利用多输入多输出方案的移动通信系统中编码/解码时空块代码的装置与方法

具体实施方式

此后，将参照附图详细描述本发明的优选实施例。请注意：只要可能，附图中相同或类似的组件由相同的附图标记表示，尽管它们在不同的附图中显示也如此。在以下对本发明的描述中，当可能使本发明主题不清楚时，将省略对融入本文的公知的功能与配置的详细描述。

本发明提出了一种采用多输入多输出(MIMO)方案的移动通信系统中具有全分集全速率(FDFR)的时空块编码方案。具体地，本发明提出了一种时空块编码/解码的装置与方法，其通过FDFR最小化复杂度与计算量。

图5为显示用来执行根据本发明实施例的功能的、采用时空块编码方案以及四个发射天线的MIMO移动通信系统中发射机的结构的方框图。

在对图5进行详细描述之前，将概括地描述采用根据本发明实施例提出的时空块编码方案以及四个发射天线的MIMO移动通信系统中发射机的结构。以如下方式构造该系统，从而对于与常规技术中描述的、通过采用Tae JinJeong与Gyung Hoon Jeon研究团队提出的时空块编码方案以及四个发射天线的MIMO移动通信系统中发射机的结构获得的分集增益与数据率相同的分集增益与数据率，最小化复杂度与计算量。

换言之，根据本发明实施例的发射机具有与Tae Jin Jeong与Gyung HoonJeon研究团队提出的MIMO移动通信系统中发射机相同的硬件结构。但是，本发明提出了前置编码器的一种新运算，由此最小化复杂度与计算量。

参照图5，根据本发明实施例的发射机包括：前置编码器500、映射器502、延迟单元504、Alamouti编码器506与508、以及第一发射天线(Tx.ANT1)510至第四发射天线(Tx.ANT 4)516。如果输入信息数据比特，则前置编码器500接收四个调制码元，编码调制码元，从而可以在信号空间中发生信号旋转，然后将编码码元输出到映射器502。

此处，假定输入到前置编码器500的四个调制码元为d₁，d₂，d₃，d₄，并且包含四个调制码元的输入调制码元流被称为“d”。前置编码器500接收输入调制码元流d，并且基于根据本发明实施例的新前置编码矩阵，通过前置编码该输入调制码元流d，生成复数向量r。以后给出关于新前置编码矩阵的描述。

此后，在根据本发明实施例的新前置编码矩阵之前，将描述基于Tae JinJeong与Gyung Hoon Jeon研究团队提出的前置编码矩阵的运算。

在Tae Jin Jeong与Gyung Hoon Jeon研究团队提出的MIMO移动通信系统中发射机的结构中，前置编码器400通过进行如参照图4所述的、基于Vandermonde矩阵的、如等式(7)所示的前置编码，生成复数向量r。

$>>r>=>\Theta d>=>\begin{array}{}>>>1>>sup>>\alpha >0>1sup>>>sup>>\alpha >0>2sup>>>sup>>\alpha >0>3sup>>>>>>1>>sup>>\alpha >1>1sup>>>sup>>\alpha >1>2sup>>>sup>>\alpha >1>3sup>>>>>>1>>sup>>\alpha >2>1sup>>>sup>>\alpha >2>2sup>>>sup>>\alpha >2>3sup>>>>>>1>>sup>>\alpha >3>1sup>>>sup>>\alpha >3>2sup>>>sup>>\alpha >3>3sup>>>>>>\begin{array}{}>>>>d>1>>>>>>>d>2>>>>>>>d>3>>>>>>>d>4>>>>>>=>\begin{array}{}>>>>r>1>>>>>>>r>2>>>>>>>r>3>>>>>>>r>4>>>>>>->->->>(>7>)>>>s>\end{array}\end{array}\end{array}$

在等式7中，Θ表示前置编码矩阵。Tae Jin Jeong与Gyung Hoon Jeon研究团队提出的时空块编码方案采用Vandermonde矩阵(酉矩阵)作为前置编码矩阵。另外，等式(7)中的α_i表达为等式(8)：

α_i＝exp(j2π(i+1/4)/4)，i＝0，1，2，3                ...(8)

映射器402接收从前置编码器400输出的信号，并且输出基于两个元素([r₁，r₂]，[r₃，r₄])形成的向量。换言之，映射器402输出([r₁，r₂]^T)与([r₃，r₄]^T)。

([r₁，r₂]^T)输入到Alamouti编码器406，([r₃，r₄]^T)输入到延迟单元404。延迟单元404延迟([r₃，r₄]^T)一个小时，然后将延迟的([r₃，r₄]^T)输出到Alamouti编码器408。此处，Alamouti编码器表示采用S.M.Alamouti提出的时空块编码方案的编码器。Alamouti编码器406控制从映射器402输出的([r₁，r₂]^T)，以在第一时隙处通过第一发射天线410与第二发射天线412发射。Alamouti编码器408控制从映射器402输出的([r₁，r₂]^T)，以在第二时隙处通过第三发射天线414与第四发射天线416发射。用于通过多个天线发射Alamouti编码器406与408的输出信号的编码矩阵S由等式(9)表示：

$>>S>=>\begin{array}{}>>>>r>1>>>>>r>2>>>>0>>>0>>>>>-sup>>r>2>*sup>>>sup>>r>1>*sup>>>>0>>>0>>>>>0>>>0>>sup>>r>3>*sup>>>sup>>r>4>*sup>>>>>>0>>>0>>>-sup>>r>4>*sup>>>sup>>r>3>*sup>>>>>>->->->>(>9>)>>>s>\end{array}$

在等式(9)中，编码矩阵S的第i行在第i时隙处发射，并且第j列通过第j发射天线发射。

换言之，在第一时隙处，分别通过第一发射天线410与第二发射天线412发射码元r₁与r₂，并且不从剩余发射天线(即第三发射天线414与第四发射天线416)发射信号。在第二时隙处，分别通过第一发射天线410与第二发射天线412发射码元-r₂^*与r₁^*，并且不从剩余发射天线(即第三发射天线414与第四发射天线416)发射信号。

在第三时隙处，分别通过第三发射天线414与第四发射天线416发射码元r₃^*与r₄^*，并且不从剩余发射天线(即第一发射天线410与第二发射天线412)发射信号。在第四时隙处，分别通过第三发射天线414与第四发射天线416发射码元-r₄^*与r₃^*，并且不从剩余发射天线(即第一发射天线410与第二发射天线412)发射信号。

采用Tae Jin Jeong与Gyung Hoon Jeon研究团队提出的方案的MIMO移动通信系统中接收机使用如等式(10)的向量：

$>>y>=>\begin{array}{}>>>>y>1>>>>>sup>>y>2>*sup>>>>>>>y>3>>>>>sup>>y>4>*sup>>>>>>=>>1>>2>>>\begin{array}{}>>>>h>1>>>>>h>2>>>>0>>>0>>>>>-sup>>h>2>*sup>>>sup>>h>1>*sup>>>>0>>>0>>>>>0>>>0>>sup>>h>3>*sup>>>sup>>h>4>*sup>>>>>>0>>>0>>>-sup>>h>4>*sup>>>sup>>h>3>*sup>>>>>>\begin{array}{}>>>>r>1>>>>>>>r>2>>>>>>>r>3>>>>>>>r>4>>>>>>+>\begin{array}{}>>>>n>1>>>>>sup>>n>2>*sup>>>>>>>n>3>>>>>sup>>n>4>*sup>>>>>>=>Hr>+>n>->->->>(>10>)>>>s>\end{array}\end{array}\end{array}\end{array}$

在等式(10)中，y表示包含四个时隙处在接收机处收到的信号以及所收到信号的共轭的向量。如果接收机用矩阵H^H乘以等式(10)两侧、然后检测调制码元，则调制码元表示为等式(11)，其中H表示信道响应矩阵：

$>ver>>r>^>>=>>H>H>>y>=>\begin{array}{}>>ver>>>r>1>>^>>>>>ver>>>r>2>>^>>>>>ver>>>r>3>>^>>>>>ver>>>r>4>>^>>>>>>=>>1>2>>\begin{array}{}>>>>>|>>h>1>>|>>2>>+>>>|>>h>2>>|>>2>>>>0>>>0>>>0>>>>>0>>>>>|>>h>1>>|>>2>>+>>>|>>h>2>>|>>2>>>>0>>>0>>>>>0>>>0>>>>>|>>h>3>>|>>2>>+>>>|>>h>4>>|>>2>>>>0>>>>>0>>>0>>>0>>>>>|>>h>3>>|>>2>>+>>>|>>h>4>>|>>2>>>>>>\begin{array}{}>>>>r>1>>>>>>>r>2>>>>>>>r>3>>>>>>>r>4>>>>>>+>\begin{array}{}>>ver>>>n>1>>^>>>>>ver>sup>>n>2>*sup>>^>>>>>ver>>>n>3>>^>>>>>ver>sup>>n>4>*sup>>^>>>>>>->->->>(>11>)>>>s>\end{array}\end{array}\end{array}\end{array}$

可以看到：当采用S.M.Alamouti提出的FDFR时空块编码方案时，不需要采用参照图4所述的前置编码器400，这是因为所有码元都经历了两个信道，如等式(11)所示。

本发明采用上述前置编码器，并且提出前置编码方案，以最小化解码与编码时的复杂度与计算量，同时与采用S.M.Alamouti提出的时空块编码方案的常规MIMO移动通信系统相比，提供了与常规MIMO移动通信系统相同的性能。

此后，将参照图6描述图5的前置编码器500的内部结构，图6为显示图5的前置编码器500中前置编码矩阵生成器的内部结构的方框图。

前置编码器500通过利用预定前置编码矩阵，前置编码输入调制码元。本发明提出了新的前置编码矩阵，其最小化复杂度与计算量，同时提供全分集全速率。虽然前置编码矩阵生成器在图6的前置编码器500中是独立构造的，但是可以设想前置编码器500可以利用先前以与图6所示相同方式生成的前置编码矩阵进行前置编码。

参照图6，前置编码器500的前置编码矩阵生成器包括：Vandermonde矩阵生成器600、打孔单元602、以及移位单元604。Vandermonde矩阵生成器600生成对应于发射机中发射天线数目(即四个发射天线)的Vandermonde矩阵，然后将该Vandermonde矩阵输出到打孔单元602。

打孔单元602接收Vandermonde矩阵生成器600生成的Vandermonde矩阵，对该Vandermonde矩阵的两个连续列(即第三与第四列)进行打孔，然后将该打孔的Vandermonde矩阵输出到移位单元604。此处，通过将Vandermonde矩阵中对应列的元素值替换为零，完成打孔单元602的打孔。

移位单元604接收从打孔单元602输出的打孔的Vandermonde矩阵，并且移动打孔的Vandermonde矩阵的偶数行。该移动具有在同一行中移动列元素的效果。虽然参照图6描述了其中移位单元604接收从打孔单元602输出的打孔的Vandermonde矩阵、并且移动打孔的Vandermonde矩阵的偶数行的例子，但是当移位单元604移动打孔的Vandermonde矩阵的奇数行时，可以获得相同的效果。

此后，将总结前置编码矩阵生成器的运算。

(1)Vandermonde矩阵生成

生成4x4Vandermonde矩阵。

$>>\Theta >=>\begin{array}{}>>>1>>sup>>\alpha >0>1sup>>>sup>>\alpha >0>2sup>>>sup>>\alpha >0>3sup>>>>>>1>>sup>>\alpha >1>1sup>>>sup>>\alpha >1>2sup>>>sup>>\alpha >1>3sup>>>>>>1>>sup>>\alpha >2>1sup>>>sup>>\alpha >2>2sup>>>sup>>\alpha >2>3sup>>>>>>1>>sup>>\alpha >3>1sup>>>sup>>\alpha >3>2sup>>>sup>>\alpha >3>3sup>>>>>>>s>\end{array}$

(2)对Vandermonde矩阵打孔

打孔所生成的4×4Vandermonde矩阵的子矩阵。

$>>\Theta >=>\begin{array}{}>>>1>>sup>>\alpha >0>1sup>>>>0>>>0>>>>>1>>sup>>\alpha >1>1sup>>>>0>>>0>>>>>1>>sup>>\alpha >2>1sup>>>>0>>>0>>>>>1>>sup>>\alpha >3>1sup>>>>0>>>0>>>>>>s>\end{array}$

(3)移动打孔的4×4Vandermonde矩阵的偶数行

通过移动打孔的4×4Vandermonde矩阵的偶数行，生成前置编码矩阵。

$>>\Theta >=>\begin{array}{}>>>1>>sup>>\alpha >0>1sup>>>>0>>>0>>>>>0>>>0>>>1>>sup>>\alpha >1>1sup>>>>>>1>>sup>>\alpha >2>1sup>>>>0>>>0>>>>>0>>>0>>>1>>sup>>\alpha >3>1sup>>>>>>>s>\end{array}$

此处，当α₀＝α₁且α₂＝α₃时，可以获得相同的性能。

当如上所述地采用四个发射天线时，前置编码器500接收四个输入调制码元d₁，d₂，d₃，d₄(即输入调制码元流d)，并且进行如等式(12)所示的前置编码：

$>>r>=>\Theta d>=>\begin{array}{}>>>1>>sup>>\alpha >0>1sup>>>>0>>>0>>>>>0>>>0>>>1>>sup>>\alpha >0>1sup>>>>>>1>>sup>>\alpha >1>1sup>>>>0>>>0>>>>>0>>>0>>>1>>sup>>\alpha >1>1sup>>>>>>\begin{array}{}>>>>d>1>>>>>>>d>2>>>>>>>d>3>>>>>>>d>4>>>>>>=>\begin{array}{}>>>>r>1>>>>>>>r>2>>>>>>>r>3>>>>>>>r>4>>>>>>->->->>(>12>)>>>s>\end{array}\end{array}\end{array}$

在等式(12)中， $>>>\alpha >0>>=>ex>>p>>->j>>\theta >0>>>>,>>s>并且$ >>>\alpha >1>>=>ex>>p>>->j>>\theta >1>>>>.>>s>等式(12)可以表示为等式(13)：$$

$>>r>=>\Theta d>=>\begin{array}{}>>>1>>sup>>\alpha >0>1sup>>>>0>>>0>>>>>0>>>0>>>1>>sup>>\alpha >0>1sup>>>>>>0>>>0>>>1>>sup>>\alpha >1>1sup>>>>>>1>>sup>>\alpha >1>1sup>>>>0>>>0>>>>>\begin{array}{}>>>>d>1>>>>>>>d>2>>>>>>>d>3>>>>>>>d>4>>>>>>=>\begin{array}{}>>>>r>1>>>>>>>r>2>>>>>>>r>3>>>>>>>r>4>>>>>>->->->>(>13>)>>>s>\end{array}\end{array}\end{array}$

在等式(13)中， $>>>\alpha >0>>=>ex>>p>>->j>>\theta >0>>>>>s>并且$ >>>\alpha >1>>=>ex>>p>>->j>>\theta >1>>>>.>>s>$$

映射器502从前置编码器500接收对应于与参照图6所述的相同的前置编码矩阵的前置编码的码元，对前置编码的码元进行时空映射以通过Alamouti方案发射码元，然后输出码元到Alamouti编码器506与508。换言之，映射器502将前置编码的码元分类为待通过四个发射天线的两个发射天线组(即包括第一发射天线510与第二发射天线512的第一发射天线组，以及包括第三发射天线514与第四发射天线516的第二发射天线组)中每一个发射的码元，以根据Alamouti方案发射码元。此处，将省略关于延迟单元504以及Alamouti编码器506与508的操作的描述，这是因为延迟单元504以及Alamouti编码器506与508执行与参照图4所述的延迟单元404以及Alamouti编码器406与408相同的操作。

此后，将参照图7描述关于图5所示的发射机的操作，图7为显示发射机操作过程的流程图。

在步骤711，发射机通过利用与参照图6所述相同的前置编码矩阵 $>>\Theta >=>>$ >>\begin{array}{}>>>1>>sup>>\alpha >0>1sup>>>>0>>>0>>>>>0>>>0>>>1>>sup>>\alpha >1>1sup>>>>>>1>>sup>>\alpha >2>1sup>>>>0>>>0>>>>>0>>>0>>>1>>sup>>\alpha >3>1sup>>>>>>,>>s>对输入调制码元流d进行前置编码。在步骤713，发射机对前置编码的码元进行时空映射，从而将前置编码的码元通过第一发射天线到第四发射天线发射。\end{array}$$

在步骤715，发射机确定经历时空映射的信号是否为信号[r₁，r₂]^T)。如果作为该确定结果、经历了时空映射的信号不是信号([r₁，r₂]^T)(即如果经历时空映射的信号为信号([r₃，r₄]^T))，则在步骤717，发射机将经历时空映射的信号延迟一个时间段。如果作为步骤715的确定结果、经历时空映射的信号是信号([r₁，r₂]^T)，则在步骤719，发射机控制对应于Alamouti方案(即S.M.Alamouti提出的时空块编码方案)的、经历时空映射的信号，以通过对应的发射天线发射，并且结束操作过程。

参照图7描述了图5所示的发射机的操作过程。此后，将参照图8描述对应于图5的发射机的结构的接收机的结构，图8为显示对应于图5的发射机的接收机的结构的方框图。

该接收机包括：多个接收天线(例如P个接收天线(Rx.ANT)，包括第一接收天线(Rx.ANT 1)800至第P接收天线(Rx.ANT P)804)、信道估计器806、信道响应矩阵生成器808、信号组合器810、信号确定单元812与814。虽然假定接收机中接收天线数目不同于对应于图8接收机的发射机中的发射天线数目，但是可以设想接收天线数目能够等于发射天线数目。

如参照图5所述，在发射机中通过四个发射天线发射的信号分别通过第一接收天线800至第P接收天线804接收。第一接收天线800至第P接收天线804将收到的信号输出到信道估计器806与信号组合器810。

信道估计器806通过第一接收天线800至第P接收天线804中的每一个接收信号，并且估计表示信道增益的信道系数。如果在接收机中使用一个接收天线，则通过一个接收天线接收的信号可以表示为等式(14)：

$>>y>=>H\Theta d>+>n>>s>$

$>>=>>1>2>>\begin{array}{}>>>>h>1>>>>>h>1>sup>>\alpha >0>1sup>>>>>h>2>>>>>h>2>sup>>\alpha >0>1sup>>>>>sup>>h>2>*sup>>>sup>>h>2>*sup>sup>>\alpha >0>1sup>>>>-sup>>h>1>*sup>>>>-sup>>h>1>*sup>sup>>\alpha >0>1sup>>>>>>>h>3>>>>>h>3>sup>>\alpha >1>1sup>>>>>h>4>>>>>h>4>sup>>\alpha >1>1sup>>>>>sup>>h>4>*sup>>>sup>>h>4>*sup>sup>>\alpha >1>1sup>>>>-sup>>h>3>*sup>>>>-sup>>h>3>*sup>sup>>\alpha >1>1sup>>>>>>\begin{array}{}>>>>d>1>>>>>>>d>2>>>>>>>d>3>>>>>>>d>4>>>>>>+>\begin{array}{}>>>>n>1>>>>>sup>>n>2>*sup>>>>>>>n>3>>>>>sup>>n>4>*sup>>>>>>->->->>(>14>)>>>s>\end{array}\end{array}\end{array}$

在等式(14)中，y表示通过接收天线接收的信号，H表示信道响应矩阵，n表示噪声。

信道估计器806接收等式(14)所示的信号以执行信道估计，然后将信道系数输出到信道响应矩阵生成器808。信道响应矩阵生成器808接收从信道估计器806输出的信道系数，生成等式(15)所示的信道响应矩阵，然后将信道响应矩阵输出到信号组合器810、信号确定单元812与814。

$>>>H>new>>=>\begin{array}{}>>>>h>1>>>>>h>1>sup>>\alpha >0>1sup>>>>>h>2>>>>>h>2>sup>>\alpha >0>1sup>>>>>sup>>h>2>*sup>>>sup>>h>2>*sup>sup>>\alpha >0>1sup>>>>-sup>>h>1>*sup>>>>-sup>>h>1>*sup>sup>>\alpha >0>1sup>>>>>>>h>3>>>>>h>3>sup>>\alpha >1>1sup>>>>>h>4>>>>>h>4>sup>>\alpha >1>1sup>>>>>sup>>h>4>*sup>>>sup>>h>4>*sup>sup>>\alpha >1>1sup>>>>-sup>>h>3>*sup>>>>-sup>>h>3>*sup>sup>>\alpha >1>1sup>>>>>>->->->>(>15>)>>>s>\end{array}$

在等式(15)中，H_new表示信道响应矩阵。

信号组合器810接收来自于第一接收天线800至第P接收天线804的信号以及在信道响应矩阵生成器808中生成的信道响应矩阵H_new，以组合这些信号，生成接收码元，然后将接收码元输出到信号确定单元812与814。

信号确定单元812与814的每一个接收从信道响应矩阵生成器808输出的信道响应矩阵H_new、以及从信号组合器810输出的信号，并且估计和输出发射机中发射的输入调制码元。此后，将描述信号确定单元812与814的操作。

为了估计发射机中发射的输入调制码元d＝[d₁，d₂，d₃，d₄]而进行的H^H_new与H_new的乘法表示为等式(16)

$>sup>>H>new>Hsup>>·>>H>new>>=>\begin{array}{}>>>A>>>B>>>0>>>0>>>>>B>>>A>>>0>>>0>>>>>0>>>0>>>A>>>B>>>>>0>>>0>>>B>>>A>>>>>->->->>(>16>)>>>s>\end{array}$

在等式(16)中，A等于|h₁|²+|h₂|²+|h₃|²+|h₁|⁴，B等于|h₁|²(α₀¹)^*+|h₂|²(α₀¹)^*+|h₃|²(α₁¹)^*+|h₁|⁴(α₀¹)^*。相应地，H^H_new与接收信号y的乘法可以表示为等式(17)

$>>>y>\prime >>=>\begin{array}{}>>>>y>\prime >>>>>>>y>>\prime >*>>>>>>sup>>y>3>\prime sup>>>>>sup>>y>4>>\prime >*>sup>>>>>>=sup>>H>new>Hsup>>y>=>>1>2>>\begin{array}{}>>>A>>>B>>>0>>>0>>>>>B>>>A>>>0>>>0>>>>>0>>>0>>>A>>>B>>>>>0>>>0>>>B>>>A>>>>>\begin{array}{}>>>>d>1>>>>>>>d>2>>>>>>>d>3>>>>>>>d>4>>>>>>+sup>>H>new>Hsup>>\begin{array}{}>>>>n>1>>>>>sup>>n>2>*sup>>>>>>>n>3>>>>>sup>>n>4>*sup>>>>>>->->->>(>17>)>>>s>\end{array}\end{array}\end{array}\end{array}$

可以基于将H^H_new乘以接收信号y之后获得的y′(如等式(17)所示)中的y₁′与y′^*₂估计d₁与d₂，并且可以基于y′中的y₃′与y′^*₄估计d₃与d₄。可以如等式(18)所示地估计输入调制码元d₁，d₂，d₃，d₄：

$>>ver>>d>~>>1,2>>=>arg>>min>>d>1,2>\; >>>|>|sup>>y>1,2>\prime sup>>->p>>d>1,2>>|>|>>2>>>s>$

$>>ver>>d>~>>3,4>>=>arg>>min>>d>3.4>\; >>>|>|sup>>y>3,4>\prime sup>>->p>>d>3,4>>|>|>>2>>->->->>(>18>)>>>s>$

在等式(18)中，

$>>p>=>\begin{array}{}>>>A>>>B>>>>>>B>*>>>>A>>>>>,>>s>$ >>ver>>d>~>>1,2>>=>\begin{array}{}>>ver>>>d>1>>~>>>>>ver>>>d>2>>~>>>>>>,>>s>$ >>ver>>d>~>>3,4>>=>\begin{array}{}>>ver>>>d>3>>~>>>>>ver>>>d>4>>~>>>>>>,>>s>$ >>>d>1,2>>=>\begin{array}{}>>>>d>1>>>>>>>d>2>>>>>>,>>s>\end{array}$\end{array}$\end{array}$\end{array}$

$>>>d>3,4>>=>\begin{array}{}>>>>d>3>>>>>>>d>4>>>>>>,>>s>$ >>>y>1,2>>=>\begin{array}{}>>sup>>y>1>\prime sup>>>>>sup>>y>2>>\prime >*>sup>>>>>>,>>s>并且$ >>>y>3,4>>\begin{array}{}>>sup>>y>3>\prime sup>>>>>sup>>y>4>>\prime >*>sup>>>>>>.>>s>因此，可以通过将输入调制码元分类为输入调制码元d\end{array}$\end{array}$\end{array}$₁，d₂，d₃，d₄，估计输入调制码元d₁，d₂，d₃，d₄。

信号确定单元812与814中的每一个都如等式(18)所示地估计信号。信号确定单元812确定并且输出对于输入信号d₁与d₂的估计码元与信号确定单元814确定并且输出对于输入信号d₃与d₄的估计码元与

此后，将参照图9描述图8所示接收机的操作，图9为显示图8的接收机的操作过程的流程图。

在步骤911，接收机通过P个接收天线接收信号，并且通过进行信道估计估计信道增益。在步骤913，发射机在考虑所估计的信道增益的情况下生成信道响应矩阵H_new。在步骤915，接收机在考虑所生成的信道响应矩阵H_new的情况下组合通过P个接收天线接收的信号。在步骤917，接收机在考虑信道响应矩阵H_new的情况下、基于所组合的信号、估计在发射机中发射的调制码元，并且输出估计码元

与采用Vandermonde矩阵作为前置编码矩阵的情况相比，以上描述的根据本发明实施例的前置编码矩阵将复杂度从大小为4的ML解码减少到大小为2的ML解码，由此最小化所需的计算量。但是，应该优化大小为2的前置编码器以最大化编码增益。此处，用于最大化编码增益的、对大小为2的前置编码器的优化可以通过仿真达到。可以通过数论或者计算机搜索实现仿真。

此后，将参照图10进行关于对于前置编码矩阵的 $>>>\alpha >0>>=>ex>>p>>->j>>\theta >0>>>>>>s>与$ >>>\alpha >1>>=>ex>>p>>->j>>\theta >1>>>>>s>(0\le \theta $$₀，θ₁≤2π)、当在0到360度范围内将θ₀与θ₁改变单个度数时的编码增益的描述。

图10为显示对于根据本发明实施例的前置编码矩阵的 $>>>\alpha >0>>=>ex>>p>>->j>>\theta >0>>>>>s>与$ >>>\alpha >1>>=>ex>>p>>->j>>\theta >1>>>>>s>(0\le \theta $$₀，θ₁≤2π)、当在0到360度范围内将θ₀与θ₁改变单个度数时的编码增益的仿真结果的图示。

参照图10，x轴、y轴、z轴分别表示θ₀、θ₁、与编码增益。此处，可以在对应于z轴最大值的θ₀与θ₁中获得最大编码增益。相应地，应该满足等式(19)的条件，以最大化图10所示的编码增益。

|θ₁-θ₀|＝180n                                 ...(19)

在等式(19)中，n表示任意整数。因此，可以看到，对于满足等式(19)条件的θ₀与θ₁的所有值，可以获得相同的性能。相应地，可以看到，存在基于根据本发明实施例的前置编码矩阵的许多类型的时空块代码。

此后，将参照图11比较根据本发明实施例的时空块编码方案的性能与典型时空块编码方案的性能。

图11为显示根据本发明实施例的时空块编码方案的性能与典型时空块编码方案的性能的图示。

图11显示根据本发明实施例的时空块编码方案的性能曲线、S.M.Alamouti提出的时空块编码方案的性能曲线、以及Tae Jin Jeong与GyungHoon Jeon研究团队提出的时空块编码方案(A-ST-CR)的性能曲线。另外，图11显示不采用时空块编码方案情况下的性能曲线(No Div)。

图11所示的性能曲线表示采用QPSK作为调制方案情况下的性能曲线。在图11中，x轴表示信噪比(SNR)，y轴表示比特误差率(BER)。

此后，将与典型时空块编码方案的复杂度相比地描述根据本发明实施例的时空块编码方案的复杂度。

首先，假定采用2^m复数信号。Tae Jin Jeong与Gyung Hoon Jeon研究团队提出的前置编码器具有(2^m)⁴的解码复杂度。根据本发明实施例的前置编码器具有2x(2^m)²的解码复杂度。相应地，可以看出，与Tae Jin Jeong与Gyung Hoon Jeon研究团队提出的前置编码器相比，本发明的前置编码器大大减少了解码复杂度。

例如，假定在发射机中采用16QAM作为调制方案，则Tae Jin Jeong与Gyung Hoon Jeon研究团队提出的前置编码器具有解码复杂度C_old＝(2⁴)⁴＝2¹⁶，根据本发明的前置编码器具有解码复杂度C_new＝(2⁴)²＝2⁸。相应地，可以看出，根据本发明的前置编码器的计算量大大减少，因为 $>>>>C>old>>>C>new>>>=>0.0039>.>>s>$

作为结果，如图11所示，可以看出，本发明的时空块编码方案最小化复杂度与计算量，尽管其具有与Tae Jin Jeong与Gyung Hoon Jeon研究团队提出的时空块编码方案类似的性能。虽然在本发明中作为例子只描述了采用四个发射天线的MIMO移动通信系统，但是自然本发明的时空块编码方案可以用于采用偶数个发射天线的MIMO移动通信系统。

如上所述，本发明提出了一种前置编码矩阵，由此使之能够获得全分集全速率、同时最小化MIMO移动通信系统中的复杂度与计算量。

虽然已经参照本发明的特定优选实施例显示并且描述了本发明，但是本领域技术人员可以理解：在不脱离本发明的精神与范围的前提下可以在形式与细节上进行各种修改。因此，本发明的范围不限于这些实施例，而是应该由权利要求及其等价物限定。