移动通信终端机的自适应调制编码装置 【技术领域】
本发明涉及一种使移动通信终端机的正向链路传输率增加的方法，尤其是通过在AMC(自适应调制编码，Adaptive Modulation Coding)中组合作为闭环(Closed-loop)方法的STD(选择发分集，Selection Transmit Diversity)与每个发射天线均具有独立层级结构的BLAST(Bell-Lab Layered Space-Time)，从而提高误码性能及正向链路的传输率的移动通信终端机的自适应调制编码装置。
背景技术
一般而言，AMC具有如图1所示的结构，它向发信端反馈(Feedback)接收端的信道估计值，以保证以最佳的调制和编码形态发射。
即，发送数据通过编码器(1)被编码，通过信道交错器(2)被交错，通过调制器(3)被调制并发射输出。
接着，通过天线(ANT)从对方接收的数据通过解调器(4)被解调，同时，通过信道估计器(5)检测出信噪比(SNR)。
因此，上述解调数据通过信道解交错器(7)被解交错，通过解码器(8)被解码并输出，依据通过上述信道估计器(5)检测出的信道估计值，调制/编码选择器(6)以最佳的调制、编码形态控制发射端的构成部。
此时，上述调制编码选择器(MCS：Modulation Coding Scheme，)6可以考虑图2所示的4种情况，选定最佳的传输率。
但是，上述AMC只是单纯地按照信道条件转换调制(Modulation)和编码形态(Coding Scheme)，传输率性能虽然得到了改善，但却存在无法改善误码性能的问题。
而且，作为系统结构方法的BLAST，分为D(Diagonal)-BLAST和V(Vertical)-BLAST两种形态。
上述两种方式地共同点是，按照发射天线的个数，对依次输入的传输数据进行并行化，执行调制及编码，随着数据的继续输入，形成相当于发射天线个数的位流，即“层(layer)”。
如图3所示，应用上述D-BLAST的移动通信终端机的发信端结构，可以使从一个特定层输出的数据周期性地通过不同天线进行传输，因此，从空间、时间轴上来看，层的数据按对角线传输。
但是，应用上述D-BLAST的方法，虽然使误码性能得到了改善，却存在不能改善传输率的问题。
如图4所示，应用上述V-BLAST的移动通信终端机的发信端结构，可以使各个层的数据由固有的发射天线进行传输，因此，在空间、时间轴上具有垂直的形态。这种应用V-BLAST的方法也存在相同的问题，即，虽然改善了误码性能，但却不能改善传输率。
作为参考，图5是显示出使用MIMO多路复用方法的信道特点的示意图。当在收发端使用多重天线时，如使用MIMO多路复用方法，其它数据按各发射天线传输，则可以增加系统的最大吞吐量(Peak throughput)。
接着，如图6所示，作为闭环方法的STD，从接收端反馈(Feedback)信道条件，如向发信端发出信息，则只从符合最佳信道条件的天线发射，因此可在接收端接收最佳的数据。如图7所示，与平均化(Averaging)的STTD不同，通过选择最良好的传输天线，从而具有了优于STTD(空时发分集，Space-Time Transmit Diversity)的SNR。
但是，作为上述分集(Diversity)方法的STD虽然对改善误码性能效果显著，但却存在不能改善传输率的问题。
【发明内容】
为此，本发明是为解决如上以往的问题而开发的，目的在于通过在AMC(Adaptive Modulation Coding)组合作为闭环(Closed-loop)方法的STD(Selection Transmit Diversity)和每个发射天线均具有独立层级结构的BLAST(Bell-Lab Layered Space-Time)，从而提供一种可提高误码性能及正向链路的传输率的移动通信终端机自适应调制编码装置。
为实现上述目的，本发明的特征是包括如下结构：编码器对发送数据进行编码；信道交错器对从上述编码器输出的数据进行交错；调制器对从上述信道交错器输出的数据进行调制；发射天线选择部依据反馈信息-信道/SNR估计值，选择输出上述调制数据所需的发射天线；BLAST处理部依次接收从上述调制器输出的数据，通过上述选择的发射天线来输出该数据；BLAST解码器对通过天线接收的数据进行BLAST解码；信道/SNR估计器接收经上述BLAST解码的数据，估计信道状态信息；MCS水平选择器(MCS LEVEL SELECTOR)依据从上述信道/SNR估计器输出的信道/SNR估计值，把在MCS临界值内选择最佳方式和编码形态所需的控制信号接入编码器、信道交错器、调制器；解调器依据上述信道估计值，对从上述BLAST解码器输出的解码数据进行解调；信道解交错器对从上述解调器输出的解调数据进行信道解交错；解码器对从上述信道解交错器输出的数据进行解码并输出信息比特。
【附图说明】
图1是以往AMC(Adaptive Modulation Coding)构成框图。
图2是说明图1AMC中MCS选择器的选择条件的示意图。
图3是以往D-BLAST的发信端结构概略图。
图4是以往V-BLAST的发信端结构概略图。
图5是显示出使用MIMO多路复用方法的信道特点的示意图。
图6是说明以往STD的基本动作的示意图。
图7是基于上述图5的STD的SNR状态图。
图8是显示按本发明组合AMC与BLAST时的性能的示意图。
图9是显示按本发明在AMC中组合了作为闭环方法的STD后的构成框图。
图10是显示按本发明结合了BLAST与STD的装置的结构框图。
图11是显示按本发明结合了AMC、STD与BLAST的装置的结构框图。
图12是显示在以往AMC方法中的FER(帧误码率，Frame ErrorRate)和吞吐量(Throughput)的示意图。
图13是显示以往分集所产生的误码性能的示意图。
图14是显示发射天线为2个时的以往BLAST所产生的误码性能的示意图。
图15是显示发射天线为4个时的以往BLAST所产生的误码性能的示意图。
图16是显示按本发明组合了AMC与分集(STTD，STD)时的性能的示意图。
图17是显示按本发明组合了AMC与BLAST时的性能的状态图。
图18是比较组合了AMC与BLAST及AMC与STD时的性能的状态图。
图19是显示按本发明组合了BLAST与STD时的性能的状态图。
图20是显示按本发明组合了AMC、STD和BLAST时的性能的状态图。
【具体实施方式】
下面参照附图说明本发明的有益实施例。下述说明中的具体处理流程等许多特定细节是为更全面地理解本发明而提供的，对于具有该领域常识的人而言，没有这些特定细节，本发明也可实施。而且，对于一部分众所周知的功能及构成，我们认为可能会扰乱本发明的要旨，因而省略了对其的详细说明。
图8是显示在本发明的AMC中组合了BLAST的装置的构成框图，反馈(Feedback)信息告知了对所有天线或各天线的AMC调制、编码LEVEL选择信息，根据该信息，发信端在MCS临界值内针对所有发射天线或各发射天线，决定最佳的调制方式和编码形态。
即，它是一种组合了AMC与BLAST的装置，其结构如下：编码器(101)对发送数据进行编码；信道交错器(102)对从上述编码器(101)输出的数据进行交错；调制器(103)对从上述信道交错器(102)输出的数据进行调制；BLAST处理部(104)依次接收从上述调制器(103)输出的数据，按照发射天线的个数对该数据进行并行化处理和输出；BLAST解码器(105)对通过天线接收的数据进行BLAST解码；信道估计器(106)接收经上述BLAST解码的数据，估计信道状态信息；MCS水平选择器(110)依据从上述信道估计器(106)输出的信道估计值，把在MCS临界值内选择最佳方式和编码形态所需的控制信号接入编码器(101)、信道交错器(102)、调制器(103)；解调器(107)依据上述信道估计值，对从上述BLAST解码器输出的解码数据进行解调；信道解交错器(108)对从上述解调器(107)输出的解调数据进行信道解交错；解码器(109)对从上述信道解交错器(108)输出的数据进行解码并输出信息比特。下面就该装置的工作进行说明。
首先，BLAST解码器(105)对通过天线接收的数据进行BLAST解码，并将其接入到信道估计器(106)及解调器(107)，上述信道估计器(106)接到从上述BLAST解码器(105)输出的数据，估计信道状态信息，并将由此获得的信道状态估计值接入解调器(107)和MCS水平选择器(110)。
然后，上述MCS水平选择器(110)依据从上述信道估计器(106)输出的信道估计值，把在MCS临界值中选择最佳方式和编码形态所需的控制信号接入到编码器(101)、信道交错器(102)、调制器(103)。
接着，上述编码器(101)、信道交错器(102)、调制器(103)按照基于上述MCS水平选择器(110)的控制信号选择的、在MCS临界值内以最佳方式和编码形态来处理数据。其中，编码器(101)对发送数据进行编码，通过信道交错器(102)进行交错后，在调制器(103)对从信道交错器(102)输出的数据进行调制并输出。
然后，BLAST处理部(104)依次接收从上述调制器(103)输出的数据，按照发射天线的个数，对该数据进行并行化处理并输出。
图9是显示在以往AMC中组合了作为闭环方法的STD后的构成框图。如图所示，其结构如下：Turbo编码器(202)对发送的信息比特(201)进行编码；信道交错器(203)对经上述编码的信息比特进行交错；符号转换部(204)对经上述交错的信息进行符号集映射(Constellation Mapping)和符号转换；调制部(205)对上述符号数据进行信道化调制(WalshModulation)；加扰部(206)对经上述信道化(Walsh)调制的数据进行加扰；天线选择部(207)选择符合最佳信道条件的天线，输出经上述加扰的数据；信道补偿部(208)对通过天线(Rx.Ant)接收的符号数据的信道进行补偿；解扰部(211)对经上述信道补偿的数据进行解扰；解调部(212)对经上述解扰的数据进行信道化(Walsh)解调；比特转换部(213)把经上述信道化(Walsh)解调的符号数据转换成信息比特；信道解交错器(214)对经上述转换的信息比特进行解交错；MAP解码器(215)对经上述解交错的数据进行解码并输出信息比特(216)；信道信息检测部(209)在经上述信道补偿的符号数据中检测关于天线选择及信道状态的信息；MCS选择器(210)根据上述信道信息控制编码器(202)、信道交错器(203)、符号转换部(204)，对信息比特进行最佳的调制、编码。
即如上所示，在AMC中组合作为闭环方法的STD的结构中，反馈(Feedback)信息告知AMC调制、编码水平(LEVEL)选择以及天线选择信息，发信端根据该信息选择传输天线，在MCS临界值内决定最佳的调制方式和编码形态。
图10是显示按本发明结合了BLAST与STD的装置的结构框图。如图所示，其结构如下：编码器(301)对发送数据进行编码；信道交错器(302)对从上述编码器(301)输出的数据进行交错；调制器(303)对从上述信道交错器(302)输出的数据进行调制；发射天线选择部(304)选择输出从上述调制器(303)输出的数据所需的发射天线；BLAST处理部(305)依次接收上述输出的数据，通过经上述选择的天线来输出该数据；BLAST解码器(306)对通过天线接收的数据进行BLAST解码；信道/SNR估计器(307)接收经上述BLAST解码的数据，估计信道状态信息，并向发射天线选择部(304)及解调器(308)输出；解调器(308)根据上述信道/SNR估计值，对从上述BLAST解码器(306)输出的解码数据进行解调；信道解交错器(309)对从上述解调器(308)输出的解调数据进行信道解交错；解码器(310)对从上述信道解交错器(309)输出的数据进行解码，输出信息比特。下面就该装置的工作进行说明。
首先，BLAST解码器(306)对通过天线接收的数据进行BLAST解码，并将其接入信道/SNR估计器(307)及解调器(308)，上述信道/SNR估计器(307)将信道/SNR估计值接入发射天线选择部(304)，从而能够选择到符合最佳信道条件的发射天线。
然后，解调器(308)依据上述信道/SNR估计值对从上述BLAST解码器(306)输出的解码数据进行解调，信道解交错器(309)对从上述解调器(308)输出的解调数据进行信道解交错，对通过解码器(310)实现解交错的数据进行解码，输出信息比特。
图11是显示按本发明结合了AMC、STD与BLAST的装置的结构框图。如图所示，其结构如下：编码器(401)对发送数据进行编码；信道交错器(402)对从上述编码器(401)输出的数据进行交错；调制器(403)对从上述信道交错器(402)输出的数据进行调制；发射天线选择部(404)依据作为反馈信息的信道/SNR估计值，选择输出上述调制数据所需的发射天线；BLAST处理部(405)依次接收从上述调制器(403)输出的数据，并通过上述选择的发射天线输出该数据；BLAST解码器(406)对通过天线接收的数据进行BLAST解码；信道/SNR估计器(407)接收经上述BLAST解码的数据，估计信道状态信息；MCS水平选择器(411)依据从上述信道/SNR估计器(407)输出的信道/SNR估计值，把在MCS临界值内选择最佳方式和编码形态所需的控制信号接入编码器(401)、信道交错器(402)、调制器(403)；解调器(408)依据上述信道估计值，对从上述BLAST解码器(406)输出的解码数据进行解调；信道解交错器(409)对从上述解调器(408)输出的解调数据进行信道解交错；解码器(410)对从上述信道解交错器(409)输出的数据进行解码，输出信息比特。下面就该装置的工作进行说明。
首先，BLAST解码器(406)对通过天线接收的数据进行BLAST解码，将其接入信道/SNR估计器(407)及解调器(408)，上述信道/SNR估计器(407)接收从上述BLAST解码器(406)输出的数据，估计信道/SNR状态信息，并将由此获得的信道/SNR状态估计值接入到解调器(408)和MCS水平选择器(411)及发射天线选择部(404)。
接着，上述MCS水平选择器(411)依据从上述信道/SNR估计器(407)输出的信道/SNR估计值，把在MCS临界值内选择最佳方式和编码形态所需的控制信号接入编码器(404)、信道交错器(402)、调制器(403)，上述编码器(401)、信道交错器(402)、调制器(403)按照基于上述MCS水平选择器(411)的控制信号选择的、在MCS临界值内以最佳的方式和编码形态来处理数据，即，编码器(401)对发送数据进行编码，通过信道交错器(402)进行交错后，在调制器(403)中对该信道交错器(402)输出的数据进行调制并输出。
然后，BLAST处理部(405)依次接收从上述调制器(403)输出的数据，通过在发射天线选择部(404)选择的天线进行输出。
作为参考，附图12至20是使用以往的AMC及STD、BLAST单一方法时的性能与按本发明采用STD+BLAST及AMC+STD+BLAST时的性能比较状态图。
首先，图12是在AMC中显示FER(Frame Error Rate)和吞吐量的状态图，它可根据信道条件选择最佳的MCS水平。
图13显示的是分集决定的误码性能。由此可知，无论是QPSK还是8PSK，STD的性能更优于STTD。
图14显示的是当发射天线是2个时的BLAST决定的误码性能，图15显示的是当发射天线是4个时的BLAST决定的误码性能。特别是把只进行除取消(Canceling)之外的无效(nulling)的方式表示为INV，这是把信道应答行列的伪倒置(pseudo-inverse)乘以接收信号，只进行无效(nulling)，起到了以ZF方法来补偿信道受到的影响的作用。
此时，如果是执行无效(nulling)与取消(canceling)的V-BLAST时，则考虑MMSE和ZF方式的2种无效(nulling)方式。
图16显的示是按本发明组合了AMC与分集(diversity)(STTD，STD)时的性能。从中可以看出，组合AMC与STD，这获得了优于AMC的性能。
图17显示的是按本发明组合了AMC与BLAST时的性能的。从中可以看出，相对于AMC而言，组合AMC与BLAST，这在传输率方面进一步提高了性能。
图18是比较组合了AMC与BLAST及AMC与STD时的性能。从中可以看出，与组合了AMC与STD的装置相比，组合了AMC与BLAST的装置的性能在传输率方面更好。
图19显示的是按本发明组合了BLAST与STD时的性能。从中可以看出，与仅以BLAST构成的装置相比，结合了STD与BLAST的装置在BER(比特误码率，Bit Error Rate)方面，性能获得了进一步提高。
图20对按本发明结合了AMC、STD和BLAST的装置的性能，与在单一AMC和AMC结合BLAST的装置的性能进行了比较。从中可以看出，与AMC或AMC+BLAST(2×2 MMSE)相比，AMC+STD+BLAST(2 among 4∶2×2 MMSE)性能在传输率方面更好。
如上述所作的说明，本发明移动通信终端机的自适应调制编码装置通过在AMC(Adaptive Modulation Coding)中组合每个发射天线均具有的独立层级结构的BLAST(Bell-Lab Layered Space-Time)，从而具有提高误码性能和正向链路传输率的效果。