CN1883152A - 发送方法和发送器 - Google Patents

Abstract

一种发送方法和发送器，包括用于实现两个传送路径的天线系统(314，316)，用于把要发送的信号调制成复调制符号的第一调制器(304)，以及用于把分层信道符号构造为复调制符号的线性组合的第二调制器(306)。第二调制器(306)通过在执行线性组合时使用至少第一和第二非零系数构造信道符号，其中第一和第二系数的比值不是实数。通过使用第一非零总功率在第一传送路径上发送，并且使用第二非零总功率在第二传送路径上发送，传输信道符号，其中第一和第二总功率不相等。

Description

发送方法和发送器

技术领域

本发明涉及无线电系统中的发送器及发送方法。本发明尤其涉及在发送器中使用不止一个传送路径的发送方法。

背景技术

在电信技术中，已知用于中继信号的传送路径导致对发送的信号的干扰。这种情况的出现与传送路径的物理形式无关，无论它是例如无线电链路，光纤还是铜电缆。尤其是在无线电通信中，情况通常出现在传送路径的质量因数据链路而异时，以及出现在链路存在期间。

衰落是无线电路径上的典型现象，其导致传输信道的改变。其它同时链路也可以导致干扰，干扰可以按时间及位置的函数变化。

该问题的解决方案是在发送器中使用分集。时间分集使用交错和编码，其实现要发送的信号中的时间分集。然而，这里的缺点是在传送中，特别是在信道慢速衰落时，产生延迟。在频率分集中，信号在若干频率下被同时发送。然而，当信道具有宽相干带宽时，这是一种低效的方法。

天线分集在信号发送和/或接收中使用不止一个天线。通过不同信道多径传播的信号分量于是不太可能受同时衰落的干扰。在接收分集中，具有不同位置或极化(polarization)的两个或更多天线被用于接收所发送的信号。接收分集的缺点是难以实现在小尺寸终端中使用两个天线。在发送分集中，相同信号使用两个或更多不同天线被发送到接收器。由于与提供具有不止一个天线的终端相比更易于提供基站，所以发送分集比接收分集更易适用于移动电话系统中的下行链路。

对于在基站使用多个天线并且在移动站使用一个天线的情况，上行链路可以被称作SIMO(单输入多输出)无线信道，而下行链路可以被称作MISO(多输入单输出)信道。在MIMO(多输入多输出)系统中，在发送器和接收器上均使用多个天线。在衰落信道中，这分别产生发送器及接收器分集。MIMO可以实现良好性能，但是它取决于通过不同天线发送和接收及通过不同信道传播的信号。换言之，信道将不会彼此有太多相关。

电信技术的目标是不仅尽可能无错误地发送信号，并且尽可能高效地传送信息。这里，效率是指目标是在数据传输中尽可能高效地使用传输信道的容量。在规划蜂窝无线系统时要实现的传输速率尤其引人注意(interesting)。

通常，分集的使用和传输速率的提高是互斥候选。

在H.EI Gamal和M.Damen：An algebraic number the oreticframework for space-time coding，Proc.ISIT，2002年6月，p.132中，提出了时空编码矩阵的预编码，其中Hadamard变换被用于旋转的符号。这导致最大符号分集(MSD)模式。这意味着使用单位矩阵发送每个单个符号。现有技术预编码器是类似上述Hadamard预编码器的实最大符号分集(MSD)，或实和非MSD。

发明内容

本发明的目的是提供用于通过使用发送分集来实现高传输速率和良好抗干扰力的方法和用于实现该方法的设备。

基于本发明一个方面，提供了一种发送方法，包括通过复调制符号的线性组合来构造分层信道符号，通过至少两个传送路径发送信道符号，当构造信道符号时，在至少一个层中，当执行线性组合时，使用至少第一和第二非零系数，其中第一和第二系数的比值不是实数，以及针对至少一个调制符号，使用第一非零总功率在第一传送路径上发送，以及使用第二非零总功率在第二传送路径上发送，其中第一和第二总功率不相等。

基于本发明的另一个方面，提供了一种发送器，包括用于实现用于传送信号的两个传送路径的天线装置，用于把要发送的信号调制成复调制符号的装置，用于通过复调制符号的线性组合来构造分层信道符号的装置。发送器还包括用于通过当执行线性组合时在至少一个层中使用至少第一和第二非零系数来构造信道符号的装置，其中第一和第二系数的比值不是实数，以及用于通过针对至少一个调制符号使用第一非零总功率在第一传送路径上发送并且使用第二非零总功率在第二传送路径上发送，从而发送信道符号的装置，其中第一和第二总功率不相等。

基于本发明的另一个方面，提供了一种发送器，包括用于实现用来传送信号的两个传送路径的天线系统，用于把要发送的信号调制成复调制符号的第一调制器，用于通过复调制符号的线性组合来构造分层信道符号的第二调制器。第二调制器被配置为通过当执行线性组合时在至少一个层中使用至少第一和第二非零系数，来构造分层信道符号，其中第一和第二系数的比值不是实数，并且第二调制器和天线系统被配置为通过针对至少一个调制符号使用第一非零总功率在第一传送路径上发送并且使用第二非零总功率在第二传送路径上发送，从而发送信道符号，其中第一和第二总功率不相等。

基于本发明的另一个方面，提供了一种蜂窝无线系统的基站发送器，包括用于实现用来传送信号的两个传送路径的天线系统，用于把要发送的信号调制成复调制符号的第一调制器，用于通过复调制符号的线性组合来构造分层信道符号的第二调制器。第二调制器被配置为通过当执行线性组合时在至少一个层中使用至少第一和第二非零系数来构造分层信道符号，其中第一和第二系数的比值不是实数，并且第二调制器和天线系统被配置为通过针对至少一个调制符号使用第一非零总功率在第一传送路径上发送并且使用第二非零总功率在第二传送路径上发送，从而发送信道符号，其中第一和第二总功率不相等。

基于本发明的另一个方面，提供了一种蜂窝无线系统的终端设备，包括用于实现用来传送信号的两个传送路径的天线系统，用于把要发送的信号调制成复调制符号的第一调制器，用于通过复调制符号的线性组合来构造分层信道符号的第二调制器。第二调制器被配置为通过当执行线性组合时在至少一个层中使用至少第一和第二非零系数来构造分层信道符号，其中第一和第二系数的比值不是实数，并且第二调制器和天线系统被配置为通过针对至少一个调制符号使用第一非零总功率在第一传送路径上发送并且使用第二非零总功率在第二传送路径上发送，从而发送信道符号，其中第一和第二总功率不相等。

本发明涉及一种使得无线信息能够在两个空间分立的单元之间传送的方法和设备，其中至少发送器具有至少两个传送路径。传送路径可以使用例如全向天线或射束形成的任意手段，在利用或者不利用信道信息的情况下实现。

本发明的解决方案提供若干优点。涉及线性矩阵调制方法的某些性能测量是分集阶数和编码增益。分集阶数可以与码字差值矩阵的秩相关：

D^(ce)＝X^(c)-X^(e)，               (1)

其中D^(ce)是码字差值矩阵，其描述发送码字X^(c)和接收码字X^(e)之间的差值。编码增益考虑码字差值矩阵的行列式(非零特征值的乘积)的绝对值。对于无限SNR，通常在设计时空码时使用的性能准则是

$x^{{\left(c\right)}^{\min }}\≠x^{{\left(e\right)}^{{\det D}^{\left(\mathrm{ce}\right)H}{D}^{\left(\mathrm{ce}\right)}}}---\left(2\right)$

本发明的实施例保持与现有技术相同的分集阶数，但是具有更高编码增益。

使用复预编码矩阵的现有技术全速率(其中符号速率等于发送天线数量)设计使得它们需要均一(homogeneous)符号预编码，其中每个符号被旋转以便每个符号的功率在所有选择的传送资源上平均分布。使用预编码矩阵产生MSD预编码，其中矩阵的每个(非零)元素具有相同功率。这具有提高峰值平均功率比(PAR)的缺点，其复杂化功率放大器设计。另外，不总是发现最优分集或编码增益。使用所提供的解决方案可以避免这两种缺点。

在优选实施例的解决方案中，在发送器内降低PAR，同时在瑞利衰落信道中提高性能以超过现有技术设计。

在实施例中，通过使用至少一个复单位预编码矩阵来实现以上目的，所述复单位预编码矩阵包含具有不同发送功率的至少两个非零元素。这些被用于构造高符号速率(每个信道使用有不止一个符号)调制字母表的层，其中一个编码维数是空间，并且至少一个其它维数从例如时间、频率、代码、波形或多普勒域得到。

在实施例中，从不同天线和在不同时间发送的信道符号被缩减为等距QAM(正交幅度调制)星座图，以便每个天线刚好使用一个星座图。特别是在例如16-QAM已通过硬件实现的情况下，简化了实现。

附图说明

下面，参考优选实施例和附图更详细地描述本发明，其中

图1图解了用作例子的电信系统的结构，

图2更详细地图解了用作例子的电信系统的结构，

图3图解了实施例中发送器的例子，

图4图解了本发明的两个实施例的性能，及

图5A和5B图解了对应于本发明的两个实施例的信道符号星座图。

具体实施方式

参考图1描述UMTS移动电话系统的结构，该系统用作其中可应用本发明实施例的系统的例子。

移动电话系统的主要部分是核心网络CN，UMTS地面无线接入网络UTRAN和用户设备UE。

核心网络CN和无线接入网络UTRAN之间的接口被称作Iu，并且UTRAN和UE之间的空中接口被称作Uu。

用户设备UE由两个部分组成：移动设备ME，包括用于在接口Uu上建立无线链路的无线终端，和UMTS用户身份模块USIM，其是包括用户身份数据并且通常执行识别算法，存储加密参数和用户数据的智能卡。

UTRAN由无线网络子系统RNS组成。RNS由无线网络控制器RNC和一或多个节点B组成。实际上，节点B是指基站。无线网络控制器RNC通过与其连接的基站管理无线资源。

核心网络CN由若干部分组成。归属位置寄存器HLR是用于维护用户服务简表的用户归属系统中的数据库。归属位置寄存器也以MSC的准确度维护有关用户位置的数据。就电路交换(CS)服务而言，移动服务交换中心/访问者位置寄存器MSC/VLR是交换机(MSC)和数据库(VLR)，其服务于终端设备。MSC交换电路交换服务，并且VLR维护有关用户简表和位置的数据。网关MSC GMSC是连接UMTS到外部服务或网络的交换机。所有电路交换连接通过GMSC交换。服务GPRS(通用分组无线业务)支持节点SGSN的功能对应于MSC/VLR的功能，但是它传递分组交换(PS)连接。相应地，网关GPRS支持节点GGSN的功能对应于GMSC，但这是就分组交换连接而言的。外部网络可以被分成两种：例如现有电话网的电路交换网络，和例如因特网的分组交换网。

UTMS包括若干指定接口。Cu接口位于智能卡USIM和移动设备ME之间。Uu接口位于终端设备和基站之间。核心网络CN和无线接入网络UTRAN之间的接口被称作Iu。无线网络子系统RNS之间的接口被称作Iur。这允许不同厂商的无线网络控制器之间的软切换。无线网络控制器RNC和基站B之间的接口被称作Iub。

图1相当概括地示出了该结构，对此将在图2中更详细地通过蜂窝无线系统的例子进行图解。图2仅示出必要模块，但是对本领域技术人员明白，常规蜂窝无线网络也包含若干其它功能和结构，其不必在这里更详细地描述。还应当注意，图2仅示出示例性结构。基于本发明的系统的细节可以不同于图2中所示的，但是这种差异对本发明没有意义。

蜂窝无线网络通常包括固定网络基础设施(即网络部分200)，和可以固定、车载或便携的终端设备202。网络部分200包含基站204。基站对应于前一附图中示出的节点B。若干基站204由与其通信的无线网络控制器206以集中方式控制。基站204包括收发器208和多路复用器单元212。

基站204还包括控制单元210，其控制收发器(组合发送器和接收器)208和多路复用器212的操作。多路复用器212被用于把由若干收发器208使用的业务和控制信道放置到公共传输链路214上。传输链路214形成Iub接口。

基站204的收发器208与天线单元218通信，其实现到终端设备202的双向无线连接216。要通过双向无线连接216发送的帧的结构是针对系统专门指定的，并且它被称作空中接口Uu。在本发明的优选实施例中，至少一部分信号通过三个或更多发送天线，或由若干发送天线提供的三个或更多射束发送。

无线网络控制器206包括组交换域220和控制单元222。组交换域220被用于交换语音和数据，并且连接信令电路。由基站204和无线网络控制器206形成的无线网络子系统232也包含代码转换器224。由于语音可以因而在代码转换器224和无线网络控制器206之间以蜂窝网络格式传送，所以代码转换器224通常位于尽可能接近移动服务交换中心228的位置，因而节省传输容量。

代码转换器224转换公用交换电话网和移动电话网络之间使用的不同数字语音编码格式以彼此兼容，例如从固定网络格式转换到蜂窝无线网络格式的某些其它格式，并且反之亦然。控制单元222执行呼叫控制，移动管理，统计数据收集和信令。

如图2所示，组交换域220被用于通过移动服务交换中心228和网关MSC 230执行到公用交换电话网(PSTN)236的交换，和到分组传输网络242的交换。

分组传输网络242和组交换域220之间的连接通过SGSN(服务GPRS支持节点)240建立。支持节点240的功能是在基站系统和GGSN(网关GPRS支持节点)244之间传送分组，并且保持其区域内终端设备202的位置的记录。

网关节点244连接公共分组传输网络246和分组传输网络242。网际协议或X.25协议可以用于接口。网关节点244封装分组传输网络242的内部结构，以把它对公共分组传输网络246隐藏，并且因此，公共分组传输网络246把分组传输网络242视作子网，并且公共分组传输网络可以寻址分组到位于网络中的终端设备202，以及从终端设备202接收分组。

分组传输网络242通常是使用网际协议并且传送信令和隧道传送的用户数据的私有网络。在网际协议层下，网络结构242的体系结构和协议都可以基于运营商而改变。公共分组传输网络246可以是例如全球因特网。

图3图解了发送器的更详细例子。发送器可以是例如用户设备的无线终端，或基站收发器的发送器。如本领域的技术人员所知，发送器也可以包括例如滤波器的其它部件，但是为了简单，这里未描述它们。

发送器包括信息源300，其以指定源速率R_source发出信息位b_c这些位被送入编码器302，该编码器也可以执行交错。通常，编码器包括具有代码速率R_c的二进制编码器。编码的输出包括编码位，其被进一步送入调制器304。调制器把指定数量的编码位调制成复调制向量x。

调制器304的输出也可以被称作调制符号。调制符号是直接由位构造的复数。例如，QPSK符号是由2位构成，而16-QAM符号是由4位构成。这里，QPSK是指正交相移键控，并且16-QAM是指16正交幅度调制。这些是发送系统中使用的典型调制方法。

调制器的输出在操作时连接到空时调制器306。让我们假定所调制信号将通过基本正交的传送资源T和发送射束N_b传送。传送资源可以包括例如时间，副载波或扩展码。空时调制器的符号速率是R_s。因而，在空时调制器中，R_s T符号的序列被映射到T×N_b矩阵X。空时调制器也可以包含预编码。

例如，使用线性MIMO或MISO调制，空时调制器被配置为线性映射调制符号到空时码矩阵X。空时块的长度是T。

空时调制器306的输出也可以被称作信道符号。信道符号是描述在一个符号周期内从传送路径(例如天线或射束)传送的相位和幅度的复数。

在优选实施例的代码中，信道符号使用线性变换由调制符号构成。

空时调制器的输出信号308因而包括N_b个并行流，并且它被送到射束形成器310。射束形成器310由发送器的指定N_t个空间传送资源建立N_b个传送路径。这些资源可以是例如天线，天线射束，或可用极化方法。射束形成器的操作可以用N_b×N_t矩阵W图解。射束形成器的输出信号312因而包括N_t个并行流，并且它被转换为所用无线频率，并且在放大器314内放大，并且使用天线系统316发送。

发送器还可以包括控制发送器的操作的控制器318。

用于从指定天线或天线射束发送一个调制符号的总功率是线性组合系数乘以调制符号(用于构造从天线或天线射束发送的信道符号)的平方的总和。

在一个优选实施例中，使用分层矩阵调制。层是由一组调制符号构造的信道符号的集合。这些调制符号在构造任何其它层时不被使用。如果在层中存在不止一个信道符号，则对于由调制符号的第一集合构造的每个信道符号，在该层内存在至少一个其它信道符号，其由调制符号的第二集合构造，使得第一和第二集合共同具有至少一个调制符号。

假定一个实施例，其中发送器具有两个传送路径，接收器具有至少两个天线(或天线射束)并且速率是2。因而，空时矩阵具有维数2×2。让我们还假定预编码矩阵是2×2单位矩阵

$U(\mathrm{\μ},v)=\left[\begin{array}{cc}\mathrm{\μ}& \mathrm{\υ}\\ -{\mathrm{\υ}}^{*}& {\mathrm{\μ}}^{*}\end{array}\right]---\left(3\right)$

并且矩阵被用于传送层k的符号向量 ${\tilde{x}}_k=U_{x_k}.$ 在这个实施例中，使用至少两个传送路径(天线，天线射束)。通过把符号映射到使用不止一个符号层的传送矩阵来使用分层符号矩阵。在至少一个层中的至少两个符号使用参数被预编码，其中|μ|≠|v|，|μ|，|v|≠0，并且可选地，至少一个数是复数(即具有非零虚部)。

此外，不同层可以具有不同预编码矩阵，只要至少一个层遵守上述约束。不同层中的符号可以具有不同功率和/或符号星座图(例如标量旋转)。空时码矩阵调制具有以下形式：

$X=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\μx}}_1+{\mathrm{\υx}}_2& e^{\mathrm{j\φ}+\mathrm{\π}/4}({\mathrm{\μx}}_3+{\mathrm{\υx}}_4)\\ e^{\mathrm{j\φ}+\mathrm{\π}/4}({{\mathrm{\μ}}^{*}x}_4-{\mathrm{\υ}}^{*}{x}_3)& {\mathrm{\μ}}^{*}{x}_2-{\mathrm{\υ}}^{*}{x}_1\end{array}\right]---\left(4\right)$

其中φ+π/4是层之间的旋转，|μ|≠|v|，μ和v的至少之一是实数。等式(4)的调制器是基于Hadamard的线程化设计。

在另一个实施例中，可以使用i线程化的调制器，具有以下形式

$X=\left[\begin{array}{cc}{\mathrm{\μx}}_1+{\mathrm{\υx}}_2& e^{\mathrm{j\φ}}(\mathrm{\μ}{x}_3+{\mathrm{\υx}}_4)\\ {\mathrm{je}}^{\mathrm{j\φ}}({\mathrm{\μ}}^{*}{x}_4-{\mathrm{\υ}}^{*}{x}_3)& {\mathrm{\μ}}^{*}{x}_2-{\mathrm{\υ}}^{*}{x}_1\end{array}\right]---\left(5\right)$

其中|μ|≠|v|。

在瑞利衰落信道中(4)和(5)的性能完全相同，在(5)的左下角的j可以通过使用简单单位相似度变换在上和下非对角线角部之间分割，这不改变性能。结果具有(4)中呈现的形式。i线程化设计的优点是通常最优非MSD预编码具有φ＝0。这允许我们始终对两个天线使用相同集合的信道符号。

在等式(4)和(5)的调制器中，存在两个层。由调制符号x₁和x₂的线性组合构造对角层，并且由调制符号x₃和x₄构造非对角层。

以上两个矩阵具有非MSD形式。当使用|μ|≠|v|的非MSD预编码矩阵时，不仅PAR降低(与MSD设计相比)，而且另外提高了性能。与现有技术的基于Clifford的模式相比，所提供的矩阵的缺点是略微增加了检测复杂度，特别是在使用准正交辅助检测方法的情况下。另一方面，非MSD编码方法提高了基于精减树缩减的最大似然(ML)检测的性能。这是由非MSD特性得出的，其中对于指定信道实现，某些符号比其它符号更好地编码。ML的缩减搜索算法可以直接地使用这个特征。

在本发明的一个实施例中，调制矩阵X的第i行使用通过射束形成向量w_i表征的指定射束来发送。这里，w_i是M维向量，其中M是传送中使用的天线单元的数量。一个形成向量w_i可以是对应于信道相关矩阵的最大特征值的特征向量。分别地，另一向量w₂可以是对应于第二最大特征值的特征向量，等等。另外，传送矩阵的列可以与不同射束形成向量相关，即在上述例子中，最强射束w₁可以被分配给传送矩阵的某些其它列。这个关联通常取决于传送矩阵的特性。

在本发明的一个实施例中，在向量x的所有层中的不同坐标处的符号可以从不同调制字母表或其旋转中选定。例如，90度旋转的BPSK在Q轴上调制，而常规BPSK在I轴上调制。例如，部分符号可以来自于QPSK字母表，并且部分来自于BPSK字母表。因而，可以使用不同位速率。例如，在QPSK-BPSK情况下，吞吐率可以是在第一层上2位和在第二层上1位，并且总位速率将是3bps/Hz。

在本发明的一个实施例中，基于上面描述的原理形成一组调制矩阵。例如，符号状态Ux₁(第一对角层的)和Ux₂(第二反对角层的)被构造，并且一组传送矩阵使用QPSK符号星座图由这些符号状态形成。因而，我们获得2⁴*2⁴＝2⁸个调制矩阵，每个需要两个符号周期以便每一个符号周期发送log₂(2⁸)/2＝4位。换言之，8个位被用于选择许多调制矩阵中的一个，并且每个特定8位序列对应于与映射相关的标记(选择)。这个标记可以完全通过两个层内的流的标记来确定。然而，在实施例中，其它标记方法也可以被使用。在形成矩阵之后，每个传送矩阵可以被重新标记。这个重新标记可以被用作对Gray标记的矩阵扩展，以保证例如通过欧几里德度量彼此接近的不同传送矩阵与类似标记相关，并且反之亦然。显然，其它标记方法可以被使用，并且不存在对输入字母表的限制，即使上述例子使用QPSK输入符号。还注意，两个相同或不同输入星座图可以具有相同或不同标记，因而产生矩阵取值的传送矩阵的标记。

在图4提供与现有技术解决方案相比所提出的解决方案的两个实施例的性能。图4对照Eb/No示出模拟BER。该附图提供在2乘2平坦MIMO信道中4bps/Hz传输的模拟结果。现有技术解决方案400来自于M.Damen，K.Abed-Meraim和J.-C.Belfiore，Diagonal algebraicspace-time block code，IEEE Trans.Inform.Theory，vol.48，no.3，pp.628-636，2002年3月。第一实施例402是扩充16-QAM，并且第二实施例404是复数非MSD。Damen等人公开了MSD概念，而所提出的解决方案具有非MSD类型。假定使用两个发送和两个接收天线。三个相比较的概念的参数在表格1中。参数包括μ，v和φ。此外，表格1示出PAR(峰值平均值比)的性能及基于等式(2)计算的MIN DET。图4表明与MSD 400相比较，非MSD概念402，404确实提高了性能。同样，我们注意到MIN-DET是对性能的相当可靠的测量。

概念	标记	μ	v	φ	MIN DET	PAR
							Damen等人	400	1/√2	ejπ/4/√2	π/8	0.17	1.71
扩充16-QAM	402	0.8507	0.526	0	0.89	1.89
							复数非MSD	404	0.8881	ejπ/40.4597	π/8	0.62	1.58

表格1

对应于扩充16-QAM情况402的信道符号星座图在图5A中描述，其中使用等式(4)的调制器。信道符号确实是扩充16-QAM符号。针对两个发送天线和两个信令阶段描述星座图。对应于复数非MSD情况404的信道符号星座图在图5B中被分别描述。

如果选择预编码参数为μ＝2/√5并且v＝1/√5，则MIN-DET和性能略微被折衷，但是信道符号星座图是完全等距16-QAM。明显的是，使用等式(5)的调制器和所提及的参数，每个天线始终发送16-QAM；不需要旋转。这个实现带来极低性能损失。

假定一个实施例，其中发送器具有四个传送路径，接收器具有四个天线(或天线射束)，并且速率是2。起始点是下面形式的基于Clifford的模式：

$X_{\mathrm{IDABBA}}=\frac{1}{\sqrt{2}}\left[\begin{array}{cc}{X}_A+X_C& X_B+X_D\\ j(X_B-X_D)& X_A-X_C\end{array}\right]---\left(6\right)$

其中X_A，X_B，X_C和X_D具有STTD形式(或具有对应于任意正交(平方)空时块码的形式)：

$X_A(x_1,x_2)=\left[\begin{array}{cc}{x}_1& x_2\\ {-x}_2^{*}& x_1^{*}\end{array}\right]{,X}_B(x_3,x_4)=\left[\begin{array}{cc}{x}_3& x_4\\ {-x}_4^{*}& x_3^{*}\end{array}\right]$

$X_C(x_5,x_6)=\left[\begin{array}{cc}{x}_5& x_6\\ {-x}_6^{*}& x_5^{*}\end{array}\right],X_D(x_7,x_8)=\left[\begin{array}{cc}{x}_7& x_8\\ {-x}_8^{*}& x_7^{*}\end{array}\right]$

使用旋转STTD块X_C和X_D中信息符号的简单预编码器，可以使等式(6)满秩：

X_{3，4，7，8}→e^jφx_3.4.7.8

在实施例中，调制矩阵的非MSD形式可以用公式表示为：

$X_{\mathrm{IDABBA}/\mathrm{non}}=\left[\begin{array}{cc}{\cos \mathrm{\ρX}}_A+{\sin \mathrm{\ρX}}_C& {\cos \mathrm{\ρX}}_B+{\sin \mathrm{\ρX}}_D\\ j({\sin \mathrm{\ρX}}_B-{\cos \mathrm{\ρX}}_D)& {\sin \mathrm{\ρX}}_A-{\cos \mathrm{\ρX}}_C\end{array}\right]---\left(7\right)$

如用符号表示，等式(7)变成

$X_{\mathrm{IDABBA}/\mathrm{non}}=\left[\begin{array}{cccc}{\cos \mathrm{\ρx}}_1& {\cos \mathrm{\ρx}}_2& {\cos \mathrm{\ρx}}_3& {\cos \mathrm{\ρx}}_4\\ {-\cos \mathrm{\ρx}}_2^{*}& {\cos \mathrm{\ρx}}_1^{*}& {-\cos \mathrm{\ρx}}_4^{*}& {\cos \mathrm{\ρx}}_3^{*}\\ {j\sin \mathrm{\ρx}}_3& {j\sin \mathrm{\ρx}}_4& {\sin \mathrm{\ρx}}_1& {\sin \mathrm{\ρx}}_2\\ {-\sin \mathrm{\ρx}}_4^{*}& {\sin \mathrm{\ρx}}_3^{*}& {-\sin \mathrm{\ρx}}_2^{*}& {\sin \mathrm{\ρx}}_1^{*}\end{array}\right]$

$+\left[\begin{array}{cccc}{\sin \mathrm{\ρx}}_5& {\sin \mathrm{\ρx}}_6& {\sin \mathrm{\ρx}}_7& {\sin \mathrm{\ρx}}_8\\ {-\sin \mathrm{\ρx}}_6^{*}& {\sin \mathrm{\ρx}}_5^{*}& {-\sin \mathrm{\ρx}}_8^{*}& {\sin \mathrm{\ρx}}_7^{*}\\ {-j\cos \mathrm{\ρx}}_7& {-j\cos \mathrm{\ρx}}_8& {-\cos \mathrm{\ρx}}_5& {-\cos \mathrm{\ρx}}_6\\ {j\cos \mathrm{\ρx}}_8^{*}& {-j\cos \mathrm{\ρx}}_7^{*}& {\cos \mathrm{\ρx}}_6^{*}& {\cos \mathrm{\ρx}}_5^{*}\end{array}\right]---\left(8\right)$

在等式(8)的调制器中，存在四个层。对角层由调制符号x₁和x₅，即第一矩阵的对角线的元素cosρx₁，cosρx₁ ^*，sinρx₁，sinρx₁ ^*和第二矩阵的对角线上的元素sinρx₅，sinρx₅ ^*，-cosρx₅，cosρx₅ ^*的线性组合构造。

A(1，2)，(2，1)，(3，4)(4，3)层由调制符号x₂和x₆的线性组合构造。这里(x，y)表示在第x列，第y行上的矩阵元素。因而，例如(1，2)表示第一矩阵的元素-cosρx₂ ^*，并且第二矩阵的元素-sinρx₆ ^*。A(1，3)，(3，1)，(2，4)(4，2)层由调制符号x₃和x₇的线性组合构造。最后，反对角层由调制符号x₄和x₈的线性组合构造。

最优非MSD预编码器不需要符号旋转。因而，所有信道符号也是扩充16-QAM星座图，并且在一个优选实施例中，所有信道符号也是纯等距16-QAM符号。具有不同参数的MSD和非MSD iDABBA的特性被收集成表格2。通过最大化具有多达4位差错的成对差错事件的MIN-DET来执行优化。具有最小位差错的差错事件具有最小欧几里德距离，所以分集保护(由MIN-DET指示)对它们最重要。MIN-DET(4)和MIN-DET分别指示多达4位差错和任何数目的位差错的所发现最小行列式。

概念	cosρ	φ	MIN DET	MIN DET(4)	PAR
						opt(4)MSD	1	0.36	0.00043	2	1.94
opt(4)非MSD	0.8881	0	0.0032	2.67	1.82
						16-QAM	0.8944	0	N/A	2.56	1.8

表格2

假定一个实施例，其中发送器具有四个传送路径，接收器具有四个天线(或天线射束)，并且速率是4。这种传送可以通过并行发送形式(5)的两个调制器来构造：

X_DITHRD＝[X_ITHRD(x₁，x₂，x₃，x₄)，X_ITHRD(x₅，x₆，x₇，x₈)](9)

如用符号来表示，等式(9)变成

$X_{\mathrm{DITHRD}}=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{\μx}}_1+{\mathrm{\υx}}_2& e^{\mathrm{j\φ}}({\mathrm{\μx}}_1+{\mathrm{\υx}}_2)& {\mathrm{\μx}}_5+\mathrm{\υ}{x}_6& e^{\mathrm{j\φ}}({\mathrm{\μx}}_7+{\mathrm{\υx}}_8)\\ {\mathrm{je}}^{\mathrm{j\φ}}({\mathrm{\μ}}^{*}{x}_4+{\mathrm{\υ}}^{*}{x}_3)& {\mathrm{\μ}}^{*}{x}_2-{\mathrm{\υ}}^{*}{x}_1& {\mathrm{je}}^{\mathrm{j\φ}}({\mathrm{\μ}}^{*}{x}_8-{\mathrm{\υ}}^{*}{x}_7)& {\mathrm{\μ}}^{*}{x}_6-{\mathrm{\υ}}^{*}{x}_5\end{array}\right]---\left(10\right)$

在等式(10)的调制器中，类似地存在四个层。(1，1)，(2，2)层由调制符号x₁和x₂的线性组合构造，(1，2)，(2，1)层由调制符号x₃和x₄的线性组合构造，并且(1，3)，(2，4)层由调制符号x₅和x₆的组合构造。(1，4)，(2，3)层由调制符号x₇和x₈的组合构造。

在实施例中，由等式(7)的非MSD iDABBA调制矩阵缩减(punctured)两个发送天线。所得到的传输相当于等式(5)的两个天线射束传输。通过串联来自天线对1-2和3-4的两个这样的传输，可以构造速率4传输。因而，通过由(7)缩减(puncturing)天线2和4，结果矩阵是

$X_{\mathrm{IDABBApunc}}=\left[\begin{array}{cc}{\cos \mathrm{\ρx}}_1+{\sin \mathrm{\ρx}}_5& {\cos \mathrm{\ρx}}_3+{\sin \mathrm{\ρx}}_7\\ {\cos \mathrm{\ρx}}_2+{\sin \mathrm{\ρx}}_6& {\cos \mathrm{\ρx}}_4+{\sin \mathrm{\ρx}}_8\\ j({\sin \mathrm{\ρx}}_3-{\cos \mathrm{\ρx}}_7)& {\sin \mathrm{\ρx}}_1-{\cos \mathrm{\ρx}}_5\\ j({\sin \mathrm{\ρx}}_4-{\cos \mathrm{\ρx}}_8)& {\sin \mathrm{\ρx}}_2-{\cos \mathrm{\ρx}}_6\end{array}\right]---\left(11\right)$

信号可以使用信号模型Y＝XH+噪声来模拟，其中H是描述传输信道的矩阵，并且Y是接收信号矩阵。因而，缩减天线表示缩减X的列。对于这个信号模型，真STTD可以被表示成

$\left[\begin{array}{cc}{x}_1& {-x}_2^{*}\\ x_2& x_1^{*}\end{array}\right]$

行1和3是具有奇数编号符号的等式(5)的非MSD调制器，而行2和4提供具有偶数编号符号的相同调制器。从性能角度，如果ρ＝arccos(2/√5)，其提供等距16-QAM信道符号，则等式(5)，(7)和(9)的调制器几乎最优。

在实施例中，信道符号在空时调制器中构造为复调制符号的线性组合。这些信道符号通过至少两个传送路径被发送。针对至少一个调制符号，用于在第一传送路径上发送的第一总功率非零，并且用于在第二传送路径上发送的第二总功率非零，并且第一和第二总功率不相等。

上述特征实现了调制矩阵的非MSD特性。例如，假定两个天线或天线射束结合等式(4)和(5)的调制器来使用，用于发送调制符号x₁的总功率是来自天线1的|μ|²和来自天线2的|v|²。在非MSD解决方案中，|μ|²≠|v|²。

当使用等式(8)的调制器时，用于发送调制符号x₁的总功率是来自天线1和2的(cosρ)²，和来自天线3和4的(sinρ)²。在非MSD解决方案中，(cosρ)²≠(sinρ)²。

当使用等式(10)的调制器时，用于发送调制符号x₁的总功率是来自天线1的|μ|²，来自天线2的|v|²，和来自天线3和4的0。在非MSD解决方案的这些实施例中，零被省略。需要|μ|²≠|v|²。

在实施例中，当在空时调制器中通过复调制符号的线性组合构造信道符号时，在至少一个层中，至少第一和第二非零系数被用于线性组合。在实施例中，第一和第二系数的比值不是实数。

上述特征实现复预编码特性。例如，在基于等式(4)实现的调制器中，比值μ/v，μ/μ^*，v/v^*或v/μ^*中的至少一个不是实数。这意味着至少一个参数是复数。应当注意，当采取非对角层的系数的比值时，层乘法系数e^jφ+π/4被消除。

在等式(5)的两个分层调制器中，对角层的系数的比值是μ/v，μ/μ^*，v/v^*和v/μ^*，而非对角层的系数的比值是μ/v，jμ/μ^*，jv/v^*和jv/μ^*。在这种情况下，当计算非对角层的比值时，层乘法系数e^jφ被消除，但项j保留。因而，在实施例中，任意一个对角层比值是非实数，意味着μ或v的至少一个是复数，和/或非对角层比值之一是非实数，这对任何μ，v均成立，无论它们是否是实数。

类似地，在等式(8)的调制器中，在(1，3)，(3，1)，(2，4)(4，2)层中，比值cosρ/j cosρ出现，其对任何实数ρ为非实数。对于等式(9)的调制器也是如此。

在另一个实施例中，预编码矩阵是实矩阵，但是使得在不同时间发送的层内符号中的功率差异至少为20％对80％。

即使参考基于附图的例子在上面描述了本发明，然而显然本发明不受此限制，而且可以在所附权利要求书的范围内以若干方式修改。

Claims (12)

1.一种发送方法，包括：

作为复调制符号的线性组合来构造分层信道符号，和

通过至少两个传送路径发送信道符号，

其特征在于

当构造信道符号时，在至少一个层中，当执行线性组合时，使用至少第一和第二非零系数，其中第一和第二系数的比值不是实数，以及

针对至少一个调制符号，使用第一非零总功率在第一传送路径上发送，以及使用第二非零总功率在第二传送路径上发送，其中第一和第二总功率不相等。

2.如权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于使用至少一个复预编码器矩阵，该矩阵包括具有不同发送功率的至少两个非零元素。

3.如权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于使用至少一个实预编码器矩阵，其中在层内在不同时间发送的符号之间的发送功率比至少为2/8。

4.如权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于使用不同传送路径和不同时间发送的信道符号形成等距QAM星座图。

5.如权利要求1所述的数据发送方法，其特征在于使用不同传送路径和不同时间发送的信道符号形成网格。

6.如权利要求5所述的数据发送方法，其特征在于网格是等距的。

7.一种发送器，包括：

用于实现用于传送信号的两个传送路径的天线装置(314，316)，

用于把要发送的信号调制成复调制符号的装置(304)，和

用于作为复调制符号的线性组合来构造分层信道符号的装置(306)，

其特征在于发送器还包括：

用于通过当执行线性组合时在至少一个层中使用至少第一和第二非零系数来构造信道符号的装置(306)，其中第一和第二系数的比值不是实数，和

用于通过针对至少一个调制符号使用第一非零总功率在第一传送路径上发送并且使用第二非零总功率在第二传送路径上发送，从而发送信道符号的装置(306，310，314，316)，其中第一和第二总功率不相等。

8.一种发送器，包括：

用于实现用来传送信号的两个传送路径的天线系统(314，316)，

用于把要发送的信号调制成复调制符号的第一调制器(304)，

用于作为复调制符号的线性组合来构造分层信道符号的第二调制器(306)，

其特征在于

第二调制器(306)被配置为通过当执行线性组合时在至少一个层中使用至少第一和第二非零系数，来构造信道符号，其中第一和第二系数的比值不是实数，并且

第二调制器(306)和天线系统(310，314，316)被配置为通过针对至少一个调制符号使用第一非零总功率在第一传送路径上发送并且使用第二非零总功率在第二传送路径上发送，从而发送信道符号，其中第一和第二总功率不相等。

9.如权利要求7或8所述的发送器，其特征在于发送器包括用于通过使用包括具有不同发送功率的至少两个非零元素的至少一个复预编码器矩阵来发送信道符号的装置。

10.如权利要求7或8所述的发送器，其特征在于发送器包括用于通过使用至少一个实预编码器矩阵来发送信道符号的装置，在该矩阵中在层内在不同时间发送的符号之间的发送功率比值至少为2/8。

11.一种蜂窝无线系统的基站发送器，包括：

用于实现用来传送信号的两个传送路径的天线系统(314，316)，

用于把要发送的信号调制成复调制符号的第一调制器(304)，

用于作为复调制符号的线性组合来构造分层信道符号的第二调制器(306)，

其特征在于

第二调制器(306)被配置为通过当执行线性组合时在至少一个层中使用至少第一和第二非零系数来构造信道符号，其中第一和第二系数的比值不是实数，并且

第二调制器(306)和天线系统(310，314，316)被配置为通过针对至少一个调制符号使用第一非零总功率在第一传送路径上发送并且使用第二非零总功率在第二传送路径上发送，从而发送信道符号，其中第一和第二总功率不相等。

12.一种蜂窝无线系统的终端设备，包括：

用于实现用来传送信号的两个传送路径的天线系统(314，316)，

用于把要发送的信号调制成复调制符号的第一调制器(304)，

用于作为复调制符号的线性组合来构造分层信道符号的第二调制器(306)，

其特征在于

第二调制器(306)被配置为通过当执行线性组合时在至少一个层中使用至少第一和第二非零系数来构造信道符号，其中第一和第二系数的比值不是实数，并且

第二调制器(306)和天线系统(310，314，316)被配置为通过针对至少一个调制符号使用第一非零总功率在第一传送路径上发送并且使用第二非零总功率在第二传送路径上发送，从而发送信道符号，其中第一和第二总功率不相等。

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