[发明专利]用于UWB脉冲类型的多天线系统的空时编码方法

说明书

技术领域

本发明同时涉及超大频带或UWB(超宽带)电信领域和多天 线空时编码STC(空时编码)系统领域。

背景技术

在现有技术中，多天线类型的无线电信系统已经为众人所知。 这些系统使用多个用于发射和/或接收的天线，并且根据其采用的构 造类型，这些系统被命名为MIMO(多输入多输出)、MISO(多输 入单输出)或SIMO(单输入多输出)系统。下文中，我们将使用 同一个术语MIMO来表示前面所述的MIMO和MISO中的任意一 个。基于发射和/或接收的空间分集(spatial diversity)的研究允许 这些系统提供明显大于传统单天线(或单输入单输出的SISO)系 统的信道容量的信道容量。通常通过空时编码的方式由时间分集 (time diversity)来完成该空间分集。在这种编码中，在多个天线 上和在多个传输瞬间来编码将要传输的信息符号。已知两大类具有 空时编码的MIMO系统：网格编码(trellis coding)或STTC(空时 网格编码)系统以及块编码或STBC(空时块编码)系统。在网格 编码系统中，空时编码器可以被认为是根据当前状态和根据将被编 码的信息符号将P个传输符号提供到P个天线的有限状态机。通过 多维维特比(Viterbi)算法来实现基于接收的解码，该算法的复杂 度作为状态数量的函数呈指数增加。在块编码系统中，将被传输的 信息符号块在传输符号矩阵中被编码，该矩阵的一个维度对应于天 线数，并且另一个维度对应于传输的连续时刻。

图1示意性地示出了具有STBC编码的MIMO 100传输系统。 将例如b位的二进制字或者更一般地b个M进制符号的信息符号块 S＝(a₁，...，a_b)在以下空时矩阵中编码：

其中，编码的系数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是表示编码的时间扩展的整数， 即，信道使用的时刻数目或PCU(每信道使用)的数目。

在信息符号的任意矢量S和空时编码字C之间提供对应 (correspondence)的函数f被称为编码函数。如果函数f是线性的， 则空时编码也是线性的。如果系数c_t，p是实数，则空时编码也是实数 的。

在图1中，空时编码器用110表示。在信道使用的每个时刻t， 编码器向复用器120提供矩阵C的第t行矢量。复用器将行矢量的 系数传送给调制器130₁、...130_P并由天线140₁、...140_P传输调制后 的信号。

空时编码的特征在于其吞吐率，即，在每个信道使用时刻 (PCU)其传输的信息符号的数量。如果其吞吐率为单天线使用 (SISO)的相对吞吐率的P倍，则该编码被称为是全速率的。

空时编码更进一步的特征在于其分集，该分集可以被定义为矩 阵C的秩。如果对于对应于两个矢量S₁和S₂的任意两个任意编码字 C₁和C₂，矩阵C₁-C₂为满秩，则将会有最大分集。

最后，空时编码的特征在于其编码增益，该编码增益表示在不 同的编码字之间的最小距离。其可以被定义为：