\frac{h_{01}^{*}{r}_0+h_{10}^{*}{r}_1^{*}}{h_{00}{h}_{01}^{*}+h_{10}{h}_{11}^{*}}+\mathrm{noise}1---\left[7\right]$

${\tilde{s}}_1=\frac{h_{11}^{*}{r}_0+h_{00}^{*}{r}_1^{*}}{h_{00}{h}_{01}^{*}+h_{10}{h}_{11}^{*}}+\mathrm{noise}2---\left[8\right]$

其中n₀表示对发射机天线50的噪声和干扰，n₁表示对发射机天线51的噪声和干扰。

接收机70的例示实施方式利用传统的维特比译码器形式的最大似然检测器73，分别从估计的发射机信号

和

推导出已调制的发射机信号s₀和s₁。

重要的是，应当指出图1-9例示了本发明的特定应用和实施方式，但并不是想将本公开内容或权利要求的范围限制到在此展示的特定应用和实施方式。一旦阅读了说明书并查阅了它的附图，对于本领域普通技术人员来说将立即明白，本发明的无数其它实施方式也是可能的，而且这些实施方式是可以预期的，且在当前请求保护的本发明的范围之内。

尽管于此公开的本发明实施方式被认为是优选的，但是仍可做出各种改变和修改而不脱离本发明的精神和范围。本发明的范围由所附的权利要求表示，并且本发明意在包含处于等价物的含义和范围之中的所有改变。

Claims (7)

1.一种OFDM发射机(20)，包括：

分集编码级(30)，包括：用于将数据输入信号分成第一OFDM子载波流(S0)和第二OFDM子载波流(S1)的装置，所述分集编码级(30)进一步实现第一OFDM子载波流(S0)和第二OFDM子载波流(S1)的交叉子载波发射机分集编码，由此生成第一已编码OFDM子载波流(ES0)和第二已编码OFDM子载波流(ES1)；和

OFDM码元级(40)，包括：用于将第一已编码的OFDM子载波流(ES0)转换成第一已调制发射机信号(s₀)的装置，所述OFDM码元级(40)用于将第二已编码OFDM子载波流(ES1)转换成第二已调制发射机信号(s₁)。

2.权利要求1所述的OFDM系统，其中所述第一OFDM子载波流(S0)包括数据输入信号的奇数码元。

3.权利要求1所述的OFDM发射机(20)，其中所述第二OFDM子载波流(S1)包括数据输入信号的偶数码元。

4.权利要求1所述的OFDM发射机(20)，其中所述第一已编码的OFDM子载波(ES0)包括多个码元对，每个码元对在邻近的频率组之中具有所述第一OFDM子载波流(S0)的复数共轭码元和所述第二OFDM子载波流(S1)的负复数共轭码元。

5.权利要求1所述的OFDM发射机(20)，其中所述第二已编码的OFDM子载波流(ES1)包括多个码元对，每个码元对在邻近的频率组之中具有所述第二OFDM子载波流(S0)的码元和所述第二OFDM子载波流(S1)的码元。

6.一种操作OFDM发射机(20)的方法(80)，所述方法(80)包括：

(S82)将数据输入信号分成第一OFDM子载波流(S0)和第二OFDM子载波流(S1)；和

(S84)实现第一OFDM子载波流(S0)和第二OFDM子载波流(S1)的交叉子载波发射机分集编码，由此生成第一已编码的OFDM子载波流(ES0)和第二已编码OFDM子载波流(ES1)。

7.权利要求6所述的方法(80)，还包括：

(S86)将第一已编码的OFDM子载波(ES0)转换成第一已调制的发射机信号(s₀)；以及

(S86)将第二已编码OFDM子载波流(ES1)转换成第二已调制的发射机信号(s₁)。

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