CN101558642B - 基于相移的预编码方法和支持该方法的收发机 - Google Patents

Abstract

基于相移的预编码方法和支持该方法的收发机。本发明公开了一种在使用多个子载波的多天线系统中使用广义的基于相移的预编码或扩展的相移预编码方案来发送数据的方法及支持该方法的收发机。基于相移的预编码矩阵可以广义化并由用于相移的对角矩阵和用于保持空间域中正交性的酉矩阵的乘积来确定。所述对角矩阵可以由用于增加信道功率的预编码矩阵与用于相移的所述对角矩阵的乘积来扩展。通过广义化和扩展所述基于相移的预编码，可以简化收发机的设计，或者可以改善通信效率。

Description

基于相移的预编码方法和支持该方法的收发机

技术领域

本发明涉及使用多个子载波的多天线系统中的一种广义的基于相移的预编码方法或一种扩展的基于相移的预编码方法及支持该方法的收发机。

背景技术

最近，由于信息通信服务已普及化，已出现了多种多媒体服务，并且已出现了高质量的服务，对无线通信服务的要求迅速增加。为了积极应对这种趋势，增加无线通信环境中的通信容量的方法可以包括找到新的可用频带的方法和提高有限资源的效率的方法。作为后一种方法，在发射机/接收机中安装多个天线并进一步保证用于使用资源的空间以获得分集增益或经由并联的天线来发送数据以提高发送能力的多天线发送/接收技术正引起更多注意并且正在被积极地开发。

现在将参照图1来描述多天线发送/接收技术中，使用正交频分复用(OFDM)的多输入多输出系统的一般结构。

在发射机中，信道编码器101将冗余位添加到发送数据位以降低由于信道或噪声而引起的影响，映射器103将数据位信息转换成数据符号信息，串行/并行转换器105将数据符号转换成并行数据符号以使其在多个子载波中被携带，并且多天线编码器107将并行数据符号转换成空时信号。包括在接收机中的多天线解码器109、并行/串行转换器111、去映射器113、以及信道解码器115分别执行多天线编码器107、串行/并行转换器105、映射器103、以及信道编码器101的相反功能。

在多天线OFDM系统中，需要有提高数据发送可靠性的多种技术。其中，用于增加空间分集增益的方案包括空时码(STC)和循环延迟分集(CDD)，用于增加信噪比(SNR)的方案包括波束形成(BF)和预编码。STC和CDD用来提高其中发射机不能使用反馈信息的开环系统的发送可靠性，BF和预编码用来使用其中发射机能够使用反馈信息的闭环系统中的反馈信息将SNR最大化。

现在将描述在这些方案中，用于增加空间分集增益的方案和用于提高SNR的方案，以及更特别地描述CDD和预编码。

在CDD中，具有多个发送天线的系统经由所有天线来发送具有不同延迟或不同电平的OFDM信号以使得接收机获得频率分集增益。图2示出了使用CDD的多天线系统的配置。

OFDM符号被分割并通过串行/并行转换器和多天线编码器而被发送到天线，并被添加到用于防止信道间干扰的循环前缀(CP)以发送到接收机。其中，发送到第一天线的数据序列在不改变的情况下发送到接收机，发送到下一天线的数据序列被从发送到前一天线的序列循环延迟预定的位并随后发送到接收机。

同时，如果在频域中实现CDD，则循环延迟可以表示为相序的乘积。也就是说，如图3中所示，根据天线而将频域内的数据序列乘以预定的不同相序(相序1至相序M)，并对其进行快速傅里叶逆变换(IFFT)，从而将其发送到接收机，这称为相移分集。

如果使用了相移分集，则可以将平坦衰落信道变成频率选择信道并通过信道代码而获得频率分集增益或者通过频率选择调度而获得多用户分集增益。

同时，预编码包括在闭环系统中的反馈信息有限时使用的基于码本的预编码和用于量子化并反馈信道信息的方案。其中，在基于码本的预编码中，将预先为发射机/接收机所知的预编码矩阵的标号(index)作为反馈信息而发送到发射机以获得SNR增益。

图4示出了使用基于码本的预编码的多天线系统的发射机/接收机的配置。所述发射机和接收机具有有限预编码矩阵P₁到P_L。接收机使用信道信息来反馈最佳预编码矩阵标号1，发射机将对应于该反馈标号的预编码矩阵应用于发送数据X₁～X_Mt。表1示出了当支持空间复用率2并具有两个发送天线的IEEE 802.16e系统中使用3位反馈信息时可应用的码本的示例。

[表1]

相移分集(PSD)正在引起更多注意，因为除上述优点之外，还可以在开环系统中获得频率选择分集增益，并在闭环系统中获得频率选择调度增益。但是，由于空间复用率是1，所以不能获得高的数据发送速率。另外，当资源分配固定时，难以获得上述增益。

另外，由于上述基于码本的预编码可以在需要少量反馈信息(标号信息)的同时使用高的空间复用率，所以可以高效地发送数据。但是，由于应保证用于反馈的稳定信道，所以基于码本的预编码不适合于其中信道变化过量的环境，仅可应用于闭环系统。

发明内容

技术解决方案

本发明涉及基本消除由于相关技术的限制和缺点而引起的一个或多个问题的一种基于相移的预编码方法和收发机。

本发明的目的是提供一种能够解决传统CDD、相移分集、以及预编码方案的缺点的基于相移的预编码方法，并将基于相移的预编码方法不同地应用于广义化或扩展基于相移的预编码矩阵。

本发明的其它优点、目的、和特征将在后面的说明中得到部分阐述，其部分地将在随后的考察中变得对于本领域的技术人员来说是显而易见的，或者可以通过对本发明的实践得知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和达到。

为了实现这些目的和其它优点及依照本发明的目的，如此处所具体和广泛描述的，一种在使用多个子载波的多天线系统中使用基于相移的预编码来发送数据的方法包括：从码本中选择预编码矩阵作为基于相移的预编码矩阵的一部分；确定用于相移的对角矩阵作为基于相移的预编码矩阵的一部分；确定酉矩阵作为基于相移的预编码矩阵的一部分；以及将预编码矩阵、对角矩阵、以及酉矩阵的乘积与相应子载波的符号相乘以执行预编码。

在本发明的另一方面，一种用于在使用多个子载波的多天线系统中发送数据并执行基于相移的预编码的收发机包括预编码矩阵确定模块，其用于从第一码本中选择预编码矩阵作为基于相移的预编码矩阵的一部分，确定用于相移的对角矩阵作为基于相移的预编码矩阵的一部分，从第二码本中选择酉矩阵作为基于相移的预编码矩阵的一部分，并获得预编码矩阵、对角矩阵、以及酉矩阵的乘积以确定基于相移的预编码矩阵；以及预编码模块，其将所确定的基于相移的预编码矩阵乘以相应子载波的符号。

根据本发明的另一方面，一种在使用多个子载波的多天线系统中使用基于相移的预编码来发送数据的方法包括：确定用于相移的对角矩阵作为基于相移的预编码矩阵的一部分；从码本选择酉矩阵作为基于相移的预编码矩阵的一部分；以及将对角矩阵与酉矩阵的乘积与相应子载波的符号相乘以执行预编码。根据酉矩阵和对角矩阵的乘积，基于相移的预编码矩阵包括具有相同相位的列。

根据本发明的另一方面，一种在使用多个子载波的多天线系统中使用基于相移的预编码来发送数据的方法包括确定用于的第一和第二对角矩阵作为基于相移的预编码矩阵的一部分；从码本选择酉矩阵作为基于相移的预编码矩阵的一部分；以及将第一对角矩阵、酉矩阵、和第二对角矩阵的乘积与相应子载波的符号相乘以执行预编码。

在本发明的方面中，可以将相应子载波的标号k与码本的尺寸N进行模运算(MOD)来选择酉矩阵。

在本发明的方面中，预编码矩阵、对角矩阵(包括第一对角矩阵和第二对角矩阵)、以及酉矩阵中的至少一个可以是随时间变化的。

在本发明的方面中，可以基于来自接收机的反馈信息来选择预编码矩阵和酉矩阵中的至少一个。其中，反馈信息可以包含至少一个码本的矩阵标号。

可以理解的是本发明的前述一般说明和以下详细说明都是示例性和说明性的，并意欲提供如权利要求所述的本发明的进一步说明。

附图说明

被包括进来以提供对本发明的进一步理解的附图被并入本申请中并构成本申请的一部分，在附图中示出了本发明的实施例，并连同说明书一起用于解释本发明的原理。在所述附图中：

图1是示出了包括多发送/接收天线的正交频分复用(OFDM)系统的方框图；

图2是示出了使用循环延迟分集方案的传统多天线系统的发射机的方框图；

图3是示出了使用相移分集的传统多天线系统的发射机的方框图；

图4是示出了使用预编码的传统多天线系统的方框图；

图5是示出了用于执行基于相移的预编码的发射机/接收机的主要配置的方框图；

图6是应用基于相移的预编码和相移分集的示例的曲线图；

图7是示出了根据本发明实施例的使用基于相移的预编码的单码字(SCW)OFDM发射机的实施例的方框图；以及

图8是示出了根据本发明实施例的多码字(MCW)OFDM发射机的实施例的方框图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。只要可能，附图中将自始至终使用相同的附图标记来指示相同或相似的部分。

实施例1

基于相移的预编码矩阵

图5是示出了用于执行基于相移的预编码的收发机的主要配置的方框图。

在基于相移的预编码中，经由所有天线来发送所有流。并且，将所述流乘以不同的相序。通常，当使用小的循环延迟来生成相序时，在从接收机的角度看信道中出现频率选择性的同时，信道值根据频域而增大或减小。

如图5中所示，发射机将用户终端分配到高频以稳定根据相对较小的循环延迟而波动的频带中的信道状态。其中，利用基于相移的预编码矩阵来将恒定地增大或减小的循环延迟应用于每个天线。

基于相移的预编码矩阵P可以由等式1来表示。

等式1

其中，k表示子载波标号或特定频带标号，并且w_i，j ^k(i＝1，...，N_t，j＝1，...，R)表示由k确定的复合加权值。另外，N_t表示发送(实体或虚拟)天线的数目，R表示空间复用率。所述复合加权值可以根据子载波的标号和乘以每个天线的特定频带而变化。所述复合加权值可以由信道状态和反馈信息的存在两者中的至少一个来确定。

同时，等式1的预编码矩阵P优选地通过酉矩阵来设计以降低多天线系统中的信道容量的损失。为了检验用于配置酉矩阵的条件，多天线开环系统的信道容量由等式2来表示。

等式2

$C_U\left(H\right)={\log }_2\left(\det (I_{N_t}+\frac{\mathrm{SNR}}{N}{\mathrm{HH}}^H)\right)$

其中，H表示N_r×N_t多天线信道矩阵，N_r表示接收天线的数目等式3通过将基于相移的预编码矩阵应用于等式2而得出。

等式3

如等式3中所示，为了避免信道容量的损失，PP^H应变成单位矩阵。因此，基于相移的预编码矩阵P应满足等式4。

等式4

PP^H＝I_N

为了允许基于相移的预编码矩阵P变成酉矩阵，应同时满足两类条件，即功率约束和正交性约束。功率约束允许矩阵的每列的电平变成1，并且正交性约束允许矩阵的列具有正交特性。这些由等式5和6来表示。

等式5

${\left|w_{\mathrm{1,1}}^k\right|}^2+{\left|w_{\mathrm{2,1}}^k\right|}^2+\·\·\·+{\left|w_{N_t,1}^k\right|}^2=1,$

${\left|w_{\mathrm{1,2}}^k\right|}^2+{\left|w_{\mathrm{2,2}}^k\right|}^2+\·\·\·+{\left|w_{N_t,2}^k\right|}^2=1,$

${\left|w_{1,R}^k\right|}^2+{\left|w_{2,R}^k\right|}^2+\·\·\·+{\left|w_{N_t,R}^k\right|}^2=1$

等式6

$w_{\mathrm{1,1}}^{k^{*}}{w}_{1,2}^k+w_{\mathrm{2,1}}^{k^{*}}{w}_{2,2}^k+\·\·\·+w_{N_t,1}^{k^{*}}{w}_{N_t,2}^k=0$

$w_{\mathrm{1,1}}^{k^{*}}{w}_{1,3}^k+w_{\mathrm{2,1}}^{k^{*}}{w}_{2,3}^k+\·\·\·+w_{N_t,1}^{k^{*}}{w}_{N_t,3}^k=0$

$w_{\mathrm{1,1}}^{k^{*}}{w}_{1,R}^k+w_{\mathrm{2,1}}^{k^{*}}{w}_{2,R}^k+\·\·\·+w_{N_t,1}^{k^{*}}{w}_{N_t,R}^k=0$

接下来，提供了2×2基于相移的预编码矩阵的广义等式的示例，并且获得用于满足所述两个约束条件的等式。等式7示出了当发送天线的数目是2且空间复用率是2时基于相移的预编码矩阵的广义等式。

等式7

$P_{2\×2}^k=\left(\begin{array}{cc}{\mathrm{\α}}_1{e}^{\mathrm{jk}{\mathrm{\θ}}_1}& {\mathrm{\β}}_1{e}^{\mathrm{jk}{\mathrm{\θ}}_2}\\ {\mathrm{\β}}_2{e}^{\mathrm{jk}{\mathrm{\θ}}_3}& {\mathrm{\α}}_2{e}^{\mathrm{jk}{\mathrm{\θ}}_4}\end{array}\right)$

其中，α_i和β_i(i＝1，2)是实数，θ_i(i＝1，2，3，4)表示相位值，k表示OFDM信号的子载波标号或特定子带标号。为了用酉矩阵来实现预编码矩阵，应满足等式8的功率约束和等式9的正交性约束。

等式8

${\left|{\mathrm{\α}}_1{e}^{\mathrm{jk}{\mathrm{\θ}}_1}\right|}^2+{\left|{\mathrm{\β}}_2{e}^{\mathrm{jk}{\mathrm{\θ}}_3}\right|}^2=1,$ ${\left|{\mathrm{\α}}_2{e}^{\mathrm{jk}{\mathrm{\θ}}_4}\right|}^2+{\left|{\mathrm{\β}}_1{e}^{\mathrm{jk}{\mathrm{\θ}}_2}\right|}^2=1$

等式9

$\left({\mathrm{\α}}_1{e}^{\mathrm{jk}{\mathrm{\θ}}_1}\right){\mathrm{\β}}_1{e}^{\mathrm{jk}{\mathrm{\θ}}_2}+\left({\mathrm{\β}}_1{e}^{\mathrm{jk}{\mathrm{\θ}}_3}\right){\mathrm{\α}}_2{e}^{\mathrm{jk}{\mathrm{\θ}}_4}=0$

其中，上标*表示共轭复数。满足等式7到9的2×2基于相移的预编码矩阵的示例如下。

等式10

$P_{2\×2}^k=\frac{1}{\sqrt{2}}\left(\begin{array}{cc}1& e^{\mathrm{jk}{\mathrm{\θ}}_2}\\ e^{\mathrm{jk}{\mathrm{\θ}}_3}& 1\end{array}\right)$

其中，θ₂和θ₃具有根据正交性约束由等式11表示的关系。

等式11

kθ₃＝-Kθ₂+π

预编码矩阵可以以码本(codebook)的形式存储在发射机和接收机的存储器中，并且码本可以包含使用不同的有限θ₂而生成的多种预编码矩阵。所述θ₂可以根据信道状态和反馈信息的存在而适当地设置。如果使用诸如预编码矩阵标号的反馈信息，则所述θ₂小，以获得频率调度增益，并且如果反馈信息不可用，则θ₂大，从而获得高的频率分集增益。

同时，可以根据应用于基于相移的预编码的延迟取样值来获得频率分集增益或频率调度增益。图6是示出了根据延迟取样值来应用基于相移的预编码和相移分集的示例的曲线图。

如图6中所示，由于如果使用大延迟取样值(或大循环延迟)，则频率选择周期短，所以频率选择性增大，并且信道代码很容易地利用频率分集增益。这优选地用于信道值随时间而显著变化且反馈信息的可靠性衰退的开环系统中。

如果使用了小延迟取样值，则其中信道值增大的部分和其中信道值减小的部分被包括在从平坦衰落信道变成的选频信道中。因此，OFDM符号的任何子带(子载波区域)的信道值增大，并且其另一子载波区域的信道值减小。

在能够容纳多个用户的正交频分多址(OFDMA)系统中，当经由其中信道值增大的频带将信号发送到每个用户时，SNR可能增大。由于其中信道值增大的频带到每个用户的分配的程度可以变化，所以该系统获得多用户调度增益。

用于基于相移的预编码的延迟取样值(或循环延迟)可以是发射机/接收机中预先确定的值或来自接收机的反馈信息。空间复用率R可以是发射机/接收机中预先确定的值。或者，接收机可以周期性地检查信道状态，计算空间复用率，并将空间复用率反馈给发射机，或者发射机可以使用来自接收机的信道信息来计算并改变空间复用率。

实施例2

广义相移分集矩阵

针对其中天线的数目(实体或虚拟)是N_t(N_t是2或更大的正数)且空间复用率是R(R是1或以上的正数)的系统，上述基于相移的预编码矩阵可以由等式12来表示。由于此等式是通过将传统的相移分集广义化而得到的，所以由等式12表示的多天线方案也称为广义相移分集(GPSD)。

等式12

其中，

表示具有空间复用率R和N_t个发送(实体或虚拟)天线的MIMO-OFDM信号的第k个子带或子载波的GPSD矩阵，并且

表示满足 $U_{N_t\×R}^H{U}_{N_t\×R}=I_{R\×R}$ 的酉矩阵，其用于将相应于每个天线的子载波的符号间干扰最小化。特别地，为了保持用于相移的对角矩阵的酉矩阵特性，优选地，满足酉矩阵的条件。在等式12中，频域的相角θ_i(i＝1，...N_t)与时域的延迟时间t_i(i＝1，...N_t)之间的关系由等式13来表示。

等式13

θ_i＝-2π/N_fftτ_i

其中，N_fft表示OFDM信号的子载波的数目。

作为等式12的修改示例，GPSD矩阵可以如下来获得。

等式14

当获得等式14的GPSD矩阵时，数据流的符号(或OFDM子载波)移动相同的相位，并因此而促进矩阵的布置。也就是说，在等式12的GPSD矩阵具有有相同相位的行的同时，等式14的GPSD矩阵具有相同相位的列。子载波的符号移动相同的相位。当扩展等式14时，可以通过由等式15表示的以下方式来获得GPSD矩阵。

等式15

根据等式15，由于GPSD矩阵的行和列具有独立的相位，所以可以获得更多种的频率分集增益。

作为等式12、14和15的示例，使用1位码本并具有两个发送天线的系统的GPSD矩阵由等式16来表示。

等式16

${\mathrm{GPSD}}_{2\×2}^k=\left(\begin{array}{cc}\mathrm{\α}& \mathrm{\β}\\ \mathrm{\β}& -\mathrm{\α}\end{array}\right),$ α²+β²＝1

在等式16中，如果确定了α，则很容易地确定β。因此，可以将α设置为具有两个值，并且可以发送关于α的信息作为反馈码本标号。例如，在发射机与接收机之间达成双方协议时，如果反馈标号为0，则α设置为0.2，如果反馈标号为1，则α设置为0.8。

在等式12、14和15中，作为酉矩阵

的示例，可以使用用于获得SNR增益的预定的预编码矩阵。可以使用沃尔什哈达马(WalshHadarmard)矩阵或DFT矩阵作为这样的预编码矩阵，当使用沃尔什哈达马矩阵时，等式12的GPSD矩阵的示例由等式17来表示。

等式17

${\mathrm{GPSD}}_{4\×4}^k=\frac{1}{\sqrt{4}}\left(\begin{array}{cccc}{e}^{j{\mathrm{\θ}}_{1}k}& 0& 0& 0\\ 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_{2}k}& 0& 0\\ 0& 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_{3}k}& 0\\ 0& 0& 0& e^{j{\mathrm{\θ}}_{4}k}\end{array}\right)\left(\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& -1& 1\end{array}\right)$

等式17基于具有空间复用率为4且具有四个发送天线的系统而得到。通过适当地重新配置酉矩阵，可以选择特定的发送天线，或可以调谐空间复用率。

同时，等式12、14和15的酉矩阵可以以码本的形式包括在发射机和接收机中。在这种情况下，发射机接收从接收机发送的码本的标号信息，从其中所包括的码本选择标号的酉矩阵，并使用等式12、14和15之一来配置基于相移的预编码矩阵。

使用2×2和4×4沃尔什码作为等式12、14和15的酉矩阵

的GPSD矩阵的示例如下：

表2

表3

实施例3

广义时变相移分集

在等式12、14和15的GPSD矩阵中，对角矩阵和/或酉矩阵U的相角θ_i可以随着时间而变。例如，等式12的时变GPSD可以由等式18来表示。

等式18

其中，表示在特定时间t具有空间复用率R和N_t个发送(实体或虚拟)天线的MIMO-OFDM的第k个子载波或子带的GPSD矩阵，并且

表示满足 $U_{N_t\×R}^H\×U_{N_t\×R}=I_{R\×R}$ 的酉矩阵(第四矩阵)，该式用来最小化对应于每个天线的每个子载波的符号间干扰。特别地，为了保持用于相移的对角矩阵(第三矩阵)的酉矩阵特性，优选地，满足酉矩阵的条件。在等式18中，相角θ_i(i＝1，...N_t)与延迟时间τ_i(i＝1，...N_t)的关系由等式19来表示。

等式19

θ_i(t)＝-2π/N_fftτ_i(t)

其中，N_fft表示OFDM信号的子载波的数目。

如等式18和19所示，时间延迟取样值和酉矩阵可以随时间而变。时间的单位可以是OFDM符号单位或预定时间单位。

使用2×2和4×4作为酉矩阵以获得时变GPSD的GPSD矩阵的示例在表4和5中示出。

表4

表5

虽然实施例3中描述了等式12的时变GPSD矩阵，但可以使用等式14和15的对角矩阵和酉矩阵。因此，虽然在以下实施例中描述等式12，但对于本领域的技术人员而言显而易见的是可以类似地扩展和使用等式14和15。

实施例4

广义相移分集的扩展

在实施例2中，可以通过将对应于预编码矩阵的第三矩阵添加到由对角矩阵和酉矩阵组成的GPSD矩阵来配置扩展GPSD矩阵。这可以由等式20来表示。

等式20

扩展GPSD矩阵的特征在于在等式12的对角矩阵前面添加了N_t×R预编码矩阵P，并且在虚拟天线(N_t＝R)域上采用对角矩阵的尺寸，其由此变成R×R。添加的预编码矩阵

可以不同于特定频带或特定子载波符号，并且可以优选地设置为酉矩阵。如果反馈信息可用，则可以通过添加预编码矩阵

来获得更优化的SNR增益。

优选地，发射机和接收机包括包含多个预编码矩阵P的码本。

同时，在扩展GPSD矩阵中，预编码矩阵P、对角矩阵的相角以及酉矩阵U中的至少一个可以随时间而变。当以预定时间单位或预定子载波单位来发送下一预编码矩阵P的标号时，可以在预定码本中选择与该标号对应的特定预编码矩阵P。

根据本实施例的扩展GPSD矩阵可以由等式21来表示。

等式21

作为扩展GPSD矩阵的示例，具有两个发送天线的矩阵和具有四个发送天线的多天线系统的矩阵可以由等式22和23来表示。可以使用DFT矩阵作为酉矩阵U，但是本发明不限于此。只要矩阵满足诸如沃尔什哈达马代码的组合条件(unit conditon)，可以使用任何矩阵。

等式22

${\mathrm{GPSD}}_{2\×2}^k\left(t\right)=\left(P_{2\×2}\left(t\right)\right)\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& e^{\mathrm{j\θ}\left(t\right)k}\end{array}\right]\left({\mathrm{DFT}}_{2\×2}\right)$

等式23

实施例5

用于执行基于相移的预编码的发射机/接收机

通常，通信系统包括发射机和接收机。该发射机和接收机可以是能够执行发送功能和接收功能的收发机。为了阐明反馈的说明，将用于发送数据的设备称为发射机，将用于向发射机反馈数据的设备称为接收机。

在下行链路中，发射机可以是基站的一部分，接收机可以是终端的一部分。在上行链路中，发射机可以是终端的一部分，接收机可以是基站的一部分。所述基站可以包括多个接收机和多个发射机，并且所述终端可以包括多个接收机和多个发射机。通常，由于接收机的配置具有发射机的功能的相反功能，所以将只详细描述发射机。

图7是示出了根据本发明的实施例使用基于相移的预编码的单码字(SCW)OFDM发射机的实施例的方框图，图8是示出了根据本发明的实施例多码字(MCW)OFDM发射机的实施例的方框图。

由于包括信道编码器510和610、交织器520和620、快速傅里叶逆变换(IFFT)550和650、以及模拟转换器560和660的配置类似于图1的那些，所以将省略其说明。将只详细描述预解码器540和640。

预解码器540和640包括预编码矩阵确定模块541和641及预编码模块542和642。

预编码矩阵确定模块541和641通过等式12、14、15、20和21之一来确定基于相移的预编码矩阵。由于通过实施例2到4来详细描述预编码矩阵确定方法，所以将省略其说明。由等式12、14、15、20和21之一所确定的基于相移的预编码矩阵可以变成用于根据时间来消除子载波、对角矩阵的相角、和/或酉矩阵之间的干扰的预编码矩阵，如等式18所示。

预编码矩阵确定模块541和641可以基于来自接收机的反馈信息来选择预编码矩阵和酉矩阵中的至少一个。其中，优选地，所述反馈信息包括用于预定码本的矩阵标号。

预编码模块542和642将所确定的基于相移的预编码矩阵与相应子载波的OFDM符号相乘以执行预编码。

对于本领域的技术人员显而易见的是可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下在本发明中进行各种修改和变更。因此，本发明意欲覆盖本发明的修改和变更，只要它们在所附权利要求书及其等价物的范围内。

工业实用性

根据本发明的实施例，可以使用解决了传统循环延迟分集、相移分集、以及预编码方案的缺点的基于相移的预编码来实现高效通信，并进一步通过广义化或扩展该基于相移的预编码来改善通信效率或简化发射机/接收机的设计。

Claims (17)

1.一种在使用多个子载波的多天线系统中使用基于相移的预编码来发送数据的方法，该方法包括：

从码本选择预编码矩阵作为基于相移的预编码矩阵的一部分；

确定用于相移的对角矩阵作为所述基于相移的预编码矩阵的一部分；

确定酉矩阵作为所述基于相移的预编码矩阵的一部分；以及

将所述预编码矩阵、对角矩阵和酉矩阵的乘积与对应于子载波或子带的标号的符号相乘以执行预编码。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述酉矩阵通过相应子载波的标号k与码本的尺寸N的模运算来选择。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述预编码矩阵、对角矩阵和酉矩阵的所述乘积表示为

其中P表示所述预编码矩阵，并且U表示所述酉矩阵，以及

其中，k表示子载波或子带的标号，θ_i表示相角，i＝1，...R，R表示空间复用率。

4.如权利要求3所述的方法，其中，所述预编码矩阵、对角矩阵和酉矩阵中的至少一个随时间而变。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述预编码矩阵基于来自接收机的反馈信息来选择。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述反馈信息包括用于码本的矩阵标号。

7.一种用于在使用多个子载波的多天线系统中发送数据并执行基于相移的预编码的收发机，该收发机包括：

预编码矩阵确定模块，用于从码本中选择预编码矩阵作为基于相移的预编码矩阵的一部分，确定用于相移的对角矩阵作为所述基于相移的预编码矩阵的一部分，确定酉矩阵作为所述基于相移的预编码矩阵的一部分，并获得所述预编码矩阵、对角矩阵和酉矩阵的乘积以确定所述基于相移的预编码矩阵；以及

预编码模块，将所确定的所述基于相移的预编码矩阵乘以对应于子载波或子带的标号的符号。

8.如权利要求7所述的收发机，其中，所述酉矩阵通过使用模运算k mod N来选择，

其中k表示子载波或子带的标号，并且N表示码本的尺寸。

9.如权利要求7所述的收发机，其中，所述预编码矩阵、对角矩阵和酉矩阵的乘积表示为

其中P表示所述预编码矩阵，并且U表示所述酉矩阵，以及

其中，k表示子载波或子带的标号，θ_i表示相角，i＝1，...R，R表示空间复用率。

10.如权利要求9所述的收发机，其中，所述预编码矩阵、对角矩阵和酉矩阵中的至少一个随时间而变。

11.如权利要求7所述的收发机，其中，所述预编码矩阵基于来自接收机的反馈信息来选择。

12.如权利要求11所述的收发机，其中，所述反馈信息包括用于码本的矩阵标号。

13.一种在使用多个子载波的多天线系统中使用基于相移的预编码来发送数据的方法，该方法包括：

确定用于相移的对角矩阵作为基于相移的预编码矩阵的一部分；

确定酉矩阵作为所述基于相移的预编码矩阵的一部分；以及

将所述对角矩阵与所述酉矩阵的乘积与对应于子载波或子带的标号的符号相乘以执行预编码，

其中，根据所述酉矩阵与所述对角矩阵的乘积的所述基于相移的预编码矩阵包括具有相同相位的列。

14.如权利要求13所述的方法，其中，所述对角矩阵与所述酉矩阵的乘积表示为

其中U表示所述酉矩阵，以及

其中，k表示子载波或子带的标号，θ_i表示相角，i＝1，...，N_t，R表示空间复用率。

15.如权利要求13所述的方法，其中，所述对角矩阵与所述酉矩阵的乘积表示为

其中U表示所述酉矩阵，以及

其中，k表示子载波或子带的标号，θ_i表示相角，i＝1，...，R，R表示空间复用率。

16.一种在使用多个子载波的多天线系统中使用基于相移的预编码来发送数据的方法，该方法包括：

确定用于相移的第一和第二对角矩阵作为基于相移的预编码矩阵的一部分；

从码本选择酉矩阵作为所述基于相移的预编码矩阵的一部分；以及

将所述第一对角矩阵、酉矩阵和第二对角矩阵的乘积与对应于子载波的标号的符号相乘以执行预编码。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述第一对角矩阵、酉矩阵和第二对角矩阵的乘积表示为

其中U表示所述酉矩阵，以及

其中，k表示子载波或子带的标号，θ_i和θ′_j表示相角，i＝1，...，N_t，j＝1，...，R，R表示空间复用率。

Images