專利名稱：按特征模式應(yīng)用選擇性信道反轉(zhuǎn)的已編碼mimo系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及數(shù)據(jù)通信，尤其涉及為MIMO系統(tǒng)按特征模式執(zhí)行選擇性信道反轉(zhuǎn)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)采用了多根(NT)發(fā)射天線和多根(NR)接收天線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。由NT根發(fā)射天線和NR根接收天線形成的MIMO信道可以被分解成NS個獨(dú)立信道，NS≤min{NT，NR}。NS個獨(dú)立信道的每一個也都稱作一空間子信道或MIMO信道的特征模式。
寬帶MIMO系統(tǒng)的空間子信道會遇到由于諸如衰落和多徑等各個因素引起的不同信道條件。因此，每個空間子信道都會經(jīng)歷頻率選擇性的衰落，該衰落表征為在總系統(tǒng)帶寬不同頻率下的不同信道增益。假定沒有功率控制，這于是導(dǎo)致在每個空間子信道處不同頻率下不同的信號對噪聲和干擾比(SNR)，于是能對于特定的性能級別(例如1％的分組差錯率)支持不同的數(shù)據(jù)速率。
為了抵抗寬帶信道中的頻率選擇性的衰落，可以使用正交頻分復(fù)用(OFDM)來有效地把總系統(tǒng)帶寬分成多個(NF個)子頻帶，子頻帶也稱為頻率段或子信道。有了OFDM后，每個子頻帶都與根據(jù)其調(diào)制數(shù)據(jù)的相應(yīng)的子載波相關(guān)聯(lián)。對于使用OFDM的MIMO系統(tǒng)而言(即MIMO-OFDM系統(tǒng))，每個空間子信道的每個子頻帶都可以被視為一獨(dú)立的傳輸信道。
已編碼通信系統(tǒng)的一個關(guān)鍵難題在于基于信道條件選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)速率及編碼和調(diào)制方案供數(shù)據(jù)傳輸使用。系統(tǒng)的主要目標(biāo)是使頻譜效率最大化，同時減少發(fā)射機(jī)和接收機(jī)兩者的復(fù)雜度。
選擇數(shù)據(jù)速率以及編碼和調(diào)制方案的一種直接技術(shù)是按照系統(tǒng)中每個傳輸信道的傳輸能力對其進(jìn)行“比特加載”。然而，該技術(shù)具有幾個主要缺點(diǎn)。首先，對每個傳輸信道獨(dú)立地進(jìn)行編碼和調(diào)制會顯著提高發(fā)射機(jī)和接收機(jī)處的處理復(fù)雜度。其次，對每個傳輸信道單獨(dú)地編碼會大大增加編碼和解碼延遲。
因此，本領(lǐng)域中需要這樣的技術(shù)能實(shí)現(xiàn)MIMO系統(tǒng)中的高頻譜效率，而不用同時對每個傳輸信道單獨(dú)地編碼。

發(fā)明內(nèi)容
這里提供了技術(shù)在MIMO系統(tǒng)中按特征模式來執(zhí)行選擇性的信道反轉(zhuǎn)，以便實(shí)現(xiàn)高頻譜效率而同時減少發(fā)射機(jī)和接收機(jī)處的復(fù)雜度?？捎玫膫鬏斝诺辣慌帕谐啥鄠€組，每組都會包括MIMO信道一特征模式的所有傳輸信道(或頻率段)。使用一特定的功率分配方案(例如均勻功率分配、注水等等)把總發(fā)射功率分配給多個組。然后對為數(shù)據(jù)傳輸用途而選擇的每組獨(dú)立地執(zhí)行選擇性的信道反轉(zhuǎn)(即根據(jù)非零分配到的發(fā)射功率)。對于每個這樣的組而言，選擇組中的一個或多個傳輸信道供使用，并且為每個所選的信道確定一縮放因數(shù)，使得該組的所有所選信道都被反轉(zhuǎn)，并且實(shí)現(xiàn)相似的接收信號質(zhì)量(例如接收到的SNR)。
下面進(jìn)一步詳述本發(fā)明的各個方面和實(shí)施例。本發(fā)明進(jìn)一步提供了方法、程序代碼、數(shù)字信號處理器、發(fā)射機(jī)單元、接收機(jī)單元以及能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各個方面、實(shí)施例和特征的其它裝置和元件，如下進(jìn)一步詳述。


從以下結(jié)合附圖提出的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的特征、特性和優(yōu)點(diǎn)將變得更為明顯，附圖中相同的參考數(shù)字標(biāo)識了相同的元件，附圖中圖1圖解說明了MIMO-OFDM系統(tǒng)的特征值分解；圖2示出對于示例4×4 MIMO系統(tǒng)而言，由三個傳輸方案所實(shí)現(xiàn)的平均頻譜效率的曲線；圖3是MIMO-OFDM系統(tǒng)中的接入點(diǎn)和用戶終端的框圖；圖4是接入點(diǎn)中發(fā)射機(jī)單元的框圖；以及圖5是使用按特征模式的選擇性信道反轉(zhuǎn)來處理數(shù)據(jù)的流程圖。
詳細(xì)描述在MIMO通信系統(tǒng)中，比如多天線的無線通信系統(tǒng)，從NT根發(fā)射天線發(fā)出的數(shù)據(jù)流在接收機(jī)處彼此干擾。一種對抗該干擾的技術(shù)是使MIMO信道“對角線化”以獲得多個獨(dú)立信道。
MIMO系統(tǒng)的模式可表示為y＝Hx+n，公式(1)其中y是有NR個項(xiàng)的向量，{yi}對于i∈{1，...，NR}，對于NR根接收天線所接收到的碼元(即“接收到的”向量)；x是有NT個項(xiàng)的向量，{xi}對于j∈{1，...，NT}，對于從NT根發(fā)射天線發(fā)出的碼元(即“發(fā)射的”向量)；H是包含從NT根發(fā)射天線到NR根接收天線的傳輸函數(shù)(即復(fù)增益)的信道響應(yīng)矩陣；以及n是附加白高斯噪聲(AWGN)，均值向量為0、協(xié)方差矩陣為Λn＝σ2I，其中0是全零的向量，I是對角線上為1、其余地方為0的單位矩陣，σ2是噪聲方差。
為了簡潔，假定一慢衰落的、窄帶信道。該情況下，對于整個系統(tǒng)帶寬，信道響應(yīng)可由一恒定復(fù)值來表示，信道響應(yīng)矩陣H的元素是標(biāo)量。盡管這里為簡潔而假定頻率非選擇性，然而這里所述的技術(shù)可擴(kuò)展為頻率選擇性的信道。
通過對H的相關(guān)矩陣進(jìn)行特征值分解可以對角線化信道響應(yīng)矩陣H，所述相關(guān)矩陣為R＝HHH。(NT×NT)相關(guān)矩陣R的特征值分解可表示為R＝EDEH，公式(2)其中E是一(NT×NT)的酉陣，它的列是R的特征向量ei，對于i∈{1，...，NT}；D是一(NT×NT)的對角矩陣，其對角線上的項(xiàng)對應(yīng)于R的特征值；以及對于任何矩陣M，MH表示M的共軛轉(zhuǎn)置。
酉陣通過特性EHE＝I來表示。
特征值分解也可以用奇異值分解(SVD)來執(zhí)行，這是本領(lǐng)域公知的。
對角矩陣D在沿對角線上包含非負(fù)實(shí)數(shù)值，在其它地方為零。這些對角線項(xiàng)被稱為矩陣R的特征值，并且表示MIMO信道的獨(dú)立信道的功率增益。具有NT根發(fā)射天線和NR根接收天線的MIMO系統(tǒng)的獨(dú)立信道數(shù)是R的非零特征值的數(shù)目，NS≤min{NT，NR}。這些非零特征值表示為{λi}，對于i∈{1，...，NS}。
如果不考慮NT根發(fā)射天線的功率約束，可以通過用酉陣E左乘(或“預(yù)調(diào)節(jié)”)“數(shù)據(jù)”向量s以獲得發(fā)射向量x，從而使MIMO信道對角線化。發(fā)射機(jī)處的預(yù)調(diào)節(jié)可以表示為x＝Es公式(3)
在接收機(jī)處，可以用EHHH左乘(或“調(diào)節(jié)”)接收向量y以獲得數(shù)據(jù)向量s的估計(jì)。調(diào)節(jié)以獲得數(shù)據(jù)向量估計(jì)可以表示為s‾^=E‾HH‾Hy‾]]>=E‾HH‾HHEs‾+E‾HH‾Hn‾]]>=Ds‾+n‾^,]]>公式(4)其中 是AWGN，其均值向量為0、協(xié)方差矩陣為Λ‾n^=σ2D‾.]]>如公式(4)所示，發(fā)射機(jī)處的預(yù)調(diào)節(jié)以及接收機(jī)處的調(diào)節(jié)導(dǎo)致數(shù)據(jù)向量s通過矩陣D所表示的實(shí)際信道響應(yīng)而變換、以及噪聲元素的縮放。由于D是一對角矩陣，因此實(shí)際上有NS個非干擾的、平行信道。對于i∈{1，...，NS}，每一個這些信道的功率增益都等于相應(yīng)特征值的平方λi2，噪聲功率等于σ2λi，導(dǎo)致信噪比為λi/σ2。這樣，每個這些信道的功率增益都等于特征值λi，對于i∈{1，...，NS}。平行信道i通常稱為特征模式i或模式i。如果發(fā)射機(jī)帶有信道響應(yīng)矩陣H或等效的信息，則可以實(shí)現(xiàn)公式(3)和(4)所示的MIMO信道的對角線化。
上述的特征值分解也可以為一寬帶、頻率選擇性的信道而執(zhí)行。對于MIMO-OFDM系統(tǒng)而言，寬帶信道被分成NF個慢衰落的正交頻率段或子頻帶。然后可以為每個頻率段k的信道響應(yīng)矩陣H(k)獨(dú)立地執(zhí)行特征值分解，以便為該頻率段確定NS個空間子信道或特征模式。每個頻率段的每個空間子信道也稱為“傳輸”信道。
MIMO-OFDM系統(tǒng)的模型可以表示為y(k)＝H(k)x(k)+n(k)對于k∈{1，...，NF}.公式(5)其中“(k)”表示第k個頻率段。
每個頻率段的相關(guān)矩陣R(k)的特征值分解可以表示為R(k)＝E(k)D(k)EH(k)公式(6)R(k)的非零特征值表示為{λi(k)}，對于i∈{1，...，NS}以及k∈{1，...，NF}。這樣，對于MIMO-OFDM系統(tǒng)而言，為NF個頻率段的每一個執(zhí)行特征模式分解會導(dǎo)致每個頻率段的NS個空間子信道或特征模式，或總共NSNF個傳輸信道。
特征值可以以兩種形式提供——“排序”形式和“隨機(jī)順序”形式。在排序形式中，每個頻率段的NS個特征值以降序排序，使{λ1(k)≥λ2(k)≥...≥λNS(k)},]]>其中λi(k)是頻率段k的最大特征值，λNS(k)是頻率段k的最小特征值。在隨機(jī)順序形式中，特征值的排序是隨機(jī)的，并進(jìn)一步獨(dú)立于頻率。為使用而選擇的特定形式，排序或隨機(jī)順序，影響了為數(shù)據(jù)傳輸所使用的特征模式的選擇以及為每個所選特征模式使用的編碼和調(diào)制方案的選擇，如下詳述。
圖1圖解說明了MIMO-OFDM系統(tǒng)的特征值分解。對角矩陣集合D(k)(對于k＝{1，...，NF})被示出沿著軸線110按順序排列，軸線110表示頻率大小。每個矩陣D(k)的特征值{λi(k)}(對于i＝{1，...，NS})位于矩陣的對角線上。軸線112因此可被視為表示空間維數(shù)。所有頻率段的特征模式i(或僅僅特征模式i)都與一元素集合{λi(k)}相關(guān)聯(lián)，對于k＝{1，...，NF}，該集合表示該特征模式的所有NF個頻率段之間的頻率響應(yīng)。每個特征模式的元素集合{λi(k)}都用沿虛線114的陰影框示出。圖1的每個陰影框都表示一傳輸信道。對于經(jīng)受頻率選擇性衰落的每個特征模式而言，該特征模式的元素{λi(k)}對于不同的k值可能不同。
如果每個對角矩陣D(k)內(nèi)的特征值都以降序排序，則特征模式1(也稱為主要特征模式)會包括每個矩陣內(nèi)最大的特征值λi(k)，特征模式NS會包括每個矩陣內(nèi)最小的特征模式λNS(k)。
MIMO-OFDM系統(tǒng)中每個頻率段的特征值分解導(dǎo)致整個帶寬上對于NSNF個傳輸信道總共有NSNF個特征值。每個傳輸信道會實(shí)現(xiàn)一不同的SNR，并且可能與不同的傳輸能力相關(guān)聯(lián)?？梢允褂酶鞣N功率分配方案(或傳輸方案)把總發(fā)射功率分布給這些傳輸信道以實(shí)現(xiàn)高的總頻譜效率，單位為比特/秒每赫茲(bps/Hz)。這些方案的一些在下面進(jìn)一步詳述。
1.注水“注水”或“倒水”方案可用來在傳輸信道間最佳地分布總發(fā)射功率，使得總頻譜效率最大化，約束條件為發(fā)射機(jī)處的總發(fā)射功率被限制為Ptotal。注水方案在NSNF個傳輸信道間分布功率，使得SNR越來越高的信道會接收到總發(fā)射功率越來越多的部分。分配給一給定傳輸信道的發(fā)射功率由該信道的SNR確定，所述SNR給出為λi(k)/σ2，其中λi(k)是第k個頻率段內(nèi)第i個特征值。
執(zhí)行注水的過程是本領(lǐng)域公知的，這里不再描述。注水的結(jié)果是向NSNF個傳輸信道的每一個分配一特定的發(fā)射功率，表示為Pi(k)，對于i＝{1，...NS}以及k＝{1，...NF}。執(zhí)行功率分配以滿足下列條件Ptotal=Σk∈KΣi∈LPi(k)]]>公式(7)其中L＝{1，...NS}以及K＝{1，...NF}。
基于Pi(k)所分配的發(fā)射功率，對于i＝{1，...NS}以及k＝{1，...NF}，每個傳輸信道接收到的SNRγi(k)可以表示為γi(k)=Pi(k)λi(k)σ2]]>對于i＝{1，...，NS}以及k＝{1，...，NF}公式(8)然后可以根據(jù)一連續(xù)、單調(diào)遞增的容量對數(shù)函數(shù)來計(jì)算NSNF個傳輸信道的總頻譜效率C，如下C=Σk=1NFΣi=1NSlog2(1+γi(k))]]>公式(9)在一典型的通信系統(tǒng)中，預(yù)期觀察到的接收SNR的總范圍可以被分成多個子范圍。每個子范圍于是與一特定的編碼和調(diào)制方案相關(guān)聯(lián)，該特定的編碼和調(diào)制方案被選擇用來為一給定的比特差錯率(BER)、幀差錯率(FER)和分組差錯率(PER)產(chǎn)生最高的頻譜效率。注水功率分配可能為NSNF個傳輸信道的每一個產(chǎn)生一個不同的接收SNR。這于是會導(dǎo)致為傳輸信道使用許多不同的編碼/調(diào)制方案。在招致發(fā)射機(jī)和接收機(jī)處較大復(fù)雜度的前提下，每個傳輸信道的編碼/調(diào)制提高了總頻譜效率。
2.應(yīng)用于所有傳輸信道的選擇性信道反轉(zhuǎn)“所有信道的SCI”方案對所有傳輸信道執(zhí)行了選擇性的信道反轉(zhuǎn)(SCI)，使得那些為使用而選擇的信道在接收機(jī)處實(shí)現(xiàn)了近似相等的接收SNR。這于是能為所有所選的傳輸信道使用一共同的編碼和調(diào)制方案。該方案與注水方案相比，大大減少了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的復(fù)雜度。通過首先選擇NSNF個可用傳輸信道的全部和僅僅一個子集供數(shù)據(jù)傳輸使用，可以實(shí)現(xiàn)接收SNR的均衡。信道選擇會導(dǎo)致消除低SNR的不良信道。然后以接收到的SNR對于所有所選傳輸信道近似相等的方式，在所選的傳輸信道間分布總發(fā)射功率Ptotal。
如果對于所有NSNF個可用傳輸信道執(zhí)行了“全”信道反轉(zhuǎn)，則可以分配總發(fā)射功率Ptotal，使對于所有這些信道接收到近似相等的信號功率。要向頻率段k的特征模式i分配的發(fā)射功率Pi(k)的近似量可以表示為Pi(k)=αPtotalλi(k)]]>公式(10)其中α是用于在可用傳輸信道間分布總發(fā)射功率的標(biāo)準(zhǔn)化因數(shù)。該標(biāo)準(zhǔn)化因數(shù)α可以表示為
α=1Σi∈LΣk=Kλi(k)-1]]>公式(11)標(biāo)準(zhǔn)化因數(shù)α確保了對于所有傳輸信道近似相等的接收信號功率，給出為αPtotal。因此，總發(fā)射功率實(shí)際上根據(jù)信道功率增益而(不均勻地)分布在所有可用的傳輸信道間，由特征值λi(k)給出。
如果執(zhí)行“選擇性的”信道反轉(zhuǎn)，則為了用于數(shù)據(jù)傳輸僅選擇其接收功率等于特定閾值β或比總接收功率高一特定閾值β的傳輸信道。其接收功率低于該閾值的傳輸信道就被丟棄或不被使用。對于每個所選的傳輸信道，要被分配給該信道的發(fā)射功率可以如上確定，使得所有所選的傳輸信道都以近似相等的功率級被接收?？梢赃x擇閾值β使頻譜效率最大化，或基于某些其它標(biāo)準(zhǔn)來選擇閾值β。
供使用的傳輸信道的選擇可如下執(zhí)行。首先，為所有可用的傳輸信道計(jì)算一平均功率增益Pavg，并且表示為Pavg=1NFNSΣk=1NFΣi=1NSλi(k)]]>公式(12)要分配給每個傳輸信道的發(fā)射功率于是可以表示為公式(13)其中β為閾值， 是與公式(11)中的α相似的標(biāo)準(zhǔn)化因數(shù)。然而，標(biāo)準(zhǔn)化因數(shù) 僅在所選的傳輸信道上計(jì)算，并且表示為α~=1Σλi(k)≥βPavgλi(k)-1.]]>公式(14)閾值β可以如下述導(dǎo)出(在3.2節(jié))。
如公式(13)所示，如果一傳輸信道的特征值(或信道功率增益)大于或等于一功率閾值(即λi(k)≥βPavg)，則選擇該傳輸信道供使用。由于僅基于所選的傳輸信道來計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化因數(shù) 因此總發(fā)射功率Ptatal，基于信道增益而被分布給所選的傳輸信道，使所有所選的傳輸信道都有近似相等的接收功率，可以表示為 因此通過在所有所選的傳輸信道間不均勻地分布總發(fā)射功率，可以為這些傳輸信道實(shí)現(xiàn)接收SNR的均衡。于是，近似相等的接收SNR會允許為所有所選的傳輸信道使用單個數(shù)據(jù)速率和一共同的編碼/調(diào)制方案，這會大大減少復(fù)雜度。
3.按特征模式應(yīng)用的選擇性信道反轉(zhuǎn)“按特征模式的SCI”方案為每個特征模式獨(dú)立地執(zhí)行選擇性的信道反轉(zhuǎn)以提供改進(jìn)的性能。在一實(shí)施例中，NSNF個傳輸信道被安排到NS個組中，使得每個組包括一給定特征模式的所有NF個頻率段(即組i包括特征模式i的所有NF個頻率段的空間子信道)。因此對于每個特征模式有一個組。
按特征模式的SCI包括兩步。在第一步中，基于一特定的組功率分配方案把總發(fā)射功率Ptotal分布到NS個組。在第二步中，為每個組獨(dú)立地執(zhí)行選擇性的信道反轉(zhuǎn)以便把該組分配到的發(fā)射功率分布給該組內(nèi)的NF個頻率段。這些步驟的每一步在下面詳細(xì)描述。
3.1多個組之間的功率分配總發(fā)射功率Ptotal可以以各種方式分布給NS個組，某些方式在下面描述。
在第一實(shí)施例中，總發(fā)射功率Ptotal在所有NS個組間均勻分布，使它們都被分配到相等的功率。分配給每個組的發(fā)射功率PG(i)可以表示為PG(i)=PtotalNS]]>對于i＝{1，...，NS}公式(15)在第二實(shí)施例中，總發(fā)射功率Ptotal基于所有可用傳輸信道間的注水而被分布給NS個組。對于該實(shí)施例，首先使用上述的注水把總發(fā)射功率Ptotal分布給所有NSNF個傳輸信道。每個傳輸信道都被分配到Pi(k)，對于i∈{1，...NS}以及k∈{1，...NF}。然后可以通過對向每個組內(nèi)的NF個傳輸信道分配的發(fā)射功率相加，從而確定分配給該組的發(fā)射功率。分配給組i的發(fā)射功率可以表示為PG(i)=Σk=1NFPi(k)]]>對于i＝{1，...，NS} 公式(16)在第三實(shí)施例中，總發(fā)射功率Ptotal基于所有組間的注水而被分布給NS個組，所述分布是使用它們的平均信道SNR進(jìn)行的。首先，每組的平均信道SNRγavg(i)被確定為γavg(i)=1NFΣk=1NFλi(k)σ2,]]>對于i＝{1，...，NS} 公式(17)然后執(zhí)行注水以便在NS個組之間基于它們的平均信道SNR來分布總發(fā)射功率Ptotal。為NS個組的每一個分配的發(fā)射功率表示為PG(i)，對于i∈{1，...NS}。
在第四實(shí)施例中，總發(fā)射功率Ptotal基于所有組間的注水而被分布給NS個組，所述分布是使用傳輸信道在信道反轉(zhuǎn)后接收到的SNR進(jìn)行的。對于該實(shí)施例，首先如上述公式(15)所示把總發(fā)射功率Ptatal均勻地分布給NS個組，使每組都分配到一初始發(fā)射功率P~G(i)=Ptotal/NS,]]>對于i∈{1，...NS}。然后對每個組獨(dú)立地執(zhí)行選擇性信道反轉(zhuǎn)以便為組中的每個頻率段確定一初始功率分配 對于k∈{1，...NF}。接著如公式(8)所示，基于初始功率分配 確定每個頻率段的接收SNR 然后如下計(jì)算每組的平均接收SNR γ~avg(i)=1NFΣk=1NFγ~i(k)]]>對于i＝{1，...，NS}公式(18)然后，總發(fā)射功率Ptotal使用注水基于NS個組的平均接收SNR 而被分布給NS個組，對于i∈{1，...NS}。注水功率分配的結(jié)果是NS個組的經(jīng)修改的(即最終的)發(fā)射功率分配PG(i)，對于i∈{1，...NS}。對每組再次執(zhí)行選擇性的信道反轉(zhuǎn)以便把該組分配到的發(fā)射功率PG(i)分布給組內(nèi)的頻率段。每個頻率段于是會通過第二次選擇性信道反轉(zhuǎn)被分配到發(fā)射功率Pi(k)。
如果滿足以下條件，就無須為一給定的組執(zhí)行第二次選擇性信道反轉(zhuǎn)(1)通過注水分配給該組的經(jīng)修改的發(fā)射功率大于初始均勻功率分配(即PG(i)>P~G(i)]]>)以及(2)組中的所有頻率段都被選擇以用于初始選擇性信道反轉(zhuǎn)。對于該特殊情況，組中每個頻率段的新功率分配Pi(k)可以表示為Pi(k)=PG(i)P~G(i)P~i(k),]]>對于k＝{1，...，NF}公式(19)使用公式(19)可能有以下原因(1)組中的所有頻率段都已被選來使用，并且即使該組經(jīng)修改的功率分配PG(i)大于初始功率分配 也沒有附加的頻率段可被選擇，以及(2)初始選擇性信道反轉(zhuǎn)已經(jīng)確定向組中頻率段的適當(dāng)功率分布以便為這些信道實(shí)現(xiàn)近似相等的接收SNR。在所有其它情況下，都為每組再次執(zhí)行選擇性信道反轉(zhuǎn)以便為組中的頻率段確定發(fā)射功率分配Pi(k)，對于k∈{1，...NF}。
3.2應(yīng)用于每組的選擇性信道反轉(zhuǎn)一旦使用上述的任一組功率分配方案把總發(fā)射功率Ptotal分布給了NS個組，則為NS個組的每一個并且在每組內(nèi)的NF個頻率段上獨(dú)立地執(zhí)行選擇性信道反轉(zhuǎn)。每組的選擇性信道反轉(zhuǎn)如下執(zhí)行。
首先，確定每組的平均功率增益Pavg(i)
Pavg(i)=1NFΣk=1NFλi(k)]]>對于i＝{1，...NS}公式(20)分配給組i中頻率段k的發(fā)射功率可以表示為 公式(21)其中βi是閾值， 是組i的標(biāo)準(zhǔn)化因數(shù)。每組的標(biāo)準(zhǔn)化因數(shù) 僅在該組的所選傳輸信道上計(jì)算，并且可以表示為α~i=1Σλi(k)≥βiPavg(i)λi(k)-1]]>公式(22)公式(22)中反向信道功率增益的相加考慮到組i的所有所選頻率段上的信道功率增益。
選擇供每組中使用的頻率段所用的閾值βi可以根據(jù)各種標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)定，例如使頻譜效率最優(yōu)。在一實(shí)施例中，閾值βi基于信道功率增益(或特征值)來設(shè)定，所選頻率段的頻譜效率基于每組中頻率段之間的均勻發(fā)射功率分配，如下所述。
對于該實(shí)施例，為組i導(dǎo)出閾值βi如下進(jìn)行(其中為每組獨(dú)立地執(zhí)行導(dǎo)出過程)。首先，組中所有NF個頻率段的特征值被分級并放置在一列表Gi(λ)中，對于λ∈{1，...NF}，所述放置以降序?qū)崿F(xiàn)對于i∈{1，...NS}，Gi(1)＝max{λi(k)}，Gi(NF)＝min{λi(k)}。
對于每個λ，其中λ∈{1，...，NF}，計(jì)算λ個最佳頻率段的頻譜效率，其中“最佳”是指具有最高功率增益Gi(λ)的頻率段。這可以如下實(shí)現(xiàn)。首先，使用上述任一功率分配方案把該組可用的總發(fā)射功率PG(i)分布給λ個最佳頻率段。為了簡潔，使用均勻功率分配方案，λ個頻率段中每一個的發(fā)射功率都是PG(i)/λ。接著，計(jì)算，λ個頻率段中每一個的接收SNRγiλ(j)=PG(i)Gi(j)σ2λ]]>對于j∈{1，...，λ}公式(23)組i中λ個最佳頻率段的頻譜效率Gi(λ)于是計(jì)算為Ci(λ)=ρΣj=1λlog2(1+γiλ(j))]]>公式(24)其中ρ是用于解決為使用而選擇的編碼和調(diào)制方案中無效的縮放因數(shù)。
為每個λ值計(jì)算頻譜效率Ci(λ)，其中λ∈{1，...，NF)，并且保存在一數(shù)組中。在已經(jīng)為所選頻率段的NF個可能組合計(jì)算了Ci(λ)的所有NF個值后，頻譜效率的數(shù)組被遍歷，并且確定Ci(λ)的最大值。于是，與最大Ci(λ)相對應(yīng)的λ值λmax就是導(dǎo)致信道條件的最大頻譜效率被評估并用均勻發(fā)射功率分配的頻率段數(shù)目。
由于組i中NF個頻率段的特征值在列表Gi(λ)中以降序排列，則在到達(dá)最優(yōu)點(diǎn)以前，隨著選擇更多的頻率段加以使用，頻譜效率也增加，在到達(dá)最優(yōu)點(diǎn)后頻譜效率降低，這是因?yàn)樵摻M的更多發(fā)射功率被分配給不良的頻率段。這樣，每個新λ值的頻譜效率Ci(λ)可以與前一λ值的頻譜效率Ci(λ-1)相比較，而不是計(jì)算所有可能λ值的頻譜效率Ci(λ)。如果到達(dá)最優(yōu)頻譜效率，表示為Ci(λ)＜Ci(λ-1)，則該計(jì)算終止。
閾值βi于是可以表示為βi=Gi(λmax)Pavg(i)]]>公式(25)其中Pavg(i)如公式(20)所示地確定。
閾值βi也可以基于某些其它標(biāo)準(zhǔn)和某些其它功率分配方案(取代均勻分配)來設(shè)置。
選擇性信道反轉(zhuǎn)在以下三個美國專利申請中進(jìn)一步詳述2001年5月17日提交的第09/860,274號專利申請、2001年6月14日提交的第09/881,610號專利申請以及2001年6月26日提交的第09/892,379號專利申請，這三個專利申請題目均為“Method and Apparatus for Processing Data for Transmission in aMulti-Channel Communication System Using Selective Channel Inversion”，這些專利申請被轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人并且通過引用結(jié)合于此。
為每組獨(dú)立地執(zhí)行選擇性信道反轉(zhuǎn)會導(dǎo)致對于每組中NF個頻率段有一組發(fā)射功率分配，Pi(k)對于k∈{1，...，NF}。選擇性信道反轉(zhuǎn)會導(dǎo)致為任一給定組的使用選擇了少于NF個頻率段。未選擇的頻率段不被分配到任何發(fā)射功率(即對于這些頻率段Pi(k)＝0)。所選頻率段的功率分配使這些頻率段實(shí)現(xiàn)近似相等的接收SNR。這于是能夠?yàn)槊拷M中的所有所選頻率段使用單個數(shù)據(jù)速率和共同的編碼/調(diào)制方案。
對于排序形式，每個對角矩陣D(k)的特征值λi(k)(對于i∈{1，...，NS})被排序，使下標(biāo)較小的對角元素一般較大。特征模式1于是和NF個對角矩陣中每一個的最大特征值相關(guān)聯(lián)，特征模式2于是和第二大的特征值相關(guān)聯(lián)，依此類推。對于排序形式，即使為每個特征模式的所有NF個頻率段執(zhí)行了信道反轉(zhuǎn)，下標(biāo)較小的特征模式不可能有過多的壞頻率段(如果有的話)，并且為壞頻率段不使用過度的發(fā)射功率。
如果使用注水把總發(fā)射功率分布給NS個特征模式，則為使用而選擇的特征模式數(shù)目會在低SNR時減少。因此，排序形式的優(yōu)點(diǎn)在于在低SNR下，通過減少為使用而選擇的特征模式數(shù)目能進(jìn)一步簡化編碼和調(diào)制。
對于隨機(jī)順序的形式，每個對角矩陣D(k)的特征值是隨機(jī)排序的。這會導(dǎo)致所有特征模式的平均接收SNR中的較小變化。在該情況下，可以為NS個特征模式使用少于NS個共同的編碼和調(diào)制方案。
在一種傳輸方案中，如果一組要用于數(shù)據(jù)傳輸，則選擇該組中的所有NF個頻率段(即，任何活動的特征模式都需要成為一個完整的特征模式)。如果省略使用了一個或多個頻率段，則會夸大特征模式的頻率選擇特性。該較大的頻率選擇衰落會造成較高級別的碼元間干擾(ISI)，ISI是接收信號中的每個碼元都對接收信號中的后續(xù)碼元造成失真的一種現(xiàn)象。然后在接收機(jī)處需要均衡來減輕ISI失真的有害效應(yīng)。該均衡可以通過對被選擇來使用的每個特征模式的所有頻率段執(zhí)行全信道反轉(zhuǎn)來避免。該傳輸方案可以結(jié)合排序形式和注水功率分配有利地使用，因?yàn)槿缟纤?，下?biāo)較小的特征模式不可能有過多的壞頻率段。
圖2示出對于總發(fā)射功率Ptotal＝4的示例4×4 MIMO系統(tǒng)，由三個傳輸方案實(shí)現(xiàn)的平均頻譜效率的曲線。圖2中示出三種傳輸方案的三條曲線(1)所有傳輸信道上的注水功率分配，(2)應(yīng)用于所有傳輸信道的選擇性信道反轉(zhuǎn)(所有信道的SCI)，以及(3)獨(dú)立應(yīng)用于每個特征模式的選擇性信道反轉(zhuǎn)(按特征模式的SCI)，其中總發(fā)射功率使用注水方案根據(jù)平均信道SNR分布在四個組中間。
圖中平均頻譜效率相對于工作SNR而繪制，工作SNR定義為γop＝1/σ2。圖2表示注水功率分配(曲線210)產(chǎn)生預(yù)期的最高頻譜效率。在頻譜效率15bps/Hz下，所有信道SCI方案的性能(曲線230)比最優(yōu)注水方案的性能差大致2.5dB。然而，所有信道SCI方案為發(fā)射機(jī)和接收機(jī)導(dǎo)致低得多的復(fù)雜度，因?yàn)榭梢詾樗羞x擇的傳輸信道使用單個數(shù)據(jù)速率和一共同的編碼/調(diào)制方案。在15bps/Hz頻譜效率下，按特征模式SCI方案的性能(曲線220)比注水方案的性能差大致1.5dB，而比所有信道SCI方案的性能要好大致1.0dB。這個結(jié)果在期望中，因?yàn)榘刺卣髂Ｊ絊CI方案結(jié)合了注水和選擇性信道反轉(zhuǎn)。盡管按特征模式SCI方案比所有信道SCI方案更為復(fù)雜，但它沒有注水方案復(fù)雜，并能實(shí)現(xiàn)相當(dāng)?shù)男阅堋?br> 圖3是MIMO-OFDM系統(tǒng)300中的接入點(diǎn)310和用戶終端350的實(shí)施例框圖。
在接入點(diǎn)310，把來自數(shù)據(jù)源312的話務(wù)數(shù)據(jù)(即信息比特)提供給發(fā)射(TX)數(shù)據(jù)處理器314，后者對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼、交織和調(diào)制以提供調(diào)制碼元。TX MIMO處理器320進(jìn)一步處理所述調(diào)制碼元以提供經(jīng)預(yù)調(diào)節(jié)的碼元，經(jīng)預(yù)調(diào)節(jié)的碼元進(jìn)一步與導(dǎo)頻數(shù)據(jù)多路復(fù)用并被提供給NT個調(diào)制器(MOD)322a到322t，每個調(diào)制器用于一根發(fā)射天線。每個調(diào)制器322處理一相應(yīng)的經(jīng)預(yù)調(diào)節(jié)的碼元流以生成已調(diào)信號，已調(diào)信號接著經(jīng)由相應(yīng)的天線324被發(fā)射。
在用戶終端350，從NT根天線324a到324t發(fā)射的已調(diào)信號被NR根天線352a到352r所接收。從每根天線352接收到的信號被提供給相應(yīng)的解調(diào)器(DEMOD)354。每個解調(diào)器354對接收信號進(jìn)行調(diào)節(jié)(例如濾波、放大和下變頻)和數(shù)字化以提供一采樣流，并進(jìn)一步處理這些采樣以提供一接收碼元流。然后，RX MIMO處理器360處理NR個接收碼元流以提供NT個經(jīng)恢復(fù)的碼元流，經(jīng)恢復(fù)的碼元流是接入點(diǎn)所發(fā)送的調(diào)制碼元的估計(jì)。
從用戶終端到接入點(diǎn)的反向路徑的處理會類似于、或不同于前向路徑的處理。反向路徑可用來把信道狀態(tài)信息(CSI)從用戶終端發(fā)回接入點(diǎn)。CSI在接入點(diǎn)用來選擇供使用的正確編碼和調(diào)制方案，并且用于執(zhí)行選擇性信道反轉(zhuǎn)。
控制器330和370分別指引接入點(diǎn)和用戶終端處的操作。存儲器332和372分別為控制器330和370所使用的程序代碼和數(shù)據(jù)提供存儲。
圖4是發(fā)射機(jī)單元400一實(shí)施例的框圖，發(fā)射機(jī)單元400是圖3中接入點(diǎn)的發(fā)射機(jī)部分的一個實(shí)施例。發(fā)射機(jī)單元400也可用于用戶終端350。
在TX數(shù)據(jù)處理器314內(nèi)，編碼器/截短器412按照一個或多個編碼方案來接收和編碼話務(wù)數(shù)據(jù)(即信息比特)以提供已編碼比特。然后，信道交織器414基于一個或多個交織方案來交織已編碼比特，以提供時間、空間和/或頻率分集的組合。接著，碼元映射元件416按照一個或多個調(diào)制方案(例如QPSK、M-PSK、M-QAM等等)映射經(jīng)交織的數(shù)據(jù)以提供調(diào)制碼元。
NS個組的編碼和調(diào)制可以各種方式執(zhí)行。在一實(shí)施例中，為選擇性信道反轉(zhuǎn)所應(yīng)用的每組傳輸信道使用一單獨(dú)的編碼和調(diào)制方案。對于該實(shí)施例，可以為每個組使用一組單獨(dú)的編碼器、交織器和碼元映射元件。在另一實(shí)施例中，為所有的組使用一共同的編碼方案，其后為每組使用一可變速率的截短器和一單獨(dú)的調(diào)制方案。該實(shí)施例減少了發(fā)射機(jī)和接收機(jī)處的硬件復(fù)雜度。在其它實(shí)施例中，也可以使用網(wǎng)格編碼和Turbo編碼對信息比特進(jìn)行編碼。
在TX MIMO處理器320內(nèi)，把對MIMO信道的脈沖響應(yīng)的估計(jì)提供給快速傅立葉變換(FFT)單元422，作為一時域采樣矩陣的序列 然后，F(xiàn)FT單元422對每組NF個矩陣 執(zhí)行FFT以便提供一組相應(yīng)的NF個所估計(jì)的信道頻率響應(yīng)矩陣 對于k∈{1，...，NF}。
然后，單元424對每個矩陣 執(zhí)行特征值分解以便提供上述的酉陣E(k)和對角矩陣D(k)。對角矩陣D(k)被提供給功率分配單元430，酉陣E(k)被提供給空間處理器450。
功率分配單元430使用上述任一組功率分配方案把總發(fā)射功率Ptotal分布給NS個組。這導(dǎo)致對于NS個組的功率分配PG(i)，對于i∈{1，...，NS}。然后，單元430根據(jù)每個組分配到的發(fā)射功率PG(i)為該組獨(dú)立地執(zhí)行選擇性信道反轉(zhuǎn)。這導(dǎo)致對于每組內(nèi)NF個頻率段有功率分配Pi(k)(對于k∈{1，...，NF})，其中對于組中的一個或多個頻率段，Pi(k)等于零(如果不要求任何活動的特征模式是完整的特征模式)。單元432執(zhí)行注水來分布總發(fā)射功率，單元434為每組執(zhí)行選擇性的信道反轉(zhuǎn)。所有傳輸信道的功率分配Pi(k)都被提供給單獨(dú)的縮放單元440。
單元440基于功率分配接收并縮放調(diào)制碼元以提供經(jīng)縮放的調(diào)制碼元。每個調(diào)制碼元的信號縮放可以表示為si′(k)=si(k)Pi(k),]]>對于i＝{1，...，NS}以及k＝{1，...，NF}公式(26)其中si(k)是要在頻率段k的特征模式i上被發(fā)射的調(diào)制碼元，si′(k)是相應(yīng)的經(jīng)縮放的調(diào)制碼元， 是使該碼元實(shí)現(xiàn)信道反轉(zhuǎn)的縮放因數(shù)。
接著，空間處理器450基于酉陣E(k)對經(jīng)縮放的調(diào)制碼元進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)以提供經(jīng)預(yù)調(diào)節(jié)的碼元，如下x‾(k)=E‾(k)s‾~(k)]]>對于k＝{1，...，NF} 公式(27)其中s‾~(k)=[s1(k)s2(k)...sNT(k)]T,]]>x‾(k)=[x1(k)x2(k)...xNT(k)]T,]]>xi(k)是要在發(fā)射天線i的頻率段k上被發(fā)送的經(jīng)預(yù)調(diào)節(jié)的碼元。如果NS＜NT，則 會包括NS個非零項(xiàng)，其余NT-NS個項(xiàng)會是零。
多路復(fù)用器(MUX)452接收導(dǎo)頻數(shù)據(jù)并將其與經(jīng)預(yù)調(diào)節(jié)的碼元多路復(fù)用。導(dǎo)頻數(shù)據(jù)可以在所有傳輸信道或其一子集上被發(fā)射，并且在接收機(jī)處用來估計(jì)MIMO信道。多路復(fù)用器452把一個經(jīng)預(yù)調(diào)節(jié)的碼元流提供給每個OFDM調(diào)制器322。
在每個OFDM調(diào)制器322內(nèi)，IFFT單元接收經(jīng)預(yù)調(diào)節(jié)的碼元流，并且對于NF個頻率段的每組NF個碼元執(zhí)行逆FFT以獲得相應(yīng)的時域表示，該時域表示稱為OFDM碼元。對于每個OFDM碼元，循環(huán)前綴生成器重復(fù)一部分的OFDM碼元以形成一相應(yīng)的傳輸碼元。循環(huán)前綴確保了傳輸碼元在存在多徑延遲擴(kuò)展時保留了其正交特性。于是，發(fā)射機(jī)單元把傳輸碼元轉(zhuǎn)換成一個或多個模擬信號，并進(jìn)一步調(diào)節(jié)(例如放大、濾波和上變頻)所述模擬信號以便生成一已調(diào)信號，該已調(diào)信號然后從相關(guān)的天線324發(fā)出。
圖5是用按特征模式的選擇性信道反轉(zhuǎn)來處理數(shù)據(jù)的過程500一實(shí)施例的流程圖。首先，基于一個或多個編碼和調(diào)制方案對要被發(fā)射的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和調(diào)制(步驟512)。
可用的傳輸信道被分成多個組，每組都包括一給定特征模式的所有頻率段(步驟514)。(每組也可以被定義為包括多個特征模式的頻率段，或僅包括單獨(dú)特征模式的頻率段的一個子集)。然后使用一特定的組功率分配方案把總發(fā)射功率分配給多個組(步驟516)。
然后為每個組獨(dú)立地執(zhí)行選擇性信道反轉(zhuǎn)。對于為使用而選擇的每一組(即分配到的發(fā)射功率非零)，基于分配給該組的發(fā)射功率選擇組中的一個或多個頻率段供數(shù)據(jù)傳輸使用(步驟518)。或者，如果要使用該組，則選擇該組中的所有頻率段。然后為每個所選的頻率段確定一縮放因數(shù)，使得為每組選擇的所有頻率段都有相似的接收信號質(zhì)量，接收信號質(zhì)量可由接收SNR、接收功率或某些其它度量進(jìn)行量化(步驟520)。
于是用頻率段可用來發(fā)射該調(diào)制碼元的縮放因數(shù)對每個調(diào)制碼元進(jìn)行縮放(步驟522)。經(jīng)縮放的調(diào)制碼元進(jìn)一步經(jīng)預(yù)調(diào)節(jié)以便使MIMO信道對角線化(步驟524)。經(jīng)預(yù)調(diào)節(jié)的碼元被進(jìn)一步處理和發(fā)射。
為了清楚，上面已經(jīng)描述了特定的實(shí)施例。根據(jù)這里所述的原理也能導(dǎo)出這些實(shí)施例的變化以及其它實(shí)施例。例如，不必要使用在發(fā)射機(jī)處進(jìn)行空間處理(即預(yù)調(diào)節(jié))的按特征模式SCI方案。其它技術(shù)也可以用來對角線化MIMO信道而無須在發(fā)射機(jī)處進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)。一些這樣的技術(shù)在美國專利申請序列號09/993,087中描述，該申請題為“Multiple-Access Multiple-Input Multiple-Output(MIMO)Communication System”，于2001年11月6日提交，被轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人并且通過引用被結(jié)合于此。如果在發(fā)射機(jī)處不執(zhí)行空間處理，則可以按發(fā)射天線和某些其它組單元來應(yīng)用選擇性信道反轉(zhuǎn)。
如上所述，選擇性信道反轉(zhuǎn)可以在發(fā)射機(jī)處基于所估計(jì)的信道響應(yīng)矩陣 來執(zhí)行。選擇性信道反轉(zhuǎn)可以在接收機(jī)處基于信道增益、接收SNR和接收信號質(zhì)量的某些其它度量來執(zhí)行。在任一情況下，發(fā)射機(jī)都有任意形式的充分信道狀態(tài)信息(CSI)，使它能確定(1)每個特征模式所使用的特定數(shù)據(jù)速率以及編碼和調(diào)制方案，以及(2)每個所選傳輸信道使用的發(fā)射功率(和縮放因數(shù))，使每組內(nèi)的信道在接收機(jī)處具有相似的信號質(zhì)量(即反轉(zhuǎn)所選的傳輸信道)。
這里描述的技術(shù)也可以用來對被定義為除單獨(dú)特征模式外的某些模式的組執(zhí)行選擇性信道反轉(zhuǎn)。例如，一組可以被定義為包括多個特征模式的頻率段，或者僅包括一個或多個特征模式的某些頻率段，等等。
為了清楚，特別為MIMO-OFDM系統(tǒng)描述了用于按特征模式執(zhí)行選擇性信道反轉(zhuǎn)的技術(shù)。這些技術(shù)也可用于不采用OFDM的MIMO系統(tǒng)。此外，盡管特別為前向鏈路描述了特定的實(shí)施例，然而這些技術(shù)也可應(yīng)用于反向鏈路。
這里描述的技術(shù)可以通過各種手段來實(shí)現(xiàn)。例如，這些技術(shù)可以用硬件、軟件和它們的組合來實(shí)現(xiàn)。對于硬件實(shí)現(xiàn)而言，用于實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)的任一或組合的元件可以在以下元件內(nèi)實(shí)現(xiàn)一個或多個專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字信號處理設(shè)備(DSPD)、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、被設(shè)計(jì)成執(zhí)行這里所述功能的其它電子單元、或者它們的組合。
對于軟件實(shí)現(xiàn)而言，這里描述的技術(shù)可以用執(zhí)行這里所述功能的模塊(例如程序、功能等等)來實(shí)現(xiàn)。軟件代碼可以被保存在存儲器單元(例如圖3中的存儲器332或372)中，并由處理器(例如控制器330或370)執(zhí)行。存儲器單元可以在處理器內(nèi)或處理器外實(shí)現(xiàn)，后一情況下它經(jīng)由本領(lǐng)域公知的各種方式在通信上與處理器耦合。
這里包括的標(biāo)題是為引用目的，并且?guī)椭ㄎ惶囟ǖ恼鹿?jié)。這些標(biāo)題不是為了限制標(biāo)題下面描述的概念的范圍，這些概念可應(yīng)用于整篇申請中的其它章節(jié)。
上述實(shí)施例的描述是提供給本領(lǐng)域技術(shù)人員來實(shí)現(xiàn)或使用本發(fā)明的。對這些實(shí)施例的各種修改對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員都是顯而易見的，這里定義的基本原理可以在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下應(yīng)用于其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不被上述實(shí)施例所限，而應(yīng)該符合與這里公開的原理和新穎性特征一致的最寬泛的范圍。
權(quán)利要求
1.一種在多輸入多輸出MIMO通信系統(tǒng)中對用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理的方法，包括把多個可用的傳輸信道排列到多個組中；以及對于數(shù)據(jù)傳輸要使用的每組傳輸信道，選擇組中的一個或多個傳輸信道供使用，以及為每個所選的傳輸信道確定一縮放因數(shù)，使每組中的一個或多個所選的傳輸信道具有相似的接收信號質(zhì)量。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每組包括與MIMO信道的一個特定特征模式相對應(yīng)的所有傳輸信道。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括把總發(fā)射功率分布給多個組，其中至少部分基于分配給該組的發(fā)射功率來確定每組中一個或多個所選傳輸信道的一個或多個縮放因數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述總發(fā)射功率被均勻分配給所述多個組。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述總發(fā)射功率基于注水被分配給所述多個組。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述注水在多個可用的傳輸信道間執(zhí)行，其中分配給每組的發(fā)射功率是基于分配給組中多個傳輸信道的發(fā)射功率。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述注水基于所述多個組的平均信號對噪聲和干擾比SNR來執(zhí)行。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述注水基于多個可用傳輸信道在信道反轉(zhuǎn)后的信號對噪聲和干擾比SNR來執(zhí)行。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果要為數(shù)據(jù)傳輸使用一組，則選擇該組中的所有傳輸信道供使用。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于還包括基于一個或多個編碼和調(diào)制方案對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和調(diào)制以提供調(diào)制碼元；以及基于發(fā)射調(diào)制碼元所用的傳輸信道的縮放因數(shù)來縮放每個調(diào)制碼元。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，每組傳輸信道的數(shù)據(jù)基于單獨(dú)的編碼方案被編碼。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所有傳輸信道組的數(shù)據(jù)都基于一共同的編碼方案被編碼，其中每組的已編碼數(shù)據(jù)用為該組選擇的速率來截短。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于還包括對經(jīng)縮放的調(diào)制碼元進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述MIMO系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了正交頻分復(fù)用(OFDM)。
15.一種在實(shí)現(xiàn)正交頻分復(fù)用(OFDM)的多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中對用于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行處理的方法，包括把多個可用傳輸信道排列到多個組中，其中每組都包括與MIMO信道的一特定特征模式相對應(yīng)的所有傳輸信道；把總發(fā)射功率分配給所述多個組；以及對于數(shù)據(jù)傳輸要使用的每組傳輸信道，選擇組中的一個或多個傳輸信道供使用，以及至少部分基于分配給該組的發(fā)射功率，為每個所選的傳輸信道確定一縮放因數(shù)，使每組中的一個或多個所選的傳輸信道具有相似的接收信號質(zhì)量。
16.一種多輸入多輸出MIMO通信系統(tǒng)中的發(fā)射機(jī)單元，包括TX數(shù)據(jù)處理器，用于基于一個或多個編碼和調(diào)制方案對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和調(diào)制以提供調(diào)制碼元；以及TX MIMO處理器，用于選擇多個傳輸信道組的每一組中的一個或多個傳輸信道供數(shù)據(jù)傳輸使用，為每個所選的傳輸信道確定一縮放因數(shù)，使每組中一個或多個所選的傳輸信道具有相似的接收信號質(zhì)量，并且基于發(fā)射調(diào)制碼元所用的傳輸信道的縮放因數(shù)對每個調(diào)制碼元進(jìn)行縮放。
17.如權(quán)利要求16所述的發(fā)射機(jī)單元，其特征在于，TX MIMO處理器還用于把總發(fā)射功率分配給多個組，其中至少部分基于分配給該組的發(fā)射功率而確定每組中一個或多個所選傳輸信道的一個或多個縮放因數(shù)。
18.實(shí)現(xiàn)正交頻分復(fù)用(OFDM)的多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的一種發(fā)射機(jī)單元，包括TX數(shù)據(jù)處理器，用于基于一個或多個編碼和調(diào)制方案對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和調(diào)制以提供調(diào)制碼元；以及TX MIMO處理器，用于把總發(fā)射功率分配給多個傳輸信道組，其中每組都包括與MIMO信道的一特定特征模式相對應(yīng)的所有傳輸信道，選擇每組中的一個或多個傳輸信道供數(shù)據(jù)傳輸使用，為每個所選的傳輸信道確定一縮放因數(shù)，使得每組中的一個或多個所選傳輸信道具有相似的接收信號質(zhì)量，以及基于發(fā)射調(diào)制碼元所用的傳輸信道的縮放因數(shù)來縮放每個調(diào)制碼元。
19.如權(quán)利要求18所述的發(fā)射機(jī)單元，其特征在于，所述TX MIMO處理器還用于對經(jīng)縮放的調(diào)制碼元進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)。
20.一種多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的裝置，包括用于把多個可用傳輸信道排列到多個組中的裝置；選擇每組中的一個或多個傳輸信道供數(shù)據(jù)傳輸使用的裝置；以及為每個所選傳輸信道確定一縮放因數(shù)使得每組中的一個或多個所選傳輸信道具有相似的接收信號質(zhì)量的裝置。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其特征在于還包括基于一個或多個編碼和調(diào)制方案對數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和調(diào)制以提供調(diào)制碼元的裝置；以及基于發(fā)射調(diào)制碼元所用的傳輸信道的縮放因數(shù)對每個調(diào)制碼元進(jìn)行縮放的裝置。
全文摘要
給出了在MIMO系統(tǒng)中按特征模式執(zhí)行選擇性信道反轉(zhuǎn)的技術(shù)，其能實(shí)現(xiàn)高頻譜效率，而同時減少發(fā)射機(jī)和接收機(jī)處的復(fù)雜度?？捎玫膫鬏斝诺辣慌帕谐啥鄠€組，每組都包括MIMO信道一相應(yīng)特征模式的所有傳輸信道(或頻率段)。總發(fā)射功率使用一特定的組功率分配方案被分配給多個組。然后為數(shù)據(jù)傳輸使用而選擇的每個組獨(dú)立地執(zhí)行選擇性信道反轉(zhuǎn)。對于每個這樣的組，選擇組中的一個或多個傳輸信道供使用，并且為每個所選的信道確定一縮放因數(shù)，使該組的所有所選的信道都能實(shí)現(xiàn)相似的接收信號質(zhì)量(例如接收SNR)。
文檔編號H04L1/00GK1679269SQ03820633
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月27日
發(fā)明者I·梅德弗戴夫, J·R·沃爾頓, J·W·凱淳姆 申請人:高通股份有限公司