CN101383649B - 一种mimo-ofdm系统的信号发送方法及发射机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多输入多输出正交频分复用系统的信号发送方法和发射机；方法包括：确定相关条件数的下限Th_min和上限Th_max，并根据接收端反馈的信道信息确定相关条件数k_n；当

时，采用分集方式发送信号；当k_n＞10Th_max时，采用复用方式发送信号；当时，采用分集和复用联合的方式发送信号。发射机，包括编码模块，交织模块，调制模块，线性离散编码模块、预编码/波束形成模块、OFDM调制模块和发射天线。本发明的方案不仅适应于天数为2的幂次的情况，而且也可应用于天线数为非2的幂次的情况，并且给出复用和分集的判决准则；而且优化方案还能根据信道情况对分集和复用方式进行折中，使得系统的容量在现有的信道情况尽量趋于最大。

Description

一种MIMO-OFDM系统的信号发送方法及发射机

技术领域

本发明涉及移动通信领域的空时处理技术，尤其涉及一种MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)-OFDM(正交频分复用)系统的发送方法及发射机。

背景技术

MIMO系统与传统的SISO(Single-Input Single-Output)系统相比，可以提供极大的容量增益。假设只有接收端已知信道状态信息的条件下，实际的MIMO调制方法一般分为两种：分集与复用。考虑到空时分组码虽然达到了最大分集增益，但却不能提供MIMO信道的全系统容量，Hassibi提出了基于互信息量最大化设计的线性离散码(Linear Dispersion Codes，LDC)。RobertW.Heath随后提出了基于分集增益的线性离散码设计准则，在容量最大化的的前提下，也能保证较大的分集增益，使得系统性能得到一定的提高。

现有技术的缺陷在于：不能适用于任何天线数目，主要是很难适应于天线数为2的非幂次的情况。当前的系统一般仅考虑分集或复用这两种形式的一种，这样要么是追求可靠性(分集)，要么是考虑容量或速率(复用)，很少两者兼顾考虑在当前情况下保证容量最大。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多输入多输出正交频分复用系统的信号发送方法及发射机，在不同的信道状况和天线方式下，系统将会采取不同的分集和复用度，可以适用于任何天线数目，具有比较强的通用性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多输入多输出正交频分复用系统的信号发送方法，其特征在于，包括：

确定相关条件数的下限Th_min和上限Th_max，并根据接收端反馈的信道信息确定相关条件数k_n；

当 $k_n<\frac{{\mathrm{Th}}_{\min }}{10}$ 时，采用分集方式发送信号；

当k_n＞10Th_max时，采用复用方式发送信号；

当 $\frac{{\mathrm{Th}}_{\min }}{10}\&le;k_n\&le;10{\mathrm{Th}}_{\max }$ 时，采用分集和复用联合的方式发送信号。

进一步的，该方法具体包括：

21、线性离散编码模块确定相关条件数的下限Th_min和上限Th_max，并根据接收端反馈的信道信息确定相关条件数k_n；

22、线性离散编码模块根据相关条件数k_n、下限Th_min和上限Th_max确定空时编码矩阵系数A_q和B_q；

当 $k_n<\frac{{\mathrm{Th}}_{\min }}{10}$ 时： $A_{R(k-1)+m}=B_{R(k-1)+m}=\frac{1}{\sqrt{R}}\left[D^{k-1}{\mathrm{\&pi;}}^{m-1}\right],$ k＝1，…，R，m＝1，…，R；

当k_n＞10Th_max时：A_R(k-1)+r＝B_R(k-1)+r＝p_tη_r′，t＝1，…，T，r＝1，…，R；

当 $\frac{{\mathrm{Th}}_{\min }}{10}\&le;k_n\&le;10{\mathrm{Th}}_{\max }$ 时： $A_{R(k-1)+r}=B_{R(k-1)+r}=p_t{\mathrm{\&eta;}}_r^{\&prime;}+\frac{1}{\sqrt{R-M}}{D}^{k-1}{\mathrm{\&pi;}}^{m-1}$

其中T为发射天线数，R为接收天线数；p_t为T维向量的第t个元素，η_r为R维向量的第r个元素；

t＝1，…，T；r＝1，…，R；k＝1，…，K；m＝1，…，M；K≤T，M≤R；

23、根据所述编码矩阵系数A_q和B_q得到空时编码矩阵；

24、信源产生的信号经过编码、交织和调制后进入线性离散编码模块后，线性离散编码模块采用所得到的空时编码矩阵对信号进行空时编码后，发给正交频分复用调制模块，调制后通过发射天线进行发送。

进一步的，步骤22具体包括：

31、线性离散编码模块根据相关条件数k_n、下限Th_min和上限Th_max确定Q值：

当 $k_n<\frac{{\mathrm{Th}}_{\min }}{10}$ 时：Q为Q1，Q1为发射天线数、或接收天线数、或两者中较小的值，采用分集方式发送信号；

当k_n＞10Th_max时：Q为发射天线数和接收天线数的乘积，采用复用方式发送信号；

当 $\frac{{\mathrm{Th}}_{\min }}{10}\&le;k_n\&le;10T{h}_{\max }$ 时：Q为大于Q1，并且小于发射天线数与接收天线数乘积的任意整数，采用分集和复用联合的方式发送信号；

32、线性离散编码模块根据Q确定空时编码矩阵系数A_q和B_q：

当Q为Q1时： $A_{R(k-1)+m}=B_{R(k-1)+m}=\frac{1}{\sqrt{R}}\left[D^{k-1}{\mathrm{\&pi;}}^{m-1}\right],$ k＝1，…，R，m＝1，…，R；

当Q为发射天线数和接收天线数的乘积时：A_R(k-1)+r＝B_R(k-1)+r＝p_tη_r′，t＝1，…，T，r＝1，…，R；

当Q为大于Q1，并且小于发射天线数与接收天线数乘积的整数时：

$A_{R(k-1)+r}=B_{R(k-1)+r}=p_t{\mathrm{\&eta;}}_r^{\&prime;}+\frac{1}{\sqrt{R-M}}{D}^{k-1}{\mathrm{\&pi;}}^{m-1}.$

进一步的，所述步骤24中根据所述编码矩阵系数A_q和B_q得到空时编码矩阵是指：由A_q＝C_q+D_q，B_q＝C_q-D_q得到C_q和D_q，空时编码矩阵为：

$S=\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\&Sigma;}}}(S_q{C}_q+S_q^{*}{D}_q).$

进一步的，所述步骤32后还包括：33、线性离散编码模块根据接收端反馈的信道信息确定系统容量及误码率，并根据所得到系统容量及误码率调整上述Q，Q值调整的步长为1；具体调整方法为：

如果误码率小于目标误码率，则减小Q；

如果误码率达到目标误码率，而容量未达到目标容量，则增大Q；

如果同时达到目标误码率和目标容量，则Q值保持不变；

调整后返回步骤32。

进一步的，所述线性离散编码模块确定容量的方法是：

$C_{\mathrm{LD}}(\mathrm{\&rho;},T,R,N)=\underset{A_q,B_q,q=1,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;Q}{\max }\frac{1}{2T}E\left(\log \det (I_{2\mathrm{NT}}+\frac{\mathrm{\&rho;}}{R}H{H}^{*})\right)$

其中E()为求统计平均，ρ为信噪比，H为2NT×2Q的实际等效的信道矩阵；

进一步的，相关条件数的下限 ${\mathrm{Th}}_{\min }=\frac{1}{2^{\frac{M}{2}}\&times;10},$ 上限 ${\mathrm{Th}}_{\max }=\frac{1}{2^{\frac{M}{2}}},$ 其中M的值为接收天线数和发射天线数中较小的值。

本发明还提供了一种MIMO-OFDM系统的发射机，包括编码模块，交织模块，调制模块，线性离散编码模块、预编码/波束形成模块、OFDM调制模块和发射天线；其特征在于：

所述线性离散编码模块用于接收由接收端所反馈的信道信息，并根据该信息确定相关条件数k_n；还用于确定相关条件数的下限Th_min和上限Th_max、并根据所述上下限和相关条件数判断采用分集、或复用、或分集和复用联合的信号发送方式，并确定相应的空时编码矩阵：

当 $k_n<\frac{{\mathrm{Th}}_{\min }}{10}$ 时，采用分集方式；

当k_n＞10Th_max时，采用复用方式；

当 $\frac{{\mathrm{Th}}_{\min }}{10}\&le;k_n\&le;10{\mathrm{Th}}_{\max }$ 时，采用分集和复用联合的方式；

还用于接收调制模块调制后的数据，并对其按照所得到的空时编码矩阵进行空时编码后发送给预编码/波束形成模块。

进一步的，所述线性离散编码模块根据所述上下限和相关条件数确定相应的空时编码矩阵是：

首先根据所述上下限和相关条件数确定Q：

当 $k_n<\frac{{\mathrm{Th}}_{\min }}{10}$ 时：Q为Q1，Q1为发射天线数、或接收天线数、或两者中较小的值，采用分集方式发送信号；

当k_n＞10Th_max时：Q为发射天线数和接收天线数的乘积，采用复用方式发送信号；

当 $\frac{{\mathrm{Th}}_{\min }}{10}\&le;k_n\&le;10{\mathrm{Th}}_{\max }$ 时：Q为大于Q1，并且小于发射天线数与接收天线数乘积的任意整数，采用分集和复用联合的方式发送信号；

然后根据Q确定空时编码矩阵系数A_q和B_q：

当Q为Q1时： $A_{R(k-1)+m}=B_{R(k-1)+m}=\frac{1}{\sqrt{R}}\left[D^{k-1}{\mathrm{\&pi;}}^{m-1}\right],$ k＝1，…，R，m＝1，…，R；

当Q为发射天线数和接收天线数的乘积时：A_R(k-1)+r＝B_R(k-1)+r＝p_tη_r′，t＝1，…，T，r＝1，…，R；

当Q为大于Q1，并且小于发射天线数与接收天线数乘积的整数时：

$A_{R(k-1)+r}=B_{R(k-1)+r}=p_t{\mathrm{\&eta;}}_r^{\&prime;}+\frac{1}{\sqrt{R-M}}{D}^{k-1}{\mathrm{\&pi;}}^{m-1};$

其中T为发射天线数，R为接收天线数；p_t为T维向量的第t个元素，η_r为R维向量的第r个元素； t＝1，…，T；r＝1，…，R；k＝1，…，K；m＝1，…，M；K≤T，M≤R；

最后根据所述编码矩阵系数A_q和B_q得到空时编码矩阵。

进一步的，所述线性离散编码模块根据所述编码矩阵系数A_q和B_q得到空时编码矩阵是：由A_q＝C_q+D_q，B_q＝C_q-D_q得到C_q和D_q，空时编码矩阵为：

$S=\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\&Sigma;}}}(S_q{C}_q+S_q^{*}{D}_q).$

进一步的，所述线性离散编码模块还用于根据发送信号后反馈的信道信息计算系统容量和误码率，并根据系统容量和误码率调整Q：

如果误码率小于目标误码率，则减小Q；

如果误码率达到目标误码率，而容量未达到目标容量，则增大Q；

如果同时达到目标误码率和目标容量，则Q值保持不变；

Q值调整的步长为1。

进一步的，所述线性离散编码模块根据下式确定系统容量：

$C_{\mathrm{LD}}(\mathrm{\&rho;},T,R,N)=\underset{A_q,B_q,q=1,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;Q}{\max }\frac{1}{2T}E\left(\log \det (I_{2\mathrm{NT}}+\frac{\mathrm{\&rho;}}{R}H{H}^{*})\right)$

其中E()为求统计平均，ρ为信噪比，H为2NT×2Q的实际等效的信道矩阵；

本发明的方案不仅适应于天数为2的幂次的情况，而且也可应用于天线数为非2的幂次的情况，并且给出复用和分集的判决准则；而且优化方案还能根据信道情况对分集和复用方式进行折中，使得系统的容量在现有的信道情况尽量趋于最大。

附图说明

图1为本发明的MIMO OFDM系统的发射方法具体实施流程图；

图2为本发明的MIMO OFDM系统的发射机具体实施框图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

线性离散码最早是以收发两端互信息量最大化为设计准则而提出的。LDC(线性离散码)编码器采用一系列基矩阵的线性组合来构造空时码字。这些码字是从特定星座图中选择出的待发射的标量符号集合，并且基矩阵集合存储于收发两端。基矩阵同时要满足一定的功率限制条件，对应于发射码字的基矩阵可以采用某种加权系数的线性组合来构造，合理的选择这种加权系数可以使分集和复用方式有效的联合使用，本发明就是在此理论的基础上，提出了一种具体的进行空间复用和分集联合的信号发送方法，可以适用于任何天线数目，并能使得系统的容量趋于最大。

本发明提出的是一种基于LDC编码思想的多天线空间复用和分集联合的信号发送方法，结合线性离散编码(LDC)的MIMO-OFDM系统，发射端在进行了信道编码和调制之后进行线性离散编码，离散编码的系数可以根据收端对信道的反馈情况来确定，在不同的信道状况和天线方式下，系统将会采取不同的分集和复用度，本发明所提供的信号发送方法给出了分集和复用程度判定的方法，并分别给出了信道不同情况下的具体解决方案。

本发明的目的是根据空间信道的具体情况，通过信息容量最大化的原则来计算空间编码矩阵的系数矩阵，使得系统能够合理地运用空间分集和复用方法来提高系统的容量。其核心思想是根据无线信道的具体情况来确定分集和复用的联合程度，并据此来根据不同的空间编码阵系数的计算方法来确定出空间编码阵的系数，并且编码和译码的处理都是基于线性处理，计算简单，并且能够充分利用分集和复用获得增益使得系统的容量在当前信道情况下得到最大值。

下面按步骤详细介绍本发明，为了便于下面的描述，我们定义T为发射天线数，R为接收天线数，Q是表示分集和复用的联合程度的系数，N为码字流的符号个数，发送信号为：

$S=\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\&Sigma;}}}(S_q{C}_q+S_q^{*}{D}_q)---\left(1\right)$

其中S₁，…S_Q为复数标量，C_q和D_q为一固定的T×R矩阵。这样线性离散码主要取决于基于{C_q，D_q}的离散阵，如果令S_q＝α_q+jβ_q，q＝1，…，Q，则有 $S=\underset{q=1}{\overset{Q}{\mathrm{\&Sigma;}}}({\mathrm{\&alpha;}}_q{A}_q+j{\mathrm{\&beta;}}_q{B}_q),$ 式中A_q＝C_q+D_q，B_q＝C_q-D_q。

系统的容量为：

$C_{\mathrm{LD}}(\mathrm{\&rho;},T,R,N)=\underset{A_q,B_q,q=1,\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;Q}{\max }\frac{1}{2T}E\left(\log \det (I_{2\mathrm{NT}}+\frac{\mathrm{\&rho;}}{R}H{H}^{*})\right)---\left(2\right)$

其中E()为求统计平均，ρ为信噪比，可以通过在接收端估计来计算。H为2NT×2Q的实际等效的信道矩阵；在不同的信噪比情况下，C_LD不尽相同，但与信道H相比，SNR(信噪比)的影响较小，因此，我们取ρ＝20dB的典型值来计算不同的信道情况下，在C_LD最大时对应的编码矩阵系数A_q和B_q矩阵，为了计算方便，式(2)可简化成：

$A_q^{*}{A}_q\&le;\frac{T}{Q}{I}_R,B_q^{*}{B}_q\&le;\frac{T}{Q}{I}_R$ q＝1，……，Q  (3)

如图1所示，本发明的MIMO-OFDM系统信号发送方法包括以下步骤：

S202、发射机的线性离散编码模块通过接收端反馈信息得到当前无线信道的信息；

S203、线性离散编码模块根据所述信道信息计算信道的相关条件数k_n：

$k_n=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_n\left({\mathrm{HH}}^H\right)}{{\mathrm{\&lambda;}}_{\max }\left({\mathrm{HH}}^H\right)}---\left(4\right)$

其中，λ是HH^H的特征值，λ_n是当前HH^H最小特征值。

根据仿真来确定该条件数的下限Th_min和上限Th_max；这个是根据具体仿真来确定，在本实施例中，取 ${\mathrm{Th}}_{\min }=\frac{1}{2^{\frac{M}{2}}\&times;10},$ ${\mathrm{Th}}_{\max }=\frac{1}{2^{\frac{M}{2}}},$ 其中M＝min(T，R)。

S204、线性离散编码模块根据S203计算出的条件数以及预置的条件数的上下限Th_min和Th_max来确定分集复用联合程度系数Q的初始值，具体方法如下：

1)k_n＜＜Th_min时，具体操作时可以界定为 $k_n<\frac{{\mathrm{Th}}_{\min }}{10},$ 采用分集的方式发送信号，令Q＝Q₁；在本实施例中，取Q₁＝T；实际应用时，也可以令Q₁＝R或Q₁＝min(T，R)。

2)k_n＞＞Th_max时，具体操作时可以界定为k_n＞10Th_max，采用复用的方式发送信号，令Q＝RT，即Q为接收天线和发射天线的数目的乘积；

3) $\frac{{\mathrm{Th}}_{\min }}{10}\&le;k_n\&le;10{\mathrm{Th}}_{\max }$ 时，适合采用分集和复用联合的方式发送信号，令Q₁＜Q＜RT，并且Q为整数；比如当取Q₁＝T时，就取T＜Q＜RT。

S205、线性离散编码模块求出编码矩阵系数A_q和B_q；根据发送方式的不同，具体分为以下三种情况：

(一)Q＝Q₁时，采用分集方式发送，即根据下式得到A_q和B_q系数矩阵：

$A_{R(k-1)+m}=B_{R(k-1)+m}=\frac{1}{\sqrt{R}}\left[D^{k-1}{\mathrm{\&pi;}}^{m-1}\right],$ k＝1，…，R，m＝1，…，R                                 (5)

其中

本情况中采用正交矩阵是为了保证得到空时分组编码的空间分集增益。

(二)Q＝RT时采用复用方式发送，即根据下式得到A_q和B_q系数矩阵：

A_R(k-1)+r＝B_R(k-1)+r＝p_tη_r′，t＝1，…，T，r＝1，…，R  (6)

其中p_t为T维向量的第t个元素，η_r为R维向量的第r个元素。在这种情况下，实际上是取得空间复用的增益。

(三)Q₁＜Q＜RT时，用下式得到A_q和B_q系数矩阵：

$A_{R(k-1)+r}=B_{R(k-1)+r}=p_t{\mathrm{\&eta;}}_r^{\&prime;}+\frac{1}{\sqrt{R-M}}{D}^{k-1}{\mathrm{\&pi;}}^{m-1}$ t＝1，…，T；

其中r＝1，…，R，k＝1，…，K；m＝1，…，M；K≤T，M≤R    (7)

其中D、π矩阵的定义同上，p_t为T-R维向量的第t个元素，η_r为R-M维向量的第r个元素。在这种情况下，是空间复用与分集的联合。

S206、线性离散编码模块由A_q和B_q得到C_q和D_q，然后根据式(1)得到空时编码矩阵；信源产生的信号经过编码、交织和调制后进入线性离散编码模块，由线性离散编码模块采用所得到的空时编码矩阵按现有技术对信号进行空时编码后，发给OFDM调制模块，并由OFDM调制模块调制后通过发射天线进行发送。

由于信道状态可以认为在一段时间内是不变化的，因此可以设定一个周期，每个周期确定一次Q值即可，而不必每次发送时都重新确定Q值。

如果按周期确定Q值，即第一次收到信道反馈信息时、及每个周期的开始时刻重复步骤S203到S206；周期内则可以对Q值进行调整，从而在保证误码率的前提下使信道容量趋于最大；如果不按周期确定Q值，则在确定Q值并发送后，按每次反馈的情况调整Q值。

对Q值按下面的步骤进行调整：

S207、线性离散编码模块结合下一次信道估计的结果采用式(2)进行容量的计算，并对系统的误码率按现有技术进行统计。

S208、线性离散编码模块根据S207的结果来调整上述Q值，具体调整方法为：

首先将误码率统计结果与目标误码率比较，如果达到目标误码率，而S207的容量未达到目标容量，则增大Q值；

如果S208的误码率统计结果未达到目标误码率，无论容量是否达到目标容量，都减小Q值；

如果同时达到目标误码率和目标容量，则Q值保持不变；

Q值变化的步长设置为1。

所述目标容量和目标误码率可以事先按现有技术确定。

调整后按新的Q值确定空时编码矩阵并发送信号，即返回步骤S205。

从上面分析可以看出，在满足容量最大化的前提下，本发明的方法中空时编码矩阵系数A_q和B_q的方法使得MIMO系统能够根据信道情况合理地进行分集和复用的联合使用，而且本发明的方法不仅适应于天数为2的幂次的情况，而且也可应用于天线数为非2的幂次的情况，并且能和好地对分集和复用方式进行折衷。

本发明还提供了一种MIMO-OFDM系统的发射机，包括编码模块，交织模块，调制模块，线性离散编码模块、预编码/波束形成模块、OFDM调制模块和发射天线。

所述线性离散编码模块用于接收由接收端所反馈的信道信息，并根据该信息确定相关条件数k_n；还用于确定相关条件数的下限Th_min和上限Th_max、并根据所述上下限和相关条件数判断采用分集、或复用、或分集和复用联合的方式发送信号，并得到相应的Q值；还用于根据Q值得到空时编码矩阵系数A_q和B_q，从而得到相应的空时编码矩阵；还用于接收调制模块调制后的数据，并对其按照所得到的空时编码矩阵进行空时编码后发送给预编码/波束形成模块；还用于根据发送信号后接收端反馈的信道信息调整Q值。

确定相关条件数k_n；还用于确定相关条件数的下限Th_min和上限Th_max同前文中步骤203；根据信道信息得到Q的具体实现方式同前文中步骤S204；确定空时编码矩阵系数A_q和B_q的方法同步骤S205；根据A_q和B_q得到空时编码矩阵的具体实现方式同前文中步骤S206。

作为优化方案，可以设定一个周期，在该周期内认为信道基本无变化；所述线性离散编码模块在第一次收到该反馈信息时、及每个周期的开始时刻确定分集复用联合程度系数Q；在周期内则按上述步骤S207、S208中所述的方法调整Q的大小。

如果不是周期性确定Q值，而是只在第一次收到反馈的信道信息时确定Q值，之后则所述线性离散编码模块根据每次反馈的结果来调整Q值。

如果Q值改变，再发送信号时线性离散编码模块是根据改变后的Q值得到空时编码矩阵系数A_q和B_q，从而得到相应的空时编码矩阵。

其它各模块同现有技术。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种多输入多输出正交频分复用系统的信号发送方法，其特征在于，包括：

确定相关条件数的下限Th_min和上限Th_max，并根据接收端反馈的信道信息确定相关条件数k_n；

当

时，采用分集方式发送信号；

当k_n＞10Th_max时，采用复用方式发送信号；

当

时，采用分集和复用联合的方式发送信号。

2.如权利要求1所述的信号发送方法，其特征在于，该方法具体包括：

(21)、线性离散编码模块确定相关条件数的下限Th_min和上限Th_max，并根据接收端反馈的信道信息确定相关条件数kn；

(22)、线性离散编码模块根据相关条件数k_n、下限Th_min和上限Th_max确定空时编码矩阵系数A_q和B_q；

当 $k_n<\frac{{\mathrm{Th}}_{\min }}{10}$ 时： $A_{R(k-1)+m}=B_{R(k-1)+m}=\frac{1}{\sqrt{R}}\left[D^{k-1}{\mathrm{\&pi;}}^{m-1}\right],$ k＝1，…，R，m＝1，…，R；

当k_n＞10Th_max时：A_R(k-1)+r＝B_R(k-1)+r＝p_tη′_r，t＝1，…，T，r＝1，…，R；

当 $\frac{{\mathrm{Th}}_{\min }}{10}\&le;k_n\&le;{10\mathrm{Th}}_{\max }$ 时： $A_{R(k-1)+r}=B_{R(k-1)+r}=p_t{\mathrm{\&eta;}}_r^{\&prime;}+\frac{1}{\sqrt{R-M}}{D}^{k-1}{\mathrm{\&pi;}}^{m-1}$

其中T为发射天线数，R为接收天线数；p_t为T维向量的第t个元素，η_r为R维向量的第r个元素；η_r′为η_r的转置；

t＝1，…，T；r＝1，…，R；k＝1，…，K；m＝1，…，M；K≤T，M≤R；

(23)、根据所述编码矩阵系数A_q和B_q得到空时编码矩阵；

(24)、信源产生的信号经过编码、交织和调制后进入线性离散编码模块后，线性离散编码模块采用所得到的空时编码矩阵对信号进行空时编码后，发给正交频分复用调制模块，调制后通过发射天线进行发送。

3.如权利要求2所述的信号发送方法，其特征在于，步骤22具体包括：

(31)、线性离散编码模块根据相关条件数k_n、下限Th_min和上限Th_max确定Q值：

当

时：Q为Q1，Q1为发射天线数、或接收天线数、或两者中较小的值，采用分集方式发送信号；

当k_n＞10Th_max时：Q为发射天线数和接收天线数的乘积，采用复用方式发送信号；

当

时：Q为大于Q1，并且小于发射天线数与接收天线数乘积的任意整数，采用分集和复用联合的方式发送信号；

(32)、线性离散编码模块根据Q确定空时编码矩阵系数A_q和B_q：

当Q为Q1时： $A_{R(k-1)+m}=B_{R(k-1)+m}=\frac{1}{\sqrt{R}}\left[D^{k-1}{\mathrm{\&pi;}}^{m-1}\right],$ k＝1，…，R，m＝1，…，R；

当Q为发射天线数和接收天线数的乘积时：A_R(k-1)+r＝B_R(k-1)+r＝p_tη′_r，t＝1，…，T，r＝1，…，R；

当Q为大于Q1，并且小于发射天线数与接收天线数乘积的整数时：

$A_{R(k-1)+r}=B_{R(k-1)+r}=p_t{\mathrm{\&eta;}}_r^{\&prime;}+\frac{1}{\sqrt{R-M}}{D}^{k-1}{\mathrm{\&pi;}}^{m-1}.$

4.如权利要求3所述的信号发送方法，其特征在于，所述步骤24中根据所述编码矩阵系数A_q和B_q得到空时编码矩阵是指：由A_q＝C_q+D_q，B_q＝C_q-D_q得到C_q和D_q，空时编码矩阵为：

5.如权利要求3或4所述的信号发送方法，其特征在于，所述步骤32后还包括：33、线性离散编码模块根据接收端反馈的信道信息确定系统容量及误码率，并根据所得到系统容量及误码率调整上述Q，Q值调整的步长为1；具体调整方法为：

如果误码率小于目标误码率，则减小Q；

如果误码率达到目标误码率，而容量未达到目标容量，则增大Q；

如果同时达到目标误码率和目标容量，则Q值保持不变；

调整后返回步骤32。

6.如权利要求5所述的信号发送方法，其特征在于，所述线性离散编码模块确定容量的方法是：

$C_{\mathrm{LD}}(\mathrm{\&rho;},T,R,N)=\underset{A_q,B_q,q=1,...Q}{\max }\frac{1}{2T}E\left(\log \det (I_{2\mathrm{NT}}+\frac{\mathrm{\&rho;}}{R}{\mathrm{HH}}^{*})\right)$

其中E()为求统计平均，ρ为信噪比，H为2NT×2Q的实际等效的信道矩阵；

其中N为码字流的符号个数。

7.如权利要求1所述的信号发送方法，其特征在于：

相关条件数的下限

上限

其中M的值为接收天线数和发射天线数中较小的值。

8.一种MIMO-OFDM系统的发射机，包括编码模块，交织模块，调制模块，线性离散编码模块、预编码/波束形成模块、OFDM调制模块和发射天线；其特征在于：

所述线性离散编码模块用于接收由接收端所反馈的信道信息，并根据该信息确定相关条件数kn；还用于确定相关条件数的下限Th_min和上限Th_max、并根据所述上下限和相关条件数判断采用分集、或复用、或分集和复用联合的信号发送方式，并确定相应的空时编码矩阵：

当时，采用分集方式；

当k_n＞10Th_max时，采用复用方式；

当

时，采用分集和复用联合的方式；

还用于接收调制模块调制后的数据，并对其按照所得到的空时编码矩阵进行空时编码后发送给预编码/波束形成模块。

9.如权利要求8所述的发射机，其特征在于，所述线性离散编码模块根据所述上下限和相关条件数确定相应的空时编码矩阵是：

首先根据所述上下限和相关条件数确定Q：

当时：Q为Q1，Q1为发射天线数、或接收天线数、或两者中较小的值，采用分集方式发送信号；

当k_n＞10Th_max时：Q为发射天线数和接收天线数的乘积，采用复用方式发送信号；

当

时：Q为大于Q1，并且小于发射天线数与接收天线数乘积的任意整数，采用分集和复用联合的方式发送信号；

然后根据Q确定空时编码矩阵系数A_q和B_q：

当Q为Q1时： $A_{R(k-1)+m}=B_{R(k-1)+m}=\frac{1}{\sqrt{R}}\left[D^{k-1}{\mathrm{\&pi;}}^{m-1}\right],$ k＝1，…，R，m＝1，…，R；

当Q为发射天线数和接收天线数的乘积时：A_R(k-1)+r＝B_R(k-1)+r＝p_tη′_r，t＝1，…，T，r＝1，…，R；

当Q为大于Q1，并且小于发射天线数与接收天线数乘积的整数时：

$A_{R(k-1)+r}=B_{R(k-1)+r}=p_t{\mathrm{\&eta;}}_r^{\&prime;}+\frac{1}{\sqrt{R-M}}{D}^{k-1}{\mathrm{\&pi;}}^{m-1};$

其中T为发射天线数，R为接收天线数；p_t为T维向量的第t个元素，η_r为R维向量的第r个元素；η_r′为η_r的转置；

t＝1，…，T；r＝1，…，R；k＝1，…，K；m＝1，…，M；K≤T，M≤R；

最后根据所述编码矩阵系数A_q和B_q得到空时编码矩阵。

10.如权利要求9所述的发射机，其特征在于，所述线性离散编码模块根据所述编码矩阵系数A_q和B_q得到空时编码矩阵是：由A_q＝C_q+D_q，B_q＝C_q-D_q得到C_q和D_q，空时编码矩阵为：

11.如权利要求9所述的发射机，其特征在于，所述线性离散编码模块还用于根据发送信号后反馈的信道信息计算系统容量和误码率，并根据系统容量和误码率调整Q：

如果误码率小于目标误码率，则减小Q；

如果误码率达到目标误码率，而容量未达到目标容量，则增大Q；

如果同时达到目标误码率和目标容量，则Q值保持不变；

Q值调整的步长为1。

12.如权利要求11所述的发射机，其特征在于，所述线性离散编码模块根据下式确定系统容量：

$C_{\mathrm{LD}}(\mathrm{\&rho;},T,R,N)=\underset{A_q,B_q,q=1,...Q}{\max }\frac{1}{2T}E\left(\log \det (I_{2\mathrm{NT}}+\frac{\mathrm{\&rho;}}{R}{\mathrm{HH}}^{*})\right)$

其中E()为求统计平均，ρ为信噪比，H为2NT×2Q的实际等效的信道矩阵；

其中N为码字流的符号个数。

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