專利名稱：：Mimo發(fā)送裝置及mimo發(fā)送方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及MIMO發(fā)送裝置及MIMO發(fā)送方法，特別是涉及在低階調(diào)制方式中能夠保持低功耗，同時(shí)能夠提供高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)腗IMO發(fā)送裝置及MIMO發(fā)送方法。
背景技術(shù)：
：隨著無線網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)和因特網(wǎng)的逐漸融合，人們對無線通信業(yè)務(wù)的類型和質(zhì)量的要求越來越高。為滿足無線多媒體和高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，需要開發(fā)新一代的無線通信系統(tǒng)。其中多天線輸入和輸出(MIMO(Multiple-InputMultiple-Output))無線傳輸技術(shù)正受到廣泛的關(guān)注。采用MIMO技術(shù)時(shí)，能夠獲得空間分集和復(fù)用增益。另外，在MIMO技術(shù)中，當(dāng)接收天線數(shù)為發(fā)送天線數(shù)以上時(shí)，瑞利衰落下的MIMO信道容量與發(fā)送天線數(shù)成線性關(guān)系。又，MIMO技術(shù)無需耗費(fèi)額外的功率和帶寬而能夠大幅增加系統(tǒng)容量，同時(shí)能夠顯著提高傳輸鏈路質(zhì)量。因此，MIMO技術(shù)適用于高傳輸速率的音、視頻等多媒體業(yè)務(wù)。圖1A為表示現(xiàn)有的MIMO發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖，圖IB為表示現(xiàn)有的MIMO接收裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖。發(fā)送端和接收端分別安裝有Nt根發(fā)送天線106和H根接收天線108。在發(fā)送端，輸入信息比特流被送到編碼模塊101。編碼模塊101對比特流進(jìn)行糾錯(cuò)編碼以提高抗噪聲性。編碼后的比特流被送到調(diào)制模塊102。調(diào)制模塊102對編碼流進(jìn)行數(shù)字調(diào)制。以上操作主要在發(fā)送器的基帶單元進(jìn)行。調(diào)制后的基帶符號(hào)被送到發(fā)送端的無線單元。在該射頻單元內(nèi)，首先由頻率合成器107產(chǎn)生混頻器103所需的載波信號(hào)。生成的信號(hào)被送到混頻器103。射頻單元對基帶輸入信號(hào)進(jìn)行載波調(diào)制。載波調(diào)制后的信號(hào)被送到脈沖成形濾波器104。脈沖成形濾波器104對發(fā)送符號(hào)進(jìn)行脈沖成形處理。最后，功率放大器105將信號(hào)功率放大。又，然后，放大的信號(hào)被發(fā)送到信道。在接收端，由低噪聲放大器(LNA)109接收的載波信號(hào)被放大。被放大的載波信號(hào)輸入到濾波器110。濾波器IIO進(jìn)行所輸入的信號(hào)的濾波處理?；祛l器111將載波信號(hào)下變頻為基帶信號(hào)。中頻放大濾波器112對下變頻的信號(hào)進(jìn)行放大和濾波。然后，被放大和濾波的信號(hào)被輸入到基帶信號(hào)檢測單元113?；鶐盘?hào)檢測單元113分離出各天線支路的發(fā)送信號(hào)。解調(diào)單元114將符號(hào)恢復(fù)為比特流。解碼單元115將解調(diào)比特流恢復(fù)為信息比特流。
發(fā)明內(nèi)容但是，MIMO系統(tǒng)存在如下問題，gp，由于在發(fā)送、接收端使用多根天線，使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)成倍增大，相應(yīng)地功耗也增大。因此，MIMO系統(tǒng)需要通過合理的設(shè)計(jì)方法以降低功耗。特別是用戶終端，由于電池能量有限，在使用電池供電的裝置中，功耗有重要的作用。因此，當(dāng)前的無線通信裝置，尤其是便攜式裝置特別迫切需要低功耗和小型化。目前，一些低功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)只集中在傳輸技術(shù)上，以每比特的發(fā)送功率的最小化為目的。但是有這樣一個(gè)問題存在，即隨著通信距離的變化，不可忽略電子部件的功耗。本發(fā)明的目的是，提供一種通過考慮來自通信距離的變化的影響，在能夠作到低功耗的同時(shí)，能夠作到高性能的MIMO發(fā)送裝置及MIMO發(fā)送方法。本發(fā)明的MIMO發(fā)送裝置采用如下結(jié)構(gòu)，即包括選擇單元，根據(jù)與通信對方之間的距離選擇是否進(jìn)行預(yù)編碼；調(diào)制單元，當(dāng)所述選擇單元選擇了進(jìn)行預(yù)編碼時(shí)，采用預(yù)定的調(diào)制階數(shù)以下的調(diào)制階數(shù)的調(diào)制方式對多個(gè)支路的輸入信息比特流分別進(jìn)行調(diào)制；預(yù)編碼單元，當(dāng)所述選擇單元選擇了進(jìn)行預(yù)編碼時(shí)，將預(yù)編碼矩陣與由所述調(diào)制單元調(diào)制的輸入信息比特流相乘；發(fā)送單元，通過多根天線同時(shí)發(fā)送在所述預(yù)編碼單元中乘以了所述預(yù)編碼矩陣的輸入信息比特流。本發(fā)明的MIMO發(fā)送方法，包括步驟當(dāng)與通信對方之間的距離為預(yù)定距離以上時(shí)，選擇進(jìn)行預(yù)編碼；當(dāng)選擇了進(jìn)行所述預(yù)編碼時(shí)，采用預(yù)定的調(diào)制階數(shù)以下的調(diào)制階數(shù)的調(diào)制方式對多個(gè)支路的輸入信息比特流分別進(jìn)行調(diào)制；當(dāng)選擇了進(jìn)行所述預(yù)編碼時(shí)，將預(yù)編碼矩陣與經(jīng)調(diào)制的輸入信息比特流相乘；通過多根天線同時(shí)發(fā)送乘以了所述預(yù)編碼矩陣的輸入信息比特流。根據(jù)本發(fā)明，通過考慮來自通信距離的變化的影響，在能夠作到低功耗的同時(shí)，能夠作到高性能。圖1A是表示現(xiàn)有的MIMO發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖1B是表示現(xiàn)有的MIMO接收裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2是表示調(diào)制階數(shù)與功耗之間的關(guān)系的圖；圖3是表示調(diào)制階數(shù)與功耗之間的關(guān)系的圖；圖4是表示調(diào)制階數(shù)與功耗之間的關(guān)系的圖；圖5是表示調(diào)制階數(shù)與功耗之間的關(guān)系的圖；圖6是表示調(diào)制階數(shù)與功耗之間的關(guān)系的圖；圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的MIMO發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖8是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的低功耗設(shè)計(jì)單元的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖9是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的MIMO發(fā)送方法的流程圖；圖IOA是表示預(yù)編碼之前的數(shù)據(jù)流的圖；圖IOB是表示預(yù)編碼之后的數(shù)據(jù)流的圖；以及圖11是表示預(yù)編碼矩陣的求解方法的流程圖。具體實(shí)施方式以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。在此所描述的實(shí)施方式只用于說明本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。(實(shí)施方式)假設(shè)多天線系統(tǒng)的各支路采用相同的設(shè)備，且各支路的功耗相同。系統(tǒng)的功耗包括射頻單元及基帶單元的各設(shè)備的功耗。其中，射頻單元的功耗為發(fā)送、接收端射頻單元的各電子部件的總功耗。發(fā)送端射頻單元的功耗主要包括頻率合成器、混頻器和脈沖成形濾波器的功耗。另外，接收端射頻單元的功耗主要包括低噪聲放大器、頻率合成器、混頻器、濾波器和中頻放大濾波器的功耗。又，發(fā)送端基帶處理單元的功耗與編碼、調(diào)制等功能單元及系統(tǒng)參數(shù)密切相關(guān)。另外，接收端基帶處理單元的功耗主要包括解碼單元的功耗。低功耗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是使系統(tǒng)總功耗最小。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的參數(shù)有多個(gè)，研究發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)功率的消耗與調(diào)制方式及傳播距離密切相關(guān)，當(dāng)傳播距離短(<10m)時(shí)，隨著調(diào)制階數(shù)的增加，系統(tǒng)速率提高，而消耗的功率逐漸變小。然而，隨著傳播距離的增大(<50m)，調(diào)制階數(shù)存在一個(gè)"拐點(diǎn)"(inflectionpoint)，若調(diào)制階數(shù)在該點(diǎn)之下，則功耗呈下降趨勢，若在該點(diǎn)之上，則功耗逐漸上升。當(dāng)傳播距離為100m以上時(shí)，功耗則急速上升。根據(jù)仿真結(jié)果，需要注意通信距離等因素對功耗的影響。因此，可考慮隨著距離的變化選擇不同調(diào)制方式的方法。若距離不足100m，則由于低階QAM調(diào)制與高階QAM調(diào)制的功耗差別不大，可根據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的速率和質(zhì)量要求采用一般的調(diào)制方式。當(dāng)距離超過100m時(shí)，如果系統(tǒng)中采用高于64QAM的調(diào)制方式，則系統(tǒng)功耗大幅增加，而若采用低階QAM調(diào)制，則不能滿足對系統(tǒng)速率的要求。因此，需要一種多天線通信系統(tǒng)，能夠在低階調(diào)制方式下，保持低功耗并實(shí)現(xiàn)高傳輸速率。這樣，通過在發(fā)送端引入預(yù)編碼矩陣，將MIMO信道矩陣分解成相同的子信道，而能夠提供更多的傳輸信息流的支路數(shù)，因此可避免使用高階的調(diào)制方式，而采用較小的調(diào)制符號(hào)星座來實(shí)現(xiàn)高傳輸速率，并降低系統(tǒng)功耗。設(shè)各天線支路采用相同的設(shè)備，則各支路的功耗相同。首先分析發(fā)送、接收端射頻單元各電子部件的總功耗。S卩，公式(1)的關(guān)系成立。式中，E&為總功耗，Peir^為發(fā)送端的功耗，Ttx為發(fā)送器響應(yīng)時(shí)間，P。r—nc為接收端的功耗，T^為接收器響應(yīng)時(shí)間。發(fā)送端射頻單元的功耗主要包括頻率合成器107107，、混頻器103103，、以及脈沖成形濾波器104104，的功耗。g卩，公式(2)的關(guān)系成立。尸">—a=4+尸w+，■(2)式中，Pnux為混頻器的功耗，Pfd為脈沖成形濾波器的功耗，Psyn為頻率合成器的功耗。接收端射頻單元的功耗主要包括低噪聲放大器109109'、頻率合成器116116'、混頻器111111'、濾波器110110，、以及中頻放大濾波器112112，的功耗。gp，公式(3)的關(guān)系成立。式中，P皿為混頻器的功耗，PfU為濾波器的功耗，Psyn為頻率合成器的功耗，P^A為低噪聲放大器的功耗，Pn^為中頻放大濾波器的功耗。對于一般的電子部件，如S.Cui、A.J.Goldsmith和A.Bahai于2003年5月在美國阿拉斯加舉行的ICC'03上發(fā)表的"ModulationOptimizationunderEnergyConstraints"中所示，功耗的典型值如表(1)所示。表(1)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>除了在射頻單元存在功耗，在發(fā)送、接收端的基帶單元中也有功率被消耗。發(fā)送端基帶處理單元的功耗與編碼、調(diào)制等功能單元和系統(tǒng)參數(shù)密切相關(guān)，根據(jù)R.Min和A.P.Chandrakasan在即將出版的ISLPED'02上發(fā)表的"AFrameworkforEnergy-ScalableCommunicationsinHigh-DensityWirelessNetworks"所示的模型，可以將基帶單元的功耗建模如下面的公式(4)。式中，Tt^N/F^Rc"og2M為響應(yīng)時(shí)間，P^為接收功率。公式(4)的接收功率Prec是系統(tǒng)誤碼率(BER)、編碼率Rc、以及編碼約束長度(constraintlength)Kc的函數(shù)。函數(shù)如表(2)所定義。表(2)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>對于M-QAM方式，接收功率可表示為公式(5)4<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>式中，No為噪聲功率。接收端基帶處理單元的功耗主要包括解碼單元115115，的功耗，而解調(diào)單元114114'的功耗相對較低，且將解調(diào)和解碼的功耗合起來建模較為困難，因此只考慮解碼單元115115，的功耗。解碼單元115115，的功耗可如公式(6)建模。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>(6)式(6)中各變量如表(3)所定義:表(3)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>因此，系統(tǒng)的總功耗可表示為下面的公式(7)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>(7)低功耗系統(tǒng)設(shè)計(jì)可如下建模。最小系統(tǒng)功耗為minE，并選擇合理調(diào)制階數(shù)bmmXlXb皿，其中b^Og2M為每個(gè)符號(hào)所傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)。由于系統(tǒng)涉及多個(gè)參數(shù)，直接求解該問題將變得復(fù)雜，因此通過仿真來分析。(仿真實(shí)驗(yàn)l)設(shè)編碼約束長度K^3，編碼率&=1/2，傳播距離d-10m，系統(tǒng)的誤碼率BER-le-5，并設(shè)其他參數(shù)如表中所示，則結(jié)果如圖2所示。可以看到，隨著調(diào)制階數(shù)的增加，系統(tǒng)的功耗降低。(仿真實(shí)驗(yàn)2)設(shè)編碼約束長度Kf3，編碼率&=1/2，傳播距離c^20m，系統(tǒng)誤碼率BEI^le-5，并設(shè)其他參數(shù)如表中所示，則結(jié)果如圖3所示?？梢钥吹剑S著調(diào)制階數(shù)的增加，系統(tǒng)的功耗降低，但調(diào)制階數(shù)增加到64QAM調(diào)制時(shí)，功耗則逐漸呈增加趨勢。(仿真實(shí)驗(yàn)3)設(shè)編碼約束長度Kf3，編碼率&=1/2，傳播距離d-30m,系統(tǒng)誤碼率BEI^le-5，并設(shè)其他參數(shù)如表中所示，則結(jié)果如圖4所示?？梢钥吹剑S著調(diào)制階數(shù)的增加，系統(tǒng)的功耗降低，但調(diào)制階數(shù)增加到64QAM調(diào)制時(shí)，功耗的上升逐漸加快。(仿真實(shí)驗(yàn)4)設(shè)編碼約束長度Kf3，編碼率Rc^/2，傳播距離d-50m，系統(tǒng)誤碼率BER-le-5，并設(shè)其他參數(shù)如表中所示，則結(jié)果如圖5所示?？梢钥吹?，在低階調(diào)制時(shí)，隨著調(diào)制階數(shù)的增加，系統(tǒng)的功耗降低，但調(diào)制階數(shù)增加到64QAM調(diào)制時(shí)，功耗的上升增大。(仿真實(shí)驗(yàn)5)設(shè)編碼約束長度&=3，編碼率Rc^/2，傳播距離d-100m，系統(tǒng)誤碼率BER-le-5，并設(shè)其他參數(shù)如表中所示，則結(jié)果如圖6所示?？梢钥吹?，在低階調(diào)制時(shí)，即使調(diào)制階數(shù)增加，系統(tǒng)的功耗差不多。但調(diào)制階數(shù)增加到64QAM調(diào)制時(shí)，功耗大幅增大。根據(jù)以上的仿真結(jié)果，系統(tǒng)的功耗與調(diào)制方式及傳播距離密切相關(guān)，當(dāng)傳播距離短(<10m)時(shí)，隨著調(diào)制階數(shù)的增加，系統(tǒng)速率提高，而消耗的能量逐漸變小。然而，隨傳播距離增大(<50m)，調(diào)制階數(shù)存在一個(gè)"拐點(diǎn)"，若調(diào)制階數(shù)在該點(diǎn)之下，則功耗呈下降趨勢，若在該點(diǎn)之上，則功耗逐漸上升。當(dāng)傳播距離大于50m時(shí)，功耗則急速上升。在一般的IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)及其演進(jìn)的IEEE802.1ln(MIMOOFDM)標(biāo)準(zhǔn)中，均采用了自適應(yīng)MQAM調(diào)制，但均未考慮到隨傳播距離的變化，不同調(diào)制方式下的系統(tǒng)的功耗存在較大差異這一事實(shí)。根據(jù)上述仿真結(jié)果，本發(fā)明提出了一種低功耗多天線通信系統(tǒng)。本發(fā)明的低功耗多天線通信系統(tǒng)根據(jù)通信距離來選擇不同的調(diào)制方式。若與通信對方之間的距離不足100m，則低階QAM調(diào)制與高階QAM調(diào)制的功耗差別不大，因此本發(fā)明的低功耗多天線通信系統(tǒng)可根據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的速率和質(zhì)量要求采用一般的調(diào)制方法。當(dāng)與通信對方之間的距離為100m以上時(shí)，如果系統(tǒng)中采用高于64QAM的調(diào)制方式，則系統(tǒng)功耗大幅增加，而若采用低階QAM調(diào)制，則不能滿足對系統(tǒng)速率的要求。因此，為降低系統(tǒng)功耗，需要在低階調(diào)制方式下實(shí)現(xiàn)高傳輸速率。即，當(dāng)與通信對方之間的距離為lOOm以上時(shí)，本發(fā)明的低功耗多天線通信系統(tǒng)采用其階數(shù)低于64QAM的階數(shù)的調(diào)制方式進(jìn)行調(diào)制。圖7是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的MIMO發(fā)送裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖，而圖8是表示低功耗設(shè)計(jì)單元701的結(jié)構(gòu)的方框圖。并且，在圖7中，對于與圖1A結(jié)構(gòu)相同的單元賦予相同的標(biāo)號(hào)，省略其說明。又，由于MIMO接收裝置與圖1B結(jié)構(gòu)相同，所以省略其說明。作為選擇單元的低功耗設(shè)計(jì)單元01是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)低功耗操作方法的單元，該單元估計(jì)與作為通信對方的MIMO接收裝置的距離，根據(jù)估計(jì)的距離選擇是否進(jìn)行預(yù)編碼。然后，低功耗設(shè)計(jì)單元701當(dāng)選擇進(jìn)行預(yù)編碼時(shí)，指示調(diào)制單元702進(jìn)行低階QAM調(diào)制，同時(shí)指示預(yù)編碼單元703進(jìn)行預(yù)編碼。當(dāng)被低功耗設(shè)計(jì)單元701指示為進(jìn)行低階QAM調(diào)制時(shí)，調(diào)制單元702采用低階的調(diào)制方式,對從編碼單元101輸入的輸入信息比特流進(jìn)行調(diào)制，并輸出到預(yù)編碼單元703。相反，當(dāng)未被低功耗設(shè)計(jì)單元701指示進(jìn)行低階QAM調(diào)制時(shí)，調(diào)制單元702根據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的速率及質(zhì)量要求，采用一般的調(diào)制方式，對從編碼單元101輸入的輸入信息比特流進(jìn)行調(diào)制，并輸出到預(yù)編碼單元703。此時(shí)，高階QAM調(diào)制方式及低階的AQM調(diào)制方式的任一調(diào)制方式均可。當(dāng)被低功耗設(shè)計(jì)單元701指示為進(jìn)行預(yù)編碼時(shí)，預(yù)編碼單元703生成變換矩陣(預(yù)編碼矩陣)，并利用所生成的預(yù)編碼矩陣對從調(diào)制單元702輸入的輸入信息比特流進(jìn)行預(yù)處理。具體而言，預(yù)編碼單元703作為預(yù)處理進(jìn)行如下處理，即將從不同的發(fā)送天線106發(fā)送的各輸入信息比特流與所生成的預(yù)編碼矩陣相乘。然后，預(yù)編碼單元703將乘以了預(yù)編碼矩陣的輸入信息比特流輸出到混頻器103。圖8示出了圖7的低功耗設(shè)計(jì)單元701的具體結(jié)構(gòu)。計(jì)算模塊801估計(jì)發(fā)送端和接收端之間的通信距離，判斷模塊802將該距離與100m進(jìn)行比較，選擇模塊803根據(jù)比較結(jié)果，選擇不同的系統(tǒng)操作方法。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的低功耗多天線通信系統(tǒng)的操作方法。首先，低功耗多天線通信系統(tǒng)確定發(fā)送端和接收端之間的通信距離(S901);接下來，低功耗多天線通信系統(tǒng)根據(jù)該距離選擇系統(tǒng)操作方法(S卯2);若發(fā)送端和接收端的距離在100m之內(nèi)，則選擇一般的通信系統(tǒng)操作方法(S904);若發(fā)送端和接收端的距離為100m以上，則在發(fā)送端利用預(yù)編碼矩陣對輸入比特流進(jìn)行預(yù)處理之后進(jìn)行發(fā)送(S903)。下面，說明預(yù)編碼器的工作原理。引入預(yù)編碼器對每根天線所發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行變換的目的在于從數(shù)學(xué)的角度來探求能夠支持低功耗及高傳輸速率的系統(tǒng)方法。對于未迸行預(yù)編碼的MIMO系統(tǒng)，設(shè)接收信號(hào)如公式(8)。Y=HX+n...(8)式中，Y為N,l維接收信號(hào)向量，Nt*l維的X是方差為S/的發(fā)送信號(hào)向量，n為方差S^的白色高斯噪聲向量。信道矩陣H可表示為公式(9)。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>信道矩陣H的秩為K，信道矩陣H中的元素hji表示從發(fā)送天線i到接收天線j的信道衰落系數(shù)。引入矩陣F對發(fā)送信號(hào)進(jìn)行預(yù)編碼后，接收信號(hào)變?yōu)槿绻?10)所示。Y=HFX+n...(10)設(shè)計(jì)F-vr"2^。V由信道矩陣的特征值分解(SVD)得到。艮卩，H=UAVH，且A:diag[入i…入k]，r:diag[n…rk]為對角陣，每個(gè)元素為rk=(u-入k")+，11滿足功率約束1:"-人k")+=PT(k=l，…,K)。將(x)+定義為max(x，0},VnE是對角元素為(oJ的對角陣。在一般的MIMO通信系統(tǒng)中，輸入的信息比特流支路數(shù)與發(fā)送端天線數(shù)Nt相同。然而，與此不同，本發(fā)明中改進(jìn)的預(yù)編碼器為NJL矩陣，且L>K，理論上可使L為任意的大小。由于L〉K，輸入信息比特流支路數(shù)為L。圖IOA為表示預(yù)編碼前的數(shù)據(jù)流的圖，而圖IOB為表示預(yù)編碼后的數(shù)據(jù)流的圖。如圖IOA和圖IOB所示，通過增加在發(fā)送端同時(shí)傳輸?shù)谋忍刈恿鲾?shù)，能夠提高系統(tǒng)速率，在低階調(diào)制方式下進(jìn)行高速率的傳輸業(yè)務(wù)?？梢詤⒖糦.Jiang、W.W.Hager和J.Li于2003年12月公開發(fā)表的"TheGeometricMeanDecomposition,LinearAlgebraandItsApplications"的方法來得到P。由公式(10)可知，從信道的角度看，預(yù)編碼后的"虛擬"信道矩陣為H產(chǎn)HF，公式(11)的關(guān)系成立。Hp=(UAV*)(Vr"2P')=UAr"2p....(n)定義對角陣E二ArI/2，則H產(chǎn)UE^。構(gòu)造增廣矩陣，則如公式(12)所示。式中<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>..(12)式中，a=on2/ox2?？蓪⒐?12)的矩陣重寫為如公式(13)所示。(13)式中，P。為酉矩陣(unitarymatrix)，其前K列形成P-公式(14)為待分解矩陣。待分解矩陣:(14)對公式(14)進(jìn)行幾何平均值分解，得到公式(15)」…(15)最后，得到半酉矩陣(semi-imitarymatrix)，即預(yù)編碼矩陣P=[PQ*(:，1:K)〗l*k。圖11示出了預(yù)編碼矩陣的求解步驟，包括定義預(yù)編碼矩陣和信道矩陣，進(jìn)一步定義預(yù)編碼后的信道矩陣(S1101);利用預(yù)編碼后的信道矩陣，構(gòu)造增廣矩陣(S1102);重寫增廣矩陣(S1103);對矩陣進(jìn)行幾何平均值分解，得到預(yù)編碼矩陣(S1104)。這樣，通過在發(fā)送端引入預(yù)編碼矩陣P，能夠?qū)IMO信道矩陣分解成L個(gè)相同的子信道，提供更多的傳輸信息流的支路數(shù)，因此可以避免采用高階調(diào)制方式，而可以利用較小的調(diào)制符號(hào)星座來實(shí)現(xiàn)高傳輸速率，降低系統(tǒng)功耗。另外，通過對信道矩陣進(jìn)行幾何平均分解得到的預(yù)編碼矩陣，使得天線的各個(gè)子信道增益相同，降低對深衰落子信道所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流的影響，由此能夠提高系統(tǒng)的誤碼率性能。另外，上述的所謂100m距離，是以示例性為目的，并不用于限制本發(fā)明。根據(jù)圖2至圖6，也可以是80150m等距離范圍的閾值。另外，從仿真可知，當(dāng)在該距離范圍之內(nèi)或超過它時(shí)，高階調(diào)制的系統(tǒng)功耗大大增加，所以這時(shí)采用本發(fā)明所提出的低功耗操作方法即可。如上所述，通過示出典型的實(shí)施方式而描述了本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變、替換和添加，這對本領(lǐng)域人員來說是顯然的。本發(fā)明的MIMO發(fā)送裝置及MIMO發(fā)送方法，可適用于在保持低功耗的同時(shí)，提供高速率的數(shù)據(jù)傳輸。權(quán)利要求1、一種MIMO發(fā)送裝置，包括選擇單元，根據(jù)與通信對方之間的距離選擇是否進(jìn)行預(yù)編碼；調(diào)制單元，當(dāng)所述選擇單元選擇了進(jìn)行預(yù)編碼時(shí)，采用預(yù)定的調(diào)制階數(shù)以下的調(diào)制階數(shù)的調(diào)制方式對多個(gè)支路的輸入信息比特流分別進(jìn)行調(diào)制；預(yù)編碼單元，當(dāng)所述選擇單元選擇了進(jìn)行預(yù)編碼時(shí)，將預(yù)編碼矩陣與由所述調(diào)制單元調(diào)制的輸入信息比特流相乘；以及發(fā)送單元，通過多根天線同時(shí)發(fā)送在所述預(yù)編碼單元中乘以了所述預(yù)編碼矩陣的輸入信息比特流。2、如權(quán)利要求l所述的MIMO發(fā)送裝置，其中，所述預(yù)編碼單元用預(yù)編碼矩陣及信道矩陣定義預(yù)編碼后的信道矩陣，從所定義的所述預(yù)編碼后的信道矩陣構(gòu)成增廣矩陣，將所構(gòu)成的所述增廣矩陣進(jìn)行重寫而得到待分解矩陣，同時(shí)對所得到的所述待分解矩陣進(jìn)行幾何平均值分解，得到與輸入信息比特流相乘的預(yù)編碼矩陣。3、如權(quán)利要求l所述的MIMO發(fā)送裝置，其中，所述選擇單元，當(dāng)與所述通信對方之間的距離為100米以上時(shí)，選擇進(jìn)行預(yù)編碼。4、如權(quán)利要求3所述的MIMO發(fā)送裝置，其中，所述調(diào)制單元，當(dāng)所述選擇單元選擇了進(jìn)行預(yù)編碼時(shí)，采用階數(shù)低于64QAM的階數(shù)的調(diào)制方式對輸入信息比特流分別進(jìn)行調(diào)制。5、一種MIMO發(fā)送方法，包括步驟當(dāng)與通信對方之間的距離為預(yù)定距離以上時(shí)，選擇進(jìn)行預(yù)編碼；當(dāng)選擇了進(jìn)行所述預(yù)編碼時(shí)，采用預(yù)定的調(diào)制階數(shù)以下的調(diào)制階數(shù)的調(diào)制方式對多個(gè)支路的輸入信息比特流分別進(jìn)行調(diào)制；當(dāng)選擇了進(jìn)行所述預(yù)編碼時(shí)，將預(yù)編碼矩陣與經(jīng)調(diào)制的輸入信息比特流相乘；以及通過多根天線同時(shí)發(fā)送乘以了所述預(yù)編碼矩陣的輸入信息比特流。全文摘要一種通過考慮來自通信距離的變化的影響，在能夠作到低功耗的同時(shí)能夠作到高性能的MIMO發(fā)送裝置。在此裝置中，低功耗設(shè)計(jì)單元(701)，根據(jù)與通信對方之間的距離選擇是否進(jìn)行預(yù)編碼，當(dāng)選擇進(jìn)行預(yù)編碼時(shí)，指示調(diào)制單元(702)進(jìn)行低階QAM調(diào)制，同時(shí)指示預(yù)編碼單元(703)進(jìn)行預(yù)編碼。當(dāng)被指示為進(jìn)行低階QAM調(diào)制時(shí)，調(diào)制單元(702)采用低階QAM調(diào)制方式對輸入信息比特流進(jìn)行調(diào)制。當(dāng)被指示為進(jìn)行預(yù)編碼時(shí)，預(yù)編碼單元(703)利用預(yù)編碼矩陣對輸入信息比特流進(jìn)行預(yù)處理。文檔編號(hào)H04J99/00GK101147351SQ200680009519公開日2008年3月19日申請日期2006年3月24日優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日發(fā)明者李繼峰,黎海濤申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社