CN101771648B - 一种多天线信号处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多天线信号处理系统，该系统包括：离散傅立叶变换(DFT)处理单元、多天线处理及载波映射单元和逆快速傅立叶变换(IFFT)处理单元，该系统还包括预映射处理单元，用于根据当前多天线处理的处理模式对输入的数据流进行映射，实现预映射处理，并将预映射处理后的数据流输出给DFT处理单元。本发明还公开了一种多天线信号处理方法，该方法包括：根据当前多天线处理的处理模式对输入的数据流进行映射，实现预映射处理；将预映射处理后的数据流输出后，执行DFT处理。采用本发明的系统及方法，能获得较大的分集增益及复用增益，同时使系统具有较低峰均功率比。

Description

一种多天线信号处理系统及方法

技术领域

本发明涉及多天线信号处理技术，尤其涉及一种上行单载波频分多址(SC-FDMA)中多天线信号处理系统及方法。

背景技术

在正交频分复用(OFDM)系统中，尤其是上行链路情况下，峰均功率比(PAPR，PeakAverage Power Ratio)是制约系统性能的一个重要因素，为此，在LTE等系统中，上行均采用SC-FDMA作为多址方式，以缓解PAPR对系统性能的制约，即便如此，PAPR仍然不可避免地制约系统性能，是在系统设计时必须要考虑的因素，因此，在改进的LTE_A等系统中的各种技术均需要考虑对PAPR的影响。多天线信号处理技术作为新一代通信系统中的主要技术，不同的实现方案将会有不同的PAPR特性。

具体来说，现有SC-FDMA系统中多天线信号处理实现方案包括：离散傅立叶变换(DFT，Discrete Fourier transform)处理单元、多天线处理及载波映射单元和逆快速傅立叶变换(IFFT，inverse fsst fourier transform)处理单元，且DFT处理单元与多天线处理及载波映射单元相连，多天线处理及载波映射单元与IFFT处理单元相连。对该现有实现方案分析可知，SC-FDMA系统在发射信号的处理过程中，并没有考虑多天线处理过程造成的对PAPR的影响，其原因在于：在DFT处理单元与IFFT处理单元之间，对数据的处理通常不改变数据的线性，而在这两个处理单元之间增加了用于多天线处理过程的多天线处理及载波映射单元后，由于多天线处理往往是对数据进行的非线性处理，因此，破坏了数据的线性，并改变了SC-FDMA系统中数据的PAPR特性。

针对分集技术而言，多天线分集技术作为一种多天线的实现模式，在信道条件较差，或者在传输控制信令等重要信息时，是当前多天线信号处理实现方案中必须考虑的模式，当前最为常用的Alamouti分集方案是一种简单的两天线空时块分集编码方式的分集方案，在不考虑PAPR问题时，可以获得最大的分集增益，但由于在多天线处理过程中对数据做了非线性处理，因此，影响了PAPR特性。针对复用技术而言，当前最为常用的是预编码方法，由于在预编码方法中，首先需要对频域的不同数据流上的数据用权值相加之后，然后再进行IFFT处理。也就是说，对经DFT处理后的输出数据在多天线处理过程中也进行了非线性处理，之后再进行IFFT处理，同样会影响PAPR特性。总之，采用分集技术或者复用技术，都涉及到对数据的非线性处理，即在DFT处理与IFFT处理之间增加多天线处理过程后，会破坏数据的线性，影响到PAPR特性。

目前的解决方案主要是通过对DFT处理后的数据进行线性处理，采用基于线性处理的多天线处理技术，就分集技术而言，包括：循环延迟分集(CDD，Cyclic DelayDiversity)的分集技术、频率切换分集(FSTD，Frequency switch transmit diversity)的分集技术和空频块编码变形(SFBCII，Space Frequency Block Code II)的分集技术；就复用技术而言，包括：在不同的时隙不同数据流天线切换的复用技术。然而，采用目前的解决方案，虽然不会破坏数据的线性，影响到PAPR特性，但是，会严重影响到分集增益及复用增益，使分集增益及复用增益较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种多天线信号处理系统及方法，能获得较大的分集增益及复用增益，同时使系统的上行维持较低的PAPR。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种多天线信号处理系统，该系统包括：离散傅立叶变换DFT处理单元、多天线处理及载波映射单元和逆快速傅立叶变换IFFT处理单元，该系统还包括预映射处理单元，用于根据当前多天线处理的处理模式对输入的数据流进行映射，实现预映射处理，并将预映射处理后的数据流输出给所述DFT处理单元；其中，所述输入的数据流为一路或多路经过编码调制后信号。

其中，所述预映射处理单元，进一步用于将输入的N个数据流映射为M路，所述M的取值由所述当前多天线处理的处理模式来确定；其中，所述N和所述M皆为大于等于1的整数。

其中，所述预映射处理单元，进一步用于采用不同映射方式实现所述映射；

所述映射方式包括：进行循环延迟分集CDD处理的映射方式；进行循环相位加权处理的映射方式；对不同的数据流进行归一化权值加权处理的映射方式；将数据流的一个或多个调制符号对应到多路中处理的映射方式；对数据流进行编码处理的映射方式；在数据流之间交换处理的映射方式；所述在数据流之间交换处理的映射方式包括：在数据流之间切换处理的映射方式和在数据流之间交织处理的映射方式。

一种多天线信号处理方法，该方法包括：根据当前多天线处理的处理模式对输入的数据流进行映射，实现预映射处理；将预映射处理后的数据流输出后，执行DFT处理；其中，所述输入的数据流为一路或多路经过编码调制后信号。

其中，根据当前多天线处理的处理模式对输入的数据流进行映射，实现预映射处理具体为：

将输入的N个数据流映射为M路，所述M的取值由所述当前多天线处理的处理模式来确定；其中，所述N和所述M皆为大于等于1的整数。

其中，进行所述映射时采用的映射方式包括：进行CDD处理的映射方式；进行循环相位加权处理的映射方式；对不同的数据流进行归一化权值加权处理的映射方式；将数据流的一个或多个调制符号对应到多路中处理的映射方式；对数据流进行编码处理的映射方式；在数据流之间交换处理的映射方式。

其中，所述在数据流之间交换处理的映射方式为：存在多个数据流时采用的映射方式；所述在数据流之间交换处理的映射方式包括：在数据流之间切换处理的映射方式和在数据流之间交织处理的映射方式。

其中，在数据流之间切换处理的映射方式具体为：每间隔至少一个数据符号进行一次数据流之间的切换处理；

所述在数据流之间交织处理的映射方式具体为：通过交织器实现不同数据流之间的交织处理。

其中，在分集情况下，所述对数据流进行编码处理的映射方式具体为：

对接收的一个数据流的数据符号按照奇数位置和偶数位置所在的数据符号进行串并变换，获得至少两个子数据流；将所述至少两个子数据流分别进行所述DFT处理后，分别在不同的天线上发送。

其中，在复用情况下，所述在数据流之间交换处理的映射方式进一步为：在数据流之间切换处理的映射方式；

所述在数据流之间切换处理的映射方式具体为：

对接收的至少两个独立编码和调制的数据流进行交错的切换处理，并使第一个数据流中奇数位置所在的数据符号与其他数据流中奇数位置所在的数据符号进行位置互换；或者，

使第一个数据流中偶数位置所在的数据符号与其他数据流中偶数位置所在的数据符号进行位置互换；或者，

使第一个数据流中奇数位置所在的数据符号与其他数据流中偶数位置所在的数据符号进行位置互换；或者，

使第一个数据流中偶数位置所在的数据符号与其他数据流中奇数位置所在的数据符号进行位置互换；或者，

使第一个数据流中每间隔m个的数据符号与第二个数据流中每间隔m个的数据符号进行分段的位置互换，其中，m为大于1的整数。

针对本发明的系统而言，在现有系统的DFT处理单元前面增加了预映射处理单元，用以根据当前多天线处理的处理模式对输入的数据流进行映射，实现预映射处理，并将预映射处理后的数据流输出给DFT处理单元。

就现有系统而言，当现有系统的DFT处理单元与IFFT处理单元之间增加了多天线处理及载波映射单元后，用于多天线处理过程的多天线处理及载波映射单元对数据进行的非线性处理，会直接导致对数据的线性的破坏，影响PAPR的特性。而就本发明而言，事先通过预映射处理单元根据当前多天线处理的处理模式对输入的数据流进行了映射，由于当前多天线处理的处理模式正是符合后续多天线处理及载波映射单元进行的多天线处理过程，因此，会将对数据的线性的破坏降到最低，不会严重影响到PAPR的特性。

具体来说，由于在进行IFFT处理时，输入IFFT处理单元的每个天线的数据都维持经DFT处理单元处理及输出后的数据的线性，也就是说，在DFT处理单元与IFFT处理单元之间，对数据的处理通常不改变数据的线性，因此，在进行IFFT处理单元处理后，可以保证数据在DFT处理前的数据的PAPR特性。在本发明中，在DFT处理之前首先进行预映射处理，然后再进行多天线处理和IFFT处理。通过预映射处理，一方面，可以获得一部分的分集增益，不会严重影响到分集增益；另一方面，由于预映射处理是针对当前多天线处理的处理模式所进行的预映射处理，因此，不会在后续多天线处理中被破坏到数据的线性，降低了对PAPR造成的影响。

而且，在复用模式下，将多个数据流进行交换处理的预映射处理，可以使得多个数据流经历类似的信道衰落特性，避免信道的深度衰落所造成的影响，从最终的仿真结果来看，进行交换处理后，可以获得较大的复用增益。总之在SC-FDMA系统中，采用本发明，在获得较大的分集增益及复用增益的同时，使系统具有较低的PAPR，从而满足功放要求。

附图说明

图1为本发明系统的组成结构示意图；

图2为本发明系统在发送端执行发射处理的组成结构示意图；

图3为与图2对应的本发明系统在接收端执行接收处理的组成结构示意图；

图4为本发明方法的实现流程示意图；

图5为在复用情况下应用本发明方法所对应的系统组成结构示意图；

图6为与图5对应的预映射处理前后的信号比较示意图；

图7为在分集情况下应用本发明方法所对应的系统组成结构示意图；

图8为与图7对应的预映射处理前后的信号比较示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是：根据当前多天线处理的处理模式对输入的数据流进行映射，实现预映射处理，并将预映射处理后的数据流输出给DFT处理单元。采用本发明，在获得较大的分集增益及复用增益的同时，使系统具有较低的PAPR，从而满足功放要求。

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。

图1为本发明系统的组成结构示意图。如图1所示，一种多天线信号处理系统，该系统包括：预映射处理单元、DFT处理单元、多天线处理及载波映射单元和IFFT处理单元。其中，DFT处理单元、多天线处理及载波映射单元和IFFT处理单元都是现有的，此处不做具体阐述，仅对预映射处理单元做具体阐述。预映射处理单元用于根据当前多天线处理的处理模式对输入的数据流进行映射，实现预映射处理，并将预映射处理后的数据流输出给DFT处理单元，以执行DFT处理。

这里，预映射处理单元，进一步用于将输入的N个数据流映射为M路，M的取值由当前多天线处理的处理模式来确定；其中，N和M皆为大于等于1的整数。映射为几路取决于当前多天线处理的处理模式，而当前多天线处理的处理模式往往与天线的个数有关。

其中，针对多天线处理的处理模式而言，多天线处理的处理模式主要分为分集和复用两种情况。对于分集情况来说，此时N＝1，常用的分集模式包括：FSTD模式，空频分组码(SFBC)模式/空时分组码(STBC)模式，CDD模式，波前功率谱密度(PSD)模式等。举例来说，比如对于CDD模式来说，不需要在DFT处理之前进行预映射处理，也就是说无论天线个数如何，M直接等于1即可，因为CDD模式不会影响到PAPR。比如对于FSTD模式来说，如果在DFT处理之后操作，会影响到PAPR，因此需要在DFT处理之前执行预映射处理，此时要求M为天线的个数，可以将原来的数据流串并变换成M路后，分别执行DFT处理，然后每个DFT处理的输出经过插零映射到不同的天线上传输，可参见以下实例三所示情况。对于多数据流复用情况来说，此时N＞1，为了获得更大的分集增益，需要进行一定的处理，如果发射天线的个数和要传输的数据流的数目相同，可参见以下实例一所示情况，此时N＝M，但是在DFT处理之前经过预映射处理，可以获得空间分集增益；如果数据流的数目小于天线的个数，则可以将分集和复用相结合，此时N和M是否相同，就要看分集采用的模式了。对于复用，还包括一类预编码的方式，以保证在维持预编码特性的同时，不影响到PAPR。

这里，预映射处理单元，进一步用于采用不同映射方式实现映射处理。映射方式包括：进行CDD处理的映射方式；进行循环相位加权处理的映射方式；对不同的数据流进行归一化权值加权处理的映射方式；将数据流的一个或多个调制符号对应到多路中处理的映射方式；对数据流进行编码处理的映射方式；在数据流之间交换处理的映射方式。

其中，在数据流之间交换处理的映射方式包括：在数据流之间切换处理的映射方式和在数据流之间交织处理的映射方式。

这里需要指出的是：相应于系统发送端的预映射处理单元，在接收端该系统还包括解预映射处理单元。解预映射处理单元用于执行解预映射处理，解预映射处理的处理过程为：系统发送端预映射处理的逆过程。

图2为本发明系统在发送端执行发射处理的组成结构示意图，如图2所示，该系统包括：预映射处理单元、DFT处理单元、多天线处理及载波映射单元和IFFT处理单元；预映射处理单元对输入的数据流S₁、...、S_N进行预映射处理，将预映射处理后得到的数据流X₁、...、X_N输入DFT处理单元，由DFT处理单元输出数据流C₁、...、C_N，经多天线处理及载波映射单元处理后的数据流分别对应到天线端口1、...、天线端口N，并输入IFFT处理单元。

图3为与图2对应的本发明系统在接收端执行接收处理的组成结构示意图，如图3所示，该系统包括：解预映射处理单元、逆离散傅立叶变换(IDFT，Inverse DiscreteFourier transform)处理单元、解多天线处理及解载波映射单元和快速傅立叶变换(FFT，Fast fourier transform)处理单元；接收端的FFT处理单元从发送端接收数据流，执行与IFFT处理单元对应的逆过程后分别对应发送到天线端口1、...、天线端口N，解多天线处理及解载波映射单元执行与多天线处理及载波映射单元对应的逆过程后，输出数据流给IDFT处理单元，IDFT处理单元执行与DFT处理单元对应的逆过程后，输出数据流给解预映射处理单元，解预映射处理单元执行与预映射处理单元对应的逆过程后，输出数据流

如图4所示，一种多天线信号处理方法，该方法包括以下步骤：

步骤101、将调制后的数据流输入预映射处理单元。

步骤102、在预映射处理单元中根据当前多天线处理的处理模式对输入的数据流进行映射，实现预映射处理。

这里，步骤102的处理过程具体为：将输入的N个数据流映射为M路，M的取值由当前多天线处理的处理模式来确定；其中，N和M皆为大于等于1的整数。

这里，在预映射处理单元中进行映射处理时采用的映射方式包括：进行CDD处理的映射方式；进行循环相位加权处理的映射方式；对不同的数据流进行归一化权值加权处理的映射方式；将数据流的一个或多个调制符号对应到多路中处理的映射方式；对数据流进行编码处理的映射方式；在数据流之间交换处理的映射方式。其中，在数据流之间交换处理的映射方式为：存在多个数据流时采用的映射方式，并且在数据流之间交换处理的映射方式包括：在数据流之间切换处理的映射方式和在数据流之间交织处理的映射方式。

针对在数据流之间切换处理的映射方式而言，该映射方式具体为：每间隔至少一个数据符号进行一次数据流之间的切换处理。

针对在数据流之间交织处理的映射方式而言，该映射方式具体为：通过交织器实现不同数据流之间的交织处理。

其中，针对交织器而言，交织器的设计不同，交织处理方式也不同。前面提到的数据流之间的切换处理也可以理解为一种最为简单的交织处理。对交织处理举例来说，将数据流进行串并变换后，送入交织器进行交织，并将交织之后的数据分成两部分进行处理；或者，两个数据流分别从交织矩阵的左上角和右下角填入，待填满后，分别从左右两侧按列取出。

这里，在分集情况和复用情况下，通常采用不同的映射方式进行预映射处理。针对分集情况情况而言，在分集情况下，是采用对数据流进行编码处理的映射方式。该映射方式具体为：对接收的一个数据流的数据符号按照奇数位置和偶数位置所在的数据符号进行串并变换，获得两个或多个子数据流；将两个或多个子数据流分别进行DFT处理后，映射到不同的载波上，并分别在不同的天线上发送。

针对复用情况而言，在复用情况下，是采用在数据流之间切换处理的映射方式。该映射方式的第一种实现方案具体为：对接收的两个或多个独立编码和调制的数据流进行交错的切换处理，并使第一个数据流中奇数位置所在的数据符号与其他数据流中奇数位置所在的数据符号进行位置互换。该映射方式的第二种实现方案具体为：对接收的两个或多个独立编码和调制的数据流进行交错的切换处理，并使第一个数据流中偶数位置所在的数据符号与其他数据流中偶数位置所在的数据符号进行位置互换。第三种实现方案具体为：对接收的两个或多个独立编码和调制的数据流进行交错的切换处理，并使第一个数据流中奇数位置所在的数据符号与其他数据流中偶数位置所在的数据符号进行位置互换。第四种实现方案具体为：对接收的两个或多个独立编码和调制的数据流进行交错的切换处理，并使第一个数据流中偶数位置所在的数据符号与其他数据流中奇数位置所在的数据符号进行位置互换。

这里，以上四种实现方案是以离散数据符号的方式进行互换。映射方式的实现方案还包括：以连续数据符号的方式进行互换，具体为：对接收的两个或多个独立编码和调制的数据流进行交错的切换处理，并使第一个数据流中每间隔m个的数据符号与第二个数据流中每间隔m个的数据符号进行分段的位置互换。其中，m为大于1的整数。

步骤103、将预映射处理后的数据流输出后，执行DFT处理，执行多天线处理及载波映射，执行IFFT处理，添加CP后输出数据流。

这里需要指出的是，该方法还包括：相应于发送端的预映射处理，在接收端执行解预映射处理，且解预映射处理的处理过程为：发送端预映射处理的逆过程。

那么，在系统发送端执行的多天线信号处理方法包括以下步骤：

步骤201、发射方首先对不同数据流的数据，按照现有的处理方式基于反馈的信道信息选择速率和调制方式，并分别执行信道编码和调制处理。

步骤202、对不同数据流的数据，在预映射处理单元中根据当前多天线处理的处理模式对输入的数据流进行映射，实现预映射处理后执行DFT处理。

步骤203、基于预映射处理单元的处理方式，并按照现有的处理方式进行多天线处理，并将数据流分别映射到对应的载波位置上，执行IFFT处理，添加CP后在不同的天线上向接收端发射数据流。

在系统接收端执行的多天线信号处理方法为对应发送端的逆过程，包括以下步骤：

步骤301、接收方首先按照现有的处理方式执行FFT处理、去CP、解载波映射及解多天线处理后，执行IDFT处理。

步骤302、进行解预映射处理，该解预映射处理为发送端预映射处理的逆过程。

步骤303、按照现有的处理方式进行解调和信道译码，并恢复出发射数据。

以下对步骤102处理过程中涉及的映射方式举实例具体阐述。

实例一为：在复用情况下应用本发明方法所采用的映射方式。采用的系统如图5所示，且图中的l＝2。图5中包括：编码及调制单元、预映射处理单元，DFT处理单元、多天线处理及载波映射单元和IFFT处理单元。其中，虚线框起来的部分即为编码及调制单元，包括信道编码模块和星座调制模块；信道质量指标(CQI)决定了编码及调制单元的编码速率和调制方式，通过预设传输速率的模块指向编码及调制单元。

本实例中采用的映射方式为：在数据流之间切换处理的映射方式。本实例为针对两个数据流的复用情况，以双码字为例，在发送端，待发送的两个数据流的信号表示为：S₁＝[s_1，1，s_1，2，…，s_1，M]，S₂＝[s_2，1，s_2，2…，s_2，M]；之后，对这两个数据流采用在数据流之间切换处理的映射方式，即对该两个数据流进行天线的切换处理，处理后的信号格式表示为X₁＝[x_1，1，x_1，2…，x_1，M]，X₂＝[x₂，1，x_2，2…，x_2，M]；之后分别对X₁和X₂执行DFT处理，得到的信号表示为C₁＝[c_1，1，c_1，2，…，c_1，M]和C₂＝[c_2，1，c_2，2…，c_2，M]；最终，执行复用处理及载波映射，将C₁和C₂分别映射到对应的载波位置上，并执行IFFT处理和添加CP后在不同的天线上发射。

其中，X₁＝[s_1，1，s_2，2s_1，3，s_2，4…，s_1，M]；X₂＝[s_2，1，s_1，2，s_2，3，s_1，4…，s_2，M]，可见，采用在数据流之间切换处理的映射方式执行预映射处理后，两个数据流的数据分别分配到了不同的DFT处理单元对应的数据流上。这里，该映射方式的实现方案实际上是：对接收的两个独立编码和调制的数据流进行交错的切换处理，并使第一个数据流中偶数位置所在的数据符号与第二个数据流中偶数位置所在的数据符号进行位置互换。那么，在对应的接收端执行的逆过程包括：接收端执行去CP，FFT处理、解载波映射及解多天线处理和DFT处理，经过解DFT处理后，恢复和之后执行解预映射处理，得到

与图5对应的预映射处理前后的信号比较示意图如图6所示。图6中，第一个数据流的数据以斜线填充的部分表示；第二个数据流的数据以点填充的部分表示。从图6中可以直观看出，两个数据流中的每个数据都被均匀地分配到了不同的天线进行传输，从而可以获得空间分集增益。而且，一方面可以获得分集增益，另一方面可以是PAPR介于两个数据流的PAPR之间。具体来说，在两个数据流的调制方式不同的情况下，如果不进行预映射处理，则两个数据流的PAPR分别对应各自的调制方式；如果进行预映射处理，则通过两个数据流之间的交错，可以使PAPR具有一致性，且介于原来的两个数据流的PAPR之间，从而基于这两方面内容，会有利于对功放的统一设计。

实例二为：在单个数据流情况下，采用对数据流进行编码处理的映射方式。待发送的数据流的信号表示为：S＝[s₁，s₂，…，s_N]，对S进行串并变换，得到两个子数据流X₁＝[s₁，s₃，…，s_N-1]，X₂＝[s₂，s₄，…，s_N]。当N取值为奇数时，通过扩展或添0的方式补充为偶数个；之后进行DFT处理，复用处理，多天线处理及载波映射，IFFT处理和添加CP处理后在不同的天线上发射。

实例一和实例二中的复用处理即为多天线处理的复用处理，比如可以进行块分层空时码(BLAST)复用，或者当天线的个数较多时，还可以将复用处理与不影响线性关系的分集处理比如CDD方式相结合。这里，当天线端口的个数大于预映射处理后的子数据流的数目时，进一步对上述的数据添加CP前，可以通过CDD方式，或者不同OFDM符号时间上的天线切换的方式，比如OFDM符号的整数倍时间上的天线切换方式使数据流对应到不同的天线端口上。也就是说，基于CDD方式的处理是在IFFT处理之后，添加CP之前执行的。当天线个数大于数据流的数目时，可以将复用处理与不影响线性关系的分集处理比如CDD方式相结合。其中，CDD方式，或者不同OFDM符号时间上的天线切换的方式，比如OFDM符号的整数倍时间上的天线切换方式都属于不影响线性关系的处理方式。

实例三为：在分集情况下应用本发明方法所采用的映射方式，与实例二很类似，但是二者对比来说，实例二为复用处理的方式，虽然只有一个进程或者两个子数据流是从统一的编码器输出，但是在每一个时频资源上传输了二个或多个调制数据，比如实例二中是两个调制数据；而在本实例中，为分集的处理方式，并不将一个进程或编码器的输出分为两个子数据流传输，每个时频资源上仅仅传输一个调制数据。

本实例所对应采用的系统如图7所示，图7中包括：编码及调制单元、预映射处理单元、DFT处理单元、多天线处理及载波映射单元和IFFT处理单元。其中，虚线框起来的部分即为编码及调制单元，包括信道编码模块和星座调制模块，预映射处理单元采用串并变换进行预映射处理。

本实例中采用的映射方式为：对数据流进行编码处理即串并变换的映射方式。本实例为针对一个数据流的情况，以单码字为例，在发送端，待发送的数据流的信号表示为：S＝[s₁，s₂，…，s_M]；之后对该数据流采用编码处理的映射方式，处理后的信号格式表示为X₁＝[x_1，1，x_1，2，…，x_1，M]，X₂＝[x_2，1，x_2，2，…，x_2，M]；之后分别对X₁和X₂执行DFT处理，得到的信号表示为C₁＝[c_1，2，c_1，2…，c_1，M/2]和C₂＝[c_2，1，c_2，2，…，c_2，M/2]；之后，执行多天线处理及载波映射，将C₁和C₂分别映射到对应的载波位置上，在映射时，将不同DFT处理单元的输出分块映射到不同的子载波位置，同时对应其他DFT处理单元输出映射到的子载波位置上补零；最终，执行IFFT处理添加CP后在不同的天线上发射。这里，当天线端口的数目大于子数据流的数目时，进一步对上述的数据添加CP前，可以通过CDD方式使数据对应到不同的天线端口上。

其中，X₁＝[s₁，s₃，…，s_M-1]；X₂＝[s₂，s₄…，s_M]，即经过预映射处理后，将一个DFT对应的数据交替分配到两个DFT处理单元对应的数据流上。这里，该映射方式的实现方案实际上是：对接收的一个数据流的数据符号按照奇数位置和偶数位置所在的数据符号进行串并变换，获得两个子数据流；将两个子数据流分别进行DFT处理后，分别在不同的天线上发送。

与图7对应的预映射处理前后的信号比较示意图如图8所示。图8中，第一个数据流的数据以斜线填充的部分表示；第二个数据流的数据以点填充的部分表示。从图7和图8中可以直观看出，通过将相邻的数据分别在不同天线发送，获得增益。数据流中的各个数据都被均匀地分配到了不同的天线进行传输，从而可以获得空间分集增益。

实例四、应用本发明方法所采用的映射方式为：对不同的数据流进行归一化权值加权处理的映射方式。

待发送的两个数据流的信号表示为：S₁＝[s_1，1，s_1，2，…，s_1，M]，S₂＝[s_2，1，s_2，2，…，s_2，M]；分别用预编码加权矢量对S₁和S₂加权，设用于加权的权值为 之后分别对X₁和X₂执行DFT处理，复用处理，多天线处理及载波映射，IFFT处理和添加CP处理后在不同的天线上发射。

实例五、应用本发明方法所采用的映射方式为：对不同数据流的数据进行CDD交错处理。

待发送的数据流信号表示为：S₁＝[s_1，1，s_1，2，…，s_1，M]，S₂＝[s_2，1，s_2，2，…，s_2，M]；分别对S₁和S₂的实部和虚部进行不同的CDD，并另x₁＝Re(S₁)+CDD1(Im(S₂))，x₂＝Re(S₂)+CDD2(Im(S₁))，其中CDDn(x)表示对x进行不同的CDD处理。Re(a)和Im(a)分别表示取a的实部和虚部。处理后进行DFT，这样每个数据流的实部和虚部分别在不同的天线传输，经历不同的衰落。从而使两个数据流经历相同的信道特性，一方面可以获得分集效果，另一方面可以用统一的方式对两个数据流的信道特性进行反馈，减小反馈开销。

综上所述，对比现有技术来说，现有技术如果采用对DFT处理后的数据进行线性处理，虽然不会破坏数据的线性，影响到PAPR，但是很多分集方式受限，因而获得分集增益效果受限。而本发明在DFT处理前通过预映射处理，一方面，可以更适合与各种分集方式，从而获得更大的分集增益；另一方面，由于预映射处理是针对当前多天线处理的处理模式所进行的预映射处理，因此，不会在后续多天线处理中被破坏到数据的线性，降低了对PAPR造成的影响。其中，针对通过预映射处理获得一部分分集增益而言，在现有技术中，如果进行DFT处理后再进行多天线的分集处理，例如FSTD分集，由于数据的线性关系受到破坏，则会影响到PAPR。即便采用其他分集方式，例如CDD方式，虽然不会破坏线性关系，但是CDD方式会出现数据打孔现象，也就是说CDD处理后导致某载波上两路数据相位相反，从而相互抵消，从而影响性能。而本发明选择合适的预映射处理，可参见以上的实例一，通过将两个数据流进行的部分数据交换，之后进行DFT处理，可以使两个数据流中的任意一个数据流都是相当于在两个天线传输，这样就可以获得空间分集增益了。再例如参见以上的实例三，通过在DFT处理之前就将数据流中的数据进行串并变换，可以保证数据流中的数据在两个天线传输，而不影响到PAPR，因为在DFT处理之前的交换/交织/乘循环相位等操作不会影响到PAPR。而在DFT处理之后的线性处理，只有个别方式仍然可以获得分集增益，但系统设计受限，因此分集增益也就受限了。这里需要说明的是，通过本发明主要是增大了分集增益。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多天线信号处理系统，该系统包括：离散傅立叶变换DFT处理单元、多天线处理及载波映射单元和逆快速傅立叶变换IFFT处理单元，其特征在于，该系统还包括预映射处理单元；

所述预映射处理单元，用于根据当前多天线处理的处理模式对输入的数据流采用不同映射方式来实现预映射处理，在分集情况下采用对数据流进行编码处理的预映射方式，在复用情况下，采用在数据流之间切换处理的预映射方式；将预映射处理后的数据流输出给所述DFT处理单元；其中，所述输入的数据流为N路经过编码调制后信号，将输入的N个数据流映射为M路输出，所述N和所述M皆为大于等于1的整数，且M取决于当前多天线处理的处理模式，所述当前多天线处理的处理模式与天线的个数有关，根据当前多天线处理的处理模式决定是否在DFT处理之前进行预映射处理。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预映射处理单元，进一步用于采用不同映射方式实现所述预映射处理时，所述映射方式包括：进行循环延迟分集CDD处理的映射方式；进行循环相位加权处理的映射方式；对不同的数据流进行归一化权值加权处理的映射方式；将数据流的一个或多个调制符号对应到多路中处理的映射方式；对数据流进行编码处理的映射方式；在数据流之间交换处理的映射方式；所述在数据流之间交换处理的映射方式包括：在数据流之间切换处理的映射方式和在数据流之间交织处理的映射方式。

3.一种多天线信号处理方法，其特征在于，该方法包括：根据当前多天线处理的处理模式对输入的数据流采用不同映射方式来实现预映射处理，在分集情况下采用对数据流进行编码处理的预映射方式，在复用情况下，采用在数据流之间切换处理的预映射方式；将预映射处理后的数据流输出后，执行DFT处理；其中，所述输入的数据流为N路经过编码调制后信号，将输入的N个数据流映射为M路输出，所述N和所述M皆为大于等于1的整数，且M取决于当前多天线处理的处理模式，所述当前多天线处理的处理模式与天线的个数有关，根据当前多天线处理的处理模式决定是否在DFT处理之前进行预映射处理。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，进行所述预映射处理时采用的不同映射方式包括：进行CDD处理的映射方式；进行循环相位加权处理的映射方式；对不同的数据流进行归一化权值加权处理的映射方式；将数据流的一个或多个调制符号对应到多路中处理的映射方式；对数据流进行编码处理的映射方式；在数据流之间交换处理的映射方式。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述在数据流之间交换处理的映射方式为：存在多个数据流时采用的映射方式；所述在数据流之间交换处理的映射方式包括：在数据流之间切换处理的映射方式和在数据流之间交织处理的映射方式。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在数据流之间切换处理的映射方式具体为：每间隔至少一个数据符号进行一次数据流之间的切换处理；

所述在数据流之间交织处理的映射方式具体为：通过交织器实现不同数据流之间的交织处理。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在分集情况下，所述对数据流进行编码处理的映射方式具体为：

对接收的一个数据流的数据符号按照奇数位置和偶数位置所在的数据符号进行串并变换，获得至少两个子数据流；将所述至少两个子数据流分别进行所述DFT处理后，分别在不同的天线上发送。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在复用情况下，所述在数据流之间交换处理的映射方式进一步为：在数据流之间切换处理的映射方式；

所述在数据流之间切换处理的映射方式具体为：

对接收的至少两个独立编码和调制的数据流进行交错的切换处理，并使第一个数据流中奇数位置所在的数据符号与其他数据流中奇数位置所在的数据符号进行位置互换；或者，

使第一个数据流中偶数位置所在的数据符号与其他数据流中偶数位置所在的数据符号进行位置互换；或者，

使第一个数据流中奇数位置所在的数据符号与其他数据流中偶数位置所在的数据符号进行位置互换；或者，

使第一个数据流中偶数位置所在的数据符号与其他数据流中奇数位置所在的数据符号进行位置互换；或者，

使第一个数据流中每间隔m个的数据符号与第二个数据流中每间隔m个的数据符号进行分段的位置互换，其中，m为大于1的整数。