专利名称：用于多输入多输出系统的发送设备和方法
技术领域：
本发明一般涉及一种无线通信系统，更具体地讲，涉及一种用于多输入多输出(MIMO)通信系统的发送方案。
背景技术：
在使用多个发送天线和接收天线来发送/接收数据的MIMO通信系统中，通过发送和接收天线形成的MIMO信道被分解为多个独立的空间信道。所述空间信道中的每个被映射到一维，由多个发送和接收天线创建的附加维数的使用提高了MIMO系统的性能。
在无线通信系统中，传输数据通过编码和调制处理形成符号流，符号流被移相为适于在无线信道上传输的射频(RF)调制的信号。
使用MIMO系统的数据传输方案分为空间多工(SM)方案和空间分集(SD)方案。SM方案在发送器和接收器中使用多个天线来同时发送不同的数据，从而不增加系统的带宽就能高速发送数据。SD方案经多个发送天线发送相同的数据，从而获得发送分集增益。
图1是示出基于贝尔实验室分层次空时(BLAST)方案的发送器的结构的方框图，所述BLAST方案是传统SM方案。输入比特流由多路复用器(MUX)101多路复用为四个并行符号流S1、S2、S3和S4。单个符号流S1、S2、S3和S4根据其关联的调制器103的调制技术被调制成调制符号X1、X2、X3和X4，然后通过四个关联的发送天线被发送。在这种情况下，调制技术是正交相移键控(QPSK)方案。在BLAST方案中，复用增益与发送天线和接收天线的数量成比例。然而，由于BLAST方案不提供分集增益，所以在高信噪比(SNR)环境中比特误码率(BER)性能降低，并且根据接收器类型和发送最优化方法BLAST方案的性能会突然改变。
图2是示出基于双空时发送分集(DSTTD)方案的发送器的结构的方框图，所述DSTTD方案是传统SD方案。通过图1的处理调制的调制符号X1、X2、X3和X4在被发送之前由预编码器105的发送矩阵对它们预编码。所述发送矩阵具有等式(1)定义的形式B=x1x2x5x6x2*-x1*x6*-x5*x3x4x7x8x4*-x3*x8*-x7*··········(1)]]>使用等式(1)所示的4×4发送矩阵的DSTTD方案具有复用增益2和分集增益2，因而性能提高，但是由于复用增益减小而导致数据速率降低。
为了提高系统性能，最近已将MIMO系统设计为支持SM技术和SD技术中的至少一个。在这种方案中，根据信道条件和要求的结果，在给定时间段选择特定的传输技术。
然而，由于空间多工传输技术和空间分集传输技术在设计上彼此不同，所以在一个系统内支持空间多工和空间分集传输技术增加了收发器的复杂性。
发明内容
提供本发明以基本上解决至少以上问题和/或缺点。因此，本发明的一个目的是提供一种通过简单编码处理在保持传统空间分集技术中的分集增益的同时提高复用增益的发送设备和方法。
本发明的另一目的是提供一种通过修改比特/符号映射模式来调整分集增益的发送设备和方法。
本发明的另一目的是提供一种提高复用增益和调整分集增益而不增加解码器复杂性的发送设备和方法。
本发明的另一目的是提供一种通过根据环境来调整复用增益和分集增益从而最大限度地提高系统性能而不增加复杂性的发送设备和方法。
根据本发明的一方面，提供了一种多输入多输出(MIMO)通信系统中的发送器。该发送器包括多路复用器，用于将输入比特流多路复用为符号，并并行输出所述符号；比特/符号映射器，用于对构成在相同时间段从多路复用器输出的所述符号的比特进行重排，并输出重排的比特作为映射符号；和调制器，用于根据从比特/符号映射器输出的并行映射符号的关联调制方案对其进行调制，并经调制的符号的关联天线发送调制的符号。
根据本发明的另一方面，提供了一种多输入多输出(MIMO)通信系统中的发送方法。该方法包括以下步骤将串行输入比特流多路复用为在相同时间段输出的并行符号；通过对构成并行输出符号的比特进行重排来产生映射符号；和根据映射符号的关联调制方案对其进行调制，并同时经调制的符号的关联天线发送调制的符号。
根据本发明的另一方面，提供了一种多输入多输出(MIMO)通信系统中的发送方法。该方法包括以下步骤多路复用串行输入比特流，并在相同时间段输出四个符号；以两个符号为单位映射所述四个符号；通过对构成映射符号的比特进行重排来产生四个映射符号；和根据产生的四个映射符号的关联调制方案对其进行调制，并同时经调制的符号的关联发送天线发送调制的符号。
通过下面结合附图所进行的详细描述，本发明的以上和其它目的、特点和优点将会变得清楚，其中图1是示出基于作为传统空间多工方案的贝尔实验室分层次空时(BLAST)方案的发送器的结构的方框图；图2是示出基于作为传统空间分集方案的双空时传输分集(DSTTD)方案的发送器的结构的方框图；和图3是示出根据本发明实施例的多输入多输出(MIMO)发送器的结构的方框图。
具体实施例方式
现在将参照附图来描述根据本发明的MIMO发送设备和方法。
图3是示出根据本发明的MIMO发送设备的结构的方框图。如图3所示，根据本发明的MIMO发送设备包括多路复用器301，用于将输入比特b1、b2、b3，b4，…多路复用为多个并行符号流S1、S2、S3和S4；比特/符号映射器303，用于将构成并行符号流的比特映射为多个映射符号M1、M2、M3和M4；以及多个调制模块305，使用预定调制技术将映射符号M1、M2、M3和M4调制为传输符号X1、X2、X3和X4，并经其关联发送天线发送传输符号X1、X2、X3和X4。可在发送传输符号X1、X2、X3和X4之前通过发送矩阵对其预编码。最好，本发明使用的调制技术是16正交幅度调制(16QAM)方案。
这里，为了阐述假定发送天线的数量Nt为4(Nt＝4)。
多路复用器301一接收到输入比特b1，b2，b3，b4，…，就通过以8比特为单位处理输入比特b1，b2，b3，b4，…来产生4个符号S1、S2、S3和S4。产生的符号中的每个包括两比特。换句话说，符号S1代表输入比特b1和b2，符号S2代表输入比特b3和b4，符号S3代表输入比特b5和b6，符号S4代表输入比特b7和b8。产生的符号S1、S2、S3和S4被并行输入比特/符号映射器303，比特/符号映射器303通过对构成符号S1、S2、S3和S4的比特执行映射重排来产生映射符号M1、M2、M3和M4，映射符号M1、M2、M3和M4的数量等于其输入符号S1、S2、S3和S4的数量。在比特重排处理中，通过对构成第一符号S1的输入比特b1和b2以及构成第三符号S3的输入比特b5和b6顺序排列来构造第一映射符号M1。通过对构成第二符号S2的输入比特b3和b4以及构成第四符号S4的输入比特b7和b8顺序排列来构造第二映射符号M2。同样，通过对构成第三符号S3的输入比特b5和b6以及构成第一符号S1的输入比特b1和b2顺序排列来构造第三映射符号M3，通过对构成第四符号S4的输入比特b7和b8以及构成第二符号S2的输入比特b3和b4顺序排列来构造第四映射符号M4。总之，映射符号M1、M2、M3和M4分别具有M1＝b1b2b5b6，M2＝b3b4b7b8，M3＝b5b6b1b2和M4＝b7b8b3b4的比特流。构造的映射符号M1、M2、M3和M4被输入到调制器305，构成调制器305的调制模块使用16正交幅度调制(16QAM)方案将映射符号M1、M2、M3和M4调制为传输符号X1、X2、X3和X4，并经其关联的发送天线发送传输符号X1、X2、X3和X4。
尽管这里通过对构成两个不同符号的比特顺序排列来创建每个映射符号，但是构成符号的比特的数量、从符号复制的比特的数量、构成映射符号的比特的数量、符号的数量和复制的符号的排列顺序根据系统环境而改变，并且这种改变引起分集增益和数据速率的改变，其中，构成映射符号的比特将从所述符号中的每个复制。
此外，尽管这里将16QAM用作调制方案，但是本发明的实施例不限于此，并还可应用于诸如正交相移键控(QPSK)或64QAM的各种调制方案。
如可从上述描述中所理解的，这种新颖的数据发送设备和方法通过使用比特/符号映射的简单编码处理，可在保持传统空间多工传输方案中可获得的数据速率的同时提高分集增益，并且可在保持传统空间分集传输方案中可获得的分集增益的同时提高数据速率。
此外，这种新颖的数据发送设备和方法可根据要求的系统条件来调整复用增益和分集增益而不增加系统实现的复杂性，从而最大限度地提高系统性能。
尽管已参照本发明的某些优选实施例显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可对其进行形式和细节的各种改变。
权利要求
1.一种多输入多输出通信系统中的发送器，该发送器包括多路复用器，用于将输入比特流多路复用为符号，并并行输出所述符号；比特/符号映射器，用于对构成在相同时间段从多路复用器输出的所述符号的比特进行重排，并输出重排的比特作为映射符号；和调制器，用于根据从比特/符号映射器输出的并行映射符号的关联调制方案对其进行调制，并经调制的符号的关联天线发送调制的符号。
2.如权利要求1所述的发送器，其中，所述比特/符号映射器以至少两个符号为单位选择在相同时间段从多路复用器输出的符号，并以预定次序对构成选择的符号的所有比特进行重排。
3.如权利要求1所述的发送器，其中，所述比特/符号映射器以至少两个符号为单位选择在相同时间段从多路复用器输出的符号，在构成每个选择的符号的比特中选择预定比特位置的至少一个比特，并对选择的比特进行重排。
4.一种多输入多输出通信系统中的发送方法，该方法包括以下步骤将串行输入比特流多路复用为在相同时间段输出的并行符号；通过对构成并行输出符号的比特进行重排来产生映射符号；和根据映射符号的关联调制方案对其进行调制，并同时经调制的符号的关联天线发送调制的符号。
5.如权利要求4所述的调制方法，其中，所述产生步骤包括以至少两个符号为单位选择所述并行输出符号；和对构成选择的符号的所有比特进行重排。
6.如权利要求4所述的调制方法，其中，所述产生步骤包括以至少两个符号为单位选择所述并行输出符号；和复制构成每个选择的符号的比特中的至少两个比特；和以预定次序对复制的比特进行排序。
7.如权利要求6所述的发送方法，其中，所述映射符号的数量等于所述并行输出符号的数量。
8.如权利要求4所述的发送方法，其中，所述产生步骤包括以至少两个符号为单位选择所述并行输出符号；复制构成每个选择的符号的比特中预定比特位置的至少一个比特；和以预定次序对复制的比特进行排序。
9.一种多输入多输出通信系统中的发送方法，该方法包括以下步骤多路复用串行输入比特流，并在相同时间段输出四个符号；以两个符号为单位映射所述四个符号；通过对构成映射符号的比特进行重排来产生四个映射符号；和根据产生的四个映射符号的关联调制方案对其进行调制，并同时经调制的符号的关联发送天线发送调制的符号。
10.如权利要求9所述的发送方法，其中，所述符号中的每个包括至少两个比特。
11.如权利要求10所述的发送方法，其中，所述产生步骤包括复制构成每个符号的比特中的至少两个比特；和以预定次序对复制的比特进行重排。
12.如权利要求10所述的发送方法，其中，所述产生步骤包括复制构成每个符号的比特中特定比特位置的至少两个比特；和以预定次序对复制的比特进行重排。
全文摘要
本发明提供了一种多输入多输出(MIMO)通信系统中的发送器。该发送器包括多路复用器，用于将输入比特流多路复用为符号，并并行输出所述符号；比特/符号映射器，用于对构成在相同时间段从多路复用器输出的所述符号的比特进行重排，并输出重排的比特作为映射符号；和调制器，用于根据从比特/符号映射器输出的并行映射符号的关联调制方案对其进行调制，并经调制的符号的关联天线发送调制的符号。
文档编号H04L27/02GK1815917SQ200610003308
公开日2006年8月9日 申请日期2006年2月5日 优先权日2005年2月2日
发明者南承勋, 黄赞洙, 郑在学, 丁英镐, 卢元一, 蔡赞秉 申请人:三星电子株式会社