[发明专利]优化吞吐量的多天线多速率发射机及其发射方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信系统中多发射多接收(MIMO，Multiple Input Multiple Output)天线技术领域，特别涉及一种多天线多速率发射机及其发射方法。

背景技术

在无线通信系统中，为越来越多的移动用户提供高速率数据和多媒体业务已经日益迫切，而基于多个发送与接收天线的MIMO技术现已证明是提供高速无线数据和多媒体业务的有潜力的方法。

闭环自适应多天线系统根据信道状态和接收机技术，在发送端选择不同的发送模式，追求用户数据吞吐量最大化。目前，发送端根据不同的接收方式，在几种不同的空时处理模式中进行切换。如根据条件数(condition number)和接收信躁比(SNR)，在正交空时分组码(O-STBC，速率R＝1/2，R＝3/4)、分层复用(V-BLAST，速率为发送天线数)、波束成型(Beamforming，速率R＝1)三种模式间切换。在接收端，对应三类发送模式，分别在对应的接收机算法间切换。也有可采用采用时空分组码(STBC，space-time block coding)，垂直贝尔实验室分层空时结构(V-BLAST)，混合STBC与V-BLAST三种模式以及使用不同的星座映射方式，根据最小误符号率来进行不同模式的切换，接收机根据选择的发送模式在三种接收机中切换。(下文中称该自适应系统为多模自适应MIMO系统)。

在相同的发送模式下，采用不同的接收机技术，其系统吞吐量不同。在实际通信系统中，为了降低接收机复杂度，线性接收机是主要考虑的接收机技术。

仅仅基于SNR或者条件数来进行切换，虽然切换算法简单，但不能取得最优的系统容量；只是基于未编码系统，即使制定了最优系统容量的切换准则，在使用信道编码的系统中也不能适用。如何设计在编码系统中趋近最大系统容量的切换，并尽量降低切换算法的复杂度，是本领域技术人员追求的目标。

发明内容

本发明提供一种优化吞吐量的多天线多速率发射机及其发射方法，针对统一置信传播检测器设计统一发送结构模式，主要应用于自适应MIMO系统中。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种优化吞吐量的多天线多速率发射机，包括信源模块、信道编码器模块、比特交织器模块、调制器模块，所述调制器模块输出符号序列S，其特征在于：还包括模式切换处理器和空时/空频处理器，所述模式切换处理器用于计算编码系统在某一接收方法对应的接收机下采用备选的各种速率对应的发送矩阵时的系统吞吐量，并选取其中最大值相对应的发送矩阵作为系统采用的预编码矩阵P，所述空时/空频处理器用于计算发送符号矩阵v，其中发送矩阵V为预编码矩阵P乘以输出符号序列S。

其中，所述预编码矩阵P为一稀疏矩阵。

一种优化吞吐量的多天线多速率发射方法，包括以下步骤：

1)调制产生一组符号调制后符号序列s；

2)计算编码系统在某一接收方法下采用备选的各种速率对应的发送矩阵时的系统吞吐量；

3)选取其中吞吐量最大值相对应的发送矩阵作为系统采用的预编码矩阵P；

4)计算发送符号矩阵v，其中发送矩阵V为预编码矩阵P乘以输出符号序列S。

其中，所述步骤2)中系统吞吐量的计算方法具体包括以下步骤：

(1)计算不同发送符号在最小均方误差接收机下的判决信噪比；

(2)对这些判决信噪比进行平均；

(3)通过查找系统预编码矩阵下的性能表，得到该预编码矩阵对应的系统吞吐量。