CN101335599B - 无线网络的空间复用***中对抗空间相关性的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在空间复用***的MIMO发射机中用于抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的方法和装置，其中，在发射机中将待传输信号进行相位旋转处理，使得所述经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位分别旋转不同的角度，相应地，在接收机中对每根接收天线接收到的接收信号中来自多根发射天线的多路经相位旋转后的传输信号进行与发射机端的相位旋转处理相逆的相位逆旋转处理。通过使用本发明的方法和装置，在空间相关信道中可以避免经由多根发射天线发送的多路传输信号在接收端相互抵消，极大地提高了空间复用的性能。

Description

无线网络的空间复用***中对抗空间相关性的方法和装置

技术领域

本发明涉及无线通信网络，尤其涉及无线通信网络的多天线空间复用***。

背景技术

多输入多输出(MIMO)技术是新一代移动通信***中采用的关键技术。该技术能在不增加带宽的情况下成倍地提高通信***的容量和频谱利用率。空间复用(SM)技术是多输入多输出(MIMO)技术的一个重要的传输方案，它在各个天线上发送不同的数据流，完全利用了多输入多输出(MIMO)***的空间复用增益以达到传输速率的最大化。

通常，空间复用***可分为单码字空间复用***和多码字空间复用***。在单码字空间复用***的发射机中只有一个调制编码过程，而在多码字空间复用***的发射机中会有多个独立的调制编码过程。

图1示出了根据现有技术的单码字空间复用***的MIMO发射机结构示意图，下面参照图1来对现有技术的单码字空间复用(SM)***的发射机中对信号进行处理的过程进行描述：

首先，FEC编码器(前向纠错编码器)将输入信号序列进行前向纠错编码，以获得编码后的信号序列；其次，交织器将编码后的信号序列进行交织，以获得交织后的信号序列；再次，调制器将交织后的信号序列进行调制，以获得调制后的信号序列；最后，串并转换装置将调制后的信号序列进行串/并转换，以获得串并转换后的多路并行信号序列，并分别经由多根发射天线(例如，天线Tx-1和Tx-2)发送出去，经由无线传输信道进行传输。

在现有技术的多码字空间复用(SM)***的发射机中，对信号进行处理的过程如下：

首先，将输入信号序列进行串并转换，以获得多路串并转换后的并行信号序列；其次，将多路并行信号序列分别进行前向纠错编码，以获得编码后的多路并行信号序列；再次，将编码后的多路并行信号序列分别进行交织，以获得交织后的多路并行信号序列；再次，将交织后的多路并行信号序列分别进行调制，以获得多路调制后的并行信号序列；最后，将调制后的多路并行信号序列分别经由多根发射天线(例如，天线Tx-1和Tx-2)发送出去，并经由无线传输信道进行传输。

对于现有技术中的上述两种空间复用***，传输信号在经由传输信道进行传输的过程中会遇到如下问题：

由于有限的天线间距以及传播环境的角度分集，不同天线对应的空间信道之间很可能会具有一定相关性。而空间复用(SM)***对空间相关性非常敏感，严重的空间相关性会极大地恶化空间复用(SM)的性能，从而对其应用造成很大的限制。在严重的空间相关信道中，不同的发射天线上具有相似的衰减系数，该情形会导致经由不同发射天线发送的信号在接收端相互抵消。例如，如果将经过BPSK编码后的“+1”，“-1”信号分别经由具有相似衰减系数的两根发射天线发送，这两个信号在传播空间中叠加后将会几乎完全相互抵消，从而，即使在没有附加噪声的情况下，接收端也不可能恢复这两个信号。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺点，本发明提出了在无线通信网络的空间复用***中用于抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的方法和装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种在空间复用***的MIMO发射机中用于抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的方法，其中，包括以下步骤：将待传输信号进行相位旋转处理，使得所述经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位分别旋转不同的角度。

根据本发明的又一方面，提供了一种在空间复用***的MIMO接收机中用于接收在发射机中经由多根发射天线发送的多路经相位旋转后的传输信号的方法，其中，对每根接收天线接收到的接收信号中来自多根发射天线的多路经相位旋转后的传输信号进行与发射机端的相位旋转处理相逆的相位逆旋转处理。

根据本发明的又一方面，提供了一种在空间复用***中用于抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的MIMO发射机，其特征在于：将待传输信号进行相位旋转处理，使得所述经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位分别旋转不同的角度。

根据本发明的另一方面，提供了一种在空间复用***中用于接收在发射机中经由多根发射天线发送的多路经相位旋转后的传输信号的MIMO接收机，其特征在于，对每根接收天线接收到的接收信号中来自多根发射天线的多路经相位旋转后的传输信号进行与发射机端的相位旋转处理相逆的相位逆旋转处理。

对于严重的空间相关信道，由于经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位分别旋转了不同的角度，因此，即使在多根发射天线上具有相似衰减系数的情况下，经由多根发射天线发送的多路传输信号也不会在接收端相互抵消，这极大地提高了空间复用的性能。如图10和图11中示出的，当两根发射天线之间的天线间距为0.5个波长时，以小方块标记的曲线所对应的是在发射机中未对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行相位旋转处理的空间复用(SM)***的性能曲线，以叉“×”标记的曲线所对应的是在发射机中对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行了相位旋转处理的空间复用(SM)***的性能曲线，显然，对于在发射机中对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行了相位旋转处理的空间复用***，其性能远优于在发射机中未对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行相位旋转处理的空间复用***。

对于空间不相关信道，这样的相位旋转不会影响***的性能。如图10和图11中示出的，以小方块

标记的曲线所对应的是在发射机中未对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行相位旋转处理的空间复用(SM)***的性能曲线，以叉“×”标记的曲线所对应的是在发射机中对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行了相位旋转处理的空间复用(SM)***的性能曲线，在图10和图11中，两根曲线完全重合，这一现象说明在发射机中对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行相位旋转处理不会影响空间复用(SM)***在空间不相关信道中的性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更加明显：

图1示出了根据现有技术的单码字空间复用***的MIMO发射机结构示意图，其中，发射端有两根发射天线；

图2示出了根据本发明的一个具体实施方式的，在单码字空间复用***的MIMO发射机中利用相位旋转处理来抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的方法的流程图。

图3示出了根据本发明的另一个具体实施方式的，在单码字空间复用***的MIMO发射机中利用相位旋转处理来抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的方法的流程图。

图4示出了根据本发明的另一具体实施方式的，在多码字空间复用***的MIMO发射机中利用相位旋转处理来抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的方法的流程图。

图5示出了根据本发明的一个具体实施方式的，在2×2(两根发射天线两根接收天线)单码字空间复用***中利用相位旋转处理来抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的发射机的结构示意图；

图6示出了根据本发明的另一个具体实施方式的，在2×2(两根发射天线两根接收天线)单码字空间复用***中利用相位旋转处理来抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的发射机的结构示意图；

图7示出了根据本发明的另一个具体实施方式的，在2×2(两根发射天线两根接收天线)多码字空间复用***中利用相位旋转处理来抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的发射机的结构示意图；

图8示出了根据本发明的一个具体实施方式的，在空间复用***的MIMO接收机中用于接收在发射机中经由多根发射天线发送的多路经相位旋转后的传输信号的方法的流程图；

图9示出了根据本发明的一个具体实施方式的，在2×2(两根发射天线两根接收天线)空间复用***中用于接收在发射机中经由多根发射天线发送的多路经相位旋转后的传输信号且基于公共导频符号进行信道估计的接收机的结构示意图；

图10示出了根据本发明的一个实施例的，在空间非相关和相关的平坦瑞利快速衰落信道中采用QPSK调制方式的2×2(两根发射天线两根接收天线)空间复用(SM)***的仿真性能图；以及

图11示出了根据本发明的一个实施例的，在空间非相关和相关的平坦瑞利快速衰落信道中采用16QAM调制方式的2×2(两根发射天线两根接收天线)空间复用(SM)***的仿真性能图。

具体实施方式

以下参照附图来对本发明进行详细描述：

在空间复用***的MIMO发射机中抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰时，将待传输信号进行相位旋转处理，使得所述经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位分别旋转不同的角度。具体地，对于单码字空间复用***和多码字空间复用***，将待传输信号进行相位旋转处理可发生在不同的发射端信号处理步骤之间。

图2示出了根据本发明的一个具体实施方式的，在单码字空间复用***的MIMO发射机中利用相位旋转处理来抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的方法的流程图。

在本具体实施方式中，首先执行步骤S11，将经调制后的调制信号序列中对应所述多路传输信号的多个调制信号子序列分别旋转不同的相位角度，也即，对每一调制信号子序列中的各个调制信号的相位均旋转一个相应的相位角度，从而获得经相位旋转后的调制信号序列；

其次执行步骤S12，将经相位旋转后的调制信号序列进行串并转换，以生成与所述多路传输信号对应的多路并行待传输信号。

本领域技术人员可以理解，在本具体实施方式中，虽然调制之后、串并转换之前的信号是单路信号序列，但只要知道调制后的单路信号序列中各个信号与经过串并转换后的多路待传输信号的对应情况，就可确定出在调制之后、串并转换之前的单路信号序列中与多路待传输信号相对应的多路调制子信号序列，从而可实现对多个调制信号子序列旋转不同的相位角度的操作。具体地，如果调制之后的调制信号序列以奇偶的排列顺序进行串并转换为两路并行待传输信号，那么，只要将调制之后的调制信号序列中对应奇数位的符号所构成的调制信号子序列旋转一个第一相位角度，并且将对应偶数位的符号所构成的调制信号子序列旋转一个第二相位角度即可，其中第一相位角度不同于第二相位角度。如上所述，调制之后的调制信号序列可以以任何方式进行串并转换，但这并不影响本发明的实质内容，只要知道调制后的单路信号序列与经过串并转换后的多路待传输信号的对应情况，就能够对调制之后，串并转换之前的单路信号序列中的多个子序列旋转不同的角度。

具体地，上述对两路信号所旋转的不同相位角度可以根据不同的调制方式计算得到，对于采用BPSK调制方式，经由其中一根发射天线发送的传输信号的相位旋转0度，经由其中另一根发射天线发送的传输信号的相位旋转π/2；对于采用QPSK调制方式，经由其中一根发射天线发送的传输信号的相位旋转0度，经由其中另一根发射天线发送的传输信号的相位旋转π/4；对于采用16QAM调制方式，经由其中一根发射天线发送的传输信号的相位旋转0度，经由其中另一根发射天线发送的传输信号的相位旋转π/8。

进一步地，对于有多根发射天线的空间复用***发射机，经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位旋转的不同角度构成一等差数列，对于采用BPSK调制方式，经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位旋转的不同角度所构成的等差数列的公差为

，其中，N为发射天线的数目，则经由N根发射天线发送的N路传输信号的相位旋转角度分别为0，

$\frac{(\mathrm{\π}/2)\×3}{N-1},\·\·\·\·\·\·,$

具体地，如果发射天线数目N＝4，则经由4根发射天线发送的4路传输信号的相位旋转角度分别为0，π/6，π/3，π/2。对于采用QPSK调制方式，经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位旋转的不同角度所构成的等差数列的公差为

，其中，N为发射天线的数目，则经由N根发射天线发送的N路传输信号的相位旋转角度分别为0，

$\frac{(\mathrm{\π}/4)\×3}{N-1},\·\·\·\·\·\·,$

具体地，如果发射天线数目N＝4，则经由4根发射天线发送的4路传输信号的相位旋转角度分别为0，π/12，π/6，π/4。对于采用16QAM调制方式的，经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位旋转的不同角度所构成的等差数列的公差为

，其中，N为发射天线的数目，则经由N根发射天线发送的N路传输信号的相位旋转角度分别为0，

$\frac{(\mathrm{\π}/8)\×3}{N-1},\·\·\·\·\·\·,$ 具体地，如果发射天线数目N＝4，则经由4根发射天线发送的4路传输信号的相位旋转角度分别为0，π/24，π/12，π/8。

当然，本领域技术人员应能理解，在根据本发明的空间复用***的发射机中对多路待传输信号还可采用其他方式获得的一组多个不同角度进行相位旋转处理，只需不同路待传输信号所对应的旋转相位角度相互不同，并且是接收机所预先知晓的即可。

MIMO***实现大容量的前提是接收机能对接收到的来自各发送天线的信号进行很好的去相关处理，而进行这一处理的必要条件是接收端对信道进行比较精确的估计，获得较准确的信道信息，从而能够正确地恢复被干扰和噪声污染的信号。

在接收端，为了便于对信道进行比较精确的估计，通常，在发射端，信号在经由多根发射天线发送前需***导频信号。在发射端发送导频信号有两种方式，第一种方式是使用公共导频信号，第二种方式是使用专用导频信号。

当发射端使用公共导频时，多路待传输信号经由多根发射天线发送前***多个公共导频信号，以生成带有导频信息的多路待传输信号，并分别经由多根发射天线发送；当发射端使用专用导频信号时，多路待传输信号经由多根发射天线发送前，首先，分别进行与其相应的各路传输信号的相位旋转角度相同的相位旋转，以获得经过相位旋转的多个导频信号；然后，将所述经过相位旋转的多个导频信号***与其相应的经相位旋转的多路待传输信号中，以获得具有经相位旋转的导频信号的经相位旋转的多路待传输信号。

在该具体实施方式中，在调制处理过程之前，还应对输入信号序列进行各种处理，例如，FEC编码以及交织等；同样，发射机还需对串并转换过程后获得的多路并行信号进行上变频等处理，这应是本领域技术人员所公知的，在此不作赘述。

在单码字空间复用***中，上述对多路传输信号的相位旋转还可以其他方式来实现。图3示出了根据本发明的另一个具体实施方式的，在单码字空间复用***的MIMO发射机中利用相位旋转处理来抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的方法的流程图。

具体地，在步骤S11’中，将调制后的信号序列直接进行串并转换，以获得多路并行待传输信号；然后，将所述多路并行待传输信号的相位分别旋转不同相位角度，以生成与所述多路传输信号对应的多路经相位旋转的并行待传输信号。

当发射端使用公共导频时，多路待传输信号经由多根发射天线发送前***多个公共导频信号，以生成带有导频信息的多路待传输信号，并分别经由多根发射天线发送；当发射端使用专用导频信号时，多路待传输信号经由多根发射天线发送前，首先，分别进行与其相应的各路传输信号的相位旋转角度相同的相位旋转，以获得经过相位旋转的多个导频信号；然后，将所述经过相位旋转的多个导频信号***与其相应的经相位旋转的多路待传输信号中，以获得具有经相位旋转的导频信号的经相位旋转的多路待传输信号。

同样地，在该具体实施方式中，在串并转换处理过程之前，还应对输入信号序列进行各种处理，例如，FEC编码、交织以及调制等；同样，在对串并转换过程后获得多路并行信号进行相位旋转后，发射机还需对经过相位旋转的多路待传输信号进行上变频等处理，这应是本领域技术人员所公知的，在此不作赘述。

本领域技术人员可以理解，其中，每路并行待传输信号的相位旋转的不同角度可以根据不同的调制方式计算所得。具体计算方式在对图2的根据本发明的一个具体实施方式的，在单码字空间复用***的MIMO发射机中利用相位旋转处理来抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的方法的流程图的详细描述中已涉及，在此不予赘述。

图4示出了根据本发明的另一具体实施方式的，在多码字空间复用***的MIMO发射机中利用相位旋转处理来抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的方法的流程图。

具体的，在步骤S21中，将经调制后的与所述多路传输信号对应的多路待传输的调制信号的相位旋转不同角度，以生成与所述多路传输信号对应的多路经相位旋转的待传输信号。

当发射端使用公共导频时，多路待传输信号经由多根发射天线发送前***多个公共导频信号，以生成带有导频信息的多路待传输信号，并分别经由多根发射天线发送；当发射端使用专用导频信号时，多路待传输信号经由多根发射天线发送前，首先，分别进行与其相应的各路传输信号的相位旋转角度相同的相位旋转，以获得经过相位旋转的多个导频信号；然后，将所述经过相位旋转的多个导频信号***与其相应的经相位旋转的多路待传输信号中，以获得具有经相位旋转的导频信号的经相位旋转的多路待传输信号。

在该具体实施方式中，在串并转换处理过程之前，首先应对输入信号序列进行串并转换，以获得多路并行信号序列，随后还将对各路并行信号序列进行各种处理，例如，FEC编码、交织以及调制等；同样，在对多路调制信号进行相位旋转后，发射机还需对经过相位旋转的多路待传输信号进行上变频等处理，这应是本领域技术人员所公知的，在此不作赘述。

本领域技术人员可以理解，其中，经调制后的与所述多路传输信号对应的多路待传输的调制信号的相位旋转的不同角度可以根据不同的调制方式计算所得。具体计算方式在对图2的根据本发明的一个具体实施方式的，在单码字空间复用***的MIMO发射机中利用相位旋转处理来抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的方法的流程图的详细描述中已涉及，在此不予赘述。

图5示出了根据本发明的一个具体实施方式的，在2×2(两根发射天线两根接收天线)单码字空间复用***中利用相位旋转处理来抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的发射机的结构示意图。本领域技术人员应理解，尽管图5中只示出了两根发射天线16a和16b，但在具体应用中可以存在多根发射天线。

图5与图1区别之处在于，除FEC编码器11，交织器12，调制器13，串并转换器15，发射天线16a和16b之外，还包括相位旋转装置14，本领域技术人员应理解，对于串并转换为N路并行信号的情形，还可包括N个相位旋转装置，N>2。

具体地，FEC编码器11对输入信号进行编码，以获得编码后的信号序列；交织器12对编码后的信号序列进行交织，以获得交织后的信号序列；调制器13对交织后的信号序列进行调制，以获得调制后的信号序列；串并转换器15对调制后的信号序列进行串/并转换，以获得串并转换后的两路并行信号序列；相位旋转装置14对经由发射天线16a和16b发送的多路传输信号的相位分别进行旋转，以生成经相位旋转后的待传输信号。

当发射端使用公共导频时，多路待传输信号经由多根发射天线发送前，需包括导频***装置，用于***多个公共导频信号，以生成带有导频信息的多路待传输信号，并分别经由多根发射天线发送；当发射端使用专用导频信号时，多路待传输信号经由多根发射天线发送前，需包括导频相位旋转装置，用于将多个导频信号分别进行与其相应的各路传输信号的相位旋转角度相同的相位旋转，以获得经过相位旋转的多个导频信号；还需包括导频***装置，用于将所述经过相位旋转的多个导频信号***与其相应的经相位旋转的多路待传输信号中，以获得具有经相位旋转的导频信号的经相位旋转的多路待传输信号。

本领域技术人员应理解，在串并处理过程之后，发射机还需对待传输信号进行上变频等处理，这应是本领域技术人员所公知的，为简明起见，图5中未示出，在此也不作赘述。

本领域技术人员可以理解，在本具体实施方式中，虽然调制之后、串并转换之前的信号是单路信号序列，但只要知道调制后的单路信号序列中各个信号与经过串并转换后的多路待传输信号的对应情况，就可确定出在调制之后、串并转换之前的单路信号序列中与多路待传输信号相对应的多路调制子信号序列，从而可实现对多个调制信号子序列旋转不同的相位角度的操作。具体地，如果调制之后的调制信号序列以奇偶的排列顺序进行串并转换为两路并行待传输信号，那么，只要将调制之后的调制信号序列中对应奇数位的符号所构成的调制信号子序列旋转一个第一相位角度，并且将对应偶数位的符号所构成的调制信号子序列旋转一个第二相位角度即可，其中第一相位角度不同于第二相位角度。如上所述，调制之后的调制信号序列可以以任何方式进行串并转换，但这并不影响本发明的实质内容，只要知道调制后的单路信号序列与经过串并转换后的多路待传输信号的对应情况，就能够对调制之后，串并转换之前的单路信号序列中的多个子序列旋转不同的角度。

具体地，上述对两路信号所旋转的不同相位角度可以根据不同的调制方式计算得到，对于采用BPSK调制方式，经由第一发射天线16a发送的传输信号的相位旋转0度，经由第二发射天线16b发送的传输信号的相位旋转π/2；对于采用QPSK调制方式，经由第一发射天线16a发送的传输信号的相位旋转0度，经由第二发射天线16b发送的传输信号的相位旋转π/4；对于采用16QAM调制方式，经由第一发射天线16a发送的传输信号的相位旋转0度，经由第二发射天线16b发送的传输信号的相位旋转π/8。

进一步地，对于有多根发射天线的空间复用***MIMO发射机，经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位旋转的不同角度构成一等差数列，对于采用BPSK调制方式，经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位旋转的不同角度所构成的等差数列的公差为

，其中，N为发射天线的数目，则经由N根发射天线发送的N路传输信号的相位旋转角度分别为0，

$\frac{(\mathrm{\π}/2)\×3}{N-1},\·\·\·\·\·\·,$ 。具体地，如果发射天线数目N＝4，则经由4根发射天线发送的4路传输信号的相位旋转角度分别为0，π/6，π/3，π/2。对于采用QPSK调制方式，经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位旋转的不同角度所构成的等差数列的公差为

，其中，N为发射天线的数目，则经由N根发射天线发送的N路传输信号的相位旋转角度分别为0，

。具体地，如果发射天线数目N＝4，则经由4根发射天线发送的4路传输信号的相位旋转角度分别为0，π/12，π/6，π/4。对于采用16QAM调制方式的，经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位旋转的不同角度所构成的等差数列的公差为

，其中，N为发射天线的数目，则经由N根发射天线发送的N路传输信号的相位旋转角度分别为0，

具体地，如果发射天线数目N＝4，则经由4根发射天线发送的4路传输信号的相位旋转角度分别为0，π/24，π/12，π/8。

当然，本领域技术人员应能理解，在根据本发明的空间复用***的发射机中对多路待传输信号还可采用其他方式获得的一组多个不同角度进行相位旋转处理，只需不同路待传输信号所对应的旋转相位角度相互不同，并且是接收机所预先知晓的即可.

进一步地，对于单码字空间复用***，将待传输信号进行相位旋转处理可发生调制之后、串并变换之前，也可以发生串并变换之后。

图6示出了根据本发明的另一个具体实施方式的，在2×2(两根发射天线两根接收天线)单码字空间复用***中利用相位旋转处理来抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的发射机的结构示意图。本领域技术人员应理解，尽管图6中只示出了两根发射天线16a’和16b’，但在具体应用中可以存在多根发射天线。

图6与图5的区别在于，图6中对待传输信号进行相位旋转的处理发生在串并变换之后。具体地，在图6中，FEC编码器11’对输入信号进行编码，以获得编码后的信号序列；交织器12’对编码后的信号序列进行交织，以获得交织后的信号序列；调制器13’对交织后的信号序列进行调制，以获得调制后的信号序列；串并转换器15’对调制后的信号序列进行串/并转换，以获得串并转换后的两路并行信号序列；第一相位旋转装置14a’对经由第一发射天线16a’发送的传输信号的相位进行旋转，以生成经相位旋转后的待传输信号，第二相位旋转装置14b’对经由第二发射天线16b’发送的传输信号的相位进行旋转，以生成经相位旋转后的待传输信号，本领域技术人员应理解，对于串并转换为N路并行信号的情形，还可包括N个相位旋转装置，N>2。

当发射端使用公共导频时，多路待传输信号经由多根发射天线发送前，需包括导频***装置，用于***多个公共导频信号，以生成带有导频信息的多路待传输信号，并分别经由多根发射天线发送；当发射端使用专用导频信号时，多路待传输信号经由多根发射天线发送前，需包括导频相位旋转装置，用于将多个导频信号分别进行与其相应的各路传输信号的相位旋转角度相同的相位旋转，以获得经过相位旋转的多个导频信号；还需包括导频***装置，用于将所述经过相位旋转的多个导频信号***与其相应的经相位旋转的多路待传输信号中，以获得具有经相位旋转的导频信号的经相位旋转的多路待传输信号。

本领域技术人员应理解，发射机中还包括用于对待传输信号进行上变频等处理的其他装置，这应是本领域技术人员所公知的，在此不作赘述.

具体地，上述对两路信号所旋转的不同相位角度可以根据不同的调制方式计算得到，对于采用BPSK调制方式，经由第一发射天线16a’发送的传输信号的相位旋转0度，经由第二发射天线16b’发送的传输信号的相位旋转π/2；对于采用QPSK调制方式，经由第一发射天线16a’发送的传输信号的相位旋转0度，经由第二发射天线16b’发送的传输信号的相位旋转π/4；对于采用16QAM调制方式，经由第一发射天线16a’发送的传输信号的相位旋转0度，经由第二发射天线16b’发送的传输信号的相位旋转π/8。

图7示出了根据本发明的另一个具体实施方式的，在2×2(两根发射天线两根接收天线)多码字空间复用***中利用相位旋转处理来抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的发射机的结构示意图。本领域技术人员应理解，尽管图7中只示出了两根发射天线26a和26b，但在具体应用中可以存在多根发射天线。

本领域技术人员可以理解，在单码字空间复用***的发射机中，只需对一路信号进行调制编码，在完成了所有编码、交织、调制过程后再将经上述处理过程获得的信号序列进行串并转换；而在多码字空间复用***的发射机中，首先对输入信号序列进行串并转换，生成多路并行信号序列，然后，需要对多路并行信号序列分别进行各自的编码、交织、调制处理。

具体地，在图7中，串并转换器21对输入信号进行串并转换，以获得串并转换后的两路并行信号序列；

FEC编码器22和22’分别对串并转换后的两路并行信号序列分别进行FEC编码器，以获得编码后的两路并行信号序列；

交织器23和23’对FEC编码后的两路信号序列分别进行交织，以获得交织后的两路并行信号序列；

调制器24和24’对交织后的两路信号序列分别进行调制，以获得调制后的两路并行信号序列；

其中，第一相位旋转装置25a对调制后的两路并行信号序列中的一路并行信号序列进行相位角度旋转，以生成一路经相位旋转后的待传输信号，以经过诸如上变频等后续处理后经由第一发射天线26a发送；

而第二相位旋转装置25b对调制后的两路并行信号序列中的另一路并行信号序列进行相位旋转，以生成另一路经相位旋转后的待传输信号，以经过诸如上变频等后续处理后经由第二发射天线26b发送。

本领域技术人员应理解，对于串并转换为N路并行信号的情形，还可包括N个相位旋转装置，N>2。

当发射端使用公共导频时，多路待传输信号经由多根发射天线发送前，需包括导频***装置，用于***多个公共导频信号，以生成带有导频信息的多路待传输信号，并分别经由多根发射天线发送；当发射端使用专用导频信号时，多路待传输信号经由多根发射天线发送前，需包括导频相位旋转装置，用于将多个导频信号分别进行与其相应的各路传输信号的相位旋转角度相同的相位旋转，以获得经过相位旋转的多个导频信号；还需包括导频***装置，用于将所述经过相位旋转的多个导频信号***与其相应的经相位旋转的多路待传输信号中，以获得具有经相位旋转的导频信号的经相位旋转的多路待传输信号。

如上所述，对于每路并行信号，在调制器及相位旋转装置之后，发射机还包括用于对待传输信号进行上变频等处理的装置，这应是本领域技术人员所公知的，为简明起见，在图7中未示出，在此也不作赘述。

具体地，上述对两路信号所旋转的不同相位角度可以根据不同的调制方式计算得到，对于采用BPSK调制方式，经由第一发射天线26a发送的传输信号的相位旋转0度，经由第二发射天线26b发送的传输信号的相位旋转π/2；对于采用QPSK调制方式，经由第一发射天线26a发送的传输信号的相位旋转0度，经由第二发射天线26b发送的传输信号的相位旋转π/4；对于采用16QAM调制方式，经由第一发射天线26a发送的传输信号的相位旋转0度，经由第二发射天线26b发送的传输信号的相位旋转π/8。

当然，本领域技术人员应能理解，在根据本发明的空间复用***的发射机中对多路待传输信号还可采用其他方式获得的一组多个不同角度进行相位旋转处理，只需不同路待传输信号所对应的旋转相位角度相互不同，并且是接收机所预先知晓的即可。

在空间复用***的MIMO接收机中，当接收在本发明的发射机中经由多根发射天线发送的多路经相位旋转后的传输信号时，对每根接收天线接收到的接收信号中来自多根发射天线的多路经相位旋转后的传输信号进行与发射机端的相位旋转处理相逆的相位逆旋转处理。具体的步骤在图8所描述的流程图中示出。

图8示出了根据本发明的一个具体实施方式的，在空间复用***的MIMO接收机中用于接收在发射机中经由多根发射天线发送的多路经相位旋转后的传输信号的方法的流程图。

在本具体实施方式中，首先执行步骤S31，获取所述接收信号中来自每根发射天线发送的每路传输信号所经由的传输信道的信道传输系数；

其次，执行步骤S32，将所述每路传输信号所经由的传输信道的信道传输系数的相位分别与发射机端相同地旋转不同角度，以生成经相位旋转后的信道传输系数；

最后，执行步骤S33，根据所述经相位旋转后的信道传输系数对所述接收信号进行检测，以分别获得由每根发射天线发送的传输信号。

在本具体实施方式中，步骤S32中涉及的信道传输系数的相位所旋转的不同角度对应于发射机中经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位所旋转的不同角度，具体地，上述信道传输系数的相位所旋转的不同角度可以根据不同的调制方式计算所得。具体计算方式在对图2的根据本发明的一个具体实施方式的，在单码字空间复用***的MIMO发射机中利用相位旋转处理来抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的方法的流程图的详细描述中已涉及，在此不予赘述。

结合图9可以更好地理解图8所描述的流程，图9中的信道估计基于公共导频符号，具体地，当接收端的其中一根接收天线接收到经由两根发射天线发送的两路经相位旋转后的传输信号后，其中，一路传输信号的相位旋转了一个第一相位角度，另一路传输信号的相位旋转了一个第二相位角度，首先，从接收到的信号中提取导频信息，然后，通过导频信息估计出来自两根发射天线发送的两路传输信号所经由的传输信道的信道传输系数，相应地，该步骤对应图8中所描述的步骤S31；随后，将估计出的信道传输系数的相位分别与发射机端相同地旋转不同角度，相应地，该步骤对应图8中所描述的步骤S32，其中，信道传输系数h₁的相位旋转了一个第一相位角度，信道传输系数h₂的相位旋转了一个第二相位角度，以生成经相位旋转后的信道传输系数；最后，将经相位旋转后的信道传输系数和提取了导频信息后的信号一同送入检测器，以分别获得由每根发射天线发送的传输信号，相应地，该步骤对应图8中所描述的步骤S33。

图9示出了根据本发明的一个具体实施方式的，在2×2(两根发射天线两根接收天线)空间复用***中用于接收在发射机中经由多根发射天线发送的多路经相位旋转后的传输信号且基于公共导频符号进行信道估计的接收机的结构示意图。图9所示的空间复用***MIMO接收机3包括导频提取器31，信道估计器32，第一相位旋转装置33，第二相位旋转装置33’，检测器34，去交织器35和FEC解码器36。

具体的，当接收端的其中一根接收天线接收到经由两根发射天线发送的两路经相位旋转后的传输信号后，其中，一路传输信号的相位旋转了一个第一相位角度，另一路传输信号的相位旋转了一个第二相位角度。

首先，导频提取器31从接收到的信号中提取导频信息；

然后，信道估计器32通过导频信息估计出来自两根发射天线发送的两路传输信号所经由的传输信道的信道传输系数；

接着，第一相位旋转装置33和第二相位旋转装置33’将估计出的信道传输系数分别与发射机端相对应地进行相位旋转，其中，与每路传输信号的信道传输系数对应的相位旋转角度与发射机中对每路传输信号所作的相位旋转角度相同，在此，与第一路传输信号对应的第一信道传输系数h₁的相位旋转了一个第一相位角度，与第二路传输信号对应的第二信道传输系数h₂的相位旋转了一个第二相位角度，以生成经相位旋转后的两个信道传输系数；

随后，检测器34利用经相位旋转后的两个信道传输系数对提取了导频信息后的信号进行检测，以分别获得由每根发射天线发送的两路传输信号；接着，去交织器35和FEC解码器36将获得的经由两根发射天线发送的两路传输信号分别进行去交织和解码；最后，将解码后的信号进行硬判决得到接收到的比特序列。

具体地，从信道估计算法输入数据的类型来分，MIMO信道估计方案可以划分为时域和频域两大类方法。频域方法主要针对多载波***；时域方法适用于所有单载波和多载波MIMO***，它借助于训练序列或发送数据的统计特性，估计衰落信道中各多径分量的衰减系数。图9中示出的是基于公共导频符号来进行信道估计的情形，由于信道估计是基于公共导频符号，所有的用户的接收机都可以使用该公共导频符号进行信道估计，在这种情况下，每个用户接收机所估计的信道是物理信道，因此，在将估计出的多路传输信号对应的多个信道传输系数(例如图9中所示两个信道传输系数h₁和h₂)及提取了导频信息后的信号一同送入检测器前，必须将信道传输系数h₁和h₂的相位分别旋转了一个第一相位角度和一个第二相位角度。

在一个优选实施例中，也可基于专用导频符号进行信道估计，该专用导频符号仅由每个目标用户单独使用来估计其信道传输系数，也即，在发射机端，经由每根发射天线发送的导频信号在发送之前已进行了与相应一路传输信号相同的相位角度的相位旋转处理，则接收机3中信道估计器32进行信道估计时所获得与每路传输信号相对应的信道传输***中已经包含相位旋转角度，因此无需对经信道估计获得的信道传输系数h₁和h₂的相位作任何旋转处理，而可将该信道传输系数h₁和h₂与提取了导频信息后的信号直接送入检测器中，进行检测处理。

本领域技术人员结合图可以理解，在本实施例中，图10示出了根据本发明的一个实施例的，在空间非相关和相关的平坦瑞利快速衰落信道中采用QPSK调制方式的2×2(两根发射天线两根接收天线)空间复用(SM)***的仿真性能图；以及图11示出了根据本发明的一个实施例的，在空间非相关和相关的平坦瑞利快速衰落信道中采用16QAM调制方式的2×2(两根发射天线两根接收天线)空间复用(SM)***的仿真性能图。本领域技术人员理解，尽管图10和图11所涉及的空间复用***中只采用了两根发射天线和两根接收天线，但在具体应用中可以存在多根发射天线和多根接收天线。具体地，图10和图11所涉及的2×2(两根发射天线两根接收天线)空间复用(SM)***的发射机端的FED编码采用信息长度为400的码率为1/2的(11，13)₈turbo编码，本领域技术人员可以理解，所述的FED编码可以采用除turbo编码以外的其他编码方式，这并不影响本发明的实质内容，在此不作详细描述。图10所涉及的2×2(两根发射天线两根接收天线)空间复用(SM)***的发射机端的调制方式采用QPSK调制方式，本领域技术人员可以理解，所述的调制方式可以采用除QPSK调制以外的其他调制方式，这并不影响本发明的实质内容，在此不作详细描述。

图11所涉及的2×2(两根发射天线两根接收天线)空间复用(SM)***的发射机端的调制方式采用16QAM调制方式，本领域技术人员可以理解，所述的调制方式可以采用除16QAM调制以外的其他调制方式，这并不影响本发明的实质内容，在此不作详细描述。更具体地，图10和图11所涉及的平坦瑞利快速衰落信道包括空间不相关信道，空间微相关信道(发射端的两根发射天线之间的天线间距为4个波长)以及严重空间相关信道(发射端的两根发射天线之间的天线间距为0.5个波长)。本领域技术人员可以理解，当发射端的两根发射天线之间的天线间距为4个波长时，传输信道可视为空间微相关信道，当发射端的两根发射天线之间的天线间距为0.5波长时，传输信道可视为空间严重相关信道。图10和图11中，以小方块

标记的曲线所对应的是在发射机中未对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行相位旋转处理的空间复用(SM)***的性能曲线，以叉“×”标记的曲线所对应的是在发射机中对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行了相位旋转处理的空间复用(SM)***的性能曲线。具体地，最左边完全重合的两根分别以小方块标记的曲线和以叉“×”标记的曲线所对应空间信道为空间不相关信道；其右侧几乎重合的两根分别以小方块标记的曲线和以叉“×”标记的曲线所对应空间信道为空间微相关信道(发射端的两根发射天线之间的天线间距为4个波长)，最右边的两根分别以小方块

标记的曲线和以叉“×”标记的曲线所对应空间信道为严重空间相关信道(发射端的两根发射天线之间的天线间距为0.5个波长)。更具体地，图10和图11中的横坐标代表信噪比(SNR)，纵坐标代表误码率(BER)。

进一步地，对于空间不相关信道，这样的相位旋转不会影响***的性能。如图10和图11中示出的，以小方块

标记的曲线所对应的是在发射机中未对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行相位旋转处理的空间复用(SM)***的性能曲线，以叉“×”标记的曲线所对应的是在发射机中对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行了相位旋转处理的空间复用(SM)***的性能曲线，在图10和图11中，两根曲线完全重合，这说明在发射机中对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行相位旋转处理不会影响***在空间不相关信道中的性能。

对于空间微相关信道(发射端的两根发射天线之间的天线间距为4个波长)，由于多根发射天线上的衰减系数相似性很小，所以在发射机中有否对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行相位旋转处理对空间复用***的性能影响不大。如图10和图11中示出的，当两根发射天线之间的天线间距为4个波长时，以小方块

标记的曲线所对应的是在发射机中未对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行相位旋转处理的空间复用(SM)***的性能曲线，以叉“×”标记的曲线所对应的是在发射机中对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行了相位旋转处理的空间复用(SM)***的性能曲线，可见，对于在发射机中对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行了相位旋转处理的空间复用***，其性能略优于在发射机中未对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行相位旋转处理的空间复用***。

对于空间严重相关信道(发射端的两根发射天线之间的天线间距为0.5个波长)，由于经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位分别旋转了不同的角度，因此，即使在多根发射天线上具有相似衰减系数的情况下，经由多根发射天线发送的多路传输信号也不会在接收端相互抵消，这极大地提高了空间复用的性能。如图10和图11中示出的，当两根发射天线之间的天线间距为0.5个波长时，以小方块

标记的曲线所对应的是在发射机中未对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行相位旋转处理的空间复用(SM)***的性能曲线，以叉“×”标记的曲线所对应的是在发射机中对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行了相位旋转处理的空间复用(SM)***的性能曲线，显然，对于在发射机中对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行了相位旋转处理的空间复用***，其性能远优于在发射机中未对经由多根发射天线发送的多路传输信号进行相位旋转处理的空间复用***。

以上对本发明的具体实施例进行了描述，需要理解的是，本发明并不局限于上述特定的实施方式，本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种定型和修改。

Claims (12)

1.一种在空间复用***的MIMO发射机中用于抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的方法，其中，包括以下步骤：

-将待传输信号进行相位旋转处理，使得所述经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位分别旋转不同的角度，

其中所述不同的角度是根据调制方式来确定的。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间复用***为单码字空间复用***，其中，所述将待传输信号进行相位旋转处理的步骤包括以下步骤：

-将经调制后的调制信号序列中对应所述多路传输信号的多个调制信号子序列的相位旋转不同角度，获得经相位旋转后的调制信号序列；

-将经相位旋转后的调制信号序列进行串并转换，以生成与所述多路传输信号对应的多路待传输信号。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间复用***为单码字空间复用***，其中，所述将待传输信号进行相位旋转处理的步骤包括以下步骤：

-将经串并转换后的多路并行待传输信号的相位旋转不同角度，以生成与所述多路传输信号对应的经相位旋转的多路待传输信号。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间复用***为多码字空间复用***，其中，所述将待传输信号进行相位旋转处理的步骤包括以下步骤：

-将经调制后的与所述多路传输信号对应的多路待传输的调制信号的相位旋转不同角度，以生成与所述多路传输信号对应的经相位旋转的多路待传输信号。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，还包括以下步骤：

-将多个导频信号分别进行与其相应的各路传输信号的相位旋转角度相同的相位旋转，以获得经过相位旋转的多个导频信号；

-将所述经过相位旋转的多个导频信号***与其相应的经相位旋转的多路待传输信号中，以获得具有经相位旋转的导频信号的经相位旋转的多路待传输信号。

6.一种在空间复用***的MIMO接收机中用于接收在发射机中经由多根发射天线发送的多路经相位旋转不同的角度后的传输信号的方法，其中，对每根接收天线接收到的接收信号中来自多根发射天线的多路经相位旋转后的传输信号进行与发射机端的相位旋转处理相逆的相位逆旋转处理，所述不同的角度是根据调制方式来确定的；其特征在于，包括以下步骤：

-获取所述接收信号中来自每根发射天线发送的每路传输信号所经由的传输信道的信道传输系数；

-将所述每路传输信号所经由的传输信道的信道传输系数的相位分别与发射机端相同地旋转不同角度，以生成经相位旋转后的信道传输系数，其中，所述不同角度对应于发射机中经由多根发射天线发送的多路传输信号所旋转的不同角度；

-根据所述经相位旋转后的信道传输系数对所述接收信号进行检测，以分别获得由每根发射天线发送的传输信号。

7.一种在空间复用***中用于抑制由于天线间空间相关性导致经由多根发射天线发送的多路传输信号之间相互干扰的发射机，其特征在于，包括：

一个或多个相位旋转装置，用于将待传输信号进行相位旋转处理，用于将所述经由多根发射天线发送的多路传输信号的相位分别旋转不同的角度，所述不同的角度是根据调制方式来确定的。

8.根据权利要求7所述的发射机，其特征在于，所述空间复用***为单码字空间复用***，其中，当所述发射机包括一个相位旋转装置时，

该相位旋转装置，用于将经调制后的调制信号序列中对应所述多路传输信号的多个调制信号子序列的相位旋转不同角度，获得经相位旋转后的调制信号序列；

所述发射机还包括串并转换装置，用于将经相位旋转后的调制信号序列进行串并转换，以生成与所述多路传输信号对应的多路并行待传输信号。

9.根据权利要求7所述的发射机，其特征在于，所述空间复用***为单码字空间复用***，其中，当所述发射机包括多个相位旋转装置时，

所述多个相位旋转装置，用于将经串并转换后的多路并行待传输信号的相位旋转不同角度，以生成与所述多路传输信号对应的多路经相位旋转的并行待传输信号。

10.根据权利要求7所述的发射机，其特征在于，所述空间复用***为多码字空间复用***，其中，当所述发射机包括多个相位旋转装置时，

所述多个相位旋转装置，用于将经调制后的与所述多路传输信号对应的多路待传输的调制信号的相位旋转不同角度，以生成与所述多路传输信号对应的多路经相位旋转的待传输信号。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的发射机，其特征在于，还包括：

导频相位旋转装置，用于将多个导频信号分别进行与其相应的各路传输信号的相位旋转角度相同的相位旋转，以获得经过相位旋转的多个导频信号；

导频***装置，用于将所述经过相位旋转的多个导频信号***与其相应的经相位旋转的多路待传输信号中，以获得具有经相位旋转的导频信号的经相位旋转的多路待传输信号。

12.一种在空间复用***中用于接收在发射机中经由多根发射天线发送的多路经相位旋转不同的角度后的传输信号的接收机，其中，

对每根接收天线接收到的接收信号中来自多根发射天线的多路经相位旋转后的传输信号进行与发射机端的相位旋转处理相逆的相位逆旋转处理，所述不同角度是根据调制方式来确定的；其中，所述接收机包括：

信道估计装置，用于确定所述接收信号中来自每根发射天线发送的每路传输信号所经由的传输信道的信道传输系数；

相位旋转装置，用于将所述每路传输信号所经由的传输信道的信道传输系数的相位分别与发射机端相同地旋转不同角度，以生成经相位旋转后的信道传输系数，其中，所述不同角度对应于发射机中经由多根发射天线发送的多路传输信号所旋转的不同角度；

信号检测装置，用于根据所述经相位旋转后的信道传输系数对所述接收信号进行检测，以分别获得由每根发射天线发送的传输信号。

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