[發(fā)明專(zhuān)利]高速率編碼發(fā)射波束形成技術(shù)及近似最佳低復(fù)雜度接收機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910138761.2
• 申請(qǐng)日: 2009-03-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101615934A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N·格雷塞特
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 三菱電機(jī)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H04B7/02
• 分類(lèi)號(hào): H04B7/02;H04L1/06
• 代理公司: 中國(guó)專(zhuān)利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王 岳;王忠忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及用于通過(guò)發(fā)射波束形成的MIMO信道(transmit?beamformed?MIMO?channel)從發(fā)射機(jī)發(fā)射數(shù)據(jù)到接收機(jī)的系統(tǒng)，所述發(fā)射機(jī)包括至少兩個(gè)發(fā)射天線、遵循錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)(error?correcting?code?structure)和發(fā)射波束形成技術(shù)的編碼器，所述接收機(jī)包括至少兩個(gè)接收天線和根據(jù)所述錯(cuò)誤校正碼結(jié)構(gòu)限定的解碼器。?

背景技術(shù)

在下文中，信道資源意味著頻率帶寬、時(shí)間間隔和可能地由放置在不同的空間位置的發(fā)射天線和接收天線帶來(lái)的若干空間維度(spatial?dimension)。?

由于信道變化(例如衰減(fading)和遮蔽(shadowing))，通過(guò)無(wú)線信道發(fā)射的信號(hào)遭受?chē)?yán)重的劣化，這允許把信道當(dāng)作隨機(jī)變量。在下文中，關(guān)于信息字發(fā)射所需要的時(shí)間來(lái)考慮慢的信道變化，但信道的實(shí)現(xiàn)在信息字的兩次發(fā)射之間應(yīng)該已經(jīng)改變。防止被稱(chēng)為準(zhǔn)靜態(tài)(quasi-static)衰減的一種重要方法是，提供在時(shí)間、頻率或空間中的分集(diversity)。?

信道分集度被限定為在用于傳輸?shù)男诺蕾Y源中觀察到的獨(dú)立衰減隨機(jī)變量的數(shù)量。傳輸/接收方案能夠收集分集的給定量，被稱(chēng)為系統(tǒng)的分集度(diversity?order)，由信道分集度決定其上界，也叫做全分集度。?

當(dāng)信息字被接收機(jī)不正確的估計(jì)，就發(fā)生了錯(cuò)誤事件。允許計(jì)算與給定錯(cuò)誤事件相關(guān)聯(lián)的錯(cuò)誤的概率的主參數(shù)是在與發(fā)射的信息字相關(guān)聯(lián)的無(wú)噪聲接收信號(hào)和與解碼的信息字相關(guān)聯(lián)的重建的無(wú)噪聲接收信號(hào)之間的歐幾里德距離(Euclidean?distance)。錯(cuò)誤事件的分集度被限定為在與錯(cuò)誤事件相關(guān)聯(lián)的歐幾里德距離中涉及的獨(dú)立隨機(jī)變量的數(shù)量。最后，系統(tǒng)分集度等于所有可能的錯(cuò)誤事件的最小分集度，或相當(dāng)于所有可能的信息字對(duì)。?

在無(wú)線鏈路的接收機(jī)端和/或發(fā)射機(jī)端使用多個(gè)天線的電信系統(tǒng)叫做多輸入多輸出系統(tǒng)(也被稱(chēng)為MIMO系統(tǒng))。MIMO系統(tǒng)相對(duì)于單一天線系統(tǒng)所提供的傳輸容量被示出為提供了更大的傳輸容量(transmission?capacity)。特別是，?對(duì)于給定信噪比和在適宜的不相關(guān)信道條件下，MIMO容量隨著發(fā)射或接收天線的數(shù)量而增長(zhǎng)，無(wú)論哪一個(gè)是最小的。MIMO技術(shù)從而很可能用于未來(lái)無(wú)線系統(tǒng)，該無(wú)線系統(tǒng)意在提供大的頻譜效率或者可替代地減少獲得與當(dāng)前電信系統(tǒng)中獲得的頻譜效率相當(dāng)?shù)念l譜效率(spectral?efficiency)所需要的發(fā)射功率。MIMO技術(shù)很可能與類(lèi)似于OFDM的多載波調(diào)制技術(shù)相結(jié)合，這允許將MIMO信道模型考慮為沒(méi)有符號(hào)間干擾。?

MIMO系統(tǒng)的發(fā)射機(jī)包括數(shù)字調(diào)制器，該數(shù)字調(diào)制器用于將編碼比特流(coded?bits?stream)轉(zhuǎn)換成調(diào)制符號(hào)的空間流，該數(shù)字調(diào)制器的輸入是編碼比特，該數(shù)字調(diào)制器的輸出是N_s≤min(N_t，N_r)個(gè)調(diào)制符號(hào)的向量。該系統(tǒng)隨后在發(fā)射MIMO信道上發(fā)射N(xiāo)_s個(gè)空間流。?

特征向量發(fā)射波束形成方案(eigenvector?transmit?beamforming?scheme)可用于改進(jìn)MIMO信道的性能。發(fā)射波束形成的MIMO信道的矩陣是該信道的N_t×N_r矩陣H和N_s×N_t波束形成矩陣的級(jí)聯(lián)(concatenation)。所述N_s×N_t波束形成矩陣是從與信道的N_t×N_r矩陣的N_s個(gè)最佳特征值(best?eigenvalue)相關(guān)聯(lián)的特征向量得出的。隨后，發(fā)射波束形成技術(shù)需要在發(fā)射機(jī)處的矩陣H的不完全知識(shí)以便應(yīng)用預(yù)濾波(pre-filtering)，該預(yù)濾波允許在接收機(jī)處的低復(fù)雜度最優(yōu)監(jiān)測(cè)。例如，不完全知識(shí)是在接收機(jī)處處理的并且從接收機(jī)向發(fā)射機(jī)反饋的信道估計(jì)的量化版本。?

假定單一發(fā)射的空間流時(shí)，特征向量發(fā)射波束形成方案達(dá)到全分集度。當(dāng)為了增加該方案的數(shù)據(jù)速率而發(fā)射多個(gè)空間流時(shí)，該方案的分集度大幅度減少。?

本發(fā)明的目的在于在保持接收機(jī)低復(fù)雜度的同時(shí)獲得高的數(shù)據(jù)速率，并保證目標(biāo)分集和高的性能。實(shí)際上，在發(fā)射機(jī)側(cè)，通過(guò)包括線性組合(combine)調(diào)制符號(hào)的代數(shù)線性預(yù)編碼器(algebraic?linear?precoder)可以克服分集減少。然而，在接收機(jī)側(cè)，這樣的代數(shù)線性預(yù)編碼器通常包括高復(fù)雜度檢測(cè)。?