CN1722650A - 用空时格码改善系统性能的数据发射/接收装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种空时格码(STTC)编码方法，在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，并且在具有用于执行信道编码的外部编码器和用于执行空时编码的内部编码器的编码器中，该方法通过经由第一发射天线来发射通过编码第一输入信号产生的码元，和通过编码第二输入信号产生的码元，来执行串行级联空时码(SC－STC)的空时编码，其中该第一输入信号是通过第一递归卷积编码器从外部编码器中输出的，而第二输入信号是通过第二递归卷积编码器从外部编码器中输出的；以及经由第二发射天线来发射第一和第二输入信号。

Description

用空时格码改善系统性能的数据发射/接收装置和方法
技术领域
本发明一般涉及一种移动通信系统，尤其是，涉及一种通过使用空时格码(STTC：space-time trellis code)来改善移动通信系统性能的数据发送/接收装置和方法。
背景技术
随着移动通信系统的快速发展和在移动通信系统中提供服务的数据的日益增加，已经开发出了用于以高速率来发送数据的第3代(3G)移动通信系统。这样的3G移动通信系统在欧洲采用了异步宽带码分多址(W-CDMA)技术，而在北美洲采用了同步码分多址接入-2000(CDMA-2000)技术作为无线电接入标准。通常，在移动通信系统中，移动台(MS：mobile station)彼此经由基站(BS：base station)进行通信。
然而，在现有的移动通信系统中，在高速数据传输的过程中，由于在无线信道上出现的自然衰落现象的原因，所接收的信号会经历相位失真。这种衰落会将所接收信号的幅度减少几个dB直到数十个dB。这种衰落也会使已接收信号的相位失真，而如果在数据解调期间没有得到补偿，则会在由传输侧传输的数据中引起信息错误，这反过来会恶化移动通信服务的质量。为了发送高速率的数据而没有引起服务质量的恶化，移动通信系统必须克服衰落，并且为了克服衰落，已经使用了几种分集技术。
CDMA系统采用瑞克(Rake)接收机，该接收机通过使用信道的时延扩频来执行分集接收技术。尽管Rake接收机使用用于接收多径信号的接收分集，但是使用时延扩频的分集技术的Rake接收机在时延扩频小于预定值时不工作。在多普勒扩频信道中，使用交织和编码的时间分集技术被用于补偿衰落，但是该时间分集技术在低速多普勒扩频信道中是无效的。
为了克服衰落，在具有诸如室内(Indoor)信道这样的低时延扩频的信道中，以及在具有诸如步行(Pedestrian)信道这样的低多普勒扩频的信道中使用了空间分集技术。空间分集使用两个或多个发射和接收天线。也就是说，当经由一个发射天线发射的信号由于衰落而幅度减少时，空间分集技术会接收经由其它的发射天线所发射的信号。空间分集能被分类为使用接收天线的接收天线分集技术和使用发射天线的发射分集技术。然而，因为接收天线分集技术被应用于移动台，所以考虑到移动台的小尺寸和增加的安装费用，很难在移动台安装多个接收天线。推荐使用在基站中安装多个发射天线的发射分集技术。
尤其是，第4代(4G)移动通信系统期望数据传送速率达到10Mbps到150Mbps，并且要求比特误差率(BER)对于语音来说是10-3，而对于数据来说BER是10-6。STTC是多个天线和信道编码技术的组合，而且是一种致力于显著地改善在无线多输入/多输出(MIMO)信道中的数据速率和可靠性的技术。STTC通过扩展发射信号的空时维度，能够从发射机获得空时分集增益。另外，STTC能够获得编码增益而不需要额外的带宽，从而在信道容量方面得到了极大的改善。
当应用发射分集技术时以及当多个发射天线被使用时，最好利用STTC，使用STTC通过放大发射功率来获得编码增益以及分集增益，该分集增益对应于由于衰落信道而出现的信道增益中的减少量。
在下述参考文件中公开了使用STTC来发射信号的一种方法，该参考文件标题为“用于高速数据速率无线通信的空时编码：性能标准和码结构(SpaceTime Codes For High Data Rate Wireless Communication：Performance CriterionAnd Code Construction”，Vahid Tarokh、N.Seshadri、以及A.Calderbank所著，IEEE Trans.on Info.Theory，第744-765页，Vol.44，No.2，1998年3月。其内容在此引入仅作参考。
参考图1，现在将描述使用串行级联的空时码编码装置的发射机的结构。
图1是说明使用串行级联的空时码编码装置的发射机的结构的方框图。参考图1，串行级联的空时码(SC-STC)编码装置具有一种串行级联结构，其中交织器110被插在外部编码器100和内部编码器120之间。也就是说，SC-STC编码装置具有两个串行级联的其间插有交织器的编码器。
外部编码器100是一种通常的信道编码器，例如，卷积编码器、turbo编码器、以及低密度奇偶校验(LDPC)编码器能够被使用。因为信道编码器与本发明不相关，所以将忽略其详细描述。尽管有多种交织器能够用于交织器110，但为了解释方便的目的，这里将假设使用一种随机交织器。
内部编码器120使用STTC码以便在多天线系统中获得空时分集效果。因此，发射数据序列‘u’通过外部编码器100被信道编码，而通过交织器110被交织的已编码的序列‘a’作为码元S1和S2通过内部编码器120，或者STTC编码器被输出。输出码元S1经由第一发射天线TX1被发送，而输出码元S2经由第二发射天线TX2被发送。
一般来说，用于延迟、反馈输出数据、及利用下一个信号来计算输出数据的递归型STTC(R-STTC)被用作STTC编码器120。
现在将参考图2详细地描述R-STTC编码器的结构。
图2是说明了用作内部编码器的基于常规的正交相移键控(QPSK)调制的R-STTC编码器的一种结构。
参考图2，基于QPSK调制的R-STTC编码器具有一种结构，其中两个递归卷积编码并行连接，而且例如包括两个二进制加法器201和205，以及两个延迟器203和207。图2中示出的R-STTC编码器为通过QPSK调制的2个已信道编码的输入比特a1和a2输出4个已STTC编码的码元S11，S21，S12和S22。R-STTC编码器具有一种包括两个递归型卷积编码的结构。递归型卷积码的数量能够根据调制方法的改变而增加。二进制加法器和延迟器的数量也能够依赖于如何形成递归型卷积码来改变。例如，基于8位相移键控(8PSK)调制的R-STTC编码器包括3个二进制加法器和3个延迟器，并且将参考图3对其进行描述。以同样的方式，R-STTC编码器也能基于16位正交幅度调制(16QAM)、64QAM和128QAM来实现。
图2中示出的基于QPSK调制的R-STTC编码器通过递归型卷积编码器200和210来输出4个已STTC编码的码元，以便经由第一发射天线TX1和第二发射天线TX2来发射已信道编码的输入信号a1和a2，同时获得空时分集效应。这里，每个递归型卷积编码器是一种用于产生具有1/2编码速率的复合码的编码器，并且执行QPSK调制，以便并行级联这两个复合码。
已信道编码的输入信号a1和a2是通过信道编码器(即，外部编码器)连续输出的信道编码码元。这些通过信道编码器连续输出的码元按顺序被映射到R-STTC编码器的输入端子，来作为输入信号a1和a2。
输入信号a1作为码元S11通过第一个二进制加法器201和第一延迟器203被输出，然后经由第一发射天线TX1被发送，并且码元S11被反馈给第一个二进制加法器201，在那儿该码元S11被加到下一个输入信号上。输出码元S12经由第二发射天线TX2被发送，其中该输出码元S12是通过将当前的输入信号加到在第一个二进制加法器201中的先前的信号上来计算的。
输入信号a2作为码元S21通过第二个二进制加法器205和第二延迟器207被输出，然后经由第一发射天线TX1被发送，并且码元S21被反馈给第二个二进制加法器205，在那儿该码元S21被加到下一个输入信号上。输出码元S22经由第二发射天线TX2被发送，该输出码元S22是通过将当前的输入信号加到在第二个二进制加法器205中的先前的信号上来计算的。
传统的R-STTC编码器将已信道编码的输入信号加到它们先前的输出信号上，然后经由一个发射天线(即第一发射天线)发送通过延迟器被延迟的输出码元。R-STTC编码器在被延迟器延迟之前，经由另一个发射天线(即第二发射天线)发送通过二进制加法器被相加的输出码元。
当以矩阵的形式来表示图2中示出的R-STTC编码器的输出码元时，输出矩阵G(D)能被表示为：
G ( D ) = ( G 1 , G 2 ) = D ( 1 + D ) 0 1 ( 1 + D ) 0 0 D ( 1 + D ) 0 1 ( 1 + D ) · · · · · · · · · ( 1 )
在等式(1)中，G1表示经由第一发射天线TX1的码元输出，而G2表示经由第二发射天线TX2的码元输出。D表示一个延迟。在该矩阵中，每行表示一个递归的卷积码，该卷积码是一个复合码。第一行表示第一个递归型卷积编码器200，而第二行表示第二个递归型卷积编码器210。每列表示一个输出码元。第一个两列(即第一和第二列)表示R-STTC编码器的输出码元，其是经由第一发射天线来发送的，而后两列(即第三和第四列)表示R-STTC编码器的输出码元，其是经由第二发射天线来发送的。应当注意，常规的R-STTC编码器具有两个非系统卷积编码器的并行级联结构。
到此为止，已经描述了基于QPSK的R-STTC编码器的结构。接下来，将参考图3描述基于8PSK的R-STTC编码器。
图3是示出了用作内部编码器的传统的基于8PSK调制的R-STTC编码器的结构的方框图。参考图3，R-STTC编码器包括3个二进制加法器301、305和309，以及3个延迟器303、307和311。
图3中示出的R-STTC编码器为通过8PSK调制的3个已信道编码的输入比特a1、a2和a3输出6个已STTC编码的码元S11、S21、S31、S12、S22和S32。因此，R-STTC编码器具有一种包括三个递归型卷积编码的结构。
每个递归型卷积编码器是一种用于产生具有1/2编码速率的复合码的编码器，并且执行8PSK调制，以便并行级联这三个复合码。
图3中示出的基于8PSK调制的R-STTC编码器通过递归型卷积编码器300、310和320来输出6个已STTC编码的码元，以便经由第一发射天线TX1和第二发射天线TX2来发射信道编码的输入信号a1、a2和a3，同时获得空时分集效应。
输入信号a1作为码元S11通过第一个二进制加法器301和第一延迟器303被输出，然后经由第一发射天线TX1被发送，并且码元S11被反馈给第一个二进制加法器301，在那儿该码元S11被加到下一个输入信号上。输出码元S12经由第二发射天线TX2被发送，其中该输出码元S12是通过将当前的输入信号加到在第一个二进制加法器301中的先前的信号上来计算的。
输入信号a2作为码元S21通过第二个二进制加法器305和第二延迟器307被输出，然后经由第一发射天线TX1被发送，并且码元S21被反馈给第二个二进制加法器305，在那儿该码元S21被加到下一个输入信号上。输出码元S22经由第二发射天线TX2被发送，其中该输出码元S22是通过将当前的输入信号加到在第二个二进制加法器305中的先前的信号上来计算的。
输入信号a3作为码元S31通过第三个二进制加法器309和第三延迟器311被输出，然后经由第一发射天线TX1被发送，并且码元S31被反馈给第三个二进制加法器309，在那儿该码元S31被加到下一个输入信号上。输出码元S32经由第二发射天线TX2被发送，其中该输出码元S32是通过将当前的输入信号加到在第三个二进制加法器309中的先前的信号来计算的。
图3的基于8PSK的R-STTC编码器，像图2中的基于QPSK的R-STTC编码器一样，将已信道编码的输入信号加到它们先前的输出信号上，然后经由一个发射天线(即第一发射天线)发送通过延迟器被延迟的输出码元。R-STTC编码器在被延迟器延迟之前，也经由另一个发射天线(即第二发射天线)发送通过二进制加法器被相加的输出码元。
当以矩阵的形式来表示图3中示出的R-STTC编码器的输出码元时，输出矩阵G(D)能被表示为：
G ( D ) = ( G 1 , G 2 ) = D ( 1 + D ) 0 0 1 ( 1 + D ) 0 0 0 D ( 1 + D ) 0 0 1 ( 1 + D ) 0 0 0 D ( 1 + D ) 0 0 1 ( 1 + D ) · · · · · · · · · ( 2 )
在等式(2)中，G1表示经由第一发射天线TX1输出的码元，而G2表示经由第二发射天线TX2的码元输出。D表示一个延迟器。在该矩阵中，每行表示一个递归的卷积码，该卷积码是一个复合码。第一行表示第一个递归型卷积编码器300，第二行表示第二个递归型卷积编码器310，而第三行表示第三个递归型卷积编码器320。另外，每列表示一个输出码元。第一个三列(即第一、第二和第三列)表示R-STTC编码器的输出码元，其是经由第一发射天线来发送的，而后三列(即第四、第五和第六列)表示R-STTC编码器的输出码元，其是经由第二发射天线来发送的。应当注意，常规的R-STTC编码器具有三个非系统卷积编码器的并行级联结构。
上面描述的传统的STTC码能够获得编码增益和分集增益，这是因为其是通过同时考虑信道编码、调制技术和多天线的使用而设计的一种码。目前正在积极地研究一种方法，该方法用于通过将图1中示出的作为外部编码器的纠错码和STTC编码器串行级联在一起来形成SC-STC。
然而，在要求增加信道容量和数据速率以实现3G或4G移动通信系统的未来的无线通信系统中，要求改善SC-STC的性能。尽管正在积极地进行作为构成SC-STC的外部编码器的信道编码器的研究，但是关于使用作为内部编码器的STTC编码器的研究还很不够。
此外，在目标在于经由多个天线以改善的性能来发送数据的下一代移动通信系统中，改善STTC编码器的性能是必须要求的。
发明内容
因此，本发明的一个目的是，提供一种通过在多天线的移动通信系统中使用系统STTC码来改善传输性能的编码装置和方法。
本发明的另一个目的是，提供一种通过在多天线的移动通信系统中使用混合的STTC编码器来改善传输性能的编码装置和方法。
本发明的再一个目的是，提供一种通过在多天线的移动通信系统中使用混合的系统的STTC编码器来改善传输性能的编码装置和方法。
根据本发明的第一个方面，提供一种空时格码(STTC)编码装置，该装置具有一个在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，用于执行信道编码的外部编码器，以及一个用于执行空时编码的内部编码器，该装置包括第一个二进制加法器，其用于将从外部编码器输出的第一输入信号加到一个从第一输入信号输出的码元中，且用于经由第一发射天线来传输；第一延迟器，其用于延迟从第一个二进制加法器输出的一个信号，并且将已延迟的信号输出到第一发射天线；第二个二进制加法器，其用于将从外部编码器输出的第二输入信号加到一个从第二输入信号输出的码元中，且用于经由第一发射天线来传输；以及第二延迟器，其用于延迟从第二个二进制加法器输出的一个信号，并且将已延迟的信号输出到第一发射天线。
根据本发明的第二个方面，提供一种空时格码(STTC)编码装置，该装置具有一个在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，用于执行信道编码的外部编码器，以及一个用于执行空时编码的内部编码器，该装置包括第一个二进制加法器，其用于将从外部编码器输出的第一输入信号加到一个从第一输入信号输出的码元中，且用于经由第一发射天线来传输，并且输出其增加的结果给第二发射天线；第一延迟器，其用于延迟从第一个二进制加法器输出的一个信号，并且将已延迟的信号输出到第一发射天线；第二个二进制加法器，其用于将从外部编码器输出的第二输入信号加到一个从第二输入信号输出的码元中，且用于经由第二发射天线来传输，并且将其增加的结果输出到第一发射天线；以及第二延迟器，其用于延迟从第二个二进制加法器输出的一个信号，并且将已延迟的信号输出到第二发射天线。
根据本发明的第三个方面，提供一种空时格码(STTC)编码装置，该装置具有一个在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，用于执行信道编码的外部编码器，以及一个用于执行空时编码的内部编码器，该装置包括第一个二进制加法器，其用于将从外部编码器输出的第一输入信号加到一个从第一输入信号输出的码元中，且用于经由第一发射天线来传输；第一延迟器，其用于延迟从第一个二进制加法器输出的一个信号，并且将已延迟的信号输出到第一发射天线；第二个二进制加法器，其用于将从外部编码器输出的第二输入信号加到一个从第二输入信号输出的码元中，且用于经由第二发射天线来传输；以及第二延迟器，其用于延迟从第二个二进制加法器输出的一个信号，并且将已延迟的信号输出到第二发射天线。
根据本发明的第四个方面，提供一种空时格码(STTC)编码装置，该装置具有一个在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，用于执行信道编码的外部编码器，以及一个用于执行空时编码的内部编码器，该装置包括第一个二进制加法器，其用于将从外部编码器输出的第一输入信号加到一个从第一输入信号输出的码元中，且用于经由第一发射天线来传输；第一延迟器，其用于延迟从第一个二进制加法器输出的一个信号，并且将已延迟的信号输出到第一发射天线；第二个二进制加法器，其用于将从外部编码器输出的第二输入信号加到一个从第二输入信号输出的码元中，且用于经由第二发射天线来传输；以及第二延迟器，其用于延迟从第二个二进制加法器输出的一个信号，并且将已延迟的信号输出到第一发射天线。第三个二进制加法器，其用于将从外部编码器输出的第三输入信号加到一个从第三输入信号输出的码元中，且用于经由第二发射天线来传输；以及第三延迟器，其用于延迟从第三个二进制加法器输出的一个信号，并且将已延迟的信号输出到第二发射天线。
根据本发明的第五个方面，提供一种空时格码(STTC)编码方法，在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，并且在具有用于执行信道编码的外部编码器和一个用于执行空时编码的内部编码器的编码器中，该方法用于执行串联空时码(SC-STC)的空时编码，该方法包括步骤，经由第一发射天线发射一个通过编码第一输入信号而产生的码元，以及通过编码第二输入信号而产生的码元，该第一输入信号是通过第一递归卷积编码器从外部编码器输出的，而第二输入信号是通过第二递归卷积编码器从外部编码器输出的；以及，经由第二发射天线发射第一和第二输入信号。
根据本发明的第六个方面，提供一种空时格码(STTC)编码方法，在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，并且在具有用于执行信道编码的外部编码器和一个用于执行空时编码的内部编码器的编码器中，该方法用于执行串联空时码(SC-STC)的空时编码，该方法包括步骤，将一个通过编码第一输入信号而产生的码元，和在第二递归卷积编码器中的一个特定抽头处输出的用于第二输入信号的码元输出到第一发射天线，该第一输入信号是通过第一递归卷积编码器从外部编码器输出的，该第二输入信号是从外部编码器输出的；以及，将利用第二递归卷积编码器编码第二输入信号而产生的一个码元，以及在第一递归卷积编码器中的一个特定抽头处输出的用于第一输入信号的一个码元输出到第二发射天线。
根据本发明的第七个方面，提供一种空时格码(STTC)编码方法，在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，并且在具有用于执行信道编码的外部编码器和一个用于执行空时编码的内部编码器的编码器中，该方法用于执行串联空时码(SC-STC)的空时编码，该方法包括步骤，将通过编码第一输入信号产生的一个码元，和从外部编码器输出的第二输入信号输出到第一发射天线，该第一输入信号是通过第一递归卷积编码器从外部编码器输出的；并且将通过编码第二输入信号和第一输入信号而产生的一个码元输出到第二发射天线，该第二输入信号是通过第二递归卷积编码器从外部编码器输出的。
根据本发明的第八个方面，提供一种空时格码(STTC)编码方法，在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，并且在具有用于执行信道编码的外部编码器和一个用于执行空时编码的内部编码器的编码器中，该方法用于执行串联空时码(SC-STC)的空时编码，该方法包括步骤，将通过编码第一输入信号，和通过编码第二输入信号以及从外部编码器输出的第三输入信号产生的一个码元输出到第一发射天线，该第一输入信号是通过第一递归卷积编码器从外部编码器输出的，而第二输入信号是通过第二递归卷积编码器从外部编码器输出的；并且将通过编码第三输入信号和第一及第二输入信号而产生的一个码元输出到第二发射天线，该第三输入信号是通过第三递归卷积编码器从外部编码器输出的。
附图说明
从下面结合附图的详细描述中，本发明的上述及其它目的，特征和优点将变得更加显而易见，其中：
图1是示出了使用串行级联的空时码编码装置的一般发射机的结构的框图；
图2是示出了用作内部编码器的常规的基于QPSK调制的R-STTC编码器的结构的框图；
图3是示出了用作内部编码器的常规的基于8PSK调制的R-STTC编码器的结构的框图；
图4A是示出了根据本发明第一个实施例的基于QPSK调制的STTC编码器的结构的框图；
图4B是示出了根据本发明第二个实施例的基于QPSK调制的STTC编码器的结构的框图；
图4C是示出了根据本发明第三个实施例的基于QPSK调制的STTC编码器的结构的框图；
图5是示出了根据本发明第四个实施例的基于8PSK调制的STTC编码器的结构的框图；
图6A和6B是示出了现有技术和本发明第三个实施例之间性能比较的示意图；
图7A是示出了在本发明的实施例和现有技术之间的独立衰落信道模型中的性能比较的曲线图；
图7B是示出了在本发明的实施例和现有技术之间的准静态衰落信道模型中的性能比较的曲线图；以及
图7C是示出了在本发明的实施例和现有技术之间的独立衰落信道和准静态衰落信道模型中的性能比较的曲线图。
具体实施方式
下面将参考附图详细地描述本发明的几个优选实施例。在下面的描述中，为了简明起见，已经省略在此引入的已知的功能和配置的详细描述。
本发明涉及SC-STC，该SC-STC使用STTC编码器作为内部编码器，而且本发明改进了STTC编码器的结构，以便更加适合于SC-STC。尽管构成常规R-STTC编码器的复合码是非系统的，但是本发明将该复合码改变为系统码，同时修改该复合码的输出比特的组合以增加SC-STC的最小距离，从而改善误帧率(FER)的性能。本发明也能将一个空间交织器加到现存的R-STTC编码器中，以方便其实施。
具有1/2码速率的递归卷积码在本发明之中使用的STTC编码器中被用作复合码，而且该复合码在实现QPSK、8PSK、16PSK等中是并行级联的。本发明提出一种适合用于SC-STC的STTC编码器。在根据本发明的STTC编码器中的复合码能够被改变，而且能够通过改变特定复合码的输出比特的组合，以各种方式来实现。
在影响SC-STC性能的因素之中，两个主要的因素包括复合码的类型和复合码的输出比特的组合。一般来说，STTC编码器是通过选择一个合适的卷积码然后确定输出比特的组合这样的处理来构成的。
在本发明的实施例中，系统码被用于作为复合码的一个递归卷积码，而且在一个可选的实施例中，用于STTC编码器的递归卷积码的输出比特的组合被改变，以改善SC-STC的性能。
参考图4A到4C，将描述根据本发明实施例的基于QPSK调制的STTC编码器，并且参考图5，将描述根据本发明一个可选实施例的基于8PSK调制的STTC编码器将被描述。
第一个实施例
参考图4A，现在将描述根据本发明第一个实施例的STTC编码器。通过使用用于递归卷积编码器的系统卷积码代替使用常规的非系统卷积码，来实现第一个实施例。
图4A是示出了根据本发明第一个实施例的基于QPSK调制的STTC编码器的结构的框图。本发明的第一个实施例提出了一种系统递归STTC(SR-STTC)编码器，其输出STTC编码器的输入信号来作为STTC编码器的输出信号。SR-STTC编码器将完整的输入码元，连同由用作复合码的递归卷积编码器编码的输出码元一起输出。
参考图4A，根据本发明第一个实施例的STTC编码器(即SR-STTC编码器)包括两个二进制加法器401和405以及两个延迟器403和407。对于2个已信道编码的输入码元a1和a2来说，图4A中示出的STTC编码器通过QPSK调制输出4个已STTC编码的STTC码元S11、S21、a1和a2。该STTC编码器具有2种递归卷积码结构。递归卷积编码器的数量能够根据调制方法的变化来改变，且二进制加法器和延迟器的数量也能够相应地增加。二进制加法器和延迟器的数量能够依赖于如何实现递归卷积编码器来改变。例如，基于8位相移键控(8PSK)调制的STTC编码器包括3个二进制加法器和3个延迟器，将参考图5对其进行描述。二进制加法器和延迟器的数量也能够根据如何形成构成STTC编码器的递归卷积编码器来改变。以同样的方式，根据第一个实施例的STTC编码器也能够基于16QAM、64QAM、128QAM等来实现。
图4A中示出的根据本发明第一个实施例的基于QPSK调制的SR-STTC编码器通过系统递归卷积编码器400和410来输出4个已STTC编码的码元，以便经由第一个发射天线TX1和第二个发射天线TX2发送已信道编码的输入信号a1和a2，并同时获得空时分集效应。每个递归卷积编码器是一种用于为根据第一个实施例的SR-STTC编码器产生具有1/2码速率的复合码的编码器，并执行QPSK调制，使得两个复合码是并行级联的。
已信道编码的输入信号a1和a2是已信道编码码元，并且连续不断地通过信道编码器(即外部编码器)被输出。连续不断地通过信道编码器输出的码元被顺序地映射到SR-STTC编码器的输入端子，来作为输入信号a1和a2。
输入信号a1是作为码元S11通过第一个二进制加法器401和第一延迟器403被输出，然后经由第一发射天线TX1被发射，且该码元S11被反馈给第一二进制加法器401，在那儿其被加到下一个输入信号上。这里，用于将先前的由延迟器延迟的信号加(累加)到下一个信号上的结构一般被称为累加器。该完整的输入信号a1经由第二发射天线TX2被输出，而没有通过第一个二进制加法器401。
输入信号a2是作为码元S21通过第二个二进制加法器405和第二延迟器407被输出，然后经由第一发射天线TX1被发射，且该码元S21被反馈给第二个二进制加法器405，在那儿其被加到下一个输入信号上。该完整的输入信号a2经由第二发射天线TX2被输出，而没有通过第二个二进制加法器405。
根据本发明第一个实施例的SR-STTC编码器变成了一个系统递归STTC编码器，这是因为完整的输入信号a1和a2经由第二发射天线TX2被输出。
当以矩阵的形式来表示根据图4A中示出的第一个实施例的SR-STTC编码器的输出码元时，该输出矩阵G(D)能够被表示为：
G ( D ) = ( G 1 , G 2 ) = D ( 1 + D ) 0 1 0 0 D ( 1 + D ) 0 1 · · · · · · · · · ( 3 )
在等式(3)中，G1表示经由第一发射天线TX1的码元输出，而G2表示经由第二发射天线TX2的码元输出。D表示一个延迟器。在该矩阵中，每行表示一个递归的卷积码，该卷积码是一个复合码。第一行表示第一个递归型卷积编码器400，而第二行表示第二个递归型卷积编码器410。每列表示一个输出码元。第一个两列(即第一和第二列)表示SR-STTC编码器的输出码元，其是经由第一发射天线来发送的，而后两列(即第三和第四列)表示SR-STTC编码器的输出码元，其是经由第二发射天线来发送的。
从等式(3)中应当能够理解，经由第二发射天线输出的码元G2以2×2单元矩阵的形式来形成。这就意味着G2矩阵的输入和输出值彼此相同。应当注意，SR-STTC是一个系统编码器。
第二个实施例
参考图4B，现在将描述根据本发明第二个实施例的STTC编码器。第二个实施例提供了一种以要经由两个不同的发射天线发送的码元来混合两个累加器的输出比特，然后分发已混合信号的方法。正如在现有技术部分中所描述的，图2中示出的传统的STTC编码器经由一个发射天线(例如，第一发射天线)来发送两个累加器的输出码元，并且在通过延迟器延迟之前经由另一个发射天线(例如，第二发射天线)来发送两个输出码元。然而，本发明的第二个实施例提出了一种经由两个不同的发射天线，在相同的位置发送输出码元的混合方法，该输出码元是从两个卷积编码器中输出的。
图4B是示出了根据本发明第二个实施例的基于QPSK调制的STTC编码器的结构的框图。本发明的第二个实施例提出了一种混合的递归STTC(HR-STTC)编码器，该编码器从两个构成STTC编码器的卷积编码器经由不同的发射天线来发送同一位置的输出码元，来作为STTC编码器的输出信号。
参考图4B，根据本发明第二个实施例的STTC编码器(即HR-STTC编码器)包括两个二进制加法器401和405，以及两个延迟器403和407。对于2个已信道编码的输入码元a1和a2来说，图4B中示出的STTC编码器通过QPSK调制来输出4个已STTC编码的码元S11、S22、S21和S12。STTC编码器具有2种递归卷积码结构。递归卷积编码器的数量能够根据调制方法的变化来改变，同时二进制加法器和延迟器的数量也能够相应地改变。二进制加法器和延迟器的数量能够依赖于如何实施递归卷积编码器来改变。例如，基于8PSK调制的STTC编码器包括3个二进制加法器和3个延迟器，并且以同样的方式，根据第二个实施例的STTC编码器也能够基于16QAM、64QAM、128QAM等来实现。
图4B中示出的根据本发明第二实施例的基于QPSK调制的HR-STTC编码器通过系统递归卷积编码器400和410来输出4个已STTC编码的码元，以便经由第一个发射天线TX1和第二个发射天线TX2发送已信道编码的输入信号a1和a2，同时获得空时分集效应。每个递归卷积编码器是一种用于为根据第二个实施例的HR-STTC编码器产生具有1/2码速率的复合码的编码器，并且执行QPSK调制，使得两个复合码是并行级联的。
已信道编码的输入信号a1和a2是已信道编码的码元，其连续不断地通过信道编码器(即外部编码器)被输出。连续不断地通过信道编码器输出的码元被顺序地映射到HR-STTC编码器的输入端子，来作为输入信号a1和a2。
输入信号a1是作为码元S11通过第一二进制加法器401和第一延迟器403被输出，然后经由第一发射天线TX1被发射，且该码元S11被反馈给第一二进制加法器401，在那儿其被加到下一个输入信号上。这里，用于将先前的由延迟器延迟的信号加(累加)到下一个信号上的结构一般被称为累加器。通过将当前的输入信号加到第一个二进制加法器401中的先前的信号上所计算出的输出码元S12经由第二发射天线TX2被输出。
输入信号a2是作为码元S21通过第二个二进制加法器405和第二延迟器407被输出，然后经由第二发射天线TX2被发射，且码元S21被反馈给第二个二进制加法器405，在那儿其被加到下一个输入信号上。通过将当前的输入信号加到第二个二进制加法器405中的先前的信号上所计算出的输出码元S22经由第一发射天线TX1被输出。通过第二个二进制加法器405和第二延迟器407输出的码元S21经由第二发射天线TX2而不是第一发射天线TX1被发射。
根据本发明第二个实施例的HR-STTC编码器从构成HR-STTC编码器的两个累加器中经由不同的发射天线来发送同一个位置的输出码元。
当以矩阵的形式来表示根据图4B中示出的根据第二个实施例的HR-STTC编码器的输出码元时，该输出矩阵G(D)能够被表示为：
G ( D ) = ( G 1 , G 2 ) = 0 D ( 1 + D ) 1 ( 1 + D ) 0 1 ( 1 + D ) 0 0 D ( 1 + D ) · · · · · · · · · ( 4 )
在等式(4)中，G1表示经由第一发射天线TX1输出的码元，G2表示经由第二发射天线TX2输出的码元。D表示一个延迟器。在该矩阵中，每行表示一个递归的卷积码，该码是一个复合码。第一行表示第一个递归型卷积编码器400，而第二行表示第二个递归型卷积编码器410。每列表示一个输出码元。第一个两列(即第一和第二列)表示HR-STTC编码器的输出码元，其是经由第一发射天线来发送的，而后两列(即第三和第四列)表示HR-STTC编码器的输出码元，其是经由第二发射天线来发送的。
从等式(4)中能够理解，应当注意，根据本发明第二个实施例的HR-STTC的输入/输出矩阵具有一种混合结构。通过各个递归型卷积编码器输出的在相同位置处的码元经由不同的发射天线被发送。根据本发明第二个实施例的HR-STTC编码器能够通过将空间交织器加到现有的R-STTC编码器来实现。
第三个实施例
参考图4C，现在将描述根据本发明第三个实施例的STTC编码器。类似于第一个实施例，第三个实施例是通过使用一种用于递归卷积编码器的系统卷积码代替使用常规的非系统卷积码来实现的。第三个实施例是通过使用在第二个实施例中所用的混合方法来实现的。
图4C是示出了根据本发明第三个实施例的基于QPSK调制的STTC编码器的结构的框图。本发明的第三个实施例提出了一种混合的系统递归STTC(HSR-STTC)编码器，该编码器输出完整的STTC编码器的输入信号来作为STTC编码器的输出信号，并且经由不同的发射天线来发射构成STTC编码器的递归卷积编码器的输出码元。第三个实施例通过将完整的输入码元以及用作复合码的由递归卷积编码器编码的输出码元一起输出来形成一种系统编码器，并且通过经由不同的发射天线发射每个递归卷积编码器的输出码元来形成一种混合编码器。
参考图4C，根据本发明第三个实施例的STTC编码器(即HSR-STTC编码器)包括两个二进制加法器401和405以及两个延迟器403和407。对于2个已信道编码的输入码元a1和a2来说，图4C中示出的STTC编码器通过QPSK调制输出4个已STTC编码的码元S11、S21、a1和a2。该STTC编码器具有2种递归卷积码结构。递归卷积编码器的数量能够根据调制方法的变化来改变，且二进制加法器和延迟器的数量也能够相应地改变。另外，二进制加法器和延迟器的数量能够依赖于如何实施递归卷积编码器来改变。例如，基于8PSK调制的STTC编码器包括3个二进制加法器和3个延迟器，将参考图5对其进行描述。根据第三个实施例的STTC编码器也能够基于16QAM、64QAM、128QAM等来实现。
图4C中示出的根据本发明第三实施例的基于QPSK调制的HSR-STTC编码器通过系统递归卷积编码器400和410来输出4个已STTC编码的码元，以便经由第一个发射天线TX1和第二个发射天线TX2发送已信道编码的输入信号a1和a2，同时获得空时分集效应。每个递归卷积编码器是一个用于为根据第三个实施例的HSR-STTC编码器产生具有1/2码速率的复合码的编码器，并执行QPSK调制，使得两个复合码是并行级联的。
已信道编码的输入信号a1和a2是已信道编码的码元，其连续不断地通过信道编码器(即外部编码器)被输出。连续不断地通过信道编码器输出的码元被顺序地映射到HSR-STTC编码器的输入端子，来作为输入信号a1和a2。
输入信号a1是作为码元S11通过第一二进制加法器401和第一延迟器403被输出，然后经由第一发射天线TX1被发射，码元S11被反馈给第一二进制加法器401，在那儿其被加到下一个输入信号上。这里，用于将一个先前的由延迟器延迟的信号加(累加)到下一个信号上的结构一般被称为累加器。同时，完整的输入信号a1经由第二发射天线TX2被输出，而没有通过第一二进制加法器401。
输入信号a2是作为码元S21通过第二个二进制加法器405和第二延迟器407被输出，然后经由第二发射天线TX2被发射，且码元S21被反馈给第二个二进制加法器405，在那儿其被加到下一个输入信号上。完整的输入信号a2经由第一发射天线TX1被输出，而没有通过第二个二进制加法器405。
根据第三个实施例的HSR-STTC编码器变成了一个系统的递归STTC编码器，这是因为完整的输入信号a1和a2经由第一和第二发射天线TX1和TX2被输出。HSR-STTC编码器变成了一个混合递归STTC编码器，因为通过各个累加器输出的码元S11和S21以及输入信号a1和a2经由不同的发射天线被发送。
当以矩阵的形式来表示根据图4C中示出的第三个实施例的HSR-STTC编码器的输出码元时，该输出矩阵G(D)能够被表示为：
G ( D ) = ( G 1 , G 2 ) = 0 D ( 1 + D ) 1 0 1 0 0 D ( 1 + D ) · · · · · · · · · ( 5 )
在等式(5)中，G1表示经由第一发射天线TX1输出的码元，G2表示经由第二发射天线TX2输出的码元。D表示一个延迟器。在该矩阵中，每行表示一个递归的卷积码，该码是一个复合码。第一行表示第一个递归型卷积编码器400，而第二行表示第二个递归型卷积编码器410。每列表示一个输出码元。第一个两列(即第一和第二列)表示HSR-STTC编码器的输出码元，其是经由第一发射天线来发送的，而后两列(即第三和第四列)表示HSR-STTC编码器的输出码元，其是经由第二发射天线来发送的。
正如从等式(5)中所能够理解的，应当注意，HSR-STTC编码器是一种系统编码器，这是因为完整的输入码元以这样的一种方式被输出，即输入码元a2经由第一发射天线被发射，而输入码元a1经由第二发射天线被发射。
从等式(5)中应当注意，根据本发明第三个实施例的HSR-STTC的输入/输出矩阵具有一种混合结构。也就是说，通过各个递归卷积编码器输出的在相同位置处的码元经由不同的发射天线被发送。根据本发明第三个实施例的HSR-STTC编码器能够通过将空间交织器加到根据本发明第一个实施例的SR-STTC编码器上来实现。
根据本发明第一到第三个实施例的基于QPSK调制的STTC编码器已经被描述。接下来，将描述根据本发明的一个可选实施例的基于8PSK调制的STTC编码器。
第四个实施例
图5是示出了根据本发明第四个实施例的基于8PSK调制的用作内部编码器的HSR-STTC编码器的结构的框图。
参考图5，根据本发明第四个实施例的HSR-STTC编码器包括三个二进制加法器501、505和509，以及三个延迟器503，507和511。对于3个已信道编码的输入码元a1、a2和a3来说，图5中示出的HSR-STTC编码器通过8PSK调制输出6个已STTC编码的码元S11、S21、S31、a1、a2和a3。该HSR-STTC编码器具有3种递归卷积码结构。
每个递归卷积编码器是一个用于产生具有1/2码速率的复合码的编码器，并执行8PSK调制，使得这三个复合码是并行级联的。
图5中示出的基于8PSK调制的HSR-STTC编码器通过递归卷积编码器500、510和520来输出6个已STTC编码的码元，以便经由第一发射天线TX1和第二发射天线TX2来发射已信道编码的输入信号a1、a2和a3，同时获得空时分集效应。
输入信号a1是作为码元S11通过第一二进制加法器501和第一延迟器503被输出，然后经由第一发射天线TX1被发射，且码元S11被反馈给第一二进制加法器501，在那儿其被加到下一个输入信号上。完整的输入信号a1经由第二发射天线TX2被输出，而没有通过第一个二进制加法器501。
输入信号a2是作为码元S21通过第二个二进制加法器505和第二延迟器507被输出，然后经由第一发射天线TX1被发射，以及码元S21被反馈给第二个二进制加法器505，在那儿其被加到下一个输入信号上。该完整的输入信号a2经由第二发射天线TX2被输出，而没有通过第二个二进制加法器505。
输入信号a3是作为码元S31通过第三个二进制加法器509和第三延迟器511被输出，然后经由第二发射天线TX2被发射，以及码元S31被反馈给第三个二进制加法器509，在那儿其被加到下一个输入信号上。该完整的输入信号a3经由第一发射天线TX1被输出，而没有通过第三个二进制加法器509。
根据本发明第四个实施例的HSR-STTC编码器变成了一个系统递归STTC编码器，这是因为完整的输入信号a1、a2和a3经由第一和第二发射天线被输出。另外，HSR-STTC编码器变成一个混合递归STTC编码器，这是因为通过各个累加器输出的信号S11、S21和S31以及输入信号a1、a2和a3经由不同的发射天线被发送。
当以矩阵的形式来表示图5中示出的HSR-STTC编码器的输出码元时，该输出矩阵G(D)能够被表示为：
G ( D ) = ( G 1 , G 2 ) = 0 0 D ( 1 + D ) 1 0 0 0 D ( 1 + D ) 0 0 1 0 1 0 0 0 0 D ( 1 + D ) · · · · · · · · · ( 6 )
在等式(6)中，G1表示经由第一发射天线TX1输出的码元，G2表示经由第二发射天线TX2输出的码元。D表示一个延迟器。在该矩阵中，每行表示一个递归的卷积码，该码是一个复合码。第一行表示第一个递归型卷积编码器500，第二行表示第二个递归型卷积编码器510，而第三行表示第三个递归型卷积编码器520。另外，每列表示一个输出码元。第一个三列(即第一、第二和第三列)表示HSR-STTC编码器的输出码元，其是经由第一发射天线来发送的，而后三列(即第四、第五和第六列)表示HSR-STTC编码器的输出码元，其是经由第二发射天线来发送的。
正如从等式(6)中应当能够理解的，应当注意，HSR-STTC编码器是一种系统编码器，这是因为完整的输入码元以这样的一种方式被输出，即输入码元a3经由第一发射天线被发射，而输入码元a1和a2经由第二发射天线被发射。
从等式(6)中应当注意，根据第四个实施例的HSR-STTC输入/输出矩阵具有一种混合结构。也就是说，通过各个递归卷积编码器输出的在相同位置处的码元经由不同的发射天线被发送。
根据本发明第一到第四个实施例的基于QPSK和8PSK调制的STTC编码器已经被描述。在本发明可能的实施例中，以系统编码器或混合编码器的形式来实现STTC编码器。
本发明通过改变使用递归卷积编码器形成的常规STTC编码器的输出方法来改善性能。出于这个目的，本发明提出一种用于输出完整输入比特的系统STTC编码器、一种用于在传输之前将从各个递归卷积编码器输出的比特映射到不同发射天线的混合STTC编码器、以及一种由系统STTC编码器和混合STTC编码器组成的混合系统STTC编码器。在实现根据本发明实施例的STTC编码器的过程中，每个递归卷积编码器能够进行任何类型的修改，以及为了描述的方便，在前面描述中的已经借助于实例给出递归卷积编码器包括一个二进制加法器和一个延迟器。
现在将参考图6A和6B来描述在本发明的实施例和现有技术之间的性能比较。
图6A和6B是示出了由于格结构(trellis structure)的不同，而在现有技术和本发明第三个实施例之间的性能比较的示意图。尤其是，图6A是示出了根据现有技术的输入/输出码元之间的状态转换关系的示意图，图6B是示出了在本发明第三个实施例，即基于QPSK调制的HSR-STTC编码器中的输入/输出码元之间的状态转换关系的示意图。
参考图6A和6B，在‘00/00’表示式中，前两个数字表示两个输入信号比特并且具有二进制值‘0’或者‘1’。例如，在图4C中，‘00/00’表示a1＝0，并且a2＝0。此外，后两个数字表示输出到天线的码元，其中一个码元是如图4C中示出的QPSK码元。在图6中，为了方便解释，值‘0’变成了QPSK码元的值‘1’，值‘1’变成了QPSK码元的值‘j’，值‘2’变成了QPSK码元的值‘-1’，以及值‘3’变成了QPSK码元的值‘-j’。
在图6A中，一个圆圈元素(circled element)是被选择用于与本发明的一个实施例相比较的数据，并且表示一个输入/输出映射值，在特定时间t处经由两个发射天线同时输出的序列之中，该映射值具有作为输出序列的最概然缺陷(defective)序列‘01’、‘10’、‘01’和‘30’。应当注意，在QPSK星座图中，具有值‘01’、‘10’、‘01’和‘30’的序列是最概然缺陷序列。在常规的STTC编码器中，可能存在作为输入序列的值‘01’或‘11’，该输入序列具有作为输出序列的‘01’、‘10’、‘01’和‘30’。
同样，在图6B中，一个圆圈元素是被选择用于与现有技术相比较的数据，并且表示一个输入/输出映射值，该映射值具有作为输出序列的最概然缺陷序列‘01’、‘10’、‘01’和‘30’。参考图6B，应当注意，不同的输入序列被提供给相同的输出序列来作为常规的输出序列，这是由于根据本发明实施例的STTC编码器的结构上不同的原因。在根据本发明第三个实施例的STTC编码器中，存在作为输入序列的值‘00’、‘01’或者‘10’，该输入序列具有作为输出序列的‘01’、‘10’、‘01’和‘30’。
比较图6A和图6B，应当注意，根据本发明实施例的编码器的输入值具有相对多的用于最概然缺陷输出序列‘01’、‘10’、‘01’和‘30’的‘0’。一般来说，出于下面的原因，输入到STTC编码器的信号具有较少的‘0’。输入到STTC编码器的信号是已经以上述方式进行信道编码的信号，而且鉴于在信道编码处理过程中的最短距离来编码信号时，‘1’出现的概率很高。
基于这样一个事实，应当注意，与现有技术相比较，在整个信号传输期间的误差概率很低，这是由于根据本发明的实施例，可以作为最概然缺陷输出值的输入值具有低概率的原因。尽管相同的输入值被输入，但最概然缺陷输出码元的数量小于现有技术中的数量，从而使得误差率减小。
为了比较根据本发明实施例的SR-STTC、HR-STTC和HSR-STTC编码器与常规的R-STTC编码器，能够利用等式(7)来计算外部编码器中的最小分集，等式(7)表示在独立衰落信道中的误差概率的上边界。在假定c＝[c1，c2，…，ct，…，cl]已被发射的情况下，考虑最大似然接收机错误地判定支持信号e＝[e1，e2，…，et，…，el]的概率。et和ct分别是在时隙t处的e和c中的矢量。
P ( C → E ) ≤ ∏ i ∈ v ( CE ) ( | c t - e t | 2 E S 4 N 0 ) - m = ( ∏ i ∈ v ( C , E ) | c t - e t | 2 ) - m ( E S 4 N 0 ) - | v ( C , E ) | m | · · · · · · ( 7 )
其中，Es是每个天线已发射的能量，N°/2是每个维度中的噪声偏差(noisevariance)，而m是接收天线的数量。
通过n个天线被发射的具有长度为1的代码字C能够以n×l矩阵表示为：
C = ( C 1 · · · · C t · · · · C l ) = c 1 1 · · · c t 1 · · · c t 1 c 1 2 · · · c t 2 · · · c l 2 c 1 3 · · · c t 3 · · · c l 3 · · · · · · c 1 n · · · c t n · · · c t n · · · · · · · · ( 8 )
在等式(7)中，v(C，E)表示在C矩阵的列与E矩阵的列相比较时出现的不同列中的一个列的集合。另外，|v(C，E)|表示每个集合中元素的数量。
在等式(7)中，|ct-et|2由下式计算：
| c t - e t | 2 = Σ i = 1 n | c t i - e t i | 2 · · · · · · ( 9 )
在等式(9)中，‘n’表示输入到编码器的信号的数量。在第一到第三个实施例(用于QPSK)中，n＝2，而在第四个实施例(用于8PSK)中，n＝3。在等式(7)中，‘m’表示接收天线的数量。
从等式(7)中应当理解，为了改善SC-STC编码器的性能， 和|ct-et|2|v(C，E)|一定取最大值。
在实实验中，使用等式(7)，通过改变在SC-STC外部编码器中使用的最小的汉明码距离来计算初始分集，下面的表1中示出了计算结果。
室                                    表1
  外部码的最小汉明距离   用作内部码的STTC
  QPSK   8PSK
  HSR-STTC   HR-STTC   SR-STTC   R-STTC   HSR-STTC   R-STTC
  d＝3   2m   2m   2m   2m   1m   1m
  d＝4   2m   2m   2m   2m   2m   2m
  d＝5   3m   3m   3m   3m   2m   2m
  d＝6   3m   3m   3m   3m   2m   2m
  d＝7   4m   4m   4m   4m   3m   3m
  d＝8   4m   4m   4m   4m   3m   3m
正如能够从表1中所理解的，SC-STC能够获得的最小分集仅与用于外部编码器的代码的最小汉明距离相关，其独立于内部编码器。然而，在下面的表2中，应当注意，用于根据本发明实施例的STTC编码器的SC-STC的最小欧氏距(即，最小欧氏距的平方积)大于用于现有R-STTC编码器的距离。下面的表2中示出了以外部编码器中使用的最小汉明码距离为基础的最小欧氏距的平方积的计算结果。
                                     表2
  外部码的最小汉明加权   QPSK   8-PSK
  R-STTC   SR-STTC   HR-STTC   HSR-STTC   R-STTC   HSR-STTC
  1   2   2   4   4   1.292962   0.005574
  2   2   2   8   8   0.343146   0.356713
  3   8   8   8   24   0.201010   0.275903
  4   16   64   64   1024   0.117749   0.941993
参考表2，应当注意，用于根据本发明一个实施例的HSR-STTC的SC-STC的最小距离被用作一个代码，该代码用于内部编码器，在QPSK和8PSK中显著地减小。因此，在本发明的实施例中提出的STTC编码器，尤其是HSR-STTC编码器当与外部编码器串行级联时，其具有大的最小距离，而且与现有的R-STTC编码器相比较，性能得到了改善。
仿真结果
参考图7A到7C，将给出在本发明的实施例(SR-STTC、HR-STTC和HSR-STTC编码器)和现有技术(R-STTC编码器)之间的性能比较。
图7A是示出了在本发明的实施例和现有技术之间的独立衰落信道模型中的误帧概率比较的曲线图，图7B是示出了在本发明的实施例和现有技术之间的准静态衰落信道模型中的误帧概率比较的曲线图，以及图7C是示出了在本发明的实施例和现有技术之间的独立衰落信道和准静态衰落信道模型中的误帧概率比较的曲线图。
下面是用于仿真的测量条件。
-内部编码器代码：R-STTC、SR-STTC、HR-STTC、HSR-STTC
-外部编码器代码：与LDPC(编码率：0.5)均衡的(1008，3，6)
-信道模型：独立衰落信道和准静态衰落信道
-天线数量：2个发射天线和2个接收天线
-解码：10次迭代LDPC解码和10次迭代LDPC-STTC解码
正如图7A到7C所示出的，应当注意，根据本发明实施例的SR-STTC、HR-STTC和HSR-STTC编码器在性能方面一般来说要优于常规的R-STTC编码器。特别是，根据本发明第三个实施例的HSR-STTC编码器示出了最优的性能。
如上所述，通过输出各个构成STTC编码器的在不同位置的递归卷积编码器的输出码元，并改变发射天线的位置，本发明的实施例已经实现了高性能的STTC编码器。
尽管这些实施例已经提出了基于QPSK和8PSK调制的STTC编码器，但是通过改变构成STTC编码器的递归卷积编码器的数量，也有可能实现利用其它调制方法的STTC编码器。例如，能够通过并行级联4个递归卷积编码器来实现基于16QAM调制的STTC编码器，而STTC编码器能够实现为根据本发明实施例的SR-STTC、HR-STTC、或者HSR-STTC编码器。
本发明不应当被限制到前述的实施例中，通过形成系统卷积编码器，或者在混合结构中实现输出码元，就能够对实施例进行各种修改。
正如从前面的描述中所能理解的，本发明通过形成用作内部编码器的用于SC-STC的SR-STTC编码器或HR-STTC编码器，来增加SC-STC的最小距离，从而降低误帧概率，并且使得性能得以改善。
尽管参考其特定实施例已经示出并描述了本发明，但是本领域普通技术人员应当理解，可以作出各种形式和细节上的改变而不脱离由所附权利要求定义的本发明的精神和范围。

Claims (36)

1、一种空时格码(STTC)编码装置，在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，该装置具有用于执行信道编码的外部编码器以及用于执行空时编码的内部编码器，该装置包括：
第一个二进制加法器，用于将从外部编码器输出的第一输入信号加到从第一输入信号输出的码元上，以用于经由第一发射天线发送；
第一延迟器，用于延迟从第一个二进制加法器输出的信号，以及将已延迟的信号输出到第一发射天线；
第二个二进制加法器，用于将从外部编码器输出的第二输入信号加到从第二输入信号输出的码元上，以用于经由第一发射天线发送；以及
第二延迟器，用于延迟从第二个二进制加法器输出的信号，以及将已延迟的信号输出到第一发射天线。
2、根据权利要求1的STTC编码装置，其中从第一和第二延迟器输出的码元经由第一发射天线被发射。
3、根据权利要求1的STTC编码装置，其中第一和第二输入信号经由第二发射天线被发射。
4、根据权利要求1的STTC编码装置，其中该装置是系统编码装置，其中与输入信号相等的信号在被发射之前被包括在输出信号中。
5、根据权利要求1的STTC编码装置，其中用于该装置的输入/输出功能以矩阵G(D)来表示，该矩阵G(D被定义为：
G ( D ) = ( G 1 , G 2 )
= D ( 1 + D ) 0 1 0 0 D ( 1 + D ) 0 1
其中G1表示经由第一发射天线被发射的码元，G2表示经由第二发射天线被发射的码元，D表示一个延迟，G(D)的第一行表示通过第一个二进制加法器和第一延迟器输出的码元，而第二行表示通过第二个二进制加法器和第二延迟器输出的码元。
6、一种空时格码(STTC)编码装置，在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，该装置具有用于执行信道编码的外部编码器以及用于执行空时编码的内部编码器，该装置包括：
第一个二进制加法器，用于将从外部编码器输出的第一输入信号加到从第一输入信号输出的码元上，以用于经由第一发射天线来发送，以及将第一个二进制加法器的结果输出到第二发射天线；
第一延迟器，用于延迟从第一个二进制加法器输出的信号，以及将已延迟的信号输出到第一发射天线；
第二个二进制加法器，用于将从外部编码器输出的第二输入信号加到从第二输入信号输出的码元上，以用于经由第二发射天线来传输，以及将第二个二进制加法器的结果输出到第一发射天线；以及
第二延迟器，用于延迟从第二个二进制加法器输出的信号，并且将已延迟的信号输出到第二发射天线。
7、根据权利要求6的STTC编码装置，其中从第一延迟器和第二个二进制加法器输出的码元经由第一发射天线被发射。
8、根据权利要求6的STTC编码装置，其中从第二延迟器和第一个二进制加法器输出的码元经由第二发射天线被发射。
9、根据权利要求6的STTC编码装置，其中该装置是混合编码装置，其中用于第一输入信号的已编码输出码元和用于第二输入信号的已编码输出码元经由不同的发射天线被发射。
10、根据权利要求6的STTC编码装置，其中用于该装置的输入/输出功能以矩阵G(D)来表示，该矩阵G(D)被定义为：
G ( D ) = ( G 1 , G 2 )
= 0 D ( 1 + D ) 1 ( 1 + D ) 0 1 ( 1 + D ) 0 0 D ( 1 + D )
其中G1表示经由第一发射天线被发射的码元，而G2表示经由第二发射天线被发射的码元，D表示一个延迟，G(D)的第一行表示通过第一个二进制加法器和第一延迟器输出的码元，而第二行表示通过第二个二进制加法器和第二延迟器输出的码元。
11、一种空时格码(STTC)编码装置，在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，该装置具有用于执行信道编码的外部编码器以及用于执行空时编码的内部编码器，该装置包括：
第一个二进制加法器，用于将从外部编码器输出的第一输入信号加到从第一输入信号输出的码元上，以用于经由第一发射天线来发送；
第一延迟器，用于延迟从第一个二进制加法器输出的信号，以及将已延迟的信号输出到第一发射天线；
第二个二进制加法器，用于将从外部编码器输出的第二输入信号加到从第二输入信号输出的码元上，以用于经由第二发射天线来发送；以及
第二延迟器，用于延迟从第二个二进制加法器输出的信号，并且将已延迟的信号输出到第二发射天线。
12、根据权利要求11的STTC编码装置，其中，从第一延迟器输出的码元和第二输入信号经由第一发射天线被发射。
13、根据权利要求11的STTC编码装置，其中，从第二延迟器输出的码元和第一输入信号经由第二发射天线被发射。
14、根据权利要求11的STTC编码装置，其中，该装置是系统编码装置，其中与输入信号相等的信号在被发射之前被包括在输出信号中。
15、根据权利要求11的STTC编码装置，其中，该装置是混合编码装置，其中用于第一输入信号的已编码输出码元和用于第二输入信号的已编码输出码元经由不同的发射天线被发射。
16、根据权利要求11的STTC编码装置，其中，用于该装置的输入/输出功能以矩阵G(D)来表示，该矩阵G(D)被定义为：
G ( D ) = ( G 1 , G 2 )
= 0 D ( 1 + D ) 1 0 1 0 0 D ( 1 + D )
其中G1表示经由第一发射天线被发射的码元，G2表示经由第二发射天线被发射的码元，D表示一个延迟，G(D)的第一行表示通过第一个二进制加法器和第一延迟器输出的码元，而第二行表示通过第二个二进制加法器和第二延迟器输出的码元。
17、一种空时格码(STTC)编码装置，在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，该装置具有用于执行信道编码的外部编码器以及用于执行空时编码的内部编码器，该装置包括：
第一个二进制加法器，用于将从外部编码器输出的第一输入信号加到从第一输入信号输出的码元上，以用于经由第一发射天线来发送；
第一延迟器，用于延迟从第一个二进制加法器输出的信号，并且将已延迟的信号输出到第一发射天线；
第二个二进制加法器，用于将从外部编码器输出的第二输入信号加到从第二输入信号输出的码元上，以用于经由第一发射天线来发送；
第二延迟器，用于延迟从第二个二进制加法器输出的信号，以及将已延迟的信号输出到第一发射天线；
第三个二进制加法器，用于将从外部编码器输出的第三输入信号加到从第三输入信号输出的码元上，以用于经由第二发射天线来发送；以及
第三延迟器，用于延迟从第三个二进制加法器输出的信号，以及将已延迟的信号输出到第二发射天线。
18、根据权利要求17的STTC编码装置，其中，从第一和第二延迟器输出的码元以及第三输入信号经由第一发射天线被发射。
19、根据权利要求17的STTC编码装置，其中，从第三延迟器输出的码元以及第一和第二输入信号经由第二发射天线被发射。
20、根据权利要求17的STTC编码装置，其中，该装置是系统编码装置，其中与输入信号相等的信号在被发射之前被包括在输出信号中。
21、根据权利要求17的STTC编码装置，其中，该装置是混合编码装置，其中用于第一和第二输入信号的已编码输出码元以及用于第三输入信号的已编码输出码元经由不同的发射天线被发射。
22、根据权利要求17的STTC编码装置，其中，用于该装置的输入/输出功能以矩阵G(D)来表示，该矩阵G(D)被定义为：
G ( D ) = ( G 1 , G 2 )
= D ( 1 + D ) 0 0 0 0 1 0 D ( 1 + D ) 0 0 1 0 0 0 1 D ( 1 + D ) 0 0
其中G1表示经由第一发射天线被发射的码元，G2表示经由第二发射天线被发射的码元，D表示一个延迟，G(D)的第一行表示通过第一个二进制加法器和第一延迟器输出的码元，第二行表示通过第二个二进制加法器和第二延迟器输出的码元，而第三行表示通过第三个二进制加法器和第三延迟器输出的码元。
23、一种空时格码(STTC)编码方法，在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，并且在具有用于执行信道编码的外部编码器和用于执行空时编码的内部编码器的编码器中，该方法用于执行串行级联空时码(SC-STC)的空时编码，该方法包括步骤：
经由第一发射天线发射通过编码第一输入信号所产生的码元以及通过编码第二输入信号所产生的码元，其中该第一输入信号是通过第一递归卷积编码器从外部编码器输出的，而第二输入信号是通过第二递归卷积编码器从外部编码器输出的；以及
经由第二发射天线发射第一和第二输入信号。
24、根据权利要求23的STTC编码方法，其中，该编码方法是系统编码方法，其中与输入信号相同的信号在被发射之前被包括在输出信号中。
25、根据权利要求23的STTC编码方法，其中，用于该编码方法的输入/输出功能以矩阵G(D)来表示，该矩阵G(D)被定义为：
G ( D ) = ( G 1 , G 2 )
= D ( 1 + D ) 0 1 0 0 D ( 1 + D ) 0 1
其中G1表示经由第一发射天线被发射的码元，G2表示经由第二发射天线被发射的码元，D表示一个延迟，G(D)的第一行表示通过第一个二进制加法器和第一延迟器输出的码元，而第二行表示通过第二个二进制加法器和第二延迟器输出的码元。
26、一种空时格码(STTC)编码方法，在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，并且在具有用于执行信道编码的外部编码器和用于执行空时编码的内部编码器的编码器中，该方法用于执行串行级联空时码(SC-STC)的空时编码，该方法包括步骤：
将通过编码第一输入信号所产生的码元，和在第二递归卷积编码器中的一个特定抽头处输出的用于第二输入信号的码元输出到第一发射天线，其中该第一输入信号是通过第一递归卷积编码器从外部编码器输出的，该第二输入信号是从外部编码器输出的；以及
将通过第二递归卷积编码器编码第二输入信号所产生的码元以及在第一递归卷积编码器中的一个特定抽头处输出的用于第一输入信号的码元输出到第二发射天线。
27、根据权利要求26的STTC编码方法，其中，该编码方法是混合编码方法，其中用于第一输入信号的已编码输出码元和用于第二输入信号的已编码输出码元经由不同的发射天线被发射。
28、根据权利要求26的STTC编码方法，其中，用于该编码方法的输入/输出功能以矩阵G(D)来表示，该矩阵G(D)被定义为：
G ( D ) = ( G 1 , G 2 )
= 0 D ( 1 + D ) 1 ( 1 + D ) 0 1 ( 1 + D ) 0 0 D ( 1 + D )
其中G1表示经由第一发射天线被发射的码元，G2表示经由第二发射天线被发射的码元，D表示一个延迟，G(D)的第一行表示通过第一个二进制加法器和第一延迟器输出的码元，而第二行表示通过第二个二进制加法器和第二延迟器输出的码元。
29、一种空时格码(STTC)编码方法，在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，并且在具有用于执行信道编码的外部编码器和用于执行空时编码的内部编码器的编码器中，该方法用于执行串行级联空时码(SC-STC)的空时编码，该方法包括步骤：
将通过编码第一输入信号产生的码元和从外部编码器输出的第二输入信号输出到第一发射天线，其中该第一输入信号是通过第一递归卷积编码器从外部编码器输出的；以及
将通过编码第二输入信号和第一输入信号所产生的码元输出到第二发射天线，其中该第二输入信号是通过第二递归卷积编码器从外部编码器输出的。
30、根据权利要求29的STTC编码方法，其中，该编码方法是系统编码方法，其中与输入信号相等的信号在被发射之前被包括在输出信号中。
31、根据权利要求29的STTC编码方法，其中，该编码方法是混合编码方法，其中用于第一输入信号的已编码输出码元和用于第二输入信号的已编码输出码元经由不同的发射天线被发射。
32、根据权利要求29的STTC编码方法，其中，用于该编码方法的输入/输出功能以矩阵G(D)来表示，该矩阵G(D)被定义为：
G ( D ) = ( G 1 , G 2 )
= 0 D ( 1 + D ) 1 0 1 0 0 D ( 1 + D )
其中G1表示经由第一发射天线被发射的码元，G2表示经由第二发射天线被发射的码元，D表示一个延迟，G(D)的第一行表示通过第一个二进制加法器和第一延迟器输出的码元，而第二行表示通过第二个二进制加法器和第二延迟器输出的码元。
33、一种空时格码(STTC)编码方法，在包括一个或者多个发射天线的移动通信系统中，并且在具有用于执行信道编码的外部编码器和用于执行空时编码的内部编码器的编码器中，该方法用于执行串行级联空时码(SC-STC)的空时编码，该方法包括步骤：
将通过编码第一输入信号所产生的码元、通过编码第二输入信号以及从外部编码器输出的第三输入信号所产生的码元输出到第一发射天线，其中该第一输入信号是通过第一递归卷积编码器从外部编码器输出的，而第二输入信号是通过第二递归卷积编码器从外部编码器输出的；以及
将通过编码第三输入信号和第一及第二输入信号所产生的码元输出到第二发射天线，其中该第三输入信号是通过第三递归卷积编码器从外部编码器输出的。
34、根据权利要求33的STTC编码方法，其中，该编码方法是系统编码方法，其中与输入信号相等的信号在被发射之前被包括在输出信号中。
35、根据权利要求33的STTC编码方法，其中，该编码方法是混合编码方法，其中用于第一和第二输入信号的已编码输出码元和用于第三输入信号的已编码输出码元经由不同的发射天线被发射。
36、根据权利要求33的STTC编码方法，其中用于该编码方法的输入/输出功能以矩阵G(D)来表示，该矩阵G(D)被定义为：
G ( D ) = ( G 1 , G 2 )
= D ( 1 + D ) 0 0 0 0 1 0 D ( 1 + D ) 0 0 1 0 0 0 1 D ( 1 + D ) 0 0
其中G1表示经由第一发射天线被发射的码元，G2表示经由第二发射天线被发射的码元，D表示一个延迟，G(D)的第一行表示通过第一个二进制加法器和第一延迟器输出的码元，第二行表示通过第二个二进制加法器和第二延迟器输出的码元，而第三行表示通过第三个二进制加法器和第三延迟器输出的码元。
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