专利名称：失真感知多输入多输出通信的制作方法
技术领域：
本发明涉及失真感知(distortion-aware)多输入多输出通信。
背景技术：
无线通信技术已经从主要提供语音服务的技术演变成还提供多媒体内容的技术。 移动计算和无线通信近来的进步允许通过无线网络传输丰富的多媒体内容。一个此类进步是，使用MIMO(多输入多输出)通信，其中在发射器和接收器都使用多个天线以便提高数据吞吐量而无需附加带宽。另外，虽然通常对MIMO配置进行优化以便最大化数据传输率，但随着在应用层对于各种不同服务的要求的提高，在物理层(PHY)除了高数据传输率还获得高可靠性已经变得越来越重要。然而，高数据率和高可靠性倾向于成为冲突的设计参数。典型的无线通信涉及通过有噪声信道传输连续源(continuous source)。通用示例是话音通信、多媒体通信、移动TV、移动视频和广播流式传输(streaming)。在这种通信中，源被编码并压缩成有限位流，并且然后通过有噪声信道传递该位流。执行源编码以将连续源转换成有限位流，并且执行信道编码以缓解由有噪声信道引入的位流中的错误。在接收器端，信道解码器从其有噪声版本中恢复位流，并且源解码器从恢复的压缩版本中重构多媒体源。在传输多媒体通信期间，在接收器最小化原始多媒体源与重构版本之间的失真可为用户提供更好的多媒体体验。
发明内容
本发明的第一方面在于一种方法，包括选择用于对源进行信道编码的一个或多个参数以便最小化所述源与通过多输入多输出(MIMO)信道传输所述源所引起的重构源之间的失真；使用所选的一个或多个参数对所述源执行信道编码以提供用于通过所述MIMO 信道传输所述源的信道编码数据。本发明的第二方面在于一种系统，包括发射器，具有用于实现用于对源进行编码以便通过多输入多输出(MIMO)信道传输的信道编码器的处理器，其中所述信道编码器使用选择成最小化由于通过所述MIMO信道传输而引起的所述源的失真的MIMO调制和编码方案(MCQ以及预编码矩阵对所述源进行编码。本发明的第三方面在于一种处理器可读存储介质，包括可由处理器执行用于实现包括如下步骤的方法的处理器可执行指令确定用于通过多输入多输出(MIMO)信道传输源的链路自适应配置，其中基于所述源与传输的重构源之间的所计算失真确定所述链路自适应配置。
参考所附的附图阐述具体实施方式
。在图中，附图标记的最左边数字标识附图标记第一次出现的图。不同图中使用相同的附图标记指示类似或相同的项目或特征。图1例证了根据本文公开的一些实现的失真感知通信系统的示范框图。
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图2例证了根据一些实现的失真感知通信的示范过程的流程图。图3例证了根据一些实现的示范开环系统的框图。图4例证了根据一些实现的示范闭环系统的框图。图5例证了根据一些实现的开环失真感知通信的示范过程的流程图。图6例证了根据一些实现用于确定链路自适应参数的示范过程的流程图。图7例证了根据一些实现的用于闭环失真感知通信的示范过程的流程图。图8例证了根据一些实现用于确定链路自适应参数的示范过程的流程图。图9例证了根据一些实现的示范失真感知通信系统的框图。
具体实施例方式失真感知链路自适应本文中的一些实现提供了最小化端到端传输失真的失真感知MIMO(多输入多输出)通信系统。例如，一些实现提供了 MIMO链路自适应来增强多媒体通信，并优化多媒体内容传送的端到端稳健性，以便担当得起上好的用户体验。因此，一些实现提供了服从一个或多个端到端失真最小化标准的自适应调制和编码(AMC) ,MIMO空间时间调制、速率/功率自适应、预编码和天线选择技术。图1例证了根据本文中一些实现的通信系统100的示范框图。系统100包含能够通过MIMO信道106与接收器104通信的失真感知发射器102。失真感知发射器102配置成接收要传输的源108。发射器102在信道编码期间将最小化失真的链路自适应参数考虑进去，并通过MIMO信道向接收器104传输源。接收器104配置成接收MIMO传输并重构该传输以生成传输的重构源110。因为失真感知发射器102在编码阶段期间将最小化失真的参数考虑进去，所以系统能够在要传输的源108与传输的重构源110之间获得最小化的端到端失真112，由此为传输多媒体项目等提供改进的通信。可选地，接收器104也可以是失真感知的，并向发射器102提供反馈以便使发射器102能够是失真感知的。例如，接收器104 可确定链路自适应参数以最小化端到端失真，并将这些参数作为反馈提供给发射器102，然后发射器102使用所提供的参数。在这个可选设置中，发射器102还可向接收器104发送源的率失真特性，使得失真感知接收器102可将这个信息用于确定链路自适应参数以获得最小化的端到端失真112。图2例证了与图1的实现对应的示范过程200的流程图。在该流程图中，用各个块概括这些操作。可以用硬件或作为可由处理器执行的处理器可执行指令(软件或固件) 来执行这些操作。在块202，源被提供给发射器用于传输。例如，源可以是连续的或可以是有限的源， 诸如多媒体通信，诸如通过IP的语音、话音和音频通信、移动TV、移动视频服务等等。本文中的实现可应用于通过无线局域网(WLAN)、无线个人区域网(WPAN)、无线广域网(WffAN) 和无线城域网(WMAN)的多媒体通信。此外，实现可包含蜂窝网络、移动宽带网络、卫星广播系统和地面广播系统。例如，实现可用在已经采用了 MIMO技术的基于802. 11的LAN、基于802. 15的PAN和基于802. 16的WAN中，并且希望可靠地传递多媒体内容(例如IEEE 802. 11标准、2009年10月公布的IEEE标准802. 11-2009或其将来的实现；IEEE 802. 15标准、2006年9月公布的IEEE标准802. 15-2006或其将来的实现；以及IEEE 802. 16标准、2009年公布的IEEE标准802. 16-2009或其将来的实现)。实现还可用于3G网络、4G网络、 蜂窝网络、WffAN,3GPP网络、LTE网络、LTE高级网络和移动TV等中的ΜΙΜΟ。另外，虽然在本文中已经作为适当应用的示例阐述了多个特定标准，但是本文中的实现不限于任何具体标准或协议。在块204，发射器执行源编码以将连续源转换成有限位流。在块206，发射器执行信道编码以缓解会由信道引起的位流中的错误，同时在编码期间结合最小化失真的参数。在块208，通过MIMO信道将编码源传输到接收器。可选地，可通过MIMO信道将源的率失真特性与编码源一起传输，使得接收器可针对失真感知链路自适应使用这个信息。在块210，接收器从发射器接收该传输，并对该传输进行解码以重构该源。在块212，可选地，接收器可向发射器提供反馈以向发射器提供最小化失真的参数。当发射器接收到该反馈时，可以向信道编码应用新近接收的最小化失真的参数。源和信道编码因为在不同的通信层执行源和信道编码操作，因此许多常规的通信系统实现了完全与信道编码分开的源编码。也就是说，可在不将信道行为考虑进去的情况下执行源编码， 并且可在不考虑源性质的情况下执行信道编码。一般而言，多媒体无线通信涉及通过衰落信道传输模拟源，同时满足该应用的端到端失真和延迟要求。例如，延迟限制说明存在严格的等待时间和缓冲约束。由此，源编码和信道编码分开可能不是最优的，诸如当信道状态信息(CSI)在发射器不可用时，或者当由于实际系统限制而使用有限编码块长时。本文中的一些实现采用用于提供MIMO链路自适应的联合源信道编码技术。在根据本文中实现的联合源信道编码中，一起执行源压缩和信道编码，使得可通过解决量化误差(由于有损压缩引起的)和信道引起的错误(由于衰落和噪声引起的)的影响来最小化无线多媒体通信的端到端失真。MIMO 通信而且，今天的无线网络中的主要性能增强技术是多输入多输出(MIMO)无线通信， MIMO无线通信在点到点无线链路的两端都使用多个天线。使用MIMO系统能分别通过空间复用增益、分集增益和阵列增益来改进频谱效率、链路可靠性和功率效率。用于MIMO系统中空间时间调制的两个实用技术是发射分集和空间复用。MIMO分集是指试图在发射天线上扩展信息以允许在存在衰落的情况下实现稳健传输和基本的可靠性以及覆盖率改进的一系列技术(例如空间时间编码(STC))。另一方面，空间复用(SM) 是指通过将输入数据分成多个子流并在不同天线上发射每个子流，以使传输速率增长能够至少部分依赖于发射天线和接收天线的数量，从而获得高数据率的空间调制形式。接收器移除信道的混合效应，并对符号流进行解复用。MIMO系统可从MIMO分集和MIMO SM中获益。作为一般规则，在低信噪比(SNR)，最好使用MIMO分集技术，而在高SNR，最好使用MIMO SM0在发射器处基于长期和/或短期信道波动的知识而在MIMO分集与MIMO SM之间的自适应切换按照频谱效率和可靠性从MIMO技术提取了最高可能增益。除了在MIMO分集与MIMO 空间复用之间进行自适应切换之外，MIMO链路自适应技术还包含MIMO预编码和MIMO天线选择。失真感知MIMO链路自适应
本文的发明人已经确定，在源编码器的分辨率与在信道编码器的稳健性之间存在折中。因此，限制源失真和相关联的量化误差使用高比率源码，对于其MIMO信道的多个天线主要用于复用。备选地，可以具有较多失真的较低比率对源进行编码，并且然后可通过增大的分集来降低信道错误概率和相关联的分组错误率(PER)。因此，本文中提供的一些失真感知MIMO链路自适应实现针对优化MIMO无线网络上的端到端多媒体通信将这个折中考虑进去了。例如，在编码块长为T、具有Mt个发射天线和Mr个接收天线的点到点单用户MIMO 通信系统的实现中，MrXT接收的信号矢量由下式给出
权利要求
1.一种方法，包括选择用于对源进行信道编码的一个或多个参数以便最小化所述源与通过多输入多输出(MIMO)信道传输所述源所引起的重构源之间的失真；使用所选的一个或多个参数对所述源执行信道编码以提供用于通过所述MIMO信道传输所述源的信道编码数据。
2.如权利要求1所述的方法，还包括基于所确定的最小平均端到端失真选择所述一个或多个参数，其中所述最小平均端到端失真确定为所述MIMO信道的分组错误率的函数。
3.如权利要求1所述的方法，其中选择用于最小化失真的所述一个或多个参数包括 MIMO调制和编码方案。
4.如权利要求3所述的方法，其中选择所述MIMO调制和编码方案还包括如下至少一项选择调制阶；选择前向纠错类型和编码率；或者确定要使用的空间时间调制技术。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个参数包括预编码矩阵。
6.如权利要求5所述的方法，其中选择所述预编码矩阵还包括如下至少一项 波束形成以将MIMO信道转换成等效的单输入单输出信道；预编码的空间复用； 预编码的正交空间时间块编码； 发射功率分配和协方差优化；或者发射天线选择技术。
7.如权利要求1所述的方法，还包括在所述信道编码之前用源编码器对所述源执行源编码，；从所述源编码器接收率失真信息，其中所述率失真信息用于选择用于最小化所述失真的所述一个或多个参数。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个参数是由执行所述信道编码的发射器作为来自从所述发射器接收数据的接收器的反馈接收的MIMO链路自适应参数；其中所述接收器基于从所述发射器接收的所述数据确定所述一个或多个参数。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述接收器至少部分基于率失真信息确定所述一个或多个参数； 其中在所述接收器确定所述率失真信息或由所述发射器将所述率失真信息发送到所述接收器。
10.处理器可读存储介质，包含用于由处理器执行以便执行如权利要求1所述的方法的处理器可执行指令。
11.一种系统，包括发射器，具有用于实现用于对源进行编码以便通过多输入多输出(MIMO)信道传输的信道编码器的处理器，其中所述信道编码器使用选择成最小化由于通过所述MIMO信道传输而引起的所述源的失真的MIMO调制和编码方案(MCQ以及预编码矩阵对所述源进行编码。
12.如权利要求11所述的系统，其中由与所述发射器通信的接收器执行所述MIMO MCS和预编码矩阵的所述选择， 其中所述发射器从所述接收器接收所选的MIMO MCS和预编码矩阵。
13.如权利要求11所述的系统，其中所述信道编码器基于瞬时确定的信道条件或统计上已知的信道条件中的至少一个来选择所述MIMO MCS和预编码矩阵从而最小化失真。
14.如权利要求11所述的系统，其中所述源是要传输到接收器以在所述接收器提供重构源的连续多媒体源， 其中基于所述源与所述重构源之间的所确定平均端到端失真选择选择成最小化失真的所述MIMO MCS和预编码矩阵，其中至少部分基于所述MIMO信道的所计算分组错误率确定所述平均端到端失真。
15.如权利要求11所述的系统，其中所述发射器还包括用于在所述信道编码器进行编码之前对所述源进行编码的源编码器，其中所述源编码器向所述信道编码器提供率失真信息，供所述信道编码器用于选择所述MIMO MCS和预编码矩阵。
16.一种处理器可读存储介质，包括可由处理器执行用于实现包括如下步骤的方法的处理器可执行指令确定用于通过多输入多输出(MIMO)信道传输源的链路自适应配置，其中基于所述源与传输的重构源之间的所计算失真确定所述链路自适应配置。
17.如权利要求16所述的处理器可读存储介质，其中所述链路自适应配置包括所选的MIMO调制和编码方案(MCS)以及预编码矩阵， 其中所述所选的MIMO MCS和预编码矩阵选择成最小化所述源与所述传输的重构源之间的失真。
18.如权利要求17所述的处理器可读存储介质，其中通过如下步骤选择所述MIMOMCS 和预编码矩阵用已知的统计随机地生成多个MIMO信道实现；确定用于所述MIMO信道实现的多个MIMO MCS方案和预编码矩阵的瞬时接收的信噪比；确定所述多个MIMO MCS方案和预编码矩阵的分组错误率；基于所述分组错误率计算所述MIMO MCS方案和所述预编码矩阵的平均端到端失真值；基于所计算的平均端到端失真值选择最小化所述端到端失真的MIMO MCS方案和预编码矩阵。
19.如权利要求16所述的处理器可读存储介质，其中基于所计算的失真确定的所述链路自适应配置规定是要在所述信道编码器中使用MIMO空间时间编码还是在所述信道编码器中使用MIMO空间复用来传输所述源。
20.如权利要求16所述的处理器可读存储介质，其中基于所计算的失真确定的所述链路自适应配置规定前向纠错类型和码率的选择。
全文摘要
本发明的名称为失真感知多输入多输出通信，选择用于对源进行编码的参数以最小化该源与通过多输入多输出(MIMO)信道传输该源所引起的重构源之间的失真。
文档编号H04L1/06GK102201896SQ20101062076
公开日2011年9月28日 申请日期2010年12月22日 优先权日2009年12月23日
发明者J·R·福尔斯特, O·奥伊曼 申请人:英特尔公司