[发明专利]用于多天线传输系统中空间－时间－频率编码的系统和方法

说明书

技术领域

本发明主要地涉及用于实现无线通信的多天线系统和方法，并且具体地涉及用于对信号进行空间-时间-频率编码以便在实现无线通信时提供分集的多天线系统和方法。

背景技术

随着无线通信系统的发展，无线系统设计对于设备和性能要求已经变得要求越来越高。将会需要与第一代(1G)模拟系统和当前使用的第二代(2G)数字系统相比而言被称为第三代(3G)和第四代(4G)系统的未来无线系统以便除了高质量的语音服务之外还提供高质量高传输速率的数据服务。在有系统服务性能要求的同时还有会强烈地影响移动终端设计的设备设计约束。将要求3G和4 G无线移动终端是也能够提供这些未来无线系统所需复杂语音和数据服务的更小、更轻、更具功率效率的单元。

随时间变化的多径衰落是无线系统中这样一种效应，其中传输信号沿着多个路径传播到接收器，由于在接收器对信号的构造性和解构性求和而造成接收信号的衰落。已知数种方法可用于克服多径衰落的影响，比如利用纠错编码进行时间交织、通过利用扩频技术来实施频率分集或者发送器功率控制技术。然而，这些技术就用于3G和4G系统而言都具有缺陷。时间交织可能引入不必要的延迟，扩频技术可能需要对大带宽的分配以克服大的相干带宽，而功率控制技术可能需要比复杂的接收器到发送器反馈技术所需更高的发送器功率而这增加了移动终端的复杂度。所有这些缺陷对于实现第三代和第四代移动终端所需特征都具有负面影响。

天线分集是用于克服无线系统中多径衰落的影响的另一技术。在发送分集中，多路复用并且处理信号以生成多个分离信号，这些分离信号然后经由两个或者更多物理上分离的天线来发送。类似地，在接收分集中，两个或者更多物理上分离的天线用来接收信号，该信号然后通过组合和切换来处理以生成接收信号。已知为多输入多输出(MIMO)系统的各种系统利用发送分集和接收分集这二者，并且在无线通信中提供多路复用和分集增益。

在Alamouti等人的授权日为2001年2月6日、标题为Transmitter Diversity Technique for Wireless Communications的美国专利第6,185,258号中公开了一种发送分集技术，按照该技术，两个发送天线冗余地发送信息到单个接收天线，以援引的方式将该专利的内容结合于此。根据Alamouti发送分集技术，在“时间隙”期间中时域地发送信息，这些时间隙的持续时间小到足以使得两个信道中各信道上的传输质量在时间隙期间中有效地不变。时间隙划分成符号周期，各符号周期代表从天线发送单个符号的时间。

根据Alamouti发送分集技术，在持续时间为两个符号周期的时间隙中，第一天线在第一符号周期期间发送符号z₁而在第二符号周期期间发送符号-z₂^*，以及第二天线在第一符号周期期间发送符号z₂而在第二符号周期期间发送符号z₁^*。这里“a^*”表示“a”的复共轭(即如果a＝x+yj，则a^*＝x-yj)。时间隙可以称为“时间-空间隙”，这是为了表明多个天线在进行发送--强调了有空间分集--或者可以简称为“时隙”。Alamouti矩阵C_Ala表示如下，其中各行对应于发送天线，而各列对应于符号周期。