一種發射分集方法
2023-07-11 10:23:11
專利名稱：一種發射分集方法
技術領域：
本發明涉及通信領域，尤其涉及一種發射分集方法。
背景技術：
在無線通信的過程中，接收端接收到的信號是一種帶有噪聲的衰變信號，其信噪比(Signal To Noise Ratio)影響著傳輸性能。當信噪比較低時，傳輸性能就差，信道鏈路就變得不可靠。在採用多天線分集發射的情況下，信道變得複雜，接收端可以接收到經過多路傳輸的相同信號(或含有相同信息的信號)，信號到達接收端後信噪比變低的可能性比單天線發射的單路信號要小，從而提高了鏈路的可靠性，也就是獲得了分集增益。
由於多天線無線通信系統的複雜性，分集增益往往以各種不同的形式體現，不同的傳輸分集方案可以取得不同類型的分集增益。在發射端，目前已經出現多種基本的分集編碼方案，例如TSTD(Time Switch TransmissionDiversity，時間切換發射分集)，FSTD(Frequency Switch TransmissionDiversity，頻率切換發射分集)，STBC(Spatial Time Block Code，空時分組碼)，SFBC(Spatial Frequency Block Code，空頻分組碼)，CDD(CyclicDelay Diversity，循環延遲分集)，以及上述分集編碼方案的各種組合方式。在3GPP(3rd Generation Partnership Project，第三代合作夥伴計劃)制定的相關標準中有關於上述分集編碼方案的明確解釋。其中，SFBC，STBC都特指2天線的Alamouti編碼。
現有技術中，多天線分集發射的過程如圖1所示，包括如下步驟 101待傳輸的初始二進位數據經過編碼生成含有冗餘信息的二進位數據，將編碼後的數據經過調製生成符號序列Y； 102對符號序列Y進行分集編碼，獲得分集編碼塊； 103將分集編碼塊的各符號分配到對應的空間、時間、頻率資源單元上發射。
圖2是現有技術中的一種8天線的SFBC+FSTD分集編碼方案示意圖，該方案的發射過程與圖1所示流程相同，分集編碼方式採用8天線的SFBC+FSTD。該方案存在如下不足傳輸的每個符號僅能獲得2根天線上發射和4組天線之間切換的分集增益，而不能獲得8根天線上發射和4組天線間切換的分集增益，更不能獲得超過8天線發射、歷經更多信道的分集增益。在使用更多天線的情況下，由於有更多的可利用分集效果沒有被充分利用，現有技術中的發射分集方案的缺點會更加明顯。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供多種可提高分集增益的發射分集方法。
為了解決上述問題，本發明提供一種發射分集方法，該方法包括 將待傳輸的調製符號序列Y以N個符號為一組進行變換，生成以N個符號為一組的變換序列X，所述變換使得調製符號序列Y中的任一符號信息被變換序列X中的多個符號包含，且變換序列X中的一個符號中包含調製符號序列Y中的多個符號信息； 將變換序列X中由同一次變換所生成的符號映射到分集編碼矩陣中不同的空頻分組碼SFBC塊，採用基於SFBC的分集編碼方式對映射後的符號進行分集編碼並發送；或將變換序列X中由同一次變換所生成的符號映射到不同的空時分組碼STBC塊，採用基於STBC的分集編碼方式對映射後的符號進行分集編碼並發送。
此外，採用如下方式將變換序列X中由同一次變換所生成的符號映射到不同SFBC塊或STBC塊中 將經過M1次所述變換生成的M1個舊組的符號重組為M2個新組，使得M2個所述新組的每一組中，相鄰的兩個符號來自不同的所述舊組； 將M2個所述新組中的各符號依序逐一映射到分集編碼塊的示意符號中； 其中，M1>1，M2>＝1，所述新組中的符號個數與分集編碼塊的示意符號個數相同或者是分集編碼塊的示意符號個數的整數倍。
此外，採用如下方式將變換序列X中由同一次變換所生成的符號映射到不同SFBC塊或STBC塊中 將經過M1次變換生成的M1個舊組中每一組包含的N個符號分別映射到M2個分集編碼塊中的不同SFBC塊或STBC塊中，每一分集編碼塊中包含N/M2個SFBC塊或STBC塊； 其中，M1>1，M2>＝1。
此外，所述基於SFBC的分集編碼方式為SFBC、頻率切換發射分集FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式； 所述基於STBC的分集編碼方式為STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式。
此外，在採用SFBC、FSTD和相位旋轉相結合、或STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式進行分集編碼時，對分集編碼塊中同一根天線的各時頻資源塊採用以下相位旋轉值進行相位旋轉θ×k(i)+φ(i)； 其中，k(i)為i的線性函數；i為時頻資源塊的時頻資源編號、或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ和φ(i)為常數值。
此外，在採用基於SFBC或STBC的分集編碼方式進行分集編碼時，對分集編碼塊中不同的SFBC塊或STBC塊進行不同的相位旋轉。
此外，採用如下分集編碼矩陣進行分集編碼 或 其中，上述矩陣的第一行和第二行的第一列和第二列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第三列和第四列構成一個SFBC塊或STBC塊；k為i的線性函數；i為對應時頻資源塊的時頻資源編號、或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ1、θ2、θ7、θ8、φ1、φ2、φ7、φ8為常數值。
此外，採用如下分集編碼矩陣進行分集編碼 ；或 其中，上述矩陣的第一行和第二行的第一列和第五列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第二列和第六列構成一個SFBC塊或STBC塊；第一行和第二行的第三列和第七列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第四列和第八列構成一個SFBC塊或STBC塊，k為i的線性函數；i為對應時頻資源塊的時頻資源編號、或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ1～θ8、φ1～φ8為常數值。
此外，所述分集編碼方式的分集編碼示意符號的個數為m×N，m為大於1的整數。
此外，採用二進位相移鍵控、或四相相移鍵控方式調製生成所述調製符號序列Y。
本發明還提供一種發射分集方法，該方法包括 將待傳輸的調製符號序列Y以N個符號為一組進行變換，生成以N個符號為一組的變換序列X，所述變換使得調製符號序列Y中的任一符號信息被變換序列X中的多個符號包含，且變換序列X中的一個符號中包含調製符號序列Y中的多個符號信息； 將變換序列X中的各符號逐一映射到分集編碼塊的示意符號，並採用SFBC、FSTD和相位旋轉相結合、或STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式進行分集編碼並發送。
此外，在採用SFBC、FSTD和相位旋轉相結合、或STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式進行分集編碼時，對分集編碼塊中同一根天線的各時頻資源塊採用以下相位旋轉值進行相位旋轉θ×k(i)+φ(i)； 其中，k(i)為i的線性函數；i為時頻資源塊的時頻資源編號、或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ和φ(i)為常數值。
此外，在採用SFBC、FSTD和相位旋轉相結合、或STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式進行分集編碼時，對分集編碼塊中不同的SFBC塊或STBC塊進行不同的相位旋轉。
此外，採用如下分集編碼矩陣進行分集編碼 或 其中，上述矩陣的第一行和第二行的第一列和第二列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第三列和第四列構成一個SFBC塊或STBC塊；k為i的線性函數；i為對應時頻資源塊的時頻資源編號，或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ1、θ2、θ7、θ8、φ1、φ2、φ7、φ8為常數值。
此外，採用如下分集編碼矩陣進行分集編碼 ；或 其中，上述矩陣的第一行和第二行的第一列和第五列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第二列和第六列構成一個SFBC塊或STBC塊；第一行和第二行的第三列和第七列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第四列和第八列構成一個SFBC塊或STBC塊，k為i的線性函數；i為對應時頻資源塊的時頻資源編號，或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ1～θ8、φ1～φ8為常數值。
此外，採用二進位相移鍵控、或四相相移鍵控方式調製生成所述調製符號序列Y。
本發明還提供一種發射分集方法，該方法包括 將待傳輸的調製符號序列Y以N個符號為一組進行變換生成變換序列X，所述變換使得調製符號序列Y中的任一符號信息被變換序列X中的多個符號包含，且變換序列X中的一個符號中包含調製符號序列Y中的多個符號信息； 將變換序列X中的各符號逐一映射到分集編碼塊的示意符號進行分集編碼並發送； 其中，N為所述分集編碼方式的分集編碼示意符號個數的m倍，m為大於1的整數。
此外，所述分集編碼採用SFBC、FSTD和相位旋轉相結合、或STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式。
此外，在採用SFBC、FSTD和相位旋轉相結合、或STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式進行分集編碼時，對分集編碼塊中同一根天線的各時頻資源塊採用以下相位旋轉值進行相位旋轉θ×k(i)+φ(i)； 其中，k(i)為i的線性函數；i為時頻資源塊的時頻資源編號、或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ和φ(i)為常數值。
此外，在採用SFBC、FSTD和相位旋轉相結合、或STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式進行分集編碼時，對分集編碼塊中不同的SFBC塊或STBC塊進行不同的相位旋轉。
此外，採用如下分集編碼矩陣進行分集編碼 或 其中，上述矩陣的第一行和第二行的第一列和第二列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第三列和第四列構成一個SFBC塊或STBC塊；k為i的線性函數；i為對應時頻資源塊的時頻資源編號，或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ1、θ2、θ7、θ8、φ1、φ2、φ7、φ8為常數值。
此外，採用如下分集編碼矩陣進行分集編碼 ；或 其中，上述矩陣的第一行和第二行的第一列和第五列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第二列和第六列構成一個SFBC塊或STBC塊；第一行和第二行的第三列和第七列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第四列和第八列構成一個SFBC塊或STBC塊，k為i的線性函數；i為對應時頻資源塊的時頻資源編號，或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ1～θ8、φ1～φ8為常數值。
此外，採用二進位相移鍵控、或四相相移鍵控方式調製生成所述調製符號序列Y。
綜上所述，本發明的上述發射分集方法通過對分集編碼示意符號個數的整數倍的待傳輸符號同時進行變換、或者在對待傳輸符號序列變換後，通過將變換後的符號映射到不同的SF(T)BC塊、或在對待傳輸符號序列變換後，通過對不同的SF(T)BC塊或SF(T)BC+FSTD塊進行不同的相位旋轉，有效地提高了分集增益。
圖1是現有技術中的多天線發射分集方法流程圖； 圖2是現有技術中的一種8天線的SFBC+FSTD分集編碼方案示意圖； 圖3為本發明實施例無線通信系統的發射分集方法流程圖； 圖4是本發明的一種8天線發射時的應用實例示意圖； 圖5是本發明的一種多天線發射時的應用實例示意圖； 圖6是本發明的一種8天線發射時的應用實例示意圖； 圖7是本發明的一種多天線發射時的應用實例示意圖； 圖8是本發明的一種4天線發射時的應用實例示意圖。
具體實施例方式 下面將結合附圖和實施例對本發明進行詳細描述。
圖3為本發明實施例無線通信系統的發射分集方法流程圖，如圖3所示，該方法包含如下步驟 301將待傳輸的比特數據進行編碼和調製生成符號序列Y(可以稱為待傳輸的調製符號序列)； 在本步驟中可以採用任一種編碼方式，然後對編碼後的比特採用任一種調製方式進行調製。
在接收端解調時，噪聲也必須要經過與步驟303的變換相應的反變換進行處理，通過這種反變換，白噪聲變為有色噪聲；而不利用幅度攜帶信息的調製方式在有色噪聲的條件下會相對於含有幅度信息的調製符號所對應的調製方式有性能優勢，因此在本發明中使用BPSK(Binary Phase ShiftKeying，二進位相移鍵控)、QPSK(Quaternary Phase Shift Keying，四相相移鍵控)等不利用幅度攜帶信息的調製方式，能夠獲得更好的性能。
302對符號序列Y進行分組； 分組可以是把符號等分，也可以是非等分。
採用等分方法時可以將N個符號分為一組，將符號序列Y分成M組。例如，以N個符號為一組，將待傳輸的符號序列Y分成M組Group1～GroupM。
每組中包含的符號數N可以是分集編碼示意符號個數的整數倍(分集編碼示意符號個數即進行分集編碼的最少符號個數，也就是分集編碼的粒度)，各組在經過後續步驟(步驟303)的變換，再經過多個分集編碼塊傳輸，可以使得每個符號歷經多個分集編碼塊的信道進行傳輸，能夠獲取更多的分集增益。例如分集編碼示意符號的個數為K，每組包含的符號數N＝2K，那麼經過步驟303的變換，再映射到2個分集編碼塊上進行傳輸；根據步驟303的變換的特點，步驟302中的每個符號都歷經了2個分集編碼塊的所有信道，這樣可以比原來歷經1個分集編碼塊的所有信道獲得更多的分集增益。
每組中包含的符號數N還可以小於分集編碼示意符號個數，特別地，每組中包含的符號數N可以是分集編碼示意符號個數的1/n，N和n都為整數。在一個分集編碼塊中信道足夠多時，分集增益趨於飽和，增加或減少一些信道歷經都不會影響分集增益效果，這樣可以使得步驟303中的變換處理的複雜度降低，並且這樣處理使得在接收端噪聲的有色化程度減弱，可以提高系統的容量(即減少步驟303中進行一次變換所包含的符號數量)。
303對符號序列Y進行變換處理，生成變換序列X。
本步驟中可以對步驟302中產生的M組符號序列分別進行變換處理，得到變換序列X，X也為M組。
本步驟中的變換處理可以採用線性變換或非線性變換。線性變換又可以採用正交變換或其它變換，正交變換的具體形式可以是DFT(Discrete FourierTransform，離散傅立葉變換)，也可以是Givens旋轉變換等。
本步驟中進行變換處理的目的是使得符號序列Y中的一個符號信息被變換序列X中的多個符號包含，並且使變換序列X中的一個符號信息中包含符號序列Y中多個符號信息。
本步驟中可以用一個矩陣乘以原來的序列實現變換處理。具體可以是採用DFT矩陣與待變換序列相乘，也可以是基於Givens旋轉構造的矩陣與待變換序列相乘。
假設要傳輸的每組符號有N個，對每組符號進行變換處理；以Group1為例說明，Group1記為矢量Ygroup1＝[S1，S2…SN]T；先將要傳輸的符號矢量Ygroup1進行一次變換，得到矢量Xgroup1＝[X1，X2…XN]T。這一過程我們可以記為Xgroup＝F(Ygroup)；F表示對Y的一種運算或變換，可以是線性的，也可以是非線性的。
例如，變換矩陣A可以是 304將變換序列X中的符號映射到分集編碼塊上。
本步驟中可以使用任一種映射方法。一般來說現有技術都是默認採用逐一映射的方式，本發明中的映射可以使用非簡單逐一映射的任一種映射方法，使得符號經歷的信道可以靈活配置，以便獲得更多的分集增益。其中一種通過映射獲取更多分集增益的手段是使得來自同一變換的符號在映射後歷經相關性更小的一組信道。
由於在分集編碼塊中，有一些信道是具有明顯相關性的，比如SFBC編碼要求的2個頻率資源在同一根天線上發射所歷經的信道都是強相關的。又如相鄰的2個頻率之間、相鄰的2根天線之間的相關性也是很強的。因此我們改變原有的逐一映射關係，根據步驟303的變換的特性，就能使步驟302中的每個符號在經過步驟303的變換後歷經的多個信道的相關性更小。
這種映射可以通過多種方式實現，只要對符號進行某種處理達到符號與分集編碼塊之間採用非簡單逐一映射，都應屬於本發明包含的範疇。包括但不限於以下有較好效果的具體方式 映射方式1通過對符號重新分組，然後進行新組與分集編碼塊示意符號的逐一映射來實現。
重新分組可以間接地改變符號與分集編碼塊之間的映射關係。通用的重新分組方法是將M組符號序列進行重新分組，生成M』組符號序列，M和M』為正整數，M』可與M相等。重新分組的方式有多種，可以是交叉方式，單組拆分方式和直接分割或直接合併等方式。可以通過線性變換實現重新分組。
映射方式2直接定義待傳輸符號到分集編碼塊示意符號的映射關係，這種方式具有非常直觀的特點，映射方式可以是交叉映射。
下面將對映射方式1和映射方式2的具體實現方法進行介紹 4.1.1、映射方式1中的重新分組子方法1以交叉方式重新分組 將待傳輸的符號組以2個組或者多個組為單位，對其符號進行交叉合併或重新組合成1個或多個新組，然後將新組中的符號與1個或多個分集編碼塊所需要編碼的符號(即示意符號)進行逐一映射。上述新組有如下特點 1、新組的符號數與一個分集編碼塊所需要的符號數量相等或者是一個分集編碼塊所需要的符號數量的整數倍； 2、新組是由原來的組中的全部或部分元素交叉組合生成。
這種方法可以有較好的分集效果，例如當分集編碼方式是SF(T)BC在多天線上的一種擴展編碼方式時，因為SF(T)BC編碼塊所佔用信道的信道衰落特性幾乎相同，原有的逐一映射方式使得步驟302中符號歷經的信道中有很多信道特性是相同的，分集追求的是傳輸差異化，因此不能達到很好的分集增益。而經過交叉方式重新分組後，可以使得步驟302中符號歷經的信道屬於更多的SF(T)BC編碼塊所佔用的信道，因此使得每個符號歷經的各個信道之間的相關性更小。
重新分組子方法1包括如下實現方式 4.1.1.1、多組交叉合併成一組 經過步驟302的分組後，在組內元素個數小於分集編碼示意符號數的情況下，需要多組合併為一組後再映射到1個分集編碼塊示意符號上進行傳輸，在合併時可以進行交叉合併，以增強分集效果。
該方法特點在於，要進行組合的單位為多組，組合後生成的新組為一組，且組間元素交叉(即各舊組元素交替排列在新組中)。
例1一個分集編碼塊需要4個傳輸符號，新組中的符號數需要與分集編碼塊所需符號數對應，因此新組中包含4個符號；可以由變換後的2個組交叉生成，如[X1，X2]T與[X3，X4]T組成新組[X1，X3，X2，X4]T或[X3，X2，X1，X4]T、[X2，X3，X1，X4]T等。
例2一個分集編碼塊需要8個傳輸符號，可以由[X1，X2，X3，X4]T和[X5，X6，X7，X8]T組成一個新組[X1，X6，X3，X8，X5，X2，X7，X4]T，或[X5，X2，X7，X4，X1，X6，X3，X8]T等； 也可以由4個組，[X1，X2]T，[X3，X4]T，[X5，X6]T，[X7，X8]T交叉組合生成新的組。
4.1.1.2、多組交叉互換或交叉重組成多組 經過步驟302的分組後，多組重新組合為多組後再映射到多個分集編碼塊示意符號上進行傳輸，在合併時可以進行交叉合併，以增強分集效果。
例3每個分集編碼塊需要4個符號，可以由原來的2組 [X1，X2，X3，X4]T，[X5，X6，X7，X8]T交叉互換組成新的2組 [X1，X6，X3，X8]T和[X5，X2，X7，X4]T，或 [X1，X5，X3，X7]T和[X2，X6，X4，X8]T，或其它類似組合。
例43個組內符號數為4的組[X1，X2，X3，X4]T，[X5，X6，X7，X8]T，[X9，X10，X11，X12]T，可以交叉重組產生2個組內符號數為6的新組 [X1，X8，X3，X10，X5，X12]T，[X7，X2，X9，X4，X11，X6]T。
例52個組內符號數為6的組也可以交叉重組產生3個組內符號數為4的新組。
下面將對映射方式1中重新分組後的逐一映射方法進行介紹 逐一映射的特點在於其沒有打亂映射的順序。
例6採用的是一種4天線的SFBC+FSTD分集編碼方法，其示意符號是[s1，s2，s3，s4]T，分集編碼矩陣如下所示 逐一的映射過程為每組傳輸符號按照順序與[s1，s2，s3，s4]T分別對應。經過映射後 [X1，X2，X3，X4]T依次與[s1，s2，s3，s4]T對應， [X1，X2，X3，X4]T經過編碼後為 [X5，X6，X7，X8]T依次與[s1，s2，s3，s4]T對應， [X5，X6，X7，X8]T經過編碼後為 其它組以此類推。
此外，逐一映射也包括下面的例子 例7每組符號為1個分集編碼塊所需符號數的倍數時，例如，經過變換後的一組符號為[X1，X2，X3，X4，X5，X6，X7，X8]T，該組符號需要與2個分集編碼塊的示意符號進行映射，其映射方法為[X1，X2，X3，X4]T與第一個分集編碼塊的[s1，s2，s3，s4]T按順序逐一映射，[X5，X6，X7，X8]T與第二個分集編碼塊的[s1，s2，s3，s4]T按順序逐一映射。
4.2.2映射方式2中的映射子方法1交叉映射 交叉映射應該包含1組或多組符號到1個或多個分集編碼塊的示意符號的整體交叉映射。其映射關係的一邊是1組或多組待傳輸符號，另一邊是1個或多個分集編碼塊的示意符號。交叉映射的思想與映射方式1中重新分組的思想和有益效果完全相同，只是在實現方式上有所區別。重新分組可以間接實現將同一次變換生成的符號映射到不同的SF(T)BC塊，交叉映射可以直接實現上述目的。
交叉映射的特點在於映射的一邊到另一邊的映射關係不是順序映射，而是產生了交叉，交叉的目的是使每個符號所歷經的信道相關程度更小。
一種比較有效的交叉方式是使得同一組的傳輸符號不被包含在同一個SF(T)BC塊中，如例8所示。例8所示的交叉映射方法還可應用於其他分集編碼方式中。
例8一種2組符號到2個分集編碼塊的交叉映射方法如下 符號組[X1，X2，X3，X4]T和[X5，X6，X7，X8]T到2個分集編碼塊的示意符號[s1，s2，s3，s4]T交叉映射為 X1與分集編碼塊1的s1對應，X2與分集編碼塊2的s2對應，X3與分集編碼塊1的s3對應，X4與分集編碼塊2的s4對應；X5與分集編碼塊2的s1對應，X6與分集編碼塊1的s2對應，X7與分集編碼塊2的s3對應，X8與分集編碼塊1的s4對應；則經過與例6中相同的分集編碼方式進行分集編碼後應為以下2個分集編碼塊 或 X1與分集編碼塊1的s1對應，X2與分集編碼塊2的s4對應，X3與分集編碼塊1的s3對應，X4與分集編碼塊2的s2對應，X5與分集編碼塊2的s1對應，X6與分集編碼塊1的s4對應，X7與分集編碼塊2的s3對應，X8與分集編碼塊1的s2對應；則經過與例6中相同的分集編碼方式進行分集編碼後應為以下2個分集編碼塊 例9一種2組符號到1個分集編碼塊的交叉映射方法如下 符號組[X1，X2，X3，X4]T和[X5，X6，X7，X8]T到2個分集編碼塊的示意符號[s1，s2，s3，s4，s5，s6，s7，s8]T交叉映射為 X1與分集編碼塊的s1對應，X2與分集編碼塊的s3對應，X3與分集編碼塊的s5對應，X4與分集編碼塊2的s7對應，X5與分集編碼塊的s2對應，X6與分集編碼塊的s4對應，X7與分集編碼塊2的s6對應，X8與分集編碼塊的s8對應； 如採用以下編碼方式(8天線的SFBC+FSTD編碼方法) 編碼後應為 305對符號進行分集編碼。
本步驟中可以採取任一種分集編碼方式對符號進行分集編碼。分集編碼以多個符號和多個空時頻資源為編碼單元，用分集編碼矩陣表示在多個空時頻資源位置上如何發送多個符號。
在下文中，分集編碼矩陣的列表示天線維度，行表示頻域或時域維度。
具體的，由於SF(T)BC的編碼方式能夠達到全速率，滿分集，且正交，是2天線發射情況下最好的分集編碼方式，在多天線傳輸的應用中，也有針對多天線的Alamouti編碼，但針對多天線的Alamouti編碼在同一個時頻資源上會收到多個不同的信號，需要多個時頻資源和多個天線上聯合接收解碼，接收端處理比較複雜；而基於SF(T)BC(兩天線的Alamouti編碼)擴展的多天線分集方法中，其接收端處理簡單。SF(T)BC塊獲取的分集增益特性是利用接收端對多路徑傳輸信號處理後能達到同向特性，幅度疊加後，獲取增大接收端功率的有益效果(分集增益的一種)，且如果存在步驟304，SF(T)BC塊的信道相關特性都可以與步驟304中的映射方案結合使用，獲取符號歷經更充分衰落的增益(分集編碼的一種)，兩種分集增益類型可以非常充分的獲取，使得SF(T)BC塊能最大程度的發揮分集增益效果，因此可以採用基於2天線的SF(T)BC與其它一種或多種分集編碼方式的結合作為本步驟的分集編碼方法，進行2天線的SF(T)BC到多天線上的擴展，以便取得更好的分集效果。
2天線的SF(T)BC編碼矩陣可以形如也可以是其對角線上元素互換的等效變換；該編碼矩陣佔用2根天線和2個頻(時)域資源，和1個時(頻)域資源，該編碼塊佔用的天線維度在形式上可以是分散的，如佔用天線1和天線5；佔用的頻域或時間維度在形式上也可以是分散的。基於SF(T)BC在多天線上擴展的分集方案中，SF(T)BC以更大的分集編碼矩陣中的分集編碼塊形式出現。
如在以下的方式中，第1、2行第1、2列構成一個多天線分集編碼矩陣中的SFBC塊；第3、4行第3、4列構成一個多天線分集編碼矩陣中的SFBC塊 在下文中的實施例中，通過對本發明描述的多天線分集編碼矩陣的對角線元素的互換，行之間的互換，列之間的互換等方法進行等效變換的，都應被本發明所包含。
SF(T)BC與其它分集方式的結合方式包括但不限於分集編碼中採用SF(T)BC與FSTD和相位旋轉結合，這種方式即使不經過步驟304的映射處理也能有很好的性能。
包含了SF(T)BC、相位旋轉和FSTD三種類型的分集編碼方法具有較好的性能，但並不限於只包含這三種類型的分集編碼方法，在這三種類型的分集編碼方法相結合的基礎上，再結合其它任意的分集編碼方法，也被本發明所包括。這三種方法能在本發明中完美結合，充分發揮其各自的分集增益效果，在後續的結合方式中會詳細說明。
1)SF(T)BC與FSTD的結合方式 SF(T)BC和FSTD的結合可以有多種方式，任一種SF(T)BC和FSTD的結合方式均可。
下面將列出幾種SF(T)BC與FSTD的結合方式。
結合方式14天線下4符號全速率傳輸的SFBC+FSTD，分集編碼矩陣為 其中，第一列和第二列兩根天線與第一行和第二行兩個頻率資源構成一個SFBC塊；第三列和第四列兩根天線與第三行和第四行兩個頻率資源構成一個SFBC塊；屬於不同頻率資源的2個SFBC塊在不同的天線上發射，構成FSTD。
結合方式28天線下4符號全速率傳輸的SFBC+FSTD 其中，第一列和第五列兩根天線與第一行和第二行兩個頻率資源構成一個SFBC塊；第二列和第六列兩根天線與第三行和第四行兩個頻率資源構成一個SFBC塊；這2個SFBC塊在不同的頻域資源上使用不同的天線發射，構成了FSTD。由於一個編碼塊內有8根天線而只有4個頻域資源，因此在剩下的4根天線(第三、四、七、八根天線)，相同的頻率位置上進行SFBC塊的拷貝。
結合方式38天線下8符號全速率傳輸的SFBC+FSTD 2)與相位旋轉的結合 相位旋轉可以是對空時頻維度上的各符號進行相位旋轉，實際也是對邏輯信道的一種人為改善，在接收端經過合併後可以產生很好的信道差異化效果，從而帶來很好的分集增益。
相位旋轉可以通過在分集編碼矩陣的相應空/時頻資源位置上乘以
來實現，也可以直接在分集編碼矩陣中體現；其中，
為相位旋轉值。相位旋轉可以是零旋轉，即相位旋轉值
為0。
在現有技術的分集發射方法中，在分集編碼步驟中加入相位旋轉要取得分集效果必須要有2份同樣的信號經過不同程度的相位旋轉，經過信道後由接收端進行接收合併，其目的是在接收端將這兩份信號合併後能夠產生不相關的衰落。該方法由於需要拷貝信號，因此在編碼方式上很不靈活，因為其獲得分集增益的同時，影響了發送速率，導致相位旋轉帶來的分集增益不能明顯的體現。
在本發明的發送分集方案中，由於步驟303中的變換特性，使得1個符號的信息被多個分集編碼的示意符號所包含，這些符號雖然實際的表現形式不一樣(不是顯式的信號拷貝)，但都包含了相同的信息，也就是說原來的每個符號都經過多個信道的衰落，對這些信道進行相位旋轉，經過合併後達到了增強分集增益的效果。由於相對於原有分集方案中需要顯式的信道拷貝的特性，而本發明的變換特性使得進行相位旋轉時無需顯式拷貝信號就能達到相位旋轉帶來的分集效果，因此，在本發明的分集方案中，對相位旋轉分集方法的應用可以突破原有的認識，非常靈活地與各種分集方式結合。
下面將本發明所採用的相位旋轉方法進行詳細描述。
本發明中，對分集編碼矩陣中不同的空時頻資源位置進行不同的相位旋轉。進行相位旋轉時可以對空時頻資源位置進行邏輯上的分組，不同的組之間進行不同的相位旋轉，同一組內的不同空時頻資源位置可以做相同或不同的相位旋轉。
原有的相位旋轉方法都是在待傳信息及其信息拷貝上加相位旋轉，造成相位差，因此該方法一定要有拷貝信號才能產生有益效果，而本發明中只需要對不同的組之間加上不同的相位旋轉造成組間的相位差，不同的組間發射的可以不是完全相同的數據。
本發明中可以通過設置不同的
的值使不同組之間的相位旋轉值不同。由於步驟302中的每個符號信息在經過步驟303的變換後，同一個符號的信息被放到多個空時頻資源位置發送，到達接收端都要歷經多個空時頻資源位置對應的信道，進行相位旋轉後可以增大接收合併以後信道的差異性，因此提高了分集增益。
如果在同一組內的不同空時頻資源位置引入不同的相位旋轉，可以進一步增加分集增益效果。但在分集傳輸路徑很多的情況下，因為其對SF(T)BC的正交性有一些小影響，為了避免該影響並減小接收端的實現複雜度，也可以對同一組內的不同空時頻資源位置進行相同或部分相同的相位旋轉。
需要注意的是，由於對組間資源塊進行相位旋轉所要達到的目的是使不同組之間、相同的時頻資源位置上存在相位旋轉差，因此可以在某1個組上的1個或多個時頻資源上不進行相位旋轉處理(即進行零旋轉)，零旋轉可以通過將相位旋轉值
設置為0來實現。
空時頻資源分組及處理方法將一個SF(T)BC塊所佔用的4個空時頻資源分為一個組，對組內資源塊進行相同或不同的相位旋轉處理，對不同組的空時頻資源塊進行不同的相位旋轉處理(即對不同的SF(T)BC塊進行不同的相位旋轉)。
因為分集編碼是基於2天線的SF(T)BC編碼方式，可以將每個SF(T)BC塊佔用的4個空時頻資源分為一組，在組間進行不同的相位旋轉。
例10 設分集編碼矩陣為 其中，為一個SF(T)BC塊，將其佔用的4個空時頻資源分為1組；為另一SF(T)BC塊，將其佔用的4個資源可分為1組； 引入相位旋轉後，原分集編碼矩陣變為
其中，在組內，
可以相等或不等，
可以相等或不等。但是相位旋轉值
中任一個都不等於
中的任一個。
可以更進一步結合同一根天線上整個頻域維度上的相位旋轉，即對同一根天線上不同的頻域或時域位置做不同的相位旋轉，可以使得各頻(時)域位置的信道條件具有更大的差異性，能夠增強頻域選擇性衰落的效果，也就意味著在接收合併以後由於信道差異性被增大了，分集增益的效果更明顯。
同一根天線上整個頻域維度上的相位旋轉可以採用以下的方法在同1天線上，進行旋轉值為θ×k(i)+φ(i)的相位旋轉，其中i可以是頻域位置編號，或頻域位置編號除以常數N後取整後的值(也就是說k(i)可以在某些頻域位置相同，比如同一個SFBC塊所屬的2個頻域位置。這樣可以保證SF(T)BC塊的分集性能)。φ(i)可以為0或不為0，可以將所有的i值對應的φ(i)設置為0，即分集編碼矩陣為 或限定同1個SFBC塊上的2個頻域位置總有1個位置上φ(i)取值不為0，如下面的分集編碼矩陣中，φ(i)被表示成φ1，φ2，φ7，φ8，，為常數旋轉值。這些值可以為0或不為0，不為0時可以取π/2的整數倍，即分集編碼矩陣為 或 其中，k(i)表示i的函數，例如，k(i)可以是i的線性函數，i可以是頻域位置編號，或頻域位置編號除以常數N後取整後的值。在上述分集編碼矩陣中，組內空時頻資源位置的相位旋轉值部分相同；但組之間的相位旋轉值一定是不同的。
也可以使組內的相位旋轉值不同，那麼分集編碼矩陣中各個空時頻資源位置上的相位旋轉值都不同。
也可以對某個組上的1個或多個天線維度上不進行相位旋轉處理，例如，天線Tx1和Tx2上不進行相位旋轉，分集編碼矩陣為 或1根天線不進行相位旋轉，分集編碼矩陣為 需要注意的是，同一根天線上的相位旋轉方法可以作為獨立的相位旋轉方法使用。
例11設分集編碼矩陣為 其中形如為一個SF(T)BC塊，可分為1組；因此定義Tx1和Tx5的第1，2行為一組，Tx2和Tx6的第3，4行為一組，Tx3和Tx7第1，2行為一組，Tx4和Tx8的第3，4行為一組。
對所有組均經過相位旋轉處理，進行組內不同，組間不同相位旋轉處理，處理後分集編碼矩陣為
進行組內部分相同，組間不同相位旋轉處理，處理後分集編碼矩陣為
如果結合同1根天線上的相位旋轉方法，更具體的分集編碼矩陣可表示為 或 在上述分集編碼矩陣中，用k表示k(i)，即k為i的線性函數；i與頻域位置有關，i可以是頻域位置編號，或頻域位置編號除以常數N(例如，N＝2)後取整。φ1～φ6為常數旋轉值，φ1～φ6可以為0或不為0。φ1～φ6不為0時可以取π/2的整數倍。此外，屬於同一組的1根或多根天線上的所有相位旋轉值可以為0。
在上述描述的SF(T)BC、FSTD、相位旋轉的結合中，並沒有要描述時序關係，可以是SF(T)BC先進行相位旋轉再與FSTD結合。最後分集編碼矩陣可以是以多個矩陣相乘來實現，也可以是採用上述的方法得到的一個分集編碼矩陣。
SF(T)BC與FSTD及相位旋轉的結合，在本發明中有以下優點 1、在超過兩天線的多天線發射分集方法中，為了避免單種類型的分集增益達到飽和，應該力求獲取更全面的分集增益類型，而這3種方法的結合就能夠達到該目的。
2、SF(T)BC本身是一種性能很優的2天線分集編碼，基於2天線SF(T)BC編碼的多天線分集方式有接收簡單的特點，而SF(T)BC的佔有的2個頻域(時域)資源所歷經的信道特性需要十分相近的特點也可以與步驟304非常好的結合，與其餘的分集方式也容易結合，獲取更全面的、充分的分集增益。
3、相位旋轉在本發明的方案中性能會更好，由於相位旋轉分集技術存在可能有某些頻域位置一直受到深衰的潛在缺陷，在本發明中應用，接收時步驟303中的變換在接收端對應的反變換可以使得深衰落的影響被打散到各個符號中去，消除了該影響。
4、相位旋轉在本發明中的不需要顯式拷貝的特性可以使得SF(T)BC、FSTD、相位旋轉結合的形式不再拘束，3種類型的分集都能非常充分的發揮。例如在4天線的基於SF(T)BC的方案中，原有方案受限於分集編碼矩陣中需要顯式拷貝，只可以獲取SF(T)BC+FSTD或者SF(T)BC+相位旋轉的分集增益，在本發明中可以應用新的分集編碼方式獲取三者的分集增益。在8天線的基於SF(T)BC的方案中，原有方案只能獲取SF(T)BC+相位旋轉及兩階的FSTD分集增益，而在本發明中可以應用新的分集編碼方案獲取SF(T)BC+相位旋轉及四階的FSTD分集增益。這是分集編碼形式不受限後帶來的優點。
306將分集編碼塊中的各符號分配到對應的資源上發送。
下面將結合附圖對本發明的幾個應用實例進行描述。
圖4是本發明的一種8天線發射時的應用實例示意圖。其中，步驟404採用交叉合併重組方法，步驟406採用SFBC+FSTD+相位旋轉的分集編碼方法，分集編碼矩陣為 圖5是本發明的一種多天線發射時的應用實例示意圖。其中，步驟504採用交叉互換重組方法，步驟506採用SFBC，分集編碼矩陣為 圖6是本發明的一種8天線發射時的應用實例示意圖。其中，步驟604採用交叉互換重組方法，步驟606採用SFBC+FSTD+相位旋轉的分集編碼方法，分集編碼矩陣為
圖7是本發明的一種多天線發射時的應用實例示意圖。其中，步驟704採用交叉互換重組方法，步驟706使用SFBC+FSTD線性變換分集方法，分集編碼矩陣為 圖8是本發明的一種4天線發射時的應用實例示意圖。其中，步驟804採用拆分重組，步驟806採用SFBC+FSTD分集方法，分集編碼矩陣為
權利要求
1、一種發射分集方法，其特徵在於，該方法包括
將待傳輸的調製符號序列Y以N個符號為一組進行變換，生成以N個符號為一組的變換序列X，所述變換使得調製符號序列Y中的任一符號信息被變換序列X中的多個符號包含，且變換序列X中的一個符號中包含調製符號序列Y中的多個符號信息；
將變換序列X中由同一次變換所生成的符號映射到分集編碼矩陣中不同的空頻分組碼SFBC塊，採用基於SFBC的分集編碼方式對映射後的符號進行分集編碼並發送；或將變換序列X中由同一次變換所生成的符號映射到不同的空時分組碼STBC塊，採用基於STBC的分集編碼方式對映射後的符號進行分集編碼並發送。
2、如權利要求1所述的方法，其特徵在於，
採用如下方式將變換序列X中由同一次變換所生成的符號映射到不同SFBC塊或STBC塊中
將經過M1次所述變換生成的M1個舊組的符號重組為M2個新組，使得M2個所述新組的每一組中，相鄰的兩個符號來自不同的所述舊組；
將M2個所述新組中的各符號依序逐一映射到分集編碼塊的示意符號中；
其中，M1>1，M2>＝1，所述新組中的符號個數與分集編碼塊的示意符號個數相同或者是分集編碼塊的示意符號個數的整數倍。
3、如權利要求1所述的方法，其特徵在於，
採用如下方式將變換序列X中由同一次變換所生成的符號映射到不同SFBC塊或STBC塊中
將經過M1次變換生成的M1個舊組中每一組包含的N個符號分別映射到M2個分集編碼塊中的不同SFBC塊或STBC塊中，每一分集編碼塊中包含N/M2個SFBC塊或STBC塊；
其中，M1>1，M2>＝1。
4、如權利要求1所述的方法，其特徵在於，
所述基於SFBC的分集編碼方式為SFBC、頻率切換發射分集FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式；
所述基於STBC的分集編碼方式為STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式。
5、如權利要求4所述的方法，其特徵在於，
在採用SFBC、FSTD和相位旋轉相結合、或STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式進行分集編碼時，對分集編碼塊中同一根天線的各時頻資源塊採用以下相位旋轉值進行相位旋轉θ×k(i)+φ(i)；
其中，k(i)為i的線性函數；i為時頻資源塊的時頻資源編號、或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ和φ(i)為常數值。
6、如權利要求4所述的方法，其特徵在於，
在採用基於SFBC或STBC的分集編碼方式進行分集編碼時，對分集編碼塊中不同的SFBC塊或STBC塊進行不同的相位旋轉。
7、如權利要求6所述的方法，其特徵在於，
採用如下分集編碼矩陣進行分集編碼
或
其中，上述矩陣的第一行和第二行的第一列和第二列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第三列和第四列構成一個SFBC塊或STBC塊；k為i的線性函數；i為對應時頻資源塊的時頻資源編號、或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ1、θ2、θ7、θ8、φ1、φ2、φ7、φ8為常數值。
8、如權利要求6所述的方法，其特徵在於，
採用如下分集編碼矩陣進行分集編碼
；或
；
其中，上述矩陣的第一行和第二行的第一列和第五列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第二列和第六列構成一個SFBC塊或STBC塊；第一行和第二行的第三列和第七列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第四列和第八列構成一個SFBC塊或STBC塊，k為i的線性函數；i為對應時頻資源塊的時頻資源編號、或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ1～θ8、φ1～φ8為常數值。
9、如權利要求1所述的方法，其特徵在於，
所述分集編碼方式的分集編碼示意符號的個數為m×N，m為大於1的整數。
10、如權利要求1所述的方法，其特徵在於，
採用二進位相移鍵控、或四相相移鍵控方式調製生成所述調製符號序列Y。
11、一種發射分集方法，其特徵在於，該方法包括
將待傳輸的調製符號序列Y以N個符號為一組進行變換，生成以N個符號為一組的變換序列X，所述變換使得調製符號序列Y中的任一符號信息被變換序列X中的多個符號包含，且變換序列X中的一個符號中包含調製符號序列Y中的多個符號信息；
將變換序列X中的各符號逐一映射到分集編碼塊的示意符號，並採用SFBC、FSTD和相位旋轉相結合、或STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式進行分集編碼並發送。
12、如權利要求11所述的方法，其特徵在於，
在採用SFBC、FSTD和相位旋轉相結合、或STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式進行分集編碼時，對分集編碼塊中同一根天線的各時頻資源塊採用以下相位旋轉值進行相位旋轉θ×k(i)+φ(i)；
其中，k(i)為i的線性函數；i為時頻資源塊的時頻資源編號、或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ和φ(i)為常數值。
13、如權利要求11所述的方法，其特徵在於，
在採用SFBC、FSTD和相位旋轉相結合、或STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式進行分集編碼時，對分集編碼塊中不同的SFBC塊或STBC塊進行不同的相位旋轉。
14、如權利要求13所述的方法，其特徵在於，
採用如下分集編碼矩陣進行分集編碼
或
其中，上述矩陣的第一行和第二行的第一列和第二列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第三列和第四列構成一個SFBC塊或STBC塊；k為i的線性函數；i為對應時頻資源塊的時頻資源編號，或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ1、θ2、θ7、θ8、φ1、φ2、φ7、φ8為常數值。
15、如權利要求13所述的方法，其特徵在於，
採用如下分集編碼矩陣進行分集編碼
；或
；
其中，上述矩陣的第一行和第二行的第一列和第五列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第二列和第六列構成一個SFBC塊或STBC塊；第一行和第二行的第三列和第七列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第四列和第八列構成一個SFBC塊或STBC塊，k為i的線性函數；i為對應時頻資源塊的時頻資源編號，或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ1～θ8、φ1～φ8為常數值。
16、如權利要求11所述的方法，其特徵在於，
採用二進位相移鍵控、或四相相移鍵控方式調製生成所述調製符號序列Y。
17、一種發射分集方法，其特徵在於，該方法包括
將待傳輸的調製符號序列Y以N個符號為一組進行變換生成變換序列X，所述變換使得調製符號序列Y中的任一符號信息被變換序列X中的多個符號包含，且變換序列X中的一個符號中包含調製符號序列Y中的多個符號信息；
將變換序列X中的各符號逐一映射到分集編碼塊的示意符號進行分集編碼並發送；
其中，N為所述分集編碼方式的分集編碼示意符號個數的m倍，m為大於1的整數。
18、如權利要求17所述的方法，其特徵在於，
所述分集編碼採用SFBC、FSTD和相位旋轉相結合、或STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式。
19、如權利要求18所述的方法，其特徵在於，
在採用SFBC、FSTD和相位旋轉相結合、或STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式進行分集編碼時，對分集編碼塊中同一根天線的各時頻資源塊採用以下相位旋轉值進行相位旋轉θ×k(i)+φ(i)；
其中，k(i)為i的線性函數；i為時頻資源塊的時頻資源編號、或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ和φ(i)為常數值。
20、如權利要求18所述的方法，其特徵在於，
在採用SFBC、FSTD和相位旋轉相結合、或STBC、FSTD和相位旋轉相結合的分集編碼方式進行分集編碼時，對分集編碼塊中不同的SFBC塊或STBC塊進行不同的相位旋轉。
21、如權利要求20所述的方法，其特徵在於，
採用如下分集編碼矩陣進行分集編碼
或
其中，上述矩陣的第一行和第二行的第一列和第二列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第三列和第四列構成一個SFBC塊或STBC塊；k為i的線性函數；i為對應時頻資源塊的時頻資源編號，或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ1、θ2、θ7、θ8、φ1、φ2、φ7、φ8為常數值。
22、如權利要求20所述的方法，其特徵在於，
採用如下分集編碼矩陣進行分集編碼
；或
；
其中，上述矩陣的第一行和第二行的第一列和第五列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第二列和第六列構成一個SFBC塊或STBC塊；第一行和第二行的第三列和第七列構成一個SFBC塊或STBC塊；第三行和第四行的第四列和第八列構成一個SFBC塊或STBC塊，k為i的線性函數；i為對應時頻資源塊的時頻資源編號，或時頻資源編號除以一個整數後取整得到的值；θ1～θ8、φ1～φ8為常數值。
23、如權利要求17所述的方法，其特徵在於，
採用二進位相移鍵控、或四相相移鍵控方式調製生成所述調製符號序列Y。
全文摘要
一種發射分集方法，包括將待傳輸的調製符號序列Y以N個符號為一組進行變換，生成以N個符號為一組的變換序列X，所述變換使得調製符號序列Y中的任一符號信息被變換序列X中的多個符號包含，且變換序列X中的一個符號中包含調製符號序列Y中的多個符號信息；將變換序列X中由同一次變換所生成的符號映射到分集編碼矩陣中不同的空頻分組碼SFBC塊，採用基於SFBC的分集編碼方式對映射後的符號進行分集編碼並發送；或將變換序列X中由同一次變換所生成的符號映射到不同的空時分組碼STBC塊，採用基於STBC的分集編碼方式對映射後的符號進行分集編碼並發送。
文檔編號H04B7/06GK101488793SQ200910126328
公開日2009年7月22日 申請日期2009年3月3日 優先權日2009年3月3日
發明者陳藝戩, 鬱光輝, 博 戴, 李衛軍 申請人:中興通訊股份有限公司