專利名稱：實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在無(wú)線通信系統(tǒng)中，采用多個(gè)發(fā)射天線能把無(wú)線信道分割成多個(gè)并行的窄帶信道，可以有效提高信道比特傳輸率，且研究結(jié)果顯示，信道容量隨天線數(shù)量增加而線性增大。與接收分集和智能天線相比，MIMO(多輸入多輸出)系統(tǒng)不但能夠提供分集增益和陣列增益，而且可以采用SDM(空間復(fù)用)的方式提高系統(tǒng)容量。
由于發(fā)射機(jī)還是接收機(jī)的天線數(shù)有限，因此增加分集增益和提高發(fā)射速率是一對(duì)矛盾。STC(空時(shí)碼)和SFC(空頻碼)能較好地解決這一矛盾。
所述的空時(shí)碼利用了多天線系統(tǒng)所能提供的空間分集，其性能取決于系統(tǒng)的天線數(shù)和信號(hào)在空間和時(shí)間上的編碼，所述的空時(shí)碼主要包括STTC(空時(shí)分組碼)和STBC(空時(shí)網(wǎng)格碼)?？諘r(shí)碼的設(shè)計(jì)假設(shè)了非多徑信道條件，屬于窄帶碼，最大可獲得的分集增益等于發(fā)射天線數(shù)和接收天線數(shù)的乘積。由于空時(shí)碼只利用了空間分集，而未能利用多徑提供的信道頻率分集，因此，在寬帶多徑信道條件下，空時(shí)碼的性能并不是最佳的。
所述的空頻碼是在多徑環(huán)境下，基于OFDM(正交頻分復(fù)用)的多天線系統(tǒng)的編碼問(wèn)題提出的編碼方案，主要包括SFTC(空頻網(wǎng)格碼)和SFBC(空頻分組碼)?？疹l碼潛在能實(shí)現(xiàn)的分集增益是發(fā)射天線數(shù)、接收天線數(shù)和信道沖擊響應(yīng)長(zhǎng)度(信道多徑數(shù))的乘積。
從衰落信道的相干時(shí)間和相干帶寬來(lái)看，空時(shí)碼要求在跨越幾個(gè)OFDM字符的一個(gè)碼塊周期內(nèi)信道衰落時(shí)間響應(yīng)保持近似不變，即相干時(shí)間越大越好；而空頻碼要求跨越幾個(gè)子載波的一個(gè)碼塊的信道衰落頻率響應(yīng)保持近似不變，即相干帶寬越大越好。
從約束條件上看，空時(shí)碼在平坦衰落信道中具有較好性能，而空頻碼在快衰落信道中具有較好性能。
然而，實(shí)際上發(fā)射機(jī)是無(wú)法預(yù)知信道狀態(tài)信息的，為此可以整合空時(shí)碼和空頻碼的優(yōu)勢(shì)，又提出STFC(空時(shí)頻碼)方案，在空間域、時(shí)間域和頻率域上聯(lián)合考慮，從而實(shí)現(xiàn)了多天線衰落信道下的最大分集增益。
所述的空時(shí)頻碼主要包括STFTC(空時(shí)頻網(wǎng)格碼)和STFBC(空時(shí)頻分組碼)。
目前，802.16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶固定無(wú)線接入版本(簡(jiǎn)稱“16d”)中有三種實(shí)現(xiàn)模式，具體為SC(單載波)調(diào)制模式、256 FFT OFDM調(diào)制模式和2048 FFT OFDMA調(diào)制模式。802.16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶移動(dòng)無(wú)線接入版本(簡(jiǎn)稱“16e”)中有兩種實(shí)現(xiàn)模式，具體為128/512/1024 FFT SOFDMA調(diào)制模式和2048 FFT OFDMA調(diào)制模式。802.11標(biāo)準(zhǔn)采用的則是64FFT OFDM調(diào)制技術(shù)。DAB、DVB和Hiperlan/II標(biāo)準(zhǔn)也采用OFDM調(diào)制技術(shù)。3G標(biāo)準(zhǔn)采用的則是擴(kuò)頻調(diào)制技術(shù)。
若一個(gè)多模網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要同時(shí)支持16d和16e的各種模式的用戶站的接入，或一個(gè)異模網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要同時(shí)支持802.16和802.11等OFDM終端的接入，或幾個(gè)異模網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要共存，則不同模式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)很可能采用相同頻段工作，在這種情況下，將出現(xiàn)如圖1至圖8的8種情況的相互干擾。其中，模i TX表示模式i的發(fā)送模塊，模i RX表示模式i的接收模塊；BS為基站，SS為用戶站，因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，不同模式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)共存時(shí)為避免相互干擾必須采用不同工作頻段。
由上述描述不難看出，在現(xiàn)有技術(shù)對(duì)頻譜需求較寬。而頻譜恰恰是運(yùn)營(yíng)商稀缺的資源；另外，有幾種模式的用戶站就需要有幾個(gè)頻段，假設(shè)各種模式的頻寬要求相同，若某一種模式的用戶站數(shù)量多，而其它的用戶站數(shù)量很少，由于用戶站數(shù)量少的模式相應(yīng)的頻段并無(wú)法調(diào)整給用戶站數(shù)量多的模式用，頻譜資源浪費(fèi)較大。
另外，由于各種模式網(wǎng)絡(luò)要分別占用不同的頻段，用戶站無(wú)法以軟切換的方式在異種網(wǎng)絡(luò)間移動(dòng)切換。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的系統(tǒng)及方法，從而能夠以較少的頻率資源實(shí)現(xiàn)通信可靠的多模網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供了一種實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的多模發(fā)射機(jī)，包括一組信號(hào)發(fā)送處理單元每種網(wǎng)絡(luò)模式對(duì)應(yīng)相應(yīng)的信號(hào)發(fā)送處理單元，分別用于對(duì)發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行信道編碼、符號(hào)映射及調(diào)制處理；一組發(fā)射天線每種網(wǎng)絡(luò)模式對(duì)應(yīng)相應(yīng)的發(fā)射天線，分別用于將各模式下的信號(hào)發(fā)送處理單元處理后的信號(hào)進(jìn)行發(fā)送處理。
所述的發(fā)射機(jī)還包括空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼單元用于對(duì)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)模式的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼處理。
所述的信號(hào)發(fā)送處理單元包括信道編碼模塊、符號(hào)映射模塊和調(diào)制器，且所述的空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼單元用于對(duì)經(jīng)信道編碼模塊、符號(hào)映射模塊或調(diào)制器處理前或處理后的信號(hào)進(jìn)行編碼處理。
所述的發(fā)射機(jī)還包括置換矩陣單元與所述的一組發(fā)射天線連接，用于對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行同時(shí)或分時(shí)發(fā)送處理，并根據(jù)處理結(jié)果將發(fā)送信號(hào)發(fā)送給各個(gè)發(fā)射天線。
本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的多模接收機(jī)，包括一組接收天線用于接收各個(gè)模式的信號(hào)，并交給信號(hào)接收處理單元或空間復(fù)用解碼單元；一組信號(hào)接收處理單元分別用于對(duì)各個(gè)模式下的接收信號(hào)進(jìn)行處理；水平分層空間復(fù)用解碼單元用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行水平空間解復(fù)用和干擾抑制或抵消處理。
本發(fā)明中，當(dāng)發(fā)射機(jī)包括空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼單元時(shí)，則該接收機(jī)還包括空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼單元用于對(duì)各個(gè)模式的接收信號(hào)進(jìn)行空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼處理。
所述的信號(hào)接收處理單元包括信道解碼模塊、符號(hào)解映射模塊和解調(diào)器，且所述的空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼單元與發(fā)射機(jī)側(cè)對(duì)應(yīng)的用于對(duì)信道解碼模塊、符號(hào)解映射模塊或解調(diào)器處理前或處理后的信號(hào)進(jìn)行解碼處理。
所述的接收機(jī)還包括空間波束成形或選擇單元與所述的一組接收天線連接，用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行同時(shí)或分時(shí)接收處理。
本發(fā)明還提供了一種實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的系統(tǒng)，包括多模發(fā)射機(jī)將各個(gè)網(wǎng)絡(luò)模式中的經(jīng)過(guò)信道編碼、符號(hào)映射及調(diào)制處理后的信號(hào)通過(guò)一組發(fā)射天線同時(shí)或分時(shí)進(jìn)行發(fā)送；多模接收機(jī)接收多模發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號(hào)，進(jìn)行水平分層空間復(fù)用解碼處理，以及解調(diào)、符號(hào)解映射和信道解碼處理獲得各網(wǎng)絡(luò)模式下的接收信號(hào)。
本發(fā)明中所述的發(fā)射機(jī)還包括空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼單元用于對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼處理；而且，與所述的發(fā)射機(jī)側(cè)對(duì)應(yīng)，所述的接收機(jī)還包括空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼單元用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼處理。
所述系統(tǒng)中還包括單模發(fā)射機(jī)將某一網(wǎng)絡(luò)模式下的信號(hào)進(jìn)行信道編碼、符號(hào)映射及調(diào)制處理，并通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送；單模接收機(jī)接收發(fā)射機(jī)發(fā)送來(lái)的信號(hào)，進(jìn)行解調(diào)、符號(hào)解映射和信道解碼處理獲得一種網(wǎng)絡(luò)模式下的接收信號(hào)。
所述系統(tǒng)中需要共址設(shè)置的各個(gè)模式的基站采用多模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)實(shí)現(xiàn)。
所述系統(tǒng)中需要同時(shí)同頻接入同一用戶站或基站時(shí)，則所述同時(shí)同頻接入的同一用戶站或基站中需要采用多模接收機(jī)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明所述的系統(tǒng)包括基站和用戶站，并且，所述的基站和用戶站采用多模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)；或者，所述基站采用多模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)，所述用戶站采用多模接收機(jī)和單模發(fā)射機(jī)；或者，所述基站采用多模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)，所述用戶站采用單模接收機(jī)和單模發(fā)射機(jī)；或者，所述基站采用單模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)，所述用戶站采用多模接收機(jī)和單模發(fā)射機(jī)；或者，所述基站采用單模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)，所述用戶站采用單模接收機(jī)和單模發(fā)射機(jī)；或者，所述基站和用戶站均采用單模發(fā)射機(jī)和單模接收機(jī)。
本發(fā)明中，在多模接收機(jī)側(cè)，可從接收到的各種不同模式的信號(hào)中選擇出一種或多種模式的信號(hào)作為有用的接收信號(hào)。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明能夠有效克服現(xiàn)有技術(shù)中描述的8種情況的相互干擾。所述基站可同時(shí)同頻或分時(shí)同頻以N種模式接入所述用戶站，用戶站亦可同時(shí)同頻或分時(shí)同頻以N種模式接入所述基站，異種網(wǎng)絡(luò)可以共存，用戶站可以軟切換的方式在異種網(wǎng)絡(luò)間移動(dòng)切換。多模或異?；究梢怨仓?，避免不同模式或異種網(wǎng)絡(luò)的每種基站都要租用土地、建設(shè)機(jī)房。
本發(fā)明中，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)使用多個(gè)天線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩噍斎攵噍敵黾夹g(shù)，并通過(guò)空間復(fù)用，如同在原有頻段上建立了多個(gè)互不干擾、并行的子信道，避免不同模式或異種網(wǎng)絡(luò)的每種基站都要申請(qǐng)不同的頻段。因此，本發(fā)明可以在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下，成倍地提高頻譜利用率，進(jìn)而成倍地提高無(wú)線信道容量、系統(tǒng)容量和數(shù)據(jù)通信速率。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)是采用MIMO構(gòu)成多路信道可以在一定程度上對(duì)抗信道衰落，因?yàn)槎鄠€(gè)信道同時(shí)處于深衰落的可能性較小，從而改善鏈路可靠性。
另外，本發(fā)明中采用的空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼將編碼技術(shù)和天線陣技術(shù)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了空分多址，提高了系統(tǒng)的抗衰落性能，且能通過(guò)發(fā)射分集增益和接收分集增益提供高速率、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)傳輸。與不使用空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼的編碼系統(tǒng)相比，空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼可以在不犧牲帶寬的情況下獲得較高的編碼增益，進(jìn)而提高了抗干擾和抗噪聲的能力。


圖1至圖8為現(xiàn)有技術(shù)中多模網(wǎng)絡(luò)中存在干擾的場(chǎng)景；圖9為本發(fā)明所述的收發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖1；圖10為本發(fā)明所述的收發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2；圖11為本發(fā)明所述的收發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖3；圖12為本發(fā)明所述的收發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖4；圖13為本發(fā)明所述的收發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖5；圖14為單模收發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15為本發(fā)明所述的多模通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1；圖16為本發(fā)明所述的多模通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2；圖17為本發(fā)明所述的多模通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖3；圖18為本發(fā)明所述的多模通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖4；圖19為本發(fā)明所述的多模通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖5；圖20為本發(fā)明所述的多模通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖6；
圖21為本發(fā)明所述的多模通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖7；圖22為本發(fā)明所述的多模通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖8；圖23為本發(fā)明所述的多模通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖9圖24為本發(fā)明所述的多模通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖10；圖25為基于空時(shí)碼的雙模收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1；圖26為基于空時(shí)碼的雙模收發(fā)系統(tǒng)示意圖2；圖27為基于空頻碼的雙模收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1；圖28為基于空頻碼的雙模收發(fā)系統(tǒng)示意圖2；圖29為基于空時(shí)頻碼的雙模收發(fā)系統(tǒng)示意圖；圖30為圖29中的16e模式下的發(fā)射機(jī)具體實(shí)現(xiàn)方式示意圖。
圖31為基于水平分層空間復(fù)用技術(shù)的雙模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖32為水平分層空間復(fù)用編碼過(guò)程示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的核心是采用空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼技術(shù)及分層空間復(fù)用技術(shù)使得在多模無(wú)線通信系統(tǒng)中的基站和用戶站之間可以同時(shí)同頻或分時(shí)同頻以多種模式進(jìn)行通信。
本發(fā)明所述的系統(tǒng)中包括多模共存的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，下面將結(jié)合附圖分別進(jìn)行說(shuō)明。
如圖9至圖12所示，本發(fā)明所述的系統(tǒng)中的多模共存發(fā)射機(jī)，主要包括以下各組成單元(1)信號(hào)發(fā)送處理單元該單元具體包括以下各個(gè)模塊信道編碼模塊每種模式通信系統(tǒng)對(duì)應(yīng)一個(gè)信道編碼模塊，用于基于本系統(tǒng)的傳輸模式進(jìn)行編碼處理；符號(hào)映射模塊用于對(duì)各個(gè)模式下的信號(hào)進(jìn)行符號(hào)映射處理；調(diào)制模塊用于對(duì)各個(gè)模式下的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制處理。
相應(yīng)N種不同模式的信源信號(hào)的T條發(fā)送支路，具體可以采用不同模式的信道編碼方式、符號(hào)映射方式和調(diào)制方式，例如，SC調(diào)制、OFDM調(diào)制、OFDMA調(diào)制和擴(kuò)頻調(diào)制可以分別用于不同的支路；
(2)空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼單元用于對(duì)來(lái)源于N種不同模式信源的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行編碼處理，具體為對(duì)N個(gè)不同模式的信源信號(hào)分別進(jìn)行空時(shí)編碼形成T＝(T1+T2+…+Tq)條發(fā)送支路，其中q＝N；所述的空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼包括空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼網(wǎng)格編碼和/或空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼分組編碼，即可以為所有模式的信源信號(hào)都采用一種空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼，也可以是某幾種模式的信源信號(hào)采用空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼網(wǎng)格編碼，而另幾種模式的信源信號(hào)采用空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼分組編碼；所述的空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼單元可以設(shè)置于不同的位置，用于對(duì)信道編碼、符號(hào)映射及調(diào)制處理前或處理后的信號(hào)進(jìn)行處理；根據(jù)該單元設(shè)置的位置的不同，具體包括基于比特級(jí)空時(shí)/空頻/空時(shí)頻碼的多模發(fā)射機(jī)，如圖9或圖10、基于符號(hào)級(jí)空時(shí)/空頻/空時(shí)頻碼的多模發(fā)射機(jī)，如圖11或圖12、基于信源比特級(jí)和信道比特級(jí)混合、基于信源符號(hào)級(jí)和信道符號(hào)級(jí)混合及基于比特級(jí)(信源或信號(hào))和符號(hào)級(jí)(信源或信號(hào))混合的多模或異模發(fā)射機(jī)，如圖13；比特級(jí)空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼器的編碼最小單位為比特，而符號(hào)級(jí)空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼器的編碼最小單位為符號(hào)，例如，圖11中編碼最小單位可以為經(jīng)QAM符號(hào)映射后的符號(hào)；圖12中編碼最小單位可以為經(jīng)OFDM調(diào)制后的OFDM符號(hào)。
(3)加權(quán)置換矩陣單元用于N種模式發(fā)射機(jī)同時(shí)工作時(shí)，從T個(gè)發(fā)射天線中，為每個(gè)每種模式的信號(hào)選擇Ti(i＝1，..，q)個(gè)發(fā)射天線；當(dāng)有信道狀態(tài)信息反饋回路存在時(shí)，加權(quán)置換矩陣還可以做發(fā)射波束成形器。該矩陣單元并非是系統(tǒng)必須的。
N種模式發(fā)射機(jī)分時(shí)發(fā)送時(shí)，通過(guò)置換矩陣作為切換開關(guān)使N種模式發(fā)送支路共享同一組發(fā)射天線，可以使發(fā)射天線數(shù)量極大減少。
(4)一組發(fā)射天線用于將加權(quán)轉(zhuǎn)換矩陣單元處理后的信號(hào)通過(guò)各個(gè)發(fā)射天線進(jìn)行發(fā)送。
本發(fā)明所述的系統(tǒng)中的多模共存接收機(jī)的結(jié)構(gòu)仍如圖9至圖12所示，具體包括(1)空間波束成形或選擇單元N種模式接收機(jī)同時(shí)工作時(shí)，一是接收波束成形；二是，可以用于從R＝(R1+R2+…+Rq)個(gè)接收天線中為每種模式的信號(hào)選擇Ri(i＝1，…，q)個(gè)接收天線，或是從R個(gè)接收天線所形成的若干個(gè)波束中為每個(gè)支路選擇一個(gè)接收波束；該單元并非是系統(tǒng)必須的；
N種模式接收機(jī)分時(shí)接收時(shí)，通過(guò)選擇單元作為切換開關(guān)使N種模式接收支路共享同一組接收天線，可以使接收天線數(shù)量極大減少。
(2)信號(hào)接收處理單元該單元具體包括解調(diào)器用于對(duì)各個(gè)模式下的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)制處理；符號(hào)解映射模塊用于對(duì)各個(gè)模式下的信道符號(hào)進(jìn)行解映射處理；信道解碼模塊用于對(duì)各個(gè)模式下的信道信號(hào)進(jìn)行解碼處理；相應(yīng)N種不同模式的接收信號(hào)的R條接收支路采用N種不同模式的信道解碼方式、符號(hào)解映射方式和解調(diào)方式，例如，SC解調(diào)、OFDM解調(diào)、OFDMA解調(diào)和擴(kuò)頻解調(diào)可以分別用于不同的支路；(3)空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼單元對(duì)N個(gè)不同模式的接收信號(hào)分別進(jìn)行空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼形成R條接收支路，具體可以為空時(shí)/空頻/空時(shí)頻網(wǎng)格解碼和/或空時(shí)/空頻/空時(shí)頻分組解碼)；可以是所有模式的信源信號(hào)都采用一種空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼，也可以是某幾種模式的信源信號(hào)采用空時(shí)/空頻/空時(shí)頻網(wǎng)格解碼，而另幾種模式的信源信號(hào)采用空時(shí)/空頻/空時(shí)頻分組解碼；當(dāng)解碼第i模式的接收信號(hào)時(shí)，第1、2、…、(i-1)、(i+1)、…、N模式的支路信號(hào)被看作干擾信號(hào)處理，即除第i模式外的其他支路信號(hào)當(dāng)作干擾信號(hào)；與發(fā)射機(jī)側(cè)對(duì)應(yīng)，按空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼器放置的位置的不同，可以有基于比特級(jí)空時(shí)碼的多?；虍惸＝邮諜C(jī)，如圖9或圖10，基于符號(hào)級(jí)空時(shí)碼的多?；虍惸＝邮諜C(jī)，如圖11或圖12，基于信源比特級(jí)和信道比特級(jí)混合、基于信源符號(hào)級(jí)和信道符號(hào)級(jí)混合及基于比特級(jí)(信源或信號(hào))和符號(hào)級(jí)(信源或信號(hào))混合的多?；虍惸＝邮諜C(jī)，如圖13；比特級(jí)空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼器的編碼最小單位為比特，而符號(hào)級(jí)空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼器的解碼最小單位為符號(hào)，例如，圖11中解碼最小單位可以為經(jīng)QAM符號(hào)解映射之前的符號(hào)；圖12中解碼最小單位可以為經(jīng)OFDM解調(diào)之前的OFDM符號(hào)。
(4)水平分層空間復(fù)用解碼單元水平分層空間復(fù)用解碼單元位于空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼器之后，但不一定緊隨其后，用于對(duì)N個(gè)信號(hào)接收支路統(tǒng)一進(jìn)行水平分層空間復(fù)用解碼，例如可以采用水平分層空間復(fù)用解碼進(jìn)行各路信號(hào)的提取和干擾抑制或抵消；當(dāng)解碼第i模式的支路信號(hào)時(shí)，第1、2、…、(i-1)、(i+1)、…、N模式的支路信號(hào)被看作干擾信號(hào)處理。
經(jīng)上述接收機(jī)各單元處理后，便可以獲得N種不同模式的信號(hào)，并可以從接收到的N種不同模式的信號(hào)中選擇出一種或多種模式的信號(hào)作為有用接收信號(hào)，具體的選擇方式本發(fā)明中不作限定。
在接收機(jī)中的水平分層空間復(fù)用解碼單元進(jìn)行水平分層空間復(fù)用解碼過(guò)程中，理論上，可采用ML(最大似然)譯碼能得到最大的空間分集度(為Ri)，但其譯碼復(fù)雜度大；也可采用次最佳的算法包括線性算法{如迫零(ZF)算法和最小均方誤差(MMSE)算法等}和非線性算法{包括SUC(SUccessive Cancellation，一種逐次抵消算法)，OSUC(Ordered SUccessive Cancellation，另一種逐次抵消算法)，即ZF V-BLAST(迫零貝爾實(shí)驗(yàn)室分層空時(shí)結(jié)構(gòu))，等}；其中的線性算法譯碼復(fù)雜度低，但由于沒(méi)有充分利用接收信號(hào)中的有用信息，能得到的分集度只有Ri-Ti+1，遠(yuǎn)低于方法ML方法，空時(shí)特性較差(雖然MMSE的性能較ZF好)；非線性方法的特性雖不如ML方法，但其譯碼復(fù)雜度大大低于ML方法，在性能和復(fù)雜度之間做了很好的折中；在非線性方法中，SUC的性能只比線性方法略好，而OSUC卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于線性方法。
由于本發(fā)明提供的多模發(fā)射機(jī)或接收機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中可能需要與現(xiàn)有的單模發(fā)射機(jī)或接收機(jī)同時(shí)組網(wǎng)應(yīng)用，例如，在用戶側(cè)采用單模發(fā)射機(jī)，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)采用多模接收機(jī)，或者，在用戶側(cè)采用單模接收機(jī)，而在網(wǎng)絡(luò)側(cè)采用多模發(fā)射機(jī)，等等，因此，下面將對(duì)單模發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
現(xiàn)有的單模發(fā)射機(jī)或接收機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖14所示，本質(zhì)上即為普通的空時(shí)/空頻/空時(shí)頻碼發(fā)射機(jī)或接收機(jī)。同樣，根據(jù)按空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編解碼器放置的位置的不同，可以有基于比特級(jí)(信源或信號(hào))空時(shí)/空頻/空時(shí)頻碼和基于符號(hào)級(jí)(信源或信號(hào))空時(shí)/空頻/空時(shí)頻碼的第j模發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。
為對(duì)本發(fā)明有進(jìn)一步理解，將對(duì)本發(fā)明在具體組網(wǎng)應(yīng)用中的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行說(shuō)明，下面將對(duì)本發(fā)明應(yīng)用于基站和用戶站中為例進(jìn)行說(shuō)明。
本發(fā)明的第一種應(yīng)用方案如圖15所示該方案適用于TDD(時(shí)分雙工模式)和FDD(頻分雙工模式)方式；對(duì)于TDD方式，基于各模式網(wǎng)絡(luò)收發(fā)同步的假設(shè)。
在圖15中，基站發(fā)射機(jī)和接收機(jī)為多模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)，基站有N模同時(shí)工作，而用戶站發(fā)射機(jī)和接收機(jī)也為多模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)，即用戶站也有N模同時(shí)工作，在這種情況下，N模網(wǎng)絡(luò)可以同時(shí)同頻共存，即所述基站可同時(shí)同頻以N種模式接入所述用戶站，用戶站可以軟切換的方式在異種網(wǎng)絡(luò)間移動(dòng)切換，不同模式的所述基站可共址。
以TDD為例，仍參見圖15，為克服圖1至圖4所示干擾的系統(tǒng)示意圖。其中，各幅附圖中的t0、t1、tr、tk和tk+1表示不同的時(shí)刻；模i TX表示模式i的發(fā)送模塊，模i RX表示模式i的接收模塊；BS為基站，SS為用戶站；其中，DLi為模式i的下行幀，ULi為模式i的上行幀。
BS1和BS2按無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃置于不同的蜂窩做頻率復(fù)用，基站間干擾可忽略不計(jì)；由于各模式網(wǎng)絡(luò)收發(fā)同步，基站的不同模式收發(fā)器間、用戶站間都不會(huì)引入圖4所示的干擾。
本發(fā)明的第二種應(yīng)用方案如圖16所示同樣，該方案也適用于TDD和FDD方式；對(duì)于TDD方式，基于各模式網(wǎng)絡(luò)收發(fā)同步的假設(shè)。
如果基站發(fā)射機(jī)和接收機(jī)為多模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)，即基站N模同時(shí)工作；而用戶站發(fā)射機(jī)采用如圖14的單模發(fā)射機(jī)，用戶站接收機(jī)則采用多模接收機(jī)，即用戶站發(fā)射機(jī)單模工作，用戶站接收機(jī)N模同時(shí)工作，但一次只選擇一種模式作為當(dāng)前的有效工作模式；則N模網(wǎng)絡(luò)可以同時(shí)同頻共存，即所述基站可同時(shí)同頻以N種模式接入所述用戶站，用戶站可以每次一種或多種模式接入所述基站，用戶站可以軟切換的方式在異種網(wǎng)絡(luò)間移動(dòng)切換。該方式用戶站發(fā)射天線數(shù)量較少，不同模式的所述基站可共址。
以TDD為例，參見圖16，為克服圖1到圖4所示干擾的系統(tǒng)示意圖。BS1和BS2按無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃置于不同的蜂窩做頻率復(fù)用，基站間干擾可忽略不計(jì)。由于各模式網(wǎng)絡(luò)收發(fā)同步，基站的不同模式收發(fā)器間、用戶站間都不會(huì)引入圖4所示干擾。
本發(fā)明的第三種應(yīng)用方案如圖17所示該方案適用于TDD和FDD方式；對(duì)于TDD方式，基于各模式網(wǎng)絡(luò)收發(fā)同步的假設(shè)。
在圖17中，基站發(fā)射機(jī)和接收機(jī)為多模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)，即基站發(fā)射機(jī)N模分時(shí)工作，基站接收機(jī)N模同時(shí)工作；用戶站可采用單模發(fā)射機(jī)和單模接收機(jī)；這種情況下，所述基站可同時(shí)同頻接收來(lái)自不同種模式的所述用戶站信號(hào)，所述基站可分時(shí)同頻發(fā)送不同種模式信號(hào)到不同種模式的所述用戶站。該方式用戶站最簡(jiǎn)單，基站發(fā)射天線數(shù)量較少，不同模式的所述基站可共址。
以TDD為例，參見圖17，為克服圖1至圖4所示的干擾的系統(tǒng)示意圖。BS1和BS2按無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃置于不同的蜂窩做頻率復(fù)用，基站間干擾可忽略不計(jì)。由于各模式網(wǎng)絡(luò)收發(fā)同步，基站的不同模式收發(fā)器間、用戶站間都不會(huì)引入圖4所示干擾。
本發(fā)明的第四種應(yīng)用方案如圖18所示
該方案適用于TDD和FDD方式；對(duì)于TDD方式，基于各模式網(wǎng)絡(luò)收發(fā)同步的假設(shè)。
圖18中，基站發(fā)射機(jī)和接收機(jī)為多模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)，即基站發(fā)射機(jī)N模分時(shí)工作，基站接收機(jī)N模分時(shí)工作；而用戶站可采用單模發(fā)射機(jī)和單模接收機(jī)，則所述基站可分時(shí)同頻接收來(lái)自不同種模式的所述用戶站信號(hào)，所述基站可分時(shí)同頻發(fā)送不同種模式信號(hào)到不同種模式的所述用戶站。該方式用戶站最簡(jiǎn)單，基站發(fā)射和接收天線數(shù)量都較少，不同模式的所述基站可共址。
以TDD為例，參見圖18，為克服圖1至圖4所示干擾的系統(tǒng)示意圖。BS1和BS2按無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃置于不同的蜂窩做頻率復(fù)用，基站間干擾可忽略不計(jì)。由于各模式網(wǎng)絡(luò)收發(fā)同步，基站的不同模式收發(fā)器間、用戶站間都不會(huì)引入圖4所示的干擾。
本發(fā)明的第五種應(yīng)用方案如圖19和圖20所示該方案適用于TDD和FDD方式；對(duì)于TDD方式，基于各模式網(wǎng)絡(luò)發(fā)送同步的假設(shè)。
如果基站發(fā)射機(jī)采用如圖15的單模發(fā)射機(jī)，且基站接收機(jī)采用多模接收機(jī)，即基站發(fā)射機(jī)單模工作，基站接收機(jī)N模同時(shí)工作，但一次只選擇一種模式作為當(dāng)前的有效工作模式；用戶站發(fā)射機(jī)采用如圖14的單模發(fā)射機(jī)，且用戶站接收機(jī)采用多模接收機(jī)，即用戶站發(fā)射機(jī)單模工作，用戶站接收機(jī)N模同時(shí)工作，但一次只選擇一種模式作為當(dāng)前的有效工作模式；則N種不同模式的用戶站可同時(shí)同頻以N種模式接入N種不同模式的所述基站，用戶站可以軟切換的方式在異種網(wǎng)絡(luò)間移動(dòng)切換。該方式基站發(fā)射機(jī)最簡(jiǎn)單，不同模式的所述基站不能共址，但覆蓋范圍可部分疊加。
以TDD為例，參見圖19和圖20，在FDD下不存在圖19的情況。圖19為克服圖5和圖6所示的干擾的系統(tǒng)示意圖，圖20為克服圖7和圖8所示干擾的系統(tǒng)示意圖。
本發(fā)明的第六種應(yīng)用方案如圖21所示該方案基于各模式網(wǎng)絡(luò)發(fā)送同步的假設(shè)，適用于TDD方式。
如果基站發(fā)射機(jī)采用如圖14的單模發(fā)射機(jī)，且基站接收機(jī)采用多模接收機(jī)，即基站發(fā)射機(jī)單模工作，基站接收機(jī)N模同時(shí)工作，但一次只選擇一種模式作為當(dāng)前的有效工作模式，且N種不同模式的所述基站分時(shí)發(fā)送；用戶站發(fā)射機(jī)采用如圖14所示的單模發(fā)射機(jī)，且用戶站接收機(jī)采用多模接收機(jī)，即用戶站發(fā)射機(jī)單模工作，用戶站接收機(jī)N模同時(shí)工作，但一次只選擇一種模式作為當(dāng)前的有效工作模式；則N種不同模式的所述基站可同時(shí)同頻接收來(lái)自N種不同種模式的所述用戶站信號(hào)，N種不同模式的所述基站可分時(shí)同頻發(fā)送N種不同模式的信號(hào)到N種模式的所述用戶站。該方式基站發(fā)射機(jī)最簡(jiǎn)單，基站發(fā)射天線數(shù)量較少，不同模式的所述基站不能共址，但覆蓋范圍可部分疊加。
參見圖21和圖22。圖21為克服圖5和圖6所示干擾的系統(tǒng)示意圖，圖22為克服圖7和圖8所示干擾的系統(tǒng)示意圖。
本發(fā)明的第七種應(yīng)用方案如圖23所示該方案適用于TDD和FDD方式；對(duì)于TDD方式，基于各模式網(wǎng)絡(luò)收發(fā)同步的假設(shè)。
如果基站采用如圖14所示的單模發(fā)射機(jī)，且基站接收機(jī)采用多模接收機(jī)，即基站發(fā)射機(jī)單模工作，基站接收機(jī)N模同時(shí)工作，但一次只選擇一種模式作為當(dāng)前的有效工作模式，且N種不同模式的所述基站分時(shí)發(fā)送；用戶站采用如圖14所示的單模發(fā)射機(jī)和單模接收機(jī)；則N種不同模式的所述基站可同時(shí)同頻接收來(lái)自N種不同種模式的所述用戶站信號(hào)，N種不同模式的所述基站可分時(shí)同頻發(fā)送N種不同模式的信號(hào)到N種模式的所述用戶站。該方式基站發(fā)射機(jī)和用戶站都最簡(jiǎn)單，且基站發(fā)射天線數(shù)量較少，不同模式的所述基站不能共址，但覆蓋范圍可部分疊加。
以TDD為例，參見圖23，為克服所述干擾e和干擾f的系統(tǒng)示意圖。由于各模式網(wǎng)絡(luò)收發(fā)同步，不會(huì)引入干擾g和干擾h。
本發(fā)明的第八種應(yīng)用方案如圖24所示該方案適用于TDD和FDD方式；對(duì)于TDD方式，基于各模式網(wǎng)絡(luò)收發(fā)同步的假設(shè)。
如果基站和用戶站皆采用單模發(fā)射機(jī)和單模接收機(jī)，且N種不同模式的所述基站分時(shí)發(fā)送并分時(shí)接收，則N種不同模式的所述基站可分時(shí)同頻接收來(lái)自N種不同種模式的所述用戶站信號(hào)，N種不同模式的所述基站可分時(shí)同頻發(fā)送N種不同模式的信號(hào)到N種模式的所述用戶站。該方式基站和用戶站都最簡(jiǎn)單，不同模式的所述基站不能共址，但覆蓋范圍可部分疊加。
以TDD為例，參見圖24，為克服圖5和圖6所示干擾的系統(tǒng)示意圖。而且，由于各模式網(wǎng)絡(luò)收發(fā)同步，因此，在此情況下，不會(huì)引入圖7和圖8所示的干擾。
下面再以空時(shí)碼為例，以兩個(gè)具體的實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方式。
第一個(gè)實(shí)施例如圖25所示，具體包括空時(shí)碼主要針對(duì)平坦衰落信道，而在實(shí)際高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中信道特性通常為頻率選擇性衰落。OFDM(正交頻分復(fù)用)技術(shù)能把頻率選擇性衰落信道劃分為多個(gè)并行的相關(guān)的平坦衰落信道，因而各載波上呈現(xiàn)非頻率選擇性衰落。802.16將空時(shí)碼與正交頻分復(fù)用技術(shù)組合運(yùn)用。
該實(shí)施例將空時(shí)碼與正交頻分復(fù)用技術(shù)的組合用于802.16d OFDM系統(tǒng)和802.16eOFDMA系統(tǒng)的雙模共存上。
基于雙天線發(fā)射分集、單天線接收的簡(jiǎn)單空時(shí)碼技術(shù)的802.16d OFDM和802.16eOFDMA雙模共存系統(tǒng)，如圖25所示。對(duì)于每種模式，在發(fā)射端有2根發(fā)射天線，相距至少為λ/2(λ為波長(zhǎng))，即發(fā)送信號(hào)在不同路徑種傳播的過(guò)程應(yīng)能夠被近似認(rèn)為是相互獨(dú)立的衰減過(guò)程，在接收端有1根接收天線，這種方案接收短的空時(shí)解碼器需要MISO(多輸入單輸出)的信道估計(jì)。
802.16d信源和802.16e信源分別通過(guò)802.16d信道編碼/符號(hào)映射和802.16e信道編碼/符號(hào)映射；然后，兩路發(fā)送信號(hào)分別進(jìn)行符號(hào)級(jí)簡(jiǎn)單空時(shí)編碼；輸出的四路信號(hào)再分別經(jīng)過(guò)802.16d OFDM調(diào)制和802.16e OFDMA調(diào)制；最后，由置換矩陣為每個(gè)支路信號(hào)選擇一個(gè)發(fā)射天線。
在802.16d發(fā)送支路，假設(shè)置換矩陣為802.16d發(fā)送支路選擇發(fā)射天線1和2。空時(shí)編碼器輸入成對(duì)符號(hào)(Si，Si+1)，即在時(shí)刻i，符號(hào)Si和Si+1分別從天線1和天線2發(fā)射；在時(shí)刻i+1，符號(hào)(-Si+1*)和(Si*)分別從天線1和天線2發(fā)射。其中(*)表示復(fù)共軛。這樣可保證欲發(fā)射符號(hào)具有正交空時(shí)結(jié)構(gòu)，構(gòu)成完全時(shí)域分集。該結(jié)構(gòu)已經(jīng)被IS-136、WCDMA和CDMA2000等移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)所采納。
802.16e發(fā)送支路處理過(guò)程與802.16d發(fā)送支路處理過(guò)程相同。
接收機(jī)則正好相反，由空間波束成形或選擇單元為每個(gè)支路選擇一個(gè)接收天線；然后，兩路信號(hào)分別經(jīng)過(guò)802.16d OFDM解調(diào)和802.16e OFDMA解調(diào)；輸出的OFDM信號(hào)或OFDMA信號(hào)經(jīng)符號(hào)級(jí)簡(jiǎn)單空時(shí)解碼和水平分層空間復(fù)用解碼，再分別經(jīng)802.16d或802.16e信道解碼/符號(hào)解映射；最后，得到802.16d信號(hào)和802.16e信號(hào)輸出。
在802.16d接收支路，假設(shè)空間波束成形或選擇單元為802.16d接收支路選擇接收天線1；接收機(jī)按下述公式估計(jì)發(fā)送的信號(hào)，獲得Ti×Ri階分集，本例中Ti＝2，Ri＝1，所述公式如下S^i＝hi*×Ri*+hi+1*×Ri+1*；S^i+1＝hi+1*×Ri*-hi*×Ri+1*；其中，符號(hào)Ri為接收天線1在時(shí)刻i接收到的信號(hào)；符號(hào)Ri+1為接收天線1時(shí)刻i+1接收到的信號(hào)；hi為發(fā)射天線1到接收天線1的多徑衰落信道的頻率響應(yīng)；hi+1為發(fā)射天線2到接收天線1的多徑衰落信道的頻率響應(yīng)。
802.16e接收支路采用同樣的處理。
第二個(gè)空時(shí)碼應(yīng)用實(shí)施例如圖26所示，具體包括基于雙天線發(fā)射分集、雙天線接收的簡(jiǎn)單空時(shí)碼技術(shù)的3G和802.16e(簡(jiǎn)稱16e)OFDMA雙模共存系統(tǒng)，如圖26所示。對(duì)于每種模式，在發(fā)射端有2根發(fā)射天線，在接收端有2根接收天線，這種方案接收短的空時(shí)解碼器需要多輸入多輸出(MIMO)的信道估計(jì)。
3G信源和16e信源分別通過(guò)3G信道編碼/符號(hào)映射和16e信道編碼/符號(hào)映射。然后兩路發(fā)送信號(hào)分別進(jìn)行符號(hào)級(jí)空時(shí)編碼。在本例中，3G和16e OFDMA分別采用空時(shí)格狀編碼和空時(shí)分組編碼。輸出的四路信號(hào)再分別經(jīng)過(guò)3G擴(kuò)頻調(diào)制和16e OFDMA調(diào)制。最后由置換矩陣為每個(gè)支路信號(hào)選擇一個(gè)發(fā)射天線。
在16e發(fā)送支路，假設(shè)置換矩陣為16e發(fā)送支路選擇發(fā)射天線1和2?？諘r(shí)編碼器輸入成對(duì)符號(hào)(Si，Si+1)，即在時(shí)刻i，符號(hào)Si和Si+1分別從天線1和天線2發(fā)射；在時(shí)刻i+1，符號(hào)(-Si+1*)和(Si*)分別從天線1和天線2發(fā)射。其中(*)表示復(fù)共軛。3G擴(kuò)頻發(fā)送支路同理。
接收機(jī)則正好相反，由空間波束成形或選擇單元為每個(gè)支路選擇一個(gè)接收天線。然后，兩路信號(hào)分別經(jīng)過(guò)3G擴(kuò)頻解調(diào)和16e OFDMA解調(diào)。輸出的3G解擴(kuò)信號(hào)或OFDMA信號(hào)經(jīng)符號(hào)級(jí)空時(shí)解碼，再分別經(jīng)3G或16e信道解碼/符號(hào)解映射和水平分層空間復(fù)用解碼。最后得到3G信號(hào)和16e信號(hào)輸出。相應(yīng)，16e OFDMA用戶站如圖11所示，圖11的16e OFDMA部分換為3G即得到3G用戶站系統(tǒng)。
在16e接收支路，假設(shè)空間波束成形或選擇單元為16e接收支路選擇接收天線1和2。接收機(jī)按下式估計(jì)發(fā)送的信號(hào)，獲得Ti×Ri(本例中Ti＝2，Ri＝2)階分集S^i＝hi*×Ri*+hi+1*×Ri+1*+hi+2*×Ri+2*+hi+3*×Ri+3*；S^i+1＝hi+1*×Ri*-hi*×Ri+1*+hi+3*×Ri+2*-hi+2*×Ri+3*；其中，符號(hào)Ri為接收天線1在時(shí)刻i接收到的信號(hào)；符號(hào)Ri+1為接收天線1時(shí)刻i+1接收到的信號(hào)；符號(hào)Ri+2為接收天線2在時(shí)刻i接收到的信號(hào)；符號(hào)Ri+3為接收天線2時(shí)刻i+1接收到的信號(hào)；hi為發(fā)射天線1到接收天線1的多徑衰落信道的頻率響應(yīng)；hi+1為發(fā)射天線2到接收天線1的多徑衰落信道的頻率響應(yīng)；hi+2為發(fā)射天線1到接收天線2的多徑衰落信道的頻率響應(yīng)；hi+3為發(fā)射天線2到接收天線2的多徑衰落信道的頻率響應(yīng)。
3G擴(kuò)頻接收支路同理。
下面再以空頻碼為例，以兩個(gè)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
第一個(gè)具體實(shí)施例如圖27所示，具體包括基于雙天線發(fā)射分集、單天線接收的簡(jiǎn)單空頻碼技術(shù)的16d OFDM和16e OFDMA雙模共存系統(tǒng)，如圖27所示。對(duì)于每種模式，在發(fā)射端有2根發(fā)射天線，相距至少應(yīng)能使發(fā)送信號(hào)在不同路徑種傳播的過(guò)程能夠被近似認(rèn)為是相互獨(dú)立的衰減過(guò)程，在接收端有1根接收天線，這種方案接收短的空頻解碼器需要多輸入單輸出(MISO)的信道估計(jì)。
16d信源和16e信源分別通過(guò)16d信道編碼/符號(hào)映射和16e信道編碼/符號(hào)映射。然后兩路發(fā)送信號(hào)分別進(jìn)行分層空間復(fù)用編碼和符號(hào)級(jí)簡(jiǎn)單空頻編碼。輸出的四路信號(hào)再分別經(jīng)過(guò)16d OFDM調(diào)制和16e OFDMA調(diào)制。最后由置換矩陣為每個(gè)支路信號(hào)選擇一個(gè)發(fā)射天線。
在16d發(fā)送支路，假設(shè)置換矩陣為16d發(fā)送支路選擇發(fā)射天線1和2?？疹l編碼器將成對(duì)符號(hào)(Si，Si+1)進(jìn)行編碼，即在子載波i，符號(hào)Si和Si+1分別從天線1和天線2發(fā)射；在子載波i+1，符號(hào)(-Si+1*)和(Si*)分別從天線1和天線2發(fā)射。其中(*)表示復(fù)共軛。這樣可保證欲發(fā)射符號(hào)具有正交空頻結(jié)構(gòu)，構(gòu)成完全頻域分集。16e發(fā)送支路同理。
接收機(jī)則正好相反，由空間波束成形或選擇單元為每個(gè)支路選擇一個(gè)接收天線。然后，兩路信號(hào)分別經(jīng)過(guò)16d OFDM解調(diào)和16e OFDMA解調(diào)。輸出的OFDM信號(hào)或OFDMA信號(hào)經(jīng)符號(hào)級(jí)簡(jiǎn)單空頻解碼和水平分層空間復(fù)用解碼，再分別經(jīng)16d或16e信道解碼/符號(hào)解映射。最后得到16d信號(hào)和16e信號(hào)輸出。
在16d接收支路，假設(shè)空間波束成形或選擇單元為16d接收支路選擇接收天線1。接收機(jī)按下式估計(jì)發(fā)送的信號(hào)S^i＝hi*×Ri*+hi+1*×Ri+1*；S^i+1＝hi+1*×Ri*-hi*×Ri+1*；其中，符號(hào)Ri為接收天線1在子載波i接收到的信號(hào)；符號(hào)Ri+1為接收天線1子載波i+1接收到的信號(hào)；hi為發(fā)射天線1到接收天線1的多徑衰落信道的頻率響應(yīng)；hi+1為發(fā)射天線2到接收天線1的多徑衰落信道的頻率響應(yīng)。
16e接收支路同理。
第二個(gè)具體實(shí)施例如圖28所示，具體包括基于雙天線發(fā)射分集、雙天線接收的簡(jiǎn)單空頻碼技術(shù)的802.11 OFDM和802.16e OFDMA雙模共存系統(tǒng)，如圖28所示。對(duì)于每種模式，在發(fā)射端有2根發(fā)射天線，在接收端有2根接收天線，這種方案接收短的空頻解碼器需要多輸入多輸出(MIMO)的信道估計(jì)。
802.11信源和802.16e信源分別通過(guò)802.11信道編碼/符號(hào)映射和802.16e信道編碼/符號(hào)映射。然后兩路發(fā)送信號(hào)分別進(jìn)行分層空間復(fù)用編碼和符號(hào)級(jí)空頻編碼。在本例中，802.11OFDM和802.16e OFDMA分別采用空頻格狀編碼和空頻分組編碼。輸出的四路信號(hào)再分別經(jīng)過(guò)802.11OFDM調(diào)制和802.16e OFDMA調(diào)制。最后由置換矩陣為每個(gè)支路信號(hào)選擇一個(gè)發(fā)射天線。
在802.16e發(fā)送支路，假設(shè)置換矩陣為802.16e發(fā)送支路選擇發(fā)射天線1和2。空頻編碼器將成對(duì)符號(hào)(Si，Si+1)進(jìn)行編碼，即在子載波i，符號(hào)Si和Si+1分別從天線1和天線2發(fā)射；在子載波i+1，符號(hào)(-Si+1*)和(Si*)分別從天線1和天線2發(fā)射。其中(*)表示復(fù)共軛。802.11發(fā)送支路同理。
接收機(jī)則正好相反，由空間波束成形或選擇單元為每個(gè)支路選擇一個(gè)接收天線。然后，兩路信號(hào)分別經(jīng)過(guò)802.11OFDM解調(diào)和802.16e OFDMA解調(diào)。輸出的802.11OFDM信號(hào)或802.16e OFDMA信號(hào)經(jīng)符號(hào)級(jí)空頻解碼和水平分層空間復(fù)用解碼，再分別經(jīng)802.11或802.16e信道解碼/符號(hào)解映射。最后得到802.11信號(hào)和802.16e信號(hào)輸出。
在802.16e接收支路，假設(shè)空間波束成形或選擇單元為802.16e接收支路選擇接收天線1和2。
接收機(jī)按下式估計(jì)發(fā)送的信號(hào)S^i＝hi*×Ri*+hi+1*×Ri+1*+hi+2*×Ri+2*+hi+3*×Ri+3*S^i+1＝hi+1*×Ri*-hi*×Ri+1*+hi+3*×Ri+2*-hi+2*×Ri+3*其中，符號(hào)Ri為接收天線1在子載波i接收到的信號(hào)；符號(hào)Ri+1為接收天線1子載波i+1接收到的信號(hào)；符號(hào)Ri+2為接收天線2在子載波i接收到的信號(hào)；符號(hào)Ri+3為接收天線2在子載波i+1接收到的信號(hào)；hi為發(fā)射天線1到接收天線1的多徑衰落信道的頻率響應(yīng)；hi+1為發(fā)射天線2到接收天線1的多徑衰落信道的頻率響應(yīng)；hi+2為發(fā)射天線1到接收天線2的多徑衰落信道的頻率響應(yīng)；hi+3為發(fā)射天線2到接收天線2的多徑衰落信道的頻率響應(yīng)。
802.11接收支路同理。
下面再以空時(shí)頻碼為例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，相應(yīng)的具體實(shí)施例如圖29和圖30所示，具體包括基于四天線發(fā)射分集、單天線接收的簡(jiǎn)單空時(shí)頻碼技術(shù)的16d OFDM和16e OFDMA雙模共存系統(tǒng)，如圖30所示。對(duì)于每種模式，在接收端有4根發(fā)射天線，相距至少應(yīng)能使發(fā)送信號(hào)在不同路徑種傳播的過(guò)程能夠被近似認(rèn)為是相互獨(dú)立的衰減過(guò)程，在接收端有1根接收天線，這種方案接收短的空時(shí)頻解碼器需要多輸入單輸出(MISO)的信道估計(jì)。
16d信源和16e信源分別通過(guò)16d信道編碼/符號(hào)映射和16e信道編碼/符號(hào)映射。然后兩路發(fā)送信號(hào)分別進(jìn)行符號(hào)級(jí)簡(jiǎn)單空時(shí)頻編碼。輸出的四路信號(hào)再分別經(jīng)過(guò)16d OFDM調(diào)制和16e OFDMA調(diào)制。最后由置換矩陣為每個(gè)支路信號(hào)選擇一個(gè)發(fā)射天線。
在16e發(fā)送支路，假設(shè)置換矩陣為16e發(fā)送支路選擇發(fā)射天線1、2、3和4?？諘r(shí)頻編碼器將成對(duì)符號(hào)(S1，S2，S3，S4)按以下正交矩陣A3進(jìn)行進(jìn)行編碼，如圖16所示。
A3=S1-S2*0000S3-S4*00S4S3*S2S1*00;]]>16e 4發(fā)射天線空時(shí)頻編碼器由空時(shí)分組編碼單元和映射單元組成，16e OFDMA調(diào)制器由IFFT處理單元和串并轉(zhuǎn)換單元組成。空時(shí)分組編碼單元先將成對(duì)符號(hào)(S1，S2，S3，S4)按正交矩陣A3的不同列碼元按時(shí)間順序由不同的發(fā)射天線發(fā)送。例如，正交矩陣A3的第1列碼元(S1，0，0，S2)按時(shí)間順序由發(fā)射天線1發(fā)送；正交矩陣A3的第2列碼元(-S2*，0，0，S1*)按時(shí)間順序由發(fā)射天線2發(fā)送；以此類推。然后，映射單元將空時(shí)分組編碼單元的輸出進(jìn)一步在頻率域進(jìn)行編碼映射。例如，空時(shí)分組編碼單元的輸出(S1，0，0，S2)經(jīng)映射單元，(S1，0)映射到16e OFDMA調(diào)制器1的子載波1，(0，S2)映射到16e OFDMA調(diào)制器1的子載波2，以此類推?？諘r(shí)分組編碼單元和映射單元共同完成空時(shí)頻編碼。然后經(jīng)IFFT處理和串并轉(zhuǎn)換后，由相應(yīng)的發(fā)射天線發(fā)送出去。
16d發(fā)送支路同理。
接收機(jī)則正好相反，由空間波束成形或選擇單元為每個(gè)支路選擇一個(gè)接收天線。然后，兩路信號(hào)分別經(jīng)過(guò)16d OFDM解調(diào)和16e OFDMA解調(diào)。輸出的OFDM信號(hào)或OFDMA信號(hào)經(jīng)符號(hào)級(jí)簡(jiǎn)單空時(shí)頻解碼和水平分層空間復(fù)用解碼，再分別經(jīng)16d或16e信道解碼/符號(hào)解映射。最后得到16d信號(hào)和16e信號(hào)輸出。
本發(fā)明中主要是采用水平空間復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)，下面再對(duì)該技術(shù)作進(jìn)一步的說(shuō)明。
基于水平分層空間復(fù)用技術(shù)的16d OFDM和16e OFDMA雙模共存系統(tǒng)，如圖31所示，通過(guò)串并變換將16d信源分發(fā)到兩個(gè)支路，然后分別通過(guò)16d信道編碼/符號(hào)映射。同樣，16e信源也通過(guò)另一個(gè)串并變換分發(fā)到另兩個(gè)支路，然后分別通過(guò)16e信道編碼/符號(hào)映射。之后，四路信號(hào)作符號(hào)級(jí)水平分層空間復(fù)用編碼，輸出的四路信號(hào)再分別經(jīng)過(guò)16d OFDM調(diào)制和16e OFDMA調(diào)制。最后由置換矩陣為每個(gè)支路信號(hào)選擇一個(gè)發(fā)射天線。
接收機(jī)則正好相反，由空間波束成形或選擇單元為每個(gè)支路選擇一個(gè)接收天線。然后，四路信號(hào)分別經(jīng)過(guò)16d OFDM解調(diào)和16e OFDMA解調(diào)。輸出的OFDM信號(hào)或OFDMA信號(hào)經(jīng)符號(hào)級(jí)水平分層空間復(fù)用解碼，再分別經(jīng)16d或16e信道解碼/符號(hào)解映射。最后，上兩路信號(hào)支路通過(guò)串并變換匯聚為16d信號(hào)輸出；下兩路信號(hào)支路通過(guò)串并變換匯聚為16e信號(hào)輸出。
其中，水平分層空間復(fù)用編碼過(guò)程，如圖32所示，方框中的數(shù)字j表示時(shí)刻，字母表示不同的編碼器(A16d信道編碼器1；B16d信道編碼器2；C16e信道編碼器1；D16e信道編碼器2)，例如B2表示在第2個(gè)時(shí)刻從16d信道編碼器2輸出的碼元。
水平分層空間復(fù)用編碼的過(guò)程如下水平分層空間復(fù)用編碼器接收從并行信道編碼器的輸出，按水平方向進(jìn)行空間編碼，16d信道編碼器1輸出的開始n個(gè)(此處n＝3)碼元排在第1行，16d信道編碼器2輸出的開始n個(gè)碼元排在第2行，16e信道編碼器1輸出的開始n個(gè)碼元排在第3行，16e信道編碼器2輸出的開始n個(gè)碼元排在第4行。編碼后的空時(shí)碼元矩陣的每一列，經(jīng)4個(gè)發(fā)射天線同時(shí)發(fā)射。
綜上所述，本發(fā)明所述基站可同時(shí)同頻或分時(shí)同頻以N種模式接入所述用戶站，用戶站亦可同時(shí)同頻或分時(shí)同頻以N種模式接入所述基站，異種網(wǎng)絡(luò)可以共存，用戶站可以軟切換的方式在異種網(wǎng)絡(luò)間移動(dòng)切換。多?；虍惸；究梢怨仓?，避免不同模式或異種網(wǎng)絡(luò)的每種基站都要租用土地、建設(shè)機(jī)房。并可以在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下，成倍地提高頻譜利用率，進(jìn)而成倍地提高無(wú)線信道容量、系統(tǒng)容量和數(shù)據(jù)通信速率。因此，本發(fā)明中，空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼可以在不犧牲帶寬的情況下獲得較高的編碼增益，進(jìn)而提高了抗干擾和抗噪聲的能力。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的多模發(fā)射機(jī)，其特征在于，包括一組信號(hào)發(fā)送處理單元每種網(wǎng)絡(luò)模式對(duì)應(yīng)相應(yīng)的信號(hào)發(fā)送處理單元，分別用于對(duì)發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行信道編碼、符號(hào)映射及調(diào)制處理；一組發(fā)射天線每種網(wǎng)絡(luò)模式對(duì)應(yīng)相應(yīng)的發(fā)射天線，分別用于將各模式下的信號(hào)發(fā)送處理單元處理后的信號(hào)進(jìn)行發(fā)送處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的多模發(fā)射機(jī)，其特征在于，該發(fā)射機(jī)還包括空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼單元用于對(duì)各個(gè)網(wǎng)絡(luò)模式的發(fā)送信號(hào)進(jìn)行空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的多模發(fā)射機(jī)，其特征在于，所述的信號(hào)發(fā)送處理單元包括信道編碼模塊、符號(hào)映射模塊和調(diào)制器，且所述的空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼單元用于對(duì)經(jīng)信道編碼模塊、符號(hào)映射模塊或調(diào)制器處理前或處理后的信號(hào)進(jìn)行編碼處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的多模發(fā)射機(jī)，其特征在于，該發(fā)射機(jī)還包括置換矩陣單元與所述的一組發(fā)射天線連接，用于對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行同時(shí)或分時(shí)發(fā)送處理，并根據(jù)處理結(jié)果將發(fā)送信號(hào)發(fā)送給各個(gè)發(fā)射天線。
5.一種實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的多模接收機(jī)，其特征在于，包括一組接收天線用于接收各個(gè)模式的信號(hào)，并交給信號(hào)接收處理單元或空間復(fù)用解碼單元；一組信號(hào)接收處理單元分別用于對(duì)各個(gè)模式下的接收信號(hào)進(jìn)行處理；水平分層空間復(fù)用解碼單元用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行水平空間解復(fù)用和干擾抑制或抵消處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的多模接收機(jī)，其特征在于，當(dāng)發(fā)射機(jī)包括空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼單元時(shí)，則該接收機(jī)還包括空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼單元用于對(duì)各個(gè)模式的接收信號(hào)進(jìn)行空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的多模接收機(jī)，其特征在于，所述的信號(hào)接收處理單元包括信道解碼模塊、符號(hào)解映射模塊和解調(diào)器，且所述的空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼單元與發(fā)射機(jī)側(cè)對(duì)應(yīng)的用于對(duì)信道解碼模塊、符號(hào)解映射模塊或解調(diào)器處理前或處理后的信號(hào)進(jìn)行解碼處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求5、6或7所述的實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的多模接收機(jī)，其特征在于，該接收機(jī)還包括空間波束成形或選擇單元與所述的一組接收天線連接，用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行同時(shí)或分時(shí)接收處理。
9.一種實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的系統(tǒng)，其特征在于，包括多模發(fā)射機(jī)將各個(gè)網(wǎng)絡(luò)模式中的經(jīng)過(guò)信道編碼、符號(hào)映射及調(diào)制處理后的信號(hào)通過(guò)一組發(fā)射天線同時(shí)或分時(shí)進(jìn)行發(fā)送；多模接收機(jī)接收多模發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號(hào)，進(jìn)行水平分層空間復(fù)用解碼處理，以及解調(diào)、符號(hào)解映射和信道解碼處理獲得各網(wǎng)絡(luò)模式下的接收信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的系統(tǒng)，其特征在于所述的發(fā)射機(jī)還包括空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼單元用于對(duì)發(fā)送信號(hào)進(jìn)行空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編碼處理；而且，與所述的發(fā)射機(jī)側(cè)對(duì)應(yīng)，所述的接收機(jī)還包括空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼單元用于對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行空時(shí)/空頻/空時(shí)頻解碼處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)中還包括單模發(fā)射機(jī)將某一網(wǎng)絡(luò)模式下的信號(hào)進(jìn)行信道編碼、符號(hào)映射及調(diào)制處理，并通過(guò)發(fā)射天線發(fā)送；單模接收機(jī)接收發(fā)射機(jī)發(fā)送來(lái)的信號(hào)，進(jìn)行解調(diào)、符號(hào)解映射和信道解碼處理獲得一種網(wǎng)絡(luò)模式下的接收信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的系統(tǒng)，其特征在于，在系統(tǒng)中需要共址設(shè)置的各個(gè)模式的基站采用多模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)實(shí)現(xiàn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的系統(tǒng)，其特征在于，在系統(tǒng)中需要同時(shí)同頻接入同一用戶站或基站時(shí)，則所述同時(shí)同頻接入的同一用戶站或基站中需要采用多模接收機(jī)實(shí)現(xiàn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的系統(tǒng)，其特征在于，包括基站和用戶站，并且，所述的基站和用戶站采用多模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)；或者，所述基站采用多模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)，所述用戶站采用多模接收機(jī)和單模發(fā)射機(jī)；或者，所述基站采用多模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)，所述用戶站采用單模接收機(jī)和單模發(fā)射機(jī)；或者，所述基站采用單模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)，所述用戶站采用多模接收機(jī)和單模發(fā)射機(jī)；或者，所述基站采用單模發(fā)射機(jī)和多模接收機(jī)，所述用戶站采用單模接收機(jī)和單模發(fā)射機(jī)；或者，所述基站和用戶站均采用單模發(fā)射機(jī)和單模接收機(jī)。
15.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的系統(tǒng)，其特征在于，在多模接收機(jī)側(cè)，可從接收到的各種不同模式的信號(hào)中選擇出一種或多種模式的信號(hào)作為有用的接收信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)多模網(wǎng)絡(luò)共存的系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括多模發(fā)射機(jī)，用于將各個(gè)網(wǎng)絡(luò)模式中的經(jīng)過(guò)信道編碼、符號(hào)映射及調(diào)制處理后的信號(hào)通過(guò)一組發(fā)射天線同時(shí)或分時(shí)進(jìn)行發(fā)送；以及多模接收機(jī)，用于接收多模發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號(hào)，進(jìn)行水平分層空間復(fù)用解碼處理，以及解調(diào)、符號(hào)解映射和信道解碼處理獲得各網(wǎng)絡(luò)模式下的接收信號(hào)；而且，所述的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)還包括空時(shí)/空頻/空時(shí)頻編解碼單元。本發(fā)明所述基站可同時(shí)同頻或分時(shí)同頻以多模式接入所述用戶站，用戶站亦可同時(shí)同頻或分時(shí)同頻以多模式接入所述基站，異種網(wǎng)絡(luò)可以共存，用戶站可以軟切換的方式在異種網(wǎng)絡(luò)間移動(dòng)切換。因此，本發(fā)明中可以在不犧牲帶寬的情況下獲得較高的編碼增益，提高了抗干擾和抗噪聲的能力。
文檔編號(hào)H04B7/06GK1889411SQ200510081609
公開日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2005年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者鄭若濱 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司