WO2011023141A1 - 多天线系统数据信号的发射方法、装置和系统 - Google Patents

多天线系统数据信号的发射方法、装置和系统 Download PDF

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杨学志
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    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a wireless communication technology, and in particular, to a method, an apparatus, and a system for transmitting a data signal of a multi-antenna system.
  • MAS multi-antenna systems
  • a multi-antenna system may be provided in a base station of each cell, including a plurality of physical antennas for transmitting signals, and the physical antenna may also be referred to as an antenna array element.
  • the multi-antenna system organically combines multiple antenna elements and signal processing units to adaptively optimize the transmit and receive modes according to changes in the channel environment.
  • both a unicast signal for a specific mobile terminal transmitted based on a dedicated channel and a broadcast multicast signal for all mobile terminals transmitted based on a common channel for example, a multimedia broadcast multicast Service (Mul t imedia Broadcas t Mul t icas t Service; the following cylinder: MBMS), system information in the broadcast channel, reference signal in the synchronization channel, forward access channel (Forward Acces s Channel; hereinafter referred to as FACH) Pilots, paging and public control messages, etc.
  • a multimedia broadcast multicast Service Mul t imedia Broadcas t Mul t icas t Service
  • FACH Forward Access Channel
  • multi-antenna systems can be implemented using techniques such as beamforming or precoding.
  • SA Smart Antennas
  • AAS array antenna systems
  • the antenna element spacing of the SA is smaller than the correlation distance of the channel.
  • beamforming can concentrate the transmitted signal energy onto a narrow beam and generate a gain in a specified direction. Therefore, if M physical antennas are implemented on a dedicated channel and omnidirectional When the antennas have the same cell coverage, the required transmit power of each physical antenna is only a natural number of the single antenna transmit power M being at least equal to 2, so that the signal power amplification of each physical antenna can be realized by using a low power amplifier.
  • a method for transmitting a data signal in which a data stream of a data signal is space-time-frequency coded to form k1 space-time-frequency code streams, where kl is a natural number greater than or equal to 2.
  • FIG. 10 is a schematic block diagram of a method for transmitting a data signal of a multi-antenna system according to Embodiment 4 of the present invention.
  • Embodiments of the present invention provide a method for transmitting a data signal.
  • space-time frequency coding is performed on a data stream of a data signal to form k1 space-time-frequency code streams, where k1 is greater than or equal to 2.
  • Step 301 The transmitter first performs channel coding and constellation mapping processing on the information bit stream of the "0" and "1" forms of the broadcast multicast signal to form a symbol stream in the form of S i and s 2 ;
  • a receiver structure suitable for the technical solution of this embodiment can be as shown in FIG. 6.
  • the signal received from the physical antenna is first FFT converted to the frequency domain. If the transmitter uses SC-F to draw A, then the result of channel estimation needs to be used for frequency domain equalization and converted to the time domain by IFFT. If the transmitter adopts OF A, this step can be omitted. Subsequent parallel and serial conversion, and after the space time frequency The decoding and constellation demodulation channel decoding obtains an information bit stream of the form "0" and "1".
  • Step 701 The transmitter performs serial-to-parallel conversion on the complex symbol stream processed by the broadcast multicast signal after signal coding and constellation mapping to form K parallel symbol streams.
  • Step 702 The transmitter performs space-time-frequency coding on the K parallel symbol streams to form a plurality of space-time code streams.
  • each parallel symbol stream forms at least k1 space-time-frequency code streams, and kl is a natural number greater than or equal to 2.
  • kl is a natural number greater than or equal to 2.
  • "Alamout i" coding technology is used, and each parallel symbol stream is used.
  • Step 703 The transmitter performs FFT on each of the space-time-frequency code streams. In a specific application, the step may also be omitted.
  • Step 704 The transmitter carries each space time-frequency code stream corresponding to each parallel symbol stream in the same sub-carrier group, and each sub-carrier group is orthogonal to each other. Performing IFFT on each of the k1 space-time-frequency code streams corresponding to each parallel symbol stream, the k1 space-time-frequency code streams 7 are carried on the same sub-carrier group corresponding to the parallel symbol stream, and the other sub-carrier groups are set to zero. , forming k1 orthogonal components, respectively, transmitted on kl virtual antennas. As shown in Figure 8, the subcarrier group carrying the data is marked as "1". The other subcarrier groups are set to "0".
  • the receiver structure applicable to the technical solution of the embodiment may be as shown in FIG. 9.
  • the signal received from the physical antenna is first FFT-converted to the frequency domain, and the result of the channel estimation is used for frequency domain equalization, if the transmitter adopts SC-F A, you need to use IFFT to convert to the time domain. If the transmitter uses OF A, then this step can be omitted. Then, space-time-frequency decoding is performed, and then the information bit stream in the form of "0" and "1" is obtained by parallel-serial conversion and constellation demodulation channel decoding.
  • all the code streams of the space-time-frequency code are transmitted through the physical antenna of one base station as an example for description.
  • the method for transmitting the data signal of the multi-antenna system provided by the fourth embodiment of the present invention may be based on the foregoing second embodiment, and the signal is sent by the physical antennas of the plurality of base stations.
  • K orthogonal components corresponding to k1 space-time-frequency code streams are respectively provided as transmission signals to K virtual antennas, specifically:
  • FIG. 10 is a schematic block diagram of a method for transmitting a data signal of a multi-antenna system according to Embodiment 4 of the present invention, performing unified null time-frequency coding, and providing two formed space-time-frequency code streams to the first base station and the second base respectively.
  • Base station The FFT/IFFT processing in the first base station and the second base station is similar to that in the second embodiment, and details are not described herein again.
  • 12 is an allocation scheme of a code stream multiplexing system 2, that is, generating two space-time-frequency code streams, the first base station 1 transmitting K orthogonal components of the first space-time-frequency code stream, and the second base station 2 transmitting K orthogonal components of the second space time code stream.
  • base stations transmitting different space-time-frequency code streams can be spaced apart from each other, and the multiplexing allocation scheme can be applied to systems employing "Alamout i" coding.
  • the method is applicable to a multi-antenna system with an arbitrary number and arrangement of physical antennas, and has excellent system scalability;
  • the peak-to-average ratio problem is an important issue for OF-picture A. Excessive peak-to-average ratio will reduce the effective output power of the power amplifier.
  • the peak-to-average ratio of OF picture A is caused by the superposition of many subcarriers. If the bandwidth is reduced on each RF channel and the number of subcarriers is reduced, the peak-to-average ratio can be effectively reduced.
  • the limit case is that each physical antenna transmits only one subcarrier, which completely solves the peak-to-average ratio problem of the OFA system.
  • the solution provided by the embodiment of the present invention is achieved by this method. Peak-to-average ratio of OFDMA systems;
  • Distributed space-time-frequency coding technology has more advantages in peak-to-average ratio performance than centralized space-time-frequency coding.
  • the technical solution provided by the embodiment of the present invention can be widely applied to a multi-antenna system to transmit a broadcast multicast signal, such as a common channel signal, a signal transmitted in a broadcast network such as a digital broadcast network or a digital television network, and the like.
  • a broadcast multicast signal such as a common channel signal
  • a signal transmitted in a broadcast network such as a digital broadcast network or a digital television network, and the like.
  • FIG. 13 is a schematic structural diagram of a device for transmitting data signals of a multi-antenna system according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the transmitting device includes: a conversion module 10, a transmission module 20, and a mapping module 30.
  • the conversion module 10 is configured to divide the symbol stream of the data signal into K orthogonal components, where the modulo of the two orthogonal components is equal to zero or less than a set value, and the K orthogonal components can Restoring the data signal, and removing the K-1 orthogonal components remaining after any one of the non-zero orthogonal components cannot recover the data signal, where K is a natural number greater than or equal to 2;
  • the transmitting module 20 is configured to K orthogonal components are respectively provided as transmission signals to K virtual antennas;
  • mapping module 30 is configured to map K transmission signals of K virtual antennas to M physical antennas for transmission, where M is a natural number greater than or equal to 2 .
  • the mapping module 30 may specifically include: an antenna mapping unit 31 and a transmitting unit 32.
  • the antenna mapping unit 31 is configured to map one transmission signal of the virtual antennas into one transmission signal according to the ⁇ ⁇ ⁇ antenna mapping matrix;
  • the transmitting unit 32 is configured to separately modulate the transmission signals from the physics.
  • the antenna is transmitting.
  • the transmitting device of this embodiment may perform the technical solution of Embodiment 1 of the present invention, where the orthogonal components are orthogonal or nearly orthogonal, if the mapping signal of the virtual antenna is typically mapped or the interference effect is acceptable.
  • the cell omnidirectional coverage is achieved.
  • the transmission capability of each physical antenna is fully utilized, so that a low power power amplifier can be used.
  • the receiver it is not necessary to recognize that the received signal is transmitted by multiple physical antennas, which is similar to the signal transmitted by receiving a single physical antenna, and has good compatibility.
  • FIG. 14 is a schematic structural diagram of a device for transmitting data signals of a multi-antenna system according to Embodiment 7 of the present invention.
  • the conversion module 10 specifically includes: a first space time-frequency coding unit 11, a first serial-to-parallel conversion unit 12, and a first IFFT unit 13.
  • the first space-time-frequency coding unit 11 is configured to perform space-time-frequency coding on the acquired data signal to form k1 space-time-frequency code streams, and each of the space-time-frequency code streams is used as a symbol of the data signal.
  • the first serial-to-parallel conversion unit 12 is configured to serial-convert each of the space-time-frequency code streams to form K parallel symbol streams; the first IFFT unit 13 And superimposing the K parallel symbol streams corresponding to each of the space-time-frequency code streams on mutually orthogonal sub-carrier groups, and performing inverse fast Fourier transform on the parallel symbol streams carried by each sub-carrier group to form the K Orthogonal components.
  • the conversion module 10 further optionally includes a first FFT unit 14 configured to perform FFT on the parallel symbol stream between the first serial-to-parallel conversion unit 12 and the first IFFT unit 13.
  • the foregoing transmitting apparatus can perform the transmitting method provided by Embodiment 2 of the present invention, and introduces space-time frequency encoding technology, which can further improve the frequency band utilization.
  • the transmitting module 20 in this embodiment may specifically include: a first allocating unit 21.
  • the first allocation unit 21 is configured to provide K orthogonal components corresponding to the k1 space time-frequency code streams as transmission signals to virtual antennas of X base stations, and K corresponding to each space time-frequency code stream.
  • the orthogonal components are provided to K virtual antennas of a base station, where X is a natural number greater than or equal to 2 and less than or equal to kl.
  • the foregoing transmitting apparatus can perform the transmitting method provided by Embodiment 4 of the present invention, and adopts a distributed space-time-frequency encoding method, which is more advantageous in peak-to-average ratio performance than the centralized space-time-frequency coding technology.
  • FIG. 15 is a schematic structural diagram of a device for transmitting data signals of a multi-antenna system according to Embodiment 8 of the present invention.
  • the conversion module 10 specifically includes: a second serial-to-parallel conversion unit 15, a second space-time-frequency coding unit 16, and a second IFFT unit 17.
  • the second serial-to-parallel conversion unit 15 is configured to perform serial-to-parallel conversion on the symbol streams of the data signal to form K parallel symbol streams.
  • the second space-time-frequency encoding unit 16 is configured to separately divide the K parallel symbol streams.
  • each parallel symbol stream forming at least k1 space-time-frequency code streams, and k1 is a natural number greater than or equal to 2; a second IFFT unit 17 is used for each space-time frequency corresponding to each parallel symbol stream
  • the code stream is carried in the same subcarrier group, and respectively performs inverse fast Fourier transform on multiple space time-frequency code streams corresponding to each parallel symbol stream to form a plurality of orthogonal components, and selects any space time frequency from each parallel symbol stream.
  • the orthogonal components corresponding to the code stream form a set of the K orthogonal components, and any combination of the space-time code streams of the K parallel symbol streams form a plurality of the K orthogonal components.
  • the conversion module 10 further includes a second FFT unit 18 configured to perform FFT on the space-time-frequency code stream between the second serial-to-parallel conversion unit 16 and the second IFFT unit 17.
  • the foregoing transmitting apparatus can perform the transmitting method provided by Embodiment 3 of the present invention, and introduces a space-time frequency encoding technology, which can further improve the frequency band utilization.
  • the transmitting module 20 in this embodiment may specifically include: a second allocating unit 22.
  • the second allocating unit 22 is configured to separately provide a plurality of space-time-frequency code streams of each parallel symbol stream to the virtual antennas of the Y base stations, and each group of the K orthogonal components respectively provide K virtualities to one base station.
  • Antenna where Y is a natural number greater than or equal to 2.
  • the above transmitting apparatus can perform the transmitting method provided by Embodiment 5 of the present invention, and adopts a distributed space-time-frequency encoding method, which is more advantageous in peak-to-average ratio performance than the centralized space-time-frequency encoding technology.
  • the transmitting system includes at least one transmitter 100 and at least one receiver 200, wherein the transmitter 100 is configured to divide a symbol stream of the data signal into K orthogonal components, and the two orthogonal components of the K orthogonal components
  • the modulo is equal to zero or less than a set value, and the K orthogonal components are capable of recovering the data signal, and the K-1 orthogonal components remaining after removing any one of the non-zero orthogonal components cannot recover the data signal, wherein , K is a natural number greater than or equal to 2; K orthogonal components are respectively provided as transmission signals to K virtual antennas; K transmission signals of K virtual antennas are mapped to M physical antennas for transmission, where M is A natural number greater than or equal to 2.
  • the receiver 200 is configured to receive signals of K orthogonal components transmitted by the transmitter, and perform demodulation processing to acquire the data signals. And transmitting the method provided by the embodiment of the present invention.
  • the K orthogonal components transmitted by the transmitter are mapped to the physical antenna through the orthogonal components of the virtual antenna, and transmitted through the physical antenna.
  • the cell is omnidirectional. And the transmission capability of each physical antenna is fully utilized, so that a low power power amplifier can be used. For the receiver, it is not necessary to recognize that the received signal is transmitted by multiple physical antennas, which is similar to the signal transmitted by receiving a single physical antenna, and has good compatibility.
  • the data signals in the above embodiments include broadcast multicast signals and unicast signals that need to be transmitted through the multi-antenna system, and the technical solutions of the embodiments of the present invention have higher practical value when applied to the transmission of broadcast multicast signals.

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Description

多天线系统数据信号的发射方法、 装置和系统 本申请要求于 2009年 8月 28 日、 申请号为 200910091907.2、 发明名 称为"多天线系统数据信号的发射方法、装置和系统"的中国专利申请的优先 权， 其全部内容通过引用结合在本申请中。 技术领域 本发明实施例涉及无线通信技术， 尤其涉及一种多天线系统数据信号 的发射方法、 装置和系统。 背景技术 随着无线通信业务的发展， 对无线通信系统带宽的需求越来越高， 这 导致可用的频带资源日益紧张。 因此， 如何提高频谱利用率成为无线通信 研究的一个关键问题。 能有效提高频谱利用率的技术包括： 多址接入、 信 号检测、调制和信道编码等，其中，多天线系统（Mul t iple Antennas Sys tem; 以下简称： MAS )在无线通信技术中的地位日益重要。
在蜂窝移动通信系统中 , 各蜂窝小区的基站中可以设置多天线系统 , 包括用于发射信号的多个物理天线， 物理天线又可称为天线阵元。 多天线 系统将多个天线阵元和信号处理单元有机结合起来， 才艮据信道环境的变化， 自适应地优化发射和接收方式。 在多天线系统所提供的通信业务中， 既包 括基于专用信道发射的针对特定移动终端的单播信号， 也包括基于公共信 道发射的针对全部移动终端的广播多播信号， 例如， 多媒体广播多播业务 ( Mul t imedia Broadcas t Mul t icas t Service; 以下筒称： MBMS )、 广播信 道中的系统信息、 同步信道中的参考信号、 前向接入信道（Forward Acces s Channel ; 以下简称： FACH ) 中的导频、 寻呼和公共控制消息等。
对于单播信号，多天线系统可以采用波束赋形或预编码等技术来实现。 例如， 智能天线（Smart Antennas ; 以下简称： SA ), 又称为阵列天线系统 ( Antenna Array Sys tem; 以下简称： AAS ), 是多天线系统的一种。 SA的 天线阵元间距小于信道的相关距离， 利用天线阵元间的信号相关性， 可以 实现波束赋形， 自适应地把高增益的窄波束指向通信中的移动终端， 同时 调整零陷对准千扰方向， 尽量降低对其他用户的千扰。
对于实现波束赋形的 SA系统来说， 由于波束赋形可以把发射信号能量 集中到很窄的波束上， 在指定的方向上产生增益， 因此若 M个物理天线在 专用信道实现与全向单天线相同的小区覆盖范围时， 每个物理天线所需的 发射功率仅是单天线发射功率的 M为至少等于 2的自然数， 所以可 以采用低功率放大器分别实现各物理天线的信号功率放大。 但是， 在进行本发明的研究过程中， 发明人发现现有技术通过多天线系统 来发射广播多播信号的技术存在如下缺陷： 若要 SA系统的物理天线在公共 信道实现小区全向覆盖， 则需要以高功率放大器对信号进行放大， 显著提 高了设备成本； 且釆用空时频编码技术时， 需要对天线阵列配置情况严格 限定， 接收机的硬件结构也须固定， 导致扩展性差。 发明内容 本发明实施例提供了一种多天线系统数据信号的发射方法、 装置和系 统 , 以低成本的多天线系统实现高质量的数据信号发送。
本发明一实施例提供的一种数据信号的发射方法， 该方法中， 对数据 信号的数据流进行空时频编码， 形成 kl个空时频码流， 其中， kl为大于或 等于 2的自然数； 将形成的 kl个空时频码流中的 P个空时频码流分别划分成 K i ( i=l , 2 , ... P )个正交成份， 各个空时频码流所对应的 个正交成份中 两两内积的模等于零或小于设定值， 个正交成份能够恢复所述数据信号， 且去掉其中任意一个非零正交成份后剩余的（ Ki-1 )个正交成份无法恢复所 述数据信号， 其中， 所述 P为大于或等于 2且小于或等于 K1的自然数， Κ;为大 于或等于 2的自然数； 以及， 将所述 Ρ个空时频码流对应的所有 Ρ组正交成份 提供给 Ν个基站进行发射， 其中， Ν为大于或等于 2且小于或等于 Ρ的自然数， 其中， 提供给 Ν个基站进行发射的步骤包括： 将所述 Ρ个空时频码流对应的 所有 ]^个正交成份作为发射信号提供给所述 Ν个基站的虚拟天线， 其中， 各 个基站的虚拟天线的个数 Lj (j=l, 2, ... N)之和等于各个空时频码流所对应 的！^值的和； 以及， 将所述各基站的 Lj虚拟天线对应的发射信号分别映射相 应基站的 Μ」个物理天线进行发射， 其中 Μ」为大于或等于 2的自然数。
本发明另一实施例提供了一种通信系统中数据信号的发射方法， 该方 法中： 对数据信号的数据流进行空时频编码，形成 kl个空时频码流，其中， kl为大于或等于 1的自然数；将形成的 kl个空时频码流中的 P个空时频码 流分别划分成 ( i=l , 2 , ... P )个正交成份， 各个空时频码流所对应的 个正交成份中两两内积的模等于零或小于设定值， 所述！^个正交成份能够 恢复所述数据信号， 且去掉其中任意一个非零正交成份后剩余的（Ki-Ι )个 正交成份无法恢复所述数据信号， 其中， 所述 P为大于或等于 1且小于 π 的自然数， Ki为大于或等于 2的自然数；将所述 P个空时频码流对应的所有 P组正交成份提供给 N个基站进行发射， 其中， N为大于或等于 1且小于 P 的自然数， 该提供给 N个基站进行发射的步驟包括： 将所述 P个空时频码 流对应的所有 个正交成份作为发射信号提供给所述 N个基站的虚拟天线， 其中， 各个基站的虚拟天线的个数 Lj (j=l, 2, ... N)之和等于各个空时频码 流所对应的 Ki值的和； 以及， 将所述各基站的 Μ」虚拟天线对应的发射信号 分别映射相应基站的 个物理天线进行发射， 其中 为大于或等于 2的自 然数； 以及， 将所述 K1个空时频码流中剩余的 （K1-P )个空时频码流提供 给（K1-P )个基站的物理天线进行发射， 其中， 一个空时频码流分别提供 给一个基站。
本发明实施例提供了一种多天线系统数据信号的发射方法， 包括： 将数据信号的符号流划分成 κ个正交成份， 所述 K个正交成份中两两 内积的模等于零或小于设定值， 所述 κ个正交成份能够恢复所述数据信号， 且去掉其中任意一个非零正交成份后剩余的 K-1 个正交成份无法恢复所述 数据信号， 其中， K为大于或等于 2的自然数；
将 K个正交成份作为发射信号分别提供给 K个虚拟天线；
将 K个虚拟天线的 K个发射信号映射到 M个物理天线进行发射，其中， M为大于或等于 2的自然数。
本发明实施例还提供了一种多天线系统数据信号的发射装置， 包括： 转换模块， 用于将数据信号的符号流划分成 K个正交成份， 所述 K个 正交成份中两两内积的模等于零或小于设定值， 所述 K个正交成份能够恢 复所述数据信号， 且去掉其中任意一个非零正交成份后剩余的 K-1 个正交 成份无法恢复所述数据信号， 其中， K为大于或等于 2的自然数；
传送模块， 用于将 K个正交成份作为发射信号分别提供给 K个虚拟天 线；
映射模块， 用于将 K个虚拟天线的 K个发射信号映射到 M个物理天线 进行发射， 其中， M为大于或等于 2的自然数。
本发明实施例又提供了一种多天线系统数据信号的发射系统， 该系统 包括至少一个发射机和至少一个接收机， 其中，
所述发射机， 用于将数据信号的符号流划分成 K个正交成份， 所述 K 个正交成份中两两内积的模等于零或小于设定值， 所述 K个正交成份能够 恢复所述数据信号， 且去掉其中任意一个非零正交成份后剩余的 K-1 个正 交成份无法恢复所述数据信号， 其中， K为大于或等于 2的自然数； 将 K个 正交成份作为发射信号分别提供给 K个虚拟天线； 将 K个虚拟天线的 K个 发射信号映射到 M个物理天线进行发射，其中， M为大于或等于 2的自然数； 所述接收机， 用于接收所述发射机发射的 K个正交成份的信号， 进行 解调处理后获取所述数据信号。 由以上技术方案可知， 本发明实施例中， 通过将数据信号的符号流划 分成 K个正交成份并通过虚拟天线发射、映射到物理天线进行发射， 由于 K 个正交成份是正交或近乎正交的， 虚拟天线的发射信号映射到物理天线进 在可接受范围之内， 从而实现小区全向覆盖。 并且每个物理天线的发射能 力都得到充分的利用， 从而可以使用低功率的功率放大器。 附图说明 图 1为本发明实施例一提供的多天线系统数据信号的发射方法的流程 图；
图 2为本发明实施例一提供的多天线系统数据信号的发射方法的原理 框图；
图 3为本发明实施例二提供的多天线系统数据信号的发射方法流程图； 图 4为本发明实施例二提供的多天线系统数据信号的发射方法的原理 框图；
图 5为本发明实施例二中基于空时频编码方法的流程图；
图 6为适用于本发明实施例二的接收机的结构示意图；
图 7为本发明实施例三提供的多天线系统数据信号的发射方法流程图； 图 8为本发明实施例三提供的多天线系统数据信号的发射方法的原理 框图；
图 9为适用于本发明实施例三的接收机的结构示意图；
图 10为本发明实施例四提供的多天线系统数据信号的发射方法的原理 框图；
图 11为本发明实施例五提供的多天线系统数据信号的发射方法的原理 框图；
图 12为本发明实施例提供的一种码流复用系统为 2的分配方案； 图 13为本发明实施例六提供的多天线系统数据信号的发射装置的结构 示意图；
图 14为本发明实施例七提供的多天线系统数据信号的发射装置的结构 示意图；
图 15为本发明实施例八提供的多天线系统数据信号的发射装置的结构 示意图；
图 16为本发明实施例九提供的多天线系统数据信号的发射系统的结构 示意图。 具体实施方式 本发明实施例提供了一种数据信号的发射方法， 该方法中， 对数据信 号的数据流进行空时频编码， 形成 kl个空时频码流， 其中， kl为大于或等 于 2的自然数； 将形成的 kl个空时频码流中的 P个空时频码流分别划分成 Ki ( i=l , 2 , ... P )个正交成份， 各个空时频码流所对应的 1^个正交成份中两 两内积的模等于零或小于设定值， 1^个正交成份能够恢复所述数据信号， 且 去掉其中任意一个非零正交成份后剩余的（Ki-1 )个正交成份无法恢复所述 数据信号， 其中， 所述 P为大于或等于 2且小于或等于 K1的自然数， 为大于 或等于 2的自然数； 以及， 将所述 P个空时频码流对应的所有 P组正交成份提 供给 N个基站进行发射， 其中， N为大于或等于 2且小于或等于 P的自然数， 其中， 提供给 N个基站进行发射的步驟包括： 将所述 P个空时频码流对应的 所有 ]^个正交成份作为发射信号提供给所述 N个基站的虚拟天线， 其中， 各 个基站的虚拟天线的个数 Lj (j=l, 2, ... N)之和等于各个空时频码流所对应 的！^值的和； 以及， 将所述各基站的 Lj虚拟天线对应的发射信号分别映射相 应基站的 Mj个物理天线进行发射， 其中 Mj为大于或等于 2的自然数。
本发明实施例提供了一种通信系统中数据信号的发射方法， 该方法中： 对数据信号的数据流进行空时频编码， 形成 kl个空时频码流， 其中， kl为 大于或等于 2的自然数； 将形成的 kl个空时频码流中的 P个空时频码流分 别划分成1^ ( 1=1 , 2 , ... P )个正交成份， 各个空时频码流所对应的 个正 交成份中两两内积的模等于零或小于设定值， 所述 个正交成份能够恢复 所述数据信号， 且去掉其中任意一个非零正交成份后剩余的（ -1 )个正交 成份无法恢复所述数据信号， 其中， 所述 P为大于或等于 1且小于 K1的自 然数， 为大于或等于 2 的自然数； 将所述 P个空时频码流对应的所有 P 组正交成份提供给 N个基站进行发射， 其中， N为大于或等于 1且小于 P的 自然数， 该提供给 N个基站进行发射的步驟包括： 将所述 P个空时频码流 对应的所有 1^个正交成份作为发射信号提供给所述 N个基站的虚拟天线， 其中， 各个基站的虚拟天线的个数 Lj (j=l, 2, ... N)之和等于各个空时频码 流所对应的 Ki值的和； 以及， 将所述各基站的 Mj虚拟天线对应的发射信号 分别映射相应基站的 Mj个物理天线进行发射， 其中 为大于或等于 2的自 然数； 以及， 将所述 K1个空时频码流中剩余的 （K1-P )个空时频码流提供 给（K1-P )个基站的物理天线进行发射， 其中， 一个空时频码流分别提供 给一个基站。 下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例一
图 1 为本发明实施例一提供的多天线系统数据信号的发射方法的流程 图。 本实施例的发射方法具体可以由设置在无线通信系统中基站侧的发射 机来执行， 包括如下步骤：
步骤 101、 发射机将数据信号的符号流划分成 K个正交成份， K个正交 成份当中两两正交成份内积的模等于零或小于设定值。其中， K为大于或等 于 2的自然数， 并且， K个正交成份能够通过确定的方法精确地恢复原有的 数据信号的符号流， 且去掉其中任意一个非零正交成份后剩余的 K-1 个正 交成份无法精确地恢复原有的数据信号。
K个两两内积等于零的完全正交的成份可完全避免千涉效应，而两两内 积的模小于一定值的 K个正交成份， 其千涉效应也能够被接受， 本领域技 术人员可以理解其也能够实现本发明的技术方案。 以下各实施例为清楚起 见， 以完全正交的 K个正交成份为例进行说明。 本实施例中的数据信号包 括需要通过多天线系统发射的广播多播信号和单播信号， 并且， 本发明各 实施例的技术方案应用于广播多播信号的发射时具有更高的实用价值， 以 下各实施例均以处理广播多播信号为例进行说明 , 但本领域技术人员可以 理解， 将本发明实施例的技术方案应用于单播信号等各种数据信号也同样 适用。
在步驟 101中，符号流是待发射前要处理的数据流，例如可以是将 "0"、 "1" 形式的信息比特流经过信道编码和星座映射处理之后的复数符号流。
步驟 102、发射机将 K个正交成份作为发射信号分别提供给 K个虚拟天 线。
步骤 103、发射机分别将 K个虚拟天线的 K个发射信号映射到 M个物理 天线进行发射， 其中， M为大于或等于 2的自然数。
上述技术方案可实现广播多播信号的全向覆盖， 即物理天线将自身所 发射的信号向当前小区中的所有移动终端发射。可以是将 K个正交成份从 K 个物理天线上进行全向发射， 也可以从 M个物理天线上进行全向发射， 则 步驟 103具体可以为：
步驟 1031、发射机根据 Μ χ Κ维天线映射矩阵， 将 Κ个虚拟天线的 Κ个 发射信号映射为 Μ个发射信号；
步骤 1032、 发射机将 Μ个发射信号分别从 Μ个物理天线进行发射。 上述技术方案可以通过引入虚拟天线的概念来理解。 天线映射矩阵可 以 口下式所示：
Figure imgf000010_0001
为 Κ个虚拟天线的发射信号, 物理天线上的发射信号， 两者之间通过一个天线映射矩阵联系起来， 如上 式所示。 可以看出每个虚拟天线 k对应一个加权向量[ ) ） … W^( , 其中， k为虚拟天线的序号。 例如， 当物理天线的数量为 4时， 则一个 4维 的加权向量可以为 [1 0 0 0]τ , 则该虚拟天线对应于一个物理天线。 优选 的是虚拟天线与物理天线的数量相等， 即〖=^, 设置天线映射矩阵使虚拟 天线与物理天线——对应， 此时即为通常的直接将待发射信号提供给物理 天线的情况， 默认虚拟天线与物理天线是——固定对应的。 或者， 也可以 是 Κ = 2Μ,设置天线映射矩阵使一个虚拟天线与两个交叉极化的物理天线对 应。 具体应用中， 天线映射矩阵中矩阵点的数值可以为任意数值， 将虚拟 天线的发射信号经过加权向量的系数加权后， 从对应的一个或多个物理天 线发送。
采用天线映射矩阵可以更加灵活地配置物理天线的数量， 通过调整天 线映射矩阵即可适应物理天线的数量， 易于扩展。 本申请下述实施例将从 虚拟天线的角度具体描述信号的编码、 发射方式。
图 2 为本发明实施例一提供的多天线系统数据信号的发射方法的原理 框图， 在本实施例中， 可以通过广义滤波器的形式将复数符号流划分为 Κ 个正交成份。 如图 2所示， 符号流分别进入 Κ个滤波器， 形成 Κ个正交成 份提供给 Κ个虚拟天线， 再经过天线映射单元基于天线映射矩阵的处理， 分别通过 Μ个物理天线来发射。
广义滤波器的具体形式有多种， 例如， 每个滤波器典型地可以为正交 频分复用 ( Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 以下筒称： OFDM ) 系统中的一个子载波組， 或者可以是码分多址 （Code Division Multiple Access; 以下简称： CDMA) 中的一个码组。 实现正交划分的方式 具体可以为将广播多播信号的符号流采用相互正交的频带、 相互正交的子 载波组或相互正交的码组划分成 K个正交成份。
采用本实施例的技术方案， K个正交成份是正交或近乎正交的， 如果典 型地把虚拟天线的发射信号——映射到物理天线进行发射， 通过物理天线 而实现小区全向覆盖。 并且每个物理天线的发射能力都得到充分的利用， 从而可以使用低功率的功率放大器。 对于接收机来说， 并不需要识别出所 接收的信号是由多个物理天线发送的， 与接收单物理天线发射的信号相类 似， 具有较好的兼容性。
因此， 相比于现有技术， 本实施例技术方案的优点在于： 1 ) 以多天线 系统完成了小区全向覆盖， 即实现了广播多播信号的发送， 并且， 无须使 用高功率的功率发大器， 只需为各个物理天线提供低功率的功率放大器即 可， 所以成本显著降低； 2 )对于接收机而言， 不用区分正交成份的信号是 从单物理天线发射的， 还是从多物理天线发射的， 所以对于接收机来说， 当物理天线的数量变化时 , 接收机的硬件结构不用发生变化。
本实施例的技术方案还进一步使用虚拟天线的概念使物理天线和编码 方式的设计更加灵活。 天线映射矩阵可以是固定的， 提供固定的映射关系， 也可以是变化的， 即监测到产生映射矩阵更新触发条件时， 可以更新天线 映射矩阵中的数值， 使虚拟天线与物理天线的映射关系发生变化。 例如， 映射矩阵更新触发条件可以为自上一次天线映射矩阵更新后开始计时的计 时值达到设定门限值， 即， 使映射关系随时间变化。 当 K = M, 虚拟天线与 物理天线——对应时， 更新天线映射矩阵的操作可以具体为将虚拟天线与 物理天线的对应关系进行循环移位， 使虚拟天线按预设的顺序顺次映射到 预先设定顺序的物理天线上。
实施例二
图 3为本发明实施例二提供的多天线系统数据信号的发射方法流程图 , 图 4为本发明实施例二提供的多天线系统数据信号的发射方法的原理框图。 本实施例的方法是在将广播多播信号的符号流划分为 K个正交成份之前， 首先对获取到的广播多播信号进行一次空时频编码，形成 kl个空时频码流， 每个空时频码流作为一个广播多播信号的符号流， 其中， kl 为大于或等于 2的自然数。 本实施例以 " A 1 amou t i " 编码技术为例进行说明。 步驟 301、 发射机首先对广播多播信号的 "0"、 "1"形式的信息比特流 进行信道编码和星座映射等处理， 形成 S i、 s2 形式的符号流；
步驟 302、 发射机对广播多播信号进行 "Alamout i" 空时频编码， 形成 K1个空时频码流。
对广播多播信号进行空时频编码， 每两个符号码为一个符号块， 例如， 符号块 , ]编码后形成两个相互正交的空时频码流 ] ,表示从两 个时间 -频率通过两个天线发射 , 其中任何一个天线的空时频码流都可以完 整地恢复出编码前的符号流， 将经过同一次空时频编码形成的空时频码流 的数量记为 kl , 本实施例中， kl = 2; 而后， 将作为广播多 ^号的符号流 的空时频码流划分成 K个正交成份， 具体可以执行下述操作， 且可以对其 中一个或多个空时频码流进行划分， 优选的是对全部空时频码流进行操作。 步驟 303、发射机将两个空时频码流分别划分为 K个正交成份， 即获得 两组 K个正交成份。 具体应用中， 可以以该空时频码流后续的多个符号块 来组成一个设定长度的复数符号流进行一次划分。
上述技术方案中的 "Alamout i " 编码可以直接扩展到输出任意多个空 时频码流的空时频编码技术， 即可以执行下述操作：
对广播多播信号进行空时频编码， 形成 kl个空时频码流， 并将每个空 时频码流作为符号流划分为一组 K个正交成份。
本实施例的步驟 303 中， 仍然可以釆用相互正交的频带、 子载波组或 码组来划分正交成份， 本实施例中， 每个空时频码流被划分成 K个相互正 交的频带， 分别提供给 K个虚拟天线。 将一个空时频码流划分成不同频率 成份可以通过滤波器组来实现， 具体可以采用快速傅立叶变换 /快速傅立叶 逆变换（FFT/IFFF )来实现， 则将广播多播信号的复数符号流划分成 K个 正交成份的流程具体可以包括下述步骤， 如图 5所示， 可参见图 4的实例 来理解：
步骤 501、 对获取到的广播多播信号进行空时频编码， 形成 kl个空时 频码流， 如图 4所示的实例， kl = 2。
步驟 502、 将每个空时频码流进行串并转换， 形成 K个并行符号流。 其 中， 对于各空时频码流， 划分为 K个正交成份的操作是独立的， 所以各个 空时频码流对应的 K的数值可以相等也可以不等。 如图 4所示的实例中， 各个空时频码流所对应的 K值相等。
步骤 503、 对每个空时频码流对应的 K个并行符号流分别进行 FFT。 具 体应用中， 该步驟也可以省略。
步驟 504、将每个空时频码流对应的 K个并行符号流承载于相互正交的 子载波组中的不同子载波， 并分别对各子载波组承载的并行符号流进行 IFFT, 每个空时频码流的并行符号流对应形成一组 K个正交成份， 在进行 IFFT时， 承载数据的子载波组在图 4中标记为 "1" , 其他子载波组设置为 "0"。
上述技术方案中， 每个空时频码流的数据经过串并转换被划分成 K个 数据块， 每个数据块放在 OF画的一组子载波上， 其他子载波置 "0" , 经过 IFFT 之后， 就得到了相应频率成份的正交成份， 类似于正交频分多址 ( Or thogona l Frequency Divi s ion Mul t iple Acces s ; 以下简称： OFDMA ) 技术。在 IFFT之前，也可以选择作一次 FFT,类似于单载波频分复用（S ing le Carr ier FDMA; 以下简称： SC- F画 A)技术。
采用本实施例的技术方案， 可以利用低功率的功率放大器进行功率放 大， 以不相关的正交成份相互叠加进行小区全向覆盖， 从而能实现广播多 播信号的发射。 另外， 本实施例还可以利用成熟的空时频编码技术， 提高 频带利用率。 接收机不用预先确定物理天线的数量， 当需要对基站侧的多 天线系统进行调整时 , 接收机侧的硬件结构无须进行调整。
适用于本实施例技术方案的接收机结构可以如图 6 所示。 从物理天线 接收到的信号， 先进行 FFT转换到频域。 如果发射机釆用了 SC-F画 A, 则需 要利用信道估计的结果作频域均衡， 并通过 IFFT转换到时域， 如果发射机 采用的是 OF丽 A, 则这一步驟可以省略。 随后经过并串转换， 并经过空时频 解码、 星座解调信道译码后得到 "0"、 "1" 形式的信息比特流。
实施例三
图 7为本发明实施例三提供的多天线系统数据信号的发射方法流程图， 图 8为本发明实施例三提供的多天线系统数据信号的发射方法的原理框图。 本实施例与实施例二的区别在于： 实施例二对符号流采用了统一的空时频 编码， 编码后的每个空时频码流划分成 K个正交成份分别在 K个子载波组 上进行传输。 本实施例中可以是先将广播多播信号经星座映射后的符号流 经过串并转换， 形成 K个并行符号流， 每个并行符号流分别对应形成 K个 正交成份中的一个正交成份。 每个并行符号流可以单独进行空时频编码获 得多个空时频码流， 再承载于一个子载波组上在多个虚拟天线上进行传输。 则对广播多播信号的符号流进行串并转换， 形成 K个并行符号流， 且每个 并行符号流分别对应形成 K个正交成份中的一个正交成份的流程具体包括 如下步骤：
步骤 701、发射机对广播多播信号经过信号编码和星座映射等处理后的 复数符号流进行串并转换， 形成 K个并行符号流；
步驟 702、发射机将 K个并行符号流分别进行空时频编码， 形成多个空 时频码流。
其中， 每个并行符号流至少形成 kl个空时频码流， 且 kl为大于或等 于 2的自然数， 如图 8所示的实例中， 采用 "Alamout i" 编码技术， 每个 并行符号流所形成的空时频码流数量相等， 即 kl = 2。
步骤 703、 发射机将每个空时频码流进行 FFT, 具体应用中， 该步骤也 可以省略。
步驟 704、发射机将每个并行符号流对应的各空时频码流承载于同一个 子载波组， 各子载波组之间是相互正交的。 分别对每个并行符号流对应的 kl个空时频码流进行 IFFT, 这 kl个空时频码流 7 载在该并行符号流对应 的同一子载波组上， 其他的子载波组设置为零， 形成 kl个正交成份， 分别 在 kl个虚拟天线上传输。 如图 8所示， 承载数据的子载波组标记为 "1" , 其他子载波组设置为 "0"。 从每个并行符号流选取任意的一个空时频码流 对应的正交成份形成一组 K个正交成份， 且 K个并行符号流的空时频码流 的任意组合形成多组 κ个正交成份。
适用于本实施例技术方案的接收机结构可以如图 9 所示， 从物理天线 接收到的信号， 先进行 FFT转换到频域， 并利用信道估计的结果作频域均 衡， 如果发射机采用了 SC-F丽 A, 则需要采用 IFFT转换到时域， 如果发射 机釆用的是 OF匿 A， 则这一步驟可以省略。 然后进行空时频解码， 随后经过 并串转换、 星座解调信道译码后得到 "0"、 "1" 形式的信息比特流。
实施例四
在上述实施例二和三中， 均将全部空时频编码的所有码流通过一个基 站的物理天线进行发射为例进行说明。 本发明实施例四提供的多天线系统 数据信号的发射方法可以上述实施例二为基础， 通过多个基站的物理天线 发送信号。 则将 kl个空时频码流各自对应的 K个正交成份作为发射信号分 别提供给 K个虚拟天线具体为：
将经过信道编码和星座映射后得到的符号流进行空时频编码， 获得 kl 个空时频码流。 将 kl个空时频码流各自对应的 K个正交成份作为发射信号 分别提供给 X个基站的虚拟天线， 且每个空时频码流对应的 K个正交成份 提供给一个基站的 K个虚拟天线， 其中， X为大于或等于 2且小于或等于 kl的自然数， 即同一基站可以发送一组或多组 K个正交成份。
本实施例以 kl = X = 2举例说明。 图 10为本发明实施例四提供的多天 线系统数据信号的发射方法的原理框图， 进行统一的一次空时频编码， 将 形成的两个空时频码流分别提供给第一基站和第二基站。 在第一基站和第 二基站中进行 FFT/IFFT处理与实施例二中相类似， 此处不再赘述。
实施例五
本发明实施例五提供的多天线系统数据信号的发射方法是以实施例三 为基础 , 发射机对广播多播信号经过信号编码和星座映射等处理后的复数 符号流进行串并转换， 形成 K个并行符号流， 对应形成多组 K个正交成份。 则将多组 K个正交成份作为发射信号分别提供给 Κ个虚拟天线的流程具体 包括如下步驟：
将每个并行符号流分别进行空时频编码得到多个空时频码流， 并把该 多个空时频码流分为 Υ组， 对应地提供给 Υ个基站， 且每组 κ个正交成份 分别提供给一个基站的 Κ个虚拟天线进行发射， 其中， Υ为大于或等于 2的 自然数。
图 11为本发明实施例五提供的多天线系统数据信号的发射方法的原理 框图， 此处以每个并行符号流形成 kl个空时频码流， 且 kl = 2为例进行说 明。 当首先进行串并转换形成 K个并行符号流， 再分别进行空时频编码。 每一次空时频编码所形成的两个空时频码流分别提供给第一基站和第二基 站。 即， K个并行符号流的第一个空时频码流组成一组 K个正交成份， 提供 给第一基站 , K个并行符号流的第二个空时频码流组成另一组 K个正交成份 , 提供给第二基站。 在第一基站和第二基站中的进行 FFT/ 1 FFT处理与实施例 三中相类似， 此处不再赘述。 对于同一个基站， 可以发射一组或多组 K个 正交成份。
通过单基站发射空时频编码的所有码流的形式可称为集中式空时频编 码， 每个基站只发射空时频编码的所有码流当中的一部分码流形式可称为 分布式空时频编码。 集中式空时频编码的每个频带需要占用基站的两个虚 拟天线， 而分布式空时频编码的一个频带只需要占用一个虚拟天线， 这就 意味着分布式空时频编码可以划分成更多的频带， 从而使得每个物理天线 上的信号频带更窄， 这样可以实现更低的功率峰均比。
在釆用了分布式空时频编码方案之后， 自然产生了空时频码流在不同 基站的分配问题， 这个问题与频率复用类似。 图 12为一种码流复用系统为 2的分配方案， 即产生两个空时频码流， 第一基站 1发射第一空时频码流的 K个正交成份， 第二基站 2发射第二空时频码流的 K个正交成份。优选的是 发射不同空时频码流的基站能够相互间隔设置， 该复用分配方案可应用于 采用 "Alamout i" 编码的系统当中。 当移动终端位于小区边界 A点时， 接 收信号的强度比较弱 , 但可收到两个基站发射的空时频码流的正交成份信 号， 利用空时频编码提供的分集增益可有效地提高接收质量。 当移动终端 位于小区中心 B点时， 主要接收的是本小区发送的空时频码流的正交成份 信号， 而此时信号强度很好， 只靠一个空时频码流也可以保证可靠的解调。 在小区边界和小区中心两种情况下 , 移动终端的接收机的硬件结构和算法 并不需要做任何改变。 这也意味着不同的码流规划方案， 即哪些基站分配 哪些空时频码流， 只会在一定程度上影响接收机的接收质量， 而不会造成 接收机完全不能正确解调信号， 这个特性为复杂传播环境的网络部署带来 方便。 类似的， 码流复用系数为 N的空时频编码可适用于输出 N个空时频 码流的空时频编码， 其中 N为大于或等于 2的自然数。
本发明各实施例所提供的技术方案具有使多天线系统以低成本提供高 质量广播多播信号发射的优点， 具体优势在于：
1)每个符号流的 K个正交成份由 K个虚拟天线发送， K个虚拟天线上的 发射信号相互正交， 不会发生千涉效应， 从而可以以低功率的功率放大器 进行放大， 通过信号叠加提高增益， 实现全小区覆盖。
2)—个符号流的 K个虚拟天线的信号在空中进行了叠加， 接收机并不 能区别有 K个虚拟天线的存在， 接收机结构与单发射天线所对应的接收机 结构相同， 实现了良好的兼容性；
3)每个物理天线的功率都被充分利用， 可以采用多个低功率的功率放 大器， 而避免使用昂贵的高功率放大器， 极大降低了系统成本；
4)该方法适用于任意物理天线数量和排列的多天线系统， 具有优秀的 系统扩展性；
5)峰均比问题是 OF画 A的一个重要问题， 过高的峰均比将降低功率放 大器的有效输出功率。 OF画 A的峰均比是由于很多个子载波叠加引起的， 如 果在每个射频通道上降低带宽， 减少子载波的数量， 就可以有效降低峰均 比。 极限的情况是每个物理天线只发送一个子载波， 则彻底解决 OF丽 A 系 统的峰均比问题。 本发明实施例提供的方案正是通过这一方法实现降低 OFDMA系统的峰均比；
6)分布式空时频编码技术比集中式空时频编码技术在峰均比性能上更 有优势。
本发明实施例提供的技术方案可广泛适用于多天线系统发射广播多播 信号， 例如公共信道信号， 数字广播网或者数字电视网等广播网中所发射 的信号等。
实施例六
图 13为本发明实施例六提供的多天线系统数据信号的发射装置的结构 示意图。 该发射装置包括： 转换模块 10、 传送模块 20和映射模块 30。 其 中 , 转换模块 10用于将数据信号的符号流划分成 K个正交成份， 所述 K个 正交成份中两两内积的模等于零或小于设定值， 所述 K个正交成份能够恢 复所述数据信号， 且去掉其中任意一个非零正交成份后剩余的 K-1 个正交 成份无法恢复所述数据信号， 其中， K为大于或等于 2的自然数； 传送模块 20用于将 K个正交成份作为发射信号分别提供给 K个虚拟天线； 映射模块 30用于将 K个虚拟天线的 K个发射信号映射到 M个物理天线进行发射， 其 中， M为大于或等于 2的自然数。
该映射模块 30具体可以包括： 天线映射单元 31和发射单元 32。其中， 天线映射单元 31用于 4 据 Μ χ Κ维天线映射矩阵， 将 Κ个虚拟天线的 Κ个 发射信号映射为 Μ个发射信号； 发射单元 32用于将 Μ个发射信号分别从 Μ 个物理天线进行发射。
本实施例的发射装置可以执行本发明实施例一的技术方案， Κ个正交 成份是正交或近乎正交的， 如果典型地把虚拟天线的发射信号——映射到 或干涉效应在可接受范围之内， 从而实现小区全向覆盖。 并且每个物理天 线的发射能力都得到充分的利用， 从而可以使用低功率的功率放大器。 对 于接收机来说， 并不需要识别出所接收的信号是由多个物理天线发送的， 与接收单物理天线发射的信号类似， 具有良好的兼容性。 实施例七
图 14为本发明实施例七提供的多天线系统数据信号的发射装置的结构 示意图。 本实施例中， 转换模块 10具体包括： 第一空时频编码单元 11、 第 一串并转换单元 12和第一 IFFT单元 13。其中， 第一空时频编码单元 11用 于对获取到的数据信号进行空时频编码， 形成 kl个空时频码流， 每个所述 空时频码流作为一个所述数据信号的符号流， 其中， kl为大于或等于 2的 自然数； 第一串并转换单元 12用于将每个所述空时频码流进行串并转换， 形成 K个并行符号流； 第一 IFFT单元 13用于将每个所述空时频码流对应 的 K个并行符号流承载于相互正交的子载波組， 并分别对各子载波組承载 的并行符号流进行快速傅立叶逆变换， 形成所述 K个正交成份。
进一步的， 转换模块 10还可选的包括一第一 FFT单元 14 ,设置在第一 串并转换单元 12和第一 IFFT单元 13之间对并行符号流进行 FFT。
上述发射装置可执行本发明实施例二提供的发射方法， 引入空时频编 码技术， 可以进一步提高频带利用率。
本实施例中的传送模块 20具体可以包括： 第一分配单元 21。 第一分配 单元 21用于将所述 kl个空时频码流各自对应的 K个正交成份作为发射信 号分别提供给 X个基站的虚拟天线， 且每个空时频码流对应的 K个正交成 份提供给一个基站的 K个虚拟天线， 其中， X为大于或等于 2且小于或等于 kl的自然数。
上述发射装置可执行本发明实施例四提供的发射方法， 采用分布式空 时频编码方式， 比集中式空时频编码技术在峰均比性能上更有优势。
实施例八
图 15为本发明实施例八提供的多天线系统数据信号的发射装置的结构 示意图。 本实施例中， 转换模块 10具体包括： 第二串并转换单元 15、 第二 空时频编码单元 16和第二 IFFT单元 17。其中， 第二串并转换单元 15用于 对所述数据信号的符号流进行串并转换， 形成 K个并行符号流； 第二空时 频编码单元 16用于将所述 K个并行符号流分别进行空时频编码， 形成多个 空时频码流， 每个并行符号流至少形成 kl个空时频码流， 且 kl为大于或 等于 2的自然数； 第二 IFFT单元 17用于将每个并行符号流对应的各空时 频码流承载于同一个子载波组， 并分别对每个并行符号流对应的多个空时 频码流进行快速傅立叶逆变换形成多个正交成份， 从每个并行符号流选取 任意一个空时频码流对应的正交成份形成一组所述 K个正交成份， 所述 K 个并行符号流的空时频码流的任意组合形成多组所述 K个正交成份。
进一步的， 转换模块 10还可选的包括一第二 FFT单元 18 ,设置在第二 串并转换单元 16和第二 IFFT单元 17之间对空时频码流进行 FFT。
上述发射装置可执行本发明实施例三提供的发射方法， 引入空时频编 码技术， 可以进一步提高频带利用率。
本实施例中的传送模块 20具体可以包括： 第二分配单元 22。 第二分配 单元 22用于将每个并行符号流的多个空时频码流分别提供给 Y个基站的虚 拟天线， 且每组所述 K个正交成份分别提供给一个基站的 K个虚拟天线， 其中， Y为大于或等于 2的自然数。
上述发射装置可执行本发明实施例五提供的发射方法， 采用分布式空 时频编码方式， 比集中式空时频编码技术在峰均比性能上更有优势。
实施例九
图 16为本发明实施例九提供的多天线系统数据信号的发射系统的结构 示意图。该发射系统包括至少一个发射机 100和至少一个接收机 200,其中， 发射机 100用于将数据信号的符号流划分成 K个正交成份， 所述 K个正交 成份中两两内积的模等于零或小于设定值， 所述 K个正交成份能够恢复所 述数据信号， 且去掉其中任意一个非零正交成份后剩余的 K-1 个正交成份 无法恢复所述数据信号， 其中， K为大于或等于 2的自然数； 将 K个正交成 份作为发射信号分别提供给 K个虚拟天线； 将 K个虚拟天线的 K个发射信 号映射到 M个物理天线进行发射， 其中， M为大于或等于 2的自然数。 接收 机 200用于接收所述发射机发射的 K个正交成份的信号， 进行解调处理后 获取所述数据信号。 装置， 并执行本发明实施例提供的发射方法。 发射机发射的 K个正交成份 通过虚拟天线的正交成份映射到物理天线进行发射， 通过物理天线发送的
小区全向覆盖。 并且每个物理天线的发射能力都得到充分的利用， 从而可 以使用低功率的功率放大器。 对于接收机来说， 并不需要识别出所接收的 信号是由多个物理天线发送的， 与接收单物理天线发射的信号类似， 具有 良好的兼容性。
上述实施例中的数据信号包括需要通过多天线系统发射的广播多播信 号和单播信号， 并且， 本发明各实施例的技术方案应用于广播多播信号的 发射时具有更高的实用价值。
本领域普通技术人员可以理解： 实现上述方法实施例的全部或部分步 骤可以通过程序指令相关的硬件来完成， 前述的程序可以存储于一计算机 可读取存储介质中， 该程序在执行时， 执行包括上述方法实施例的步骤； 而前述的存储介质包括： R0M、 RAM, 磁碟或者光盘等各种可以存储程序代 码的介质。
最后应说明的是： 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对 其限制； 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通 技术人员应当理解： 其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修 改， 或者对其中部分技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并不 使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

权利要求
1、 一种通信系统中数据信号的发射方法， 其特征在于， 包括： 对数据信号的数据流进行空时频编码， 形成 kl个空时频码流， 其中， kl为大于或等于 2的自然数；
将所述 kl个空时频码流中的 P个空时频码流分别划分成 Ki ( i=l , 2 , … P )个正交成份， 各个空时频码流所对应的！^个正交成份中两两内积的模等 于零或小于设定值， 所述 1^个正交成份能够恢复所述数据信号， 且去掉其中 任意一个非零正交成份后剩余的（ K -1 )个正交成份无法恢复所述数据信号， 其中， 所述 P为大于或等于 2且小于或等于 K1的自然数， 为大于或等于 2的 自然数； 以及
将所述 P个空时频码流对应的所有 P组正交成份提供给 N个基站进 行发射， 其中， N为大于或等于 2且小于或等于 P的自然数，
所述提供给 N个基站进行发射的步驟包括： 将所述 P个空时频码流对 应的所有！^个正交成份作为发射信号提供给所述 N个基站的虚拟天线， 其 中， 各个基站的虚拟天线的个数 Lj (j=l, 2, ...N)之和等于各个空时频码流 所对应的 1^值的和； 以及， 将所述各基站的 Lj虚拟天线对应的发射信号分 别映射相应基站的 Mj个物理天线进行发射， 其中 Mj为大于或等于 2的自然 数。
2、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述 P个空时频码流中， 同一空时频码流所对应的 个正交成份被提供给所述 N基站中的同一基站 的 个虚拟天线。
3、 如权利要求 1或 2所述的方法， 其特征在于， 所述 P个空时频码流 的各个空时频码流所对应的 的数值相等。
4、 如权利要求 1至 3任一项所述的方法， 其特征在于， 所述将 P个 空时频码流分别划分成 个正交成份的步驟包括： 将各个所述 P个空时频码流进行串并转化，分别形成 κ;个并行符号流； 将所述 ]^个并行符号流承载于相互正交的子载波组， 并对所述子载波 组承载的并行符号流进行快速傅立叶逆变换， 形成所述 Ki个正交成份。
5、 如权利要求 1至 4任一项所述的方法， 其特征在于， 所述各基站的 Lj个虚拟天线对应的发射信号是分别根据 Mj X Lj天线映射矩阵映射所述相 应基站的 Μ」个物理天线的。
6、 如权利要求 1至 5任一项所述的方法， 其特征在于， 所述各基站的 Lj等于 Μ」， 各基站的虚拟天线与物理天线——对应； 或 Lj等于 2Μ」， 一个虚 拟天线与两个交叉极化的物理天线对应。
7、 如权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述将空时频码流划分成 正交成份所采用的方法为： 相互正交的频带、 相互成交的子载波组或相互 正交的码组。
8、 如权利要求 2或 3所述的方法， 其特征在于， 当 K1=P=N=2时， 所 述提供给 N个基站的虚拟天线包括： 将所述 P个空时频码流中的第一个空 时频码流所对应的 1^个正交成份作为发射信号提供给第一基站的 L个虚拟 天线，将所述 K1个空时频码流中的第二个空时频码流所对应的 K2个正交成 份作为发射信号提供给第二基站的 L个虚拟天线，
所述将虚拟天线的发射信号映射到物理天线进行发生包括： 将所述 个虚拟天线对应的 L个发射信号映射到所述第一基站的 Mi个物理天线进行 发生； 和， 将所述 K2个虚拟天线对应的 K2个发射信号映射到所述第二基站 的 Μ2个物理天线进行发生， 其中 、 Μ2为大于或等于 2的自然数。
9、 如权利要求 1至 9任一项所述， 其特征在于， 所述数据信号为广播 多播信号。
10、 一种通信系统中数据信号的发射方法， 其特征在于， 包括： 对数据信号的数据流进行空时频编码， 形成 kl个空时频码流， 其中， kl为大于或等于 2的自然数；
将所述 kl个空时频码流中的 P个空时频码流分别划分成 ( i=l , 2 , … P )个正交成份， 各个空时频码流所对应的！^个正交成份中两两内积的模等 于零或小于设定值， 所述 1^个正交成份能够恢复所述数据信号， 且去掉其 中任意一个非零正交成份后剩余的（ Ki-1 )个正交成份无法恢复所述数据信 号， 其中， 所述 P为大于或等于 1且小于 K1的自然数， 为大于或等于 2 的自然数；
将所述 P个空时频码流对应的所有 P组正交成份提供给 N个基站进行 发射， 其中， N为大于或等于 1且小于 P的自然数， 所述提供给 N个基站进 行发射的步驟包括： 将所述 P个空时频码流对应的所有！^个正交成份作为 发射信号提供给所述 N个基站的虚拟天线， 其中， 各个基站的虚拟天线的 个数 Lj (j=l, 2, ... N)之和等于各个空时频码流所对应的 Ki值的和； 以及， 将所述各基站的 Mj虚拟天线对应的发射信号分别映射相应基站的 Mj个物理 天线进行发射， 其中 Mj为大于或等于 2的自然数； 以及
将所述 K1个空时频码流中剩余的（ K1-P )个空时频码流提供给 ( K1-P ) 个基站的物理天线进行发射， 一个空时频码流提供给一个基站。
11、 如权利要求 10所述的方法， 其特征在于， 所述 Kl=2， P=l， N=l
12、 如权利要求 10所述的方法， 其特征在于， 所述 Ρ个空时频码流 中， 同一空时频码流所对应的 个正交成份被提供给所述 Ν基站中的同一 基站的 个虚拟天线。
13、 如权利要求 1或 2 所述的方法， 其特征在于， 所述 P个空时频码 流的各个空时频码流所对应的 的数值相等。
14、 如权利要求 10至 13任一项所述的方法， 其特征在于， 所述将 P 个空时频码流分别划分成 个正交成份的步骤包括：
将各个所述 P个空时频码流进行串并转化，分别形成！^个并行符号流； 将所述！^个并行符号流承载于相互正交的子载波组， 并对所述子载波 组承载的并行符号流进行快速傅立叶逆变换， 形成所述 Κ;个正交成份。
15、 如权利要求 10至 14任一项所述的方法， 其特征在于， 所述各基 站的 Lj个虚拟天线对应的发射信号是分别根据 Mj X Lj天线映射矩阵映射所 述相应基站的 Mj个物理天线的。
16、 如权利要求 10至 15任一项所述的方法， 其特征在于， 所述各基 站的 Lj等于 Μ」， 各基站的虚拟天线与物理天线——对应； 或 Lj等于 2Μ」， 一 个虚拟天线与两个交叉极化的物理天线对应。
17、 如权利要求 10所述的方法， 其特征在于， 所述将空时频码流划分 成正交成份所采用的方法为： 相互正交的频带、 相互成交的子载波组或相 互正交的码组。
18、 一种发射系统， 其特征在于， 包括至少一发射机和至少一与所述 发射机通信连接的接收机， 所述发射机用于根据如权利要求 1-17任一项所 述的方法， 将所述数据信号发送给所述接收机。
19、 一种多天线系统数据信号的发射的方法， 其特征在于， 包括： 将数据信号的符号流划分成 K个正交成份， 所述 K个正交成份中两两 内积的模等于零或小于设定值， 所述 K个正交成份能够恢复所述数据信号 , 且去掉其中任意一个非零正交成份后剩余的 K-1 个正交成份无法恢复所述 数据信号， 其中， K为大于或等于 2的自然数；
将 K个正交成份作为发射信号分别提供给 K个虚拟天线；
将 K个虚拟天线的 K个发射信号映射到 M个物理天线进行发射， 其中，
M为大于或等于 2的自然数。
20、 根据权利要求 1所述的方法， 其特征在于， 所述将数据信号的符 号流划分成 K个正交成份包括：
将所述数据信号的符号流采用相互正交的频带、 相互正交的子载波组 或相互正交的码组划分成 K个正交成份。
21、 根据权利要求 19所述的方法， 其特征在于， 所述将 K个虚拟的 K个发射信号映射到 M个物理天线进行发射包括：
才艮据 Μ χ Κ维天线映射矩阵， 将 K个虚拟天线的 K个发射信号映射为 M 个发射信号；
将 M个发射信号分别从 M个物理天线进行发射。
22、 根据权利要求 21 所述的方法， 其特征在于： 所述天线映射矩阵的 值是固定不变的。
23、 4艮据权利要求 21 所述的方法， 其特征在于： 所述天线映射矩阵的 值是变化的。
24、 根据权利要求 21 所述的方法， 其特征在于： 所述天线矩阵的变化 为： 当监测到自上一次天线映射矩阵更新后开始的计时值达到设定门限值 时， 更新所述天线映射矩阵中的数值。
25、根据权利要求 19至 24任意一项所述的方法，其特征在于： K等 M, 所述虚拟天线与所述物理天线——对应； 或 K等于 2M, —个所述虚拟天线 与两个交叉极化的物理天线对应。
26、 根据权利要求 25所述的方法， 其特征在于： 当 K等于 M时， 更新
27、 根据权利要求 19所述的方法， 其特征在于， 在将数据信号的符流 划分成 K个正交成份之前， 还包括：
对获取到的数据信号进行空时频编码， 形成 kl个空时频码流， 每个所 述空时频码流作为一个所述数据信号的符号流， 其中， kl 为大于或等于 2 的自然数。
28、 根据权利要求 27所述的方法， 其特征在于， 所述划分成 K个正交 成份包括：
将每个所述空时频码流进行串并转换， 形成 K个并行符号流； 将每个所述空时频码流对应的 K个并行符号流承载于相互正交的子 载波组， 并分别对各子载波组承载的并行符号流进行快速傅立叶逆变换， 形成所述 κ个正交成份。
29、 根据权利要求 28所述的方法， 其特征在于， 所述将 kl个空时频码 流各自对应的 K个正交成份作为发射信号分别提供给 K个虚拟天线包括： 将所述 kl个空时频码流对应的发射信号提供给 X个基站的虚拟天线， 且每个空时频码流对应的 K个正交成份分别提供给所述 X个基站中的一个 基站的 K个虚拟天线， 其中， X为大于或等于 2且小于或等于 kl的自然数。
30、 根据权利要求 19 所述的方法， 其特征在于， 将数据信号的符号流 划分成 K个正交成份包括：
对所述数据信号的符号流进行串并转换， 形成 K个并行符号流， 每个并 行符号流分别对应形成所述 K个正交成份中的一个正交成份。
31、 根据权利要求 30所述的方法， 其特征在于， 对所述数据信号的符 号流进行串并转换， 形成 K个并行符号流， 每个并行符号流分别对应形成 所述 K个正交成份中的一个正交成份包括：
对所述数据信号的符号流进行串并转换， 形成 K个并行符号流； 将所述 K个并行符号流分别进行空时频编码， 形成多个空时频码流， 每 个并行符号流至少形成 kl个空时频码流， 且 kl为大于或等于 2的自然数； 将每个并行符号流对应的各空时频码流承载于同一个子载波组， 并分别 对每个并行符号流对应的多个空时频码流进行快速傅立叶逆变换形成多个 正交成份 , 从每个并行符号流选取一个空时频码流对应的正交成份形成一 组所述 K个正交成份， 所述 K个并行符号流的空时频码流的任意组合形成 多组所述 K个正交成份。
32、 根据权利要求 31所述的方法， 其特征在于， 所述将 K个正交成份 作为发射信号分别提供给 K个虚拟天线包括：
将每个并行符号流的多个空时频码流提供给 Y个基站的虚拟天线， 且每 组所述 K个正交成份分别提供给一个基站的 Κ个虚拟天线， 其中， Υ为大于 或等于 2的自然数。
33、 根据权利要求 27 ~ 32任一所述的方法， 其特征在于： 进行空时频 编码为采用 Almout i编码技术进行空时频编码。
34、 一种多天线系统数据信号的发射装置， 其特征在于， 包括： 转换模块， 用于将数据信号的符号流划分成 K个正交成份， 所述 K个正 交成份中两两内积的模等于零或小于设定值， 所述 K个正交成份能够恢复 所述数据信号， 且去掉其中任意一个非零正交成份后剩余的 K-1 个正交成 份无法恢复所述数据信号， 其中， K为大于或等于 2的自然数；
传送模块，用于将 K个正交成份作为发射信号分别提供给 K个虚拟天线； 映射模块， 用于将 K个虚拟天线的 K个发射信号映射到 M个物理天线进 行发射， 其中， M为大于或等于 2的自然数。
35、 根据权利要求 16 所述的发射装置， 其特征在于， 所述映射模块包 括：
天线映射单元， 用于 4艮据 Μ χ Κ维天线映射矩阵， 将 Κ个虚拟天线的 Κ 个发射信号映射为 Μ个发射信号；
发射单元， 用于将 Μ个发射信号分别从 Μ个物理天线进行发射。
36、 根据权利要求 16 所述的发射装置， 其特征在于， 所述转换模块包 括：
第一空时频编码单元， 用于对获取到的数据信号进行空时频编码， 形成 kl个空时频码流， 每个所述空时频码流作为一个所述数据信号的符号流， 其中， kl为大于或等于 2的自然数；
第一串并转换单元， 用于将每个所述空时频码流进行串并转换， 形成 K 个并行符号流；
第一快速傅立叶逆变换单元， 用于将每个所述空时频码流对应的 K个并 行符号流承载于相互正交的子载波组， 并分别对各子载波组承载的并行符 号流进行快速傅立叶逆变换， 形成所述 K个正交成份。
37、 根据权利要求 18 所述的发射装置， 其特征在于， 所述传送模块包 括：
第一分配单元， 用于将所述 kl个空时频码流各自对应的 K个正交成份 作为发射信号分别提供给 X个基站的虚拟天线，且每个空时频码流对应的 K 个正交成份提供给一个基站的 K个虚拟天线， 其中， X为大于或等于 2且小 于或等于 kl的自然数。
38、 根据权利要求 16 所述的发射装置， 其特征在于， 所述转换模块包 括：
第二串并转换单元， 用于对所述数据信号的符号流进行串并转换， 形成 K个并行符号流；
第二空时频编码单元，用于将所述 κ个并行符号流分别进行空时频编码， 形成多个空时频码流， 每个并行符号流至少形成 kl 个空时频码流， 且 kl 为大于或等于 2的自然数；
第二快速傅立叶逆变换单元， 用于将每个并行符号流对应的各空时频码 流承载于同一个子载波组， 并分别对每个并行符号流对应的多个空时频码 流进行快速傅立叶逆变换形成多个正交成份， 从每个并行符号流选取一个 空时频码流对应的正交成份形成一组所述 K个正交成份， 所述 K个并行符 号流的空时频码流的任意组合形成多组所述 K个正交成份。
根据权利要求 20所述的发射装置， 其特征在于， 所述传送模块包括：
第二分配单元， 用于将每个并行符号流的多个空时频码流分别提供给 Y 个基站的虚拟天线， 且每组所述 K个正交成份分别提供给一个基站的 K个 虚拟天线， 其中， Y为大于或等于 2的自然数。
39、 一种多天线系统数据信号的发射系统， 其特征在于， 包括至少一个 发射机和至少一个接收机， 其中，
所述发射机， 用于将数据信号的符号流划分成 K个正交成份， 所述 K个 正交成份中两两内积的模等于零或小于设定值， 所述 K个正交成份能够恢 复所述数据信号， 且去掉其中任意一个非零正交成份后剩余的 K-1 个正交 成份无法恢复所述数据信号， 其中， K为大于或等于 2的自然数； 将 K个正 交成份作为发射信号分别提供给 K个虚拟天线； 将 K个虚拟天线的 K个发 射信号映射到 M个物理天线进行发射， 其中， M为大于或等于 2的自然数； 所述接收机， 用于接收所述发射机发射的 K个正交成份的信号， 进行解 调处理后获取所述数据信号。
40、 一种无线通信系统， 包括至少一基站， 其特征在于， 所述基站包括 至少一发射机， 所述发射机用于执行如权利要求 19-33任意一项所述的发 射方法， 以将所述数据信号发送给接收机。
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