CN1855798B - 具有自适应调制的射频收发器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于射频收发器的调制控制模块，所述调制控制模块包括处理模块和存储器。所述存储器与所述处理模块连接，其中所述存储器储存操作指令，使得所述处理模块接收多通道信道估计信息，以及对多输入多输出无线通信的每个传输通道，基于所述多通道信道估计信息的对应部分确定调制控制信号。

Description

具有自适应调制的射频收发器
技术领域
本发明涉及无线通信领域，更具体地说，涉及多输入多输出(MIMO)无线通信的自适应调制。
背景技术
通信系统能够支持无线/有线通信设备之间的无线和有线通讯。所述的通信系统包括国内和/或国际蜂窝电话系统、因特网以及点对点家用无线网络。每一个通信系统都根据一种或多种通信标准构建和运行。例如，无线通信系统可按一种或多种标准运行，这些标准包括但不限于下列各项：IEEE802.11、蓝牙、高级移动电话服务(AMPS)、数字AMPS、移动通信全球系统(GSM)、码分多址(CDMA)、本地多点分布系统(LMDS)、多信道多点分布系统(MMDS)及其各种版本。
根据无线通信系统的类型，无线通信设备如蜂窝电话、双向无线电、个人数字助手(PDA)、个人电脑(PC)、笔记本电脑、家庭娱乐设备等等，直接或间接地与其他无线通信设备通讯。对于直接通信(即所谓点对点通信)，参与通信的无线通信设备将它们的接收器与发射器调到相同的一个或多个信道(例如无线通信系统的多个射频子载波中的一个)并通过这些信道进行通信。对于间接通信，每个无线通信设备与相关的基站(如对于蜂窝服务)或相关的接入点(如对于室内或建筑内无线网络)通过设定的信道直接通信。为完成无线通信设备之间的连接，所述的相关基站和相关接入点通过系统控制器、通过公众交换电话网络、通过因特网，以及通过其他广域网彼此直接相连。
每个参与无线通信的无线通信设备包括有内置的无线收发器(即发射器和接收器)或者与相关的无线收发器连接(如用于室内或建筑内无线网络的工作站、RF调制解调器等)。根据现有技术，接收器与天线连接且包括低噪声放大器、一个或多个中间频率级、滤波级和数据恢复级。所述的低噪声放大器接收通过天线接收的入站RF信号并将其放大。所述的一个或多个中间频率级将放大的RF信号和一个或多个本地振荡进行混频，将放大的RF信号转换为基带信号或中间频率信号。滤波级对基带信号或IF信号进行滤波，将无用信号衰减出基带信号以产生滤波后的信号。数据恢复级根据特定的无线通信标准从滤波后的信号中恢复出原始数据。
根据现有技术，发射器包括数据调制级、一个或多个中间频率级和功率放大器。数据调制级根据特定的无线通信标准将原始数据转换为基带信号。所述的一个或多个中间频率级将基带信号与一个或多个本地振荡混频以产生RF信号。功率放大器在信号经天线发送之前对其进行放大。
在许多系统中，发射器将包括一个用来发送RF信号的天线，所述RF信号由接收器的一个或多个天线接收。当接收器包括2个或更多的天线时，接收器将从中选择一个对入站RF信号进行接收。在这种情况下，尽管接收器包括多个不同的天线(即从中选择一个来接收入站RF信号)，发射器和接收器之间的无线通信是单输入单输出(SISO)通信。对SISO无线通信，一台收发机包括一个发射器和一个接收器。目前，多数的无线局域网(WLAN)采用SISO无线通信，如IEEE802.11、802.11a、802.11b或802.11g。
其他类型的无线通信包括单输入多输出(SIMO)、多输入单输出(MISO)和多输入多输出(MIMO)。在SIMO无线通信中，单个发射器将数据处理成为发送给接收器的射频信号。接收器包括2个或多个接收天线以及两个或多个的接收通道。每个天线接收RF信号并将它们提供给相应的接收通道(例如，LNA、下变频模块、滤波器和ADC)。每个接收通道对接收到的RF信号进行处理并生成数字信号，将这些数字信号结合处理以重新获得发送的数据。
对于多输入单输出(MISO)无线通信，发射器包括2个或多个发送通道(如数模转换器、滤波器、上变频模块和功率放大器)，每个发送通道将基带信号的相应部分转换为RF信号，并通过相应的天线发送到接收器。接收器包括一个接收通道，接收来自发射器的多个射频信号。
对于多输入多输出(MIMO)无线通信，发射器和接收器均包括多条通道。在这样的通信中，发射器使用空间和时间编码函数并行处理数据，产生两个或多个数据流。发射器包括多个发送通道，将每个数据流转换为多个RF信号。接收器通过多个接收通道接收多个RF信号，使用空间和时间解码函数重新获得数据流。将重新获得的数据流结合起来并进行处理后恢复原始数据。
为了进一步改善无线通信，收发器可结合采用“波束赋形(beamforming)”技术。一般说来，波束赋形技术是一种产生集中的天线波束的处理技术，通过对信号在时间或相位上进行移位来提供期望方向上的信号增益并削弱其他方向上的信号。为使发射器能适当地执行波束赋形，必须知道无线通信的信道特征。因此，接收器必须给发射器提供反馈信息以确定信道的特征。如果可以确定奇异值分解，则该反馈信息以接收器确定的波束赋形矩阵(V)的形式发送，否则就以信道矩阵(H)的形式发送。现有技术参考文献如下：
(1)Digital beamforming basics(antennas)by Steyskal，Hans，Journal of Electronic Defence，7/1/1996；
(2)Utilizing Digital Downconverters for Efficient Digital Beamforming，by Clint Schreiner，Red River Engineering，no publication date；
(3)Interpolation Based Transmit Beamforming for MIMO-OFDM with Partial Feedback，by Jihoon Choi and Robert W.Heath，University of Texas，Department of Electrical and Computer Engineering，Wireless Networking and Communication Group，September，13，2003
发射器接收作为反馈的估计的信道矩阵(H)或接收器确定的波束赋形矩阵(V)以调整发射波束赋形处理。然而，这些信息不用于通过校正每个信道和/或每个子载波的调制方案来优化数据吞吐量。
因此，需要一种通过调整每个信道和/或每个子载波的调制方案以及调整对应的解调方案来优化MIMO和/或MISO无线通信数据吞吐量的方法和设备。
发明内容
本发明的设备和操作方法将在下文结合发明内容、附图、实施例和权利要求做进一步说明。
根据本发明的一个方面，提出了一种具有自适应调制的射频(RF)收发器，所述RF收发器包括：
RF前端，用来将多个出站基带信号流转换为出站RF信号以及将入站RF信号流转换为多个第一入站基带信号流；
基带接收器部分，所述基带接收器部分包括：
多个快速傅立叶变换模块，用来将所述多个第一入站基带信号流中对应的一个从时域变换到频域以产生多个频域入站基带符号流；
去波束赋形(de-beamforming)模块，用于将所述多个频域入站基带符号流与去波束赋形酉矩阵(unitary matrix)相乘以产生多个去波束赋形后的入站基带符号流；
均衡模块，用于根据信道估计对所述多个去波束赋形后的入站基带符号流进行均衡以生成多个均衡后的去波束赋形入站基带符号流；
多个解映射(de-mapping)模块，用来根据多个解调控制信号对所述多个均衡后的去波束赋形入站基带符号流进行解映射以生成多个第二入站基带信号流；
解交错(deinterleaving)模块，用来对所述多个第二入站基带信号流进行解交错以生成解调后的入站基带信号；以及
解码模块，用来对来自多个基带解调通道中每个基带解调通道的所述解调后的入站基带信号进行解码，以生成入站数据；
基带发射器部分，所述基带发射器部分包括：
编码模块，对出站数据进行编码以生成编码数据；
交错(interleaving)模块，将所述编码数据交错处理为多个交错后的编码数据流；
多个符号映射模块，根据多个调制控制信号将所述多个交错后的编码数据流映射为多个符号流；
波束赋形模块，将所述多个符号流乘以波束赋形酉矩阵以生成多个波束赋形后的符号流；以及
多个快速傅立叶逆变换模块，将所述多个波束赋形后的符号流从频域变换到时域以生成所述多个出站基带信号流；
调制控制模块，基于多通道信道估计信息生成所述多个解调控制信号和所述多个调制控制信号，所述多通道信道估计信息包括：
基于使用奇异值分解的本征波束赋形的对角化信道H，其中H＝UDV*，故y＝Hx+n＝UDV*x+n，其中U对应去波束赋形酉矩阵，V对应波束赋形酉矩阵，V*对应波束赋形酉矩阵的共轭，y对应所述多个频域入站基带符号流，x对应所述多个符号流，n对应噪声，D对应对角阵D＝[s1 0；0 s2]，其中s1和s2表示第一和第二信号分量。
优选地，所述调制控制模块通过解释接收自另一RF收发器的帧的信号域来生成所述多个解调控制信号。
优选地，所述调制控制模块通过以下方法生成所述多个调制控制信号：
从另一RF收发器接收所述多通道信道估计信息；
对每个所述符号映射模块，基于所述多通道信道估计信息中的对应部分确定所述多个调制控制信号中对应的一个。
优选地，所述对每个符号映射模块确定所述多个调制控制信号中对应的一个包括：对于2×N的多输入多输出(MIMO)无线通信，
令z＝Vx；
确定所述去波束赋形酉矩阵的共轭乘以所述多个频域入站基带符号流后，使得U*y＝U*UDV*x+U*n＝DV*V*z+N，其中D对应对角阵D＝[s1 0；0 s2]，N对应噪声功率，且其中s1和s2表示第一和第二信号分量；
确定MIMO无线通信的每个传输通道的信噪比(SNR)，其中SNR1＝s1 2/N0，SNR2＝s2 2/N0，其中SNR1表示MIMO无线通信的第一传输通道的SNR，SNR2表示MIMO无线通信的第二传输通道的SNR；
基于SNR1和SNR2中的至少一个确定所述多个调制控制信号中的对应一个。
优选地，所述确定所述多个调制控制信号中的对应一个进一步包括：
对MIMO无线通信的OFDM(正交频分复用)帧的子载波上的每个MIMO无线通信传输通道确定其信噪比的几何平均值(SNRgeo)，其中SNRgeo＝prod(1+SNRi)1/N-1；
基于Aslanis公式确定每个传输通道指定的位数(b)，其中b＝log2(1+SNR/G)，其中G对应裕量，使得b1≤log2(1+SNRgeo1/G1)且b2≤log2(1+SNRgeo2/G2)；
将所述每个传输通道的指定位数与调制协议相对应，生成所述多个调制控制信号中的对应一个。
优选地，所述将每个传输通道的指定位数与调制协议相对应进一步包括：
基于
Figure GDA0000072850530000061
限定所述指定位数中的一个，使得最大bi包括8个位/音调/流；
令m arg in(G)为0dB；
使值为2的bi对应4QAM(正交幅度调制)调制协议，值为4的bi对应16QAM调制协议，值为6的bi对应64QAM调制协议，值为8的bi对应256QAM调制协议。
根据本发明的一个方面，提出了一种基带发射处理模块，包括：
编码模块，对出站数据进行编码以生成编码数据；
交错模块，对所述编码数据进行交错处理以生成多个交错后编码数据流；
多个符号映射模块，根据多个调制控制信号，将所述多个交错后编码数据流映射为多个符号流；
波束赋形模块，将所述多个符号流乘以波束赋形矩阵，以生成多个波束赋形后符号流；
多个快速傅立叶逆变换模块，将所述多个波束赋形后符号流从频域变换到时域，产生多个出站基带信号流；以及
调制控制模块，基于多通道信道估计信息产生所述多个调制控制信号，
所述多通道信道估计信息包括：
基于使用奇异值分解的本征波束赋形的对角化信道H，其中H＝UDV*，故y＝Hx+n＝UDV*x+n，其中H表示信道，U对应去波束赋形酉矩阵，V对应波束赋形酉矩阵，V*对应波束赋形酉矩阵的共轭(conjugate)，y对应所述多个频域入站基带符号流，x对应所述多个符号流，n对应噪声，D对应对角阵D＝[s1 0；0 s2]，其中s1和s2表示第一和第二信号分量。
优选地，所述调制控制模块执行以下操作：
产生多个解调控制信号；
将所述多个解调控制信号包含在一帧的信号域内。
优选地，所述调制控制模块通过以下方法产生所述多个调制控制信号：
从另一RF收发器接收所述多通道信道估计信息；
对每个所述符号映射模块，基于所述多通道信道估计信息中的对应部分确定所述多个调制控制信号中的对应一个。
优选地，所述对每个符号映射模块确定所述多个调制控制信号中对应的一个包括：对于2×N的多输入多输出(MIMO)无线通信，
令z＝Vx；
确定所述去波束赋形酉矩阵的共轭乘以所述多个频域入站基带符号流后，使得U*y＝U*UDV*x+U*n＝DV*V*z+N，其中D对应对角阵D＝[s1 0；0 s2]，N对应噪声功率，且其中s1和s2表示第一和第二信号分量；
确定MIMO无线通信的每个传输通道的信噪比(SNR)，其中SNR1＝s1 2/N0，SNR2＝s2 2/N0，其中SNR1表示MIMO无线通信的第一传输通道的SNR，SNR2表示MIMO无线通信的第二传输通道的SNR；
基于SNR1和SNR2中的至少一个确定所述多个调制控制信号中的对应一个。
优选地，所述确定所述多个调制控制信号中的对应一个进一步包括：
对MIMO无线通信的OFDM(正交频分复用)帧的子载波上的每个MIMO无线通信传输通道确定其信噪比的几何平均值(SNRgeo)，其中SNRgeo＝prod(1+SNRi)1/N-1；
基于Aslanis公式确定每个传输通道指定的位数(b)，其中b＝log2(1+SNR/G)，其中G对应裕量，使得b1≤log2(1+SNRgeo1/G1)且b2≤log2(1+SNRgeo2/G2)；
将所述每个传输通道的指定位数与调制协议相对应，生成所述多个调制控制信号中的对应一个。
优选地，所述将每个传输通道的指定位数与调制协议相对应进一步包括：
基于限定所述指定位数中的一个，使得最大bi包括8个位/音调/流；
令margin(G)为0dB；
使值为2的bi对应4QAM(正交幅度调制)调制协议，值为4的bi对应16QAM调制协议，值为6的bi对应64QAM调制协议，值为8的bi对应256QAM调制协议。
根据本发明的一个方面，提出了一种调制控制模块的实现方法，包括：
处理模块；以及
存储器，与所述处理模块连接，其中所述存储器储存的操作指令使得所述处理模块执行如下操作：
接收多通道信道估计信息；以及
对多输入多输出(MIMO)无线通信的每个传输通道，基于所述多通道信道估计信息的对应部分确定调制控制信号，
所述多通道信道估计信息包括：
基于使用奇异值分解的本征波束赋形的对角化信道H，其中H＝UDV*，故y＝Hx+n＝UDV*x+n，其中U对应去波束赋形酉矩阵，V对应波束赋形酉矩阵，V*对应波束赋形酉矩阵的共轭，y对应多个频域入站基带符号流，x对应所述多个符号流，n对应噪声，D对应对角阵D＝[s1 0；0 s2]，其中s1和s2表示第一和第二信号分量。
优选地，所述存储器进一步包括有操作指令使得所述处理模块对每个传输通道确定所述调制控制信号包括：对于2×N的多输入多输出(MIMO)无线通信，
令z＝Vx；
确定所述去波束赋形酉矩阵的共轭乘以所述多个频域入站基带符号流后，使得U*y＝U*UDV*x+U*n＝DV*V*z+N，其中D对应对角阵D＝[s1 0；0 s2]，N对应噪声功率，且其中s1和s2表示第一和第二信号分量；
确定MIMO无线通信的每个传输通道的信噪比(SNR)，其中SNR1＝s1 2/N0，SNR2＝s2 2/N0，其中SNR1表示MIMO无线通信的第一传输通道的SNR，SNR2表示MIMO无线通信的第二传输通道的SNR；
基于SNR1和SNR2中的至少一个确定所述多个调制控制信号中的对应一个。
优选地，所述存储器进一步包括有操作指令使得所述处理模块通过以下方法确定所述多个调制控制信号中的对应一个：
对MIMO无线通信的OFDM(正交频分复用)帧的子载波上的每个MIMO无线通信传输通道确定其信噪比的几何平均值(SNRgeo)，其中SNRgeo＝prod(1+SNRi)1/N-1；
基于Aslanis公式确定每个传输通道指定的位数(b)，其中b＝log2(1+SNR/G)，其中G对应裕量，使得b1≤log2(1+SNRgeo1/G1)且b2≤log2(1+SNRgeo2/G2)；
将所述每个传输通道的指定位数与调制协议相对应，生成所述多个调制控制信号中的对应一个。
优选地，所述存储器进一步包括有操作指令使得所述处理模块将每个传输通道的指定位数与调制协议相对应进一步包括：
基于
Figure GDA0000072850530000091
限定所述指定位数中的一个，使得最大bi包括8个位/音调/流；
令margin(G)为0dB；
使值为2的bi对应4QAM(正交幅度调制)调制协议，值为4的bi对应16QAM调制协议，值为6的bi对应64QAM调制协议，值为8的bi对应256QAM调制协议
本发明的其他特点和有益效果将结合附图和本发明的实施例在下文进行说明。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是根据本发明的无线通信系统的方框示意图；
图2是根据本发明的无线通信设备的方框示意图；
图3是根据本发明的另一个无线通信设备的方框示意图；
图4是根据本发明的基带发送处理的方框示意图；
图5是根据本发明的基带接收处理的方框示意图；
图6是根据本发明的波束赋形无线通信的方框示意图；
图7是根据本发明的的自适应调制的示意图。
具体实施方式
图1是通信系统10的方框示意图，包括多个基站和/或接入点12、16，多个无线通信设备18-32和一个网络硬件部分34。这里网络硬件34可以是路由器、交换机、桥接器、调制解调器、系统控制器等等，为通信系统10提供广域网连接42。无线通信设备18-32可以是笔记本电脑主机18和26、个人数字助理主机22和28、个人电脑主机24和32和/或蜂窝电话主机22和28。无线通信设备的细节将结合图2和/或图3进行更详细地说明。
无线通信设备22、23和24位于独立基本服务集(IBSS)区域之内并直接通信(即点对点)。在这种配置下，设备22、23和24只能彼此之间进行通信。为了和系统10中的其它无线通信设备或系统10之外的设备进行通信，设备22、23和24需要连接一个基站或接入点12或16。
基站或接入点12、16分别位于基本服务集区域11和13内，并通过局域网连接36、38连接到网络硬件34。这样的连接提供了基站或接入点12、16与系统10中的其它设备的连通性，也提供了通过WAN连接42与其它网络的连通性。为了与处于其BSS 11或13中的其它无线设备进行通信，每个基站或接入点12-16有相关的天线或天线阵列。例如，基站或接入点12与无线通信设备18和20进行无线方式的通信，而基站或接入点16与无线通信设备26-32进行无线方式的通信。一般，无线通信设备注册到一个特定的基站或接入点12、16以从系统10接收服务。
典型地，基站用于蜂窝电话系统和类似系统，接入点用于家庭或楼宇无线网络(如IEEE 802.11及其各种版本、蓝牙和/或其它基于射频的网络协议类型)。无论通信系统的具体类型如何，每个无线通信设备都含有内置的无线电设备或和/或与无线电设备相连。
图2是无线通信设备的方框示意图，包括主机设备18-32和相关联的无线电设备60。对于蜂窝电话主机，无线电设备60为内置的部件。对于个人数字助理主机、笔记本主机和个人电脑主机，无线电设备60可以是内置的部件，或者是外部连接的部件。
如图所示，主机设备18-32包括处理模块50、存储器52、无线电接口54、输入接口58和输出接口56。处理模块50和存储器52执行相应的主机设备指令。例如，对于蜂窝电话主机设备，处理模块50根据特定的蜂窝电话标准执行相应的通信功能。
无线电接口54实现到无线电设备60的数据接收和发送。对于从无线电设备60接收的数据(如入站数据)，无线电接口54将数据提供给处理模块50以进行进一步的处理和/或路由至输出接口56。输出接口56提供与输出显示设备的相连，如显示器、监视器、扬声器等，以使接收到的信号可以显示出来。无线电接口54还可将数据从处理模块50提供到无线电设备60。处理模块50可以通过输入接口58从输入设备如标准键盘、小键盘、麦克风等接收出站数据，也可以自己产生数据。对于通过输入接口58接收的数据，处理模块50可以对其执行一些相应的主机功能或/和将数据通过无线电接口54路由至无线电设备60。
无线电设备60包括主机接口62、数字接收处理模块64、模数转换器66、高通和低通滤波器模块68、IF混频下行转换级70、接收滤波器71、低噪声放大器72、发送/接收转换器73、本地振荡模块74、存储器75、数字发送处理模块76、数模转换器78、滤波/增益模块80、IF混频上行转换级82、功率放大器84、发射滤波模块85、信道带宽调整模块87和天线86。天线86可以是由发送和接收通道共享的单个天线，通过发送/接收转换器73控制，或者包括分别用于发送通道和接收通道的单独的天线。天线的实现取决于无线通信设备遵从的特定标准。
数字接收处理模块64和数字发送处理模块76根据存储于存储器75的操作指令，分别执行数字接收功能和数字发送功能。数字接收功能包括但不限于数字中频到基带的变换、解调、星座解映射、解码和/或解扰。数字发送功能包括但不限于加扰、编码、星座映射、调制和数字基带到IF(中频)变换。数字接收和发送处理模块64和76可以使用共享的处理设备、单独的处理设备或多个处理设备来实现。这样的处理设备可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑器件、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或任何基于操作指令进行信号(模拟和/或数字信号)处理的设备。存储器75可以是单个存储设备或多个存储设备。这样的存储设备可以是只读存储器、随机访问存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪速存储器和/或任何存储数字信息的设备。要注意的是，当处理模块64和/或76通过状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路实现其一个或多个功能时，储存相应操作指令的存储器是嵌入到包括状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路电路在内的电路之中的。
在运行中，无线电设备60通过主机接口62从主机设备接收出站数据94。主机接口62将出站数据94路由至数字发送处理模块76，由该模块根据特定的无线通信标准(如IEEE 802.11、蓝牙等)对出站数据94进行处理，产生出站基带信号96。出站基带信号96可以是数字基带信号(即具有零IF)或者是数字低IF信号，其中低IF一般的频率范围为100千赫到几兆赫。
数模转换器78把出站基带信号96从数字域转换到模拟域。滤波/增益模块80在模拟信号提供给IF混频级82之前对其进行滤波和/或增益调整。IF混频级82基于本地振荡模块74提供的发射器本地振荡83将模拟基带或低IF信号转换成RF信号。功率放大器84将RF信号进行放大产生出站RF信号98，并通过发送滤波模块85进行滤波。天线86将出站RF信号发送到目标设备，如基站、接入点或其他无线通信设备。
无线电设备60同样通过天线86接收入站RF信号88，该信号由基站、接入点或其他无线通信设备发送。天线86通过Tx/Rx转换器73将入站RF信号88提供给接收滤波模块71，Rx滤波器71对入站RF信号88进行带通滤波。Rx滤波器71将滤波后的RF信号送至低噪声放大器72，放大信号88生成放大后的入站RF信号。低噪声放大器72将放大后的入站RF信号送至IF混频模块70，在那里基于本地振荡模块74提供的接收器本地振荡81直接将放大后的入站RF信号转换成入站低IF信号或基带信号。下行转换模块70将入站低IF信号或基带信号送至滤波/增益模块68。高通和低通滤波模块68根据信道带宽调整模块87提供的设置，对入站低IF信号或入站基带信号进行滤波，产生滤波后的入站信号。
模数转换器66将滤波后的入站信号从模拟域转换到数字域，产生入站基带信号90，这里入站基带信号90是数字基带信号或数字低IF信号，其中低IF一般指频率范围位于100千赫到几兆赫之间。数字接收处理模块64，基于信道带宽调整模块87提供的设置，根据无线电设备60采用的特定无线通信标准，对入站基带信号90进行解码、解扰、解映射和解调，以获得入站数据92。主机接口62将获得的入站数据92通过无线接口54提供给主机设备18-32。
本领域的普通技术人员可知，图2中的无线通信设备可使用一个或多个集成电路来实现。例如，主机设备可以用一个集成电路实现，数字接收处理模块64、数字发送处理模块76和存储器75可以用第二个集成电路实现，无线电设备60剩余的其它部件，除了天线86，可以用第三个集成电路实现。另一个可选的例子中，无线电设备60可以整体在单个集成电路上实现。再一个可选的例子中，主机设备的处理模块50和数字接收和发送处理模块64和76可以是实现在同一个集成电路上的公共处理设备。进一步，存储器52和57可以实现在单个集成电路上，和/或与处理模块50以及数字接收和发送处理模块64和76实现在同一个集成电路之中。
图3是一个无线通信设备的方框示意图，该无线通信设备包括主机设备18-32和相关联的无线电设备60。对于蜂窝电话主机，无线电设备60为内置的部件。对个人数字助理主机、笔记本主机或个人电脑主机，无线电设备60可以是内置的也可以是外接的部件。
如图所示，主机设备18-32包括处理模块50、存储器52、无线电接口54、输入接口58和输出接口56。处理模块50和存储器52执行相应的主机设备指令。例如，对于蜂窝电话主机设备，处理模块50根据特定的蜂窝电话标准执行相应的通信功能。
无线电接口54实现到无线电设备60的数据接收和发送。对于从无线电设备60接收的数据(如入站数据)，无线电接口54将数据提供给处理模块50以进行进一步的处理或路由至输出接口56。输出接口56与输出显示设备相连，如显示器、监视器、扬声器等，以使接收到的信号可以显示出来。无线电接口54还可将数据从处理模块50提供给无线电设备60。处理模块50可以通过输入接口58从输入设备如标准键盘、小键盘、麦克风等接收出站数据，也可以自己产生数据。对于通过输入接口58接收的数据，处理模块50可以对其执行一些相应的主机功能和/或将数据通过无线电接口54路由至无线设备60。
无线电设备60包括主机接口62、基带处理模块100、存储器65、多个射频(RF)发射器106-110、发送/接收(T/R)模块114、多个天线81-85、多个RF接收器118-120、信道带宽调整模块87和本地振荡模块74。基带处理模块100，结合存储器65中储存的操作指令，分别执行数字接收器功能和数字发射器功能。数字接收功能包括但不限于数字中频到基带的变换、解调、星座解映射、解码、解交错、快速傅立叶变换、去除循环前缀、空时解码和解扰。数字发送功能包括但不限于加扰、编码、交错、星座映射、调制、快速傅立叶逆变换、添加循环前缀、空时编码和数字基带到IF(中频)的变换。基带处理模块100可由一个或多个处理设备实现。这样的处理设备可以是微处理器、微控制器、数字信号处理器、微型计算机、中央处理单元、现场可编程门阵列、可编程逻辑器件、状态机、逻辑电路、模拟电路、数字电路和/或任何基于操作指令进行信号(模拟和/或数字信号)处理的设备。存储器65可以是单独的存储设备或多个存储设备。这样的存储设备可以是只读存储器、随机存取存储器、易失性存储器、非易失性存储器、静态存储器、动态存储器、闪速存储器和/或任何存储数字信息的设备。要注意的是，当处理模块100通过状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路实现其一个或多个功能时，储存相应操作指令的存储器是嵌入到包括状态机、模拟电路、数字电路和/或逻辑电路电路在内的电路之中的。
在运行中，无线电设备60通过主机接口62从主机设备接收出站数据94。基带处理模块64接收出站数据88并根据模式选择信号102产生一个或多个出站符号流。模式选择信号102指定一种特定的操作模式，所述操作模式符合多个IEEE802.11标准中的一个或多个特定模式。例如，模式选择信号102可以指定频带为2.4GHz，信道带宽为20到22MHz，最大比特率为每秒54兆比特。在这个总类别中，模式选择信号可以进一步指定特定的范围从每秒1兆比特到每秒54兆比特的特定速率。此外，模式选择信号也指定了特定的调制形式，所述调制形式包括但不限于巴克(Barker)码调制、BPSK、QPSK、CCK，16QAM，64QAM和/或256QAM。模式选择信号102还可以包括编码率、每个子载波的编码位数(NBPSC)、每个OFDM符号的编码位数(NCBPS)和/或每个OFDM符号的数据位数。模式选择信号102还可以对相应的模式指定特定的信道化，提供信道的数量和中心频率。模式选择信号102可以进一步指定功率谱密度掩码值(mask value)和最初用于MIMO通信的天线数量。
基带处理模块100，根据模式选择信号102，从出站数据94产生一个或多个出站符号流104。例如，如果模式选择信号102指定了对于选择的特定模式使用单个发送天线，则基带处理模块100将产生单个出站符号流104。相应地，如果模式选择信号102指定了2、3或4个天线，则基带处理模块100将从出站数据94产生2、3或4个出站符号流104。
根据基带模块10产生的出站数据流的数量，相应数量的RF发射器106-110被激活以将出站符号流104变换成出站RF信号112。每个RF发射器106-110包括数字滤波和上升采样(upsampling)模块、数模转换模块、模拟滤波模块、频率上升变换模块、功率放大器和射频带通滤波器。射频发射器106-110将出站RF信号112送至发送/接收模块114，该模块将每个出站RF信号送至对应的天线81-85。
当无线电设备60处于接收模式时，发送/接收模块114通过天线81-85接收一个或多个入站RF信号116并将之提供给一个或多个RF接收器118-122，这部分将结合图4给出更详细地说明。RF接收器118-122根据信道带宽调整模块87提供的设置，将入站RF信号116变换成为对应数量的入站符号流124。入站符号流124的数量将与特定的数据接收模式相对应。基带处理模块100将入站符号流124变换为入站数据94并通过主机设备接口62提供给主机设备18-32。
本领域的普通技术人员可知，图3中的无线通信设备可以使用一个或多个集成电路实现。例如，主机设备可在一个集成电路上实现，基带处理模块100和存储器65可在第二个集成电路上实现，无线电设备60的剩余其它部件，除了天线81-86，可以在第三个集成电路上实现。一个可选的例子中，无线电设备60可以整体在单个集成电路上实现。另一个可选的例子中，主机设备的处理模块50和基带处理模块100可以是实现在同一个集成电路上的公共处理设备。进一步，存储器52和65可以实现在一个单独的集成电路上，和/或与作为公共处理模块与处理模块50和基带处理模块100实现在同一个集成电路上。
图4是基带处理模块100中的基带发送处理100-TX的示意图，包括编码模块121、收缩模块(puncture module)123、交错模块125、多个符号映射模块128、130、波束赋形模块(V)132、调制控制模块135以及多个快速傅立叶逆变换(IFFT)模块134、136，用来将出站数据94转换成为出站符号流104。在一个实施例中，交错模块125包括转换模块和多个交错器127、126。本领域的普通技术人员可知，基带发送处理100-TX可包括两个或多个的交错器126、127、符号映射模块128、130和IFFT模块134、136，其中每个模块的数量与MIMO无线通信的传输通道的数量相对应。此外，本领域的普通技术人员进一步可知，编码模块121、收缩模块123、交错模块127、126、符号映模块128、130以及快速傅立叶逆变换(IFFT)模块134、136可以根据一个或多个无线通信标准设置功能，这些标准包括但并不限于IEEE 802.11a、b、g、n。
在本发明的一个实施例中，编码模块121根据一个或多个无线通信标准将出站数据94转换成为编码数据。收缩模块123对编码数据进行收缩处理，产生收缩后的编码数据。多个交错器127、126将收缩后的编码数据交错处理为多个数据交错流。多个符号映射模块128、130根据调制模块135提供的多个调制控制信号139将多个数据交错流映射为多个数据符号流。波束赋形模块132使用具有极坐标的酉矩阵对多个数据符号流进行波束赋形处理，使其成为多个波束赋形后符号流。多个IFFT模块124、136将多个波束赋形后符号流转换为多个出站符号流。
波束赋形模块132将波束赋形酉矩阵(V)与由多个星座映射模块128、130提供的基带信号相乘。波束赋形模块132所使用的波束赋形酉矩阵V满足条件“V*V＝VV*＝I”，其中“I”为单位矩阵，对于2×2的MIMO无线通信I为[10；01]，对于3×3的MIMO无线通信I为[100；010；001]，对于4×4的MIMO无线通信I为[1000；0100；0010；0001]。在所述方程中，V*V表示“V的共轭乘以V”，VV*表示“V乘以的V的共轭”。对于2×2的MIMO无线通信，V为2×2的酉矩阵；对于3×3的MIMO无线通信，V为3×3的酉矩阵；对于4×4的MIMO无线通信，V为4×4的酉矩阵。对于V的每一列，极坐标的第一行包括引用实际值，极坐标第二行包括相移值。
在一个实施例中，符号映射模块128、130根据IEEE802.11x标准之一工作，产生OFDM(正交频分复用)频域基带信号，该信号包括多个用以传送数据的音调或子载波。每个数据传送音调代表映射到与调制有关的星座图上的一个点的符号。例如，16QAM(正交幅度调制)包括16个星座点，每一个都对应不同的符号。在每个传输通道、每个子载波或其组合上使用的特定调制方案由调制控制模块135通过调制控制信号规定。例如，若基于每个传输通道调整调制方案，调制控制模块135可确定一个传输通道使用16QAM调制方案而另一个传输通道使用64QAM调制方案，而再一传输通道可以使QPSK调制方案。另一个例子中，若基于每个载波调整调制方案，每个传输通道的每个子载波可具有不同的调制方案。例如，某些子载波使用16QAM调制方案，另一些子载波使用64QAM调制方案，而其它子载波可以使用QPSK调制方案。
调制控制模块135基于多通道信道估计信息137确定调制控制信号139。在一个实施例中，调制控制模块135从另一RF收发器接收多通道信道估计信息137。据此，调制控制模块135基于所述多通道信道估计信息的相应部分为每个符号映射模块确定所述多个调制控制信号中对应的一个。例如，调制控制模块135接收的多通道信道估计信息可以是基于使用奇异值分解的本征波束赋形的对角信道(H)，其中H＝UDV*，故y＝Hx+n＝UDV*x+n，其中U对应去波束赋形酉矩阵，V对应波束赋形酉矩阵，V*对应波束赋形酉矩阵的共轭，y对应多个频域入站基带符号流，x对应多个符号流，n对应噪声。
对于2×N的多输入多输出(MIMO)无线通信，调制控制模块为对角信道H确定对应的调制控制信号，其方法为：首先令z＝Vx，其中V对应波束赋形酉矩阵，x对应多个符号流。之后由调制控制模块135确定去波束赋形酉矩阵乘以多个频域入站基带符号流后的共轭，使得U*y＝U*UDV*x+U*n＝DV*V*z+N，其中，D对应对角阵D＝[s10；0s2]，N对应噪声功率，其中s1和s2表示第一和第二信号分量。在各种实施例中，s1和s2表示第一和第二信号分量，其中信号分量可以是传输通道子载波的信号表征和/或传输通道的信号表征。
随后，调制控制模块135确定MIMO无线通信每个传输通道的信噪比(SNR)，SNR1＝s1 2/N0，SNR2＝s2 2/N0，其中SNR1表示MIMO无线通信的第一传输通道的SNR，SNR2表示MIMO无线通信的第二传输通道的SNR。之后，调制控制模块135根据SNR1和SNR2中的至少一个确定对应的调制控制信号。例如，对于第一传输通道，如果SNR位于第一和第二阈值之间(如位于79dB和90dB之间)，则使用64QAM调制方案；对于第二传输通道，如果SNR位于不同的阈值组之间(如位于60dB和74dB之间)，则使用16QAM调制方案。进一步地，调制控制模块135可以确定每个传输通道的子载波的SNR，并基于该SNR为每个子载波确定调制方案。
另一个例子中，调制控制模块135可以通过如下方式确定调制控制信号：首先对MIMO无线通信OFDM(正交频分复用)帧的子载波上的每个MIMO无线通信传输通道，确定其信噪比的几何平均值(SNRgeo)，其中SNRgeo＝prod(1+SNRi)(1/N-1)。之后，调制控制模块135基于Aslanis公式，确定每个传输通道的指定位数(b)，其中b＝log2(1+SNR/G)，其中G对应裕量，使得b1≤log2(1+SNRgeo1/G1)，b2≤log2(1+SNRgeo2/G2)。然后调制控制模块135将每个传输通道的指定位数与一调制协议相对应，生成所述多个调制控制信号中对应的一个。
作为前述实施例的扩展，调制控制模块135可通过以下方式将每个传输通道的指定位数与一调制协议相对应：首先，根据
Figure GDA0000072850530000191
限定指定位数中的一个，使得最大的bi包括8个位/音调/流。之后，调制控制模块135令margin(G)为0dB。然后，调制控制模块135将值为2的bi对应4QAM(正交幅度调制)调制协议，值为4的bi对应16QAM(正交幅度调制)调制协议，值为6的bi对应64QAM(正交幅度调制)调制协议，值为8的bi对应256QAM(正交幅度调制)调制协议。
一个实施例中，调制控制模块135产生的调制控制信号作为模式选择信号102的一部分，包括但不限于：编码率、每个子载波的编码位数(NBPSC)、每个OFDM符号的编码位数(NCBPS)和每个OFDM符号的数据位数(NDBPS)。
图5是基带发送处理100-RX的示意图，包括多个快速傅立叶变换(FFT)模块140、142、去波束赋形模块(U)144、均衡模块145、多个解映射模块146、148、解交错模块155、解收缩(depuncture)模块154和解码模块156，用来将多个入站符号流124转换成为入站数据92。在一个实施例中，解交错模块155包括转换模块和多个解交错器150、152。本领域的普通技术人员可知，基带接收处理100-RX可包括两个或多个：解交错器150、152、解映射模块146、148和FFT模块140、142，其中每个模块的数量与MIMO无线通信接收通道(即接收天线)的数量相对应。此外，本领域的普通技术人员进一步可知，解码模块156、解收缩模块154、解交错器150、152、解映射模块146、148以及快速傅立叶变换(FFT)模块140、142，可以根据一个或多个无线通信标准设置功能，这些标准包括但并不限于IEEE 802.11a、b、g、n。
在本发明的一个实施例中，多个FFT模块140、142将多个入站数据流124转换成为多个频域入站符号流。去波束赋形模块144使用具有极坐标的酉矩阵，对多个波束赋形后的符号流执行逆波束赋形，生成多个去波束赋形后的入站符号流。均衡模块145根据信道估计信息147对去波束赋形后的入站基带符号流进行均衡，产生多个均衡后的去波束赋形入站基带符号流。信道估计信息147可以采用一种或多种已知的确定信道响应的方法导出。
多个解映射模块146、148根据多个解调信号159对多个均衡后的去波束赋形入站基带信号流进行解映射，生成多个入站基带信号流。解交错器150、152对多个入站基带信号流进行解交错，产生解调后的入站基带信号。解码模块156将解调后的入站基带信号转换为入站数据92。
在一个实施例中，去波束赋形模块144将去波束赋形酉矩阵(U)与由多个FFT模块140、142提供的基带信号相乘。去波束赋形模块144所使用的去波束赋形酉矩阵U满足条件“U*U＝UU*＝I”，其中“I”为单位矩阵，对于2×2的MIMO无线通信，I为[10；01]；对于3×3的MIMO无线通信，I为[100；010；001]；对于4×4的MIMO无线通信，I为[1000；0100；0010；0001]。在所述方程中，U*U表示“U的共轭乘以U”，UU*表示“U乘以U的共轭”。对于2×2的MIMO无线通信，U为2×2的酉矩阵；对于3×3的MIMO无线通信，U为3×3的酉矩阵；对于4×4的MIMO无线通信，U为4×4的酉矩阵。对于U的每一列，极坐标的第一行包括引用实际值，极坐标第二行包括相移值。
在一个实施例中，FFT模块140、142根据IEEE 802.11x标准之一工作，产生OFDM(正交频分复用)频域基带信号，该信号包括多个用于传送数据的音调或子载波。每个数据传送音调代表一个映射到与调制有关的星座图上的一个点的符号。
调制控制模块135基于多通道信道估计信息生成解调控制信号159。在一个实施例中，调制控制模块135通过解释从另一RF收发器接收的帧的信号域来生成所述多个解调控制信号。
图6是无线通信发送设备(TX)和无线通信接收设备(RX)之间的MIMO无线通信的示意图。如图所示，该MIMO无线通信是M×N的MIMO无线通信(即发射器包括M个发送天线和N个接收天线)。多通道信道可以用矩阵H表示，它是各个信道通道H1_1，H1_n，Hm_1，Hm_n的函数。接收器RX按照公式H＝UDV*计算多通道信道矩阵H(H表示信道，U对应接收器去波束赋形酉矩阵，V*对应发射器波速赋形酉矩阵的共轭)。H＝UDV*，y＝Hx+n，y为接收的信号，x对应发送的信号，n对应噪声。若z＝Vx，则U*y＝U*UDV*x+U*n＝DV*V*z+N，其中D对应对角阵D＝[s1 0；0 s2]，N对应噪声功率，其中s1和s2表示第一和第二信号分量。在各种实施例中，s1和s2表示第一和第二信号分量，其中信号分量可以是传输通道子载波的信号表征和/或传输通道的信号表征。
在确定多通道信道矩阵H和发射器波束赋形酉矩阵的共轭V*之后，接收器RX向发射器TX提供反馈信号160。反馈信号160可以是信道矩阵H和/或者发射器波束赋形酉矩阵的共轭V*。发射器TX可以根据任何一种形式的反馈确定调制和解调控制信号。
图7是MIMO无线通信的示意图。如图所示，当发射器向接收器发送训练序列(方框162)时，MIMO无线通信开始。该训练序列可遵循一个或多个无线通信标准(如IEEE 802.11a、b、g、n等等)。接收器接收训练序列时，计算(方框164)信道矩阵H并还确定发射器波束赋形酉矩阵的共轭V*。一旦接收器完称该计算，就将反馈160发送至发射器。反馈160可以是信道矩阵H和/或发射器波束赋形酉矩阵的共轭V*。注意，反馈160可进一步包括对角阵D。
发射器TX接收到反馈160后，确定调制和解调控制信号166。这一过程可以参考前述图4进行。之后发射器生成包括有信号域168和多个数据域170的帧。信号域168包含解调控制信号，数据域170包含已根据调制控制信号调制后的数据。
本领域普通技术人员可以理解，术语“基本上”或“大约”，正如这里可能用到的，对相应的术语提供一种业内可接受的公差。这种业内可接受的公差从小于1％到20％，并对应于，但不限于，组件值、集成电路处理波动、温度波动、上升和下降时间和/或热噪声。本领域普通技术人员还可以理解，术语“可操作地连接”，正如这里可能用到的，包括通过另一个组件、元件、电路或模块直接连接和间接连接，其中对于间接连接，中间插入组件、元件、电路或模块并不改变信号的信息，但可以调整其电流电平、电压电平和/或功率电平。本领域普通技术人员可知，推断连接(亦即，一个元件根据推论连接到另一个元件)包括两个元件之间用相同于“可操作地连接”的方法直接和间接连接。本领域普通技术人员还可知，术语“比较结果有利”，正如这里可能用的，指两个或多个元件、项目、信号等之间的比较提供一个想要的关系。例如，当想要的关系是信号1具有大于信号2的振幅时，当信号1的振幅大于信号2的振幅或信号2的振幅小于信号1振幅时，可以得到有利的比较结果。
前面的论述提出了一种优化MIMO无线通信的数据吞吐量的方法和设备。本领域的普通技术人员可知，根据本申请的教导还可以导出其他实施例而不脱离本发明权利要求的范围。例如，使用SVD(奇异值分解)的自适应调制可实现在较好的空间模式信道设定较多的位而在较差的空间模式信道设定较少的位，这样降低了信号的错误检测概率，从而增加了裕量。需要注意的是，在本发明的一个实施例中，第一奇异值大于第二奇异值，这样的话，通过第一空间模式的传输比通过第二空间模式的传输更可靠。
本专利申请要求申请号为60/673,451、申请日为2005年4月21日的美国临时专利申请“减少用于无线通信内的波束赋形的反馈”的优先权。

Claims (7)

1.一种具有自适应调制的射频收发器，其特征在于，所述射频收发器包括：
射频前端，用来将多个出站基带信号流转换为出站射频信号以及将入站射频信号流转换为多个第一入站基带信号流；
基带接收器部分，所述基带接收器部分包括：
多个快速傅立叶变换模块，用来将所述多个第一入站基带信号流中对应的一个从时域变换到频域以产生多个频域入站基带符号流；
去波束赋形模块，用于将所述多个频域入站基带符号流与去波束赋形酉矩阵相乘以产生多个去波束赋形后的入站基带符号流；
均衡模块，用于根据信道估计对所述多个去波束赋形后的入站基带符号流进行均衡以生成多个均衡后的去波束赋形入站基带符号流；
多个解映射模块，用来根据多个解调控制信号对所述多个均衡后的去波束赋形入站基带符号流进行解映射以生成多个第二入站基带信号流；
解交错模块，用来对所述多个第二入站基带信号流进行解交错以生成解调后的入站基带信号；以及
解码模块，用来对来自多个基带解调通道中每个基带解调通道的所述解调后的入站基带信号进行解码，以生成入站数据；
基带发射器部分，所述基带发射器部分包括：
编码模块，对出站数据进行编码以生成编码数据；
交错模块，将所述编码数据交错处理为多个交错后的编码数据流；
多个符号映射模块，根据多个调制控制信号将所述多个交错后的编码数据流映射为多个符号流；
波束赋形模块，将所述多个符号流乘以波束赋形酉矩阵以生成多个波束赋形后的符号流；以及
多个快速傅立叶逆变换模块，将所述多个波束赋形后的符号流从频域变换到时域以生成所述多个出站基带信号流；
调制控制模块，基于多通道信道估计信息生成所述多个解调控制信号和所述多个调制控制信号，所述多通道信道估计信息包括：
基于使用奇异值分解的本征波束赋形的对角化信道H，其中H＝UDV*，故y＝Hx+n＝UDV*x+n，其中U对应去波束赋形酉矩阵，V对应波束赋形酉矩阵，V*对应波束赋形酉矩阵的共轭，y对应所述多个频域入站基带符号流，x对应所述多个符号流，n对应噪声，D对应对角阵D＝[s1 0；0 s2]，其中s1和s2表示第一和第二信号分量。
2.根据权利要求1所述的射频收发器，其特征在于，所述调制控制模块通过解释接收自另一射频收发器的帧的信号域来生成所述多个解调控制信号。
3.根据权利要求1所述的射频收发器，其特征在于，所述调制控制模块通过以下方法生成所述多个调制控制信号：
从另一射频收发器接收所述多通道信道估计信息；
对每个所述符号映射模块，基于所述多通道信道估计信息中的对应部分确定所述多个调制控制信号中对应的一个。
4.一种基带发射处理模块，其特征在于，包括：
编码模块，对出站数据进行编码以生成编码数据；
交错模块，对所述编码数据进行交错处理以生成多个交错后编码数据流；
多个符号映射模块，根据多个调制控制信号，将所述多个交错后编码数据流映射为多个符号流；
波束赋形模块，将所述多个符号流乘以波束赋形矩阵，以生成多个波束赋形后符号流；
多个快速傅立叶逆变换模块，将所述多个波束赋形后符号流从频域变换到时域，产生多个出站基带信号流；以及
调制控制模块，基于多通道信道估计信息产生所述多个调制控制信号，
所述多通道信道估计信息包括：
基于使用奇异值分解的本征波束赋形的对角化信道H，其中H＝UDV*，故y＝Hx+n＝UDV*x+n，其中H表示信道，U对应去波束赋形酉矩阵，V对应波束赋形酉矩阵，V*对应波束赋形酉矩阵的共轭，y对应多个频域入站基带符号流，x对应所述多个符号流，n对应噪声，D对应对角阵D＝[s1 0；0 s2]，其中s1和s2表示第一和第二信号分量。
5.根据权利要求4所述的基带发射处理模块，其特征在于，所述调制控制模块执行以下操作：
产生多个解调控制信号；
将所述多个解调控制信号包含在一帧的信号域内。
6.根据权利要求4所述的基带发射处理模块，其特征在于，所述调制控制模块通过以下方法产生所述多个调制控制信号：
从另一射频收发器接收所述多通道信道估计信息；
对每个所述符号映射模块，基于所述多通道信道估计信息中的对应部分确定所述多个调制控制信号中的对应一个。
7.一种调制控制模块的实现方法，其特征在于，包括：
接收多通道信道估计信息；以及
对多输入多输出无线通信的每个传输通道，基于所述多通道信道估计信息的对应部分确定调制控制信号，
所述多通道信道估计信息包括：
基于使用奇异值分解的本征波束赋形的对角化信道H，其中H＝UDV*，故y＝Hx+n＝UDV*x+n，其中U对应去波束赋形酉矩阵，V对应波束赋形酉矩阵，V*对应波束赋形酉矩阵的共轭，y对应多个频域入站基带符号流，x对应多个符号流，n对应噪声，D对应对角阵D＝[s1 0；0 s2]，其中s1和s2表示第一和第二信号分量。
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