专利名称：发送和接收数据符号流的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于发送和接收数据符号流的方法和设备，更特别地，本发明涉及使用来自多个天线的并行发送在无线通信信道上数据流的传送。
背景技术：
近几年来，使用无线通信的系统得到大量普及。例如，目前蜂窝通信系统和无线网络变得更加平常。对频谱资源增加的需要导致需要更有效的通信，尤其是在更高频率上以及更高数据速率的通信。
例如，无线局域网WLAN不仅在商业环境中而且在家用环境中越来越常见。为了提高这种WLAN的容量，希望增加无线通信的数据速率。作为一个特殊例子，电气与电子工程师协会(IEEE)已形成用于标准化高速WLAN标准(通称IEEE802.11n(商标))的委员会。802.11nTM标准包括旨在增强WLAN以提供更高的有效数据吞吐量的无线LAN媒体接入控制(MAC)和物理层(PHY)规范。希望802.11nTM标准将会帮助WLAN满足企业和家用网络以及WLAN热点的扩展带宽需求。
为了实现通过空中接口的高数据速率，采用了许多先进的无线电技术。已经发现在使用开环方法(即，发射机不知道在接收机上接收到的发送信道或信号)的系统中通过在发射机和接收机上使用多个天线能够取得很大的改善。特别的，许多无线通信系统(例如，WLAN)提供多个发送和接收天线来使用。特别的，一些发送技术包括通过在相同通信信道上同时发送从来自不同天线的数据流中得到的不同信号。这些技术的接收机(多个)通常还包括多个天线，每一个天线接收组合信号，该组合信号对应于被各个天线之间的无线链路的独特传播特性更改了的发送信号。然后该接收机可以通过估计接收到的组合信号来恢复该发送信号。
这种技术被称为多发送多接收(MTMR)方案，并且可被设计用于从天线之间的空间分集得到益处，以提高检测。实际上，与单个天线的情况相比，组合信号的等效信噪比(SNR)通常被增加，从而允许更高的信道符号速率或更高阶的星座。这可以提高通信链路的数据速率，并因此提高通信系统的容量。
对于使用两个发送天线的情况来说，一种有效发送的情况已由S.M.Alamouti在“A simple transmit diversity technique for wirelesscommunications”IEEE Journal on selected areas in comm.，pp.1451-1458，Oct.1998中提出。该提出的技术被称为Alamouti编码，并包括在两个符号时间期间从两个天线发送两个符号，这样接收机能够容易地导出原始符号。该提出的技术是空时分组编码(STBC)的一个特殊例子，并且对于两发送天线通过在充分利用两个天线空间分集的同时提供该两个符号的正交传输来达到高性能。
然而，在提供完全正交性和充分利用天线分集的同时将Alamouti编码技术直接扩展到多于两个天线是不可能的。因此，通过增加另外的发送天线实现的性能提高由于STBC技术增加天线数量而降低。此外，已经证明当接收机具有两个或更多个天线时，从容量角度看这种方法是不是最理想的。因此，STBC技术非常适合于在其中使用相对较少数量的发送和接收天线的系统，但是不太适合于使用较大数量天线的系统。
用于多发送天线的其它发送方案包括同时从不同天线发送不同数据流，以提高该系统的频谱效率。例如，可以将一个数据流分隔成两个子数据流，然后从不同天线通过相同通信信道同时单独发送这些子数据流。在这些空分复用技术中，接收机估计从发送天线接收到的组合信号，并一起确定发送符号。
理论上，可以使用最大似然方法，其中，不同数据流的数据符号被选择作为用于所估计的子通信信道特性的数据符号，该数据符号最有可能产生所接收的组合信号。然而，这样的技术对计算的要求很高，并且对于大多数系统来说不实用。因此，通常使用其它接收技术，包括迫零和最小均方差(MMSE)技术，可能将这些接收技术与迭代检测技术相结合。然而，这些技术依赖于存在大量去相关的接收信号，从而需要大量的接收天线。这样，这种技术由于高解码复杂度而具有相对较差的性能，尤其在使用相同数量的发送和接收天线的情况下。
用于多发送天线的发送技术的一个例子已在由Texas instruments向第三代合作项目(3GPP)(在TSG-R WG1文件，TSGR1#20(01)458，2001年5月21-24日，Busan，Korea)提供的“Double-STTD scheme forHSDPA systems with four transmit antennasLink Level SimulationResults”中提出。
在该技术中，通过单独地Alamouti编码两个数据流并通过这些天线中的两个天线同时发送得到的每一个数据流，在四个天线上发送数据。因此，同时从四个天线发送两个数据流，每个数据流使用Alamouti码来编码。然而，尽管通过传统的四天线空分复用方案可以提高性能，但是由于与Alamouti码相关联的符号加倍而造成得到的数据速率被大大降低。
因此，改进的使用多个发送天线并优选地使用多个接收天线的无线通信技术将会是有利的，并且，提高性能和/或降低复杂度的技术将尤其有利。
发明内容
因此，本发明试图逐个地或以任何组合形式来更好地减轻、缓和或删除上述提及缺点中的一个或多个。
根据本发明第一方面，提供一种通过通信信道发送数据符号流的设备，该设备包括多个发送天线；用于将数据符号流分割成数据符号块的装置；用于将每一个数据符号块分隔成第一组数据符号和第二组数据符号的装置，用于根据空时分组码对第一组进行编码以生成编码数据符号组的装置；用于从编码组和第二组产生多个并行数据流的装置，每一个并行数据流被分配到所述多个天线之一；和用于通过从所述多个发送天线并行发送该并行数据流来在通信信道中发送该数据符号块的装置。
本发明可以使用多个天线来改善数据流的传送。特别地，对于给定的错误率，可以实现更高的数据速率和/或降低的发送功率。另外，或者作为替换，本发明可以提供一种适于实际实施的系统，并且通常可允许低复杂度的发射机和接收机操作。
特别地，通过在空间上复用已根据空时分组码编码的数据和还没有根据空时分组码编码的数据，可以灵活利用空时分组编码和空间分集复用的相关优点。例如，可以选择更灵活的数据速率，该数据速率可以比传统的空时分组编码数据的数据速率更高。同时，可利用空时分组码的性能，特别地，实现和促进了发送可由包括相对较少天线的接收机来有效解码的信号的系统。
通过相同通信信道发送该并行数据流。因此，该相同通信信道由并行传输共享，因此，这些并行传输通常会彼此相互干扰，导致接收机接收到包含每一个发送天线的信号分量的组合信号，这些信号分量被与各个发送天线和接收天线相关联的各个子通信信道的特性更改。通信信道可包括频率、时间或编码分配。因此，在同一时间间隔内发送的时候，并行数据流的每一个发送可使用相同频率或编码。数据流包括两个或更多数据符号。
可选地，间隔地设置所述多个发送天线，这样多个发送天线与给定接收天线之间的子通信信道特性被有效地去相关。因此，多个发送天线的使用可提供空间分集。
根据本发明的可选特征，用于产生多个并行数据流的装置可操作用于将编码组和第二组的数据符号分隔成多个并行数据符号，每一个并行数据符号包括用于每一个并行数据流的一个数据符号。该并行数据符号可对应于从发射机向接收机通过通信信道发送的单个合成符号。该并行数据符号可以在一个符号时间内发送，这样，在每一个符号时间间隔内，从使用多个发送天线的发射机发送一个并行数据符号。
根据本发明的可选特征，该设备还包括用于不同数据符号的改变并行数据流与编码组和第二组之间关系的装置。
例如，可以引入空间交织，以便空时分组编码的数据在多个发送天线之间切换和非空时分组编码的数据在多个发送天线之间切换。该编码组因此可能经历对应于不同天线的变化的通信子信道。同样地，第二组可能经历对应于不同天线的变化的通信子信道。这可以大大提高性能，并且可以更好地利用多个发送天线之间的空间分集。
根据本发明的可选特征，所述用于改变的装置可操作用于将第一并行数据流从在第一并行数据符号内与所述编码组相关联改变到在第二并行数据符号内与第二组相关联。给定的发送天线可以在不同符号时间内既发送空时分组编码的数据又发送非空时分组编码的数据。这可以提高性能，并促进在一些实施例中已发送信号的接收。
根据本发明的可选特征，至少一个并行数据符号只包括来自所述编码组的数据符号。这可以提高性能，并促进在一些实施例中已发送信号的接收。
根据本发明的可选特征，至少一个并行数据符号包括来自所述编码组和第二组的数据符号。这可以提高性能，并促进在一些实施例中已发送信号的接收。
根据本发明的可选特征，通过从所述编码组选择第一数量的数据符号和从第二组选择第二数量的数据符号来产生所述并行数据符号中的每一个。第一数量可以等于第二数量。这可以提高性能，并促进一些实施例中的实施。
根据本发明的可选特征，在数据符号块中连续的并行数据符号每一个都包括至少一个由共同数据符号的空时分组编码产生的数据符号。数据符号的空时分组编码可产生多个已编码数据符号，其中，第一已编码数据符号包括在第一并行数据符号中，第二已编码数据符号包括在第一并行数据符号之后的并行数据符号中。
根据本发明的可选特征，每一个数据符号块包含8个数据符号，第一组包含四个数据符号，编码组包含八个数据符号，第二组包含四个数据符号，并且所述多个天线是4个天线。在这个例子中的编码组包括8个空时分组编码的数据符号，其中的一些数据符号可以与第一组的一些数据符号基本相同。该特征可为使用四发送天线的发送系统提供特别有利和高性能的实施。
根据本发明的可选特征，数据编码块包括8个数据符号S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，并且并行数据流包括基本上由以下表达式给出的数据符号
其中，每一行代表与一个天线相关联的并行数据流，每一列代表发送符号时间，*表示复共轭。这可以在使用四发送天线的一些实施例中提供理想的性能。在数据符号块中，可按照任何次序接收这8个数据符号。
根据本发明的可选特征，每一个数据符号块包含四个数据符号，第一组包含两个数据符号，该编码组包含四个数据符号，第二组包含两个数据符号，并且所述多个天线是三个天线。在这种情况下，编码组包括四个空时分组编码数据符号，其中的一些数据符号可能与第一组的一些数据符号基本相同。该特征可对使用三个天线的发送系统提供特别有利和高性能的实施。
根据本发明的可选特征，数据编码块包括四个数据符号S1，S2，S3，S4，并且并行数据流包括由以下表达式给出的数据符号 其中，每一行代表与一个天线相关联的并行数据流，每一列代表发送符号时间，*表示复共轭。这可以在使用三发送天线的一些实施例中提供理想的性能。在数据符号块中，可按照任何次序接收这4个数据符号。
根据本发明的可选特征，该设备进一步包括用于将前向纠错码应用于数据流以生成第一编码数据流的装置；和用于通过将第一编码数据流映射到数据符号星座来生成数据符号流的装置。这可以提供实际的实施并可以改善性能。实际上，在前向纠错码、局部空时分组编码与由多个天线提供的空间分集之间的配合可提供改善的性能。
根据本发明的可选特征，该设备进一步包括用于将第一前向纠错码应用于第一数据流以生成第一编码数据流的装置；用于将第二前向纠错码应用于第二数据流以生成第二编码数据流的装置；和用于通过包括第一编码数据流和第二编码数据流来生成数据符号流的装置。这可以提供实际的实施并可以提供改善的性能。
根据本发明的可选特征，第一组既包括对应于第一编码数据流的数据符号，又包括对应于第二编码数据流的数据符号。另外，或者作为替换，第二组既包括对应于第一编码数据流的数据符号，又包括对应于第二编码数据流的数据符号。这可以改善性能。实际上，在使用不同的前向纠错码、局部空时分组编码与由多个天线提供的空间分集之间的配合可改善性能。
根据本发明的可选特征，该设备进一步包括用于交织第一编码数据流的装置。该设备另外或替换地可以包括用于交织第二编码数据流的装置。这可以改善性能。实际上，在交织、前向纠错码、局部空时分组编码与由多个天线提供的空间分集之间的配合可改善性能。交织例如可以是时间域的比特交织。
根据本发明的可选特征，用于将每一个数据符号块分割成第一组的装置可操作用于根据变化的标准将数据符号块中的数据符号分割成第一和第二组。不同的标准可用于不同的数据块。例如，每一个数据符号块可以包括有序数据的数据流，并且被选择用于第一组和第二组的数据符号可以从一个块改变到下一个块。在一些实施例中，第一组和第二组内包括的数据符号的数量可以变化，而在其它实施例中，该选择仅仅是选择不同的数据符号。该特征可提供改善的性能。实际上，在其中一个块的有序数据符号与另一个块的有序数据符号相关的实施例中，改善的性能可通过改进的解相关来实现。
根据本发明的可选特征，第一组中数据符号的数量与第二组中数据符号的数量相等。这在一些实施例中可提供适合的实施和性能。
根据本发明的可选特征，空时分组码是Alamouti码。这可以提供特别有利的实施与高性能。特别地，Alamouti码可以提供高等级的正交性并且从空间分集得到益处。
根据本发明的可选特征，并行传输的数据符号在时间上基本是对准的。这有助于发送能够和接收操作。
根据本发明的可选特征，该设备进一步包括用于接收所发送的数据符号块的接收装置；和通过并行数据流的联合检测为每一个数据符号块确定块数据符号的装置。这提供适于从多个天线接收发送的接收装置的实际实施。该设备可以是分布式设备，其中，将多个发送天线设置在离接收装置一定距离的位置上。
根据本发明的可选特征，接收装置可操作用于确定用于每一个接收天线的等效信道矩阵，并响应于该等效信道矩阵和接收到的数据符号来确定块数据符号。该等效信道矩阵反映在每一个发送数据符号时间内数据符号块的数据符号与每一个接收天线上的接收信号之间的估计对应关系。该等效信道矩阵在对应于数据符号和不发送数据符号的符号时间的位置上包括用于每一个接收天线的零。该等效信道矩阵可在对应于数据符号和发送数据符号的符号时间的位置上包括用于每一个接收天线的子信道估计。子信道估计可以是与发送数据符号的发送天线和接收信号的接收天线相关联的子信道估计。这可以提供具有适当性能和复杂度的适当接收操作。
根据本发明的可选特征，用于产生多个并行数据流的装置可操作用于将第一组和编码数据组的数据符号分配到并行数据流，以便等效信道矩阵的秩高于或等于数据符号块中数据符号的数量。这可以提供改进的接收性能，尤其可允许能够使用实际的联合检测技术从其导出数据符号块的数据符号的接收信号。
根据本发明的可选特征，该接收装置包括比所述多个发送天线较少的几个接收天线。本发明可以允许在其中可减少接收天线的数量从而降低成本的有效无线通信系统。
根据本发明的第二方面，提供一种用于接收数据符号流的设备；该设备包括用于通过通信信道接收信号的装置，该信号包括多个数据符号块，每一个数据符号块包括多个并行数据流，每一个并行数据流从单独的天线发送，该并行数据流包括空时分组编码的数据符号和非空时分组编码的数据符号；和用于通过并行数据流的联合检测来生成数据符号流的装置。
根据本发明的第三方面，提供一种包括如上所述设备的通信系统。
根据本发明第四方面，提供一种从多个发送天线通过通信信道发送数据符号流的方法；该方法包括步骤将数据符号流分割成数据符号块；将每一个数据符号块分割成第一组数据符号和第二组数据符号，根据空时分组码来编码第一组，以生成一组编码的数据符号；从该编码组和第二组产生多个并行数据流，每一个并行数据流被分配到所述多个天线之一；和通过从所述多个发送天线并行发送该并行数据流来在通信信道内发送数据符号块。
根据本发明的第五方面，提供一种接收数据符号流的方法；该方法包括步骤通信信道上的信号，该信号包括多个数据符号块，每一个数据符号块包括多个并行数据流，每一个并行数据流从单独的天线发送，该并行数据流包括空时分组编码的数据符号和非空时分组编码的数据符号；和通过并行数据流的联合检测来生成数据符号流。
通过参考以下描述的一个或多个实施例，本发明的这些和其它方面、特征以及优点将会变得明显和清楚。
将仅仅通过例子参考以下附图来描述
具体实施例方式图1图示根据本发明实施例的无线数据发射机；和图2图示根据本发明实施例的接收机。
具体实施例方式
随后的描述集中于在其中使用Alamouti码的本发明实施例上。然而，将会理解的是，本发明不局限于该特定码，而是在其它实施例中页可以使用其它空时分组码。
图1图示根据本发明实施例的无线数据发射机100。
在该例子中，数据源101提供将要被发送的二进制数据流。数据源101可以是内部源或外部源。此外，二进制数据源可以以任何适当的方式得到，并且可代表任何适当的数据。例如，该数据源可以是无线局域网(WLAN)接入点的一部分，并且二进制数据流可以是将要由该接入点发送的数据分组的一部分。
在图1的实施例中，数据源101连接到前向纠错码(FEC)编码器103，FEC编码器103根据所选择的FEC提供二进制编码。特别的，FEC编码器103可以是卷积编码器。将来自数据源101的二进制数据流提供到FEC编码器103，FEC编码器103生成编码的二进制数据流。
FEC编码器103连接到比特交织器105，比特交织器105在图1的实施例中在时域内执行比特交织。在该特定实施例中，在包括几百个数据比特的块上执行比特交织，从而改善对通信信道内临时衰落、噪声或干扰的灵敏度。因此将已编码的二进制数据流提供给比特交织器105，并且比特交织器105作为响应生成交织的编码二进制数据流。
将会理解在其它实施例中可以进行其它交织或者可以省略交织，比特交织器105连接到符号映射器107，符号映射器107将交织的编码二进制数据流映射到将要通过通信信道发送的数据符号上。因此，符号映射器107从交织的编码二进制数据流生成数据符号流。
所使用的符号映射取决于在通信系统中使用的传输方案。例如，例如，可以使用简单的QAM(正交幅度调制)传输方案，其中许多数据比特映射到从该调制方案的可能符号星座点中适当选择的相应QAM符号上。例如，如果使用四相相移键控(QPSK)，则数据比特对映射到适当的复数数据符号上。
因此，在图1实施例中符号映射器107的输出是复数数据符号的数据符号流。将会理解的是，在其它实施例中，数据符号流可以包括其它类型的数据符号。此外，将会理解的是，可以以其它方式来确定数据符号流，并且可以例如使用其它操作或其它次序的操作得到数据符号流。例如，交织可以直接在数据符号上形成，即，在二进制数据流已经映射到适当的数据符号上之后。在其它实施例中，数据源可以直接生成数据符号，数据符号直接适于通过通信信道传输。
符号映射器107连接到块发生器109，并且将数据符号流从符号映射器107提供给块发生器109。块发生器109可操作用于将数据符号流化分隔成数据符号块。在图1的实施例中，块发生器109通过顺序地选择固定数量的连续数据符号将数据符号流简单地化分隔成固定大小的数据符号块。作为一个特定例子，块发生器109可以生成符号数据块，每一个符号数据块包括8个连续的数据符号。
块发生器109连接到分割处理器111。分割处理器111单独处理每一个块，并且可操作用于将每一个数据符号块化分隔成第一组和第二组。分割处理器111连接到第一组缓冲器113，第一组缓冲器113可操作用于存储那些已被分配给第一组的数据符号。分割处理器111还连接到第二组缓冲器115，第二组缓冲器115可操作用于存储那些已被分配给第二组的数据符号。
在该实施例中，分割处理器111通过根据适当的选择标准将当前数据符号块的数据符号分配给第一组或第二组来分割数据符号块。作为其中每一个数据符号块包括8个数据符号情况的一个简单例子，分割处理器111可以简单地将数据符号块的前四个数据符号分配给第一数据组，并将该数据符号块的后四个数据符号分配给第二数据组。这样，在该实施例中，第一组和第二组都包括相同数量的数据符号。分割处理器111可操作用于在第一组缓冲器113中存储第一组的数据符号，并在第二组缓冲器115中存储第二组的数据符号。
第一组缓冲器113连接到空时分组编码器117，空时分组编码器117可操作用于对第一组数据符号应用空时分组编码。在图1的实施例中，空时分组编码器117对第一组数据符号执行Alamouti编码，从而生成包括从Alamouti编码产生的数据符号的编码组。在该特定例子中，第一组的四个数据符号被Alamouti编码，以产生八个编码数据符号。
空时分组编码器117和第二组缓冲器115连接到并行处理器119，并行处理器119可操作用于从编码组和第二组产生多个数据流。并行处理器119连接到多个并行流发射机121-127，该并行流发射机在图1的实施例中由四个并行流发射机121-127组成。并行流发射机121-127中的每一个连接到天线129-135，并被配置为在它所连接的发送天线129-135上发送相应并行数据流的数据符号。这样，将并行数据流中的每一个分配到多个天线129-135之一。
并行流发射机121-127可操作用于并行发送并行数据流的数据符号。因此，在由并行流发射机121-127中的第一个在指定频率上发送数据符号的同时，由并行流发射机121-127中的第二个在相同频率上发送另一数据符号。此外，在通信信道之间使用码分离的CDMA通信系统中，并行流发射机121-127都使用相同的扩展码和扰码。在图1的实施例中，发送的数据符号基本上对准，以便在每一个天线129-135上发送的数据符号基本在同一时间开始和结束。在该实施例中，在每一个符号时间期间从发射机100有效发送并行数据符号，每一个并行数据符号包括在该符号时间内在每一个单独天线上发送的数据符号。
并行处理器119不但把来自第二组和编码数据组的数据符号分配给对应于天线的并行数据流，而且对每一个并行数据流的数据符号进行排序。因此，并行处理器119保证编码组和第二组的所有数据符号在发送天线129-135中的至少一个上发送。在该实施例中，并行处理器119通过产生多个并行数据符号将编码组和第二组的每一个数据符号分配给单独的天线和传输时间。例如，对于包括八个数据符号的数据符号块的特定例子，第一组的四个数据符号和编码组的八个数据符号被安排进三个并行数据符号，每一个并行数据符号包括四个数据符号，每一个天线对应一个数据符号。这样，数据符号块作为三个并行数据符号在三个符号时间内发送，使得有效数据速率为8/3。
下面将更加详细地描述数据块处理的特定例子。在该例子中，块发生器109生成包括8个数据符号值(S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8)的数据符号块。该数据符号块被提供到分割处理器1 11，在该特定例子中，分割处理器111简单地将前四个数据符号分配给第一组，并将后四个数据符号分配给第二组。这样，第一组可以是(S1，S2，S3，S4)，第二组可以是(S5，S6，S7，S8)。将第一组提供给空时分组编码器117，空时分组编码器117对第一组的数据执行Alamouti编码。特别地，空时分组编码器117将第一组的数据符号整理成两对(S1，S2)和(S3，S4)，并且为每一对生成Alamouti编码的数据符号(S1，S2，-S2*，S1*)和(S3，S4，-S4*，S3*)，其中，*标识复共轭。因此，编码组包括编码的数据符号(S1，S2，-S2*，S1*，S3，S4，-S4*，S3*)。要注意的是，对于标准的Alamouti编码，一些编码数据符号域初始数据符号相同，或者换句话说，所描述的Alamouti编码将另外的编码符号简单地增加到第一组。
然后并行处理器119开始将编码组和第二组的数据符号分配给对应于各个天线的并行数据流。该分配使得能够实现Alamouti编码，特别地，在两个数据符号时间内在两个天线上发送正在编码的每一个数据符号对的四个编码数据符号。
在该特定例子中，并行处理器119在三个符号时间内在四个天线上发送十二个数据符号。在该特定例子中，并行处理器119生成包括值(S1，S2，S5，S6)的第一并行数据符号。因此，在第一数据符号时间内，第一天线129发送S1，第二天线131发送S2，第三天线133发送S5，第四天线135发送S6。因此，在这种情况下，并行数据符号既包括来自编码组的数据，又包括来自第二组的数据。
在该特定例子中，并行处理器119生成包括值(-S2*，S1*，-S4*，S3*)的第二并行数据符号。因此，在第二数据符号时间内，第一天线129发送-S2*，第二天线131发送S1*，第三天线133发送-S4*，第四天线135发送S3*。因此，在这种情况下，并行数据符号只包括来自编码组的数据，虽然该数据来自两个不同的Alamouti编码对。此外，第二并行数据符号的发送可被看作完成Alamouti编码的S1和S2的发送。
在该特定例子中，并行处理器119还生成包括值(S7，S8，S3，S4)的第三并行数据符号。因此，在第三数据符号时间内，第一数据符号时间内，第一天线129发送S7，第二天线131发送S8，第三天线133发送S3，第四天线135发送S4。因此，在这种情况下，并行数据符号包括剩余的数据符号，从而完成数据符号S3和S4的Alamouti编码，并结束第二组数据符号的发送。
这样，在该例子中，并行数据流包括由以下表达式给出的数据符号 其中每一行代表与一个天线相关联的并行数据流，每一列代表发送符号时间，*表示复共轭。在该表达式中，每一列因此对应于由发射机100在指定的符号时间间隔内发送的并行数据符号。
将会理解的是，数据符号的表示并不旨在反映数据符号的具体次序或顺序，并且特别地，下标号未必暗示数据符号块中数据符号的次序或顺序。
另外，将会理解的是，符号的置换、变符或复共轭能够产生与这里所呈现的等同的新代码表。
图2图示根据本发明实施例的接收机。
接收机200包括多个天线，在该例子中包括3个天线。这三个天线201，203，205中的每一个连接到接收机207，209，211，接收机207，209，211可操作用于通过在现有技术中众所周知的放大、滤波和解调接收信号在每一个符号时间内生成接收符号。因此，接收机207，209，211中的每一个在每一个符号时间内生成接收符号采样yi。在该理想的情况下，每一个接收机207，209，211生成由以下公式给出的符号采样y＝ha.sa+hb.sb+hc.sc+hd.sd其中，sa，sb，sc和sd代表在该符号时间间隔内从该四个天线中的每一个天线发送的数据符号，ha，hb，hc和hd代表来自在相应发送天线与连接到接收机的接收天线之间的子通信信道的子信道响应。
接收机207，209，211中的每一个连接到信道估计器213，215，217，信道估计器213，215，217可操作用于估计从每一个发送天线到该信道估计器所连接到的接收机的接收天线的信道响应。
接收机207，209，211和信道估计器213，215，217连接到联合检测器219。连接检测器219接收来自接收机207，209，211的符号采样和来自信道估计器213，215，217的信道估计，并且作为响应，通过联合检测确定接收到的数据符号。
在上面描述的具有四发送天线并且符号数据块中有八个数据符号的特定例子中，每一个接收机将基本上在用于发送数据符号块的三个符号时间内接收下面的三个数据符号yiy1y2y3=S1S2S5S6-S2*S1*-S4*S3*S7S8S3S4hahbhchd+n1n2n3]]>其中，假定信道响应在三个符号时间内不变并且各个子信道的噪声和符号时间之间不相关。在该等式中，ni代表在第i个符号时间期间的组合子通信信道加性噪声和干扰。
该等式还可以写成如下
其中使用了等效信道矩阵H。该等效信道矩阵反映在每一个符号时间间隔内数据符号块的数据符号与每一个接收机的接收信号之间的估计对应关系。因此，等效信道矩阵包括对应于数据符号和发送该数据符号的符号时间的位置上的子信道估计。子信道估计是从发送数据符号的发送天线到接收机的接收天线之间的子信道的估计。将会理解的是，该子信道估计可以被复共轭或变符，以便帮助接收操作。等效信道矩阵还包括在对应于数据符号和不发送该数据符号的符号时间的位置上的零。
将接收的符号采样和子信道估计h提供给联合检测器219。作为响应，联合检测器219确定接收的符号数据S。
特别地，联合检测器可以使用例如本领域中众所周知的迫零(ZF)或最小均方差(MMSE)算法来确定用于等效信道矩阵H的检测矩阵G。例如，对于ZF算法，检测矩阵G计算为G＝(HHH)-1HH以补偿该信道在接收信号中的影响，其中HH代表等效信道矩阵H的转置复共轭。
然后，接收到的符号数据可被确定为s^1s^2s^3s^4s^5s^6s^7s^8=Gy1y2*y3]]>将会理解的是，上述描述可容易地延伸到多个接收机天线和接收机。特别地，对于使用M个天线的接收机，在上述等式中yi和ni的值将表示M×1向量，该向量对应于每一个天线上的接收信号向量和加性噪声成分，hm将表示在发送天线和接收天线之间信道系数的M×1向量，0将表示0的M×1向量。
从上述描述中能够看到，发送信号原理上能够由一个接收天线接收。然而，通过使用多个接收天线可以改善性能。然而，该描述的方法适于相对较低数量的接收天线，特别地，接收机可以包括比发送天线较少的接收天线。
在上面描述的特定例子中，块处理的总操作由以下表达式给出的代码表来表示 其中，每一行代表与一个天线相关联的并行数据流，每一列代表并行数据符号，*表示复共轭。
要指出的是，该代码表提供并行数据符号之间的高相关性，从而允许有效的高性能的通信。
特别地，该代码表导致在接收机包括三个或更多天线时等效信道矩阵的秩高于数据符号块中的数据符号数。这允许根据所描述的方法来确定所有数据符号。
该代码表特别通过数据符号块内的连续并行数据符号提供并行数据符号之间的相关性，每一个数据符号块包括至少一个从空时分组编码共同数据符号产生的数据符号。例如，Alamouti编码S1和S2产生包括在第一和第二并行数据符号中的数据符号。Alamouti编码S3和S4产生包括在第二和第三并行数据符号中的数据符号。
在该例子中，第一组内的数据符号数与第二组内的数据符号数相等。这在数据速率与由空间分集带来的改进之间提供合理的折衷。
在该例子中，还能够看到，第一和第三并行数据符号包括来自编码组以及第二组的数据符号。这允许第一编码数据组与第二数据组之间的相关性，帮助接收信号。此外，能够看到第二并行数据符号只包括来自编码组的数据符号，从而允许灵活分配。
从该特定例子中能够看到，对于不同的并行数据符号，并行数据流与编码组和第二组之间的关联发生变化。特别地，(天线129的)第一并行数据流从在第一和第二并行数据符号中与编码组相关联改变为在第三并行数据符号中与第二组相关联。
因此，在一些实施例中，编码组不仅仅从相同天线发送，而是在不同天线之间移动。相似地，未编码的数据符号不都从相同天线发送，而是从不同天线发送。这样引入了空间交织，其中Alamouti编码的数据和未经Alamouti编码的数据经历的信道状态的变化增加。空间交织在许多实施例中可能是有利的，并且可以特别改善平均误差性能。例如，Alamouti编码的益处取决于信道特性，并且改变用于Alamouti编码数据的子信道可以降低Alamouti数据通过收益低的子信道发送的风险。该益处在也使用FEC编码数据的实施例中尤其有利。
将会理解的是，尽管对于许多实施例，上面描述的表都提供有利的特性，但是在其它实施例中也可以实现可能共享这些有利特性中一个或多个的其它代码表。
例如，将会理解的是，符号的置换、变符、或复共轭会导致等效于这里所呈现的新代码表。特别对于上面呈现的8/3速率的代码表，在并行数据符号之间提供高相关性的等效代码表优选地在每一个并行数据符号和每一个并行数据流中具有至少一个编码组的符号。
可使用代码的另一个例子包括下列的
以前的描述集中于使用四个发送天线的实施例。然而，将会理解本发明也可应用于其它数量的发送天线。例如，该方法可用于使用三个发送天线的情况。
在一些这样的实施例中，每一个数据符号块可包含4个数据符号。可以均等地分割这四个数据符号，以便第一组和第二组每一个都包含两个数据符号。第二组的两个数据符号可以被Alamouti编码，以在编码组内生成四个编码符号。所生成的六个数据符号可使用两个并行数据符号来发送，每一个并行数据符号包括对应于三个发送天线的三个数据符号。因此，能够在两个符号时间内实现四个数据符号的有效发送速率。
作为特定例子，包括四个数据符号比特S1，S2，S3，S4的符号数据块的块处理可以由以下表达式给出的代码表来表示 其中每一行代表于一个天线相关联的并行数据流，每一列代表在发送符号时间内发送的并行数据符号，*表示复共轭。
因此，在该例子中，通过从编码组选择两个数据符号并从第二组选择一个数据符号来产生每一个并行数据符号。
当接收机包括至少两个天线时，所示出的代码表允许数据符号的有效通信，并且特别地，允许使用秩高于四的等效信道矩阵接收，从而允许四个数据符号都可以通过根据等效信道矩阵计算检测矩阵来导出。
然而，将会理解的是，尽管上面描述的代码表对于许多实施例都提供有利特性，但是在其它实施例中也可以实现可能共享这些有利特性中一个或多个的其它代码表。
将会理解的是，符合的置换、变符、或复共轭会导致等效于这里所呈现的新代码表。特别对于上面呈现的速率为2的代码表，在并行数据符号之间提供高相关性的等效代码表优选地包括Alamouti编码的两个符号。
可使用代码的另一个例子包括下面的 在图1的实施例中，使用多个天线发送源于一个FEC编码器的一个数据符号流。然而，在其它实施例中，可以发送与多个FEC编码器相关联的数据符号流。
例如，该设备可以包括第一FEC编码器和第二FEC编码器，第一FEC编码器对第一数据流应用第一前向纠错码，以生成第一编码数据流，第二FEC编码器对第二数据流应用第二前向纠错码，以生成第二编码数据流。第一编码数据流和第二编码数据流中的每一个还可以被交织。
第一和第二数据流然后被合并，以生成要发送的数据符号流。作为一个特定例子，可以通过交替来自第一编码数据流的四个数据符号与来自第二编码数据流的四个数据符号来简单地实现合并。
在这种情况下，块发生器生成数据符号块，该数据符号块包括既来自第一编码数据流又来自第二编码数据流的数据符号。例如，数据符号块的前四个数据符号可以是来自第一编码数据流的四个数据符号，后面是来自第二编码数据流的四个数据符号。
在这种实施例中，优选地，第一组包括既来自第一编码数据流又来自第二编码数据流的数据符号。因此，既来自第一编码数据流又来自第二编码数据流的数据符号优选地被Alamouti编码。相似地，既来自第一编码数据流又来自第二编码数据流的数据符号优选地在未被Alamouti编码的情况下发送。因为Alamouti编码提高接收数据符号的可靠性，这会把Alamouti编码的益处扩展到两个编码数据流，从而提高分集。因此，可以实现改善的平均误差。
将数据符号分配到第一和第二组以便分配来自两个FEC编码器的数据符号可以以不同方式来实现。例如，可以选择分隔处理器111使用的标准，以考虑数据符号流生成方式的特点。例如，如果前四个数据符号块包括来自第一编码数据流的数据符号，并且后四个数据符号块包括来自第二编码数据流的数据符号，则分隔处理器111可以选择第一、第二、第五和第六个符号进行Alamouti编码。
另一种可能是分隔处理器111根据从一个数据块改变到下一个数据块的标准将每一个数据符号分割成第一和第二组。例如，在第一数据符号块中，分隔处理器111可以选择前四个数据符号进行Alamouti编码，并且在下一个数据符号块中，分隔处理器可以选择后四个数据符号，等等。
还将理解的是，这样的变化标准不仅在使用多个FEC编码器时有益，而且在其它实施例中可能有利并提供附加的分集。特别地，在连续数据符号块中的有序数据比特之间存在相关性的实施例中，变化的分配标准可以提高分集，从而改善通信性能。
本发明可以以任何适当的形式实现，包括硬件、软件或软硬件的任意组合。例如，本发明可以部分上作为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的计算机软件实现。本发明实施例的单元或组成部分可以以任何方式在物理上、功能上或逻辑上实现。实际上，功能可以在一个部件、多个部件内实现，或者作为其它功能部件的一部分。这样，本发明可以在一个部件内实现，或者可以在物理上和功能上分布在不同的部件或处理器之间。
尽管已结合特定实施例描述了本发明，但是本发明并不局限于这里描述的特定形式。而是，本发明的范围仅仅由附带的权利要求来限定。在权利要求中，术语“包括”不排除存在其它单元或步骤。此外，尽管单独列出，但是可以通过例如单个部件或处理器来实现多个装置、单元或方法步骤。另外，尽管各个特征可以包括在不同权利要求内，但是这些特征可以有利地结合，并且在不同权利要求中所包括的特征并不暗示特征的组合不可行和/或不利。另外，单数引用不排除多个。因此，对“一个”、“一种”、“第一”、“第二”等等的引用不排除多个。
权利要求
1.一种用于通过通信信道发送数据流的设备，该设备包括多个发送天线；用于将数据分隔成第一组数据和第二组数据的装置；用于根据空时分组码对第一组进行编码以生成一组编码数据的装置；用于从编码组和第二组产生多个并行数据流的装置，每一个并行数据流被分配到多个天线之一；和用于通过从所述多个发送天线并行发送并行数据流来在通信信道中发送该数据的装置。
2.如权利要求1所述的设备，其中，用于产生多个并行数据流的装置可操作用于将编码组和第二组的数据分割成多个并行数据，每一个并行数据包括用于每一个并行数据流的一个数据。
3.如权利要求2所述的设备，进一步包括用于对于不同的并行数据，改变并行数据流与编码组和第二组之间关系的装置。
4.如权利要求2或3所述的设备，其中所述用于改变的装置可操作用于将第一并行数据流从在第一并行数据内与所述编码组相关联改变到与在第二并行数据内与第二组相关联。
5.如权利要求2-4中任何一项所述的设备，其中至少一个并行数据只包括来自所述编码组的数据。
6.如权利要求2-5中任何一项所述的设备，其中至少一个并行数据包括既来自所述编码组又来自第二组的数据。
7.如权利要求2-4中任何一项所述的设备，其中，通过从所述编码组选择第一数量的数据和从第二组选择第二数量的数据来产生所述并行数据中的每一个。
8.如权利要求2-7中任何一项所述的设备，其中在数据块中连续的并行数据每一个都包括至少一个由共同数据的空时分组编码产生的数据。
9.如前述权利要求中任何一项所述的设备，其中每一个数据块包含八个数据符号，第一组包含四个数据符号，编码组包含八个数据符号，第二组包含四个数据符号，并且所述多个天线是四个天线。
10.如前述权利要求中任何一项所述的设备，其中数据编码块包括八个数据符号S1，S2，S3，S4，S5，S6，S7，S8，并且并行数据流包括基本上由以下表达式给出的数据符号|S7-S2*S1S8S1*S2S3-S4*S5S4S3*S6|]]>其中，每一行代表与一个天线相关联的并行数据流，每一列代表发送符号时间，并且*表示复共轭。
11.如前述权利要求1-8中任何一项所述的设备，其中每一个数据块包含四个数据符号，第一组包含两个数据符号，编码组包含四个数据符号，第二组包含两个数据符号，并且所述多个天线是三个天线。
12.如前述权利要求1-8或11中任何一项所述的设备，其中数据编码块包括四个数据符号S1，S2，S3，S4，并且并行数据流包括由以下表达式给出的数据符号-S2*S1S1*S2S4*S3]]>其中，每一行代表与一个天线相关联的并行数据流，每一列代表发送符号时间，并且*表示复共轭。
13.如前述权利要求中任何一项所述的设备，进一步包括用于将前向纠错码应用于数据流以生成第一编码数据流的装置；和用于通过将第一编码数据流映射到数据星座来生成数据流的装置。
14.如前述权利要求中任何一项所述的设备，进一步包括用于将第一前向纠错码应用于第一数据流以生成第一编码数据流的装置；用于将第二前向纠错码应用于第二数据流以生成第二编码数据流的装置；和用于通过包括第一编码数据流和第二编码数据流来生成数据流的装置。
15.如权利要求14中所述的设备，其中第一组包括对应于第一编码数据流的数据和对应于第二编码数据流的数据。
16.如权利要求14或15中所述的设备，其中第二组包括对应于第一编码数据流的数据和对应于第二编码数据流的数据。
17.如前述权利要求13-16中任何一项所述的设备，进一步包括用于交织第一编码数据流的装置。
18.如前述权利要求中任何一项所述的设备，其中用于将每一个数据分割成第一组的装置可操作用于根据变化的标准将数据块中的数据分割成第一数据组和第二数据组。
19.如前述权利要求中任何一项所述的设备，其中第一组中数据的数量与第二组中数据的数量相等。
20.如前述权利要求中任何一项所述的设备，空时分组码是Alamouti码。
21.如前述权利要求中任何一项所述的设备，其中并行传输的数据在时间上基本是对准的。
22.如前述权利要求中任何一项所述的设备，进一步包括用于接收发送数据的接收装置；和通过并行数据流的联合检测为每一个数据块确定块数据的装置。
23.如权利要求22中所述的设备，其中，接收装置可操作用于确定用于每一个接收天线的等效信道矩阵，并响应于该等效信道矩阵和接收到的数据符号来确定块数据。
24.如权利要求23中所述的设备，其中，用于产生多个并行数据流的装置可操作用于将第一组和编码数据组的数据分配到并行数据流，以便使等效信道矩阵的秩高于或等于该数据中的数据数量。
25.如前述权利要求22-24中任何一项所述的设备，其中所述接收装置包括比所述多个发送天线较少的几个接收天线。
26.一种用于接收数据流的设备，该设备包括用于通过通信信道接收信号的装置，该信号包括多个数据，每一个数据块包括多个并行数据流，每一个并行数据流从单独的天线发送，该并行数据流包括空时分组编码的数据和非空时分组编码的数据；和用于通过并行数据流的联合检测来生成数据流的装置。
27.一种通信系统，包括根据前述权利要求中任何一项所述的设备。
28.一种从多个发送天线通过通信信道发送数据流的方法，该方法包括以下步骤将数据流分割成数据；将每一个数据分割成第一组数据和第二组数据；根据空时分组码来编码第一组，以生成一组编码的数据；从该编码组和第二组产生多个并行数据流，每一个并行数据流被分配到所述多个天线之一；和通过从所述多个发送天线并行发送该并行数据流来在通信信道内发送数据。
29.一种接收数据流的方法，该方法包括以下步骤通信信道上的信号，该信号包括多个数据，每一个数据块包括多个并行数据流，每一个并行数据流从单独的天线发送，该并行数据流包括空时分组编码的数据和非空时分组编码的数据；和通过并行数据流的联合检测来生成数据流。
全文摘要
一种发射机，包括将数据符号流分割成数据符号块的块发生器(109)。分隔处理器(111)将每一个块分割成存储在第一组缓冲器(113)内的第一组数据符号和存储在第二组缓冲器(115)内的第二组数据符号。空时分组编码器(117)根据空时分组码对第一组进行编码，以生成一组编码数据符号；并行处理器(119)然后从编码组和第二组产生多个并行数据流。每一个并行数据流被分配到多个天线(129－135)之一；多个并行流发射机(121－127)从所述多个发送天线(129－135)在通信信道中并行发送该并行数据流。
文档编号H04B7/02GK101015136SQ200580030230
公开日2007年8月8日 申请日期2005年7月7日 优先权日2004年7月8日
发明者斯特凡妮·罗科特-莱维尔, 马克伯纳德·德库维尔, 亚历克斯·里贝罗迪亚斯, 塞巴斯蒂安·西蒙斯 申请人:摩托罗拉公司