[发明专利]多天线空间复用最优探测

说明书

技术领域

本发明通常涉及无线通信，特别涉及多输入多输出（MIMO） 系统里软比特（soft bit）输出的多天线空间复用最优探测（MASMOD）。

发明背景

随着无线通信的发展，对增加带宽和增加功能的需求也日益强 烈。随着每一代无线系统，其速度、带宽和可靠性都会有增强。其中一种 受欢迎的能够提高无线系统整体性能的技术就是使用多天线。多输入多输 出（MIMO）系统提供多个天线给每个发射机和接收机。例如，接收机有 两个或多个接收天线，而发射机有两个或多个发射天线。这种MIMO系统 应用在各种数字通信模块方案中，如正交频分多址（OFDMA）、码分多址 （CDMA）等。此外，这种系统为新一代无线局域网如Wi-Fi技术、和宽 带无线接入系统如全球微波互联接入（WiMAX）技术、以及由第三代合 作伙伴计划（3GPP）定义的长期演进技术（LTE）提供了基础。

一个用于MIMO系统的最普遍和最有希望的传输机制是空间 复用（spatial multiplexing）。空间复用是一种传输技术，其能够独立和单独 地从每个发射天线发射编码数据信号，称为“信号流”。所以，传输信道空 间被重复使用或多路复用。空间复用的最大阶数受限于发射或接收天线的 最小数目。因此，当有三个接收天线和四个发射天线连接时，空间复用的 阶数为3，反过来，当有四个接收天线和三个发射天线连接时，空间复用 的阶数也是3。这种复用阶数（multiplexing order）是指信号流可以并行传 输的倍数等于复用阶数，从而极大地提高频谱效率（即每秒可以在无线信 道上传输的比特数，赫兹（Hz））。

图1是使用空间复用的典型MIMO无线系统10的模块示意图。 发射机100包括处理模块101，其将输入I_n处理成比特b₁,b₂，...b_n，以便 传输到接收机102。正交调制器mod₁,mod₂，...mod_n将比特b₁,b₂，...b_n调 制成调制符号x₁,x₂，...x_n，通过天线a_t1,a_t2，...a_tn组成的发射天线阵发射出 去。正交调制器mod₁,mod₂，...mod_n进行符号调制，使每个星座点的同相/ 正交(I/Q)部分与两个相位差为90度的载波信号进行调制。正交调制方案的 例子有正交幅度调制（QAM）、正交相移键控（QPSK）、正交幅移键控 （QASK）等。

由于调制符号x₁是通过天线a_t1进行发射，接收天线阵的每个 天线a_r1,a_r2，...a_rn通过天线之间的特别信道接收到接收信号y₁。特别信道 被表示为信道矩阵h₁₁,h₁₂，...h_1n，其中信道矩阵h_ij是指发射机天线a_tj和接 收机天线a_ri之间的信道响应。接收信号y₁,y₂，...y_n由数学关系式表达如下：