專(zhuān)利名稱(chēng)：：利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置、接收裝置、發(fā)送方法及接收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置、接收裝置、發(fā)送方法及接收方法。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，在發(fā)射端和接收端同時(shí)使用多天線(MIM0)的通信系統(tǒng)受到了人們極大地重視，因?yàn)橄鄬?duì)于傳統(tǒng)的單天線通信系統(tǒng)而言，多天線通信系統(tǒng)能極大地提高數(shù)據(jù)傳輸率及性能，大量的研究表明，多天線系統(tǒng)的性能和容量取決于發(fā)射端的信道狀態(tài)信息(CSIT)和接收端的信道狀態(tài)信息(CSIR)，即使僅利用部分CSIT，也能極大地提高系統(tǒng)的性能和容量，因此，對(duì)于發(fā)射端采用無(wú)需信道狀態(tài)信息(channelstateinformation,CSI)的開(kāi)環(huán)多天線技術(shù)，當(dāng)其信道條件變差(如天線間具有衰落相關(guān))時(shí)，其通信系統(tǒng)的性能將變差，為此，現(xiàn)已提出眾多有效利用信道狀態(tài)信息的技術(shù)，其包括利用預(yù)編碼的閉環(huán)空分復(fù)用系統(tǒng)、閉環(huán)空時(shí)編碼系統(tǒng)及聯(lián)合最優(yōu)收發(fā)技術(shù)。在一些現(xiàn)有文獻(xiàn)中也已證明了預(yù)編碼技術(shù)能使發(fā)射信號(hào)與當(dāng)前信道條件相適應(yīng)，可有效地提高空分復(fù)用系統(tǒng)對(duì)各種信道條件的魯棒性及空-時(shí)編碼系統(tǒng)的陣列增益。簽于閉環(huán)多天線技術(shù)具有能提高通信系統(tǒng)性能和容量的優(yōu)點(diǎn)，目前閉環(huán)多天線技術(shù)己開(kāi)始運(yùn)用于實(shí)際通信系統(tǒng)中，如在第三代合作伙伴計(jì)劃(3GPP)寬帶碼分多址(WCDMA)中在基站發(fā)射端利用信道狀態(tài)信息進(jìn)行特征波束形成；在3GPPLTE的TR25.814中也充分地討論了用于增強(qiáng)通信鏈路質(zhì)量和提高數(shù)據(jù)率的多天線技術(shù)；在3GPP的一些提案中，研究了不同信道條件下不同發(fā)射模式(空分復(fù)用、空間分集及波束形成)之間的切換以使系統(tǒng)的性能達(dá)到最優(yōu)；在UTRAMIMO的評(píng)估中，著重討論了基于發(fā)射自適應(yīng)陣列(TxAA)的MIM0方案及采用PARC的MIM0方案；3GPPLTE的提案中評(píng)估了基于發(fā)射自適應(yīng)陣列(TxAA)的MIM0方案的系統(tǒng)級(jí)仿真結(jié)果并分析了單數(shù)據(jù)流和雙數(shù)據(jù)流兩種模式的性能；另一提案中比較了采用線性最小均方誤差(LMMSE)接收機(jī)時(shí)TxAA與PARC的性能。在基于PARC的MIMO方案中，由于每根發(fā)射天線上數(shù)據(jù)流的調(diào)制與編碼方式的需要獨(dú)立控制，所以這種方案的缺點(diǎn)是所需的反饋量比較多，而且調(diào)制與編碼方式的選擇比較復(fù)雜。而基于預(yù)編碼的MIMO方案及基于預(yù)編碼的MIMO方案的反饋方法則具有很多優(yōu)點(diǎn)，這類(lèi)技術(shù)通過(guò)對(duì)發(fā)射信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼，使之適應(yīng)當(dāng)前的信道條件，從而提高多天線通信系統(tǒng)的性能及數(shù)據(jù)的傳輸率，使多碼流之間的干擾最小，而且能降低接收機(jī)的復(fù)雜度，由于基于預(yù)編碼技術(shù)的PRAC的性能優(yōu)于不采用預(yù)編碼技術(shù)的PRAC的性能，且實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度比較低，這類(lèi)基于預(yù)編碼的MIMO通信系統(tǒng)已成為解決實(shí)用、魯棒MIMO方案的一個(gè)主要研究方向。但是，目前這些MIMO收發(fā)方案常采用信道矩陣的奇異值(SVD)分解，將MIMO信道分成多個(gè)并行特征子信道，由于各特征子信道的增益相差很大，因此這些方案具有調(diào)制與編碼方式復(fù)雜、功率分配復(fù)雜、接收端算計(jì)復(fù)雜等缺點(diǎn)，進(jìn)而使這些方案難以達(dá)到實(shí)用化階段。以下將更為具體說(shuō)明目前這些方案中存在的缺陷與不足之處-當(dāng)發(fā)射端和接收端都具有完全信道狀態(tài)信息時(shí)，在上面所提到的基于預(yù)編碼的閉環(huán)MIMO收發(fā)方案中，最常用的一種方案是，通過(guò)利用奇異值分解(singularvaluedeco即osition，SVD)將MIM0信道分解成并行特征子信道，并利用"注水算法"(waterfillingalgorithm)將功率分配到這些特征子信道上，這種方案可達(dá)到MIMO信道的最大容量。在最近提出的很多基于預(yù)編碼技術(shù)的LTE提案中均使用基于信道矩陣SVD分解的預(yù)編碼技術(shù)。然而，由于在SVD分解中，各子信道上的信道增益不同，通常差別很大，因此為了達(dá)到最大信道容量和預(yù)先規(guī)定的誤碼率(BER)，常需要復(fù)雜的功率分配和調(diào)制方式的選擇，這樣不僅增加了編碼與解碼的復(fù)雜度，而且因?yàn)樾亲挠邢扌?，?dǎo)致實(shí)際信道容量將產(chǎn)生損失。此外，這類(lèi)方案除了反饋用于MIMO發(fā)射預(yù)處理的預(yù)編碼矩陣外，還需要反饋回各特征子信道的增益以進(jìn)行調(diào)制編碼方式的選擇及功率分配。所以，基于SVD的MIMO收發(fā)方案的反饋量較多，從而反饋開(kāi)銷(xiāo)比較大。在與無(wú)線局域網(wǎng)(WLANs)有關(guān)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)HIPERLAN/2和IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中，采用了一種降低復(fù)雜度的方法，即在所有的子信道上使用相同的星座(即調(diào)制方式)，然而，對(duì)于這種方法，其誤碼率(BER)由增益最低的特征子信道所決定，為了優(yōu)化BER性能，要求使用"逆注水"之類(lèi)的算法分配功率，較差的子信道上分配到較多的功率，其結(jié)果是導(dǎo)致比較大的容量損失。由上可知，這類(lèi)基于SVD的MIMO收發(fā)方案在BER性能和數(shù)據(jù)率兩個(gè)方面難于同時(shí)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)。因此，如何解決現(xiàn)有多天線技術(shù)存在的問(wèn)題實(shí)已成為本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)課題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置及發(fā)送方法，利用信道的幾何均值分解以實(shí)現(xiàn)各子信道采用相同調(diào)制和編碼方式，并使用平均功率分配，以有效降低通信系統(tǒng)的復(fù)雜度，使其便于在實(shí)際中推行。本發(fā)明的另一目的在于提供一種在于提供一種利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收裝置，通過(guò)對(duì)多天線通信系統(tǒng)的子信道的選擇，以實(shí)現(xiàn)所述通信系統(tǒng)吞吐量的增加。本發(fā)明的再一目的在于提供一種利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收方法，以解決因接收端反饋回發(fā)射端的信息存在量化誤差而導(dǎo)致所述通信系統(tǒng)難以正常工作的問(wèn)題為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置，其包括用于接收所述多天線通信系統(tǒng)接收端反饋回的信道信息，并重構(gòu)信道特征信息和信道質(zhì)量指示(CQI)信息的重構(gòu)模塊、用于根據(jù)所述信道特征信息將待發(fā)射的輸入比特流轉(zhuǎn)換為各數(shù)據(jù)流的串并轉(zhuǎn)換模塊、用于根據(jù)信道質(zhì)量指示信息確定調(diào)制與編碼方式的第一控制模塊，分別用于根據(jù)所述信道特征信息及調(diào)制與編碼方式對(duì)各數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼調(diào)制以得到相應(yīng)的符號(hào)流的多個(gè)編碼調(diào)制模塊、用于根據(jù)所述信道特征信息確定各符號(hào)流的功率的功率分配模塊、用于根據(jù)所述信道特征信息對(duì)已確定功率的各符號(hào)流進(jìn)行預(yù)編碼的預(yù)編碼模塊、分別用于發(fā)射經(jīng)過(guò)預(yù)編碼的各符號(hào)流的多個(gè)發(fā)射模塊。其中，每一編碼調(diào)制模塊包括用于對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼的編碼單元、用于對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)流進(jìn)行交織處理的交織單元、用于對(duì)交織后的數(shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制單元，所述重構(gòu)模塊為重構(gòu)信道特征信息為預(yù)編碼矩陣的模塊，其中，所述預(yù)編碼矩陣由多天線通信系統(tǒng)信道矩陣經(jīng)幾何均值分解所得到，即若信道矩陣為任意秩為《且其奇異值為A》A2^^'々^^0的矩陣HeC《"'，且若子信道數(shù)目為Z,則信道矩陣H經(jīng)過(guò)幾何均值分解后可得H-QRP"，其中，Q和P為酉陣，R為具有相同對(duì)角元素的上三角矩陣，且其對(duì)角元素為clKn二;u'〃'，B"Z，其中Z^K，P即為所述預(yù)編碼矩陣，所述多個(gè)編碼調(diào)制模塊每次編碼調(diào)制時(shí)被采用的模塊數(shù)目根據(jù)所述子信道數(shù)目確定，且每一被采用的編碼調(diào)制模塊為采用相同的調(diào)制和編碼方式的模塊，所述功率分配模塊為根據(jù)所述子信道的數(shù)目將預(yù)設(shè)的總發(fā)射功率平均分配至各符號(hào)流的平均功率分配模塊，所述預(yù)編碼模塊為根據(jù)所述預(yù)編碼矩陣進(jìn)行預(yù)編碼處理的模塊。本發(fā)明還提供一種利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收裝置，其包括分別用于接收所述多天線通信系統(tǒng)發(fā)送端發(fā)送的信號(hào)的多個(gè)接收模塊、用于對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析以獲得信道矩陣的信道估計(jì)模塊、用于根據(jù)所述信道矩陣確定子信道的數(shù)目，并根據(jù)所述子信道的數(shù)目對(duì)所述信道矩陣進(jìn)行幾何均值分解后以獲得相應(yīng)信道特征信息的信道特征提取模塊、用于根據(jù)所述信道矩陣及量化后的信道特征信息計(jì)算有效信道矩陣、并根據(jù)所述有效信道矩陣進(jìn)行分解后所得到的信息對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行均衡處理、以及根據(jù)接收到的信號(hào)和均衡處理方法計(jì)算信道質(zhì)量指示信息的均衡模塊、用于對(duì)所述信道特征信息和信道質(zhì)量指示信息進(jìn)行量化并反饋回所述多天線通信系統(tǒng)發(fā)送端的量化模塊、用于根據(jù)接收到的信息獲得調(diào)制與編碼的方式的第二控制模塊、用于根據(jù)所述調(diào)制與編碼方式對(duì)經(jīng)過(guò)均衡處理的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼的多個(gè)解調(diào)解碼模塊、用于對(duì)經(jīng)過(guò)解調(diào)解碼的信號(hào)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換以得到數(shù)據(jù)流的并串轉(zhuǎn)換模塊。其中，每一解調(diào)解碼模塊包括用于對(duì)經(jīng)過(guò)均衡處理的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)單元、用于對(duì)經(jīng)過(guò)解調(diào)的信號(hào)進(jìn)行解交織的解交織單元、用于對(duì)經(jīng)過(guò)解交織單元進(jìn)行解碼的解碼單元，所述信道特征提取模塊用于根據(jù)線性方法或二分法求解最大信道容量以確定子信道數(shù)目，也用于根據(jù)信道矩陣的奇異值分解并使用注水算法分配發(fā)射功率所得到的發(fā)射功率分配值高于注水功率電平的特征子信道的個(gè)數(shù)確定子信道的數(shù)目，所述信道特征提取模塊根據(jù)所確定的子信道的數(shù)目丄對(duì)秩為夂的信道矩陣H進(jìn)行幾何均值分解為H=QRPH，其中，Q和P為酉陣，R為具有相同對(duì)角元素的上三角矩陣，且其對(duì)角元素為^-I-(rt,^,，其中k尺，；t"為H的第w個(gè)奇異值，p即為預(yù)編碼矩陣，所述子信道數(shù)目和預(yù)編碼矩陣構(gòu)成所述信道特征信息，所述均衡模塊根據(jù)所述信道矩陣H及經(jīng)過(guò)量化后的所述信道特征信息^計(jì)算出的有效信道矩陣為Heff，其中，Hd=HP，其對(duì)有效信道矩陣Heff進(jìn)行QR分解后得到H^-^R，其中，^為酉陣，6為上三角矩陣，所述均衡矩陣為0的轉(zhuǎn)置矩陣^"。本發(fā)明還提供一種利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送方法，其包括步驟1)接收所述多天線通信系統(tǒng)接收端反饋回的信道信息，并重構(gòu)信道特征信息和信道質(zhì)量指示信息；2)根據(jù)信道特征信息將待發(fā)射的輸入比特流通過(guò)串并轉(zhuǎn)換為各數(shù)據(jù)流；3)根據(jù)信道質(zhì)量指示信息確定調(diào)制與編碼方式；4)分別根據(jù)調(diào)制與編碼方式對(duì)各數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼調(diào)制以得到相應(yīng)的符號(hào)流；5)根據(jù)所述信道特征信息確定各符號(hào)流的功率；6)根據(jù)所述信道特征信息對(duì)已確定功率的各符號(hào)流進(jìn)行預(yù)編碼；7)分別發(fā)射經(jīng)過(guò)預(yù)編碼的各符號(hào)流。其中，所述信道特征信息包括預(yù)編碼矩陣和子信道數(shù)目，所述預(yù)編碼矩陣由多天線通信系統(tǒng)信道矩陣經(jīng)幾何均值分解所得到，即若信道矩陣為任意秩為k且其奇異值為;l^A》a^"々^^0的矩陣HecM'xw'，且若子信道數(shù)目為￡,則信道矩陣H經(jīng)過(guò)幾何均值分解后可得H-QRP"，其中，Q和P為酉陣，R為具有相同對(duì)角元素的上三角矩陣，且其對(duì)角元素為d^n";u1〃，l&《丄，其中i^k，p即為所述預(yù)編碼矩陣，根據(jù)所述子信道數(shù)目確定數(shù)據(jù)流的個(gè)數(shù)，所述各數(shù)據(jù)流采用相同的調(diào)制和編碼方式，所述步驟5)根據(jù)所述子信道數(shù)目將預(yù)設(shè)的總發(fā)射功率平均分配至各符號(hào)流上，所述步驟6)根據(jù)所述預(yù)編碼矩陣對(duì)各符號(hào)流進(jìn)行預(yù)編碼。本發(fā)明還提供一種利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收方法，其包括步驟1)分別接收所述多天線通信系統(tǒng)發(fā)送端所發(fā)送的信號(hào)；2)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析以獲得信道矩陣；3)根據(jù)所述信道矩陣確定相應(yīng)的子信道數(shù)目；4)根據(jù)所述子信道數(shù)目對(duì)所述信道矩陣進(jìn)行幾何均值分解后將相應(yīng)的信道特征及信道質(zhì)量指示信息進(jìn)行量化處理后反饋回所述多天線通信系統(tǒng)發(fā)送端；5)根據(jù)所述信道矩陣及量化后的所述信道特征信息計(jì)算有效信道矩陣，并根據(jù)所述有效信道矩陣進(jìn)行分解后獲得的信息對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行均衡處理，并根據(jù)所述均衡處理方法和接收到的信號(hào)計(jì)算信道質(zhì)量指示信息；6)根據(jù)接收到的信號(hào)確定編碼及調(diào)制方式，并根據(jù)所述編碼及調(diào)制方式對(duì)經(jīng)過(guò)均衡處理的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼；7)對(duì)經(jīng)過(guò)解調(diào)解碼的信號(hào)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換以得到數(shù)據(jù)流。其中，所述步驟3)中確定子信道數(shù)目的方法為首先采用奇異值分解法對(duì)信道矩陣進(jìn)行分解，然后使用注水算法分配發(fā)射功率，根據(jù)發(fā)射功率分配值高于注水功率電平的特征子信道的個(gè)數(shù)確定子信道的數(shù)目，也可根據(jù)線性方法或二分法求解最大信道容量以確定子信道數(shù)目，在所述步驟4)中，若所述信道矩陣為H且其秩為《，根據(jù)所確定的子信道數(shù)目丄對(duì)其進(jìn)行幾何均值分解后為H=QRPW，其中，Q和p為酉陣，R為具有相同對(duì)角元素的上三角矩陣，且其對(duì)角元素為^^A-(ntA)'〃'，其中丄s/:，；i。為h的第"個(gè)奇異值，p即為預(yù)編碼矩陣，P及丄構(gòu)成信道特征信息，所述步驟5)計(jì)算有效信道矩陣的方法為Heff=H#，其中，H^為有效信道矩陣，P為經(jīng)過(guò)量化后的預(yù)編碼矩陣，所述有效信道矩陣的分解方法為QR分解法，即Heff-0&，其中，^為酉陣，A為上三角矩陣，相應(yīng)的^的轉(zhuǎn)置矩陣0"為所述均衡矩陣。綜上所述，本發(fā)明的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置、接收裝置、發(fā)送方法及接收方法，有效地利用了信道的幾何均值分解，使得各碼流上可采用相同的調(diào)制和編碼方式，并可使用平均功率分配，進(jìn)而有效降低了通信系統(tǒng)的復(fù)雜度，使其便于在實(shí)際中推行，同時(shí)通過(guò)對(duì)子信道的選擇可提高所述通信系統(tǒng)的吞吐量，此外，更是解決了因接收端反饋回發(fā)射端的信息存在量化誤差而導(dǎo)致所述通信系統(tǒng)難以正常工作的問(wèn)題。圖1為本發(fā)明的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3至圖12為本發(fā)明的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置及接收裝置所組成的系統(tǒng)的各仿真結(jié)果示意圖。具體實(shí)施例方式請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置主要包括串并轉(zhuǎn)換模塊、重構(gòu)模塊、第一控制模塊、多個(gè)編碼調(diào)制模塊、功率分配模塊、預(yù)編碼模塊以及多個(gè)發(fā)射模塊，以下將對(duì)前述各部件進(jìn)行詳細(xì)描述。所述重構(gòu)模塊用于接收所述多天線通信系統(tǒng)接收端反饋回的信道信息，并重構(gòu)信道特征信息和信道質(zhì)量指示信息，通常，所述重構(gòu)模塊根據(jù)接收到的反饋信息確定信道特征信息中的子信道數(shù)目并通過(guò)查找碼本(此為通信領(lǐng)域常用的矢量量化碼本，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述)以重構(gòu)信道特征信息中的預(yù)編碼矩陣，所述重構(gòu)模塊經(jīng)過(guò)査找碼本以獲得信道質(zhì)量指示信息，此外，在本實(shí)施方式中，所述信道特征信息為預(yù)編碼矩陣和子信道數(shù)目，且所述預(yù)編碼矩陣由多天線通信系統(tǒng)信道矩陣經(jīng)幾何均值分解所得到，即若信道矩陣為任意秩為《且其奇異值為A》&》42''^&>0的矩陣HeC<xW'，且若子信道數(shù)目為丄，則信道矩陣H經(jīng)過(guò)幾何均值分解后可得H=QRPW，其中，Q和P為酉陣，R為具有相同對(duì)角元素的上三角矩陣，且其對(duì)角元素為cX—nt,;uw,1《KL，其中KK,P即為所述預(yù)編碼矩陣，I為各子信道增益，P經(jīng)過(guò)量化后得到^，由此可見(jiàn)，各子信道增益相同，須注意的是，信道矩陣的幾何均值分解過(guò)程是在所述多天線通信系統(tǒng)接收端進(jìn)行的，此外，信道質(zhì)量指示信息為均衡處理后的信干噪比(SINR)，其計(jì)算方法可參見(jiàn)文獻(xiàn)(E.N.Onggosanusi，A.G.Dabak，"基于反饋的自適應(yīng)多天線方案"ConferenceRecordoftheThirty-SixthAsilomarConferenceonSignals,SystemsandComputers,2002年11月，第2巻，頁(yè)碼1694-1698(E.N.Onggosanusi,A.G.Dabak，"Afeedback-basedadaptivemulti-i叩utmulti-outputsignalingscheme,,,ConferenceRecordoftheThirty-SixthAsilomarConferenceonSignals,SystemsandComputers,3-6Nov.2002,vol.2，pp.1694-1698))。所述串并轉(zhuǎn)換模塊用于根據(jù)子信道數(shù)目將待發(fā)射的輸入比特流轉(zhuǎn)換為各數(shù)據(jù)流。所述第一控制模塊用于根據(jù)信道質(zhì)量指示信息確定調(diào)制與編碼方式，例如，可選擇四相相移鍵控(QPSK)調(diào)制、或16正交幅度(QAM)調(diào)制、或64QAM調(diào)制。所述多個(gè)編碼調(diào)制模塊分別用于根據(jù)調(diào)制與編碼方式對(duì)各數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼調(diào)制以得到相應(yīng)的符號(hào)流，為簡(jiǎn)化圖示，本實(shí)施方式中僅采用了兩個(gè)編碼調(diào)制模塊，但并非以本實(shí)施方式為限，在此予以說(shuō)明，每一編碼調(diào)制模塊都包括用于對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼的編碼單元、用于對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)流進(jìn)行交織處理的交織單元、用于對(duì)交織后的數(shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)制的調(diào)制單元，需注意的是，所述多個(gè)編碼調(diào)制模塊每次編碼調(diào)制時(shí)被釆用的模塊數(shù)目根據(jù)所述子信道數(shù)目確定，且各編碼調(diào)制模塊采用相同的調(diào)制和編碼方式，并使用平均功率分配。所述功率分配模塊用于根據(jù)所述信道特征信息確定各符號(hào)流的功率，例如，總發(fā)射功率為P，所述子信道數(shù)目為3，則每一符號(hào)流的功率均為P/3。所述預(yù)編碼模塊用于根據(jù)所述信道特征信息中的預(yù)編碼矩陣對(duì)已確定功率的各符號(hào)流進(jìn)行預(yù)編碼以使各符號(hào)流中增加冗余信息，即根據(jù)所述重構(gòu)模塊提供的^對(duì)所發(fā)送的各符號(hào)流進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)編碼。所述多個(gè)發(fā)射模塊分別用于發(fā)射經(jīng)過(guò)預(yù)編碼的各符號(hào)流，通常，發(fā)射模塊即為天線，為簡(jiǎn)化圖示，本實(shí)施方式中僅采用了兩個(gè)發(fā)射模塊，但并非以本實(shí)施方式為限，在此予以說(shuō)明。再請(qǐng)參閱圖2,本發(fā)明的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收裝置主要包括多個(gè)接收模塊、信道估計(jì)模塊、信道特征提取模塊、均衡模塊、量化模塊、第二控制模塊、多個(gè)解調(diào)解碼模塊以及并串轉(zhuǎn)換模塊，以下將對(duì)前述各部件進(jìn)行詳細(xì)描述。所述多個(gè)接收模塊分別用于接收所述多天線通信系統(tǒng)發(fā)送端發(fā)送的信號(hào)，通常，接收模塊為天線，為簡(jiǎn)化圖示，本實(shí)施方式中僅采用了兩個(gè)接收模塊，但并非以本實(shí)施方式為限，在此予以說(shuō)明。所述信道估計(jì)模塊用于對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析以獲得信道矩陣，例如，對(duì)于一個(gè)由W'根發(fā)射天線和Mf根接收天線構(gòu)成的MIM0系統(tǒng)，假設(shè)信道為非相關(guān)瑞利平坦衰落，信道輸入seC"'與信道輸出re之間的關(guān)系可表示為r=Hs+n，其中，ne為加性噪聲矢量，假設(shè)為獨(dú)立同分布(i.i.d)的復(fù)高斯噪聲，其各項(xiàng)的方差為^2，因此，根據(jù)接收到的信息r及預(yù)先設(shè)定的通信規(guī)則，經(jīng)分析即可得到相應(yīng)信道矩陣H，通常，信道矩陣H由通用的基于訓(xùn)練序列或基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)方法計(jì)算得出，此處采用的信道估計(jì)方法可參考文獻(xiàn)(XiaohongMengJ.K.T卿ait，"利用隱訓(xùn)練序列的多天線信道估計(jì)方法"IEEEInternationalConferenceonCommunications,2004年6月,第5巻，頁(yè)碼-2663-2667(XiaohongMengJ.K.Tugnait,"MIMOchannelestimationusingsuperimposedtraining,，，IEEEInternationalConferenceonCommunications,20-24June2004，vol.5，pp.2663-2667))。所述信道特征提取模塊用于根據(jù)所述信道矩陣確定子信道的數(shù)目，并根據(jù)所述子信道的數(shù)目對(duì)所述信道矩陣進(jìn)行幾何均值分解以獲得信道特征信息，可根據(jù)線性方法或二分法求解最大信道容量以確定子信道數(shù)目丄，也可根據(jù)信道矩陣的奇異值分解并使用注水算法分配發(fā)射功率所得到的發(fā)射功率分配值高于注水功率電平的特征子信道的個(gè)數(shù)確定子信道的數(shù)目丄，再根據(jù)所確定的子信道數(shù)目丄對(duì)秩為《的信道矩陣H進(jìn)行幾何均值分解后可得H=QRP"，其中，Q和p為酉陣，R為具有相同對(duì)角元素的上三角矩陣，且其對(duì)角元素為^-I二(nt,;u1〃，lsKi，其中l(wèi)《a:，^為H的第"個(gè)奇異值，p即為預(yù)編碼矩陣，預(yù)編碼矩陣和子信道數(shù)目即構(gòu)成信道特征信息。所述均衡模塊用于根據(jù)所述信道矩陣及量化后的信道特征信息計(jì)算有效信道矩陣，并對(duì)所述有效信道矩陣進(jìn)行分解以得到均衡矩陣，并根據(jù)所述均衡矩陣對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行均衡處理，并用于根據(jù)均衡處理方法和接收到的信號(hào)計(jì)算信道質(zhì)量指示信息，所述信道質(zhì)量指示信息為均衡處理后的信干噪比(SINR),其計(jì)算方法可參見(jiàn)文獻(xiàn)(E.N.0nggosanusi,A.G.Dabak，"基于反饋的自適應(yīng)多天線方案"ConferenceRecordoftheThirty-SixthAsilomarConferenceonSignals,SystemsandCo即uters,2002年11月，第2巻，頁(yè)碼1694-1698(E.N.Onggosanusi,A.G.Dabak,"Afeedback-basedadaptivemulti-i叩utmulti-outputsignalingscheme,，，ConferenceRecordoftheThirty-SixthAsilomarConferenceonSignals,SystemsandComputers,3-6Nov.2002,vol.2,pp.1694-1698))。在本實(shí)施方式中，所述信道矩陣為H，量化后的所述預(yù)編碼矩陣為f(需注意的是，#是由量化模塊所提供，請(qǐng)容后詳述)，所述均衡模塊計(jì)算出的有效信道矩陣H^為H^=HP，其對(duì)有效信道矩陣Heff進(jìn)行QR分解后得到Heff=^R，其中，^為酉陣，眾為上三角矩陣，所述均衡矩陣即為0的轉(zhuǎn)置矩陣。所述量化模塊用于對(duì)所述信道特征信息和信道質(zhì)量指示信息進(jìn)行量化并反饋回所述多天線通信系統(tǒng)發(fā)送端，即所述量化模塊將所述信道特征提取模塊提供的子信道數(shù)目反饋回所述多天線通信系統(tǒng)的發(fā)射端，并將所述信道特征提取模塊提供的P經(jīng)基于碼本的矢量量化后得到的^反饋回所述多天線通信系統(tǒng)的發(fā)射端，需注意的是，也可根據(jù)實(shí)際情況將子信道增益^量化后反饋回所述所述多天線通信系統(tǒng)的發(fā)射端。所述第二控制模塊用于根據(jù)接收到的信息獲得調(diào)制與編碼的方式，即根據(jù)接收到的信令信息即可確定調(diào)制與編碼方式，為簡(jiǎn)化圖示，所述第二控制模塊與所述多個(gè)接收模塊之間的信號(hào)傳輸并未予以標(biāo)示，在此予以說(shuō)明。所述多個(gè)解調(diào)解碼模塊用于根據(jù)所述調(diào)制與編碼方式對(duì)經(jīng)過(guò)均衡處理的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼，每一解調(diào)解碼模塊包括用于對(duì)經(jīng)過(guò)均衡處理的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)單元、用于對(duì)經(jīng)過(guò)解調(diào)的信號(hào)進(jìn)行解交織的解交織單元、用于對(duì)經(jīng)過(guò)解交織單元進(jìn)行解碼的解碼單元，需注意的是，為簡(jiǎn)化圖示，本實(shí)施方式中僅采用了兩個(gè)解調(diào)解碼模塊，但并非以本實(shí)施方式為限，在此予以說(shuō)明。所述并串轉(zhuǎn)換模塊用于對(duì)經(jīng)過(guò)解調(diào)解碼的信號(hào)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換以得到數(shù)據(jù)流。本發(fā)明的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送方法主要包括以下步驟一、接收所述多天線通信系統(tǒng)接收端反饋回的信道信息，并重構(gòu)信道特征信息和信道質(zhì)量指示信息，通常是根據(jù)接收到的反饋信息確定子信道數(shù)目，通過(guò)査找矢量量化碼本以重構(gòu)相應(yīng)的預(yù)編碼矩陣，所述預(yù)編碼矩陣由多天線通信系統(tǒng)信道矩陣經(jīng)幾何均值分解及量化后所得到，即若信道矩陣為任意秩為《且其奇異值為4》^》^》''々、>()的矩陣HeC^xw'，且子信道數(shù)目為￡，則信道矩陣H經(jīng)過(guò)幾何均值分解后可得H=QRPW，其中，Q和P為酉陣，R為具有相同對(duì)角元素的上三角矩陣，且其對(duì)角元素為/;-義^(n;U^)1〃，l&、丄，其中zsk，I為各子信道增益，由此可見(jiàn)，所述多天線通信系統(tǒng)各子信道的增益相同，p經(jīng)基于碼本的矢量量化后得到,，其中，f為量化后的預(yù)編碼矩陣。二、根據(jù)子信道數(shù)目將待發(fā)射的輸入比特流通過(guò)串并轉(zhuǎn)換為各數(shù)據(jù)流。三、根據(jù)信道質(zhì)量指示信息確定調(diào)制與編碼方式。四、分別根據(jù)所述信道特征信息及調(diào)制與編碼方式對(duì)各數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼調(diào)制以得到相應(yīng)的符號(hào)流，即根據(jù)所述信道特征信息確定數(shù)據(jù)流的個(gè)數(shù)，各數(shù)據(jù)流采用相同的調(diào)制和編碼方式。五、根據(jù)所述信道特征信息確定各符號(hào)流的功率，即將總的發(fā)射功率平均分配至各符號(hào)流上。六、根據(jù)所述信道特征信息對(duì)已確定功率的各符號(hào)流進(jìn)行預(yù)編碼以使各符號(hào)流中增加冗余信息，即根據(jù)由重構(gòu)模塊所得到的預(yù)編碼矩陣^對(duì)已確定功率的各符號(hào)流進(jìn)行預(yù)編碼處理。七、發(fā)射經(jīng)過(guò)預(yù)編碼的各符號(hào)流。本發(fā)明的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收方法主要包括以下步驟一、分別接收所述多天線通信系統(tǒng)發(fā)送端所發(fā)送的信號(hào)。二、對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析及計(jì)算以獲得信道矩陣和信道質(zhì)量指示信息，例如，對(duì)于一個(gè)由^根發(fā)射天線和Mf根接收天線構(gòu)成的MIMO系統(tǒng)，假設(shè)信道為非相關(guān)瑞利平坦衰落，信道輸入seC與信道輸出reC^之間的關(guān)系可表示為r=HS+n，其中，neC^'為加性噪聲矢量，假設(shè)為獨(dú)立同分布(i.].d)的復(fù)高斯噪聲，其各項(xiàng)的方差為^2，因此，根據(jù)接收到的信息r，經(jīng)分析即可得到信道矩陣H，通常，信道矩陣H由通用的基于訓(xùn)練序列或基于導(dǎo)頻的信道估計(jì)方法計(jì)算得出，此處采用的信道估計(jì)方法可參考文獻(xiàn)(XiaohongMengJ.K.Tugnait，"利用隱訓(xùn)練序列的多天線信道估計(jì)方法"IEEEInternationalConferenceonCommunications,2004年6月,第5巻，頁(yè)碼2663-2667(XiaohongMengJ.K.Tugnait,，，MIMOchannelestimationusingsuperimposedtraining,,，IEEEInternationalConferenceonCommunications,20—24June2004，vol.5,pp.2663-2667))。三、根據(jù)所述信道矩陣確定相應(yīng)的子信道數(shù)目，可根據(jù)線性方法或二分法求解最大信道容量以獲得子信道數(shù)目，即信道容量<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>達(dá)到最大值時(shí)的w即為子信道數(shù)目，需說(shuō)明的是，該計(jì)算式的獲得依據(jù)及其式中各參數(shù)的涵義容后予以詳述，此外，也可根據(jù)其它算法確定子信道的數(shù)目，例如，對(duì)于一個(gè)由M根發(fā)射天線和Mf根接收天線構(gòu)成的MIMO系統(tǒng)，假設(shè)信道為非相關(guān)瑞利平坦衰落，信道輸入seC與信道輸出feCM'之間的關(guān)系可表示為r=Hs+n(1)式中，neC^為加性噪聲矢量，假設(shè)為獨(dú)立同分布(i.i.d)的復(fù)高斯噪聲，其中各項(xiàng)的方差為a2，信道矩陣H的秩表示為《-min(A，M)，發(fā)射功率約束為^P"利用信道矩陣H的奇異值分解(SVD,singularvaluedecomposition),可將MIMO信道分解為并行的、互不干擾的單輸入單輸出(SISO，single-inputsingle-output)特征子信道，令信道矩陣H的SVD為H-UDV"，其中U和V為酉陣，D為對(duì)角陣D=diag(A,義2，…，々，0，…，0)，因此，式(1)可寫(xiě)為f=D§+fi②式中，？=Uwr，S=Vs，fi=Uwn，由式(2)可知，利用svd,MIMO信道分解為尺個(gè)等價(jià)的siso特征子信道，且各子信道的增益由A，;i,，…,;^給出，利用注水法(Waterfilling)將發(fā)射功率分配到這些并行子信道上，此時(shí)信道容量為a:Cwf=2]log2C"^)+'=ib/s/Hz(3)式中["]+定義為m^"，W，〃為注水功率且滿足功率約束2'='[//—《"=Pf,發(fā)射功率分配值高于注水功率電平的特征子信道的個(gè)數(shù)^即為子信道的數(shù)目，此時(shí)信道容量為C,"=Alog,丄2P四、根據(jù)所確定的子信道數(shù)目對(duì)所述信道矩陣進(jìn)行幾何均值分解以獲得預(yù)編碼矩陣，并將由所述子信道數(shù)目和預(yù)編碼矩陣構(gòu)成的信道特征信息及信道質(zhì)量指示信息進(jìn)行量化處理后反饋回所述多天線通信系統(tǒng)發(fā)送端，其中所述預(yù)編碼矩陣由多天線通信系統(tǒng)信道矩陣經(jīng)幾何均值分解所得到，即若信道矩陣為任意秩為K且其奇異值為A^;L^^^…2A〉0的矩陣HeC^w'，且若子信道數(shù)目為￡，則對(duì)信道矩陣H進(jìn)行幾何均值分解得到H-QRP"，其中，Q和P為酉陣，R為具有相同對(duì)角元素的上三角矩陣，且其對(duì)角元素為cX-(n二A嚴(yán)，1《"z,其中i:s〖，；i"為H的第"個(gè)奇異值，P即為預(yù)編碼矩陣，并將P經(jīng)基于碼本的矢量量化后得到P，以下將進(jìn)一步說(shuō)明信道矩陣進(jìn)行幾何均值分解后其各子信道的容量，在通信系統(tǒng)發(fā)送端，利用線性預(yù)編碼矩陣P，將信息符號(hào)s預(yù)編碼為x-Ps，此時(shí)，得到等價(jià)數(shù)據(jù)模型為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>在接收端利用常用的VBLAST進(jìn)行均衡，即用Q"乘以式(5)的兩邊后得到忽略誤差傳遞效應(yīng)后，所得到的子信道可視為獨(dú)立且增益相同的^個(gè)子信道若子信道選擇算法采用的準(zhǔn)則是使信道容量最大，則令信道矩陣的奇異值按從大到小的次序排列為^》A^'々A^，如果GMD被約束到前"^《個(gè)子信道，則得到如下"個(gè)相同子信道<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula因此，步驟三中可根據(jù)線性方法或二分法求解如下問(wèn)題<formula>formulaseeoriginaldocumentpage18</formula>使式(11)達(dá)到最大值的w即為所需的子信道數(shù)目丄五、由信道矩陣H和量化后的信道特征信息P計(jì)算有效信道矩陣Heff，即Heff=HP,再將H祖進(jìn)行QR分解，即Heff-0A，其中，^為酉陣，6為上三角矩陣，并將分解后的所述^的共軛轉(zhuǎn)置矩陣077作為均衡矩陣對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行均衡處理，此即為修正的利用信道幾何均值分解的VBLAST算法(GMD-VBLAST算法)的步驟流程。六、根據(jù)接收到的信號(hào)確定編碼及調(diào)制方式，并根據(jù)所述編碼及調(diào)制方式對(duì)經(jīng)過(guò)均衡處理的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼。七、對(duì)經(jīng)過(guò)解調(diào)解碼的信號(hào)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換以得到數(shù)據(jù)流。需注意的是，上述各編碼單元、交織單元、調(diào)制單元及解碼單元、解交織單元、解調(diào)單元都為通信領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟悉的部件，在此，對(duì)該等部件的結(jié)構(gòu)及功能不再予以詳述，同時(shí)本發(fā)明所采用的編碼方法、交織方法及調(diào)制方法也為通信領(lǐng)域現(xiàn)行所采用的通行方法，在此亦不再贅述。以下將用實(shí)例具體說(shuō)明本發(fā)明在第三代/第四代(B3G/4G)無(wú)線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。下表l給出了鏈路級(jí)仿真中所使用的參數(shù)，在所有實(shí)例中，信道假設(shè)為獨(dú)立同分布瑞利平坦衰落信道，仿真結(jié)果為10，000個(gè)子幀的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，所用的調(diào)制方式為四相相移鍵控(QPSK)調(diào)制，16正交幅度(QAM)調(diào)制和64-QAM調(diào)制，采用文獻(xiàn)(IEEE802.16d標(biāo)準(zhǔn)，"IEEE的局域網(wǎng)及城域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)第16部分固定寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)的空中接口，"IEEE802.16的標(biāo)準(zhǔn)-2004年(IEEEStdP802.16d,"IEEEstandardforlocalandmetropolitanareanetworkspart16:Airinterfaceforfixedbroadbandwirelessaccesssystems,〃IEEEStd802.16-2004))中規(guī)定的星座映射圖，使用1/3碼率turbo碼(rate1/3turbo-code),該rate1/3turbo-code由2個(gè)1/2碼率的成員編碼器(constituentencoders)和1個(gè)Turbo碼內(nèi)交織器組成，Turbo編碼器的生成多項(xiàng)式(g。，A)取為(m5),成員編碼器的存儲(chǔ)器長(zhǎng)度及約束長(zhǎng)度分別為3和4，Max-Log-Map算法(請(qǐng)參見(jiàn)文獻(xiàn)T.H.Liew,B.L.Yeap,C.H.Wong,L,Hanzo，"色散信道中Turbo編碼的自適應(yīng)調(diào)制與空-時(shí)網(wǎng)格碼的比較，"IEEETransactionsonWirelessCo隱unications,第3巻第6期，頁(yè)碼2019-2029,2004年11月(T.H.Liew，B.LYeap,C.H.Wong,L.Hanzo，"Turbo-codedadaptivemodulationversusspace-timetrelliscodesfortransmissionoverdispersivechannels,，，IEEETransactionsonWirelessCommunications,vol.3，no.6,November2004,pp.2019-2029))用于解turbo巻積碼，且Max-Log-Map算法的迭代次數(shù)取為8。通過(guò)不同的打孔模式，可由1/3碼率turbo碼得到更高編碼率的turbo碼。不同的打孔模式及相應(yīng)的編碼率請(qǐng)參見(jiàn)下表2，表中的打孔模式由2部分組成，具體而言，相關(guān)的不同打孔模式分別表示第1個(gè)和第2個(gè)編碼器的奇偶位的打孔模式。使用隨機(jī)的turbo內(nèi)交織和隨機(jī)的信道交織，需使得各子信道上的數(shù)據(jù)塊能獨(dú)立解碼。歸一化的吞吐量可表示為子信道個(gè)數(shù)丄及誤塊率(blockerrorrate,BLER)的函數(shù)具體如下式K。tal=Hlog2M.[l—，(BPS,比特每符號(hào)(bitspersymbol))(12)式中，似表示m-qam星座中的點(diǎn)數(shù)，W為T(mén)urbo碼的編碼率，bler為誤塊率。該公式表示的是完全錯(cuò)誤檢測(cè)，其中當(dāng)且僅當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)塊內(nèi)的全部數(shù)據(jù)比特(Bit)都無(wú)誤時(shí)，稱(chēng)該數(shù)據(jù)塊被正確地檢測(cè)。圖3至圖5給出了本發(fā)明的利用信道幾何均值分解(GMD)的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置及接收裝置所組成的系統(tǒng)在不同編碼和調(diào)制方式時(shí)誤碼率(BER),誤幀率(FER)和吞吐量。由圖可知，在不同的調(diào)制和編碼方式下，利用GMD的MIMO收發(fā)方案均有優(yōu)良的性能，而且其吞吐量隨調(diào)制等級(jí)的增加而增加。圖6和圖7給出了本發(fā)明的利用信道幾何均值分解(GMD)的多天線通信系統(tǒng)的接收方法提出的采用奇異值分解法確定子信道數(shù)目與采用線性方法確定子信道數(shù)目時(shí)通信系統(tǒng)的BER性能及吞吐量的比較。由圖6和圖7可知，采用奇異值分解法確定子信道數(shù)目時(shí)，利用GMD的MIMO收發(fā)方案的BER性能稍微變差，而其吞吐量卻變大。圖8、圖9和圖10分別給出了利用矢量量化反饋回預(yù)編碼矩陣時(shí)利用信道幾何均值分解的VBLAST算法(GMD-VBLAST)及本發(fā)明所給出的修正GMD-VBLAST兩種算法的誤碼率(biterrorrate,BER)、誤幀率(FER,frameerrorrate)及吞吐量。其中，所用的調(diào)制為四相相移鍵控(QPSK)，所用編碼為1/3碼率turbo碼。由此可知，當(dāng)預(yù)編碼矩陣存在量化誤差時(shí)，現(xiàn)有的GMD-VBLAST無(wú)法正常工作，而本發(fā)明所提出的修正GMD-VBLAST算法仍能正常的工作，并具有良好的性能。最后，比較了本發(fā)明提出的利用GMD的MIMO收發(fā)方案與現(xiàn)有的利用SVD的MIM0收發(fā)方案的性能與吞吐量。其中利用GMD的MIMO收發(fā)方案中使用原有的子信道選擇方案。利用SVD的收發(fā)方案中，各碼流上使用平均功率分配，且使用相同的調(diào)制方式和編碼方式。圖11和圖12分別給出了本發(fā)明所提出的利用信道GMD的MIMO收發(fā)方案與現(xiàn)有利用SVD的MIMO收發(fā)方案的BER和吞吐量比較結(jié)果。由圖11和圖12可知，在性能(BER，F(xiàn)ER)和吞吐量?jī)煞矫?，利用GMD的MIMO收發(fā)方案明顯優(yōu)于利用SVD的MIMO收發(fā)方案。綜上所述，本發(fā)明利用信道的幾何均值分解(geometricmeandecomposition,GMD)，提出一種復(fù)雜度較低的、實(shí)用的MIMO收發(fā)方案。由于GMD將信道分解成具有相同增益的多個(gè)并行子信道，因此該方案具有調(diào)制與編碼及其自適應(yīng)方式簡(jiǎn)單，功率分配簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，此外，本發(fā)明給出了一種采用奇異值分解法的新型子信道選擇方法，增加了MIMO通信系統(tǒng)的吞吐量，再有，當(dāng)由接收端反饋回發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣存在量化誤差時(shí)，本發(fā)明利用有效信道的QR分解，提出一種修正的GMD-VBLAST方法，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了利用GMD的MIMO收發(fā)方案的可行性，即使當(dāng)預(yù)編碼矩陣存在量化誤差時(shí)，通過(guò)利用本專(zhuān)利中所提出的修正GMD-VBLAST算法，利用GMD的MIMO收發(fā)方案仍然能正常工作，且具有優(yōu)良的性能。表l:仿真參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>表2:打孔模式及相應(yīng)的編碼率<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>權(quán)利要求1.一種利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置，其特征在于包括重構(gòu)模塊，用于接收所述多天線通信系統(tǒng)接收端反饋回的信道信息，并重構(gòu)信道特征信息和信道質(zhì)量指示信息；串并轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)所述信道特征信息將待發(fā)射的輸入比特流轉(zhuǎn)換為各數(shù)據(jù)流；第一控制模塊，用于根據(jù)所述信道質(zhì)量指示信息確定調(diào)制與編碼方式；多個(gè)編碼調(diào)制模塊，分別用于根據(jù)所述調(diào)制與編碼方式對(duì)各數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼調(diào)制以得到相應(yīng)的符號(hào)流；功率分配模塊，用于根據(jù)所述信道特征信息確定各符號(hào)流的功率；預(yù)編碼模塊，用于根據(jù)所述信道特征信息對(duì)已確定功率的各符號(hào)流進(jìn)行預(yù)編碼；多個(gè)發(fā)射模塊，分別用于發(fā)射經(jīng)過(guò)預(yù)編碼的各符號(hào)流。2.如權(quán)利要求1所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置，其特征在于每一編碼調(diào)制模塊包括編碼單元，用于對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼；交織單元，用于對(duì)編碼后的數(shù)據(jù)流進(jìn)行交織處理；調(diào)制單元，用于對(duì)交織后的數(shù)據(jù)流進(jìn)行調(diào)制。3.如權(quán)利要求1所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置，其特征在于所述重構(gòu)模塊為重構(gòu)信道特征信息為預(yù)編碼矩陣和子信道數(shù)目的模塊,其中，所述預(yù)編碼矩陣由多天線通信系統(tǒng)信道矩陣經(jīng)幾何均值分解所得到，即若信道矩陣為任意秩為《且其奇異值為A2A2^3^'々々>0的矩陣HeC《"'，且若子信道數(shù)目為丄，其中Z^X，則信道矩陣H經(jīng)過(guò)幾何均值分解后可得H=QRP"，其中，Q和P為酉陣，R為具有相同對(duì)角元素的上三角矩陣，且其對(duì)角元素為r,-I-(n";u1〃，l&、z，p即為所述預(yù)編碼矩陣，I即為各子信道增益。4.如權(quán)利要求3所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置，其特征在于所述多個(gè)編碼調(diào)制模塊每次編碼調(diào)制時(shí)被采用的模塊數(shù)目由所述子信道數(shù)目確定，且每一被采用的編碼調(diào)制模塊為采用相同的調(diào)制和編碼方式的模塊。5.如權(quán)利要求3所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置，其特征在于所述功率分配模塊為根據(jù)所述子信道的數(shù)目將預(yù)設(shè)的總發(fā)射功率平均分配至各符號(hào)流的功率分配模塊。6.如權(quán)利要求3所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置，其特征在于所述預(yù)編碼模塊為根據(jù)所述預(yù)編碼矩陣進(jìn)行預(yù)編碼處理的模塊。7.—種利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收裝置，其特征在于包括多個(gè)接收模塊，分別用于接收所述多天線通信系統(tǒng)發(fā)送端發(fā)送的信號(hào)；信道估計(jì)模塊，用于對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析以獲得信道矩陣；信道特征提取模塊，用于根據(jù)所述信道矩陣確定子信道的數(shù)目，并根據(jù)所述子信道的數(shù)目對(duì)所述信道矩陣進(jìn)行幾何均值分解后以獲得相應(yīng)信道特征信息；均衡模塊，用于根據(jù)所述信道矩陣及量化后的信道特征信息計(jì)算有效信道矩陣、并根據(jù)所述有效信道矩陣進(jìn)行分解后所得到的信息對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行均衡處理、以及根據(jù)所述均衡處理方法及接收到的信號(hào)計(jì)算信道質(zhì)量指示信息；量化模塊，用于對(duì)所述信道特征信息和信道質(zhì)量指示信息進(jìn)行量化并反饋回所述多天線通信系統(tǒng)發(fā)送端；第二控制模塊，用于根據(jù)接收到的信息獲得調(diào)制與編碼的方式；多個(gè)解調(diào)解碼模塊，用于根據(jù)所述調(diào)制與編碼方式對(duì)經(jīng)過(guò)均衡處理的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼；并串轉(zhuǎn)換模塊，用于對(duì)經(jīng)過(guò)解調(diào)解碼的信號(hào)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換以得到數(shù)據(jù)流。8.如權(quán)利要求7所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收裝置，其特征在于每一解調(diào)解碼模塊包括解調(diào)單元，用于對(duì)經(jīng)過(guò)均衡處理的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；解交織單元，用于對(duì)經(jīng)過(guò)解調(diào)的信號(hào)進(jìn)行解交織；解碼單元，用于對(duì)經(jīng)過(guò)解交織單元進(jìn)行解碼。9.如權(quán)利要求7所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收裝置，其特征在于包括所述信道特征提取模塊用于根據(jù)線性方法或二分法求解最大信道容量以確定子信道數(shù)目丄。10.如權(quán)利要求7所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收裝置，其特征在于包括所述信道特征提取模塊用于根據(jù)信道矩陣的奇異值分解并使用注水算法分配發(fā)射功率所得到的發(fā)射功率分配值高于注水功率電平的特征子信道的個(gè)數(shù)確定子信道的數(shù)目丄。11.如權(quán)利要求9或10所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收裝置，其特征在于包括所述信道特征提取模塊用于根據(jù)所確定的子信道數(shù)目丄對(duì)秩為尺的信道矩陣H進(jìn)行幾何均值分解，使其分解為H=QRPW，其中，Q和P為酉陣，R為具有相同對(duì)角元素的上三角矩陣，且其對(duì)角元素為-I-(n二人)1〃，1SWZ，其中Z^《，A為H的第w個(gè)奇異值，P即為預(yù)編碼矩陣，所述子信道數(shù)目和預(yù)編碼矩陣構(gòu)成信道特征信息。12.如權(quán)利要求ll所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收裝置，其特征在于所述均衡模塊用于根據(jù)所述信道矩陣H及量化后的所述信道特征信息#計(jì)算有效信道矩陣H說(shuō)，其為H^-HP,并用于對(duì)有效信道矩陣H祖進(jìn)行QR分解，分解后為H^-^R，其中，^為酉陣，A為上三角矩陣，還用于根據(jù)^的轉(zhuǎn)置矩陣^"對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行均衡處理。13.—種利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送方法，其特征在于包括以下步驟1)接收所述多天線通信系統(tǒng)接收端反饋回的信道信息，并重構(gòu)信道特征信息和信道質(zhì)量指示信息；2)根據(jù)信道特征信息將待發(fā)射的輸入比特流通過(guò)串并轉(zhuǎn)換為各數(shù)據(jù)流；3)根據(jù)信道質(zhì)量指示信息確定調(diào)制與編碼方式；4)根據(jù)調(diào)制與編碼方式對(duì)各數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼調(diào)制以得到相應(yīng)的符號(hào)流；5)根據(jù)所述信道特征信息確定各符號(hào)流的功率；6)根據(jù)所述信道特征信息對(duì)已確定功率的各符號(hào)流進(jìn)行預(yù)編碼；7)分別發(fā)射經(jīng)過(guò)預(yù)編碼的各符號(hào)流。14.如權(quán)利要求13所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送方法，其特征在于所述信道特征信息包括預(yù)編碼矩陣和子信道數(shù)目。15.如權(quán)利要求14所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送方法，其特征在于所述預(yù)編碼矩陣由多天線通信系統(tǒng)信道矩陣經(jīng)幾何均值分解所得到，即若信道矩陣為任意秩為《且其奇異值為^^A2^2…2A〉0的矩陣HeCM^'，且若子信道數(shù)目為Z，其中ZS《，則信道矩陣H經(jīng)過(guò)幾何均值分解后可得H-QRP"，其中，Q和p為酉陣，R為具有相同對(duì)角元素的上三角矩陣，且其對(duì)角元素為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>，A為H的第"個(gè)奇異值，F(xiàn)即為所述預(yù)編碼矩陣。16.如權(quán)利要求15所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送方法，其特征在于所述步驟6)根據(jù)所述預(yù)編碼矩陣對(duì)各符號(hào)流進(jìn)行預(yù)編碼。17.如權(quán)利要求14所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送方法，其特征在于所述步驟2)根據(jù)所述子信道數(shù)目確定數(shù)據(jù)流的個(gè)數(shù)。18.如權(quán)利要求17所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送方法，其特征在于所述步驟4)中各數(shù)據(jù)流采用相同的調(diào)制和編碼方式。19.如權(quán)利要求14所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送方法，其特征在于所述步驟5)根據(jù)所述子信道數(shù)目將預(yù)設(shè)的總發(fā)射功率平均分配至各符號(hào)流上。20.—種利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收方法，其特征在于包括以下步驟1)接收所述多天線通信系統(tǒng)發(fā)送端所發(fā)送的信號(hào)；2)對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行分析及計(jì)算以獲得信道矩陣和信道質(zhì)量指示信息；3)根據(jù)所述信道矩陣確定相應(yīng)的子信道數(shù)目；4)根據(jù)所述子信道數(shù)目對(duì)所述信道矩陣進(jìn)行幾何均值分解后將相應(yīng)的信道特征信息及信道質(zhì)量指示信息進(jìn)行量化處理后反饋回所述多天線通信系統(tǒng)發(fā)送端；5)根據(jù)所述信道矩陣及量化后的所述信道特征信息計(jì)算有效信道矩陣，并根據(jù)所述有效信道矩陣進(jìn)行分解后獲得的信息對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行均衡處理，并根據(jù)所述均衡處理方法和接收到的信號(hào)計(jì)算信道質(zhì)量指示信息；6)根據(jù)接收到的信號(hào)確定編碼及調(diào)制方式，并根據(jù)所述編碼及調(diào)制方式對(duì)經(jīng)過(guò)均衡處理的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)解碼；7)對(duì)經(jīng)過(guò)解調(diào)解碼的信號(hào)進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換以得到數(shù)據(jù)流。21.如權(quán)利要求20所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收方法，其特征在于所述步驟3)中確定子信道數(shù)目的方法為首先采用奇異值分解法對(duì)信道矩陣進(jìn)行分解，然后使用注水算法分配發(fā)射功率，根據(jù)發(fā)射功率分配值高于注水功率電平的特征子信道的個(gè)數(shù)確定子信道的數(shù)目丄。22.如權(quán)利要求20所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收方法，其特征在于在所述步驟3)中根據(jù)線性方法或二分法求解最大信道容量以確定子信道數(shù)目￡。23.如權(quán)利要求21或22所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收方法，其特征在于在所述步驟4)中，若所述信道矩陣為H且其秩為K，根據(jù)所確定的子信道數(shù)目Z對(duì)其進(jìn)行幾何均值分解后為H=QRPH，其中，Q和P為酉陣，R為具有相同對(duì)角元素的上三角矩陣，且其對(duì)角元素為ci-(n二,;u'〃'，1《"￡，其中i^K，A為H的第"個(gè)奇異值，P即為預(yù)編碼矩陣，P及丄構(gòu)成信道特征信息。24.如權(quán)利要求23所述的利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的接收方法，其特征在于所述步驟5)計(jì)算有效信道矩陣的方法為Heff=H^，其中，H^為有效信道矩陣，^為經(jīng)過(guò)量化后的預(yù)編碼矩陣，所述有效信道矩陣的分解方法為QR分解法，即H^-^A，其中，^為酉陣，眾為上三角矩陣，相應(yīng)的^的轉(zhuǎn)置矩陣即為均衡矩陣。全文摘要一種利用信道幾何均值分解的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)送裝置、接收裝置、發(fā)送方法及接收方法，在所述接收裝置中通過(guò)對(duì)信道進(jìn)行分析以獲得信道矩陣，并對(duì)信道矩陣進(jìn)行幾何均值分解及量化處理以得到信道特征信息，再將信道特征信息反饋回發(fā)送裝置使其進(jìn)行相應(yīng)預(yù)編碼處理，同時(shí)接收裝置根據(jù)信道特征信息對(duì)信道矩陣進(jìn)行修正及分解以得到均衡矩陣，再根據(jù)所述均衡矩陣對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行均衡處理以實(shí)現(xiàn)通信的正常進(jìn)行，從而可解決因接收端反饋回發(fā)射端的信道特征信息存在量化誤差而導(dǎo)致所述通信系統(tǒng)難以正常工作的問(wèn)題，并提出了一種增加通信系統(tǒng)吞吐量的子信道的選擇方法，采用本發(fā)明可有效降低通信系統(tǒng)的復(fù)雜度，使其便于在實(shí)際中推行。文檔編號(hào)H04B7/02GK101166047SQ20061011721公開(kāi)日2008年4月23日申請(qǐng)日期2006年10月17日優(yōu)先權(quán)日2006年10月17日發(fā)明者周志剛,周霽婷,張小東,易輝躍,郭海友申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所