CN100555924C - 准正交空时分组码的发送、接收方法、设备和通信*** - Google Patents
准正交空时分组码的发送、接收方法、设备和通信*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN100555924C CN100555924C CNB2005100760250A CN200510076025A CN100555924C CN 100555924 C CN100555924 C CN 100555924C CN B2005100760250 A CNB2005100760250 A CN B2005100760250A CN 200510076025 A CN200510076025 A CN 200510076025A CN 100555924 C CN100555924 C CN 100555924C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- random
- quasi
- space time
- module
- matrix
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Radio Transmission System (AREA)
Abstract
本发明涉及一种准正交空时分组码的发射方法与接收方法及实施该方法的接收机、发射机和包括该发射机与接收机的通信***,其中对复高斯随机方阵的哥瑞姆-史密特正交化分解得到随机旋转矩阵;发射端利用该随机旋转矩阵与星座图符号矢量相乘后再进行准正交空时分组编码,使得新的星座图具有随机分布特性,从而使发射端多天线符号间干扰较均匀分布;并且大功率干扰段的概率密度分布相对较小,从而提高***在高信噪比环境下的性能;相应地,接收端,先对所有可能的星座图符号矢量进行与发射端同样的随机旋转,再进行最大似然解码。
Description
技术领域
本发明属于多天线移动通信技术领域,特别涉及准正交空时分组码发射方法与接收方法及实施该方法的接收机、发射机和包括该发射机与接收机的通信***。
背景技术
空时编码分集方法被普遍认为是在移动通信***中有效地对抗无线信道衰落的技术。
《国际电子与电气工程师协会通信学报》(IBEE Transactions onCommunications,Volume.49,No.1,pp.1-4,Jan.2001)发表了一种准正交空时分组码(QO-STBC)分集发射方法,可以达到全速率传输;但该方法由于空时分组码矩阵的非完全正交性和固定的星座图分布,引起分组码块较大的符号间干扰;在高信噪比环境下,由于***性能主要由符号间干扰决定,所以其误码率较高。
《国际电子与电气工程师协会通信快报》(IEEE CommunicationsLetters,Volume.8,No.8,pp.514-516,Aug,2004)提出了一种通过星座图随机旋转来提高多输入多输出(MIMO)***性能的方法;该方法虽然较充分地利用了空间传输复用能力,但却几乎没有利用空时分集效应;并且由于多天线之间固有的码间干扰,造成***性能较差。
发明内容
本发明提供了一种基于随机旋转的准正交空时分组码的发射方法、接收方法以及实施该方法的相应的发射机、接收机以及包含发射机和接收机的通信***。
所述的准正交空时分组码的发射方法包括以下步骤:将二进制原始信息流进行串并转换以得到二进制矢量流;进行星座图映射以得到星座图符号矢量流;进行准正交空时分组编码以得到多天线空时编码矩阵;发射所述的多天线空时编码矩阵;其中:该方法还包括以下被实施于上述准正交空时分组编码步骤之前的步骤:对任意复高斯随机方阵进行正交化分解以得到一个正交矩阵作为一个随机旋转矩阵;重复上述正交化分解步骤得到多个随机旋转矩阵以构成随机旋转矩阵集合;存储所述随机旋转矩阵集合;在上述准正交空时分组编码之前,从所存储的随机旋转矩阵集合中循环地提取出当前使用的一个随机旋转矩阵;将上述随机旋转矩阵与所述得到的星座图符号矢量流相乘以得到新星座图符号矢量流;对新星座图符号矢量流进行所述的准正交空时分组编码。
所述准正交空时分组码的接收方法包括以下步骤:对所接收的编码信号进行信道估计,对所有可能的星座图符号矢量进行准正交空时分组编码,然后进行最大似然解码,对星座图解映射;和进行并串转换;其中,该方法还包括被实施于上述准正交空时分组编码步骤之前的步骤:存储与发射端完全相同的随机旋转矩阵集合;在上述准正交空时分组编码之前,从随机旋转矩阵集合中按照与发射端同步的方式循环地提取出当前使用的一个随机旋转矩阵;将上述随机旋转矩阵与所有可能的星座图符号矢量集合相乘以得到新星座图符号矢量流;对所得到的新星座图符号矢量流进行上述的准正交空时分组编码。
所述用于发射准正交空时分组码的发射机包括:串并转换模块、星座图映射模块、随机旋转模块、准正交空时分组编码模块、多天线阵列;其中二进制原始信息流经过串并转换模块后成为二进制矢量流,再经过星座图映射模块成为星座图符号矢量流,该星座图符号矢量流经过准正交空时分组编码模块成为多天线空时编码矩阵并经由多天线阵列发射;该发射机还包括高斯随机矩阵生成模块、正交化分解模块、矩阵存储模块、矩阵提取模块;其中利用高斯随机矩阵生成模块产生高斯随机方阵,在正交化分解模块中对产生的多个复高斯随机方阵进行正交化分解以得到多个正交矩阵作为随机旋转矩阵集合;将随机旋转矩阵集合存储在所述矩阵存储模块中;利用矩阵提取模块循环地从随机旋转矩阵集合中提取出当前使用的一个随机旋转矩阵并将该随机旋转矩阵输出到随机旋转模块;该随机旋转模块将上述随机旋转矩阵与所得到的星座图符号矢量流相乘,得到新星座图符号矢量流;再通过准正交空时分组编码模块对新星座图符号矢量流进行准正交空时分组编码。
所述的用于接收准正交空时分组码的接收机包括:接收天线、最大似然检测模块、信道估计模块、解星座图映射模块、并串转换模块;其中利用接收天线接收经由无线信道传输的信号,通过信道估计模块对所接收的信号进行信道估计以得到信道衰落系数矩阵,再利用该信道衰落系数矩阵通过最大似然检测模块对所有可能的星座图符号矢量进行最大似然解码,通过解星座图映射模块得到二进制矢量流,通过并串转换模块恢复出原始的二进制信息流;其中该接收机还包括矩阵存储模块、矩阵提取模块、随机旋转模块、准正交空时编码模块;其中所述矩阵存储模块存储与发射端完全相同的随机旋转矩阵集合;利用矩阵提取模块按照与发射机同步的方式从上述矩阵存储模块中循环地提取出当前使用的一个随机旋转矩阵,并将该随机旋转矩阵输出到随机旋转模块;在该随机旋转模块中,对所有可能的星座图符号矢量集合进行与发射端同样的随机旋转,再经过准正交空时编码模块,然后再进行最大似然解码。
所述的用于发射和接收准正交空时分组码的通信***包括经由无线信道耦合的发射机和接收机,其中该发射机包括:串并转换模块、星座图映射模块、随机旋转模块、准正交空时分组编码模块、多天线阵列;该接收机包括:接收天线、最大似然检测模块、信道估计模块、解星座图映射模块、并串转换模块;其中二进制原始信息流经过串并转换模块后得到二进制矢量流,再经过星座图映射模块得到星座图符号矢量流,该星座图符号矢量流经过准正交空时分组编码模块得到多天线空时编码矩阵,由多天线阵列发射利用所述空时编码矩阵编码的信号;在接收机一侧利用接收天线接收经无线信道传输的经空时编码矩阵编码的信号,通过信道估计模块对所接收的信号进行信道估计得到信道衰落系数矩阵,再利用该信道衰落系数矩阵通过最大似然检测模块对所有可能的星座图符号矢量进行最大似然解码,解星座图映射和并串转换;该***还包括高斯随机矩阵生成模块、QR分解模块、矩阵存储模块、矩阵提取模块;其中利用高斯随机矩阵生成模块产生高斯随机方阵,在QR分解模块对产生的复高斯随机方阵进行哥瑞姆-史密特正交化分解,得到一个正交矩阵作为一个随机旋转矩阵;在发射端和接收端计算多个上述随机旋转矩阵以获得随机旋转矩阵集合并存储在所述矩阵存储模块中;在发射机和接收机各一侧,利用矩阵提取模块同步循环地提取出当前使用的一个随机旋转矩阵并将该随机旋转矩阵输出到随机旋转模块;该随机旋转模块将上述随机旋转矩阵与所得到的星座图符号矢量流相乘,得到新星座图符号矢量流;再通过准正交空时分组编码模块对新星座图符号矢量流进行准正交空时分组编码;相应地,在接收机一侧先对所有可能的星座图符号矢量进行与发射机一侧同样的随机旋转,再进行最大似然解码。
根据本发明的技术方案通过将星座图符号矢量进行随机旋转后再进入空时编码,使发射端符号间干扰较均匀分布;相应地,在接收端对星座图符号矢量进行与发射端同样的随机旋转后,再进行最大似然解码,以降低***在高信噪比环境下的误码率。
根据本发明的准正交空时分组码的发射与接收方法,在发射端将二进制原始信息流经过串并转换模块后,得到二进制矢量流;再经过星座图映射模块,得到星座图符号矢量流;经过准正交空时分组编码器模块,得到多天线空时编码矩阵,由多天线阵列发射;在接收端,对接收信号进行信道估计,再对所有可能的星座图符号矢量进行最大似然解码,解星座图映射和并串转换;其中先以随机旋转矩阵生成模块对任意复高斯随机方阵进行哥瑞姆-史密特正交化分解(QR分解),得到一个正交矩阵作为一个随机旋转矩阵;发射端和接收端计算若干个上述随机旋转矩阵,并存储在收发两端;发射端和接收端同时循环地提取出当前使用的一个随机旋转矩阵,输出到随机旋转模块;该随机旋转模块将上述随机旋转矩阵与所得到的星座图符号矢量流相乘,得到新星座图符号矢量流;再对新星座图符号矢量流进行准正交空时分组编码;相应地,在接收端,先对所有可能的星座图符号矢量进行与发射端同样的随机旋转,再进行最大似然解码。
所述收发两端存储的随机旋转矩阵的个数可以为任意整数,一般取为2的整数次幂,经常采用的值是16、32、64、128、256、512。
所述多天线空时编码矩阵,还可再经过正交频分复用调制后,由多天线阵列发射;相应地,在接收端,先进行快速反傅立叶变换后,再对接收信号进行信道估计,最大似然解码,解星座图映射和并串转换。
所述星座图映射模块采用的调制方法包括多进制相移键控调制、多进制幅移键控调制、多进制频移键控调制、幅度与相位相结合的多进制调制或差分相移键控调制。
使用时,随机旋转矩阵生成模块对任意复高斯随机方阵进行哥瑞姆-史密特正交化分解(QR分解),得到一个正交矩阵作为一个随机旋转矩阵:
Y=TU (1)
式中:Y为N维方阵,其各元素为独立同分布随机变量;U为上三角矩阵;T为酉矩阵,即为一个随机旋转矩阵。发射端和接收端计算若干个上述随机旋转矩阵T,并存储在收发两端;发射端和接收端同时循环地提取出当前使用的一个随机旋转矩阵Tl,输出到随机旋转模块。
同时,二进制原始信息流{b1,…bk},经过串并转换模块和星座图映射模块,得到星座图符号矢量流s=[s1,…sN]T,再经过随机旋转模块,将当前随机旋转矩阵Tl与上述星座图符号矢量流s相乘后,得到新星座图符号矢量流x:
x=Tls (2)
式中Tl为对应第1个空时分组块所使用的随机旋转矩阵,由于该矩阵是酉矩阵,所以旋转前后星座图符号矢量流的总能量保持相等。
一般的准正交空时分组码虽然达到了全速率,但却牺牲了正交性而引入了符号间干扰。符号间干扰分量由星座图符号矢量流s的各个元素决定。一般的发射方法,所使用的星座图符号矢量流s中各元素星座图分布是固定的,而且只提供有限种星座点位置,从而对应的干扰分量的概率密度呈点状分布,并且在大干扰功率段概率密度分布系数较大,所以在高信噪比环境下,一般的准正交空时分组码性能劣于正交空时分组码***。
所述新星座图符号矢量流x经过准正交空时分组编码模块后,得到空时编码矩阵SQO(xT),在多天线上同时发射。信号经过无线信道后,在接收端的接收信号为
r=HSQO(xT)+N (3)
式中:H为信道衰落系数矩阵,N为复高斯噪声矩阵。
接收端通过公共信道估计出信道衰落系数矩阵由于本发明在发射端加入了随机旋转模块,对星座图符号矢量流进行了随机旋转操作。相应地,在接收端,必须恢复出发射端当前所使用的随机旋转矩阵,才能正确地解调出原始信息。接收端从存储的随机旋转矩阵集合中,与发射端同步提取出当前使用的随机旋转矩阵Tl。先对所有可能的星座图符号矢量进行与发射端同样的随机旋转,再进行最大似然解码。
式中:|| ||F为矩阵的欧氏(Euclidean)范数。
再对解调出的星座图符号矢量流,进行解星座图映射和并串转换,最终恢复出原始二进制原始信息流。
与现有技术相比较,本发明方法由于在发射端加入了随机旋转模块,使新星座图符号矢量流的各个元素在单位圆附近随机地分布,克服了一般准正交空时分组码中固定星座图分布的缺点,提供更多的星座点位置,增大了星座图分布的自由度;从而其对应的干扰分量b概率密度较均匀地分布在(0,1)整个实数轴上,并且在大干扰功率段概率密度分布系数相对较小,克服了一般的准正交空时分组码发射方法中干扰功率点状分布的缺点;相应地,由于在接收端使用了与发射端相同的随机旋转模块,通过最大似然解码,可以恢复出随机旋转以前的星座图,最终提高***在高信噪比环境下的性能。
附图说明
附图1为本发明准正交空时分组码的发射与接收方法基带发射框图。
附图2为随机旋转后星座图分布图。
附图3为随机旋转前后符号间干扰功率的概率密度分布比较图。
附图4为随机旋转准正交空时分组码与一般的准正交空时分组码的性能比较图。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明方法的实施例。
实施例1:
在本实施例使用的多天线***中,发射端为包含4个发射天线的发射天线阵列,而接收端为1个接收天线。假定无线信道为准静态瑞利衰落信道,并且接收端准确估计出信道衰落信息。信噪比(SNR)定义为接收天线信号矢量中有用信号与噪声的平均功率之比。***采用4×1发射分集四进制相移键控(QPSK)调制。
本发明准正交空时分组码的发射与接收方法基带发射框图如附图1所示:高斯随机矩阵生成模块1产生出一个4×4的复高斯随机矩阵2,该矩阵各元素之间为独立同分布复数域随机变量,且分布函数为零均值单位方差的高斯函数;QR分解模块3对上述复高斯随机矩阵2进行如式(1)的哥瑞姆-史密特正交化分解,得到两个4×4方阵:酉矩阵4和上三角矩阵5;上述酉矩阵4即为一个随机旋转矩阵。该酉矩阵具有各向同性分布(Isotropically Distributed)的特性,与单位矢量相乘后得到的新的向量为各向同性单位向量,故该酉矩阵具有将固定矢量“随机旋转”的性质。本发明利用了上述性质,使用一个随机旋转矩阵,将一般发射方法中固定星座图矢量进行随机旋转,使得新的星座图具有各向同性随机分布的特性。
矩阵存储模块6存储一定数量的酉矩阵4,以构成一个随机旋转矩阵集合7,即{T1,T2…,TP};本实施例中可用随机旋转矩阵的个数为256;矩阵提取模块8从上述随机旋转矩阵集合7中,循环地提取出一个当前使用的随机旋转矩阵9,即Tl,并且对每个空时分组发射块刷新一次。
同时,二进制原始信息流10为{b1,b2,…},经过串并转换模块11后,得到长度为8比特的二进制矢量流12,即c=[c1,c2,...c8]T;再经过QPSK星座图映射模块13后,得到长度为4的QPSK星座图符号矢量流14,即s=[s1,...s4]T;随机旋转模块15将上述当前使用的随机旋转矩阵9和星座图符号矢量流14相乘后,得到新星座图符号矢量流16,即x=Tls。
Tl为对应第1个空时分组块所使用的随机旋转矩阵,该矩阵是一个酉矩阵,即 所以旋转前后星座图符号矢量流的总能量保持相等。本发明由于利用了随机旋转矩阵的各向同性分布特性,经随机旋转后得到的新星座图符号矢量流x,其各元素均为原星座图符号矢量流s的各元素的随机线性叠加,故新星座图符号矢量流x的星座图随机分布在单位圆附近,克服了一般准正交空时分组码中固定星座图分布的缺点,增大了星座图分布的自由度,以提高***在高信噪比环境下的性能。
随机旋转前s的星座图具有标准的QPSK星座图分布,只有四种可能的星座点位置。随机旋转后新的符号矢量x的星座图分布如附图2所示:图中横轴表示星座点的实部,纵轴表示星座点的虚部。由于采用了随机旋转的方法,使得新星座图符号矢量流x的各元素为s1,s2,s3,s4的随机线性叠加,所以随机旋转后的星座图会在单位圆附近较均匀地分布,增大了星座图分布的自由度,以提高***在高信噪比环境下的性能。
准正交空时分组编码模块17对上述新星座图符号矢量流16进行准正交空时分组编码后,得到多天线空时编码矩阵18,即STBH(xT)。在本实施例中,准正交空时分组编码模块17采用的编码方式为TBH编码,设上述新星座图符号矢量流16的四个元素分别为{x1,x2,x3,x4},则得到的多天线空时编码矩阵STBH(xT)为:
式中,四个列矢量分别为在四个不同天线上发射的符号矢量。
一般的准正交空时分组码虽然可以达到全速率,但却牺牲了正交性而引入了符号间干扰。TBH码的相关矩阵为:
式中:
比较随机旋转准正交空时分组码(RR-QO-STBC)与一般的准正交空时分组码在符号间干扰分量b的差异。随机旋转前后符号间干扰功率的概率密度分布比较如附图3所示:图中横轴表示归一化后的干扰功率值,范围为(0,1)实数轴;纵轴表示对应的概率密度分布系数;曲线A为随机旋转准正交空时分组码的符号间干扰功率b的概率密度分布,曲线B为一般的准正交空时分组码的符号间干扰功率b的概率密度分布。所有可能的星座图符号矢量s,如曲线B所示,准正交空时分组码的干扰功率b集中在{0,0.5,1}这三个点值上;而如曲线A所示,随机旋转准正交空时分组码将所有的干扰功率较均匀地分布在(0,1)整个数域上。准正交空时分组码在强干扰功率b=1处,仍有较大的概率密度分布p(b=1)=0.125,而强干扰会极大地降低***性能;随机旋转准正交空时分组码将所有的干扰功率白化,相对均匀地分散在全部功率段上,并且在大功率干扰段的概率密度分布相对较小,克服一般的准正交空时分组码中干扰功率点状分布的缺点,从而可以提高***在高信噪比环境下的性能。
将得到的多天线空时编码矩阵18,在多天线上同时发射。信号经过无线信道19后,在接收端的接收信号20为:
r=HSTBH(xT)+N (9)
式中:H为信道衰落系数矩阵,H={hi,j(t)}n×mhi,j(t)为从第j个发射天线到第i个接收天线的信道衰落系数。信道矩阵中各元素均为统计独立零均值单位方差复高斯随机变量,其幅值服从瑞利分布。信道在一个空时分组码周期内保持恒定,而在不同的信道周期之间完全独立。N为统计独立零均值复高斯噪声矩阵N ∈Cl×m,各元素的方差为N0。
接收端通过信道估计模块21可以估计出信道衰落系数矩阵22,即本实施例中假设接收端准确估计信道参数,即 解调时,接收端的矩阵存储模块23存储与发射端完全相同的随机旋转矩阵集合{T1,T2…,TP},矩阵提取模块24从上述集合中提取出当前使用的随机旋转矩阵Tl。先对所有可能的星座图符号矢量集合25进行与发射端同样的随机旋转26,再进行准正交空时分组编码27,然后通过最大似然解码检测模块28恢复出星座符号矢量29。根据最大似然准则,按式(4)的方法,解调出星座图符号矢量流。再经过解星座图映射模块30,得到二进制矢量流31,最后经过并串转换模块32,恢复出原始二进制信息流33。
附图4为随机旋转TBH码与TBH码的***误码率性能比较图:图中横轴表示SNR的值,单位为分贝(dB),纵轴表示对应的***误码率;曲线C为随机旋转TBH码随SNR变化的误码率曲线,曲线D为TBH码随SNR变化的误码率曲线。随着SNR的增加,两种编码***的误码率都不断减少。随机旋转TBH码在SNR小于12分贝时与TBH码误码率性能基本相同。但在高信噪比环境下,随机旋转TBH码具有明显的性能增益:当***误码率在10-4时,随机旋转TBH码比TBH码约有2dB的增益:当***误码率在10-5时,随机旋转TBH码比TBH码约有4dB的增益;SNR越高,随机旋转TBH码比TBH码的增益越大。
所述收发两端存储的可用随机旋转矩阵的个数为256,也可以为任意正整数。为保证星座图旋转操作具有足够的随机性,上述随机旋转矩阵集合中矩阵个数P的大小,应该尽量大;一般地,考虑到硬件实现的方便,P的取值为2的正整数次幂的数;但P的取值又受到收发两端存储器容量的限制,经常采用的值是16、32、64、128、256、512。
所述多天线空时编码矩阵,还可再经过正交频分复用调制后,由多天线阵列发射;相应地,在接收端,先进行快速反傅立叶变换后,再对接收信号进行信道估计,最大似然解码,解星座图映射和并串转换。
所述星座图映射模块采用的调制方法为多进制相移键控调制,也可以为多进制幅移键控调制、多进制频移键控调制、幅度与相位相结合的多进制调制或差分相移键控调制。
实施例2:
实施例2的技术方案与实施例1的实施方案基本相同,其区别在于所述的准正交空时分组编码模块17采用的编码方式为Jafarkhani编码:即
其对应的相关矩阵RJ为:
式中:
由于固定星座图位置的偶对称,使得bJ的分布式(8)中干扰功率b的分布完全相同,故Jafarkhani编码方式的随机旋转准正交空时分组码的性能与实施例1中的TBH码相同。
实施例3:
实施例3的技术方案与实施例1的实施方案基本相同,其区别在于所述的准正交空时分组编码模块17采用的编码方式是变形Jafarkhani编码方式:即
综上所述,本发明提供了一种基于随机旋转的准正交空时分组码发射与接收方法以及一种实施该方法的移动通信***。其中首先以随机旋转矩阵生成模块对任意复高斯随机方阵的哥瑞姆-史密特正交化分解(QR分解),得到一个正交矩阵作为一个随机旋转矩阵;然后在发射端和接收端计算若干个上述随机旋转矩阵,并存储在收发两端;发射端和接收端同时循环地提取出当前使用的一个随机旋转矩阵,输出到随机旋转模块。发射端的随机旋转模块将随机旋转矩阵与所得到的星座图符号矢量流相乘,得到新星座图符号矢量流;再对新星座图符号矢量流进行准正交空时分组编码;由于在发射端使用了随机旋转模块,使得新的星座图具有随机分布的特性,从而使发射端符号间干扰较均匀地分布,并且在大干扰功率段概率密度分布系数相对较小;相应地,在接收端,对接收信号进行信道估计,再对所有可能的星座图符号矢量进行与发射端同样的随机旋转,再进行最大似然解码,解星座图映射和并串转换,最终恢复出原始二进制原始信息流。由于发射端符号间干扰均匀分布的特性,使得本发明方法相对于一般的准正交空时分组码发射与接收方法,在高信噪比环境下,有明显的性能增益。
Claims (23)
1.一种准正交空时分组码的发射方法,该方法包括以下步骤:
(a)将二进制原始信息流进行串并转换以得到二进制矢量流;
(b)进行星座图映射以得到星座图符号矢量流;
(c)对新星座图符号矢量流进行准正交空时分组编码以得到多天线空时编码矩阵;
(d)发射所述的多天线空时编码矩阵;
其特征在于:该方法还包括以下被实施于步骤(c)之前的步骤(e)到(i):
(e)对任意复高斯随机方阵进行正交化分解以得到一个酉矩阵作为一个随机旋转矩阵;
(f)重复上述正交化分解步骤得到多个随机旋转矩阵以构成随机旋转矩阵集合;
(g)存储所述随机旋转矩阵集合;
(h)从所存储的随机旋转矩阵集合中循环地提取出当前使用的一个随机旋转矩阵;
(i)将所述提取出的随机旋转矩阵与步骤(b)中得到的所述星座图符号矢量流相乘以得到步骤(c)中用到的的所述新星座图符号矢量流。
2.如权利要求1所述的准正交空时分组码的发射方法,其特征在于:所述的正交化分解为哥瑞姆-史密特正交化分解。
3.如权利要求1所述的准正交空时分组码的发射方法,其特征在于:所述多天线空时编码矩阵,再经过正交频分复用调制后被发射。
4.如权利要求1所述的准正交空时分组码的发射方法,其特征在于:所述星座图映射采用的调制方法包括多进制相移键控调制、多进制幅移键控调制、多进制频移键控调制、幅度与相位相结合的多进制调制或差分相移键控调制。
5.如权利要求1-4之一所述的准正交空时分组码的发射方法,其特征在于:所存储的随机旋转矩阵集合中的随机旋转矩阵的个数为任意整数。
6.如权利要求5所述的准正交空时分组码的发射方法,其特征在于:所述的任意整数是2的整数次幂。
7.如权利要求6所述的准正交空时分组码的发射方法,其特征在于:所述2的整数次幂为选自以下整数之一:16、32、64、128、256、512。
8.如权利要求1-4之一所述的准正交空时分组码的发射方法,其特征在于:所述准正交空时分组编码所采用的编码方式为TBH编码。
9.如权利要求1-4之一所述的准正交空时分组码的发射方法,其特征在于:所述准正交空时分组编码所采用的编码方式为Jafarkhani编码。
10.如权利要求1-4之一所述的准正交空时分组码的发射方法,其特征在于:所述准正交空时分组编码所采用的编码方式为变形Jafarkhani编码。
11.一种准正交空时分组码的接收方法,该方法包括以下步骤:
(a)对所接收的编码信号进行信道估计,
(b)对新星座图符号矢量流进行准正交空时分组编码,然后
(c)进行最大似然解码,
(d)对星座图解映射;和
(e)进行并串转换;
其特征在于,该方法还包括被实施于步骤(b)之前的步骤(f)到(h):
(f)存储与发射机端完全相同的随机旋转矩阵集合;
(g)从随机旋转矩阵集合中按照与发射机端同步的方式循环地提取出当前使用的一个随机旋转矩阵;
(h)将所述提取出的随机旋转矩阵与所有可能的星座图符号矢量相乘以得到步骤(b)中用到的新星座图符号矢量流。
12.如权利要求11所述的准正交空时分组码的接收方法,其特征在于:所述星座图解映射采用的解调方法包括多进制相移键控解调、多进制幅移键控解调、多进制频移键控解调、幅度与相位相结合的多进制解调或差分相移键控解调。
13.如权利要求11-12之一所述的准正交空时分组码的接收方法,其特征在于:所存储的随机旋转矩阵集合中的随机旋转矩阵的个数为任意整数。
14.如权利要求13所述的准正交空时分组码的接收方法,其特征在于:所述的任意整数是2的整数次幂。
15.如权利要求14所述的准正交空时分组码的接收方法,其特征在于:所述2的整数次幂为选自以下整数之一:16、32、64、128、256、512。
16.如权利要求11-12之一所述的准正交空时分组码的接收方法,其特征在于:所述准正交空时分组编码所采用的编码方式为TBH编码。
17.如权利要求11-12之一所述的准正交空时分组码的接收方法,其特征在于:所述准正交空时分组编码所采用的编码方式为Jafarkhani编码。
18.如权利要求11-12之一所述的准正交空时分组码的接收方法,其特征在于:所述准正交空时分组编码所采用的编码方式为变形Jafarkhani编码。
19.一种用于发射准正交空时分组码的发射机,该发射机包括:串并转换模块、星座图映射模块、随机旋转模块、准正交空时分组编码模块、多天线阵列;其中二进制原始信息流经过串并转换模块后成为二进制矢量流,再经过星座图映射模块成为星座图符号矢量流,
其特征在于:
该发射机还包括高斯随机矩阵生成模块、正交化分解模块、矩阵存储模块、矩阵提取模块;其中利用高斯随机矩阵生成模块产生复高斯随机方阵,在正交化分解模块中对产生的多个复高斯随机方阵进行正交化分解以得到多个酉矩阵作为随机旋转矩阵,以构成随机旋转矩阵集合;将随机旋转矩阵集合存储在所述矩阵存储模块中;利用矩阵提取模块循环地从随机旋转矩阵集合中提取出当前使用的一个随机旋转矩阵并将其输出到随机旋转模块;该随机旋转模块将所提取出的随机旋转矩阵与所述星座图符号矢量流相乘,得到新星座图符号矢量流;再通过准正交空时分组编码模块对新星座图符号矢量流进行准正交空时分组编码以得到多天线空时编码矩阵并经由多天线阵列发射。
20.如权利要求19所述的发射机,其中所述正交化分解模块(3)是QR分解模块。
21.如权利要求19或者20所述的发射机,其特征在于:该发射机还包括一个正交频分复用器以将所述多天线空时编码矩阵在发射之前再进行正交频分复用调制。
22.一种用于接收准正交空时分组码的接收机,其中该接收机包括:接收天线、最大似然检测模块、信道估计模块、解星座图映射模块、并串转换模块;其中
利用接收天线接收经由无线信道传输的信号,通过信道估计模块对所接收的信号进行信道估计以得到信道衰落系数矩阵,
其特征在于:
该接收机还包括矩阵存储模块、矩阵提取模块、随机旋转模块、准正交空时编码模块;其中所述矩阵存储模块存储与发射机端完全相同的随机旋转矩阵集合;利用矩阵提取模块按照与发射机端同步的方式从上述矩阵存储模块中循环地提取出当前使用的一个随机旋转矩阵,并将其输出到随机旋转模块;在该随机旋转模块中,对所有可能的星座图符号矢量进行与发射机端同样的随机旋转,以得到新星座图符号矢量流,该新星座图符号矢量流再经过准正交空时编码模块进行准正交空时分组编码,然后再对经过准正交空时分组编码的新星座图符号矢量流利用信道衰落系数矩阵通过最大似然解码模块进行最大似然解码;再通过解星座图映射模块得到二进制矢量流,再通过并串转换模块恢复出原始的二进制信息流。
23.一种用于发射和接收准正交空时分组码的通信***,该通信***包括经由无线信道耦合的发射机和接收机,其中该发射机包括:串并转换模块、星座图映射模块、随机旋转模块、准正交空时分组编码模块、多天线阵列;该接收机包括:接收天线、最大似然检测模块、信道估计模块、解星座图映射模块、并串转换模块;其中二进制原始信息流经过串并转换模块后得到二进制矢量流,再经过星座图映射模块得到星座图符号矢量流,;
其特征在于:
该通信***还包括高斯随机矩阵生成模块、QR分解模块、矩阵存储模块、矩阵提取模块;其中利用高斯随机矩阵生成模块产生复高斯随机方阵,在QR分解模块对产生的复高斯随机方阵进行哥瑞姆-史密特正交化分解,得到一个酉矩阵作为一个随机旋转矩阵;在发射机端和接收机端计算多个上述随机旋转矩阵以获得随机旋转矩阵集合并存储在所述矩阵存储模块中;在发射机和接收机各一端,利用矩阵提取模块同步循环地提取出当前使用的一个随机旋转矩阵并将所述提取出的随机旋转矩阵输出到随机旋转模块;该随机旋转模块(15)将所述提取出的随机旋转矩阵(4)与所得到的所述星座图符号矢量流相乘,得到新星座图符号矢量流;再通过准正交空时分组编码模块对新星座图符号矢量流进行准正交空时分组编码,以得到多天线空时编码阵列,由多天线阵列发射经过准正交空时分组编码的信号;相应地,在接收机端先对所有可能的星座图符号矢量进行与发射机端同样的随机旋转,再进行准正交空时分组编码,以得到经过随机旋转和准正交空时分组编码的所有可能的星座图符号矢量;在接收机端利用接收天线接收经无线信道传输的所述经过准正交空时分组编码的信号,通过信道估计模块对所接收的信号进行信道估计得到信道衰落系数矩阵,再利用该信道衰落系数矩阵通过最大似然检测模块对所述经过随机旋转和准正交空时分组编码的所有可能的星座图符号矢量进行最大似然解码,再进行解星座图映射和并串转换。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2005100760250A CN100555924C (zh) | 2005-06-03 | 2005-06-03 | 准正交空时分组码的发送、接收方法、设备和通信*** |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CNB2005100760250A CN100555924C (zh) | 2005-06-03 | 2005-06-03 | 准正交空时分组码的发送、接收方法、设备和通信*** |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1874210A CN1874210A (zh) | 2006-12-06 |
CN100555924C true CN100555924C (zh) | 2009-10-28 |
Family
ID=37484501
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2005100760250A Expired - Fee Related CN100555924C (zh) | 2005-06-03 | 2005-06-03 | 准正交空时分组码的发送、接收方法、设备和通信*** |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN100555924C (zh) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101789814B (zh) * | 2009-01-22 | 2014-06-11 | 中兴通讯股份有限公司南京分公司 | 采用空时编码结合预编码对待发射数据处理的方法及装置 |
CN101867552A (zh) * | 2010-06-10 | 2010-10-20 | 清华大学 | Ofdm***信号发送方法、接收方法及装置 |
CN101867555A (zh) * | 2010-06-12 | 2010-10-20 | 清华大学 | 基于随机扩展星座映射的降低峰均比方法及其实现装置 |
US9525493B2 (en) * | 2014-10-14 | 2016-12-20 | Alcatel Lucent | Differential-coding and decoding for quadrature duobinary coherent optical communication systems |
US9264118B1 (en) * | 2015-03-02 | 2016-02-16 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | System and method for communicating data symbols via wireless doubly-selective channels |
CN104961629A (zh) * | 2015-05-19 | 2015-10-07 | 烟台蓓丰医药科技有限公司 | 一种五氟苯酚的合成方法 |
CN105262567B (zh) * | 2015-09-21 | 2018-11-16 | 浙江荣通微电子有限公司 | 一种无线信号传输方法及无线通讯*** |
EP3229429B1 (en) * | 2016-04-08 | 2021-03-03 | Institut Mines-Télécom | Methods and devices for symbols detection in multi antenna systems |
CN108710112B (zh) * | 2018-01-26 | 2021-08-20 | 西安电子科技大学 | 空时编码阵列空间平滑解相干谱估计方法 |
CN111200483A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-05-26 | 成都中科微信息技术研究院有限公司 | 一种多天线发射分集的天线码字协同优化方法 |
-
2005
- 2005-06-03 CN CNB2005100760250A patent/CN100555924C/zh not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
A Quasi-Orthogonal Space-Time Block Code. Hamid Jafarkhani.IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS,Vol.49 No.1. 2001 |
A Quasi-Orthogonal Space-Time Block Code. Hamid Jafarkhani.IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS,Vol.49 No.1. 2001 * |
Improving the Frame-Error-Rate of Spatial Multiplexing inBlock Fading by Randomly Rotating the Signal Constellation. Erik G. Larsson.IEEE COMMUNICATIONS LETTERS,Vol.8 No.8. 2004 |
Improving the Frame-Error-Rate of Spatial Multiplexing inBlock Fading by Randomly Rotating the Signal Constellation. Erik G. Larsson.IEEE COMMUNICATIONS LETTERS,Vol.8 No.8. 2004一种全速率准正交空时分组码. 陈悦,许宗泽.信息技术,第1期. 2005 * |
Minimal Non-Orthogonality Rate 1 Space-Time Block Codefor 3+Tx Antennas. Olav Tirkkonen, Adrian Boariu, Ari Hottinen.IEEE 6th Int.Symp. on Spread-Spectrum Tech. & Appli.,NJIT, New Jersey, USA, Spet. 6-8,2000. 2000 |
一种全速率准正交空时分组码. 陈悦,许宗泽.信息技术,第1期. 2005 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN1874210A (zh) | 2006-12-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100555924C (zh) | 准正交空时分组码的发送、接收方法、设备和通信*** | |
CN100414861C (zh) | 无线通信网中的空时编码传输 | |
CN1943133B (zh) | 利用多输入多输出方案的移动通信***中编码/解码时空块代码的装置与方法 | |
CN100586041C (zh) | 基于ofdm的多天线通信***的发射分集和空间扩频 | |
CN101986587B (zh) | 一种克服弱散射的多天线码本选择调制方法 | |
US9813278B1 (en) | Quadrature spatial modulation system | |
CN108540185B (zh) | 一种结合空时分组码的差分空间调制方法 | |
CN104243069B (zh) | 一种多天线交通通信网络***及信号检测方法 | |
CN101282195B (zh) | 应用于mimo无线通信***的检测方法及检测器 | |
CN104539336A (zh) | 一种利用发送分集的空间调制方法及装置 | |
EP3089391A1 (en) | Space-time coding for communication systems | |
CN100448236C (zh) | 准正交空时频分组编码的正交频分复用***的设计方法 | |
CN107959519A (zh) | 一种差分空间调制传输方法、发射机和接收机 | |
CN101741797B (zh) | 多天线广播的发送方法及装置 | |
CN101355543A (zh) | 基于正交训练序列的mimo-scfde***信道估计方法 | |
US8842755B2 (en) | Process for decoding ALAMOUTI block code in an OFDM system, and receiver for the same | |
CN102651727B (zh) | 用于多根天线的sm-ofdm***中的非相干检测方法 | |
CN101150379A (zh) | 一种准正交空时分组码的低复杂度译码方法 | |
CN102098263A (zh) | 低检测复杂度的全速率无线协作中继传输方案 | |
CN102724028B (zh) | 基于协作星座映射的Alamouti编码方法 | |
CN101374036A (zh) | 多入多出正交频分复用***的发射分集方法与*** | |
CN101267234B (zh) | 空时分组码编解码的方法及装置 | |
CN100414851C (zh) | 一种基于旋转星座图的空时编码方法 | |
CN101350648A (zh) | 一种实现发射的方法、***及发射机 | |
CN101170335A (zh) | 一种多天线无线通信***中的空时编解码方法及装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20091028 Termination date: 20110603 |