[发明专利]用于双天线脉冲UWB通信系统的空时编码/解码方法

说明书

技术领域

本发明同时涉及超宽带UWB电信领域和多天线空时编码 (STC)系统。

背景技术

多天线类型的无线电信系统在现有技术中是众所周知的。这些 系统使用多个发射和/或接收天线，并且根据采用的结构类型被称 为：MIMO(多输入多输出)、MISO(多输入单输出)或SIMO(单 输入多输出)。随后我们将使用该术语MIMO来覆盖上述的MIMO 和MISO变型。在发射和/或接收中使用空间分集使得这些系统能够 提供远大于传统的单天线系统(单输入单输出的SISO)的信道容 量。该空间分集通常由通过空时编码利用时间分集来完成。在这种 编码中，在多个天线上以及在多个传输时刻对待传送的信息符号进 行编码。已知两种主要类型的利用空时编码的MIMO系统：空时网 格编码(STTC)系统和空时块编码(STBC)系统。在网格编码系 统中，空时编码器可以被看作有限状态机，其根据当前状态和待编 码的信息符号，将P个传输符号提供给P个天线。利用多维Viterbi 算法在接收时进行解码，该算法的复杂度根据状态数按指数规律增 加。在块编码系统中，待传输的信息符号块以传输符号矩阵的形式 被编码，矩阵的一维对应于天线的数量，而另一维对应于连续的传 输时刻。

图1示意性地示出了利用STBC编码的MIMO传输系统100。 信息符号块s＝(α₁，...，α_b)(例如b位二进制字，或者更通常为b个M进 制符号)被编码为空时矩阵：

其中，码的系数c_t，p，t＝1，..，T；p＝1，..，P通常是取决于信息符号的 复系数，P是用于发射的天线数量，T是表示码的时间范围的整数， 换句话说，是信道使用时刻或者PCU(每信道使用)的数量。

使信息符号向量S与空时码字C相对应的函数f被称作编码函 数。如果函数f是线性的，则空时码也被认为是线性的。如果系数c_t，p是实数，则空时码也被认为是实数。

在图1中，110表示空时编码器。在每个信道使用时刻t，编码 器向多路复用器120提供矩阵C的第t行向量。多路复用器将行向 量的系数传输至调制器130₁，...，130_p，并且通过天线140₁，...，140_p传 输调制后的信号。

空时码的特征在于其码率，换句话说，其特征在于该空时码每 信道使用(PCU)传输的信息符号的数量。如果该码率比关于单天 线使用(SISO)的码率高P倍，则该码被认为是为全码率。

空时码的特征还在于其分集，该分集可以被定义为矩阵C的 秩。如果对于对应于两个向量S₁和S₂的任意两个码字C₁和C₂，矩 阵C₁-C₂都为满秩，则将存在最大分集。

最后，空时码的特征在于其编码增益，该编码增益表示在不同 码字之间的最小距离。它可以如下定义：

minC1≠C2det((C1-C2)H(C1-C2))---(2)]]>

或者，等同地，对于线性码：