對多個天線的自適應頻率分配方法

專利名稱：對多個天線的自適應頻率分配方法
技術領域：
本發明涉及無線數字通信領域。更具體地，本發明涉及一種高效方式，在使用若干 天線進行發送和/或使用若干天線進行接收的系統中(例如，在MIMO (或“多輸入多輸出”) 系統中)發送要通過噪聲信道發送的信號，或接收該信號。
背景技術：
對于無線通信，由于應用處理越來越多的數據，因此需要增加數據吞吐量。信道綁 定(即，同時使用一個以上信道頻率)是擴展無線解決方案的數據速率的公知技術。近來， 利用MIMO技術的空間維度使用已經出現容量增進達到了與信道擴展相同的量級，S卩，在 TX和RX側天線數目的加倍也使得比特率加倍。MIMO相關技術使得能夠顯著增加無線傳輸 的吞吐量和/或可靠性，而同時使發送功率和分配的頻譜帶寬保持恒定。該特征使這些技 術對于采用許多配置的無線系統(例如，對于點到點通信、點到多點通信、或者廣播系統) 尤其有吸引力。此外，新無線解決方案(例如，WiFi)可以集成DFS(動態頻率選擇)機制，意味著 能夠動態地從一個信道移動至另一個信道，所有天線同時從一個頻率移動至另一個頻率。 確實，該技術的缺點在于，不適合于不同類型的情況。

發明內容
本發明的目的是，消除現有技術的這些缺點。更具體地，本發明的目的是，通過實現數據分組的良好發送或接收來優化MIMO系 統中的通信。本發明涉及一種通過適于發送信號的若干發送天線來發送一個或多個數據分組 的方法。為了改善發送質量，所述方法包括-將第一數據分組編碼成第一編碼塊，以及將第二數據分組編碼成第二編碼塊；-將第一發送信道頻率映射到包括至少一個發送天線的第一集合；-將第二發送信道頻率映射到包括至少一個發送天線的第二集合，第一發送信道 頻率與第二發送信道頻率不同；-在包括至少一個發送天線的第一集合以及包括至少一個發送天線的第二集合上 發送第一編碼塊；-如果第一發送信道頻率處的接收質量小于閾值，-將與第一頻率不同的第二發送頻率或第三發送頻率映射到包括至少一個發送天 線的第一集合；以及-在包括至少一個發送天線的第一集合以及包括至少一個發送天線的第二集合上 發送第二編碼塊。然后，有利地，數據分組(例如，包括目的地地址的幀)的發送是在若干天線上編 碼之后的發送，天線上的頻率映射使得使用至少兩個不同的頻率。然后，對于所有頻率接收
4的質量不相同(例如，由于噪聲、干擾、衰退、多普勒效應、…)，改善接收機的發送分組接收質量。根據變型，該方法包括_測試第一發送頻率的信號接收質量；以及根據特定特征，該方法包括_測試第二發送頻率的信號接收質量；以及_如果接收質量大于閾值，則該方法包括-將與第二信道頻率不同的第一發送信道頻率或第三發送信道頻率映射到包括至 少一個發送天線的第二集合的至少一部分；以及-在包括至少一個發送天線的第一集合以及包括至少一個發送天線的第二集合上 發送第二編碼塊。根據特定特征，該方法包括根據噪聲等級來映射天線，每個噪聲等級與每個頻率 相關聯。在特定實施例中，在發射機處測量噪聲等級；在有利實施例中，該方法包括-至少根據給定頻率下的接收質量等級，來映射天線；以及-至少對接收質量等級信息進行接收，接收質量等級信息由接收機發送。在這些實施例的一些變型中，接收質量等級信息由用作第一編碼塊的目的地的接 收機發送。有利地，以第一功率級別在包括至少一個發送天線的第一集合上進行第一編碼塊 的發送，以及以第二功率級別在包括至少一個發送天線的第二集合上進行第一編碼塊的發 送，第一功率級別低于第二功率級別。根據特定特征，將第一數據分組編碼成第一編碼塊是空時或空頻塊編碼。本發明還涉及一種通過適于接收信號的若干接收天線接收一個或多個數據塊的 方法。為了提高分組的接收和解碼的質量，該方法包括-將第一接收信道頻率映射到包括至少一個接收天線的第一集合；-將第二接收信道頻率映射到包括至少一個接收天線的第二集合，第一接收信道 頻率與第二接收信道頻率不同；-在包括至少一個接收天線的第一集合以及包括至少一個接收天線的第二集合上 至少接收第一編碼塊；-將至少一個接收到的第一編碼塊解碼成至少一個第一數據分組；-測試第一接收信道頻率下的信號接收質量，使得發射機可以將發送信道頻率映 射到發送天線。根據特定特征，接收方法包括發送至少代表確定頻率下接收質量等級的信息，將 該信息發送至對第一編碼塊進行發送的發射機。根據特定特性，接收方法包括檢查發送信道頻率映射的修改。有利地，接收方法包括根據檢查結果，按照發射機所使用的發送頻率來改變接收 天線上的信道頻率映射。


通過閱讀以下描述，將更好地理解本發明，并且其他特征和優點將變得顯而易見， 描述參照附圖，在附圖中圖1示出了無線網絡；圖2示出了能夠以符合本發明的方式發送數據的數據發射機的示例功能體系結 構；圖3示出了根據本發明特定實施例的數據接收機的示例功能體系結構；圖4和5分別示出了圖2的發射機和圖3的接收機的示例硬件體系結構；圖6和7示意性示出了圖2的發射機與圖3的接收機之間通信的兩種情況；圖8示出了在圖2的發射機中實現的發送方法；以及圖9示出了在圖3的接收機中實現的接收方法。
具體實施例方式本發明在具有若干發送和/或若干接收天線的系統中，實現了發送頻率動態選擇 以及發送天線和/或接收天線對所選頻率的特定使用。根據本發明，應用于一些發送天線 的頻率可以改變，而保持將其他發送天線分配至另一頻率(或其他頻率)。然后，動態管理 對發送天線的頻率分配(或映射)，并可以根據發送信道對其進行優化。例如，在改變所有 發送信號的頻率之前，可以抑制一些噪聲頻率，或者可以對一些頻率進行測試(而在現有 DFS情況下，所有發送天線同時改變至相同頻率，并且因此不適于不同的情況，例如，發送頻 率的運行中測試，或者不同頻率的混合適合于更好接收的情況)。根據本發明，本方法還能 夠在改變之后回到初始頻率，使得易于根據一些參數(例如，干擾、噪聲、期望吞吐量)進行 數據發送/接收的改變。根據本發明，可以在考慮頻率混合的情況下確定天線上的頻率映 射，以優化信噪比等級或降低干擾等級。本發明還涉及一種接收方法，基于若干接收天線的 使用，并適于接收不同頻率的信號。天線上的頻率映射在這里意味著，將天線分配給包括用于發送調制符號(symbol) (例如，用于多載波調制的OFDM符號，或者PSK或QAM單載波符號)的頻率在內的頻帶。映 射在兩個天線上的兩個不同頻率意味著，被分配至這些發送和/或接收天線的這些頻帶的 中心頻率是不同的。圖1示出了包括若干站1000至1002在內的無線網絡1。每個站1000至1002包 括使用MIMO(或多輸入多輸出)天線系統的發射機和接收機。站1000通過無線鏈路與站 1001和1002進行通信。圖2示出了數據發射機2的示例功能體系結構，數據發射機2能夠以符合本發明 的方式來發送數據，本發明應用于通過MIMO噪聲信道發送的信號的編碼。可以在站10至 12中實現數據發射機2。發射機2包括_ 調制器 21;-STBC (空時塊編碼)/SFBC (空頻塊編碼)編碼器25 ；-Ntx個OFDM調制器271至27Ntx，分別利用OFDM調制器對輸入信號261至26Ntx 進行調制；
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-Ntx個天線281至28Ntx，分別與相應的OFDM調制器271至27Ntx相關聯，-接收模塊29，適于接收來自于遠程發射機的信號；以及-解碼模塊210，對從模塊29接收到的數據進行解調和解碼，并將它們發送至應用 程序或控制模塊211。這里，天線281至28Ntx被視為包括RF (射頻)部分(具體地，頻率變換、功率放大 以及濾波)。有利地，包括能夠避免發送信號失真的線性化HPA (高功率放大器)。每個天線 281至28Ntx適于以表示為Fi (i相應地等于1至Ntx)的頻率發送信號。解碼模塊向控制 模塊211發送不同的可能頻率處的噪聲等級(例如，干擾和/或信噪比)，和/或接收質量 等級。在第一實施例中，接收由發射機2發送的信號的接收機至少一次并有利地在每個可 能頻率Fl至Fmax處(例如，對由發射機2或可能地由其他發射機發送的信號)，檢查接收 質量等級，并且通過任何方式(例如，通過無線或有線鏈路)將該信息發送至發射機2。將 該信息轉發至解碼模塊210，解碼模塊210對該信息進行解碼，并將其發送至控制模塊211。 然后，該模塊211確定并選擇可以使用的頻率集合，對于每個天線281至28Ntx，確定和選擇 相應頻率。然后，模塊211控制OFDM調制器271至27Ntx，使得每個天線281至28Ntx使用 與其自身相關聯的所選頻率Fl至FNtx。根據本發明的變型，接收模塊29和解碼模塊210由頻譜傳感器代替，該頻譜傳感 器對可以使用的頻率處的干擾等級進行分析，并將相應結果發送至控制模塊211。發射機2接收來自于應用程序的二進制信號22，調制器21利用第一調制對二 進制信號22進行數字調制，該第一調制例如是QAM調制(或“正交幅度調制”)(例如， 16QAM或64QAM)。調制器21產生Q，個復QAM符號組Sl至SQ，。Q，例如等于1024，并 等于STBC/SFBC速率乘以發送天線的數目(Ntx)再乘以子載波數目的乘積。在本發明 的示例中，編碼速率例如等于1，Ntx等于2，以及子載波的數目等于512。然后利用編 碼器25對每組Q，符號進行編碼，以形成STBC/SFBC碼字。例如，STBC/SFBC是諸如在 J. -C. Belfiore, G. Rekaya, E. Viterbo W^lK" The Golden Code :A 2x2 FulI-Rate Space-Time Code withNon-Vanishing Determinants,"(公布于 IEEE Transactions on InformationTheory, vol. 51，n. 4，pp. 1432-1436，2005 年 4 月)中公開的黃金編碼。根據 變型，STBC 在 V. Tarokh, H. JafarkhaniJP R. A. Calderbank 的 “Space-Time block codes from orthogonal designs，，(公布于 IEEETransactions on Information Theory, vol. 45, pp. 1456-1467，1999年7月)中公開。STBC/SFBC基于大小為Ntx*N的復矩陣，其中，N是 STBC/SFBC的時間維度。在編碼器25的輸出處，在時間/頻率映射器中已經對產生的信號進行了映射，該 時間/頻率映射器將專用信號261至26Ntx發送至OFDM調制器271至27Ntx中的每一個。 然后，每個調制器271至27Ntx將其輸入信號調制成OFDM調制信號；在可能的濾波之后，還 將信號變換至所選頻率并進行放大(如通常對無線電發送信號所進行的處理)，并且最后 在相應的天線281至28Ntx上發送。總之，然后，以所選頻率Fl至FNtx在每個天線281至 28Ntx上的MIMO信道上發送信息數據。存在許多符合本發明的可能的發射機變型。根據其他變型(與先前變型相適應)，第一調制可以是任何數字調制，例如，單載 波或多載波nPSK(具有η個相位值的相移鍵控)，或者nQAM(其中，η等于16、32、64、256)。
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根據實現方式的變型，編碼器25是空間復用(例如，基于VBLAST發送方案， VBLAST表示貝爾實驗室分層空時(如Gerard. J. Foschini (1996)的文獻中所公布的，題 為“Layered Space-Time Architecture forffireless Communication in a Fading Environment When UsingMulti-Element Antennas ",公布于 Bell Laboratories Technical Journal 10 月 41—59 頁))。圖3示出了根據本發明特定實施例的數據接收機3的示例功能體系結構。接收機 3通過無線信道接收由發射機2發送的信號。該信道有噪聲，并且包括加性高斯白噪聲(或 AffGN)，以及可能的其他噪聲，例如，干擾。接收到的信號還會受到多路回波、信號衰退和/ 或多普勒效應的影響。可以在站1000至1002中實現數據接收機3。接收機3包括-Nrx 個天線 301 至 30Nrx ；-Nrx個OFDM解調器311至31Nrx，分別對由相應的天線301至30Nrx發送的含噪 聲OFDM調制信號進行解調；-時間/頻率逆映射器33；-解碼器35 ；_解調器37;以及-發送模塊39。接收機3匹配發射機2 (特別是對于發射機所使用的調制和編碼)。然后，根據在 發射機中使用單載波調制的變型，OFDM解調器由相應的單載波解調器代替。每個天線301 至30Nrx與相應的頻率F’ 1至F’ Nrx相關聯，使得接收機3每次可以接收到發射機2所使 用的所有頻率。頻率Fl至FNtx的集合包括在頻率F，1至F，Nrx的集合中。如果接收天 線的數目Nrx與發送天線的數目Ntx相同，則發送中使用的頻率Fi可以等于接收中使用的 頻率F’ j。確實，這不是強制的。根據本發明的變型，接收機3所使用的頻率數目小于發射機2所使用的頻率數目， 發射機2發送的信號包括冗余信息。接收機3有利地選擇(例如，通過在可能的頻率之中 掃描頻率)發送頻率的子集，并且將它們映射在接收天線上。根據本發明的變型，接收機3所使用的頻率數目大于發射機2所使用的頻率數目。 接收機3有利地選擇所有發送頻率，并將它們映射在接收天線上，其中，將一些頻率映射在 若干天線上。根據特定實施例，有利地，將接收質量等級最低、或者噪聲或干擾等級最大的 頻率映射在若干天線上，而將其他頻率映射在一個天線上。這使得能夠在接收頻率之中平 均噪聲等級。根據另一實施例，有利地，將接收質量等級最高、或噪聲或干擾等級最低的頻 率映射在若干天線上，而將其他頻率映射到一個天線上。這使得能夠利用STBC/SFBC編碼 而獲益。發送模塊39至少在使用的頻率或可能的頻率F’ i上接收與接收質量、或噪聲或 干擾等級有關的信息，例如，該信息來自于OFDM解調器311至31Nrx (這些解調器中的解調 或同步部分或前端)，和/或來自于專用模塊(圖3中未示出的噪聲或干擾測量模塊)。然 后，發送模塊39構建并發送幀，以相應地通知發射機2 發送模塊39可以通過與接收模塊 29匹配的任何方式(例如，通過無線或有線鏈路)向發射機2發送這些信息的一部分或全 部。根據變型，發送模塊39將可能頻率之中可以使用的頻率的列表與參數一起發送給發射
8機2，該參數指示是否可以使用該頻率，或者更精確地指示與每個可能頻率或可能頻率的一 部分相關聯的接收質量的程度(或干擾等級)。例如，參數可以指示一些頻率噪聲大，并建 議(或請求)發射機2不使用這些頻率；參數還可以指示，由于相應噪聲或干擾等級高或接 收質量低，可以不使用其他一些頻率；最后，參數可以建議或請求發射機2使用一些可靠的 頻率。根據變型，(例如，當發射機2正使用傳感器來確定可以使用哪些頻率時)，接收機 3沒有實現專用于請求或建議發射機2使用一些特定頻率的發送模塊39。根據實現方式的變型，解碼器35是空間復用解調器(例如，符合VBLAST發送方 案)。在圖3所示的實施例上，接收機3包括Nrx個接收天線311至301Nrx，使得接收到 的信號301至30Nrx可以由Nrx*N矩陣或等同地(Nrx*N)*l向量R來表示。例如，N等于 2，并表示STBC所占用的時間和/或頻率范圍。
編碼器23和解碼器35之間的發送可以通過以下方程建模 ^H1 00 Λ
其中，不同參數如下 R是復(Nrx*N)*l接收向量；
Hi是時間/頻率間隔i的復Nrx*Ntx信道矩陣(頻率與多載波調制的載波相對應；
信
根據使用單載波調制的變型，間隔i與時間間隔相對應)；H = diagd…，Hn)是時間/頻率間隔1至N的復塊對角(N*Nrx)*(N^Ntx) 道矩陣；C 是復(Ntx*N) *Q (例如，Q = 4 或 8) STBC/SFBC 編碼矩陣，其中，Q 是每 STBC/SFBC 碼字的輸入復符號的數目；S是擴展調制符號的復Q*1輸入向量(在預編碼之后)。方程(1)中的CS表示 STB編碼信號。編碼過程由復矩陣乘法來表示；ν是復(N*Nrx) 加性高斯白噪聲(或AWGN)向量，其中自相關矩陣Rv = σ 2INNrx, INNrx是大小為(N*Nrx) * (N*Nrx)的單位矩陣，σ 2表示AffGN的方差。根據變型，空/時編碼過程利用實輸入(而不是復輸入)進行。于是，C矩陣是大 小為(2Ntx*N)*(2Q)的實矩陣。當劣化接收到的信號的加性噪聲和干擾不是白噪聲時，有利地，在解碼器35之前 實現白化濾波器。ο 2表示獲得的白化噪聲的方差。時間/頻率逆映射器33接收來自于OFDM解調器311至31Nrx的信號，并進行逆 映射(與編碼器25的雙重操作相對應)。向解碼器35提供逆映射的信號34。解碼器35可以是任何解碼器，適于對基于諸如在發射機2中實現的編碼的信號 進行解碼。根據特定實施例，解碼器35是網格解碼器(lattice decoder)，并且具體地 非常適合于執行STBC/SFBC編碼信號的ML解碼。例如，該解碼器35基于在E. Viterbo
9禾口 J. Boutros 白勺"Auniversal lattice code decoder for fading channel，，，(并公布 于 IEEE Trans. Inform. Theory, vol. 45，pp. 1639—1642，1999 年 7 月)，或在 C. P. Schnorr 禾口 Μ· Euchner 的 t· “Lattice basis reduction :Improved practicalalgorithms and solving subset sum problems,，，(并公布于Math. ProGraming, vol. 66,pp. 181-191,1994) 中公開的方法。這些文獻公開了 ML遞歸解碼算法，該算法基于網格，并在接收代表數據的 信號之后能夠列舉點和選擇點。在球形中進行點的選擇，該球形的直徑取決于信噪比。在 計算一些度量之后，可以通過列舉球形中的候選點(Boutro)，或者通過在子網格上連續投 影(Schnorr/Euchner)，來選擇ML點。也可以在改進的解碼器中實現諸如在以下專利申請 中公開的角軍石馬題為"Method of decoding of a multidimensional received signaland corresponding device” 基于 EP06301039. 1、EP06301038. 3 和 EP06301041. 7 提交的專利 串請，以及題為“Method of decoding of amultidimensional received signal，，基于 EP06301223. 1提交的專利申請，并且以Thomson Licensing SA的名義提交。有利地，解碼器適于考慮頻率映射的特性。例如，如果向OFDM調制器271至27Ntx 發送與具有不同星座圖的信號相對應的信號，則解碼器35適于對接收信號進行解碼，該接 收信號與以不同頻率Fl至FNrx接收到的星座圖相對應。有利地，解碼器接收代表映射在 發送和接收側上的天線上的頻率的信息；然后，解碼器將零分配給矩陣Hi的分量，該分量與 具有不同頻率映射的對(發送天線，接收天線)相對應；這實現了 MIMO解碼器的簡化，并且 提高了解碼質量(由于這些零值不是噪聲)。解碼器35向解調器37發送解碼信號36。解調器37對解碼信號36進行解調，并 向應用程序提供解調信號(例如，比特)。存在許多符合本發明的可能的接收機變型。根據其他變型(與先前變型相適應)，第一調制可以是任何數字調制，例如 nPSK( “具有η個相位值的相移鍵控”)或nQAM(例如，η等于16、32、64、256)。圖4示出了發射機2的示例體系結構。發射機2包括通過數據和地址總線44鏈接在一起的以下元件-微處理器41(或CPU)，例如，DSP (或數字信號處理器)；-ROM (或只讀存儲器)42 ；-RAM(或隨機存取存儲器)43 ；-接口46，用于接收從應用程序發送的數據；-發送模塊45(包括RF部分和天線)，用于在無線信道上發送輸出信號；以及-接收模塊47(包括RF部分和天線)，用于接收信號(例如，干擾等級或由發送模 塊45發送的信號的接收質量的指示)。在每個上述存儲器中，在規范中使用的詞語《寄存器》可以與小容量(一些比特) 的區域或極大區域(例如，整個程序或大量接收或解碼數據)相對應。ROM 42 包括-程序420;-可以在寄存器421中使用的頻率Fl至Fmax的集合；以及-STBC/SFBC參數422 (例如，所使用的STBC/SFBC碼、天線數目)。將根據本發明的發送方法的算法存儲在ROM 42中。當上電時，CPU 41更新RAM中
10的程序420，并執行相應指令。RAM 43 包括-寄存器430中由CPU41執行并在發射機2上電之后上載的程序；-寄存器431中的輸入數據；-寄存器432中編碼方法的不同狀態下的編碼數據；-寄存器433中用于編碼的其他變量；-寄存器434中實際使用的頻率Fl至FNTx以及它們到發送天線的映射；以及-寄存器435中針對每個可能頻率Fl至Fmax的干擾等級。根據本發明的變型，信息寄存器435包含其他信息，例如，針對每個頻率的置信度 (例如，“可以使用的”頻率、“不可以使用的”頻率、“非常好的”頻率)，或針對每個頻率Fl 至Fmax的干擾等級。根據本發明的變型，在純硬件配置中(例如，在具有相應存儲器的一個或多個 FPGA、ASIC或VLSI中)，或者在使用VLSI和DSP的配置中實現發射機2的數字部分。圖5示出了接收機3的示例體系結構。接收機3包括通過數據和地址總線54鏈接在一起的以下元件-微處理器51(或CPU)，例如，DSP (或數字信號處理器)；-ROM (或只讀存儲器)52 ；-RAM (或隨機存取存儲器)53 ；-接收模塊55，用于接收輸入信號，并包括RF部分和天線；-接口56，用于向應用程序發送解碼數據；以及-發送模塊57(包括RF部分和天線)，用于向接收模塊47 (模塊57與模塊47匹 配)發送信號。ROM 52 包括-程序520;-解碼參數521(例如，所使用的STBC/SFBC碼、在發射機2中使用的代表第一和第 二星座圖的信息、接收天線數目)；以及-可以在寄存器522中使用的頻率Fl至Fmax的集合。將根據本發明的接收方法的算法存儲在ROM 52中。當上電時，CPU 51上載RAM中 的程序520，并執行相應指令。RAM 43 包括-寄存器530中由CPU51執行并在接收機3上電之后上載的程序；-寄存器531中的輸入數據；-寄存器532中的解碼數據；-寄存器533中用于解碼的其他變量；以及-寄存器534中實際用于發送的頻率Fl至FNTx，頻率Fl至FNRx及其至發送天線 的映射；以及-寄存器535中針對每個可能頻率Fl至Fmax的干擾等級。根據本發明的變型，信息寄存器535包含其他信息，例如，針對每個頻率的置信 度，或針對每個頻率Fl至Fmax的干擾等級。
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根據本發明的變型，可以在純硬件配置中(例如，在具有相應存儲器的一個或多 個FPGA、ASIC或VLSI中)，或者在使用VLSI和DSP的配置中實現接收機3的數字部分。圖6示出了改變天線上的頻率映射的第一示例的情況。水平軸表示時間和不同的天線(例如，第一發送天線631、第二天線632以及所示 的第Ntx天線63Ntx)。在tl時刻之前，所有天線使用與頻率Fl相關聯的信道Cl。在tl 時刻處，改變天線631的映射，并將天線631移至與頻率F2相關聯的信道C2。如果接收質 量良好，或者比tl之前的接收質量好(例如，如果接收機給出該信息)，則在t2時刻，改變 天線632的映射，并且也將天線632移至與頻率F2相關聯的信道C2上。如果接收質量良 好，或者比t2之前的接收質量好，則在t3時刻，改變天線633的映射，并且也將天線633移 至與頻率F2相關聯的信道C2上。根據這種情況，發送天線上頻率映射的改變需要良好或更好的接收。圖7示出了 根據本發明可能出現的另一種情況。在圖7上，在t’ 1時刻之前，所有天線使用與頻率Fl 相關聯的信道Cl。在tl時刻，改變天線631的映射，并且將天線631移至與頻率F2相關聯 的信道C2上。如果接收質量不良，或者比t’ 1之前的接收質量差(例如，如果接收機給出 該信息)(例如，由于在時間74處出現干擾)，則在t’ 2時刻處，將天線631的映射改變回 至F1。在t’ 1時刻和t’ 2時刻之間，發送在單個頻率F2上被干擾，并且然后在單個天線 631上被干擾。因此，通信不被完全打斷，并且可以保持在良好的魯棒等級(而在現有DFS 系統的情況下，將所有天線從頻率Fl移至F2，通信可能消失)。當然，如下所述可以設想除了圖6和7中公開的情況以外的其他情況(例如，利用 更多數目的映射頻率、以不同方式來管理噪聲頻率、…的情況)。圖8示出了根據本發明的發送方法的特定實施例，該方法可以在發射機2中實現。發送開始于初始化步驟80，其中，將方法的不同參數設置為它們的初始值。在該步 驟中，在可能的發送頻率之中選擇初始頻率Fj，并且將頻率Fj映射在所有發送天線281至 28Ntx 上。然后，在步驟81，根據頻率映射在天線上發送數據。然后，在步驟82，發射機等待并獲得假定需要改變頻率的事件。例如，該事件是在 頻率Fj處檢測到的干擾、與任何接收機處或用作編碼塊的目的地的接收機處在頻率Fj處 的不良信號接收質量(例如，由于頻率Fj處的干擾、噪聲，或者頻率Fj的衰退)有關的信 息，來自于接收機或來自于管理單元的請求。在出現步驟82的事件之后，在步驟83處，將計數器i初始化為1。然后，在步驟84，將與頻率Fj不同的頻率Fk映射到第i個天線28i上，并且在天 線281至28Ntx上發送編碼塊的一部分(由對數據分組進行編碼而獲得的、并與編碼符號 或若干編碼符號相對應的編碼塊)，在天線281至28i上發送編碼塊的一些部分，以及在其 他天線28(i+l)至28Ntx上發送編碼塊的其他部分。然后，在測試85期間，對頻率Fk處的接收質量進行測試。根據不同變型，該測試 使用由接收機、感測探針和/或能夠給出頻率Fk處的接收質量等級的任何其他裝置轉發的 fn息ο如果測試85的結果為否定，則在步驟89期間，在所有天線上映射初始頻率Fj，并 且重復步驟81。例如，當接收質量(例如，發射機或接收機處的接收功率級別、和/或誤碼
12率、和/或信噪比)小于給定閾值，或者小于與另一頻率(例如，Fj)處的接收質量相對應 的閾值時，測試85的結果為否定。否則，即，如果測試85的結果為肯定，則接收質量足夠(或高于閾值)，在步驟86 中，計數器i遞增1。然后，執行測試87，以檢查是否已經到達最后天線28Ntx，將計數器i與Ntx進行 比較。如果計數器i低于或等于Ntx，則重復步驟84。否則，即，如果計數器大于Ntx，則在步驟88期間，將所有天線所使用的頻率Fj指 定成Fk0總之，在步驟81至88中公開的方法的實施例中，將第一頻率Fj映射在所有發送 天線上，并且在發生與頻率Fj處的不良接收質量有關的事件時，和/或根據來自于接收機 或管理單元的請求(例如，出于測試目的)，平滑地改變天線上的頻率映射；然后，利用該映 射發送一個或多個編碼塊，實現了利用該映射的接收質量測試。如果對于新映射，接收質量 (或相應估計)足夠，則映射的改變可以繼續直到完全改變。否則，應用初始映射。映射的平滑改變特別適合于認知性(cognitive)無線電系統，其中，發射機監聽 信道，并在自由信道上發送信號。根據本發明的變型，可以將若干頻率(例如，2、3、-Ntx 個不同頻率)映射在天線上。在該變型中，每次重復步驟84時，將可能頻率之中的新頻率 Fk (S卩，與在先前天線Al至A (i-Ι)上映射的頻率不同的頻率Fk)映射到第i個天線Ai上。根據本發明的變型，如果測試85的結果為否定，則選擇新頻率Fk，而不是進行步 驟89和重復81，該新頻率與在步驟84的最后一次重復時映射在天線Ai上的頻率不同。然 后，以新頻率Fk重復步驟84。那么，總之，通過適于發送信號的若干發送天線發送輸入數據分組(例如，包括目 的地地址的分組數據單元或PDU(例如，在諸如IEEE802. 11或IEEE 802. 16等標準中定義 的)，該目的地地址是單播地址、或組播地址、或廣播地址)的方法包括-將第一數據分組(例如，PDU)編碼成第一編碼塊(該編碼塊例如是空時或空頻 塊)；-將第一發送頻率映射到包括至少一個發送天線的第一集合；-將第二發送頻率映射到包括至少一個發送天線的第二集合，第一發送頻率與第 二發送頻率不同；以及-在包括至少一個發送天線的第一集合上以及在包括至少一個發送天線的第二集 合上，發送第一編碼塊，在第一集合上發送第一編碼塊的一部分，在第二集合上發送第一編 碼塊的另一部分。第一集合和第二集合中的天線數目可以采用任何值，并且僅受限于發送天線的總 數。到發送天線的頻率映射不限于兩個不同頻率的映射，并且有利地，可以擴展為映射確定 數目(大于2)的不同頻率，每個頻率的映射被應用于特定發送天線集合。根據本發明的變型，在步驟84，發送功率級別與天線上的頻率映射相關聯。有利 地，在發送編碼塊期間，該功率級別在應用于一個或多個天線的第一集合時比應用于包括 其他天線的第二集合的功率低。然后，在一個或多個天線上的映射之后，可以測試與第一集 合所使用的頻率有關的接收質量，而通過第一集合的編碼塊發送對于第二集合發送的信號
13的接收的影響保持為低或有限。如果第一集合發送的信號的接收質量良好和/或好于閾值 (靜態閾值或動態閾值(例如，根據他頻率處的接收質量))，則增加應用于第一集合的天線 的發送功率。根據該變型，總發送功率可以保持恒定(例如，為了符合規定)。因此，當降低 第一天線集合上的發送功率時，有利地，增加應用于第二天線集合中的天線的發送功率。與 發送功率級別的特定管理有關的這些變型同樣實現了映射的平滑改變，這種平滑改變特別 適合于認知性無線電系統，無線電系統于是能夠根據相同位置中的其他無線電系統，來調 整它們的頻率映射和功率級別。有利地，根據本發明的變型，發射機2通過任何方式(例如，使用特定信道上的專 用無線電信號，或者使用接收機已經使用的頻率(例如，先前映射的頻率))向接收機發送 代表頻率映射的信息。然后，接收機可以改變它們自己的接收頻率映射而無需頻率感測，或 實現更快速的接收機改變。圖9示出了根據本發明的接收方法的特定實施例，該方法實現了接收機3。接收以初始化步驟90開始，其中，將方法的不同參數設置為它們的初始值。典型 地，將缺省接收頻率映射應用于接收天線。然后，在步驟91期間，接收機3等待并接收發射機2通過無線信道發送的信號。然后，在步驟92處，接收機3檢查發送頻率是否已經改變。該檢查使用例如來自 于探測使用哪些接收頻率的感測探針或者發射機2本身(例如，通過專用信道或接收機3 調諧的頻率)的信息。如果沒有發生發送頻率映射改變，則重復步驟91。否則，檢測發送頻率映射，并且按照所使用的實際發送頻率來改變接收天線上的 接收頻率映射。如果接收天線的數目與發送天線的數目相同，則有利地，應用于接收天線的 頻率映射可以與應用于發射機2中的發送天線的頻率映射類似例如，將第一頻率應用于 三個發送天線，并且將第二頻率應用于兩個發送天線，然后，有利地，將第一頻率映射到三 個接收天線上，以及將第二頻率映射到兩個接收天線上。根據本發明的變型，接收天線的映射與發送天線上的映射不同(發送天線的數目 相同或不同)有利地，將接收質量等級(例如，信噪比或信號干擾比)最大的頻率映射到 更多天線上，這些天線的數目比根據發射機2所使用的映射用于這些頻率的天線數目多。 根據另一實施例，有利地，將接收質量等級最低的頻率映射到更少的天線上，這些天線的數 目比根據發射機2所使用的映射用于這些頻率的天線的數目少。根據本發明的變型，接收機根據使用的頻率測試接收質量，并且發送信息，該信息 至少代表在確定頻率或有利地在每個使用的頻率處的接收質量等級，將該信息發送至對第 一編碼塊進行發送的發射機。總之，通過適于接收信號的若干接收天線接收數據塊(例如編碼塊，例如應用于 一個或多個數據分組(或包括目的地地址的數據幀，例如，PDU，該目的地地址是單播地址、 組播地址、或廣播地址)的空時或空頻塊)的方法包括-將第一接收頻率映射到包括至少一個接收天線的第一集合；-將第二接收頻率映射到包括至少一個接收天線的第二集合，第一接收頻率與第 二接收頻率不同；-在包括至少一個發送天線的第一集合上以及包括至少一個發送天線的第二集合
14上接收第一編碼塊，在第一集合上接收第一編碼塊的一部分，在第二集合上接收第一編碼 塊的另一部分；-將接收到的第一編碼塊(編碼塊例如是空時或空頻塊)解碼成第一數據分組。第一集合和第二集合中的天線數目可以采用任何值，并且僅受限于接收天線的總 數。到接收天線的頻率映射不限于兩個不同頻率的映射，并且有利地，可以擴展為映射確定 數目(大于2)的不同頻率，每個頻率的映射適于特定接收天線集合。有利地，接收方法可以遵照發射側上的映射改變來應用于映射的平滑改變。當然，本發明不限于上述實施例。本發明符合任何類型的無線鏈路(點到點鏈路、無線LAN、移動網絡、數字廣播、衛 星通信、…)。圖3中所公開發射機以及圖4中所公開的接收機包括適于特定應用的元件 (例如，前端、調制器或解調器、MAC層接口、以及所有其他普通通信層元件)。本發明特別 適于數字視頻廣播(或DVB(例如，DVB-T(陸地)、DVB-H(手持)…))的發送和接收。在這 種情況下，離散多維編碼信號包括代表數字視頻廣播信號的數據。有利地，本發明使用在高頻譜效率無線傳輸(ΜΙΜΟ系統和/或nQAM調制)中，具 體地，在高速率傳輸中。事實上，本發明可以用于其他傳輸(例如，nQPSK調制…)。參照根據本發明的MIMO解碼，接收機對已被空時編碼并利用至少兩個天線發送 的信號進行解碼。空時編碼可以基于空時塊編碼。根據變型，空時編碼是簡單的空間復用； 然后，編碼矩陣C是單位矩陣。有利地，本發明可以應用于編碼塊的發送或接收，該編碼塊是空時或空頻塊，包括 在這種塊中的信息由不同發送頻率承載。本發明還能夠應用于其他類型的編碼塊(例如屬 于相同數據幀的數據集合)的發送和接收。
1權利要求
一種通過適于發送信號的若干發送天線來發送至少一個數據分組的方法，其中，所述方法包括 將第一數據分組編碼成第一編碼塊，以及將第二數據分組編碼成第二編碼塊； 將第一發送信道頻率映射(84)到包括至少一個發送天線的第一集合； 將第二發送信道頻率映射(89、84)到包括至少一個發送天線(281至28Ntx)的第二集合，第一發送信道頻率與第二發送信道頻率不同； 在包括至少一個發送天線的第一集合以及包括至少一個發送天線的第二集合上發送第一編碼塊； 如果第一發送信道頻率處的接收質量小于閾值， 將與第一發送信道頻率不同的第二發送信道頻率或第三發送信道頻率映射到包括至少一個發送天線的第一集合；以及 在包括至少一個發送天線的第一集合以及包括至少一個發送天線的第二集合上發送第二編碼塊。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述方法包括如果接收質量大于閾值，則-將與第二發送信道頻率不同的第一發送信道頻率或第三發送信道頻率映射到包括至 少一個發送天線的第二集合的至少一部分；以及-在包括至少一個發送天線的第一集合以及包括至少一個發送天線的第二集合上發送第二編碼塊。
3.根據權利要求1至2中任一項所述的方法，其中，所述方法包括根據噪聲等級來映 射天線，每個噪聲等級與每個頻率相關聯。
4.根據權利要求2所述的方法，其中，在發射機處測量噪聲等級。
5.根據權利要求1、2和4中任一項所述的方法，其中，所述方法包括 -至少根據給定頻率處的接收質量等級，來映射天線；以及-至少對接收質量等級信息進行接收，接收質量等級信息由接收機發送。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，接收質量等級信息由用作第一編碼塊的目的地 的接收機發送。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其中，以第一功率級別在包括至少一個發 送天線的第一集合上進行第一編碼塊的發送，以及以第二功率級別在包括至少一個發送天 線的第二集合上進行第一編碼塊的發送，第一功率級別低于第二功率級別。
8.根據權利要求1至7中任一項所述的方法，其中，將第一數據分組編碼成第一編碼塊 是空時或空頻塊編碼。
9.一種通過適于接收信號的若干接收天線(300至3Nrx)接收至少一個數據塊的方法， 該方法包括-將第一接收信道頻率映射(93)到包括至少一個接收天線的第一集合； -將第二接收信道頻率映射(93)到包括至少一個接收天線的第二集合，第一頻率接收 信道頻率與第二接收信道頻率不同；-在包括至少一個接收天線的第一集合以及包括至少一個接收天線的第二集合上接收 至少一個第一編碼塊；-將至少一個接收到的第一編碼塊解碼成至少一個第一數據分組；“測試第一接收信道頻率處的信號接收質量。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述方法包括發送至少代表確定頻率處的接 收質量等級的信息，所述信息被發送至對第一編碼塊進行發送的發射機。
11.根據權利要求9或10所述的方法，其中，所述方法包括檢查發送信道頻率映射的 修改。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，根據檢查結果，按照發射機所使用的發送頻率 來改變接收天線上的信道頻率映射。全文摘要
為了提高數據分組發送和接收的質量，使用若干天線的發送方法包括將第一數據分組編碼成第一編碼塊；將第一發送頻率映射(84)到包括至少一個發送天線的第一集合；將第二發送頻率映射(89、84)到包括至少一個發送天線的第二集合，第一發送頻率與第二發送頻率不同；在包括至少一個發送天線的第一集合以及包括至少一個發送天線的第二集合上發送第一編碼塊。接收方法包括將不同頻率映射至接收天線。
文檔編號H04B7/08GK101904111SQ200880121961
公開日2010年12月1日 申請日期2008年12月18日 優先權日2007年12月21日
發明者樊尚·德穆蘭, 薩穆埃爾·吉尤阿 申請人:湯姆森許可貿易公司