專利名稱：利用非正交矩陣和矢量調(diào)制開發(fā)通信系統(tǒng)中的選擇分集的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法，用于對根據(jù)非正交矩陣或矢量調(diào)制調(diào)制的數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度K個具有相應(yīng)Nt，k發(fā)射接口和Nr，k接收接口的傳輸信道中的至少一個傳輸信道k。
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)的環(huán)境下，例如通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)中，對于有待同時調(diào)度的基本正交資源(例如，頻率、副載波、擴(kuò)頻編碼、時隙、空間/極化本征模)的塊，可以根據(jù)對于k＝1，...，K個傳輸信道中的至少一個傳輸信道而計算的優(yōu)選函數(shù)fk來用公式表示調(diào)度。具有最大fk值或是高于某些預(yù)定義限度的fk值的一個傳輸信道或是多個信道用以通過使用調(diào)度的資源傳輸數(shù)據(jù)。在這種情況下，傳輸信道k可以例如描述單一天線或多天線發(fā)射機(jī)和單一天線或多天線接收機(jī)之間的物理傳播信道?？梢源嬖谝粋€或多個發(fā)射機(jī)，并且相應(yīng)地可以存在一個或多個接收機(jī)。所述的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可以代表無線通信系統(tǒng)的基站、移動站或中繼站。傳輸信道k可以定義為上行鏈路以及下行鏈路。傳輸信道k還可以與多天線發(fā)射機(jī)的發(fā)射天線元件的子基群和單一天線或多天線接收機(jī)之間的信道相關(guān)，或是與單一天線或多天線發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的天線元件的子基群之間的信道相關(guān)。
用于傳輸信道k的優(yōu)選函數(shù)fk可以采用以下形式fk＝f(u，dk，zk，hk，ck，CQImk，CQIek，CQIsk，_)其中，u是描述傳輸隊列普通狀況的參數(shù)，而其余的參數(shù)是專用于傳輸信道k＝1，...，K的。這樣dk是傳輸信道k所經(jīng)歷的延遲，也即對于/來自傳輸信道k的下一個分組在序列中所使用的時間，zk是為傳輸信道k調(diào)度(或在上行鏈路操作中由傳輸信道k調(diào)度用于傳輸)的下一個分組的大小，hk描述了歷史，考慮到在剛才通過傳輸信道k傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，ck是傳輸信道k的可能的優(yōu)先級等級，該優(yōu)先級等級可能基于訂戶或終端的類型以及/或是數(shù)據(jù)的類型。調(diào)度可能基于的特定鏈路信道質(zhì)量指標(biāo)(CQI)有CQImk.，其確定了傳輸信道k的傳輸模式。該模式選擇可以基于邊信息，基于在發(fā)射機(jī)處的測量或是來自接收機(jī)的反饋。特別地，CQImk，確定了傳輸信道k的速率，并且可能確定所使用的基于反饋的波束賦形、所選擇的自適應(yīng)空時調(diào)制方案(矩陣/矢量調(diào)制，空時編碼)、連接的信道編碼的比率和/或調(diào)制字母表；CQIek，其指示著由CQImk，指示的傳輸模式的希望的誤碼率；以及CQIsk，其指示著傳輸信道k的速率，也就是信道相干時間。
根據(jù)這些參數(shù)(或其子集)，一個調(diào)度器可以決定哪一個信道適于數(shù)據(jù)傳輸，且當(dāng)應(yīng)用時，考慮到整體的吞吐量、公正性以及延遲等等。不依賴于無線鏈路的fk的部分是較高層協(xié)議的域。然而，CQI與物理層有緊密的關(guān)系，并且根據(jù)物理層算法進(jìn)行設(shè)計。
當(dāng)考慮物理層時，可以使用優(yōu)選函數(shù)fk以使傳輸功率最小化、速率最大化或是性能最優(yōu)化。通常，物理層和較高層算法涉及自動重傳請求(ARQ)協(xié)議。在這些情況下，系統(tǒng)容量的最大化通常需要幀或塊誤碼率接近給定的優(yōu)化值。這樣優(yōu)選函數(shù)fk可以用以選擇提供最大允許的傳輸功率給最高速率，以達(dá)到目標(biāo)錯誤性能。
如果調(diào)度是基于CQIek的，也就是與所希望的錯誤性能相關(guān)的CQI，則測量調(diào)度的性能的最佳捷徑就是測量選擇分集的性能。這意味著K個傳輸信道被認(rèn)為具有信道統(tǒng)計量的某些類型。由于K個傳輸信道的統(tǒng)計學(xué)特征，對于例如K個傳輸信道中的一個特定的傳輸信道進(jìn)行調(diào)度用于傳輸相較于在一個任意選擇的傳輸信道上的傳輸而言會達(dá)到優(yōu)良的性能，其中該特定的傳輸信道實(shí)際上具有最優(yōu)的傳輸信道特性，例如最低的衰落或路徑損耗。這樣，由于對于具有多用戶的通信系統(tǒng)中的收發(fā)信機(jī)而言可以獲得多用戶分集以接收或傳輸信號，或者對于配置多天線元件的接收機(jī)而言可以獲得天線分集以接收已經(jīng)由發(fā)射機(jī)僅通過多接收機(jī)元件中的一個子集發(fā)射的信號，或是僅通過多發(fā)射機(jī)元件中的一個子集發(fā)射信號，或者當(dāng)信號在可獲得信道帶寬的不同部分上傳輸時可以獲得頻率分集，因此當(dāng)提供了從不同收發(fā)信機(jī)或其元件之間的各種傳輸信道中進(jìn)行選擇的自由度時，可以獲得調(diào)度器的選擇分集。
為了選擇分集的優(yōu)化性能，可以調(diào)度具有最低預(yù)報誤碼率(BER)的傳輸信道用于傳輸。這導(dǎo)致了降低的平均誤碼率。然而，對于多輸入輸出(MIMO)信道，基于BER直接評估的調(diào)度需要很繁重的計算。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)“On transmit diversity and scheduling in wirelesspacket data”，由A.G.Kogiantis，N.Joshi以及O.Sunay發(fā)表在IEEEcomm，2001年6月，卷8，2433-2437頁，公開了在多輸入單輸出(MIMO)信道中的調(diào)度，其中，將一個正交分集傳輸方案(空時發(fā)射分集，STTD)與沒有分集的單一天線傳輸方案進(jìn)行比較。在兩種方案中，發(fā)射機(jī)(或是具有兩個發(fā)射天線以及STTD或是具有單一天線)對k個傳輸信道中的一個傳輸信道進(jìn)行調(diào)度，其中對于數(shù)據(jù)傳輸，每一個對應(yīng)的傳輸信道由發(fā)射機(jī)中的兩個或一個發(fā)射天線和對應(yīng)的接收機(jī)中的單一天線之間的物理傳播信道來定義，其中的調(diào)度基于對于每一傳輸信道的最大載干功率比(C/I)。
在Kogiantis參考文獻(xiàn)中所采用的STTD方案可以被看作是矩陣調(diào)制方案，其可以被定義為將調(diào)制符號映射到非正交空間資源和正交資源，例如時隙或符號周期、載頻、正交編碼等，或是這些的組合。
在矩陣調(diào)制方案中，可以應(yīng)用分集。例如，在空時矩陣調(diào)制方案中，至少有一個所述的調(diào)制符號在第一符號周期內(nèi)被映射到第一天線元件并且在第二符號周期內(nèi)被映射到第二天線元件。同樣地，在空頻矩陣調(diào)制方案中，至少有一個所述的調(diào)制符號被映射到第一天線元件且以第一載頻進(jìn)行發(fā)射并且被映射到第二天線元件且以第二載頻進(jìn)行發(fā)射。
如果調(diào)制符號僅僅被映射到非正交空間資源，則執(zhí)行所謂的矢量調(diào)制，并且只有空間分集是可以獲得的。
在這個介紹的結(jié)尾處，空時矩陣調(diào)制方法將被作為正交和非正交矩陣調(diào)制方法的一個例子而提出來。這樣正交資源就由數(shù)據(jù)符號塊所映射到的T個符號周期(或時隙)表示。然而，所提出的矩陣調(diào)制方法可以很容易地應(yīng)用于使用了頻域、碼域、本征域或極化域來取代時域而作為正交資源的矩陣調(diào)制。
使用了Nt發(fā)射天線和T個符號周期的空時矩陣調(diào)制器由TXNt調(diào)制矩陣X來定義。該調(diào)制矩陣X是有待由Nt天線發(fā)射機(jī)在T個符號周期內(nèi)發(fā)射的Q個復(fù)數(shù)值調(diào)制符號xn，n＝1，...，Q的線性函數(shù)。調(diào)制符號可以例如遵從二相相移鍵控(BPSK)、四相相移鍵控(QPSK)或正交幅度調(diào)制(QAM)符號字母表。這樣，調(diào)制矩陣X就可以基本定義具有n＝1，...，Q的調(diào)制符號xn和/或所述調(diào)制符號xn的函數(shù)(例如-xn，xn*或-xn*)何時在哪一個時刻t＝1，...，T從哪一個發(fā)射天線nt＝1，..，Nt發(fā)射。在本文中，上標(biāo)算子“*”表示一個復(fù)數(shù)的共軛復(fù)數(shù)。矩陣調(diào)制就可以被理解為從調(diào)制符號及其函數(shù)到Nt個相應(yīng)的數(shù)據(jù)流的映射，該Nt個對應(yīng)的數(shù)據(jù)流由發(fā)射天線的Nt個相應(yīng)的發(fā)射天線元件在T個符號周期內(nèi)發(fā)射。對于應(yīng)用在Kogiantis參考文獻(xiàn)中的STTD方案，該調(diào)制矩陣X根據(jù)T＝2且Nt＝2的所謂的Alamouti空時編碼定義為X=x1x2-x2*x1*.---(1)]]>對于傳輸信道k的接收側(cè)的Nk，r接收天線，信號模型可以表示為Yk＝X·Hk+Nk， (2)其中Yk為接收天線元件j＝1，..，Nk，r在符號周期i＝1，..，T內(nèi)接收的信號Yk，ij的TXNk，r矩陣，其中NtXNk，r信道矩陣Hk的具有i＝1，..，T，以及j＝1，..，Nk，r的元素hk，ij定義了發(fā)射天線元件i和接收天線元件j之間的平衰落傳播信道，并且其中TXNk，r矩陣Nk，r表示接收天線元件nk＝1，..，Nk，r在符號周期t＝1，..，T所接收到的噪聲。
將矩陣X所定義的矩陣調(diào)制的效應(yīng)和信道矩陣Hk所定義的效應(yīng)組合在一起可以產(chǎn)生具有以下等價信號模型的復(fù)數(shù)值TNk，rXQ等價信道矩陣Gkyk＝Gk·x+nk，(3)其中TNk，r維矢量Yk包括位于傳輸信道k的接收端的Nk，r接收天線元件在T個符號周期內(nèi)接收到的信號，或其函數(shù)，例如共軛復(fù)數(shù)接收信號、負(fù)接收信號或是負(fù)共軛復(fù)數(shù)接收信號；Q維矢量X包括由矩陣調(diào)制在T個符號周期內(nèi)調(diào)制到Nt個發(fā)射天線元件的Q個復(fù)數(shù)值調(diào)制信號xn，n＝1，..，Q；并且TNk，r維矢量nk包括接收天線元件在T個符號周期內(nèi)接收到的噪聲。
對于STTD方案，等價信道矩陣Gk具有下面的形式Gk=hk,11hk,21hk,21*-hk,11*,---(4)]]>并且等價系統(tǒng)模型可以表示為yk,11yk,21*=hk,11hk,21hk,21*-hk,11*·x1x2+nk,11nk,21.---(5)]]>從等式(5)中很容易看出，矩陣調(diào)制的效應(yīng)和信道傳播的效應(yīng)現(xiàn)在都包含在等價信道矩陣Gk中，因此在等式(5)的等價信號模型中，原始調(diào)制符號xn而不是調(diào)制符號xn的函數(shù)與等價信道矩陣Gk相乘。通過等價信道矩陣Gk，等價信道相關(guān)矩陣(ECCM)Rk可以被定義為Rk=GkH·Gk,---(6)]]>其中上標(biāo)算子“H”指的是矩陣的厄密(Hermitian)共軛矩陣。
對于STTD方案，很容易看出ECCM是一個具有以下表達(dá)式的對角矩陣Rk,STTD=|hk,11|2+|hk,21|200|hk,11|2+|hk.21|2]]>EMMC可以被解釋為在等價信道矩陣Gk上應(yīng)用匹配的濾波，因此獲得包含了具有n＝1，..，Q的Q個調(diào)制符號xn的矢量x的匹配濾波估計x^=GkH·yk=Rk,STTD·xk+GkH·nk]]>當(dāng)噪聲成分nk的功率較之接收信號Yk的功率而言可以忽略時，匹配濾波估計 基本上由Rk，STTD·Xk項給出，也就是，匹配濾波估計 僅僅是由實(shí)數(shù)值因子|hk，11|2+|hk，21|2按照比例決定的調(diào)制符號xn，該實(shí)數(shù)值因子被確定為在i＝1，..，Nt射天線和i＝1，..，Nk，r接收天線之間的信道hk，ij的功率和。
根據(jù)STTD矩陣調(diào)制方案的ECCM僅在主對角線上具有非零元(non-zero entries)因此不會導(dǎo)致匹配濾波估計 中的調(diào)制符號xn之間的自干擾。此外，對角線元素全部相等，因此ECCM與單位矩陣成比例。在下面將具有與單位矩陣成比例的ECCM的矩陣調(diào)制方案稱為正交矩陣調(diào)制方案，而具有不與單位矩陣成比例的ECCM的矩陣調(diào)制方案被稱為非正交矩陣調(diào)制方案。
附圖1和附圖2顯示了Kogiantis參考文獻(xiàn)中所披露的關(guān)于通過STTD的選擇分集設(shè)置中的調(diào)度的基本特征。特別地，通過正交矩陣調(diào)制(STTD，Nt＝2)而非矩陣調(diào)制(Nt＝1)對Nk，r＝1以及不同數(shù)量的傳輸信道K的調(diào)度性能進(jìn)行研究，其中用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏斝诺赖倪x擇基于位于該傳輸信道的接收端的最大C/I。
附圖1顯示了按照作為每比特能量Eb和功率密度N0(假設(shè)在傳輸信道的接收端有加性高斯白噪聲(AWGN)處理)以dB為單位的比率Eb/N0的函數(shù)的log10(BER)的調(diào)度性能。對于QPSK調(diào)制以及獨(dú)立相等地分布(i.i.d.)的平瑞利衰落信道的結(jié)果在對于K＝1，2，4以及8的具有STTD(虛線)或不具有STTD(實(shí)線)的傳輸信道的獨(dú)立的圖中分別有所描述。
可以看出當(dāng)一共有K＝4個傳輸信道時，通過STTD的調(diào)度要優(yōu)于沒有發(fā)射分集的調(diào)度，這是因為在完整Eb/N0體系中通過STTD的(未編碼)BER明顯地小于沒有通過STTD的(未編碼)BER。然而，對于K＝8個傳輸信道，沒有通過STTD的調(diào)度優(yōu)于基于STTD的調(diào)度到BER10-3。在高Eb/N0體系中，STTD的發(fā)射分集仍然給出較好的性能。
關(guān)于此的原因可以從附圖2中看出，對于具有E{|hk，i1|2}＝1，的i.i.d瑞利衰落信道hk，ij描繪出了在經(jīng)調(diào)度的接收機(jī)(對于STTD具有最大比值組合(MRC))處的信噪比(SNR)的概率分布函數(shù)(PDF)，還描繪了具有(虛線)和不具有(實(shí)線)STTD以及在不同數(shù)目的傳輸信道K＝1，2，4以及8中執(zhí)行了調(diào)度的情況。從縮小的范圍和所顯示的PDF的最大值可以看出，STTD如何減小了信道功率的波動。同樣，很明顯地，STTD不能改變信道的平均SNR，這僅僅是以使良好的信道變差為代價來改進(jìn)較差信道。這樣具有來自一個發(fā)射天線的較強(qiáng)信道以及來自另一個發(fā)射天線的較弱信道的傳輸信道的重要的一個部分在MRC組合之后就會具有更差的接收SNR。隨著傳輸信道數(shù)目K的增加，非STTD傳輸總是可以調(diào)度到如果應(yīng)用了STTD后將會具有更差信道的傳輸信道。這樣對于多傳輸信道K來說，不通過STTD的調(diào)度會更好地工作。
關(guān)于Kogiantis參考文獻(xiàn)所公開的正交矩陣調(diào)制(STTD)和調(diào)度的組合的情況可以總結(jié)如下對于大于K＝5個傳輸信道來說，正交矩陣調(diào)制(STTD)比作為具有基于最大C/I調(diào)度的選擇分集方案中的一個組件的單一天線傳輸性能要差約BER10-3；如果同時對K＝3個傳輸信道同時進(jìn)行調(diào)度，STTD和其他的正交矩陣調(diào)試就沒有實(shí)際用處。

發(fā)明內(nèi)容
由于上面所述的這些問題，本發(fā)明的一個目的就是改進(jìn)在選擇分集設(shè)置中結(jié)合著矩陣和矢量調(diào)制執(zhí)行調(diào)度的通信系統(tǒng)。
提出一種用于為根據(jù)在非正交空間域和至少一個正交域中調(diào)制數(shù)據(jù)符號的非正交矩陣調(diào)制而調(diào)制的數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度具有相應(yīng)Nt，k發(fā)射接口和相應(yīng)Nr，k接收接口的K個傳輸信道k＝1，..，K，中至少一個信道的方法，其中至少一個等價信道矩陣(ECM)GK可以被定義為將所述數(shù)據(jù)符號轉(zhuǎn)換成被矩陣調(diào)制過并且在所述傳輸信道k＝1，..，K中的一個信道的Nt，k發(fā)射接口上發(fā)射且在Nr，k接收接口處接收的數(shù)據(jù)符號，并且其中所述至少一個ECM Gk的等價信道相關(guān)矩陣(ECCM)Rk=GkH·Gk]]>與單位矩陣不成比例，所述方法包括計算所述K傳輸信道的至少一個信道的信道質(zhì)量指標(biāo)(CQI)qk，以及為所述矩陣調(diào)制數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K傳輸信道中的至少一個信道，其中所述調(diào)度至少部分基于所述計算的CQI qk。
所述傳輸信道k可以例如描述單一天線或多天線發(fā)射機(jī)與單一天線或多天線接收機(jī)之間的物理傳播信道。可能存在一個或多個發(fā)射機(jī)，并且相應(yīng)地可能存在一個或多個接收機(jī)。所述發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可以代表無線通信系統(tǒng)中的基站、移動站或中繼站。對于上行鏈路和下行鏈路可以定義一個傳輸信道k。傳輸信道k可能進(jìn)一步與多天線發(fā)射機(jī)的發(fā)射天線元件的子基群和單一天線或多天線接收機(jī)之間的信道相關(guān)，或是與單一天線或多天線發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的天線元件的子基群之間的信道相關(guān)。
數(shù)據(jù)符號，例如代表BPSK、QPSK或QAM調(diào)試符號，是矩陣調(diào)制后的并且通過所述傳輸信道k的所述相應(yīng)發(fā)射接口發(fā)射。所述矩陣調(diào)制表示將數(shù)據(jù)符號映射到非正交空間資源以及(實(shí)質(zhì)上)正交資源上，例如時隙、載頻、正交編碼、空間或極化本征模，或是這些的組合等。所述的矩陣調(diào)制可以由調(diào)制矩陣定義，其為有待通過所述傳輸信道K的Nt，k發(fā)射接口發(fā)射的數(shù)據(jù)符號的線性函數(shù)。對于空時矩陣調(diào)制，所述調(diào)制矩陣可以定義何時數(shù)據(jù)符號或是數(shù)據(jù)符號的函數(shù)從哪一個發(fā)射接口在哪一個符號周期內(nèi)發(fā)射。該空時矩陣調(diào)制就可以被理解為將數(shù)據(jù)符號及其函數(shù)映射為由Nt相應(yīng)發(fā)射接口在T個符號周期內(nèi)發(fā)射的Nt相應(yīng)的數(shù)據(jù)流。同樣地，在空頻矩陣調(diào)制中，調(diào)制矩陣定義了哪一個符號從哪一個發(fā)射接口以什么樣的頻率被發(fā)射。除了時間和頻率，還可以使用另外的正交或?qū)嵸|(zhì)上正交的域，例如碼域、極化域以及本征模域等等。
所述矩陣調(diào)制的數(shù)據(jù)符號在所述傳輸信道k＝1，..，K中的至少一個信道上的傳輸可以由一個傳輸信道矩陣來定義，該傳輸信道矩陣包括一個相應(yīng)的輸入項目來區(qū)別數(shù)據(jù)符號在發(fā)射接口和接收接口之間的各個信道上傳輸時所經(jīng)歷的衰減和相移。所述傳輸信道可以是有線或無線的傳輸信道。
所述調(diào)制矩陣的效應(yīng)和所述傳輸信道矩陣的效應(yīng)在所述等價信道矩陣Gk中組合，該等價信道矩陣Gk于是描述數(shù)據(jù)符號的矩陣調(diào)制以及使用發(fā)射接口和接收接口之間的傳輸信道k對所述矩陣調(diào)制后的數(shù)據(jù)符號的發(fā)射和接收。所述傳輸信道的所述發(fā)射接口可以連接到一個或幾個發(fā)射機(jī)，并且相應(yīng)地，所述傳輸信道的接收接口可以連接到一個或多個接收機(jī)。
所述等價信道的ECCM Rk不與單位矩陣成比例，因此矩陣調(diào)制方案被分類為非正交矩陣調(diào)制方案。因此當(dāng)匹配濾波被應(yīng)用在傳輸信道K的接收機(jī)端時，數(shù)據(jù)符號的匹配濾波估計經(jīng)歷數(shù)據(jù)符號之間的自干擾。非正交矩陣調(diào)制方案可以例如由正交矩陣調(diào)制技術(shù)，例如空時編碼、空頻編碼或類似的線性組合而構(gòu)建。
調(diào)度是由調(diào)度事件在所述傳輸信道的發(fā)射端或接收端執(zhí)行的，以決定K個傳輸信道中的哪一個信道最適合用于發(fā)射經(jīng)過矩陣調(diào)制并接著發(fā)射到所述傳輸信道的接收端的數(shù)據(jù)符號。
調(diào)度至少部分基于為所述K個相應(yīng)的傳輸信道中的至少一個計算的CQI qk。優(yōu)選的是CQI qk為所述K個相應(yīng)的傳輸信道中的至少兩個傳輸信道計算。于是可以通過比較更適于數(shù)據(jù)符號傳輸?shù)乃鰝鬏斝诺赖腃QI來確定調(diào)度。還可以以這樣的方式執(zhí)行調(diào)度，即一旦某些傳輸信道的CQI高于設(shè)定的限度，則該傳輸信道就被使用，因此在某些情況下僅僅計算一個CQI就足夠了。
可以不必要對所有的在其中作出選擇的K個傳輸信道計算CQI還可以應(yīng)用關(guān)于傳輸信道的CQI的現(xiàn)有知識或一些其它的裝置以避免重復(fù)的計算。
有待從中進(jìn)行選擇的K個傳輸信道可以不全部使用相同的調(diào)制，例如其中一些可以使用正交矩陣調(diào)制，另外一些可以使用非正交矩陣調(diào)制、矢量調(diào)制、單一天線發(fā)射或分集發(fā)射。相應(yīng)地，對于各個傳輸信道的CQI可以根據(jù)應(yīng)用于有待通過所述各個傳輸信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號的調(diào)制技術(shù)而以不同的方式進(jìn)行計算。
至少可以定義一個ECM Gk以描述所述數(shù)據(jù)符號的非正交矩陣調(diào)制以這些數(shù)據(jù)符號在特定傳輸信道上的傳輸，該特定傳輸信道可以完全由信道矩陣Hk來定義。由于矩陣調(diào)制是非正交的，因此所述ECM Gk的ECCM Rk與單位矩陣不成比例。所述ECCM可以是非對角矩陣，或是在對角線上具有不相等元的對角矩陣。這種非對角性反映了一個事實(shí)，即在矩陣調(diào)制的數(shù)據(jù)符號之間產(chǎn)生了不能夠僅通過在特定傳輸信道的接收端進(jìn)行匹配濾波而移除的干擾。如果對于K個傳輸信道中多于一個的傳輸信道執(zhí)行矩陣調(diào)制，就可以定義多于一個的具有相應(yīng)ECCM Rk的ECM Gk。然而，只有在其上執(zhí)行了非正交矩陣調(diào)制的傳輸信道的ECCM Rk不與單位矩陣成比例，而使用了正交矩陣調(diào)制的傳輸信道的ECCM將與單位矩陣成比例。
根據(jù)傳輸信道的定義，可以應(yīng)用調(diào)度在無線通信系統(tǒng)的上行鏈路或下行鏈路上的多個用戶之間進(jìn)行選擇，或是在多組Tx天線之間進(jìn)行選擇，其中矩陣調(diào)制使用在所選擇的分組天線上。此外，如果接收機(jī)可以配備比天線元件少的RF電路，則接收機(jī)可以選擇最好的天線/天線組來接收發(fā)射。如果發(fā)射機(jī)使用了矩陣調(diào)制，則根據(jù)本發(fā)明將在接收機(jī)中對接收天線的每一種可能的選擇解釋為一種傳輸信道。然后接收機(jī)可以根據(jù)在本發(fā)明中公開的CQI選擇接收天線(集)。
可以在時間、頻率或編碼或其任何組合中執(zhí)行調(diào)度，例如矩陣調(diào)制可在頻率上執(zhí)行，而調(diào)度在時間和頻率上執(zhí)行。例如，根據(jù)所述至少一個計算的CQI，調(diào)度器可以確定對于下一個時隙調(diào)度哪一個傳輸信道，或是對于副載波、極化、空間本征模調(diào)度哪一個傳輸信道。
調(diào)度還可以被進(jìn)一步應(yīng)用在上行鏈路傳輸或下行鏈路傳輸中的切換情況以在多個基站之間進(jìn)行選擇。在下行鏈路中，這可能要求多基站之間的合作。
對于矩陣調(diào)制數(shù)據(jù)符號的傳輸可以同時調(diào)度一個或多個傳輸信道。在傳輸信道的接收端，接收機(jī)可以配備一個或多個接收接口并且應(yīng)用接收分集組合技術(shù)。
這樣，相較于現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)合正交矩陣調(diào)制在選擇分集設(shè)置中執(zhí)行調(diào)度的方法，該方法對于增加數(shù)目的傳輸信道來說比沒有發(fā)射分集進(jìn)行調(diào)度的性能差，根據(jù)本發(fā)明的是在選擇分集設(shè)置中結(jié)合非正交矩陣調(diào)制執(zhí)行調(diào)度。該非正交矩陣調(diào)制方案可以被視為將附加分集引入之間的等價信道并且因此證明優(yōu)于正交矩陣調(diào)制方法以及沒有發(fā)射分集的方法。
根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選的是從所述ECCM Rk得到對于K個傳輸信道中至少一個信道的所述各個CQI qk。
對應(yīng)于至少一個ECM Gk的至少一個ECCM Rk同時包含矩陣調(diào)制效應(yīng)和傳輸信道效應(yīng)因此特別適于作為調(diào)度的基礎(chǔ)。在調(diào)度執(zhí)行的時候等價信道矩陣Gk具有優(yōu)勢地為調(diào)度器所知曉。
根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選的是對所述K個傳輸信道中的至少一個計算作為所述ECCM Rk的線性函數(shù)的行列式的函數(shù)的所述各個CQI qk。
ECCM Rk的行列式與當(dāng)數(shù)據(jù)符號經(jīng)過矩陣調(diào)制并且通過由等價信道矩陣Gk所指定的傳輸信道k傳輸時所達(dá)到的BER具有很強(qiáng)的相關(guān)性。所述與BER的很強(qiáng)的相關(guān)性導(dǎo)致在無線通信系統(tǒng)中的調(diào)度基于希望的傳輸誤碼率并且因此允許調(diào)度降低平均誤碼率。通過考慮用一個常數(shù)乘以單位矩陣再加ECCM Rk的行列式，也就是det(aI+Rk)，并且根據(jù)所使用的傳輸和檢測方案調(diào)整常數(shù)a，相關(guān)性甚至被進(jìn)一步地加強(qiáng)。該常數(shù)a也可以選擇等于零。所述行列式的函數(shù)可以例如是所述行列式的冪、根或倍數(shù)或是其他的數(shù)學(xué)函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選的是對所述K個傳輸信道中的至少一個計算作為所述ECCM Rk的跡的函數(shù)的所述各個CQI qk。
所述ECCM的跡同樣顯示了與當(dāng)數(shù)據(jù)符號經(jīng)過矩陣調(diào)制并且通過由等價信道矩陣Gk所指定的傳輸信道k傳輸時所達(dá)到的BER具有很強(qiáng)的相關(guān)性。此外，計算無結(jié)構(gòu)ECCM Rk的跡的計算成本相當(dāng)?shù)氐汀?br> 根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選的是對所述K個傳輸信道中的至少一個計算作為所述ECCM Rk的逆的跡的函數(shù)的所述各個CQI qk。
所述ECCM的逆的跡同樣顯示了與當(dāng)數(shù)據(jù)符號經(jīng)過矩陣調(diào)制并且通過由等價信道矩陣Gk所指定的傳輸信道k傳輸時所達(dá)到的BER具有很強(qiáng)的相關(guān)性。
還可以地，上述計算CQI的計算方法的任意組合，例如行列式的函數(shù)、ECCM的跡或ECCM的逆的跡或是ECCM的其他函數(shù)都可以取作CQI。例如，矩陣(aI+ρRk)的行列式可以這樣解釋，其中I指的是單位矩陣而a為一個常數(shù)。這可以在載干噪功率比ρ中展開，并且該展開式的系數(shù)是Rk的跡，Rk的行列式以及Rk的其他對稱多項式。該常數(shù)a可以根據(jù)所使用的發(fā)射接收方案進(jìn)行調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選的是對所述K個傳輸信道中的至少一個計算作為信道矩陣Hk的元的函數(shù)的所述各個CQI qk，該信道矩陣Hk定義了所述至少一個傳輸信道，并且其中所述函數(shù)在利用了所述ECCM Rk的結(jié)構(gòu)特性之下從所述ECCM Rk獲得。
所述信道矩陣Hk定義了所述至少一個傳輸信道的各個發(fā)射接口和各個接收接口之間的物理傳播信道。優(yōu)選地所述信道矩陣Hk定義了傳輸信道，所述至少一個ECM Gk可以為該傳輸信道而定義。所述等價信道矩陣Gk于是代表了調(diào)制矩陣和所述信道矩陣Hk的組合。由于調(diào)制矩陣的結(jié)構(gòu)由所述等價信道矩陣Gk繼承，ECCM Rk也擁有當(dāng)計算ECCM Rk的行列式或跡或其他函數(shù)時可以用來節(jié)約計算的結(jié)構(gòu)。特別地，CQI qk的封閉型表達(dá)式可以僅僅根據(jù)信道矩陣Hk的單一元素而得到。代替當(dāng)在調(diào)度期間計算傳輸信道k的CQI qk時必須要計算ECCM Rk本身以及從所述ECCM Rk計算CQI qk的是，僅必須計算在信道矩陣Hk的元素中計算上有效率的封閉型表達(dá)式。對于優(yōu)選的實(shí)施例，所述的簡單封閉型表達(dá)式顯著地降低計算矩陣調(diào)制器的CQI qk的復(fù)雜度到第2Q方根，其中Q為矩陣調(diào)制器中數(shù)據(jù)符號的數(shù)目。
當(dāng)通過平均或多用戶檢測估計所接收到的矩陣調(diào)制的數(shù)據(jù)符號時，在傳輸信道的接收端可以很好地利用ECCM Rk的結(jié)構(gòu)。特別地，ECCM Rk的行列式或它的逆的行列式的計算通過利用其結(jié)構(gòu)而大大地簡化了。
可以理解的是，如果所有的K個傳輸信道，k＝1，..，K都適于非正交矩陣調(diào)制的數(shù)據(jù)符號的傳輸，則每一個所述傳輸信道k可以憑借相應(yīng)信道矩陣Hk、相應(yīng)ECM Gk以及相應(yīng)ECCM Rk而得以區(qū)分，并且從相應(yīng)的Rk或Hk計算出這些K個傳輸信道中的每一個的相應(yīng)的CQI qk。接著根據(jù)對所有這些CQI qk的比較而進(jìn)行調(diào)度。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，所述非正交矩陣調(diào)制是所謂的“ABBA”非正交矩陣調(diào)制，該“ABBA”非正交矩陣調(diào)制將4個數(shù)據(jù)符號的塊映射到所述至少一個正交域的4個單元的Nt，k＝4發(fā)射接口上，并且基于兩個空時發(fā)射分集(STTD)編碼的非正交組合。所述至少一個正交域的單元可以是例如時隙或副載頻，因此所述非正交矩陣調(diào)制就分別變成空時矩陣調(diào)制或空頻矩陣調(diào)制。正交STTD編碼的一個例子由等式(1)中的Alamouti編碼的轉(zhuǎn)置給出。
根據(jù)本發(fā)明的所述第一優(yōu)選實(shí)施例，所述的ECCM Rk具有的形式為
Rk=pk0nk00pk0nknk0pk00nk0pk]]>并且，pk和nk是所述信道矩陣Hk的元的實(shí)數(shù)值函數(shù)。
例如在所謂的“ABBA”非正交矩陣調(diào)制方案中可以遇到這種ECCM Rk的結(jié)構(gòu)。如果被應(yīng)用為空時矩陣調(diào)制，相應(yīng)的調(diào)制矩陣包含兩個STTD塊XA和XB(比較等式(1)的轉(zhuǎn)置)，該兩個STTD塊XA和XB在4符號周期內(nèi)將4個數(shù)據(jù)符號調(diào)制到4個發(fā)射接口上，因此實(shí)際上在每一個符號周期內(nèi)發(fā)射1個符號(所謂的符號率1矩陣調(diào)制)。
根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，優(yōu)選的是對所述K個傳輸信道中的至少一個計算作為((a+pk)2-nk2)的函數(shù)的所述各個CQI qk，并且其中a為常數(shù)。所述的各個CQI qk因此從僅依賴于所述信道矩陣Hk的元的實(shí)數(shù)值函數(shù)pk和nk有效地計算出。常數(shù)a可以根據(jù)所使用的發(fā)射和接收方案進(jìn)行調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例，所述非正交矩陣調(diào)制是DABBA非正交矩陣調(diào)制，該DABBA非正交矩陣調(diào)制將8個數(shù)據(jù)符號的塊映射到所述至少一個正交域的4個單元的Nt，k＝4發(fā)射接口上，并且基于四個STTD編碼的非正交組合。所述至少一個正交域的單元可以是例如時隙或副載頻，因此所述非正交矩陣調(diào)制就分別變成空時矩陣調(diào)制或空頻矩陣調(diào)制。正交STTD編碼的一個例子由等式(1)中的Alamouti編碼的轉(zhuǎn)置給出。
根據(jù)本發(fā)明的所述第二優(yōu)選實(shí)施例，所述的ECCM Rk具有的形式為
Rk=pk,1+pk,20nk,10pk,1-pk,20i·nk,2sk*0pk,1+pk,20nk,10pk,1-pk,2-ski·nk,2nk,10pk,1+pk,20i·nk,2-sk*-pk,1+pk.200nk,10pk,1+pk,2ski·nk,20-pk,1+pk,2pk,1-pk,20i·nk,2sk*pk,1+pk,20nk,100pk,1-pk,2-ski·nk,20pk,1+pk,20nk,1i·nk,2-sk*-pk,1+pk,20nk,10pk,1+pk,20si·nk,20-pk,1+pk,20nk,10pk,1+pk,2]]>其中，pk，1，pk，2，nk，1和nk，2是所述信道矩陣Hk的元的實(shí)數(shù)值函數(shù)并且其中sk是所述信道矩陣Hk的元的復(fù)數(shù)值函數(shù)。例如在所謂的“DABBA”非正交矩陣調(diào)制方案中可以遇到這種ECCM Rk的結(jié)構(gòu)。如果被應(yīng)用為空時矩陣調(diào)制方案，則相應(yīng)的調(diào)制矩陣包含四個STTD塊XA，XB，XC和XD的線性組合，并且在4符號周期內(nèi)將8個數(shù)據(jù)符號調(diào)制到4個發(fā)射接口上，因此實(shí)際上在每一個符號周期內(nèi)發(fā)射2個符號(所謂的符號速率為2的矩陣調(diào)制)。
根據(jù)本發(fā)明所述的第二優(yōu)選實(shí)施例，優(yōu)選的是對所述K個傳輸信道中的至少一個計算作為(4·pk,1·pk,2+(pk,1+pk,2)(a2+2·a)+nk,12-nk,22+|sk|2)4]]>的函數(shù)的所述各個CQI qk，并且其中a為常數(shù)。所述的各個CQI qk因此從僅依賴于所述信道矩陣Hk的元的實(shí)數(shù)值函數(shù)pk，1，pk，2，nk，1和nk，2以及復(fù)數(shù)值函數(shù)sk有效地計算出。常數(shù)a可以根據(jù)所使用的發(fā)射和接收方案進(jìn)行調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例，所述非正交矩陣調(diào)制是TSTTD非正交矩陣調(diào)制，該TSTTD非正交矩陣調(diào)制將4個數(shù)據(jù)符號的塊映射到所述至少一個正交域的2個單元的Nt，k＝2發(fā)射接口上，并且基于兩個STTD編碼的非正交組合。
所述至少一個正交域的單元可以是例如時隙或副載頻，因此所述非正交矩陣調(diào)制就分別變成空時矩陣調(diào)制或空頻矩陣調(diào)制。正交STTD編碼的一個例子由等式(1)中的Alamouti編碼的轉(zhuǎn)置給出。
根據(jù)本發(fā)明的所述第三優(yōu)選實(shí)施例，所述的ECCM Rk具有的形式為
Rk=pk,1+pk,20pk,1-pk,2sk0pk,1+pk,2sk*pk,2-pk,1pk,1-pk,2skpk,1+pk,20sk*pk,2-pk,10pk,1+pk,2,]]>其中，pk，1和pk，2是所述信道矩陣Hk的元的實(shí)數(shù)值函數(shù)并且其中sk是所述信道矩陣Hk的元的復(fù)數(shù)值函數(shù)。例如在所謂的“雙股或雙倍STTD(TSTTD)”非正交矩陣調(diào)制方案中可以遇到這種ECCM Rk的結(jié)構(gòu)。如果被應(yīng)用為空時矩陣調(diào)制，則相應(yīng)的調(diào)制矩陣由STTD塊XA和STTD塊XB(比較等式(1)的轉(zhuǎn)置)的和表示，該調(diào)制矩陣在2個符號周期內(nèi)將4個數(shù)據(jù)符號調(diào)制到2個發(fā)射接口上，因此實(shí)際上在每一個符號周期內(nèi)發(fā)射2個符號(所謂的速率為2的矩陣調(diào)制)。
根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實(shí)施例，優(yōu)選的是對所述K個傳輸信道中的至少一個計算作為(det(aI+HkHHk))的函數(shù)的所述各個CQI qk，并且其中a為常數(shù)。該各個CQI qk因此可以從傳輸信道矩陣Hk直接確定而不需要實(shí)際計算ECCM Rk。常數(shù)a可以根據(jù)所使用的發(fā)射和接收方案進(jìn)行調(diào)整。
根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選的是所述非正交矩陣調(diào)制為DSTTD非正交矩陣調(diào)制，該TSTTD非正交矩陣調(diào)制將4個數(shù)據(jù)符號的塊映射到所述至少一個正交域的2個單元的Nt，k＝4發(fā)射接口上，并且基于兩個STTD編碼的非正交組合。
所述至少一個正交域的單元可以是例如時隙或副載頻，因此所述非正交矩陣調(diào)制就分別變成空時矩陣調(diào)制或空頻矩陣調(diào)制。正交STTD編碼的一個例子由等式(1)中的Alamouti編碼的轉(zhuǎn)置給出。
根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選的是所述的非正交矩陣調(diào)制包括空時編碼或空頻編碼。所述矩陣調(diào)制的調(diào)制矩陣可以例如代表STTD塊的線性組合或是包含作為子矩陣的STTD塊或其線性組合或其函數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選的是所述非正交矩陣調(diào)制包括至少兩個正交矩陣調(diào)制的組合。例如，定義了所述矩陣調(diào)制的調(diào)制矩陣可以是兩個正交STTD塊之和，因此就獲得速率為2的非正交矩陣調(diào)制來代替由STTD塊代表的速率為1的正交矩陣調(diào)制。
進(jìn)一步提出了一種用于對數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度K個具有用于傳輸?shù)南鄳?yīng)Nt，k發(fā)射接口和相應(yīng)Nr，k接收接口的傳輸信道k＝1，..，K中的至少一個信道的方法，其中至少兩個所述的數(shù)據(jù)符號從所述K個傳輸信道中的至少一個傳輸信道的Nt，k發(fā)射接口平行發(fā)射，該傳輸信道由信道矩陣Hk定義，所述方法包括計算所述K個傳輸信道中的至少一個信道的信道質(zhì)量指標(biāo)(CQI)qk，其中至少一個所述相應(yīng)的CQI qk是作為所述信道Hk的信道相關(guān)矩陣HkH·Hk的線性函數(shù)的行列式的函數(shù)而計算的，并且為所述數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K個傳輸信道中的至少一個信道，其中所述調(diào)度至少部分基于所計算的CQI qk。
至少兩個所述數(shù)據(jù)符號從所述各個Nt，k發(fā)射接口平行發(fā)射，例如一個數(shù)據(jù)符號可以從第一發(fā)射接口發(fā)射并且第二數(shù)據(jù)符號從第二發(fā)射接口發(fā)射。如果所述的發(fā)射接口是發(fā)射機(jī)的天線元件，則所述兩個數(shù)據(jù)符號在傳輸信道k的接收接口上接收時會彼此產(chǎn)生干擾。平行發(fā)射所述至少兩個數(shù)據(jù)符號可以被視為矢量調(diào)制方案，其中數(shù)據(jù)符號被映射到非正交空間資源上。作為矢量調(diào)制方案的這樣的一個代表是貝爾實(shí)驗室分層空時結(jié)構(gòu)(BLAST)。與矩陣調(diào)制方案不同的是，僅僅在空間域使用了分集而沒有利用例如時間、頻率或極化域的正交域。
所述矩陣aI+HkHHk的行列式或其它函數(shù)表現(xiàn)出與當(dāng)使用由信道矩陣Hk規(guī)定的傳輸信道k傳輸數(shù)據(jù)符號時所達(dá)到的BER很強(qiáng)的相關(guān)性。
關(guān)于傳輸信道和調(diào)度場景的解釋，上述對于矩陣調(diào)制所描述的傳輸信道的類型和調(diào)度場景同樣適用于矢量調(diào)制。
根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選的是至少一個接收機(jī)使用最大概似或線性估計器來估計在所述調(diào)度的傳輸信道上發(fā)送并由所述接收機(jī)通過所述調(diào)度的傳輸信道的所述接收接口接收的數(shù)據(jù)符號。
由于使用了非正交矩陣或矢量調(diào)制方案，對于基于矩陣/矢量調(diào)制、發(fā)射并接收的數(shù)據(jù)符號的匹配濾波的數(shù)據(jù)符號的估計可能包含自干擾到無法提供數(shù)據(jù)符號的正確估計的程度。因此具有優(yōu)勢的是執(zhí)行最大概似或降低復(fù)雜性的線性均衡技術(shù)，例如迫零算法或最小均方差算法。兩種方法都可以具有優(yōu)勢地基于充分的統(tǒng)計集合，該統(tǒng)計集合通過由所述傳輸信道的接收接口接收到的數(shù)據(jù)符號的匹配濾波而獲得。
根據(jù)本發(fā)明的方法，具有優(yōu)勢的是具有最大CQI qk的傳輸信道k＝1，..，K被調(diào)度用于所述數(shù)據(jù)符號的所述傳輸。
特別地，如果所有的K個傳輸信道都實(shí)施相同的矩陣調(diào)制，則優(yōu)選的是具有最大CQI qk的傳輸信道k＝1，..，K被調(diào)度。BER由ECCM Rk的線性函數(shù)的行列式以及ECCM Rk的跡的一個嚴(yán)格單調(diào)遞減函數(shù)來精密地逼近。這樣當(dāng)通過具有最大CQI qk的傳輸信道傳輸數(shù)據(jù)時就會達(dá)到最低的BER或是在目標(biāo)BER固定時達(dá)到最低的功耗。還可以的是可能希望將對于期望的錯誤概率所使用的傳輸功率降到最小。這可以通過使用相同的CQI qk而以相似的方法來執(zhí)行。
如果不同的傳輸信道實(shí)施了不同的矩陣調(diào)制，也許具有不同的比率，則區(qū)分傳輸信道的錯誤概率的所計算的CQIek連同由CQImk，區(qū)分的速率和調(diào)制類型用于選擇具有給定功率和期望的錯誤概率的提供最高速率的傳輸信道，或是選擇具有期望速率和給定功率的提供最低錯誤概率的傳輸信道，或是選擇使用最低功率以達(dá)到具有期望速率的期望錯誤概率的傳輸信道。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，可以在例如log-log尺度中利用合適的可以給出最佳擬合的參數(shù)來逼近作為CQIek的線性函數(shù)的每個傳輸模式的錯誤概率。該逼近函數(shù)完全精確并且可以用于尋找最小化問題的答案。
根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選的是所述傳輸信道是無線通信系統(tǒng)的傳輸信道，并且所述傳輸信道的所述發(fā)射接口和接收接口分別是一個或多個發(fā)射機(jī)和一個或多個接收機(jī)的發(fā)射和接收天線元件。
所述的無線通信系統(tǒng)可以例如是通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)、全球移動通信系統(tǒng)(GSM)或是根據(jù)中間標(biāo)準(zhǔn)95(IS-95)的系統(tǒng)。還可以地，可以是例如HIPERLAN/2的無線局域網(wǎng)絡(luò)(W-LAN)系統(tǒng)或是802.11系統(tǒng)。
進(jìn)一步提出了一種計算機(jī)程序，具有可操作以使得處理器執(zhí)行上述方法步驟的指令。
進(jìn)一步提出了一種計算機(jī)程序產(chǎn)品包括具有可操作以使得處理器執(zhí)行上述方法步驟的指令的計算機(jī)程序。
進(jìn)一步提出了一種設(shè)備，用于為根據(jù)在非正交空間域和至少一個正交域中調(diào)制數(shù)據(jù)符號的非正交矩陣調(diào)制而調(diào)制的數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度具有相應(yīng)Nt，k發(fā)射接口和相應(yīng)Nr，k接收接口的K個傳輸信道k＝1，..，K，中的至少一個信道，其中至少一個等價信道矩陣(ECM)GK可以被定義為將所述數(shù)據(jù)符號轉(zhuǎn)換成被矩陣調(diào)制并且在所述傳輸信道k＝1，..，K中的一個信道的Nt，k發(fā)射接口上發(fā)射且在Nr，k接收接口處接收的數(shù)據(jù)符號，并且其中所述至少一個ECM Gk的等價信道相關(guān)矩陣(ECCM)Rk=GkH·Gk]]>與單位矩陣不成比例，所述設(shè)備包括用于計算所述K個傳輸信道的至少一個信道的相應(yīng)信道質(zhì)量指標(biāo)CQI qk的裝置，以及為所述矩陣調(diào)制的數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K個傳輸信道中的至少一個信道的裝置，其中所述調(diào)度至少部分基于所述計算的CQI qk。
進(jìn)一步提出一種無線通信系統(tǒng)中的發(fā)射站，用于為根據(jù)在非正交空間域和至少一個正交域中調(diào)制數(shù)據(jù)符號的非正交矩陣調(diào)制而調(diào)制的數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度具有相應(yīng)Nt，k發(fā)射接口和相應(yīng)Nr，k接收接口的K個傳輸信道k＝1，..，K，中的至少一個信道，其中至少一個等價信道矩陣(ECM)GK可以被定義為將所述數(shù)據(jù)符號轉(zhuǎn)換成被矩陣調(diào)制過并且在所述傳輸信道k＝1，..，K中的一個信道的Nt，k發(fā)射接口上發(fā)射且在Nr，k接收接口處接收的數(shù)據(jù)符號，并且其中所述至少一個ECM Gk的等價信道相關(guān)矩陣(ECCM)Rk=GkH·Gk]]>與單位矩陣不成比例，所述發(fā)射站包括計算所述K個傳輸信道的至少一個信道的信道質(zhì)量指標(biāo)CQI qk的裝置，以及為所述矩陣調(diào)制數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K傳輸信道中的至少一個信道的裝置，其中所述調(diào)度至少部分基于所述計算的CQI qk。
進(jìn)一步提出一種無線通信系統(tǒng)，包括至少一個發(fā)射站，以及至少一個接收站，其中，非正交矩陣調(diào)制在非正交空間域和至少一個正交域中調(diào)制數(shù)據(jù)符號，其中所述矩陣調(diào)制的數(shù)據(jù)符號在具有相應(yīng)Nt，k發(fā)射接口和相應(yīng)Nr，k接收接口的K個傳輸信道k＝1，..，K，中至少一個信道上傳輸，其中至少一個等價信道矩陣(ECM)GK可以被定義為將所述數(shù)據(jù)符號轉(zhuǎn)換成被矩陣調(diào)制過并且在所述傳輸信道k＝1，..，K中的一個信道的Nt，k發(fā)射接口上發(fā)射且在Nr，k接收接口處接收的數(shù)據(jù)符號，其中所述至少一個ECM Gk的等價信道相關(guān)矩陣(ECCM)Rk=GkH·Gk]]>與單位矩陣不成比例，其中所述至少一個發(fā)射站計算所述K個傳輸信道中的至少一個信道的相應(yīng)的信道質(zhì)量指標(biāo)CQI qk，以及為所述矩陣調(diào)制的數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K傳輸信道中的至少一個信道，其中所述調(diào)度至少部分基于所述計算的CQI qk。
進(jìn)一步提出一種設(shè)備，用于為數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度K個具有相應(yīng)Nt，k發(fā)射接口和相應(yīng)Nr，k接收接口的傳輸信道中的至少一個信道，其中至少兩個所述的數(shù)據(jù)符號從所述K個傳輸信道中的至少一個傳輸信道的Nt，k發(fā)射接口平行發(fā)射，該傳輸信道由信道矩陣Hk定義，所述設(shè)備包括用于計算所述K個傳輸信道中的至少一個信道的信道質(zhì)量指標(biāo)(CQI)qk的裝置，其中至少一個所述相應(yīng)的CQI qk是作為所述信道Hk的信道相關(guān)矩陣HkH·Hk的線性函數(shù)的行列式的函數(shù)而計算的，以及用于為所述數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K個傳輸信道中的至少一個信道的裝置，其中所述調(diào)度至少部分基于所述計算的CQI qk。
進(jìn)一步提出一種發(fā)射站，用于為數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度K個具有相應(yīng)Nt，k發(fā)射接口和相應(yīng)Nr，k接收接口的傳輸信道中的至少一個信道，其中至少兩個所述的數(shù)據(jù)符號從所述K個傳輸信道中的至少一個傳輸信道的Nt，k發(fā)射接口平行發(fā)射，該傳輸信道由信道矩陣Hk定義，所述發(fā)射站包括用于計算所述K個傳輸信道中的至少一個信道的信道質(zhì)量指標(biāo)(CQI)qk的裝置，其中至少一個所述相應(yīng)的CQI qk是作為所述信道Hk的信道相關(guān)矩陣HkH·Hk的線性函數(shù)的行列式的函數(shù)而計算的，以及用于為所述數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K個傳輸信道中的至少一個信道的裝置，其中所述調(diào)度至少部分基于所述計算的CQI qk。
進(jìn)一步提出一種無線通信系統(tǒng)，包括至少一個發(fā)射站，以及至少一個接收站，其中至少兩個數(shù)據(jù)符號從所述K個具有相應(yīng)Nt，k發(fā)射接口和相應(yīng)Nr，k接收接口的傳輸信道中的至少一個傳輸信道的Nt，k發(fā)射接口平行發(fā)射，其中所述至少一個傳輸信道由信道矩陣Hk定義，其中所述發(fā)射站計算所述K個傳輸信道中的至少一個信道的信道質(zhì)量指標(biāo)(CQI)qk，其中所述發(fā)射站將所述至少一個相應(yīng)的CQI qk作為所述信道Hk的信道相關(guān)矩陣HkH·Hk的線性函數(shù)的行列式的函數(shù)而計算，其中所述至少一個發(fā)射站為所述數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K個傳輸信道中的至少一個信道，并且其中所述調(diào)度至少部分基于所述計算的CQI qk。
參考下面的實(shí)施例，本發(fā)明的這些以及其他的方面將變得明顯。


圖1表示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的當(dāng)結(jié)合具有兩個發(fā)射天線元件(空時發(fā)射分集，STTD，虛線)的正交矩陣調(diào)制方案以及結(jié)合沒有STTD的單一天線發(fā)射(實(shí)線)來調(diào)度不同數(shù)量的傳輸信道K時所達(dá)到的誤碼率(BER)性能；圖2表示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的當(dāng)結(jié)合具有兩個發(fā)射天線元件(空時發(fā)射分集，STTD，虛線)的正交矩陣調(diào)制方案以及結(jié)合沒有STTD的單一天線發(fā)射(實(shí)線)調(diào)度不同數(shù)量的傳輸信道K時所調(diào)度的傳輸信道的信噪比(SNR)的概率密度函數(shù)(PDF)；圖3表示指示著計算根據(jù)本發(fā)明不同的非正交矩陣調(diào)制方案的Rk以及det Rk所需要的計算復(fù)雜度的降低的表格；
圖4表示根據(jù)本發(fā)明的不同正交矩陣調(diào)制方案和非正交矩陣調(diào)制方案的BER以及CQI qk＝detRk之間的相關(guān)性；圖5A表示根據(jù)本發(fā)明當(dāng)調(diào)度K＝2個傳輸信道中的一個信道時對于不同正交(STTD)以及非正交(TSTTD)矩陣調(diào)制方案以及不同CQI選擇的作為Eb/N0的函數(shù)的BER；圖5B表示根據(jù)本發(fā)明當(dāng)調(diào)度K＝2個傳輸信道中的一個信道時對于不同非正交(ABBA，DSTTD)矩陣調(diào)制方案以及不同CQI選擇的作為Eb/N0的函數(shù)的BER；圖5C表示根據(jù)本發(fā)明當(dāng)調(diào)度K＝2個傳輸信道中的一個信道時對于非正交DABBA矩陣調(diào)制方案以及不同CQI選擇的作為Eb/N0的函數(shù)的BER；圖6表示根據(jù)本發(fā)明用于結(jié)合非正交BLAST以及TSDDT矩陣調(diào)制對于不同數(shù)量的傳輸信道K進(jìn)行調(diào)度的作為Eb/N0的函數(shù)的BER；圖7表示根據(jù)本發(fā)明方法的流程圖；圖8表示根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出了在選擇分集設(shè)置中將非正交矩陣調(diào)制結(jié)合到調(diào)度中。該方案可以依據(jù)對于信道質(zhì)量指標(biāo)(CQI)的定義，該信道質(zhì)量指標(biāo)(CQI)作為決定K個傳輸信道中的哪些將被調(diào)度用于傳輸經(jīng)過矩陣調(diào)制并由發(fā)射機(jī)發(fā)射的數(shù)據(jù)符號的基礎(chǔ)。
在傳輸方案需要根據(jù)信道條件進(jìn)行修改的時候通常會產(chǎn)生對CQI的定義的需求，并且不同類型的修改方法要求不同的CQI。可以確定兩種不同的修改類型1.在具有作為資源分配基礎(chǔ)的多傳輸信道的系統(tǒng)中，例如在TDMA系統(tǒng)中的調(diào)度方法通過“最佳”信道將時隙分配給傳輸信道。這里的CQIek應(yīng)當(dāng)與該信道可以支持的性能相關(guān)。
2.根據(jù)信道條件，選擇正確的編碼和調(diào)制模式以使單一傳輸信道的速率和吞吐量最大化。該決定可以基于某些CQImk，閾值且之后應(yīng)當(dāng)改變編碼/調(diào)制。這意味著對于一個固定的信道比較兩種不同的編碼/調(diào)制的性能，因此CQImk，應(yīng)當(dāng)對信道可以支持的數(shù)據(jù)流的數(shù)量敏感。
最優(yōu)地，選擇分集的CQI由誤碼率或是由相應(yīng)的誤幀率(FER)給出，前者優(yōu)選地在信道編碼的解碼之后給出。通常使用基于解調(diào)后的BER的CQI。理想的CQI具有與誤碼率(BER)或誤幀率或誤塊率的一一對應(yīng)關(guān)系。在單一流(以及正交多流)信道中，具有與BER/FER最佳相關(guān)性的CQI是所接收到的信噪比(SNR)，其對于正交傳輸而說歸納為最大比值組合(MRC)信道功率。。這就是在例如Kogiantis參考文獻(xiàn)中所討論過的普通的最大C/I調(diào)度器。
對于非正交傳輸而言，尤其是對于本發(fā)明所考慮的具有多數(shù)據(jù)流的MIMO傳輸而言，情況就不是這樣簡單?？傂诺拦β剩瑲w納為整體SNR或C/I，現(xiàn)在不與信道相關(guān)矩陣的跡trHkHHk成比例。根據(jù)傳輸信道和所選擇的傳輸方案的具體情況，具有相同trHkHHk的MIMO信道可能仍然導(dǎo)致非常不同的BER/FER。
當(dāng)使用矩陣調(diào)制以對信號進(jìn)行編碼時尋找良好的CQI基至變得更加復(fù)雜。矩陣調(diào)節(jié)是用以提供更多的分集到傳輸中，并且最大化發(fā)射信號和接收信號之間的共有信息。結(jié)果是它們擁有約束其結(jié)構(gòu)的固有的對稱性。因此，信道質(zhì)量指標(biāo)并不僅僅依賴于傳輸信道，還依賴于符號經(jīng)過矩陣調(diào)制以及檢測的方式。這意味著原則上不同的矩陣調(diào)制和/或檢測方法會要求不同的信道質(zhì)量指標(biāo)。
根據(jù)本發(fā)明，提出了這種適于使用在非正交矩陣調(diào)制系統(tǒng)的多傳輸信道(上述分類中的第一類型)資源分配中的CQI。特別地，提出了比較簡單的CQI，其對于某些傳輸模式在達(dá)到相仿精確度的情況下與降低的搜索最大概似檢測的BER/FER一一對應(yīng)，該搜索最大概似是由接收通過被調(diào)度的傳輸信道的數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕邮諜C(jī)來執(zhí)行。
在討論圖3到圖7的結(jié)果之前，通過參考等式(1)的正交Alamouti空時編碼或其轉(zhuǎn)置(后者則被稱為空時發(fā)射分集(STTD)調(diào)制矩陣)、等式(2)的信號模型、等式(3)的等價信號模型以及等式(6)的等價信道相關(guān)矩陣(ECCM)Rk的定義，對根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的非正交矩陣調(diào)制方案進(jìn)行簡要的定義。
應(yīng)當(dāng)注意的是下面的實(shí)施例集中在空時矩陣調(diào)制技術(shù)，但其也可以直接應(yīng)用于其它的非正交矩陣調(diào)制技術(shù)，例如空頻矩陣調(diào)制技術(shù)或是空間極化矩陣調(diào)制技術(shù)。因此本發(fā)明的范圍不能理解為局限于下面的實(shí)施例。
非正交ABBA矩陣調(diào)制方案本方案的調(diào)制矩陣可以表示為XABBA=XAXBXBXA]]>其中XA為具有兩個數(shù)據(jù)符號x1和x2的等式(1)的轉(zhuǎn)置的STTD調(diào)制矩陣，XB為具有另外兩個數(shù)據(jù)符號x3和x4的等式(1)的轉(zhuǎn)置的STTD調(diào)制矩陣。為了最優(yōu)的性能，這些符號可以選擇為這些強(qiáng)制調(diào)制(comple modulated)符號的線性組合和/或旋轉(zhuǎn)。這應(yīng)用在本發(fā)明所討論的所有矩陣調(diào)制中。調(diào)制矩陣XABBA于是代表速率1的矩陣調(diào)制器，其在4個符號周期內(nèi)將4個數(shù)據(jù)符號映射到4發(fā)射天線元件上。
ABBA調(diào)制方案的ECCM可以確定為Rk=pk0nk00pk0nknk0pk00nk0pk]]>其中pk是所有信道的總功率而nk指的是兩個不同的STTD塊XA和XB之間干擾的強(qiáng)度。
對于Nt＝4個發(fā)射天線以及Nk，r＝2個接收天線的示例來說，實(shí)數(shù)值函數(shù)pk和nk定義為
pk=trHkHHk=14Σ|hk,ij|2]]>nk=12(Re(hk,13hk,11*)+Re(hk,12hk,14*)+Re(hk,23hk,21*)+Re(hk,24hk,22*))]]>可以看出Rk僅具有兩個不同的本征值pk±nk。應(yīng)當(dāng)注意的是不同的本征值的數(shù)量并不依賴于原有信道矩陣，只有元pk和nk的顯形式會依賴于原有信道矩陣。由于行列式由本征值的積而給出，所以我們?yōu)锳BBA得出detRk=(pk2-nk2)2]]>其與Rk的|對角線部分|2-|非對角線部分|2成比例。注意到，通過使用矩陣調(diào)制器的結(jié)構(gòu)，我們首先將Nk，r＝2接收天線的Rk=HkHHk]]>計算從128復(fù)數(shù)相乘以及112復(fù)數(shù)相加(128C×，112C+)簡化到12復(fù)數(shù)相乘以及10實(shí)數(shù)相加(12C×，10R+)，并且進(jìn)一步將計算detRk的復(fù)雜度從(40C×，30C+)簡化到(3R×，1R+)。這確實(shí)是很顯著的復(fù)雜度的降低。如果需要Rk的逆用以進(jìn)行調(diào)度或檢測則可以發(fā)現(xiàn)又一個復(fù)雜度的降低；該逆矩陣很普通地為Rk-1=1pk2-nk2pk0-nk00pk0-nk-nk0pk00-nk0pk]]>特別注意到該逆矩陣的對角線元與跡成比例并且與行列式成反比。
代替ECCM的行列式，我們也可以使用ECCM的線性函數(shù)的行列式的更普通的CQI。對于ABBA這就簡化為((a+pk)2-nk2)，其中a為常數(shù)，其可以在數(shù)字上確定以使得與性能的相關(guān)性最大。例如，對于QPSK調(diào)制和降低的搜索概似檢測，使用兩個接收天線找到最適合的a＝0.15。
ABBA矩陣調(diào)制的一種變體是所謂的對角ABBA。該調(diào)制矩陣寫為
XABBA=XA+XB00XA-XB]]>現(xiàn)在ECCM是對角的但是不是正交的。ECCM的行列式與普通ABBA相同。
非正交DABBA矩陣調(diào)制方案本方案的調(diào)制矩陣為XDABBA=XA+XCXB+XDXB-XDXA-XC]]>其中XA，XB，XC和XD分別為具有兩個數(shù)據(jù)符號的等式(1)的轉(zhuǎn)置的STTD調(diào)制矩陣。調(diào)制矩陣XDABBA于是代表速率2的矩陣調(diào)制器，其在4個符號周期內(nèi)將8個數(shù)據(jù)符號映射到4個發(fā)射天線元件上。DABBA調(diào)制方案的ECCM可以確定為Rk=pk,1+pk,20nk,10pk,1-pk,20i·nk,2sk*0pk,1+pk,20nk,10pk,1-pk,2-ski·nk,2nk,10pk,1+pk,20i·nk,2-sk*-pk,1+pk.200nk,10pk,1+pk,2ski·nk,20-pk,1+pk,2pk,1-pk,20i·nk,2sk*pk,1+pk,20nk,100pk,1-pk,2-ski·nk,20pk,1+pk,20nk,1i·nk,2-sk*-pk,1+pk,20nk,10pk,1+pk,20si·nk,20-pk,1+pk,20nk,10pk,1+pk,2]]>其中pk，1，pk，2分別是來自天線對(1，2)和(3，4)到所有接收天線的總信道功率，nk，1，nk，2是Hk的元的實(shí)數(shù)組合，而sk是復(fù)數(shù)項。同樣，位于Rk的對角線上的pk，1+pk，2是總信道功率，而位于非對角線上的其它項描述了塊之間的干擾。同樣，Rk只有兩個不同的本征值pk,1+pk,2±(pk,1-pk,2)2+nk,12-nk,22+|sk|2]]>因此行列式為detRk=(4pk,1pk,2+nk,12-nk,22+|sk|2)4]]>可以采用與ABBA方案相似的方式來構(gòu)建Rk的逆。在這種情況下復(fù)雜度的降低是極大的并且可以在圖3的表格中看出。因此使用所披露的方法，DABBA類型的高速率高分集的調(diào)制器的調(diào)度變得可行。由于其內(nèi)在的對稱性，也可以得到其它矩陣調(diào)制器的detRk的相似簡單表達(dá)。
對于det(aI+Rk)，(4·pk,1·pk,2+(pk,1+pk,2)(a2+2·a)+nk,12-nk,22+|sk|2)4]]>該常數(shù)a同樣可以在數(shù)字上確定，對于具有兩個接收天線的QPSK調(diào)制和降低的搜索最大概似檢測來說發(fā)現(xiàn)最佳的值為0.04。
非正交DSTTD矩陣調(diào)制方案本方案的調(diào)制矩陣為XDSTTD＝[XAXB]，其中XA和XB分別為由具有兩個數(shù)據(jù)符號的等式(1)的轉(zhuǎn)置Alamouti編碼給出的調(diào)制矩陣。調(diào)制矩陣XDSTTD于是代表速率2的矩陣調(diào)制器，其在2個符號周期內(nèi)將4個數(shù)據(jù)符號映射到4個發(fā)射天線元件上。
非正交TSTTD矩陣調(diào)制方案本方案的調(diào)制矩陣為XTSTTD=XA+171+i1+2i-1+2i1-i·XB]]>其中XA為具有兩個數(shù)據(jù)符號x1和x2的等式(1)的轉(zhuǎn)置的STTD調(diào)制矩陣，XB為具有另外兩個數(shù)據(jù)符號x3和x4的等式(1)的轉(zhuǎn)置的STTD調(diào)制矩陣。調(diào)制矩陣XTSTTD于是代表速率2的矩陣調(diào)制器，其在2個符號周期內(nèi)將4個數(shù)據(jù)符號映射到2個發(fā)射天線元件上。
TSTTD調(diào)制方案的ECCM可以確定為
Rk=pk,1+pk,20pk,1-pk,2sk0pk,1+pk,2sk*pk,2-pk,1pk,1-pk,2skpk,1+pk,20sk*pk,2-pk,10pk,1+pk,2]]>其中pk，1和pk，2分別是來自發(fā)射天線1和2到所有接收天線的，總功率，并且sk給出為sk=2hk,11*hk,12+2hk,21*hk,22]]>其中Hk為2×2。TSTTD的ECCM Rk具有顯著的特性即，detRk=(detHkHHk)2]]>指示著在這種情況下基于等價信道的調(diào)度和基于信道矩陣的調(diào)度對于優(yōu)選的CQI為等價的，從而進(jìn)一步簡化了基于等價信道的CQI的計算。
圖3描述了當(dāng)直接對ABBA、DABBA、TSTTD方案計算ECCM Rk及其行列式detRk時或是當(dāng)使用本發(fā)明所提出的簡單封閉型表達(dá)式計算ECCM Rk及其行列式detRk時所遇到的計算復(fù)雜度。計算復(fù)雜度就實(shí)數(shù)相乘(R×)和復(fù)數(shù)相乘(C×)以及實(shí)數(shù)相加(R+)和復(fù)數(shù)相加(C+)來給出。
對于TSTTD方案，detRk可以直接從detHk計算出。所提出的算法計算行列式的復(fù)雜度是直接方法的復(fù)雜度的2Q次方根，其中Q為調(diào)制中復(fù)數(shù)符號的數(shù)量，也就是對于ABBA、DABBA以及TSTTD來說分別為4、8和4。
圖4描述了根據(jù)本發(fā)明的不同正交矩陣調(diào)制方案(STTD)和非正交矩陣調(diào)制方案(ABBA、DSTTD、TSTTD以及DABBA)的BER以及優(yōu)選CQI qk＝detRk之間的相關(guān)性。該模擬假設(shè)在具有固定在6dB的Eb/N0的傳輸信道的接收端有加性高斯白噪聲(AWGN)，QPSK調(diào)制的符號被用作數(shù)據(jù)符號，并且傳輸信道矩陣中的項目假設(shè)為i.i.d.的瑞利分布的。
很明顯地，所提出的CQI qk＝detRk對于所有模擬的正交和非正交矩陣調(diào)制方案顯示出與BER很強(qiáng)的相關(guān)性。由于BER是Eb/N0的單調(diào)函數(shù)，在一個操作點(diǎn)上獲得的性質(zhì)上的結(jié)果是不會隨著Eb/N0發(fā)生變化。由于兩兩錯誤概率可以用BPSK調(diào)制系統(tǒng)的兩兩錯誤概率表示出來，因此該結(jié)果對于高階的調(diào)制仍然持續(xù)。代替減少的搜索ML的其它類型的檢測的效應(yīng)，例如迫零塊線性檢測器或最小均方差塊線性檢測器的線性檢測算法還有待研究。
圖5A、5B和5C描述了根據(jù)本發(fā)明當(dāng)調(diào)度K＝2個傳輸信道中的一個信道時對于不同正交(STTD)以及非正交(TSTTD，ABBA，DSTTD以及DABBA)矩陣調(diào)制方案以及不同CQI選擇的作為Eb/N0的函數(shù)的模擬BER。瑞利衰落傳輸信道、在被調(diào)度傳輸信道的接收接口處的AWGN以及對于具有較好CQI的傳輸信道的機(jī)會調(diào)度無視例如均值分組延遲等的潛在臨時調(diào)度限制的狀態(tài)而執(zhí)行。對于STTD和TSTTD，16QAM調(diào)制的數(shù)據(jù)符號被傳輸，而對于ABBA、DSTTD和DABBA，則傳輸QPSK調(diào)制的符號。除了STTD，其具有2bps的比特率，所有的非正交方案具有4bps的比特率。
對于每一個矩陣調(diào)制方案，描述了沒有調(diào)度(隨意選擇K＝2個傳輸信道中的一個而無視其CQI)而具有qk＝det Rk以及CQIqk=detHkHHk]]>的BER性能。對于STTD、DABBA以及TSTTD方案來說，還額外地描述了對于CQI qk＝tr Rk的BER性能。
從附圖5A、5B和5C中可以容易地看出，基于CQI qk＝det Rk的調(diào)度對于所有調(diào)查的矩陣調(diào)制方案來說性能最佳。然而，對于基于Rk的跡以及HkHHk的行列式的CQI同樣能夠達(dá)到關(guān)于沒有調(diào)度的系統(tǒng)的BER性能的Eb/N0上的顯著增益。
CQI還可以的選擇包括了Rk的逆的跡、Hk的條件數(shù)、Gk的條件數(shù)以及Rk的對角線部分和非對角線部分之間大小的比率或差值。
圖6描述了例如貝爾實(shí)驗室分層空時結(jié)構(gòu)(BLAST)方案的矢量調(diào)制結(jié)合在具有K＝2和K＝8傳輸信道的選擇分集設(shè)置中的調(diào)度的性能，并將其與TSTTD方案進(jìn)行比較。
在圖6中，兩種方案都使用了Nt＝2發(fā)射天線元件和Nk，r＝2接收天線元件以及QPSK調(diào)制的數(shù)據(jù)符號，噪聲為AWGN并且傳輸信道為i.i.d.平瑞利衰落信道。在每一種方案中，在兩個時刻內(nèi)傳輸4個數(shù)據(jù)符號，其中對于BLAST方案的調(diào)制矩陣為XBLAST=x1x3x2x4]]>也就是，在每一個符號周期內(nèi)有兩個數(shù)據(jù)符號被映射到非正交空間資源上。
圖6描述了調(diào)度K＝2和K＝8傳輸信道的結(jié)果以及沒有調(diào)度的結(jié)果。對于調(diào)度結(jié)果，對TSTTD方案調(diào)度具有最大CQI qk＝det Rk的傳輸信道，并且在BLAST情況下調(diào)度具有最大qk=detHkHHk]]>的傳輸信道。
從圖6中清楚可見調(diào)度增長了TSTTD(虛線曲線)以及BLAST(實(shí)線曲線)的性能，尤其是在傳輸信道K的數(shù)目增長時。對于BLAST方案來自調(diào)度的增益較大，因此當(dāng)添加更多的傳輸信道時其性能的差將會降低。但是即使對于K＝8傳輸信道，TSTTD仍然具有BER＝10-3的較好性能，Eb/N0的差約為1.5db。還有，對于機(jī)會調(diào)度該模擬是僅顯示了調(diào)度增益的上限的結(jié)果。實(shí)際上，該增益可以更小，這意味著TSTTD對于更大數(shù)目的傳輸信道其性能可以優(yōu)于從機(jī)會調(diào)度結(jié)果所期望的性能。同樣當(dāng)允許CQI與線性函數(shù)的行列式也就是qk=det(aI+HkHHk)]]>成比例并且調(diào)整每一個方案的常數(shù)a以確保CQI與BER之間最好的相關(guān)性時，可以看出增益將進(jìn)一步增長。在本例中對于TSTTD的最優(yōu)常數(shù)為0.04并且對于BLAST為0.0。
圖7描述了根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例(ABBA非正交矩陣調(diào)制方案)的流程圖。
在第一步驟10，傳輸信道指數(shù)初始化為1，并且變量qmax被設(shè)置為零。接著從存儲器獲得該信道矩陣Hk或是從之前通過所述傳播信道接收的信號來估計該信道矩陣Hk。在步驟12，從所述的信道矩陣Hk計算函數(shù)pk和nk。在步驟13，從函數(shù)pk和nk計算CQI qk＝det Rk。接著在步驟14比較該CQI qk與qmax，如果qk大于qmax，則qmax被設(shè)置為等于qk并且在步驟15將變量kmax設(shè)置等于k。在步驟16，傳輸信道指數(shù)k增長1，并且在步驟17中檢查傳輸信道指數(shù)k是否等于在其中執(zhí)行調(diào)度的傳輸信道K的數(shù)目。如果情況不是這樣，則重復(fù)步驟11到16直到傳輸信道指數(shù)k等于K。接著在步驟18，對于有待通過具有指數(shù)kmax的傳輸信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)符號執(zhí)行根據(jù)ABBA方案的矩陣調(diào)制。經(jīng)過矩陣調(diào)制的數(shù)據(jù)符號接著在步驟19進(jìn)行傳輸，并且從步驟10開始再次進(jìn)行流程。
圖8描述了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。該設(shè)備包括相應(yīng)的數(shù)據(jù)分組緩沖器20-1...20-3，其包含到達(dá)所述設(shè)備并且有待通過K個相應(yīng)傳輸信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組，其中在圖8所示的例子中，保持K＝3。每一個分組緩沖器20-1...20-3分別由緩沖器控制器21-1...21-3控制。該緩沖器控制器21-1...21-3將緩沖器20-1...20-3的狀態(tài)用信號通知給調(diào)度器22。進(jìn)一步，當(dāng)被所述調(diào)度器22觸發(fā)時，所述緩沖器控制器21-1...21-3能夠?qū)?shù)據(jù)分組傳送給矩陣調(diào)制器26，其中包含在數(shù)據(jù)分組中的數(shù)據(jù)符號被矩陣調(diào)制并接著經(jīng)由發(fā)射模塊27-1...27-4以及發(fā)射天線元件28-1...28-4發(fā)射。所述調(diào)度器22進(jìn)一步接收來自CQI計算實(shí)例23的輸入，其從信道存儲器24獲得傳輸信道數(shù)據(jù)，而信道存儲器24又由信道估計實(shí)例25進(jìn)行更新。CQI計算實(shí)例23基于從所述信道存儲器24處獲得的各個傳輸信道數(shù)據(jù)確定K個傳輸信道中的數(shù)個信道的CQI。例如，當(dāng)應(yīng)用ABBA矩陣調(diào)制方案時，所述CQI計算實(shí)例23從信道矩陣Hk中的項目hk，ij計算函數(shù)pk和nk并接著從所述函數(shù)pk和nk確定CQI qk。所計算出的CQI于是被饋送到調(diào)度器22中。基于來自CQI計算實(shí)例23的輸入以及來自緩沖器控制器21-1...21-3的輸入，調(diào)度器確定K個傳輸信道中的哪一個傳輸信道被優(yōu)選地調(diào)度用于矩陣調(diào)制過的數(shù)據(jù)符號的傳輸，因此所述傳輸?shù)腂ER就盡可能地低。這種調(diào)度至少部分地基于由所述實(shí)例23計算的CQI。然而，可以想象，雖然傳輸信道k＝1的CQI1大于傳輸信道k＝2的CQI2，但是由于在與傳輸信道k＝2相關(guān)的數(shù)據(jù)分組緩沖器20-2中的數(shù)據(jù)分組比與傳輸信道k＝1相關(guān)的數(shù)據(jù)分組緩沖器20-1中的數(shù)據(jù)分組緊急，因此在與傳輸信道k＝2相關(guān)的數(shù)據(jù)分組緩沖器20-2中的數(shù)據(jù)分組被矩陣調(diào)制并被傳輸。調(diào)度的結(jié)果被以信號通知給相應(yīng)的緩沖器控制器21-1...21-3，而相應(yīng)的緩沖器控制器21-1...21-3又將數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)給矩陣調(diào)制器26以進(jìn)行矩陣調(diào)制和傳輸。
上面通過優(yōu)選實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。應(yīng)當(dāng)注意到對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說還存在有其它可以實(shí)施的方法和變形而不會背離所附權(quán)利要求的精神和范圍。特別地，所提出的CQI可以用作任何在MIMO/MISO系統(tǒng)中操作的調(diào)度算法的一部分，其中當(dāng)進(jìn)行調(diào)度時考慮特定鏈路信息。所提出的CQI為任何非正交MIMO或MISO傳輸方案工作。所提出的算法通過任何雙工(FDD/TDD/混合)、多接入(CDMA、TDMA、SDMA、OFDMA)單載波/多載波(MC-CDMA/OFDMA)系統(tǒng)在任何級聯(lián)反饋/波束賦形方案中工作。可以使用任何信道編碼(trellis，convolutional，turbo，block，LDPC，TCM)、任何調(diào)制(PAM，PSK，QAM，更高維度的球形/格子)以及聯(lián)合/個別信道編碼/空時編碼/調(diào)制和聯(lián)合/個別檢測/解碼(線性，解相關(guān)，LMMSE，最大概似，降低搜索最大概似，球體)。僅有的要求是在某個階段可以用實(shí)際上從非正交空間資源(天線/波束/極化)傳輸?shù)氖噶?在非正交空間資源中)或矩陣(在正交空間和實(shí)質(zhì)上正交資源中)以及實(shí)質(zhì)上正交的資源(時間，頻率，副載波，編碼，空間/極化本征值)來描述傳輸。
權(quán)利要求
1.一種方法，用于為根據(jù)在非正交空間域和至少一個正交域中調(diào)制數(shù)據(jù)符號的非正交矩陣調(diào)制而調(diào)制的數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度具有相應(yīng)Nt，k發(fā)射接口和相應(yīng)Nr，k接收接口的K個傳輸信道k＝1，..，Ki中至少一個信道，其中至少一個等價信道矩陣(ECM)GK可以被定義為將所述數(shù)據(jù)符號轉(zhuǎn)換成被矩陣調(diào)制過并且在所述傳輸信道k＝1，..，K中的一個信道的Nt，k發(fā)射接口上發(fā)射且在Nr，k接收接口處接收的數(shù)據(jù)符號，并且其中所述至少一個ECM Gk的等價信道相關(guān)矩陣(ECCM)Rk=GkH·Gk]]>與單位矩陣不成比例，所述方法包括計算所述K傳輸信道的至少一個信道的信道質(zhì)量指標(biāo)(CQI)qk，以及為所述矩陣調(diào)制的數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K傳輸信道中的至少一個信道，其中所述調(diào)度至少部分基于所述計算的CQI qk。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對于所述K個傳輸信道中至少一個信道的所述相應(yīng)的CQI qk是從所述的ECCM Rk獲得。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中對于所述K個傳輸信道中的至少一個信道計算作為所述ECCM Rk的線性函數(shù)的行列式的函數(shù)的所述相應(yīng)的CQI qk。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中對于所述K個傳輸信道中的至少一個信道計算作為所述ECCM Rk的跡的函數(shù)的所述相應(yīng)的CQI qk。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中對于所述K個傳輸信道中的至少一個信道計算作為所述ECCM Rk的逆的跡的函數(shù)的所述相應(yīng)的CQI qk。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對于所述K個傳輸信道中的至少一個信道計算作為信道矩陣Hk的元的函數(shù)的所述相應(yīng)的CQI qk，該信道矩陣Hk定義了所述至少一個傳輸信道，并且其中所述函數(shù)在利用了所述ECCM Rk的結(jié)構(gòu)特性之下從所述ECCM Rk獲得。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述非正交矩陣調(diào)制是ABBA非正交矩陣調(diào)制，該ABBA非正交矩陣調(diào)制將4個數(shù)據(jù)符號的塊映射到所述至少一個正交域的4個單元的Nt，k＝4發(fā)射接口上，并且基于兩個空時發(fā)射分集(STTD)編碼的非正交組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述ECCM Rk具有的形式為Rk=pk0nk00pk0nknk0pk00nk0pk]]>并且其中pk和nk是所述信道矩陣Hk的元的實(shí)數(shù)值函數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中對所述K個傳輸信道中的至少一個信道計算作為的函數(shù)的所述((a+pk)2-nk2)2相應(yīng)的CQI qk，并且其中a為常數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述非正交矩陣調(diào)制是DABBA非正交矩陣調(diào)制，該DABBA非正交矩陣調(diào)制將8個數(shù)據(jù)符號的塊映射到所述至少一個正交域的4個單元的Nt，k＝4發(fā)射接口上，并且基于四個空時發(fā)射分集(STTD)編碼的非正交組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述ECCM Rk具有的形式為Rk=pk,1+pk,20nk,10pk,1-pk,20i·nk,2sk*0pk,1+pk,20nk,10pk,1-pk,2-ski·nk,2nk,10pk,1+pk,20i·nk,2-sk*-pk,1+pk,200nk,10pk,1+pk,2ski·nk,20-pk,1+pk,2pk,1-pk,20i·nk,2sk*pk,1+pk,20nk,100pk,1-pk,2-ski·nk,20pk,1+pk,20nk,1i·nk,2-sk*-pk,1+pk,20nk,10pk,1+pk,20si·nk,20-pk,1+pk,20nk,10pk,1+pk,2]]>其中，pk，1，pk，2，nk，1和nk，2是所述信道矩陣Hk的元的實(shí)數(shù)值函數(shù)并且其中sk是所述信道矩陣Hk的元的復(fù)數(shù)值函數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中對所述K個傳輸信道中的至少一個信道計算作為(4·pk，1·pk，2+(pk，1+pk，2)(a2+2·a)+n2k，1-n2k，2+|sk|2)4的函數(shù)的所述相應(yīng)的CQI qk，并且其中a為常數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述非正交矩陣調(diào)制是TSTTD非正交矩陣調(diào)制，該TSTTD非正交矩陣調(diào)制將4個數(shù)據(jù)符號的塊映射到所述至少一個正交域的2個單元的Nt，k＝2發(fā)射接口上，并且基于兩個STTD編碼的非正交組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述的ECCM Rk具有的形式為Rk=pk,1+pk,20pk,1-pk,2sk0pk,1+pk,2sk*pk,2-pk,1pk,1-pk,2skpk,1+pk,20sk*pk,2-pk,10pk,1+pk,2]]>其中，pk，1和pk，2是所述信道矩陣Hk的元的實(shí)數(shù)值函數(shù)并且其中sk是所述信道矩陣Hk的元的復(fù)數(shù)值函數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中對于所述K個傳輸信道中的至少一個信道計算作為(det(aI+HkHHk))的函數(shù)的所述相應(yīng)的CQI qk，并且其中a為常數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述非正交矩陣調(diào)制為DSTTD非正交矩陣調(diào)制，該TSTTD非正交矩陣調(diào)制將4個數(shù)據(jù)符號的塊映射到所述至少一個正交域的2個單元的Nt，k＝4發(fā)射接口上，并且基于兩個STTD編碼的非正交組合。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述非正交矩陣調(diào)制包括空時編碼或空頻編碼。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述非正交矩陣調(diào)制包括至少兩個正交矩陣調(diào)制的組合。
19.一種方法，用于對數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度K個具有相應(yīng)Nt，k發(fā)射接口和相應(yīng)Nr，k接收接口的傳輸信道k＝1，..，K中的至少一個信道的方法，其中至少兩個所述的數(shù)據(jù)符號從所述K個傳輸信道中的至少一個傳輸信道的Nt，k發(fā)射接口平行發(fā)射，該傳輸信道由信道矩陣Hk定義，所述方法包括計算所述K個傳輸信道中的至少一個信道的信道質(zhì)量指標(biāo)(CQI)qk，其中至少一個所述相應(yīng)的CQI qk是作為所述信道矩陣Hk的信道相關(guān)矩陣HkH·Hk的線性函數(shù)的行列式的函數(shù)而計算的，并且為所述數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K個傳輸信道中的至少一個信道，其中所述調(diào)度至少部分基于所計算的CQI qk。
20.根據(jù)權(quán)利要求1到19任意一個所述的方法，其中至少一個接收機(jī)使用最大概似算法或線性估計器來估計在所述調(diào)度的傳輸信道上傳輸并由所述接收機(jī)通過所述調(diào)度的傳輸信道的所述接收接口接收的數(shù)據(jù)符號。
21.根據(jù)權(quán)利要求1到19中任意一個所述的方法，其中具有最大CQI qk的傳輸信道k＝1，..，K被調(diào)度用于所述數(shù)據(jù)符號的所述傳輸。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述傳輸信道是無線通信系統(tǒng)的傳輸信道，并且其中所述傳輸信道的所述發(fā)射接口和接收接口分別是一個或多個發(fā)射機(jī)和一個或多個接收機(jī)的發(fā)射和接收天線元件。
23.一種計算機(jī)程序，具有可運(yùn)行以使得處理器執(zhí)行權(quán)利要求1到19中任意一個所述的方法步驟的指令。
24.一種計算機(jī)程序產(chǎn)品，包括一種具有可運(yùn)行以使得處理器執(zhí)行權(quán)利要求1到19中任意一個所述的方法步驟的指令的計算機(jī)程序。
25.一種設(shè)備，用于為根據(jù)在非正交空間域和至少一個正交域中調(diào)制數(shù)據(jù)符號的非正交矩陣調(diào)制而調(diào)制的數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度具有相應(yīng)Nt，k發(fā)射接口和相應(yīng)Nr，k接收接口的K個傳輸信道k＝1，..，Ki中的至少一個信道，其中至少一個等價信道矩陣(ECM)GK可以被定義為將所述數(shù)據(jù)符號轉(zhuǎn)換成經(jīng)矩陣調(diào)制并且在所述傳輸信道k＝1，..，K中的一個信道的Nt，k發(fā)射接口上發(fā)射且在Nr，k接收接口處接收的數(shù)據(jù)符號，并且其中所述至少一個ECM Gk的等價信道相關(guān)矩陣(ECCM)Rk=GkH·Gk]]>與單位矩陣不成比例，所述設(shè)備包括用于計算所述K個傳輸信道的至少一個信道的相應(yīng)信道質(zhì)量指標(biāo)CQI qk的裝置，以及為所述經(jīng)矩陣調(diào)制的數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K個傳輸信道中的至少一個信道的裝置，其中所述調(diào)度至少部分基于所述計算的CQI qk。
26.一種無線通信系統(tǒng)中的發(fā)射站，用于為根據(jù)在非正交空間域和至少一個正交域中調(diào)制數(shù)據(jù)符號的非正交矩陣調(diào)制而調(diào)制的數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度具有相應(yīng)Nt，k發(fā)射接口和相應(yīng)Nr，k接收接口的K個傳輸信道k＝1，..，Ki中的至少一個信道，其中至少一個等價信道矩陣(ECM)Gk可以被定義為將所述數(shù)據(jù)符號轉(zhuǎn)換成經(jīng)矩陣調(diào)制并且在所述傳輸信道k＝1，..，K中的一個信道的Nt，k發(fā)射接口上發(fā)射且在Nr，k接收接口處接收的數(shù)據(jù)符號，并且其中所述至少一個ECM Gk的等價信道相關(guān)矩陣(ECCM)Rk=GkH·Gk]]>與單位矩陣不成比例，所述發(fā)射站包括用于計算所述K個傳輸信道的至少一個信道的信道質(zhì)量指標(biāo)CQI qk的裝置，以及為所述經(jīng)矩陣調(diào)制的數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K傳輸信道中的至少一個信道的裝置，其中所述調(diào)度至少部分基于所述計算的CQI qk。
27.一種無線通信系統(tǒng)，包括至少一個發(fā)射站，以及至少一個接收站，其中，非正交矩陣調(diào)制在非正交空間域和至少一個正交域中調(diào)制數(shù)據(jù)符號，其中所述經(jīng)矩陣調(diào)制的數(shù)據(jù)符號在具有相應(yīng)Nt，k發(fā)射接口和相應(yīng)Nr，k接收接口的K個傳輸信道k＝1，..，Ki中的至少一個信道上傳輸，其中至少一個等價信道矩陣(ECM)GK可以被定義為將所述數(shù)據(jù)符號轉(zhuǎn)換成經(jīng)矩陣調(diào)制并且在所述傳輸信道k＝1，..，K中的一個信道的Nt，k發(fā)射接口上發(fā)射且在Nr，k接收接口處接收的數(shù)據(jù)符號，其中所述至少一個ECM Gk的等價信道相關(guān)矩陣(ECCM)Rk=GkH·Gk]]>與單位矩陣不成比例，其中所述至少一個發(fā)射站計算所述K個傳輸信道中的至少一個傳輸信道的相應(yīng)的信道質(zhì)量指標(biāo)CQI qk，以及為所述經(jīng)矩陣調(diào)制的數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K傳輸信道中的至少一個信道，其中所述調(diào)度至少部分基于所述計算的CQI qk。
28.一種設(shè)備，用于為數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度K個具有相應(yīng)Nt，k發(fā)射接口和相應(yīng)Nr，k接收接口的傳輸信道中的至少一個傳輸信道，其中至少兩個所述的數(shù)據(jù)符號從所述K個傳輸信道中的至少一個傳輸信道的Nt，k發(fā)射接口平行發(fā)射，該傳輸信道由信道矩陣Hk定義，所述設(shè)備包括用于計算所述K個傳輸信道中的至少一個信道的相應(yīng)信道質(zhì)量指標(biāo)(CQI)qk的裝置，其中至少一個所述相應(yīng)的CQI qk是作為所述信道矩陣Hk的信道相關(guān)矩陣HkH·Hk的線性函數(shù)的行列式的函數(shù)而計算的，以及用于為所述數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K個傳輸信道中的至少一個信道的裝置，其中所述調(diào)度至少部分基于所述計算的CQI qk。
29.一種發(fā)射站，用于為數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度K個具有相應(yīng)Nt，k發(fā)射接口和相應(yīng)Nr，k接收接口的傳輸信道中的至少一個傳輸信道，其中至少兩個所述的數(shù)據(jù)符號從所述K個傳輸信道中的至少一個傳輸信道的Nt，k發(fā)射接口平行發(fā)射，該傳輸信道由信道矩陣Hk定義，所述發(fā)射站包括用于計算所述K個傳輸信道中的至少一個信道的相應(yīng)信道質(zhì)量指標(biāo)(CQI)qk的裝置，其中至少一個所述相應(yīng)的CQI qk是作為所述信道矩陣Hk的信道相關(guān)矩陣HkH·Hk的線性函數(shù)的行列式的函數(shù)而計算的，以及用于為所述數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K個傳輸信道中的至少一個傳輸信道的裝置，其中所述調(diào)度至少部分基于所述計算的CQI qk。
30.一種無線通信系統(tǒng)，包括至少一個發(fā)射站，以及至少一個接收站，其中至少兩個數(shù)據(jù)符號從所述K個具有Nt，k發(fā)射接口和Nr，k接收接口的傳輸信道中的至少一個傳輸信道的Nt，k發(fā)射接口平行發(fā)射，其中所述至少一個傳輸信道由信道矩陣Hk定義，其中所述發(fā)射站計算所述K個傳輸信道中的至少一個信道的相應(yīng)信道質(zhì)量指標(biāo)(CQI)qk，其中所述發(fā)射站將所述至少一個相應(yīng)的CQI qk作為所述信道矩陣Hk的信道相關(guān)矩陣HkH·Hk的線性函數(shù)的行列式的函數(shù)而計算，其中所述至少一個發(fā)射站為所述數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度所述K個傳輸信道中的至少一個信道，并且其中所述調(diào)度至少部分基于所述計算的CQI qk。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種方法，用于為矩陣或矢量調(diào)制的數(shù)據(jù)符號的傳輸調(diào)度具有相應(yīng)N
文檔編號H04B7/04GK1879340SQ200380110784
公開日2006年12月13日 申請日期2003年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月3日
發(fā)明者皮若·帕薩南, 奧拉夫·蒂爾克科南 申請人:諾基亞公司