發送和接收數據符號流的方法和設備的制作方法

專利名稱：發送和接收數據符號流的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于發送和接收數據符號流的方法和設備，更特別地，本發明涉及使用來自多個天線的并行發送在無線通信信道上數據流的傳送。
背景技術：
近幾年來，使用無線通信的系統得到大量普及。例如，目前蜂窩通信系統和無線網絡變得更加平常。對頻譜資源增加的需要導致需要更有效的通信，尤其是在更高頻率上以及更高數據速率的通信。
例如，無線局域網WLAN不僅在商業環境中而且在家用環境中越來越常見。為了提高這種WLAN的容量，希望增加無線通信的數據速率。作為一個特殊例子，電氣與電子工程師協會(IEEE)已形成用于標準化高速WLAN標準(通稱IEEE802.11n(商標))的委員會。802.11nTM標準包括旨在增強WLAN以提供更高的有效數據吞吐量的無線LAN媒體接入控制(MAC)和物理層(PHY)規范。希望802.11nTM標準將會幫助WLAN滿足企業和家用網絡以及WLAN熱點的擴展帶寬需求。
為了實現通過空中接口的高數據速率，采用了許多先進的無線電技術。已經發現在使用開環方法(即，發射機不知道在接收機上接收到的發送信道或信號)的系統中通過在發射機和接收機上使用多個天線能夠取得很大的改善。特別的，許多無線通信系統(例如，WLAN)提供多個發送和接收天線來使用。特別的，一些發送技術包括通過在相同通信信道上同時發送從來自不同天線的數據流中得到的不同信號。這些技術的接收機(多個)通常還包括多個天線，每一個天線接收組合信號，該組合信號對應于被各個天線之間的無線鏈路的獨特傳播特性更改了的發送信號。然后該接收機可以通過估計接收到的組合信號來恢復該發送信號。
這種技術被稱為多發送多接收(MTMR)方案，并且可被設計用于從天線之間的空間分集得到益處，以提高檢測。實際上，與單個天線的情況相比，組合信號的等效信噪比(SNR)通常被增加，從而允許更高的信道符號速率或更高階的星座。這可以提高通信鏈路的數據速率，并因此提高通信系統的容量。
對于使用兩個發送天線的情況來說，一種有效發送的情況已由S.M.Alamouti在“A simple transmit diversity technique for wirelesscommunications”IEEE Journal on selected areas in comm.，pp.1451-1458，Oct.1998中提出。該提出的技術被稱為Alamouti編碼，并包括在兩個符號時間期間從兩個天線發送兩個符號，這樣接收機能夠容易地導出原始符號。該提出的技術是空時分組編碼(STBC)的一個特殊例子，并且對于兩發送天線通過在充分利用兩個天線空間分集的同時提供該兩個符號的正交傳輸來達到高性能。
然而，在提供完全正交性和充分利用天線分集的同時將Alamouti編碼技術直接擴展到多于兩個天線是不可能的。因此，通過增加另外的發送天線實現的性能提高由于STBC技術增加天線數量而降低。此外，已經證明當接收機具有兩個或更多個天線時，從容量角度看這種方法是不是最理想的。因此，STBC技術非常適合于在其中使用相對較少數量的發送和接收天線的系統，但是不太適合于使用較大數量天線的系統。
用于多發送天線的其它發送方案包括同時從不同天線發送不同數據流，以提高該系統的頻譜效率。例如，可以將一個數據流分隔成兩個子數據流，然后從不同天線通過相同通信信道同時單獨發送這些子數據流。在這些空分復用技術中，接收機估計從發送天線接收到的組合信號，并一起確定發送符號。
理論上，可以使用最大似然方法，其中，不同數據流的數據符號被選擇作為用于所估計的子通信信道特性的數據符號，該數據符號最有可能產生所接收的組合信號。然而，這樣的技術對計算的要求很高，并且對于大多數系統來說不實用。因此，通常使用其它接收技術，包括迫零和最小均方差(MMSE)技術，可能將這些接收技術與迭代檢測技術相結合。然而，這些技術依賴于存在大量去相關的接收信號，從而需要大量的接收天線。這樣，這種技術由于高解碼復雜度而具有相對較差的性能，尤其在使用相同數量的發送和接收天線的情況下。
用于多發送天線的發送技術的一個例子已在由Texas instruments向第三代合作項目(3GPP)(在TSG-R WG1文件，TSGR1#20(01)458，2001年5月21-24日，Busan，Korea)提供的“Double-STTD scheme forHSDPA systems with four transmit antennasLink Level SimulationResults”中提出。
在該技術中，通過單獨地Alamouti編碼兩個數據流并通過這些天線中的兩個天線同時發送得到的每一個數據流，在四個天線上發送數據。因此，同時從四個天線發送兩個數據流，每個數據流使用Alamouti碼來編碼。然而，盡管通過傳統的四天線空分復用方案可以提高性能，但是由于與Alamouti碼相關聯的符號加倍而造成得到的數據速率被大大降低。
因此，改進的使用多個發送天線并優選地使用多個接收天線的無線通信技術將會是有利的，并且，提高性能和/或降低復雜度的技術將尤其有利。

發明內容
因此，本發明試圖逐個地或以任何組合形式來更好地減輕、緩和或刪除上述提及缺點中的一個或多個。
根據本發明第一方面，提供一種通過通信信道發送數據符號流的設備，該設備包括多個發送天線；用于將數據符號流分割成數據符號塊的裝置；用于將每一個數據符號塊分隔成第一組數據符號和第二組數據符號的裝置，用于根據空時分組碼對第一組進行編碼以生成編碼數據符號組的裝置；用于從編碼組和第二組產生多個并行數據流的裝置，每一個并行數據流被分配到所述多個天線之一；和用于通過從所述多個發送天線并行發送該并行數據流來在通信信道中發送該數據符號塊的裝置。
本發明可以使用多個天線來改善數據流的傳送。特別地，對于給定的錯誤率，可以實現更高的數據速率和/或降低的發送功率。另外，或者作為替換，本發明可以提供一種適于實際實施的系統，并且通常可允許低復雜度的發射機和接收機操作。
特別地，通過在空間上復用已根據空時分組碼編碼的數據和還沒有根據空時分組碼編碼的數據，可以靈活利用空時分組編碼和空間分集復用的相關優點。例如，可以選擇更靈活的數據速率，該數據速率可以比傳統的空時分組編碼數據的數據速率更高。同時，可利用空時分組碼的性能，特別地，實現和促進了發送可由包括相對較少天線的接收機來有效解碼的信號的系統。
通過相同通信信道發送該并行數據流。因此，該相同通信信道由并行傳輸共享，因此，這些并行傳輸通常會彼此相互干擾，導致接收機接收到包含每一個發送天線的信號分量的組合信號，這些信號分量被與各個發送天線和接收天線相關聯的各個子通信信道的特性更改。通信信道可包括頻率、時間或編碼分配。因此，在同一時間間隔內發送的時候，并行數據流的每一個發送可使用相同頻率或編碼。數據流包括兩個或更多數據符號。
可選地，間隔地設置所述多個發送天線，這樣多個發送天線與給定接收天線之間的子通信信道特性被有效地去相關。因此，多個發送天線的使用可提供空間分集。
根據本發明的可選特征，用于產生多個并行數據流的裝置可操作用于將編碼組和第二組的數據符號分隔成多個并行數據符號，每一個并行數據符號包括用于每一個并行數據流的一個數據符號。該并行數據符號可對應于從發射機向接收機通過通信信道發送的單個合成符號。該并行數據符號可以在一個符號時間內發送，這樣，在每一個符號時間間隔內，從使用多個發送天線的發射機發送一個并行數據符號。
根據本發明的可選特征，該設備還包括用于不同數據符號的改變并行數據流與編碼組和第二組之間關系的裝置。
例如，可以引入空間交織，以便空時分組編碼的數據在多個發送天線之間切換和非空時分組編碼的數據在多個發送天線之間切換。該編碼組因此可能經歷對應于不同天線的變化的通信子信道。同樣地，第二組可能經歷對應于不同天線的變化的通信子信道。這可以大大提高性能，并且可以更好地利用多個發送天線之間的空間分集。
根據本發明的可選特征，所述用于改變的裝置可操作用于將第一并行數據流從在第一并行數據符號內與所述編碼組相關聯改變到在第二并行數據符號內與第二組相關聯。給定的發送天線可以在不同符號時間內既發送空時分組編碼的數據又發送非空時分組編碼的數據。這可以提高性能，并促進在一些實施例中已發送信號的接收。
根據本發明的可選特征，至少一個并行數據符號只包括來自所述編碼組的數據符號。這可以提高性能，并促進在一些實施例中已發送信號的接收。
根據本發明的可選特征，至少一個并行數據符號包括來自所述編碼組和第二組的數據符號。這可以提高性能，并促進在一些實施例中已發送信號的接收。
根據本發明的可選特征，通過從所述編碼組選擇第一數量的數據符號和從第二組選擇第二數量的數據符號來產生所述并行數據符號中的每一個。第一數量可以等于第二數量。這可以提高性能，并促進一些實施例中的實施。
根據本發明的可選特征，在數據符號塊中連續的并行數據符號每一個都包括至少一個由共同數據符號的空時分組編碼產生的數據符號。數據符號的空時分組編碼可產生多個已編碼數據符號，其中，第一已編碼數據符號包括在第一并行數據符號中，第二已編碼數據符號包括在第一并行數據符號之后的并行數據符號中。
根據本發明的可選特征，每一個數據符號塊包含8個數據符號，第一組包含四個數據符號，編碼組包含八個數據符號，第二組包含四個數據符號，并且所述多個天線是4個天線。在這個例子中的編碼組包括8個空時分組編碼的數據符號，其中的一些數據符號可以與第一組的一些數據符號基本相同。該特征可為使用四發送天線的發送系統提供特別有利和高性能的實施。
根據本發明的可選特征，數據編碼塊包括8個數據符號S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，并且并行數據流包括基本上由以下表達式給出的數據符號
其中，每一行代表與一個天線相關聯的并行數據流，每一列代表發送符號時間，*表示復共軛。這可以在使用四發送天線的一些實施例中提供理想的性能。在數據符號塊中，可按照任何次序接收這8個數據符號。
根據本發明的可選特征，每一個數據符號塊包含四個數據符號，第一組包含兩個數據符號，該編碼組包含四個數據符號，第二組包含兩個數據符號，并且所述多個天線是三個天線。在這種情況下，編碼組包括四個空時分組編碼數據符號，其中的一些數據符號可能與第一組的一些數據符號基本相同。該特征可對使用三個天線的發送系統提供特別有利和高性能的實施。
根據本發明的可選特征，數據編碼塊包括四個數據符號S1，S2，S3，S4，并且并行數據流包括由以下表達式給出的數據符號 其中，每一行代表與一個天線相關聯的并行數據流，每一列代表發送符號時間，*表示復共軛。這可以在使用三發送天線的一些實施例中提供理想的性能。在數據符號塊中，可按照任何次序接收這4個數據符號。
根據本發明的可選特征，該設備進一步包括用于將前向糾錯碼應用于數據流以生成第一編碼數據流的裝置；和用于通過將第一編碼數據流映射到數據符號星座來生成數據符號流的裝置。這可以提供實際的實施并可以改善性能。實際上，在前向糾錯碼、局部空時分組編碼與由多個天線提供的空間分集之間的配合可提供改善的性能。
根據本發明的可選特征，該設備進一步包括用于將第一前向糾錯碼應用于第一數據流以生成第一編碼數據流的裝置；用于將第二前向糾錯碼應用于第二數據流以生成第二編碼數據流的裝置；和用于通過包括第一編碼數據流和第二編碼數據流來生成數據符號流的裝置。這可以提供實際的實施并可以提供改善的性能。
根據本發明的可選特征，第一組既包括對應于第一編碼數據流的數據符號，又包括對應于第二編碼數據流的數據符號。另外，或者作為替換，第二組既包括對應于第一編碼數據流的數據符號，又包括對應于第二編碼數據流的數據符號。這可以改善性能。實際上，在使用不同的前向糾錯碼、局部空時分組編碼與由多個天線提供的空間分集之間的配合可改善性能。
根據本發明的可選特征，該設備進一步包括用于交織第一編碼數據流的裝置。該設備另外或替換地可以包括用于交織第二編碼數據流的裝置。這可以改善性能。實際上，在交織、前向糾錯碼、局部空時分組編碼與由多個天線提供的空間分集之間的配合可改善性能。交織例如可以是時間域的比特交織。
根據本發明的可選特征，用于將每一個數據符號塊分割成第一組的裝置可操作用于根據變化的標準將數據符號塊中的數據符號分割成第一和第二組。不同的標準可用于不同的數據塊。例如，每一個數據符號塊可以包括有序數據的數據流，并且被選擇用于第一組和第二組的數據符號可以從一個塊改變到下一個塊。在一些實施例中，第一組和第二組內包括的數據符號的數量可以變化，而在其它實施例中，該選擇僅僅是選擇不同的數據符號。該特征可提供改善的性能。實際上，在其中一個塊的有序數據符號與另一個塊的有序數據符號相關的實施例中，改善的性能可通過改進的解相關來實現。
根據本發明的可選特征，第一組中數據符號的數量與第二組中數據符號的數量相等。這在一些實施例中可提供適合的實施和性能。
根據本發明的可選特征，空時分組碼是Alamouti碼。這可以提供特別有利的實施與高性能。特別地，Alamouti碼可以提供高等級的正交性并且從空間分集得到益處。
根據本發明的可選特征，并行傳輸的數據符號在時間上基本是對準的。這有助于發送能夠和接收操作。
根據本發明的可選特征，該設備進一步包括用于接收所發送的數據符號塊的接收裝置；和通過并行數據流的聯合檢測為每一個數據符號塊確定塊數據符號的裝置。這提供適于從多個天線接收發送的接收裝置的實際實施。該設備可以是分布式設備，其中，將多個發送天線設置在離接收裝置一定距離的位置上。
根據本發明的可選特征，接收裝置可操作用于確定用于每一個接收天線的等效信道矩陣，并響應于該等效信道矩陣和接收到的數據符號來確定塊數據符號。該等效信道矩陣反映在每一個發送數據符號時間內數據符號塊的數據符號與每一個接收天線上的接收信號之間的估計對應關系。該等效信道矩陣在對應于數據符號和不發送數據符號的符號時間的位置上包括用于每一個接收天線的零。該等效信道矩陣可在對應于數據符號和發送數據符號的符號時間的位置上包括用于每一個接收天線的子信道估計。子信道估計可以是與發送數據符號的發送天線和接收信號的接收天線相關聯的子信道估計。這可以提供具有適當性能和復雜度的適當接收操作。
根據本發明的可選特征，用于產生多個并行數據流的裝置可操作用于將第一組和編碼數據組的數據符號分配到并行數據流，以便等效信道矩陣的秩高于或等于數據符號塊中數據符號的數量。這可以提供改進的接收性能，尤其可允許能夠使用實際的聯合檢測技術從其導出數據符號塊的數據符號的接收信號。
根據本發明的可選特征，該接收裝置包括比所述多個發送天線較少的幾個接收天線。本發明可以允許在其中可減少接收天線的數量從而降低成本的有效無線通信系統。
根據本發明的第二方面，提供一種用于接收數據符號流的設備；該設備包括用于通過通信信道接收信號的裝置，該信號包括多個數據符號塊，每一個數據符號塊包括多個并行數據流，每一個并行數據流從單獨的天線發送，該并行數據流包括空時分組編碼的數據符號和非空時分組編碼的數據符號；和用于通過并行數據流的聯合檢測來生成數據符號流的裝置。
根據本發明的第三方面，提供一種包括如上所述設備的通信系統。
根據本發明第四方面，提供一種從多個發送天線通過通信信道發送數據符號流的方法；該方法包括步驟將數據符號流分割成數據符號塊；將每一個數據符號塊分割成第一組數據符號和第二組數據符號，根據空時分組碼來編碼第一組，以生成一組編碼的數據符號；從該編碼組和第二組產生多個并行數據流，每一個并行數據流被分配到所述多個天線之一；和通過從所述多個發送天線并行發送該并行數據流來在通信信道內發送數據符號塊。
根據本發明的第五方面，提供一種接收數據符號流的方法；該方法包括步驟通信信道上的信號，該信號包括多個數據符號塊，每一個數據符號塊包括多個并行數據流，每一個并行數據流從單獨的天線發送，該并行數據流包括空時分組編碼的數據符號和非空時分組編碼的數據符號；和通過并行數據流的聯合檢測來生成數據符號流。
通過參考以下描述的一個或多個實施例，本發明的這些和其它方面、特征以及優點將會變得明顯和清楚。


將僅僅通過例子參考以下附圖來描述
具體實施例方式圖1圖示根據本發明實施例的無線數據發射機；和圖2圖示根據本發明實施例的接收機。
具體實施例方式
隨后的描述集中于在其中使用Alamouti碼的本發明實施例上。然而，將會理解的是，本發明不局限于該特定碼，而是在其它實施例中頁可以使用其它空時分組碼。
圖1圖示根據本發明實施例的無線數據發射機100。
在該例子中，數據源101提供將要被發送的二進制數據流。數據源101可以是內部源或外部源。此外，二進制數據源可以以任何適當的方式得到，并且可代表任何適當的數據。例如，該數據源可以是無線局域網(WLAN)接入點的一部分，并且二進制數據流可以是將要由該接入點發送的數據分組的一部分。
在圖1的實施例中，數據源101連接到前向糾錯碼(FEC)編碼器103，FEC編碼器103根據所選擇的FEC提供二進制編碼。特別的，FEC編碼器103可以是卷積編碼器。將來自數據源101的二進制數據流提供到FEC編碼器103，FEC編碼器103生成編碼的二進制數據流。
FEC編碼器103連接到比特交織器105，比特交織器105在圖1的實施例中在時域內執行比特交織。在該特定實施例中，在包括幾百個數據比特的塊上執行比特交織，從而改善對通信信道內臨時衰落、噪聲或干擾的靈敏度。因此將已編碼的二進制數據流提供給比特交織器105，并且比特交織器105作為響應生成交織的編碼二進制數據流。
將會理解在其它實施例中可以進行其它交織或者可以省略交織，比特交織器105連接到符號映射器107，符號映射器107將交織的編碼二進制數據流映射到將要通過通信信道發送的數據符號上。因此，符號映射器107從交織的編碼二進制數據流生成數據符號流。
所使用的符號映射取決于在通信系統中使用的傳輸方案。例如，例如，可以使用簡單的QAM(正交幅度調制)傳輸方案，其中許多數據比特映射到從該調制方案的可能符號星座點中適當選擇的相應QAM符號上。例如，如果使用四相相移鍵控(QPSK)，則數據比特對映射到適當的復數數據符號上。
因此，在圖1實施例中符號映射器107的輸出是復數數據符號的數據符號流。將會理解的是，在其它實施例中，數據符號流可以包括其它類型的數據符號。此外，將會理解的是，可以以其它方式來確定數據符號流，并且可以例如使用其它操作或其它次序的操作得到數據符號流。例如，交織可以直接在數據符號上形成，即，在二進制數據流已經映射到適當的數據符號上之后。在其它實施例中，數據源可以直接生成數據符號，數據符號直接適于通過通信信道傳輸。
符號映射器107連接到塊發生器109，并且將數據符號流從符號映射器107提供給塊發生器109。塊發生器109可操作用于將數據符號流化分隔成數據符號塊。在圖1的實施例中，塊發生器109通過順序地選擇固定數量的連續數據符號將數據符號流簡單地化分隔成固定大小的數據符號塊。作為一個特定例子，塊發生器109可以生成符號數據塊，每一個符號數據塊包括8個連續的數據符號。
塊發生器109連接到分割處理器111。分割處理器111單獨處理每一個塊，并且可操作用于將每一個數據符號塊化分隔成第一組和第二組。分割處理器111連接到第一組緩沖器113，第一組緩沖器113可操作用于存儲那些已被分配給第一組的數據符號。分割處理器111還連接到第二組緩沖器115，第二組緩沖器115可操作用于存儲那些已被分配給第二組的數據符號。
在該實施例中，分割處理器111通過根據適當的選擇標準將當前數據符號塊的數據符號分配給第一組或第二組來分割數據符號塊。作為其中每一個數據符號塊包括8個數據符號情況的一個簡單例子，分割處理器111可以簡單地將數據符號塊的前四個數據符號分配給第一數據組，并將該數據符號塊的后四個數據符號分配給第二數據組。這樣，在該實施例中，第一組和第二組都包括相同數量的數據符號。分割處理器111可操作用于在第一組緩沖器113中存儲第一組的數據符號，并在第二組緩沖器115中存儲第二組的數據符號。
第一組緩沖器113連接到空時分組編碼器117，空時分組編碼器117可操作用于對第一組數據符號應用空時分組編碼。在圖1的實施例中，空時分組編碼器117對第一組數據符號執行Alamouti編碼，從而生成包括從Alamouti編碼產生的數據符號的編碼組。在該特定例子中，第一組的四個數據符號被Alamouti編碼，以產生八個編碼數據符號。
空時分組編碼器117和第二組緩沖器115連接到并行處理器119，并行處理器119可操作用于從編碼組和第二組產生多個數據流。并行處理器119連接到多個并行流發射機121-127，該并行流發射機在圖1的實施例中由四個并行流發射機121-127組成。并行流發射機121-127中的每一個連接到天線129-135，并被配置為在它所連接的發送天線129-135上發送相應并行數據流的數據符號。這樣，將并行數據流中的每一個分配到多個天線129-135之一。
并行流發射機121-127可操作用于并行發送并行數據流的數據符號。因此，在由并行流發射機121-127中的第一個在指定頻率上發送數據符號的同時，由并行流發射機121-127中的第二個在相同頻率上發送另一數據符號。此外，在通信信道之間使用碼分離的CDMA通信系統中，并行流發射機121-127都使用相同的擴展碼和擾碼。在圖1的實施例中，發送的數據符號基本上對準，以便在每一個天線129-135上發送的數據符號基本在同一時間開始和結束。在該實施例中，在每一個符號時間期間從發射機100有效發送并行數據符號，每一個并行數據符號包括在該符號時間內在每一個單獨天線上發送的數據符號。
并行處理器119不但把來自第二組和編碼數據組的數據符號分配給對應于天線的并行數據流，而且對每一個并行數據流的數據符號進行排序。因此，并行處理器119保證編碼組和第二組的所有數據符號在發送天線129-135中的至少一個上發送。在該實施例中，并行處理器119通過產生多個并行數據符號將編碼組和第二組的每一個數據符號分配給單獨的天線和傳輸時間。例如，對于包括八個數據符號的數據符號塊的特定例子，第一組的四個數據符號和編碼組的八個數據符號被安排進三個并行數據符號，每一個并行數據符號包括四個數據符號，每一個天線對應一個數據符號。這樣，數據符號塊作為三個并行數據符號在三個符號時間內發送，使得有效數據速率為8/3。
下面將更加詳細地描述數據塊處理的特定例子。在該例子中，塊發生器109生成包括8個數據符號值(S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8)的數據符號塊。該數據符號塊被提供到分割處理器1 11，在該特定例子中，分割處理器111簡單地將前四個數據符號分配給第一組，并將后四個數據符號分配給第二組。這樣，第一組可以是(S1，S2，S3，S4)，第二組可以是(S5，S6，S7，S8)。將第一組提供給空時分組編碼器117，空時分組編碼器117對第一組的數據執行Alamouti編碼。特別地，空時分組編碼器117將第一組的數據符號整理成兩對(S1，S2)和(S3，S4)，并且為每一對生成Alamouti編碼的數據符號(S1，S2，-S2*，S1*)和(S3，S4，-S4*，S3*)，其中，*標識復共軛。因此，編碼組包括編碼的數據符號(S1，S2，-S2*，S1*，S3，S4，-S4*，S3*)。要注意的是，對于標準的Alamouti編碼，一些編碼數據符號域初始數據符號相同，或者換句話說，所描述的Alamouti編碼將另外的編碼符號簡單地增加到第一組。
然后并行處理器119開始將編碼組和第二組的數據符號分配給對應于各個天線的并行數據流。該分配使得能夠實現Alamouti編碼，特別地，在兩個數據符號時間內在兩個天線上發送正在編碼的每一個數據符號對的四個編碼數據符號。
在該特定例子中，并行處理器119在三個符號時間內在四個天線上發送十二個數據符號。在該特定例子中，并行處理器119生成包括值(S1，S2，S5，S6)的第一并行數據符號。因此，在第一數據符號時間內，第一天線129發送S1，第二天線131發送S2，第三天線133發送S5，第四天線135發送S6。因此，在這種情況下，并行數據符號既包括來自編碼組的數據，又包括來自第二組的數據。
在該特定例子中，并行處理器119生成包括值(-S2*，S1*，-S4*，S3*)的第二并行數據符號。因此，在第二數據符號時間內，第一天線129發送-S2*，第二天線131發送S1*，第三天線133發送-S4*，第四天線135發送S3*。因此，在這種情況下，并行數據符號只包括來自編碼組的數據，雖然該數據來自兩個不同的Alamouti編碼對。此外，第二并行數據符號的發送可被看作完成Alamouti編碼的S1和S2的發送。
在該特定例子中，并行處理器119還生成包括值(S7，S8，S3，S4)的第三并行數據符號。因此，在第三數據符號時間內，第一數據符號時間內，第一天線129發送S7，第二天線131發送S8，第三天線133發送S3，第四天線135發送S4。因此，在這種情況下，并行數據符號包括剩余的數據符號，從而完成數據符號S3和S4的Alamouti編碼，并結束第二組數據符號的發送。
這樣，在該例子中，并行數據流包括由以下表達式給出的數據符號 其中每一行代表與一個天線相關聯的并行數據流，每一列代表發送符號時間，*表示復共軛。在該表達式中，每一列因此對應于由發射機100在指定的符號時間間隔內發送的并行數據符號。
將會理解的是，數據符號的表示并不旨在反映數據符號的具體次序或順序，并且特別地，下標號未必暗示數據符號塊中數據符號的次序或順序。
另外，將會理解的是，符號的置換、變符或復共軛能夠產生與這里所呈現的等同的新代碼表。
圖2圖示根據本發明實施例的接收機。
接收機200包括多個天線，在該例子中包括3個天線。這三個天線201，203，205中的每一個連接到接收機207，209，211，接收機207，209，211可操作用于通過在現有技術中眾所周知的放大、濾波和解調接收信號在每一個符號時間內生成接收符號。因此，接收機207，209，211中的每一個在每一個符號時間內生成接收符號采樣yi。在該理想的情況下，每一個接收機207，209，211生成由以下公式給出的符號采樣y＝ha.sa+hb.sb+hc.sc+hd.sd其中，sa，sb，sc和sd代表在該符號時間間隔內從該四個天線中的每一個天線發送的數據符號，ha，hb，hc和hd代表來自在相應發送天線與連接到接收機的接收天線之間的子通信信道的子信道響應。
接收機207，209，211中的每一個連接到信道估計器213，215，217，信道估計器213，215，217可操作用于估計從每一個發送天線到該信道估計器所連接到的接收機的接收天線的信道響應。
接收機207，209，211和信道估計器213，215，217連接到聯合檢測器219。連接檢測器219接收來自接收機207，209，211的符號采樣和來自信道估計器213，215，217的信道估計，并且作為響應，通過聯合檢測確定接收到的數據符號。
在上面描述的具有四發送天線并且符號數據塊中有八個數據符號的特定例子中，每一個接收機將基本上在用于發送數據符號塊的三個符號時間內接收下面的三個數據符號yiy1y2y3=S1S2S5S6-S2*S1*-S4*S3*S7S8S3S4hahbhchd+n1n2n3]]>其中，假定信道響應在三個符號時間內不變并且各個子信道的噪聲和符號時間之間不相關。在該等式中，ni代表在第i個符號時間期間的組合子通信信道加性噪聲和干擾。
該等式還可以寫成如下
其中使用了等效信道矩陣H。該等效信道矩陣反映在每一個符號時間間隔內數據符號塊的數據符號與每一個接收機的接收信號之間的估計對應關系。因此，等效信道矩陣包括對應于數據符號和發送該數據符號的符號時間的位置上的子信道估計。子信道估計是從發送數據符號的發送天線到接收機的接收天線之間的子信道的估計。將會理解的是，該子信道估計可以被復共軛或變符，以便幫助接收操作。等效信道矩陣還包括在對應于數據符號和不發送該數據符號的符號時間的位置上的零。
將接收的符號采樣和子信道估計h提供給聯合檢測器219。作為響應，聯合檢測器219確定接收的符號數據S。
特別地，聯合檢測器可以使用例如本領域中眾所周知的迫零(ZF)或最小均方差(MMSE)算法來確定用于等效信道矩陣H的檢測矩陣G。例如，對于ZF算法，檢測矩陣G計算為G＝(HHH)-1HH以補償該信道在接收信號中的影響，其中HH代表等效信道矩陣H的轉置復共軛。
然后，接收到的符號數據可被確定為s^1s^2s^3s^4s^5s^6s^7s^8=Gy1y2*y3]]>將會理解的是，上述描述可容易地延伸到多個接收機天線和接收機。特別地，對于使用M個天線的接收機，在上述等式中yi和ni的值將表示M×1向量，該向量對應于每一個天線上的接收信號向量和加性噪聲成分，hm將表示在發送天線和接收天線之間信道系數的M×1向量，0將表示0的M×1向量。
從上述描述中能夠看到，發送信號原理上能夠由一個接收天線接收。然而，通過使用多個接收天線可以改善性能。然而，該描述的方法適于相對較低數量的接收天線，特別地，接收機可以包括比發送天線較少的接收天線。
在上面描述的特定例子中，塊處理的總操作由以下表達式給出的代碼表來表示 其中，每一行代表與一個天線相關聯的并行數據流，每一列代表并行數據符號，*表示復共軛。
要指出的是，該代碼表提供并行數據符號之間的高相關性，從而允許有效的高性能的通信。
特別地，該代碼表導致在接收機包括三個或更多天線時等效信道矩陣的秩高于數據符號塊中的數據符號數。這允許根據所描述的方法來確定所有數據符號。
該代碼表特別通過數據符號塊內的連續并行數據符號提供并行數據符號之間的相關性，每一個數據符號塊包括至少一個從空時分組編碼共同數據符號產生的數據符號。例如，Alamouti編碼S1和S2產生包括在第一和第二并行數據符號中的數據符號。Alamouti編碼S3和S4產生包括在第二和第三并行數據符號中的數據符號。
在該例子中，第一組內的數據符號數與第二組內的數據符號數相等。這在數據速率與由空間分集帶來的改進之間提供合理的折衷。
在該例子中，還能夠看到，第一和第三并行數據符號包括來自編碼組以及第二組的數據符號。這允許第一編碼數據組與第二數據組之間的相關性，幫助接收信號。此外，能夠看到第二并行數據符號只包括來自編碼組的數據符號，從而允許靈活分配。
從該特定例子中能夠看到，對于不同的并行數據符號，并行數據流與編碼組和第二組之間的關聯發生變化。特別地，(天線129的)第一并行數據流從在第一和第二并行數據符號中與編碼組相關聯改變為在第三并行數據符號中與第二組相關聯。
因此，在一些實施例中，編碼組不僅僅從相同天線發送，而是在不同天線之間移動。相似地，未編碼的數據符號不都從相同天線發送，而是從不同天線發送。這樣引入了空間交織，其中Alamouti編碼的數據和未經Alamouti編碼的數據經歷的信道狀態的變化增加。空間交織在許多實施例中可能是有利的，并且可以特別改善平均誤差性能。例如，Alamouti編碼的益處取決于信道特性，并且改變用于Alamouti編碼數據的子信道可以降低Alamouti數據通過收益低的子信道發送的風險。該益處在也使用FEC編碼數據的實施例中尤其有利。
將會理解的是，盡管對于許多實施例，上面描述的表都提供有利的特性，但是在其它實施例中也可以實現可能共享這些有利特性中一個或多個的其它代碼表。
例如，將會理解的是，符號的置換、變符、或復共軛會導致等效于這里所呈現的新代碼表。特別對于上面呈現的8/3速率的代碼表，在并行數據符號之間提供高相關性的等效代碼表優選地在每一個并行數據符號和每一個并行數據流中具有至少一個編碼組的符號。
可使用代碼的另一個例子包括下列的
以前的描述集中于使用四個發送天線的實施例。然而，將會理解本發明也可應用于其它數量的發送天線。例如，該方法可用于使用三個發送天線的情況。
在一些這樣的實施例中，每一個數據符號塊可包含4個數據符號。可以均等地分割這四個數據符號，以便第一組和第二組每一個都包含兩個數據符號。第二組的兩個數據符號可以被Alamouti編碼，以在編碼組內生成四個編碼符號。所生成的六個數據符號可使用兩個并行數據符號來發送，每一個并行數據符號包括對應于三個發送天線的三個數據符號。因此，能夠在兩個符號時間內實現四個數據符號的有效發送速率。
作為特定例子，包括四個數據符號比特S1，S2，S3，S4的符號數據塊的塊處理可以由以下表達式給出的代碼表來表示 其中每一行代表于一個天線相關聯的并行數據流，每一列代表在發送符號時間內發送的并行數據符號，*表示復共軛。
因此，在該例子中，通過從編碼組選擇兩個數據符號并從第二組選擇一個數據符號來產生每一個并行數據符號。
當接收機包括至少兩個天線時，所示出的代碼表允許數據符號的有效通信，并且特別地，允許使用秩高于四的等效信道矩陣接收，從而允許四個數據符號都可以通過根據等效信道矩陣計算檢測矩陣來導出。
然而，將會理解的是，盡管上面描述的代碼表對于許多實施例都提供有利特性，但是在其它實施例中也可以實現可能共享這些有利特性中一個或多個的其它代碼表。
將會理解的是，符合的置換、變符、或復共軛會導致等效于這里所呈現的新代碼表。特別對于上面呈現的速率為2的代碼表，在并行數據符號之間提供高相關性的等效代碼表優選地包括Alamouti編碼的兩個符號。
可使用代碼的另一個例子包括下面的 在圖1的實施例中，使用多個天線發送源于一個FEC編碼器的一個數據符號流。然而，在其它實施例中，可以發送與多個FEC編碼器相關聯的數據符號流。
例如，該設備可以包括第一FEC編碼器和第二FEC編碼器，第一FEC編碼器對第一數據流應用第一前向糾錯碼，以生成第一編碼數據流，第二FEC編碼器對第二數據流應用第二前向糾錯碼，以生成第二編碼數據流。第一編碼數據流和第二編碼數據流中的每一個還可以被交織。
第一和第二數據流然后被合并，以生成要發送的數據符號流。作為一個特定例子，可以通過交替來自第一編碼數據流的四個數據符號與來自第二編碼數據流的四個數據符號來簡單地實現合并。
在這種情況下，塊發生器生成數據符號塊，該數據符號塊包括既來自第一編碼數據流又來自第二編碼數據流的數據符號。例如，數據符號塊的前四個數據符號可以是來自第一編碼數據流的四個數據符號，后面是來自第二編碼數據流的四個數據符號。
在這種實施例中，優選地，第一組包括既來自第一編碼數據流又來自第二編碼數據流的數據符號。因此，既來自第一編碼數據流又來自第二編碼數據流的數據符號優選地被Alamouti編碼。相似地，既來自第一編碼數據流又來自第二編碼數據流的數據符號優選地在未被Alamouti編碼的情況下發送。因為Alamouti編碼提高接收數據符號的可靠性，這會把Alamouti編碼的益處擴展到兩個編碼數據流，從而提高分集。因此，可以實現改善的平均誤差。
將數據符號分配到第一和第二組以便分配來自兩個FEC編碼器的數據符號可以以不同方式來實現。例如，可以選擇分隔處理器111使用的標準，以考慮數據符號流生成方式的特點。例如，如果前四個數據符號塊包括來自第一編碼數據流的數據符號，并且后四個數據符號塊包括來自第二編碼數據流的數據符號，則分隔處理器111可以選擇第一、第二、第五和第六個符號進行Alamouti編碼。
另一種可能是分隔處理器111根據從一個數據塊改變到下一個數據塊的標準將每一個數據符號分割成第一和第二組。例如，在第一數據符號塊中，分隔處理器111可以選擇前四個數據符號進行Alamouti編碼，并且在下一個數據符號塊中，分隔處理器可以選擇后四個數據符號，等等。
還將理解的是，這樣的變化標準不僅在使用多個FEC編碼器時有益，而且在其它實施例中可能有利并提供附加的分集。特別地，在連續數據符號塊中的有序數據比特之間存在相關性的實施例中，變化的分配標準可以提高分集，從而改善通信性能。
本發明可以以任何適當的形式實現，包括硬件、軟件或軟硬件的任意組合。例如，本發明可以部分上作為在一個或多個數據處理器和/或數字信號處理器上運行的計算機軟件實現。本發明實施例的單元或組成部分可以以任何方式在物理上、功能上或邏輯上實現。實際上，功能可以在一個部件、多個部件內實現，或者作為其它功能部件的一部分。這樣，本發明可以在一個部件內實現，或者可以在物理上和功能上分布在不同的部件或處理器之間。
盡管已結合特定實施例描述了本發明，但是本發明并不局限于這里描述的特定形式。而是，本發明的范圍僅僅由附帶的權利要求來限定。在權利要求中，術語“包括”不排除存在其它單元或步驟。此外，盡管單獨列出，但是可以通過例如單個部件或處理器來實現多個裝置、單元或方法步驟。另外，盡管各個特征可以包括在不同權利要求內，但是這些特征可以有利地結合，并且在不同權利要求中所包括的特征并不暗示特征的組合不可行和/或不利。另外，單數引用不排除多個。因此，對“一個”、“一種”、“第一”、“第二”等等的引用不排除多個。
權利要求
1.一種用于通過通信信道發送數據流的設備，該設備包括多個發送天線；用于將數據分隔成第一組數據和第二組數據的裝置；用于根據空時分組碼對第一組進行編碼以生成一組編碼數據的裝置；用于從編碼組和第二組產生多個并行數據流的裝置，每一個并行數據流被分配到多個天線之一；和用于通過從所述多個發送天線并行發送并行數據流來在通信信道中發送該數據的裝置。
2.如權利要求1所述的設備，其中，用于產生多個并行數據流的裝置可操作用于將編碼組和第二組的數據分割成多個并行數據，每一個并行數據包括用于每一個并行數據流的一個數據。
3.如權利要求2所述的設備，進一步包括用于對于不同的并行數據，改變并行數據流與編碼組和第二組之間關系的裝置。
4.如權利要求2或3所述的設備，其中所述用于改變的裝置可操作用于將第一并行數據流從在第一并行數據內與所述編碼組相關聯改變到與在第二并行數據內與第二組相關聯。
5.如權利要求2-4中任何一項所述的設備，其中至少一個并行數據只包括來自所述編碼組的數據。
6.如權利要求2-5中任何一項所述的設備，其中至少一個并行數據包括既來自所述編碼組又來自第二組的數據。
7.如權利要求2-4中任何一項所述的設備，其中，通過從所述編碼組選擇第一數量的數據和從第二組選擇第二數量的數據來產生所述并行數據中的每一個。
8.如權利要求2-7中任何一項所述的設備，其中在數據塊中連續的并行數據每一個都包括至少一個由共同數據的空時分組編碼產生的數據。
9.如前述權利要求中任何一項所述的設備，其中每一個數據塊包含八個數據符號，第一組包含四個數據符號，編碼組包含八個數據符號，第二組包含四個數據符號，并且所述多個天線是四個天線。
10.如前述權利要求中任何一項所述的設備，其中數據編碼塊包括八個數據符號S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，并且并行數據流包括基本上由以下表達式給出的數據符號|S7-S2*S1S8S1*S2S3-S4*S5S4S3*S6|]]>其中，每一行代表與一個天線相關聯的并行數據流，每一列代表發送符號時間，并且*表示復共軛。
11.如前述權利要求1-8中任何一項所述的設備，其中每一個數據塊包含四個數據符號，第一組包含兩個數據符號，編碼組包含四個數據符號，第二組包含兩個數據符號，并且所述多個天線是三個天線。
12.如前述權利要求1-8或11中任何一項所述的設備，其中數據編碼塊包括四個數據符號S1，S2，S3，S4，并且并行數據流包括由以下表達式給出的數據符號-S2*S1S1*S2S4*S3]]>其中，每一行代表與一個天線相關聯的并行數據流，每一列代表發送符號時間，并且*表示復共軛。
13.如前述權利要求中任何一項所述的設備，進一步包括用于將前向糾錯碼應用于數據流以生成第一編碼數據流的裝置；和用于通過將第一編碼數據流映射到數據星座來生成數據流的裝置。
14.如前述權利要求中任何一項所述的設備，進一步包括用于將第一前向糾錯碼應用于第一數據流以生成第一編碼數據流的裝置；用于將第二前向糾錯碼應用于第二數據流以生成第二編碼數據流的裝置；和用于通過包括第一編碼數據流和第二編碼數據流來生成數據流的裝置。
15.如權利要求14中所述的設備，其中第一組包括對應于第一編碼數據流的數據和對應于第二編碼數據流的數據。
16.如權利要求14或15中所述的設備，其中第二組包括對應于第一編碼數據流的數據和對應于第二編碼數據流的數據。
17.如前述權利要求13-16中任何一項所述的設備，進一步包括用于交織第一編碼數據流的裝置。
18.如前述權利要求中任何一項所述的設備，其中用于將每一個數據分割成第一組的裝置可操作用于根據變化的標準將數據塊中的數據分割成第一數據組和第二數據組。
19.如前述權利要求中任何一項所述的設備，其中第一組中數據的數量與第二組中數據的數量相等。
20.如前述權利要求中任何一項所述的設備，空時分組碼是Alamouti碼。
21.如前述權利要求中任何一項所述的設備，其中并行傳輸的數據在時間上基本是對準的。
22.如前述權利要求中任何一項所述的設備，進一步包括用于接收發送數據的接收裝置；和通過并行數據流的聯合檢測為每一個數據塊確定塊數據的裝置。
23.如權利要求22中所述的設備，其中，接收裝置可操作用于確定用于每一個接收天線的等效信道矩陣，并響應于該等效信道矩陣和接收到的數據符號來確定塊數據。
24.如權利要求23中所述的設備，其中，用于產生多個并行數據流的裝置可操作用于將第一組和編碼數據組的數據分配到并行數據流，以便使等效信道矩陣的秩高于或等于該數據中的數據數量。
25.如前述權利要求22-24中任何一項所述的設備，其中所述接收裝置包括比所述多個發送天線較少的幾個接收天線。
26.一種用于接收數據流的設備，該設備包括用于通過通信信道接收信號的裝置，該信號包括多個數據，每一個數據塊包括多個并行數據流，每一個并行數據流從單獨的天線發送，該并行數據流包括空時分組編碼的數據和非空時分組編碼的數據；和用于通過并行數據流的聯合檢測來生成數據流的裝置。
27.一種通信系統，包括根據前述權利要求中任何一項所述的設備。
28.一種從多個發送天線通過通信信道發送數據流的方法，該方法包括以下步驟將數據流分割成數據；將每一個數據分割成第一組數據和第二組數據；根據空時分組碼來編碼第一組，以生成一組編碼的數據；從該編碼組和第二組產生多個并行數據流，每一個并行數據流被分配到所述多個天線之一；和通過從所述多個發送天線并行發送該并行數據流來在通信信道內發送數據。
29.一種接收數據流的方法，該方法包括以下步驟通信信道上的信號，該信號包括多個數據，每一個數據塊包括多個并行數據流，每一個并行數據流從單獨的天線發送，該并行數據流包括空時分組編碼的數據和非空時分組編碼的數據；和通過并行數據流的聯合檢測來生成數據流。
全文摘要
一種發射機，包括將數據符號流分割成數據符號塊的塊發生器(109)。分隔處理器(111)將每一個塊分割成存儲在第一組緩沖器(113)內的第一組數據符號和存儲在第二組緩沖器(115)內的第二組數據符號。空時分組編碼器(117)根據空時分組碼對第一組進行編碼，以生成一組編碼數據符號；并行處理器(119)然后從編碼組和第二組產生多個并行數據流。每一個并行數據流被分配到多個天線(129－135)之一；多個并行流發射機(121－127)從所述多個發送天線(129－135)在通信信道中并行發送該并行數據流。
文檔編號H04B7/02GK101015136SQ200580030230
公開日2007年8月8日 申請日期2005年7月7日 優先權日2004年7月8日
發明者斯特凡妮·羅科特-萊維爾, 馬克伯納德·德庫維爾, 亞歷克斯·里貝羅迪亞斯, 塞巴斯蒂安·西蒙斯 申請人:摩托羅拉公司