專利名稱：一種低復(fù)雜度自適應(yīng)傳輸?shù)亩嗵炀€傳輸方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種基于最小均方誤差(MMSE)檢測 最優(yōu)編碼的自適應(yīng)傳輸?shù)亩嗵炀€傳輸方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
多輸入多輸出(Multiple Input Multiple Output，ΜΙΜΟ)技術(shù)被認為是現(xiàn)代通信 技術(shù)的重大突破之一，通過在發(fā)射端和接收端裝備多根天線，利用各天線間獨立的傳播環(huán) 境來擴充系統(tǒng)容量和/或提升系統(tǒng)可靠性。目前MIMO技術(shù)主要有兩個分支，一類基于數(shù)據(jù) 復(fù)用的思想，多根天線上傳輸攜帶不同信息的數(shù)據(jù)流，接收機通過某種處理技術(shù)將各天線 信息加以區(qū)分，從而提升系統(tǒng)整體傳輸速率，增大多天線系統(tǒng)的吞吐量；另一類基于分集的 思想，發(fā)端將一個數(shù)據(jù)流進行空時編碼操作后從多根天線上發(fā)射出去，由于各天線上數(shù)據(jù) 同時處于深衰落的概率很小，從而保證了信息流的準(zhǔn)確接收。作為第一個分支的典型代表， Poschini等人首先提出了可應(yīng)用于MIMO信道的一種空時結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的重建算法。這種 空間復(fù)用的傳輸方式稱為BLAST (Bell Labs Layered Space-Time)，一般的空間復(fù)用系統(tǒng) 的基本結(jié)構(gòu)見
圖1。BLAST編碼包括兩種編碼方案=V-BLAST和H-BLAST，前面的字母表示了對接收信 號的處理在空間和時間維度上呈現(xiàn)的不同的方向。設(shè)從m(圖例設(shè)m = 4)個并行信道編碼 器送出的信號如圖2所示，其中 表示時刻i+Ι (表示比特傳輸時刻，非符號傳輸時刻)從 編碼器j傳輸?shù)谋忍?。V-BLAST編碼器接收從并行信道編碼器的輸出碼元，按垂直方向進行空間編碼，其 原理如圖3所示。從圖3中可以看出，同一編碼器產(chǎn)生比特經(jīng)歷不同天線發(fā)送出去，編碼器 數(shù)與天線數(shù)并不一定要求相等。H-BLAST編碼器接收從并行信道編碼器的輸出碼元，按水平方向進行空間編碼，即 每個信道編碼器編碼后的碼元直接送對應(yīng)的天線(信道編碼器與天線是一一對應(yīng)的)發(fā)送 出去，其原理如圖4所示。比較兩種復(fù)用傳輸方案，V-BLAST方式因其帶有相同系統(tǒng)比特信息的校驗比特及 系統(tǒng)比特可以經(jīng)歷獨立的信道傳輸，故可以獲得一定分集增益。在閉環(huán)系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)端獲知反饋的信道質(zhì)量信息時，可以選擇合適的調(diào)制編碼 方式以控制傳輸速率，從而得到系統(tǒng)最大吞吐量，即自適應(yīng)調(diào)制編碼方式選擇(Adaptive Modulation Coding，AMC)，進而接收端將選擇的調(diào)制編碼方式(Modulation and Coding Scheme,MCS)序號反饋給發(fā)送端。目前復(fù)用傳輸?shù)拈]環(huán)系統(tǒng)采用基于H-BLAST的每天線速 率控制(Per Antenna Rating Control, PARC)傳輸，基于V-BLAST的復(fù)用傳輸因為不能方 便獲取統(tǒng)一的檢測后信干噪比而不能方便的進行AMC操作。申請?zhí)枮?00810041892. 4，名稱為“用于自適應(yīng)編碼調(diào)制的方法和裝置”的中國發(fā) 明申請中，提供了一種在自適應(yīng)編碼調(diào)制方案中應(yīng)用空頻分組碼的方法和裝置，其通過空 頻分組碼把數(shù)據(jù)映射到空間域和頻率域，僅要求在頻率方向需要偶數(shù)個子載波而對時間方向無限制，此發(fā)明使用一套AMC方式支持單流和雙流傳輸，簡化了軟硬件的實現(xiàn)成本和復(fù) 雜度，降低了系統(tǒng)的緩存需求和譯碼時延。但是其主要針對空頻分組碼的速率為1的分集 發(fā)送系統(tǒng)，對高速率傳輸?shù)膹?fù)用系統(tǒng)并不適用。申請?zhí)枮?00510041805. 1，名稱為“一種基于對角分層空時結(jié)構(gòu)獲得滿分集增益 的方法”的中國發(fā)明申請中，提供了一種基于對角分層空時結(jié)構(gòu)獲得滿分集增益的方法，其 首先采用一組最優(yōu)的隨機基矩陣對垂直分層空時(V-BLAST)結(jié)構(gòu)中每個符號周期內(nèi)的發(fā) 送分組進行空間上的調(diào)制，隨后再將空域中的信號在時域中沿著對角線方向進行發(fā)送。發(fā) 送的格式能夠在不損失垂直分層空時(V-BLAST)結(jié)構(gòu)頻譜利用率的同時獲得滿分集增益， 實現(xiàn)頻譜利用率與性能上的雙重優(yōu)化，從而可在不降低V-BLAST結(jié)構(gòu)頻譜利用率的同時獲 得滿分集增益，改善系統(tǒng)的傳輸性能。另外該結(jié)構(gòu)可采用連續(xù)迫零和抵消算法進行檢測，使 其接收機具有較低的實現(xiàn)復(fù)雜度。申請?zhí)枮?00480044343. 2，名稱為“多輸入多輸出正交頻分復(fù)用系統(tǒng)中的鏈路自 適應(yīng)系統(tǒng)以及其方法”的中國發(fā)明申請中，提供了一種MIM0-0FDM系統(tǒng)中的鏈路自適應(yīng)系 統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，V-BLAST處理單元進行處理，該V-BLAST處理為與發(fā)送裝置的多個天線相 對應(yīng)地將接收信號分離為數(shù)據(jù)流的處理。矢量信息輸出單元將由V-BLAST處理得到的反饋 矢量信息發(fā)送給發(fā)送裝置。自適應(yīng)比特分配單元基于反饋矢量信息，對由不同的天線發(fā)送 的每個副載波，自適應(yīng)地控制所分配的比特數(shù)目。自適應(yīng)功率分配單元基于反饋矢量信息， 對每個天線自適應(yīng)地分配功率。但該技術(shù)只是自適應(yīng)的分配功率，不能明顯提高系統(tǒng)吞吐 性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種低復(fù)雜度自適應(yīng)傳輸?shù)亩嗵炀€傳輸方法及 系統(tǒng)，該方法基于最小均方誤差(MMSE)檢測最優(yōu)編碼，可以達到匪SE線性檢測最優(yōu)性能， 基于此編碼的傳輸方案對于每個傳輸符號的檢測后信干噪比相同，即可以使用單信道編碼 器傳輸，在系統(tǒng)采用低碼率的信道編碼時系統(tǒng)可以獲得明顯分集增益，并且本發(fā)明可以進 行單碼流的自適應(yīng)調(diào)制編碼方式選擇，明顯降低系統(tǒng)運算復(fù)雜度。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種低復(fù)雜度自適應(yīng)傳輸?shù)亩嗵炀€傳輸方法，該方法基于MMSE檢測最優(yōu)編碼，包 括獲取信道信息，根據(jù)所述信道信息，根據(jù)公式 =(、》11)><[胃(\),···，”^^)]構(gòu)造等效信道矩陣，并由等效信道矩陣計算單流檢測
后信干噪比，根據(jù)吞吐量最大化原則選擇調(diào)制編碼方式MCS，由發(fā)送端根據(jù)選擇的MCS對傳 輸符號進行編碼和調(diào)制，并利用確定的編碼形式進行空時處理后將符號從不同物理天線上 發(fā)送出去；接收端接收到所述發(fā)送端發(fā)送的符號，根據(jù)公式 H^ =(、③！!))^^^)，…^^^)]，由實際信道估計構(gòu)造出符號經(jīng)歷的等效信道矩陣，
進而利用等效信道矩陣進行MMSE線性檢測；最后完成由檢測后的符號到對發(fā)送比特信息 估計的處理；其中He(1維度為(NrXNt) XK，Nt為發(fā)送天線根數(shù)，Nr為接收天線根數(shù)，且Nr彡Nt，K
6為復(fù)數(shù)符號的個數(shù)。、表示NtXNt的單位矩陣， 表示直乘積，H為凡XNt維信道衰落矩陣， A為NXN維的擴散矩陣，N = Nt,vec (A)表示將矩陣A矢量化，令
權(quán)利要求
一種低復(fù)雜度自適應(yīng)傳輸?shù)亩嗵炀€傳輸方法，該方法基于MMSE檢測最優(yōu)編碼，其特征在于，包括獲取信道信息，根據(jù)所述信道信息，根據(jù)公式構(gòu)造等效信道矩陣，并由等效信道矩陣計算單流檢測后信干噪比，根據(jù)吞吐量最大化原則選擇調(diào)制編碼方式MCS，由發(fā)送端根據(jù)選擇的MCS對傳輸符號進行編碼和調(diào)制，并利用確定的編碼形式進行空時處理后將符號從不同物理天線上發(fā)送出去；接收端接收到所述發(fā)送端發(fā)送的符號，根據(jù)公式由實際信道估計構(gòu)造出符號經(jīng)歷的等效信道矩陣，進而利用等效信道矩陣進行MMSE線性檢測；最后完成由檢測后的符號到對發(fā)送比特信息估計的處理；其中Heq維度為(Nr×Nt)×K，Nt為發(fā)送天線根數(shù)，Nr為接收天線根數(shù)，且Nr≥Nt，K為復(fù)數(shù)符號的個數(shù)。表示Nt×Nt的單位矩陣，表示直乘積，H為Nr×Nt維信道衰落矩陣，A為N×N維的擴散矩陣，N＝Nt，vec(A)表示將矩陣A矢量化，令則FSA00000223470300011.tif,FSA00000223470300012.tif,FSA00000223470300013.tif,FSA00000223470300014.tif,FSA00000223470300015.tif,FSA00000223470300016.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低復(fù)雜度自適應(yīng)傳輸?shù)亩嗵炀€傳輸方法，其特征在于，根據(jù) 所述獲取信道信息，構(gòu)造等效信道矩陣，并由等效信道矩陣計算單流檢測后信干噪比，根據(jù) 吞吐量最大化原則選擇調(diào)制編碼方式MCS的步驟由發(fā)送端或接收端完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低復(fù)雜度自適應(yīng)傳輸?shù)亩嗵炀€傳輸方法，其特征在于，在時 分雙工系統(tǒng)中，所述發(fā)送端獲取信道信息的方式為通過信道互易性從上行信道探測結(jié)果 中提取所述信道信息并計算等效信道信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低復(fù)雜度自適應(yīng)傳輸?shù)亩嗵炀€傳輸方法，其特征在于，在頻 分雙工系統(tǒng)中，所述發(fā)送端獲取MCS的方式為通過獲得接收端反饋的信道信息獲取等效 信道并選擇MCS，或者在接收端選擇MCS后將結(jié)果反饋給發(fā)送端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低復(fù)雜度自適應(yīng)傳輸?shù)亩嗵炀€傳輸方法，其特征在于，所述 MMSE檢測最優(yōu)編碼碼字通過線性擴散碼的形式表示，即Χ =,且使編碼的擴散矩陣 滿足以下條件A,Af=f^ ’且 Trace(AfAj ) = 0,Vi ^ j其中，[· ^表示取矩陣共軛轉(zhuǎn)置，Trace (·)表示求矩陣的跡。
6.一種低復(fù)雜度自適應(yīng)傳輸?shù)亩嗵炀€傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于MMSE檢測最優(yōu)編碼，包括 發(fā)送端和接收端，其特征在于，所述帶有MCS選擇功能的發(fā)送端包括信道提取模塊，用于獲取信道信息；自適應(yīng)調(diào)制編碼模塊，用于接收所述信道提取模塊獲取的信道信息，進行等效信道構(gòu) 造，并計算單流檢測后信干噪比，由吞吐量最大化原則選擇調(diào)制編碼方式MCS ；信道編碼模塊，用于根據(jù)所述自適應(yīng)調(diào)制編碼模塊中確定的碼率信息對傳輸數(shù)據(jù)比特 進行編碼；調(diào)制模塊，用于對編碼后的比特信息進行調(diào)制；空時編碼模塊，用于利用確定的編碼形式對調(diào)制后的傳輸符號進行空時處理； 發(fā)送模塊，用于將空時處理后的符號從不同物理天線上發(fā)送出去； 所述接收端包括等效信道構(gòu)造模塊，用于根據(jù)公式
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低復(fù)雜度自適應(yīng)傳輸?shù)亩嗵炀€傳輸系統(tǒng)，其特征在于，在頻 分雙工系統(tǒng)中，所述接收端還包括信道反饋模塊，用于將接收端信道估計以后獲得的信道信息通過閉環(huán)反饋方式向發(fā)送 端發(fā)送；所述發(fā)送端的信道提取模塊通過獲得接收端反饋的信道信息確定所述信道信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低復(fù)雜度自適應(yīng)傳輸?shù)亩嗵炀€傳輸系統(tǒng)，其特征在于，在時 分雙工系統(tǒng)中，所述發(fā)送端通過信道互易性從上行信道探測結(jié)果中提取所述信道信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的低復(fù)雜度自適應(yīng)傳輸?shù)亩嗵炀€傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述MMSE檢測最優(yōu)編碼碼字通過線性擴散碼的形式表示，即
10.一種低復(fù)雜度自適應(yīng)傳輸?shù)亩嗵炀€傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于MMSE檢測最優(yōu)編碼，包 括發(fā)送端和接收端，其特征在于，所述帶有MCS選擇功能的接收端包括信道提取模塊，用于獲取信道信息；等效信道構(gòu)造模塊，用于根據(jù)公式
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低復(fù)雜度自適應(yīng)傳輸?shù)亩嗵炀€傳輸方法及系統(tǒng)，該方法包括根據(jù)獲取的信道信息和公式進行等效信道構(gòu)造，并由等效信道矩陣計算單流檢測后信干噪比，根據(jù)吞吐量最大化原則選擇MCS，發(fā)送端根據(jù)選擇的MCS對傳輸符號進行編碼和調(diào)制，并利用確定的編碼形式進行空時處理后將符號從不同物理天線上發(fā)送出去；接收端接收到所述發(fā)送端發(fā)送的符號，由實際信道估計通過等效信道矩陣構(gòu)造公式構(gòu)造出符號經(jīng)歷的等效信道矩陣，進而利用等效信道矩陣進行MMSE線性檢測；最后完成由檢測后的符號到對發(fā)送比特信息估計的處理。本發(fā)明使用MMSE檢測最優(yōu)編碼，可以使用單信道編碼器傳輸，有效降低多天線系統(tǒng)進行自適應(yīng)傳輸時的計算復(fù)雜度。
文檔編號H04L1/06GK101944942SQ20101024959
公開日2011年1月12日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者劉洋, 吳斌, 周玉梅, 王文博, 趙慧 申請人:北京郵電大學(xué);中國科學(xué)院微電子研究所