專利名稱：在多天線通信系統(tǒng)中利用空間擴頻的廣播發(fā)射的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及通信，特別涉及用于在多天線通信系統(tǒng)中廣播數(shù)據(jù)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
多天線通信系統(tǒng)在發(fā)射實體處采用多個發(fā)射天線，在接收實體處采用一個或多個接收天線，以用于數(shù)據(jù)傳輸。因而，多天線通信系統(tǒng)可以是多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)或者多輸入單輸出(MISO)系統(tǒng)。MIMO系統(tǒng)采用多個(NT)發(fā)射天線和多個(NR)接收天線，以用于數(shù)據(jù)傳輸。由NT個發(fā)射天線和NR個接收天線形成的MIMO信道可以分解為NS個空間信道，其中NS≤min{NT，NR}。NS個X間信道可用于以能夠獲得更大的可靠性和/或更高的總吞吐量的方式來傳輸數(shù)據(jù)。MISO系統(tǒng)采用多個(NT)發(fā)射天線和一個接收天線，以用于數(shù)據(jù)傳輸。由NT個發(fā)射天線和單個接收天線形成的MISO信道由單個空間信道組成。
MIMO系統(tǒng)中的接入點可以向大量的多天線用戶終端廣播數(shù)據(jù)，這些用戶終端可以分布在接入點的整個覆蓋區(qū)域中。在接入點與每個所述用戶終端之間形成不同的MIMO信道。每個MIMO信道可以經(jīng)歷不同的信道狀況(例如，不同的衰落、多徑和干擾效應(yīng))。因而，每個MIMO信道的空間信道可以獲得不同的信號—噪聲干擾比(SNR)。空間信道的SNR決定了該空間信道的傳輸能力，典型地，傳輸能力由可在空間信道上可靠傳輸?shù)奶囟〝?shù)據(jù)速率來量化。對于時變MIMO信道，信道狀況隨時間變化，且每個空間信道的SNR也隨時間變化。
廣播發(fā)射是一種旨在由系統(tǒng)中任意數(shù)量的用戶終端而不是特定用戶終端接收的數(shù)據(jù)發(fā)射。典型地，廣播發(fā)射以能夠?qū)崿F(xiàn)指定服務(wù)質(zhì)量(QoS)的方式進行編碼和發(fā)射。例如，服務(wù)質(zhì)量可以由在任意給定時刻處、在給定廣播覆蓋區(qū)域中、由占特定百分比(例如99.9％)的用戶終端對廣播傳輸?shù)臒o誤接收來量化。同樣地，服務(wù)質(zhì)量可以由“斷線”概率來量化，斷線概率是在廣播覆蓋區(qū)域中不能正確解碼廣播發(fā)射的用戶終端的百分比(例如0.1％)。
廣播發(fā)射觀測用于廣播覆蓋區(qū)域中的全體用戶終端的全體MIMO信道。用于每個用戶終端的MIMO信道相對于用于其它用戶終端的MIMO信道來說是隨機的。此外，用于用戶終端的MIMO信道可能隨著時間而變化。為了保證廣播發(fā)射能夠滿足特定的服務(wù)質(zhì)量，典型地，將廣播發(fā)射的數(shù)據(jù)速率選擇得足夠低，以便即使是具有最差信道狀況的用戶終端(即最差情況下的用戶終端)也能夠可靠地解碼該廣播發(fā)射。于是，這種系統(tǒng)的廣播性能就可由系統(tǒng)中所有用戶終端的預(yù)期最差信道狀況來指示。相似的現(xiàn)象也出現(xiàn)在MISO系統(tǒng)中。
因而，在本領(lǐng)域中，需要能夠在多天線通信系統(tǒng)中更有效地廣播數(shù)據(jù)的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，描述了一種在無線多天線通信系統(tǒng)中廣播數(shù)據(jù)的方法，其中處理至少一個數(shù)據(jù)塊以獲取至少一個數(shù)據(jù)符號塊。利用多個導(dǎo)引矩陣對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行空間處理，以獲取多個發(fā)射符號序列。從多個發(fā)射天線向系統(tǒng)中的多個接收實體廣播所述多個發(fā)射符號序列，其中對于所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊，所述多個導(dǎo)引矩陣使得由所述多個接收實體中每一個接收實體觀測到的有效信道隨機化。
在另一實施例中，描述了一種用于無線多天線通信系統(tǒng)中的設(shè)備，其包括數(shù)據(jù)處理器，用于處理至少一個數(shù)據(jù)塊以獲取至少一個數(shù)據(jù)符號塊；空間處理器，用于利用多個導(dǎo)引矩陣對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行空間處理，以獲取多個發(fā)射符號序列；以及多個發(fā)射機單元，從多個發(fā)射天線向系統(tǒng)中的多個接收實體廣播所述多個發(fā)射符號序列，其中對于所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊，所述多個導(dǎo)引矩陣使得由所述多個接收實體中每一個接收實體觀測到的有效信道隨機化。
在另一實施例中，描述了一種用于無線多天線通信系統(tǒng)中的設(shè)備，其包括用于處理至少一個數(shù)據(jù)塊以獲取至少一個數(shù)據(jù)符號塊的裝置；利用多個導(dǎo)引矩陣對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行空間處理，以獲取多個發(fā)射符號序列的裝置；以及從多個發(fā)射天線向系統(tǒng)中的多個接收實體廣播所述多個發(fā)射符號序列的裝置，其中對于所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊，所述多個導(dǎo)引矩陣使得由所述多個接收實體中每一個接收實體觀測到的有效信道隨機化。
在另一實施例中，描述了一種在無線多天線通信系統(tǒng)中廣播數(shù)據(jù)的方法，其中處理多個數(shù)據(jù)流，以獲取多個數(shù)據(jù)符號塊，其中每個數(shù)據(jù)符號塊對應(yīng)于一個編碼數(shù)據(jù)塊。利用多個導(dǎo)引矩陣對所述多個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行空間處理，以獲取多個發(fā)射符號序列。從多個發(fā)射天線向系統(tǒng)中的多個接收實體廣播所述多個發(fā)射符號序列，其中對于所述多個數(shù)據(jù)符號塊，所述多個導(dǎo)引矩陣使得由所述多個接收實體中每一個接收實體觀測到的有效信道隨機化。
在另一實施例中，描述了一種在無線多天線通信系統(tǒng)中接收廣播發(fā)射的方法，其中經(jīng)由多個接收天線獲取對應(yīng)于至少一個數(shù)據(jù)符號塊的多個接收數(shù)據(jù)符號，其中在從多個發(fā)射天線向多個接收實體廣播之前，已利用多個導(dǎo)引矩陣對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊進行了空間處理。獲取對有效多輸入多輸出(MIMO)信道的信道估計，所述有效多輸入多輸出信道由所述多個導(dǎo)引矩陣以及所述多個發(fā)射天線和所述多個接收天線之間的MIMO信道形成。利用所述信道估計對所述接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行接收機空間處理，以獲取對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)符號估計。
在另一實施例中，描述了一種用于無線多天線通信系統(tǒng)中的設(shè)備，其包括多個接收機單元，經(jīng)由多個接收天線獲取對應(yīng)于至少一個數(shù)據(jù)符號塊的多個接收數(shù)據(jù)符號，其中在從多個發(fā)射天線向多個接收實體廣播之前， 已利用多個導(dǎo)引矩陣對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊進行了空間處理；信道估計器，獲取對有效多輸入多輸出(MIMO)信道的信道估計，所述有效多輸入多輸出信道由所述多個導(dǎo)引矩陣以及所述多個發(fā)射天線和所述多個接收天線之間的MIMO信道形成；以及空間處理器，利用所述信道估計對所述接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行接收機空間處理，以獲取對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)符號估計。
在另一實施例中，描述了一種用于無線多天線通信系統(tǒng)中的設(shè)備，其包括用于經(jīng)由多個接收天線獲取至少一個數(shù)據(jù)符號塊的多個接收數(shù)據(jù)符號的裝置，其中在從多個發(fā)射天線向多個接收實體廣播之前，已利用多個導(dǎo)引矩陣對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊進行了空間處理；用于獲取對有效多輸入多輸出(MIMO)信道的信道估計的裝置，所述有效多輸入多輸出信道由所述多個導(dǎo)引矩陣以及所述多個發(fā)射天線和所述多個接收天線之間的MIMO信道形成；以及用于利用所述信道估計對所述接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行接收機空間處理，以獲取對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)符號估計的裝置。
在另一實施例中，描述了一種在無線多天線通信系統(tǒng)中接收廣播發(fā)射的方法，其中經(jīng)由單個接收天線獲取一個數(shù)據(jù)符號塊的多個接收數(shù)據(jù)符號，其中在從多個發(fā)射天線向多個接收實體廣播之前，已利用多個導(dǎo)引矩陣對所述數(shù)據(jù)符號塊進行了空間處理。獲取對有效多輸入單輸出(MISO)信道的信道估計，所述有效多輸入單輸出信道由所述多個導(dǎo)引矩陣以及所述多個發(fā)射天線和所述單個接收天線之間的MISO信道形成。利用所述信道估計對所述接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測，以獲取對所述數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)符號估計。
在另一實施例中，描述了一種用于無線多天線通信系統(tǒng)中的設(shè)備，其包括接收機單元，用于經(jīng)由單個接收天線獲取一個數(shù)據(jù)符號塊的多個接收數(shù)據(jù)符號，其中在從多個發(fā)射天線向多個接收實體廣播之前，已利用多個導(dǎo)引矩陣對所述數(shù)據(jù)符號塊進行了空間處理；信道估計器，用于獲取對有效多輸入單輸出(MISO)信道的信道估計，所述有效多輸入單輸出信道由所述多個導(dǎo)引矩陣以及所述多個發(fā)射天線和所述單個接收天線之間的MISO信道形成；以及檢測器，利用所述信道估計對所述接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測，以獲取對所述數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)符號估計。
在另一實施例中，描述了一種用于無線多天線通信系統(tǒng)中的設(shè)備，其包括用于經(jīng)由單個接收天線獲取一個數(shù)據(jù)符號塊的多個接收數(shù)據(jù)符號的裝置，其中在從多個發(fā)射天線向多個接收實體廣播之前，已利用多個導(dǎo)引矩陣對所述數(shù)據(jù)符號塊進行了空間處理；用于獲取對有效多輸入單輸出(MISO)信道的信道估計的裝置，所述有效多輸入單輸出信道由所述多個導(dǎo)引矩陣以及所述多個發(fā)射天線和所述單個接收天線之間的MISO信道形成；以及用于利用所述信道估計對所述接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測，以獲取對所述數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)符號估計的裝置。


圖1示出具有一個接入點和多個多天線用戶終端的MIMO系統(tǒng)。
圖2示出利用空間擴頻廣播數(shù)據(jù)的過程。
圖3示出接收廣播發(fā)射的過程。
圖4示出接入點和多天線用戶終端的框圖。
圖5A和圖5B示出接入點處發(fā)射(TX)數(shù)據(jù)處理器和TX空間處理器的兩個實施例。
圖6A和圖6B示出多天線用戶終端處接收(RX)空間處理器和RX數(shù)據(jù)處理器的兩個實施例。
圖7示出具有一個接入點和多個單天線用戶終端的MISO系統(tǒng)。
圖8示出接入點和單天線用戶終端的框圖。
圖9示出具有一個接入點以及多個單天線和多天線用戶終端的混合多天線系統(tǒng)。
圖10A和圖10B分別示出4×4 MIMO系統(tǒng)和4×1 MISO系統(tǒng)所獲得的總頻譜效率圖。
具體實施例方式
在本文中，詞語“示例性的”用于表示“作為實例、例子或例證的”。本文描述為“示例性的”任意實施例不應(yīng)被解釋為優(yōu)選于或優(yōu)于其它實施例。
本文將描述在多天線通信系統(tǒng)中利用空間擴頻廣播數(shù)據(jù)的技術(shù)?？臻g擴頻是指同時從多個發(fā)射天線發(fā)射數(shù)據(jù)符號(數(shù)據(jù)的調(diào)制符號)，其可能具有由用于該數(shù)據(jù)符號的導(dǎo)引(steering)向量確定的不同振幅和/或相位?？臻g擴頻也可以稱為發(fā)射導(dǎo)引、偽隨機發(fā)射導(dǎo)引、導(dǎo)引分集、矩陣偽隨機導(dǎo)引、向量偽隨機導(dǎo)引等。如本文所使用的，“廣播”是指(1)向未指定的一組用戶終端，例如廣播覆蓋區(qū)域中的所有用戶終端的數(shù)據(jù)發(fā)射(一般稱為廣播)；或者(2)向指定的一組用戶終端的數(shù)據(jù)發(fā)射(一般稱為多播)。對于由接入點廣播的每個數(shù)據(jù)符號塊，這些廣播發(fā)射技術(shù)可將每個用戶終端所觀測的“有效”信道隨機化，從而使得系統(tǒng)性能并非由預(yù)期的最差情況的信道狀況所指示。
在利用空間擴頻廣播數(shù)據(jù)的實施例中，對ND個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)進行處理(例如，編碼、交織和調(diào)制)，以獲得待以NM個發(fā)射間距(transmission span)廣播的ND個數(shù)據(jù)符號塊，其中ND≥1且NM＞1。如下所述，“發(fā)射間距”可以覆蓋時間和/或頻率維度。每個數(shù)據(jù)符號塊產(chǎn)生于編碼數(shù)據(jù)塊，編碼數(shù)據(jù)塊可稱為“碼塊”或編碼數(shù)據(jù)分組。每個碼塊在接入點處單獨編碼并在用戶終端處單獨解碼。ND個數(shù)據(jù)符號塊被劃分成NM個數(shù)據(jù)符號子塊，其中每個發(fā)射間距對應(yīng)一個子塊。為NM個數(shù)據(jù)符號子塊中的每一個選擇導(dǎo)引矩陣(例如，以確定的或偽隨機的方式從含有L個導(dǎo)引矩陣的集合中選擇)。利用為每個數(shù)據(jù)符號子塊選擇的導(dǎo)引矩陣，對該子塊進行空間處理以獲得發(fā)射符號。每個子塊的發(fā)射符號被進一步處理，并在一個發(fā)射間距內(nèi)經(jīng)由NT個發(fā)射天線廣播到廣播覆蓋區(qū)域內(nèi)的多個用戶終端。
對于MIMO廣播，每個導(dǎo)引矩陣包括NT行NS列，其中NS＞1。從而，ND個數(shù)據(jù)符號塊可經(jīng)由有效MIMO信道的NS個空間信道而進行廣播。例如，如果ND＝NS，則可對ND個數(shù)據(jù)符號塊進行復(fù)用，以使一個數(shù)據(jù)符號塊在NS個空間信道中的每一個信道上廣播。對于MISO廣播，每個導(dǎo)引矩陣包括NT行一列，其可被視作退化矩陣或向量。從而，ND個數(shù)據(jù)符號塊可經(jīng)由有效MISO信道的單個空間信道而進行廣播。對于MIMO和MISO廣播，利用NM個導(dǎo)引矩陣對ND個數(shù)據(jù)符號塊進行空間處理，并在每個用戶終端處觀測全體有效信道。
下面進一步詳細(xì)描述本發(fā)明的各種方案及實施例。
本文描述的廣播發(fā)射技術(shù)可用于多天線通信系統(tǒng)，其可為MIMO系統(tǒng)或MISO系統(tǒng)。如本文所使用的，“MIMO廣播”指在多個空間信道上的廣播發(fā)射，“MISO廣播”指在單個空間信道上的廣播發(fā)射。發(fā)射天線數(shù)量、接收天線數(shù)量以及無線鏈路或信道可決定可用于發(fā)射的空間信道的數(shù)量。廣播發(fā)射技術(shù)也可用于單載波和多載波系統(tǒng)。多載波可以通過正交頻分復(fù)用(OFDM)或一些其它結(jié)構(gòu)來提供。OFDM有效地將整個系統(tǒng)帶寬劃分成多個(NF)正交的頻率子帶，這些頻率子帶也可稱為音調(diào)(tone)、子載波、頻倉(bin)以及頻率信道。利用OFDM，每個子帶可與各自的可調(diào)制數(shù)據(jù)的子載波相關(guān)聯(lián)。
本文描述的廣播發(fā)射技術(shù)可用于各種類型的廣播數(shù)據(jù)。例如，這些技術(shù)可用于連續(xù)地向用戶終端廣播數(shù)據(jù)(例如視頻、音頻、新聞等)的廣播服務(wù)。這些技術(shù)也可用于無線通信系統(tǒng)中的開銷信道(例如廣播、尋呼以及控制信道)。
1.MIMO廣播圖1示出具有一個接入點(AP)110和多個用戶終端(UT)120的MIMO系統(tǒng)100。接入點一般為能夠與多個用戶終端通信的固定站，接入點也可稱為基站或其它術(shù)語。用戶終端可以是固定的或移動的，其可稱為移動臺、無線設(shè)備或其它術(shù)語。接入點110配備有多個(Nap)用于數(shù)據(jù)發(fā)射的天線。每個用戶終端120配備有多個(Nut)用于數(shù)據(jù)接收的天線。通常，系統(tǒng)中的多個用戶終端可以配備相同數(shù)量或不同數(shù)量的天線。為了簡便，在以下描述中假定MIMO系統(tǒng)中的各個用戶終端配備有相同數(shù)量的天線。對于集中式架構(gòu)，系統(tǒng)控制器130對多個接入點提供協(xié)作和控制。
對于單載波MIMO系統(tǒng)，由接入點處的Nap個天線和給定用戶終端u處的Nut個天線形成的MIMO信道可以由Nut×Nap信道響應(yīng)矩陣Hu來描述其特征，該矩陣可表示為 方程(1)其中，項hij表示接入點天線j與用戶終端天線i之間的耦合或復(fù)增益，i＝1...Nut，j＝1...Nap。如圖1所示，多個用戶終端可以分布在接入點的整個覆蓋區(qū)域上。接入點處的Nap個天線與每個用戶終端處的Nut個天線形成不同的MIMO信道。
在單載波MIMO系統(tǒng)中可以用各種方式發(fā)射數(shù)據(jù)。在一個簡單的發(fā)射方案中，從每個接入點天線發(fā)射一個數(shù)據(jù)符號流，同時從Nap個接入點天線中的NS個天線發(fā)射NS個數(shù)據(jù)符號流，其中NS是空間信道的數(shù)量，NS≤min{Nap，Nut}。對于該發(fā)射方案，用戶終端u處的接收符號可表示為ru＝Hus+nu，方程(2)其中s是Nap×1向量，其具有對應(yīng)于將由接入點同時發(fā)射的NS個數(shù)據(jù)符號的NS個非零項；ru是Nut×1向量，其具有對應(yīng)于在用戶終端u處經(jīng)由Nut個天線獲取的Nut個接收符號的項；以及nu是在用戶終端u處觀測到的噪聲向量。
為了簡便，假定噪聲是加性高斯白噪聲(AWGN)，其具有零均值向量和協(xié)方差矩陣Λ‾u=σu2I‾]]>，其中σu2是用戶終端u觀測到的噪聲方差，I是單位矩陣。
從Nap個接入點天線發(fā)射的NS個數(shù)據(jù)符號流在用戶終端u處彼此干擾。從一個接入點天線發(fā)射的給定數(shù)據(jù)符號流可以由所有的Nut個用戶終端天線以不同的幅度和相位接收。每個接收符號流包括NS個發(fā)射數(shù)據(jù)符號流中每一個數(shù)據(jù)符號流的分量。Nut個接收符號流共同包括所有的NS個數(shù)據(jù)符號流。然而，這些NS個數(shù)據(jù)符號流分散在Nut個接收符號流之中。用戶終端u對Nut個接收符號流執(zhí)行接收機空間處理，以恢復(fù)出由接入點發(fā)射的NS個數(shù)據(jù)符號流。
用戶終端u可獲得的性能(在較大程度上)取決于其信道響應(yīng)矩陣Hu。如果Hu內(nèi)存在高度的相關(guān)性，則每個數(shù)據(jù)符號流將會觀測到來自其它數(shù)據(jù)符號流的大量干擾，這種干擾是無法在用戶終端處通過接收機空間處理而去除的。高度的干擾降低了每個受影響的數(shù)據(jù)符號流的SNR，并且可能使SNR降到用戶終端無法正確解碼數(shù)據(jù)符號流的程度。
對于經(jīng)由給定MIMO信道向特定用戶終端的數(shù)據(jù)發(fā)射，如果接入點配備有關(guān)于MIMO信道的充分信道狀態(tài)信息，則可實現(xiàn)系統(tǒng)容量。然后，接入點可以利用該信息，以使用戶終端的吞吐量最大化的方式(例如，為每個數(shù)據(jù)流選擇適當(dāng)?shù)乃俾?處理數(shù)據(jù)。由于不同的用戶終端觀測到不同的MIMO信道，因而，典型地，接入點需要針對每個用戶終端以不同的方式處理數(shù)據(jù)，以使該用戶終端的吞吐量最大化。
對于廣播發(fā)射，接入點向廣播覆蓋區(qū)域內(nèi)的大量用戶終端發(fā)射相同的數(shù)據(jù)。對于廣播而言，典型地，接入點不具有用戶終端的信道狀態(tài)信息。此外，典型地，基于特定用戶終端的信道狀態(tài)信息來處理發(fā)向多個用戶終端的數(shù)據(jù)并沒有實際意義。
來自接入點的廣播發(fā)射觀測用于廣播覆蓋區(qū)域中的不同用戶終端的全體MIMO信道?？蓪⒄寄骋话俜直鹊腗IMO信道視為“差的”信道。例如，當(dāng)信道響應(yīng)矩陣H表現(xiàn)出高度的相關(guān)性，或者當(dāng)信道中沒有充分的散射、多徑(大相干帶寬)或時間衰落(大相干時間)時，可能出現(xiàn)差的信道?！安畹摹毙诺赖某霈F(xiàn)是隨機的，并且期望對于每個用戶終端而言出現(xiàn)差的信道的時間百分比降到最低。
對于廣播而言，接入點需要以足夠低的速率發(fā)射每個數(shù)據(jù)符號流，以便用戶終端即使在最差信道狀況的情況下也可恢復(fù)數(shù)據(jù)符號流。
A.MIMO廣播發(fā)射空間擴頻可用于使由每個用戶終端觀測到的有效MIMO信道隨機化，以便廣播性能不會由碼塊期間的單個信道實現(xiàn)來指示。通過空間擴頻，接入點利用多個導(dǎo)引矩陣對每個碼塊進行空間處理，以有效地使每個用戶終端的MIMO信道隨機化。從而，每個用戶終端在每個碼塊期間都觀測到全體信道，而不會在碼塊的擴展部分期間堵塞于單個信道。
接入點處用于在MIMO系統(tǒng)中進行空間擴頻的空間處理可被表示為xmimo(m)＝V(m)·s(m)，方程(3)其中，s(m)是NS×1向量，其具有待以發(fā)射間距m發(fā)送的NS個數(shù)據(jù)符號；V(m)是對應(yīng)于發(fā)射間距m的Nap×NS導(dǎo)引矩陣；以及xmimo(m)是Nap×1向量，其具有待以發(fā)射間距m從Nap個接入點天線發(fā)送的Nap個發(fā)射符號。
發(fā)射間距可以覆蓋時間和/或頻率維度。例如，在單載波MIMO系統(tǒng)中，發(fā)射間距可以對應(yīng)于一個符號周期，該符號周期是發(fā)射一個數(shù)據(jù)符號的持續(xù)時間。作為另一個實例，在多載波MIMO系統(tǒng)中，例如在使用OFDM的MIMO系統(tǒng)中，發(fā)射間距可以對應(yīng)于一個OFDM符號周期中的一個子帶。發(fā)射間距也可以覆蓋多個符號周期和/或多個子帶。從而，m可以是時間和/或頻率的索引。發(fā)射間距也可以稱為發(fā)射間隔、信令間隔、時隙等等。
可以按照下述方式產(chǎn)生含有L個導(dǎo)引矩陣的集合，并將其用于空間擴頻。將該導(dǎo)引矩陣集合表示為{V}，或V(i)，其中i＝1...L，L可為大于一的任意整數(shù)。可為每個發(fā)射間距m選擇所述集合中的一個導(dǎo)引矩陣，并將其用于在該發(fā)射間距期間由接入點進行的空間處理?？臻g處理的結(jié)果為用于從Nap個接入點天線進行廣播的Nap個發(fā)射符號流。
在每個用戶終端處利用了空間擴頻的接收符號可被表示為r(m)＝H(m)·V(m)·s(m)+n(m)＝Heff(m)·s(m)+n(m)，方程(4)其中r(m)是Nut×1向量，其具有用于發(fā)射間距m的Nut個接收符號；H(m)是用于發(fā)射間距m的Nut×Nap信道響應(yīng)矩陣；Heff(m)是用于發(fā)射間距m的Nut×Ns有效信道響應(yīng)矩陣；其中Heff(m)＝H(m)·V(m)；以及n(m)是發(fā)射間距m的噪聲向量。
為了簡便，假定信道響應(yīng)H(m)在每個發(fā)射間距上都不變。對于不同的用戶終端，量H(m)、Heff(m)、r(m)和n(m)不同，而對于所有的用戶終端，量V(m)和s(m)都相同。為了便于表述，在方程(4)以及下面的描述中，從特定用戶的量中略去用于用戶終端u的腳標(biāo)“u”。
如方程(4)中所示，由于接入點執(zhí)行空間擴頻，因而Ns個數(shù)據(jù)符號流觀測到的是有效信道響應(yīng)Heff(m)，而不是每個用戶終端的實際信道響應(yīng)H(m)。如果多個導(dǎo)引矩陣用于廣播發(fā)射，則每個數(shù)據(jù)符號流可有效地觀測到H(m)的全體空間信道。此外，如果在碼塊期間使用多個導(dǎo)引矩陣，則碼塊中的數(shù)據(jù)符號將在該碼塊期間觀測到不同的信道。
通常，接入點可以同時向用戶終端廣播任意數(shù)量(ND)的數(shù)據(jù)流，其中Ns≥ND≥1。例如，如果ND＝NS，則接入點可以在Heff(m)的每個空間信道上廣播一個數(shù)據(jù)流?？梢酝瑫r廣播的數(shù)據(jù)流的最大數(shù)量由所有用戶終端的空間信道的數(shù)量決定，其依序由(1)接入點處的天線數(shù)量以及(2)所有用戶終端處的最小天線數(shù)量決定。如果所有用戶終端都配備有相同數(shù)量的天線，則min{Nap，Nut}≥NS≥ND。如果ND＝1，則接入點可以從其Nap個天線上廣播一個數(shù)據(jù)流。
圖2示出利用空間擴頻廣播數(shù)據(jù)的過程200。首先，接入點處理ND個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)，以獲取含有ND個數(shù)據(jù)符號塊的集合，每個數(shù)據(jù)流對應(yīng)一個塊(方框212)。每個數(shù)據(jù)符號塊包括從一個編碼數(shù)據(jù)塊中產(chǎn)生的多個數(shù)據(jù)符號，其中編碼數(shù)據(jù)塊可稱為碼塊或編碼數(shù)據(jù)分組。按照如下方式執(zhí)行數(shù)據(jù)處理。接入點接著將ND個數(shù)據(jù)符號塊劃分成待以NM個發(fā)射間距廣播的NM個數(shù)據(jù)符號子塊，其中每個發(fā)射間距中發(fā)射一個子塊(方框214)。NM也可稱為塊長度，其大于1，即NM＞1。每個子塊可以包含ND個塊中每一個塊內(nèi)的一個或多個數(shù)據(jù)符號。例如，如果ND＝NS，則每個子塊可以包含對應(yīng)于NS個數(shù)據(jù)流的NS個塊中的NS個數(shù)據(jù)符號。作為另一個實例，如果ND＝1，則每個子塊可以包含對應(yīng)于一個數(shù)據(jù)流的一個塊中的NS個數(shù)據(jù)符號。將用于表示當(dāng)前數(shù)據(jù)符號集合的發(fā)射間距的索引m設(shè)為1(方框216)。
對于每個發(fā)射間距m，接入點從例如含有L個導(dǎo)引矩陣的集合中選擇一個表示為V(m)的導(dǎo)引矩陣(方框218)。然后，接入點利用導(dǎo)引矩陣V(m)對數(shù)據(jù)符號子塊m執(zhí)行空間處理，以獲得發(fā)射符號(方框220)。如果發(fā)射間距m覆蓋一個數(shù)據(jù)符號向量，則接入點形成一個具有來自數(shù)據(jù)符號子塊m的NS個數(shù)據(jù)符號的向量s(m)，并利用矩陣V(m)處理對該向量s(m)進行空間處理以獲取發(fā)射符號向量xmimo(m)，如方程(3)所示。如果發(fā)射間距m覆蓋多個(Nv)數(shù)據(jù)符號向量，則接入點從數(shù)據(jù)符號子塊m中形成Nv個向量sl(m)，其中l(wèi)＝1...Nv，且利用相同的導(dǎo)引矩陣V(m)對每個向量sl(m)進行空間處理，以獲取對應(yīng)的發(fā)射符號向量xmimo，l(m)?？偠灾?，對于發(fā)射間距m中的所有數(shù)據(jù)符號向量，接入點使用相同的導(dǎo)引矩陣V(m)進行空間處理。接入點還處理得到的發(fā)射符號向量，并經(jīng)由Nap個發(fā)射天線以發(fā)射間距m將其廣播出去(方框222)。
然后確定是否所有的NM個數(shù)據(jù)符號子塊都已被處理并發(fā)射(即，是否m＝NM)(方框224)。如果回答為“否”，則索引m增加以用于下一子塊/發(fā)射間距(方框226)，然后處理返回到方框228。如果方框224的回答為“是”，則確定是否還有數(shù)據(jù)要廣播(方框228)。如果回答為“是”，則過程返回到方框212，以開始處理下一個數(shù)據(jù)符號塊集合。否則，處理結(jié)束。
從而，利用NM個導(dǎo)引矩陣對每一個數(shù)據(jù)符號塊集合進行空間處理，以獲取Nap個發(fā)射符號序列。每個發(fā)射符號序列在NM個發(fā)射間距中從一個天線廣播。對于ND個數(shù)據(jù)符號塊，NM個導(dǎo)引矩陣使得每個用戶終端觀測到的有效MIMO信道隨機化。MIMO信道的隨機化是由于使用了不同的導(dǎo)引矩陣而導(dǎo)致的，其不必由導(dǎo)引矩陣單元的隨機性而導(dǎo)致。
如上所述，發(fā)射間距可定義為覆蓋一個或多個符號周期和/或一個或多個子帶。為了改進性能，期望選擇盡可能小的發(fā)射間距，以便(1)可將更多的導(dǎo)引矩陣用于每個數(shù)據(jù)符號塊，以及(2)每個用戶終端可為每個數(shù)據(jù)符號塊獲得盡可能多的MIMO信道的表象(look)。發(fā)射間距還應(yīng)該短于MIMO信道的相干時間，該相干時間是可假定MIMO信道近似為靜態(tài)的持續(xù)時間。類似地，對于寬帶系統(tǒng)(例如OFDM系統(tǒng))，發(fā)射間距應(yīng)小于MIMO信道的相干帶寬。
B.MIMO廣播接收圖3示出由給定用戶終端接收利用空間擴頻的廣播發(fā)射的過程300。首先，將用于表示當(dāng)前數(shù)據(jù)符號塊集合的發(fā)射間距的索引m設(shè)為1(方框312)。用戶終端從Nut個接收天線獲取數(shù)據(jù)符號子塊m的接收數(shù)據(jù)符號(方框314)。用戶終端確定接入點用于子塊m的導(dǎo)引矩陣V(m)，并利用V(m)推導(dǎo)出 是針對子塊m由用戶終端觀測到的有效MIMO信道的信道響應(yīng)估計(方框318)。在下面的描述中，矩陣、向量或標(biāo)量上方的“^”表示對實際矩陣、向量或標(biāo)量的估計。然后用戶終端利用有效信道響應(yīng)估計 對接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行接收機空間處理，并獲取子塊m的檢測符號(或數(shù)據(jù)符號估計)(方框320)。
然后，確定是否已接收到當(dāng)前數(shù)據(jù)符號塊集合的所有NM個數(shù)據(jù)符號子塊(即，是否m＝NM)(方框322)。如果回答為“否”，則索引m增加以指向下一個子塊/發(fā)射間距(方框324)，然后處理返回到方框314。如果方框322的回答為“是”，則用戶終端對所有NM個子塊的檢測符號進行處理(例如解調(diào)、解交織以及解碼)，以獲取當(dāng)前數(shù)據(jù)符號塊集合的解碼數(shù)據(jù)(方框326)。然后確定是否還有數(shù)據(jù)要接收(方框328)。如果回答為“是”，則處理返回到方框312，以開始接收下一個數(shù)據(jù)符號塊集合。否則，處理結(jié)束。
每個用戶終端可以利用各種接收機處理技術(shù)推導(dǎo)出對發(fā)射數(shù)據(jù)符號的估計。這些技術(shù)包括信道相關(guān)矩陣求逆(CCMI)技術(shù)(其通常稱為迫零技術(shù))、最小均方差(MMSE)技術(shù)、串行干擾消除(SIC)技術(shù)等等。在下面的描述中，一個數(shù)據(jù)符號流在Heff(m)的每一個空間信道上廣播。
對于CCMI技術(shù)，用戶終端基于有效信道響應(yīng)估計 來為每個發(fā)射間距m推導(dǎo)空間濾波器矩陣Mccmi(m)，如下M‾ccmi(m)=[H‾^effH(m)·H‾^eff(m)]-1·H‾^effH(m)=R‾-1(m)·H‾^effH(m)]]>，方程(5)其中，“H”表示共軛轉(zhuǎn)置。例如，用戶終端可以基于接收的導(dǎo)頻符號估計信道響應(yīng)矩陣。導(dǎo)頻符號是導(dǎo)頻的調(diào)制符號，該導(dǎo)頻是一種接入點和多個用戶終端均先驗已知的數(shù)據(jù)。然后用戶終端可以按照H‾^eff(m)=H‾^(m)·V‾(m)]]>來計算估計的有效信道響應(yīng)矩陣?？蛇x地，例如用戶終端可以基于已經(jīng)利用V(m)發(fā)射的、接收的導(dǎo)頻符號，直接估計有效信道響應(yīng)矩陣。
用戶終端按照如下方程執(zhí)行CCMI空間處理s‾^ccmi(m)=M‾ccmi(m)·r‾(m),]]>=R‾-1(m)·H‾^effH(m)·[H‾eff(m)·s‾(m)+n‾(m)],]]>=s‾(k)+n‾ccmi(m),]]>方程(6)其中 是NS×1向量，其具有用于發(fā)射間距m的檢測符號；以及nccmi(m)＝Mccmi(m)·n(m)是對應(yīng)于發(fā)射間距m的CCMI濾波后的噪聲。
CCMI技術(shù)的SNR可表示為γccmi,l(m)=Pl(m)rll(m)σn2,]]>其中l(wèi)＝1...NS，方程(7)其中，pl(m)是在發(fā)射間距m中的數(shù)據(jù)符號流{sl}的發(fā)射功率；rll(m)是R-1(m)的第l個對角元素；
σn2是用戶終端處的噪聲方差；以及γccmi,l(m)是發(fā)射間距m中的數(shù)據(jù)符號流{sl}的SNR。
量pl(m)/σn2是在接收機空間處理之前用戶終端處的數(shù)據(jù)符號流{sl}的SNR，其一般被稱為接收SNR、工作SNR或鏈路余量。量γccmi，l(m)是在接收機空間處理之后數(shù)據(jù)符號流{sl}的SNR，其也被稱為檢測后SNR。在下面的描述中，除非特別說明，“SNR”指檢測后“SNR”。由于R(m)的結(jié)構(gòu)，CCMI技術(shù)可能放大噪聲。
對于MMSE技術(shù)，用戶終端基于有效信道響應(yīng)估計 為每個發(fā)射間距m推導(dǎo)空間濾波器矩陣Mmmse(m)，如下 =[H‾^effH(m)·H‾^eff(m)+σn2I‾]-1H‾^effH(m),]]>方程(8)其中nn(m)是噪聲向量n(m)的自協(xié)方差矩陣，其中nn(m)＝E[n(m)·nH(m)]，E[x]是x的期望值。方程(8)中的第二個等式假定噪聲向量n(m)是具有零均值且方差為σn2的AWGN?？臻g濾波器矩陣Mmmse(m)使得來自空間濾波器的符號估計與數(shù)據(jù)符號之間的均方差最小。
用戶終端按照如下方式執(zhí)行MMSE空間處理s‾^mmse(m)=D‾Q(m)·M‾mmse(m)·r‾(m),]]>=D‾Q(m)·M‾mmse(m)·[H‾eff(m)·s‾(m)+n‾(m)],]]>=D‾Q(m)·Q‾(m)·s‾(m)+n‾mmse(m),]]>方程(9)其中， 是NS×1向量，其具有用于發(fā)射間距m的檢測符號；Q(m)＝Mmmse(m)·Heff(m)；DQ(m)是對角矩陣，其對角元素是Q-1(m)的對角元素，或者DQ(m)＝[diag[Q(m)]]-1；以及nmmse(m)＝DQ(m)·Mmmse(m)·n(m)是MMSE濾波后的噪聲。
來自空間濾波器的符號估計是數(shù)據(jù)符號的非歸一化估計。通過與縮放(scaling)矩陣DQ(m)相乘可以提供數(shù)據(jù)符號的歸一化估計。
MMSE技術(shù)的SNR可表示為γmmse,l(m)=qll(m)1-qll(m)pl(m),]]>其中l(wèi)=1...NS，方程(10)其中qll(m)是Q(m)的第l個對角元素；以及γmmse，l(m)是發(fā)射間距m中的數(shù)據(jù)符號流{sl}的SNR。
對于SIC技術(shù)，用戶終端在對應(yīng)于ND個數(shù)據(jù)流的ND個連續(xù)級(stage)中處理Nut個接收符號流。對于每一級，用戶終端對Nut個接收符號流或來自前一級的Nut個修改符號流(例如，利用CCMI、MMSE或其它技術(shù)修改的符號流)執(zhí)行空間處理，以獲得一個檢測符號流。然后，用戶終端處理(例如，解調(diào)、解交織以及解碼)該檢測符號流，以獲取相應(yīng)的解碼數(shù)據(jù)流。用戶終端接著估計并消除該流引起的干擾，并為下一級獲取Nut個修改符號流。然后，用戶終端對Nut個修改符號流重復(fù)執(zhí)行相同的處理，以恢復(fù)其它數(shù)據(jù)流。如果可以準(zhǔn)確地估計并消除每個數(shù)據(jù)流引起的干擾，則后面恢復(fù)的數(shù)據(jù)流就僅受到較小的干擾，從而一般能夠獲得較高的SNR平均值。這一點允許了MIMO廣播對這些后續(xù)檢測的流采用更高的數(shù)據(jù)速率，從而有效地提高廣播的吞吐量。如果對不同的發(fā)射數(shù)據(jù)流采用不同的數(shù)據(jù)速率，則用戶終端就可以按照從最低數(shù)據(jù)速率流至最高數(shù)據(jù)速率流的預(yù)定順序?qū)@些流進行解碼。
對于SIC技術(shù)，通過利用解碼數(shù)據(jù)而不是檢測符號來估計干擾，能夠?qū)崿F(xiàn)性能的改進。在這種情況下，對于每個塊長度中的ND個數(shù)據(jù)符號塊，每次恢復(fù)一個塊。在一個級中檢測并解碼每個數(shù)據(jù)符號塊，并且將該解碼數(shù)據(jù)用于估計并消除由該數(shù)據(jù)符號塊引起的干擾。
清楚起見，在下面的描述中假定(1)ND＝NS，且將每個數(shù)據(jù)符號塊/流作為數(shù)據(jù)符號向量s(m)的一個項而發(fā)射；以及(2)以順序次序恢復(fù)ND個數(shù)據(jù)符號流，以便在級l中恢復(fù)數(shù)據(jù)符號流{sl}，其中l(wèi)＝1...NS。對于SIC技術(shù)，可將級l(l＝1...NS)的輸入(接收的或修改的)符號流表示為r‾sicl(m)=H‾effl(m)·s‾l(m)+n‾l(m),]]>方程(11)其中，rsicl(m)是包含級l中的用于發(fā)射間距m的Nut個修改符號的向量，且rsic1(m)＝r(m)用于第一級；sl(m)是包含級l中用于發(fā)射間距m的未恢復(fù)的NS-l+1個數(shù)據(jù)符號的向量；Heffl(m)是級l中用于發(fā)射間距m的Nut×(Nap-l+1)約化有效信道響應(yīng)矩陣；以及nl(m)是n(m)的約化向量。
方程(11)假定消除了前面l-1個級中恢復(fù)的數(shù)據(jù)符號流。對于每一級，隨著數(shù)據(jù)符號流的恢復(fù)和消除，矩陣Heff(m)的維數(shù)逐次地減少一列。對于級l，通過從初始矩陣Heff(m)中刪除對應(yīng)于先前恢復(fù)的l-1個數(shù)據(jù)符號流的l-1列來獲得約化的有效信道響應(yīng)矩陣Heffl(m)，或者表示為H‾effl(m)=[h‾eff,l(m)h‾eff,l+1(m)...h‾eff,NS(m)]]]>，其中heff，l(m)是對應(yīng)于發(fā)射間距m中由數(shù)據(jù)符號流{sl}觀測到的有效信道響應(yīng)的Nut×1向量。
對于級l，用戶終端利用方程(5)所示的CCMI技術(shù)、方程(8)所示的MMSE技術(shù)或者其它技術(shù)，基于約化有效信道響應(yīng)估計 (而不是初始有效信道響應(yīng)估計 )推導(dǎo)出空間濾波器矩陣Msicl(m)。
空間濾波器矩陣Msicl(m)的維數(shù)是(NS-l+1)×Nut。由于 對每一級均不同，因而矩陣Msicl(m)對于每一級也不同。
對于級l，用戶終端執(zhí)行如下的空間處理s‾^sicl(m)=D‾sicl(m)·M‾sicl(m)·r‾sicl(m),]]>=D‾sicl(m)·M‾sicl(m)·[H‾effl(m)·s‾l(m)+n‾l(m)],]]>=D‾sicl(m)·Q‾sicl(m)·s‾l(m)+n‾sicl(m),]]>方程(12)
其中， 是在級l中用于發(fā)射間距m的具有NS-l+1個檢測符號的向量；Q‾sicl(m)=M‾sicl(m)·H‾effl(m);]]>Dsicl(m)是包含[Qsicl(m)]-1的對角元素的矩陣；以及nsicl(m)是級l中用于發(fā)射間距m的濾波后的噪聲。
用戶終端選擇檢測符號流之一進行恢復(fù)。
由于在每個層級中只恢復(fù)一個數(shù)據(jù)符號流，因而用戶終端可以簡單地為將要在級l中恢復(fù)的數(shù)據(jù)符號流{sl}推導(dǎo)出1×Nut空間濾波器行向量ml(m)。行向量ml(m)是矩陣Msicl(m)的一行。在這種情況下，級l的空間處理可表示為s^l(m)=αl·m‾l(m)·r‾sicl(m)=αl·q‾l(m)·s‾l(m)+nl(m),]]>方程(13)其中，ql(k)是對應(yīng)于數(shù)據(jù)符號流{sl}的Qsicl(m)的行，αl是對應(yīng)于數(shù)據(jù)符號流{sl}的縮放因子。
總而言之，用戶終端對檢測符號流 進行處理(例如，解調(diào)、解交織以及解碼)，以獲取解碼數(shù)據(jù)流 。用戶終端也形成對該流造成的對其它未恢復(fù)數(shù)據(jù)符號流的干擾的估計。為了估計干擾，用戶終端以與接入點處的執(zhí)行方式相同的方式對解碼數(shù)據(jù)流 進行重新編碼、交織和符號映射，并獲得“重新調(diào)制”符號流 ，其是對剛剛恢復(fù)的數(shù)據(jù)符號流{sl}的估計。然后，用戶終端將重新調(diào)制的符號流 與對應(yīng)于流{sl}的有效信道響應(yīng)向量heff，l(m)中Nut個元素中的每一個進行卷積，以獲取該流引起的Nut個干擾分量il(m)。然后，從級l的Nut個修改符號流rsicl(m)中減去該Nut個干擾分量，以獲取用于下一級的Nut個修改符號流rsic，ul+1(m)，即，r‾sicl+1(m)=r‾sicl(m)-i‾l(m)]]>。在假定有效地執(zhí)行干擾消除的情況下，修改符號流rsicl+1(m)表示在未發(fā)射數(shù)據(jù)符號流{sl}的情況下將會接收到的流。
對于SIC技術(shù)，每個數(shù)據(jù)符號流的SNR取決于(1)每一級所使用的空間處理技術(shù)(例如，CCMI或MMSE)；(2)恢復(fù)數(shù)據(jù)符號流的特定級；以及(3)由在后續(xù)級中恢復(fù)的數(shù)據(jù)符號流引起的干擾量。利用CCMI的SIC技術(shù)的SNR可以表示為γsic-ccmi,l(m)=pl(m)rl(m)σn2,]]>其中l(wèi)=1...NS，方程(14)其中，rl(m)是對應(yīng)于數(shù)據(jù)符號流{sl}的[Rl(m)]-1的對角元素，其中R‾l(m)=[H‾effl(m)]H·H‾effl(m).]]>利用MMSE的SIC技術(shù)的SNR可以表示為γsic-mmse,l(m)=ql(m)1-ql(m)pl(m),]]>其中l(wèi)=1...NS，方程(15)其中，ql(m)是對應(yīng)于數(shù)據(jù)符號流{sl}的Qsicl(m)的對角元素，除了基于約化的有效信道響應(yīng)矩陣 而不是初始有效信道響應(yīng)估計 外，可按照方程(9)推導(dǎo)出Qsicl(m)。
通常，由于消除了來自先前級中恢復(fù)的數(shù)據(jù)符號流的干擾，因而對于后續(xù)級中恢復(fù)的數(shù)據(jù)符號流，SNR可以得到逐步地改進。這從而可以使得更高的速率用于后續(xù)恢復(fù)的數(shù)據(jù)符號流。
以上對SIC技術(shù)的描述假定每個數(shù)據(jù)符號塊都作為s(m)的一個項而發(fā)送。通常，每個層級解碼并恢復(fù)一個數(shù)據(jù)符號塊，該數(shù)據(jù)符號塊可能已經(jīng)在任意數(shù)量的s(m)項中解復(fù)用并發(fā)送。以上描述還假定以由流索引l確定的順序次序恢復(fù)各個數(shù)據(jù)流。通過以由數(shù)據(jù)流所需的SNR確定的順序次序恢復(fù)數(shù)據(jù)流，可以實現(xiàn)更好的性能。例如，可以首先恢復(fù)需要最低SNR的數(shù)據(jù)流(例如，以最低數(shù)據(jù)速率和/或最高發(fā)射功率發(fā)送的數(shù)據(jù)流)，然后恢復(fù)下一個最低所需SNR的數(shù)據(jù)流，以此類推。
C.導(dǎo)引矩陣選擇如上所述，可以產(chǎn)生包含L個導(dǎo)引矩陣的集合，并將其用于空間擴頻。可以以各種方式選擇使用集合中的導(dǎo)引矩陣。在一個實施例中，以確定的方式從集合中選擇導(dǎo)引矩陣。例如，可以從頭至尾地循環(huán)該L個導(dǎo)引矩陣，并以順序次序加以選擇，從第一個導(dǎo)引矩陣V(1)開始，然后是第二個導(dǎo)引矩陣V(2)，以此類推，最終是最后一個導(dǎo)引矩陣V(L)。在另一實施例中，以偽隨機的方式從集合中選擇導(dǎo)引矩陣。例如，可以基于用于偽隨機地選擇L個導(dǎo)引矩陣中的一個矩陣的函數(shù)f(m)來選擇用于每個發(fā)射間距m的導(dǎo)引矩陣，即，導(dǎo)引矩陣V(f(m))。在又一實施例中，以“變換排列(permutated)”的方式從集合中選擇導(dǎo)引矩陣。例如，可以從頭至尾地循環(huán)使用L個導(dǎo)引矩陣，并以順序次序選擇使用的導(dǎo)引矩陣。然而，每個循環(huán)的起始導(dǎo)引矩陣是以偽隨機的方式加以選擇的，而不必總是第一個導(dǎo)引矩陣V(1)。也可以以其它方式選擇L個導(dǎo)引矩陣，這些均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
導(dǎo)引矩陣的選擇也可以取決于集合中導(dǎo)引矩陣的數(shù)量(L)及塊長度(NM)。通常，導(dǎo)引矩陣的數(shù)量可以大于、等于或小于塊長度?？梢园凑障率龇绞綀?zhí)行這三種情況下的導(dǎo)引矩陣的選擇。
如果L＝NM，則導(dǎo)引矩陣的數(shù)量匹配于塊長度。在這種情況下，可以為用于廣播數(shù)據(jù)符號塊集合的NM個發(fā)射間距中的每一個選擇不同的導(dǎo)引矩陣。如上所述，可以以確定的、偽隨機的或變換排列的方式選擇用于NM個發(fā)射間距的NM個導(dǎo)引矩陣。
如果L＜NM，則塊長度長于集合中導(dǎo)引矩陣的數(shù)量。在這種情況下，可將導(dǎo)引矩陣重復(fù)用于每個數(shù)據(jù)符號塊集合，并且可以按照如上所述方式選擇導(dǎo)引矩陣。
如果L＞NM，則將導(dǎo)引矩陣的子集用于每個數(shù)據(jù)符號塊集合。對于用于每個數(shù)據(jù)符號塊集合的特定子集的選擇可以是確定的或偽隨機的。例如，用于當(dāng)前數(shù)據(jù)符號塊集合的第一個導(dǎo)引矩陣可以是用于前一個數(shù)據(jù)符號塊集合的最后一個導(dǎo)引矩陣之后的導(dǎo)引矩陣。
D.MIMO系統(tǒng)圖4示出MIMO系統(tǒng)100中的接入點110和用戶終端120的框圖。用戶終端120是圖1中的多個用戶終端中的一個。在接入點110處，TX數(shù)據(jù)處理器420接收并處理(例如，編碼、交織或調(diào)制)ND個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)，并提供NS個數(shù)據(jù)符號流，其中NS≥ND≥1。TX空間處理器430接收并空間處理NS個數(shù)據(jù)符號流以進行空間擴頻，復(fù)用到導(dǎo)頻符號中，并將Nap個發(fā)射符號流提供給Nap個發(fā)射機單元(TMTR)432a至432ap。TX數(shù)據(jù)處理器420的處理將在下面描述，TX空間處理器430的空間處理與前述相同。每個發(fā)射機單元432調(diào)整(例如，轉(zhuǎn)換為模擬、濾波、放大以及上變頻)各自的發(fā)射符號流，以產(chǎn)生調(diào)制信號。Nap個發(fā)射機單元432a至432ap分別提供Nap個調(diào)制信號，以便從Nap個天線434a至434ap進行發(fā)射。
在用戶終端120處，Nut個天線452a至452ut接收Nap個發(fā)射信號，每個天線452將接收的信號提供給各自的接收機單元(RCVR)454。每個接收機單元454執(zhí)行與發(fā)射機單元432所執(zhí)行的處理相互補的處理，并且(1)將接收的數(shù)據(jù)符號提供給RX空間處理器460以及(2)將接收的導(dǎo)頻符號提供給控制器480內(nèi)的信道估計器484。接收空間處理器460利用來自控制器480的空間濾波器矩陣，對來自Nut個接收機單元454a至454ut的Nut個接收符號流執(zhí)行空間處理，并提供NS個檢測符號流，該NS個檢測符號流是對由接入點110廣播的NS個數(shù)據(jù)符號流的估計。然后，RX數(shù)據(jù)處理器470處理(例如，解映射、解交織以及解碼)Ns個檢測符號流，并提供ND個解碼數(shù)據(jù)流，該ND個解碼數(shù)據(jù)流是對ND個數(shù)據(jù)流的估計。
控制器440和480分別在接入點110和用戶終端120處控制各種處理單元的操作。存儲器單元442和482分別存儲由控制器440和480使用的數(shù)據(jù)和/或程序代碼。
圖5A示出TX數(shù)據(jù)處理器420a和TX空間處理器430a的框圖，TX數(shù)據(jù)處理器420a和TX空間處理器430a是接入點110處TX數(shù)據(jù)處理器420和TX空間處理器430的一個實施例。對于該實施例，TX數(shù)據(jù)處理器420a包括ND個TX數(shù)據(jù)流處理器520a至520nd，以用于ND個數(shù)據(jù)流，{dl}，其中l(wèi)＝1...ND。
在每個TX數(shù)據(jù)流處理器520中，編碼器522基于編碼方案接收并編碼數(shù)據(jù)流{dl}，且提供編碼比特。該數(shù)據(jù)流可承載一個或多個數(shù)據(jù)分組，典型地，每個數(shù)據(jù)分組被單獨編碼以獲得碼塊或編碼數(shù)據(jù)分組。編碼提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。編碼方案可以包括循環(huán)冗余校驗(CRC)生成、卷積編碼、Turbo編碼、低密度奇偶校驗(LDPC)編碼、分組編碼、其它編碼以及這些編碼的組合。通過空間擴頻，即使MIMO信道在整個碼塊期間是靜態(tài)的，碼塊上的SNR也可能變化?？梢詫⒐δ茏銐驈姶蟮木幋a方案用于抵制碼塊上的SNR的變化，從而編碼性能與碼塊上的平均SNR成比例。一些能夠提供良好的空間擴頻性能的示例性編碼方案包括Turbo編碼(例如，IS856定義的編碼)、LDPC編碼以及卷積編碼。
信道交織器524基于交織方案而使編碼比特交織(即重排)，以實現(xiàn)頻率、時間或空間分集?？梢詫σ粋€碼塊、部分碼塊、多個碼塊、一個或多個發(fā)射間距等等執(zhí)行交織。符號映射單元526基于調(diào)制方案映射交織的比特，并提供數(shù)據(jù)符號流{sl}。單元526對由B個交織比特構(gòu)成的每個集合進行編組以形成一個B-比特的值，其中B≥1，并基于調(diào)制方案(例如，QPSK、M-PSK或M-QAM，其中M＝2B)將每個B-比特的值映射為特定的調(diào)制符號。單元526為每個碼塊提供數(shù)據(jù)符號塊。
在圖5A中，ND個TX數(shù)據(jù)流處理器520a至520nd處理ND個數(shù)據(jù)流，并為NM個發(fā)射間距中的每個數(shù)塊長度提供ND個數(shù)據(jù)符號塊。一個TX數(shù)據(jù)流處理器520也可以以例如時分復(fù)用(TDM)的方式處理ND個數(shù)據(jù)流。可以將相同或不同的編碼和調(diào)制方案用于ND個數(shù)據(jù)流。而且，可以將相同或不同的數(shù)據(jù)速率用于ND個數(shù)據(jù)流。每個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)速率由用于該流的編碼和調(diào)制方案決定。
復(fù)用器/解復(fù)用器(Mux/Demux)528接收ND個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)符號，并將其復(fù)用/解復(fù)用為Ns個數(shù)據(jù)符號流。如果ND＝NS，則Mux/Demux 528可以簡單地以將每個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)符號作為各自的數(shù)據(jù)符號流而提供。如果ND＝1，則Mux/Demux 528可將一個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)符號解復(fù)用為Ns個數(shù)據(jù)符號流。
對于NM個發(fā)射間距中的每個塊長度，TX空間處理器430a從TX數(shù)據(jù)處理器420a接收ND個數(shù)據(jù)符號塊，并從控制器440接收NM個導(dǎo)引矩陣V(m)。導(dǎo)引矩陣可以從存儲器單元442中的導(dǎo)引矩陣(SM)存儲器542中取回，或者根據(jù)需要由控制器440產(chǎn)生。在TX空間處理器430a中，矩陣乘法單元532利用導(dǎo)引矩陣V(m)對每個發(fā)射間距m的數(shù)據(jù)符號執(zhí)行空間處理，并為該發(fā)射間距提供發(fā)射符號。復(fù)用器534以例如時分復(fù)用的方式將發(fā)射符號與導(dǎo)頻符號復(fù)用。對于每個發(fā)射間距，TX空間處理器430a提供Nap個發(fā)射符號序列，以便在用于該發(fā)射間距的一個或多個符號周期中和/或一個或多個子帶上從Nap個接入點天線進行廣播。TX空間處理器430a還將對應(yīng)于不同發(fā)射間距的Nap個發(fā)射符號序列進行復(fù)用，并提供用于Nap個接入點天線的Nap個發(fā)射符號流{xj}，其中j＝1...Nap。
圖5B示出TX數(shù)據(jù)處理器420b和TX空間處理器430b的框圖，TX數(shù)據(jù)處理器420b和TX空間處理器430b是接入點110處TX數(shù)據(jù)處理器420和TX空間處理器430的另一個實施例。對于該實施例，TX數(shù)據(jù)處理器420b包括一個用于一個數(shù)據(jù)流6ek2qrk8dy8f的TX數(shù)據(jù)流處理器520。TX數(shù)據(jù)流處理器520按照對圖5A所描述的方式處理數(shù)據(jù)流6ek2qrk8dy8f，并提供數(shù)據(jù)符號。解復(fù)用器529將來自處理520的數(shù)據(jù)符號解復(fù)用為NS個數(shù)據(jù)符號流{sl}，其中l(wèi)＝1...NS，使得每個數(shù)據(jù)符號塊在H(m)的NS個空間信道上廣播。
在TX空間處理器430b中，復(fù)用器530從TX數(shù)據(jù)處理器420b接收NS個數(shù)據(jù)符號流，復(fù)用到導(dǎo)頻符號中，并提供NS個數(shù)據(jù)/導(dǎo)頻符號流。矩陣乘法單元532利用導(dǎo)引矩陣V(m)對每個發(fā)射間距m的數(shù)據(jù)/導(dǎo)頻符號執(zhí)行空間處理，并提供該發(fā)射間距的發(fā)射符號。TX空間處理器430b為Nap個接入點天線提供Nap個發(fā)射符號流{xj}，其中j＝1...NS。TX空間處理器430b對導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號執(zhí)行空間擴頻，而TX空間處理器430a對數(shù)據(jù)符號而不是導(dǎo)頻符號執(zhí)行空間擴頻。
圖5A和圖5B示出了接入點110處TX數(shù)據(jù)處理器420和TX空間處理器430的示例性實施例。處理器420和430也可以以其它方式實現(xiàn)，這些均將落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖6A示出用戶終端120處處理單元的實施例的框圖，其可與圖5A中所示接入點實施例結(jié)合使用。Nut個接收機單元454a至454ut向信道估計器484提供接收的導(dǎo)頻符號{rip}，其中i＝1...Nut。如果接入點110不經(jīng)空間擴頻就發(fā)射導(dǎo)頻符號(如圖5A所示)，則信道估計器484基于接收的導(dǎo)頻符號推導(dǎo)出 是對信道響應(yīng)矩陣H(m)的估計。然后，信道估計器484獲得每個發(fā)射間距m的導(dǎo)引矩陣V(m)，并按照H‾^eff(m)=H‾^(m)·V‾(m)]]>來推導(dǎo) 是對有效信道響應(yīng)矩陣的估計。用戶終端120與接入點110同步，使得兩個實體對每個發(fā)射間距m都使用相同的導(dǎo)引矩陣V(m)。如果接入點110發(fā)射進行了空間擴頻的導(dǎo)頻符號(如圖5B所示)，則信道估計器484直接基于接收的導(dǎo)頻符號估計有效信道響應(yīng)矩陣?？偠灾?，信道估計器484提供用于每個發(fā)射間距的估計的有效信道響應(yīng)矩陣 控制器480基于估計的有效信道響應(yīng)矩陣 并利用CCMI、MMSE或者其它技術(shù)，推導(dǎo)用于每個發(fā)射間距的空間濾波器矩陣M(m)以及可能的對角矩陣D(m)。RX空間處理器460從接收機單元454a至454ut獲取接收的數(shù)據(jù)符號{rid}，其中i＝1...Nut，并從控制器480獲取矩陣M(m)和D(m)。RX空間處理器460利用矩陣M(m)和D(m)對每個發(fā)射間距的接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行接收機空間處理，并將檢測符號提供到RX數(shù)據(jù)處理器470。
對于圖6A中所示的實施例，RX數(shù)據(jù)處理器470a包括復(fù)用器/解復(fù)用器668以及用于ND個數(shù)據(jù)流的ND個RX數(shù)據(jù)流處理器670a至670nd。Mux/Demux 668接收NS個空間信道的NS個檢測符號流，并將其復(fù)用/解復(fù)用為對應(yīng)于ND個數(shù)據(jù)流的ND個檢測符號流。在每個RX數(shù)據(jù)流處理器670中，符號解映射單元672根據(jù)用于相關(guān)數(shù)據(jù)流的調(diào)制方案，解調(diào)對應(yīng)于該相關(guān)數(shù)據(jù)流的檢測符號，并提供解調(diào)數(shù)據(jù)。信道解交織器674以與接入點110對該流執(zhí)行的交織相互補的方式對該解調(diào)數(shù)據(jù)進行解交織。解碼器676以與接入點110對該流執(zhí)行的編碼相互補的方式解碼該解交織數(shù)據(jù)。例如，如果接入點110分別執(zhí)行Turbo編碼或卷積編碼，則可將Turbo解碼器或Viterbi解碼器用作解碼器676。解碼器676提供解碼數(shù)據(jù)流，其包括每個數(shù)據(jù)符號塊的解碼數(shù)據(jù)分組。
圖6B示出RX空間處理器460b和RX數(shù)據(jù)處理器470b的框圖，其為用戶終端120實現(xiàn)了SIC技術(shù)。RX空間處理器460b和RX數(shù)據(jù)處理器470b實現(xiàn)了用于ND個數(shù)據(jù)流的ND個級聯(lián)接收機處理級。為了簡便，ND＝NS，且每個數(shù)據(jù)符號流對應(yīng)于各自的數(shù)據(jù)流。級1至ND-1中的每一級都包括空間處理器660、干擾消除器662、RX數(shù)據(jù)流處理器670以及TX數(shù)據(jù)流處理器680。最后一級僅包括空間處理器660nd和RX數(shù)據(jù)流處理器670nd。每個RX數(shù)據(jù)流處理器670包括符號解映射單元、信道解交織器以及解碼器，如圖6A所示。每個TX數(shù)據(jù)流處理器680包括編碼器、信道交織器以及符號映射單元，如圖5B所示。
對于級1，空間處理器660a對Nut個接收符號流執(zhí)行接收機空間處理，并提供一個檢測符號流 。RX數(shù)據(jù)流處理器對檢測符號流 執(zhí)行解調(diào)制、解交織以及解碼，并提供相應(yīng)的解碼數(shù)據(jù)流 。TX數(shù)據(jù)流處理器680a以與接入點110對該數(shù)據(jù)流執(zhí)行的處理相同的方式對解碼數(shù)據(jù)流 進行編碼、交織和調(diào)制，并提供重新調(diào)制的符號流 。干擾消除器662a利用估計的有效信道響應(yīng)矩陣 處理重新調(diào)制的符號流 ，以獲取數(shù)據(jù)符號流{s1}引起的Nut個干擾分量。從Nut個接收符號流中減去Nut個干擾分量，以獲取Nut個修改符號流，將所述修改符號流提供給級2。
級2至ND-1中的每一個都執(zhí)行與級1相同的處理，只是用來自前一級的Nut個修改符號流代替Nut個接收符號流。最后一級對來自ND-1級的Nut個修改符號流執(zhí)行空間處理及解碼，而不執(zhí)行干擾估計及消除。
空間處理器660a至660nd可以分別實現(xiàn)CCMI、MMSE或其它技術(shù)。每個空間處理器660將輸入(接收的或修改的)符號向量rsicl(m)與空間濾波器矩陣Msicl(m)相乘，以獲取檢測符號向量 ，并且向該級提供檢測符號流?；谠摷壍募s化有效信道響應(yīng)估計 來推導(dǎo)矩陣Msicl(m)。
2.MISO廣播圖7示出具有接入點710和多個用戶終端720的MISO系統(tǒng)700。接入點710配備有多個(Nap)用于數(shù)據(jù)發(fā)射的天線。每個用戶終端720配備有一個用于數(shù)據(jù)接收的天線。用戶終端可以分布在接入點710的整個覆蓋區(qū)域上。由接入點處的Nap個天線與每個用戶終端處的一個天線形成不同的MISO信道。用于給定用戶終端的MISO信道可以用1×Nap信道響應(yīng)行向量h，h‾=[h1h2...hNap]]]>來描述其特征，其中項hj表示接入點天線j與用戶終端天線之間的耦合，j＝1...Nap。
空間擴頻可用于使每個單天線用戶終端觀測到的有效MISO信道隨機化，從而廣播性能并非由預(yù)期的最差情況的信道狀況所指示。對于MISO系統(tǒng)，接入點利用導(dǎo)引向量執(zhí)行空間處理，導(dǎo)引向量是僅包含一列的退化導(dǎo)引矩陣。
在接入點處的用于執(zhí)行MISO系統(tǒng)中的空間擴頻的空間處理可被表示為xmiso(m)＝v(m)·s(m)，方程(16)其中s(m)是將要在發(fā)射間距m中發(fā)送的數(shù)據(jù)符號；v(m)是用于發(fā)射間距m的Nap×1導(dǎo)引向量；以及xmiso(m)是Nap×1向量，其具有將要在發(fā)射間距m中從Nap個接入點天線發(fā)送的Nap個發(fā)射符號。
可以產(chǎn)生包含L個導(dǎo)引向量的集合，并將其表示為{v}，或者v(i)，其中i＝1...L。從集合中為每個發(fā)射間距m選擇一個導(dǎo)引向量，并將其用于接入點為該發(fā)射間距執(zhí)行的空間處理。
在每個單天線用戶終端處經(jīng)過了空間擴頻的接收符號可被表示為r(m)＝h(m)·v(m)·s(m)+n(m)＝heff(m)·s(m)+n(m)，方程(17)其中r(m)是發(fā)射間距m的接收符號；heff(m)是發(fā)射間距m的有效信道響應(yīng)，其中heff(m)＝h(m)·v(m)；以及n(m)是發(fā)射間距m的噪聲。
如方程(17)所示，由于接入點執(zhí)行空間擴頻，因而接入點廣播的數(shù)據(jù)符號流觀測到有效信道響應(yīng)heff(m)，其包括實際信道響應(yīng)h(m)及導(dǎo)引向量v(m)。用戶終端可以(例如，基于接收的導(dǎo)頻符號)推導(dǎo) 是對信道響應(yīng)向量h(m)的估計。然后，用戶終端可以按照h^eff(m)=h‾^(m)·v‾(m)]]>來計算 是有效信道響應(yīng)估計?？蛇x地，例如用戶終端可以基于已經(jīng)利用v(m)發(fā)射的、接收的導(dǎo)頻符號，直接估計有效信道響應(yīng)。總而言之，用戶終端可以利用有效信道響應(yīng)估計 對接收的符號r(m)執(zhí)行檢測(匹配濾波和/或均衡)，以獲取檢測符號 可以與以上對圖2和圖3的描述相似的方式執(zhí)行MISO系統(tǒng)的廣播發(fā)射和接收。然而，在MISO系統(tǒng)中只有一個空間信道是可用的，且將其用于廣播發(fā)射。參照圖2，對于MISO系統(tǒng)的廣播發(fā)射，產(chǎn)生一個數(shù)據(jù)符號塊(方框212)，并將其劃分成NM個子塊，這些子塊將在NM個發(fā)射間距中被廣播出去(方框214)。為每個子塊/發(fā)射間距選擇導(dǎo)引向量(方框218)，并將其用于對子塊中的數(shù)據(jù)符號的空間處理(方框220)。經(jīng)由Nap個接入點天線在相關(guān)的發(fā)射間距中廣播每個子塊的發(fā)射符號(方框222)。
參照圖3，對于MISO系統(tǒng)中的廣播接收，在用戶終端處從單個天線獲取每個子塊的一個或多個接收數(shù)據(jù)符號(方框314)。確定接入點對每個子塊使用的導(dǎo)引向量(方框316)，并將其用于推導(dǎo)有效信道響應(yīng)估計 (方框318)，然后將 用于檢測該子塊的接收數(shù)據(jù)符號(方框320)。在已經(jīng)接收到當(dāng)前數(shù)據(jù)符號塊的所有NM個子塊后，對該塊的檢測符號進行處理(解調(diào)制、解交織以及解碼)，以獲得該塊的解碼數(shù)據(jù)(方框326)。
圖8示出MISO系統(tǒng)700中的接入點710和用戶終端720的框圖。用戶終端720是圖7中的用戶終端之一。在接入點710處，TX數(shù)據(jù)處理器820對數(shù)據(jù)流6ek2qrk8dy8f執(zhí)行數(shù)據(jù)處理，以獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)符號流{s}?？梢岳脠D5B中的TX數(shù)據(jù)流處理器520來實現(xiàn)TX數(shù)據(jù)處理器820。TX空間處理器830利用導(dǎo)引向量對數(shù)據(jù)符號流執(zhí)行空間擴頻(例如，如方程(16)所示)，復(fù)用到導(dǎo)頻符號中，并提供Nap個發(fā)射符號流。Nap個發(fā)射機單元832a至832ap調(diào)整Nap個發(fā)射符號流，以產(chǎn)生Nap個調(diào)制信號，所述Nap個調(diào)制信號分別從Nap個天線834a至834ap發(fā)射。
在用戶終端720處，通過天線852接收Nap個發(fā)射信號，并由接收機單元854調(diào)整來自該天線的接收信號，以獲取接收的符號。信道估計器884基于接收的導(dǎo)頻符號以及用于每個發(fā)射間距的導(dǎo)引向量v(m)推導(dǎo)有效信道響應(yīng)估計 。檢測器860利用有效信道響應(yīng)估計 對接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測(例如，匹配濾波和/或均衡)，并提供檢測數(shù)據(jù)流 。RX數(shù)據(jù)處理器870處理(例如，解映射、解交織以及解碼)檢測數(shù)據(jù)流，并提供解碼數(shù)據(jù)流 。可以利用圖6A中的RX數(shù)據(jù)流處理器670a來實現(xiàn)RX數(shù)據(jù)處理器870。
控制器840和880分別在接入點710和用戶終端720處控制各種處理單元的操作。存儲器單元842和882分別存儲控制器840和880使用的數(shù)據(jù)和/或程序代碼。
3.基于OFDM的系統(tǒng)本文描述的廣播發(fā)射技術(shù)可用于單載波和多載波系統(tǒng)。可以利用OFDM或其它結(jié)構(gòu)獲得多載波。對于基于OFDM的系統(tǒng)，可以對用于廣播的每個子帶執(zhí)行空間擴頻。
對于使用OFDM的MIMO系統(tǒng)(即，MIMO-OFDM系統(tǒng))，可以在每個OFDM符號周期n內(nèi)為每個子帶k形成一個數(shù)據(jù)符號向量s(k，n)。向量s(k，n)包含多達NS個數(shù)據(jù)符號，該NS個數(shù)據(jù)符號用于在OFDM符號周期n內(nèi)經(jīng)由子帶k的NS個空間信道進行廣播。發(fā)射間距的索引m被替換為子帶k和OFDM符號周期n中的k，n。在一個OFDM符號周期中，可以在NF個子帶上同時廣播多達NF個向量，s(k，n)，k＝1...NF。發(fā)射間距可以覆蓋一個或多個OFDM符號周期中的一個或多個子帶。
在MIMO-OFDM系統(tǒng)中可以以各種方式廣播ND個數(shù)據(jù)符號塊。例如，每個數(shù)據(jù)符號塊可以作為對應(yīng)于NF個子帶中每一個子帶的向量s(k，n)的一項而廣播。在這種情況下，每個數(shù)據(jù)符號塊在所有的NF個子帶上廣播，并實現(xiàn)頻率分集。每個數(shù)據(jù)符號塊還可以跨越一個或多個OFDM符號周期。從而，每個數(shù)據(jù)符號塊可以跨越頻率和/或時間尺度(通過系統(tǒng)設(shè)計)以及空間尺度(利用空間擴頻)。
也可以以各種方式為MIMO-OFDM系統(tǒng)選擇導(dǎo)引矩陣。如上所述，可以以確定的、偽隨機的或變換排列的方式選擇用于各個子帶的導(dǎo)引矩陣。例如，可以在OFDM符號周期n中按照從子帶1至NF的順序次序從頭至尾地循環(huán)并選擇集合中的L個導(dǎo)引矩陣，然后在OFDM符號周期n+1中按照從子帶1至NF順序次序循環(huán)并選擇，以此類推。集合中導(dǎo)引矩陣的數(shù)量可以小于、等于或大于子帶的數(shù)量。通過將NM替換為NF，則也可以將前述的L＝NM，L＜NM以及L＞NM三種情況應(yīng)用于各個子帶。
對于使用OFDM的MISO系統(tǒng)(即，MISO-OFDM系統(tǒng))，一個數(shù)據(jù)符號s(k，n)可以在OFDM符號周期n內(nèi)在每個子帶k上廣播。在一個OFDM符號周期內(nèi)，可以在NF個子帶上同時廣播多達NF個數(shù)據(jù)符號，s(k，n)，k＝1...NF。每個數(shù)據(jù)符號可以在一個或多個子帶上和/或在一個或多個OFDM符號周期中廣播?？梢砸耘cMIMO-OFDM系統(tǒng)中用于導(dǎo)引矩陣的方式相同的方式選擇導(dǎo)引向量。
對于基于OFDM的系統(tǒng)，圖4中的每個發(fā)射機單元432和圖8中的每個發(fā)射機單元832對相關(guān)發(fā)射天線的所有NF個子帶的發(fā)射符號執(zhí)行OFDM調(diào)制。對于OFDM調(diào)制，利用NF點逆快速傅立葉變換(IFFT)，可將待在每個OFDM信號周期中在NF個子帶上廣播的NF個發(fā)射符號變換到時域，以獲得包含NF個碼片的“變換的”符號。為了抑制頻率選擇性衰落引起的符號間干擾(ISI)，典型地，復(fù)制每個變換符號的一部分(或Ncp個碼片)以形成相應(yīng)的OFDM符號。在一個OFDM符號周期中廣播每個OFDM符號，OFDM符號周期是NF+Ncp個碼片周期，Ncp是循環(huán)前綴長度。每個發(fā)射機單元產(chǎn)生OFDM符號流，并進一步調(diào)整OFDM符號流以產(chǎn)生用于從相關(guān)天線廣播的調(diào)制信號。圖4中的每個接收機單元454以及圖8中的每個接收機單元854對其接收的信號執(zhí)行互補的OFDM解調(diào)制，以獲得接收數(shù)據(jù)符號及接收導(dǎo)頻符號。
4.發(fā)射分集空間擴頻可以與各種發(fā)射分集方案組合使用，這些發(fā)射分集方案例如空時發(fā)射分集(STTD)、空頻發(fā)射分集(SFTD)、正交發(fā)射分集(OTD)等等。STTD在兩個符號周期中從兩個天線發(fā)射每一對數(shù)據(jù)符號，以實現(xiàn)空間和時間分集。SFTD在兩個子帶中從兩個天線發(fā)射每一對數(shù)據(jù)符號，以實現(xiàn)空間和頻率分集。OTD利用兩個正交碼在兩個符號周期中從兩個天線同時發(fā)射兩個數(shù)據(jù)符號，以實現(xiàn)空間和時間分集?？臻g擴頻可以為這些發(fā)射分集方案提供改進的性能。
對于STTD方案，接入點為將要在發(fā)射間距m中廣播的每一對數(shù)據(jù)符號sa(m)和sb(m)產(chǎn)生兩個編碼符號向量，例如s1(m)＝[sa(m)sb(m)]T和s‾2(m)=[sb*(m)-sa*(m)]T]]>，其中“*”指示復(fù)共軛，“T”指示轉(zhuǎn)置。每個向量包括將要在一個符號周期中從Nap個接入點天線廣播的兩個編碼符號。在第一個符號周期中廣播向量s1(m)，在下一個符號周期中廣播向量s2(m)。每個數(shù)據(jù)符號包含在兩個向量中，從而在兩個符號周期上廣播。
接入點利用相同的導(dǎo)引矩陣對兩個向量s1(m)和s2(m)執(zhí)行空間擴頻，如下，xsttd，i(m)＝Vsttd(m)·si(m)，其中i＝1，2，方程(18)其中Vsttd(m)是用于發(fā)射間距m的Nap×2導(dǎo)引矩陣；以及xsttd，i(m)是Nap×1向量，其具有將要在發(fā)射間距m的符號周期i中從Nap個接入點天線發(fā)送的Nap個發(fā)射符號。
如果用戶終端配備有單個天線，則接收符號可被表示為ri(m)＝h(m)·Vsttd(m)·si(m)+ni(m)＝heff，sttd(m)·si(m)+ni(m)，方程(19)其中ri(m)是發(fā)射間距m的符號周期i的接收符號；h(m)是用于發(fā)射間距m的1×Nap信道響應(yīng)行向量；heff，sttd(m)是用于發(fā)射間距m的1×2有效信道響應(yīng)行向量，其中heff，sttd(m)＝h(m)·Vsttd(m)＝[heff，1(m)heff，2(m)]；以及ni(m)是發(fā)射間距m的符號周期i的噪聲。
假定信道響應(yīng)h(m)在發(fā)射間距m的兩個符號周期上不變。
單天線用戶終端可以推導(dǎo)對兩個數(shù)據(jù)符號sa(m)和sb(m)的估計，如下s^a(m)=h^eff,1*(m)·r1(m)-h^eff,2(m)·r2*(m)β′(m)=sa(m)+na′(m)]]>，以及s^b(m)=h^eff,2*(m)·r1(m)+h^eff,1(m)·r2*(m)β′(m)=sb(m)+nb′(m)]]>，方程(20)其中 是對heff，i(m)的估計，其中i＝1，2β′(m)=|h^eff,(m)|2+|h^eff,2(m)|2]]>；以及na′(m)和nb′(m)分別是檢測符號 和 的處理后噪聲。
如果用戶終端配備有多個天線，則接收符號可被表示為ri(m)＝H(M)·Vsttd(m)·si(m)+ni(m)＝Heff，sttd(m)·si(m)+ni(m)，方程(21)其中ri(m)是Nut×1向量，其具有發(fā)射間距m的符號周期i的Nut個接收符號；H(m)是用于發(fā)射間距m的Nut×Nap信道響應(yīng)矩陣；Heff，sttd(m)是用于發(fā)射間距m的Nut×2有效信道響應(yīng)矩陣，其中Heff，sttd(m)＝H(m)·Vsttd(m)＝[heff，1(m)heff，2(m)]；以及ni(m)是發(fā)射間距m的符號周期i的噪聲。
假定信道響應(yīng)H(m)在發(fā)射間距m的兩個符號周期上不變。
多天線用戶終端可以推導(dǎo)對兩個數(shù)據(jù)符號sa(m)和sb(m)的估計，如下s^a(m)=h‾^eff,1H(m)·r‾1(m)-r‾2H(m)·h‾^eff,2(m)β′′(m)=sa(m)+na′′(m)]]>，以及s^b(m)=h‾^eff,2H(m)·r‾1(m)+r‾2H(m)·h‾^eff,1(m)β′′(m)sb(k)+nb′′(m)]]>，方程(22)
其中 是對heff，i(m)的估計，其中i＝1，2；β′′(m)=||h‾^eff,1(m)||2+||h‾^eff,2(m)||2;]]>以及naM(m)和nbM(m)分別是檢測符號 和 的處理后噪聲。
對于SFTD方案，在同一個符號周期內(nèi)在兩個不同子帶上廣播兩個向量s1(m)和s2(m)。在SFTD方案中，可以執(zhí)行與上述相同的發(fā)射和接收處理，此時索引i指示子帶而不是符號周期。由于假定信道響應(yīng)在發(fā)射間距上近似不變，則可將兩個相鄰的子帶k和k+1用于廣播兩個向量s1(m)和s2(m)。
5.混合多天線系統(tǒng)圖9示出具有接入點910和多個用戶終端920的多天線系統(tǒng)900。接入點910配備有多個(Nap)個用于數(shù)據(jù)發(fā)射的天線。每個用戶終端920可以配備一個或者多個(Nut)用于數(shù)據(jù)接收的天線。每個多天線用戶終端具有各自的連接接入點的MIMO信道，并且能夠從接入點接收MIMO和MISO廣播發(fā)射。每個單天線用戶終端具有各自的連接接入點的MISO信道，并且能夠從接入點接收MISO廣播發(fā)射以及可能接收MIMO廣播發(fā)射的一部分，如以下所述。
在系統(tǒng)900中，接入點910可以以各種方式廣播數(shù)據(jù)。在一個實施例中，接入點910(1)發(fā)送能夠被多天線用戶終端接收的MIMO廣播發(fā)射，以及(2)發(fā)送能夠被單天線和多天線用戶終端接收的MISO廣播發(fā)射?？梢圆捎靡韵路绞桨l(fā)送MIMO和MISO廣播發(fā)射(1)利用時分復(fù)用(TDM)以不同的時間間隔發(fā)送，(2)利用頻分復(fù)用(FDM)在各個子帶的不同的不相交集合上發(fā)送，(3)利用碼分復(fù)用(CDM)在不同的編碼信道上發(fā)送，以及以其它的復(fù)用方案或以上方式的任意組合來進行發(fā)送。在另一實施例中，接入點910以如下方式發(fā)送MIMO廣播發(fā)射，即，使得單天線用戶終端能夠恢復(fù)廣播發(fā)射的一部分(例如，對于基本廣播服務(wù))，而多天線用戶終端能夠恢復(fù)全部廣播發(fā)射(如果其具有充分的鏈路余量)。在又一實施例中，接入點910能夠基于用戶終端的預(yù)期信道狀況，調(diào)節(jié)廣播發(fā)射(例如，在MIMO和MISO廣播之間進行調(diào)節(jié))。
6.廣播發(fā)射方案多天線系統(tǒng)可以以各種方式執(zhí)行MIMO廣播。在第一MIMO廣播方案中，接入點同時廣播多個(ND)數(shù)據(jù)流，并對所有的數(shù)據(jù)流使用相同的數(shù)據(jù)速率和相同的發(fā)射功率，其中NS≥ND＞1。例如，可以基于多天線用戶終端的預(yù)期最差情況的有效信道來選擇數(shù)據(jù)速率，該預(yù)期最差情況的有效信道應(yīng)優(yōu)于這些用戶終端的預(yù)期最差情況的實際信道。然后，廣播覆蓋區(qū)域中的大多數(shù)多天線用戶終端能夠恢復(fù)該ND個數(shù)據(jù)流。
在第二MIMO廣播方案中，接入點同時廣播ND個數(shù)據(jù)流，并對這些流使用不同的數(shù)據(jù)速率和相同的發(fā)射功率。該廣播方案可用于在廣播覆蓋區(qū)域上提供“分層”廣播服務(wù)。每個數(shù)據(jù)流具有由其數(shù)據(jù)速率決定的不同廣播覆蓋區(qū)域。具有最低數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)流具有最大的廣播覆蓋區(qū)域，而具有最高數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)流具有最小廣播覆蓋區(qū)域。每個用戶終端能夠基于(1)其位置和信道狀況以及(2)采用的接收機空間處理技術(shù)恢復(fù)一個、一些或全部數(shù)據(jù)流。如果用戶終端使用線性接收機空間處理技術(shù)(例如CCMI或MMSE技術(shù))，那么如果具有充分高的鏈路余量，則其能夠恢復(fù)具有較高數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)流。如果用戶終端具有較低的鏈路余量(例如，位于覆蓋區(qū)域的邊緣處)，則其只能夠恢復(fù)具有較低數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)流。如果用戶終端使用SIC技術(shù)，那么即使位于覆蓋區(qū)域的邊緣處，也能夠恢復(fù)具有較高數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)流以及具有較低數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)流。用戶終端可以首先恢復(fù)較低速率數(shù)據(jù)流，然后執(zhí)行干擾消除以實現(xiàn)恢復(fù)較高速率數(shù)據(jù)流所需的較高SNR。
在第三MIMO廣播方案中，接入點同時廣播ND個數(shù)據(jù)流，并對這些流使用相同的數(shù)據(jù)速率和不同的發(fā)射功率。通過將每個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)符號乘以用于確定該數(shù)據(jù)流發(fā)射功率數(shù)值的縮減(scaling)因子，可以獲得不同的發(fā)射功率。利用該廣播方案也可以實現(xiàn)分層廣播服務(wù)。具有最高發(fā)射功率的數(shù)據(jù)流具有最大的廣播覆蓋區(qū)域，其可被大多數(shù)用戶終端恢復(fù)。相反，具有最低發(fā)射功率的數(shù)據(jù)流具有最小的廣播覆蓋區(qū)域。如果用戶終端使用SIC技術(shù)，則較低功率數(shù)據(jù)流也可以由具有較低鏈路余量的用戶終端恢復(fù)。
第二和第三MIMO廣播方案可以用于支持多天線用戶終端以及單天線用戶終端。單天線用戶終端可以恢復(fù)具有最低數(shù)據(jù)速率或者最高發(fā)射功率的數(shù)據(jù)流。剩余的數(shù)據(jù)流將作為對該數(shù)據(jù)流的干擾。多天線用戶終端可以利用附加的天線恢復(fù)更多的數(shù)據(jù)流。如果如上所述多天線用戶終端使用了SIC技術(shù)，則可以以由數(shù)據(jù)流所需SNR決定的順序次序來恢復(fù)這些數(shù)據(jù)流。首先恢復(fù)具有最低數(shù)據(jù)速率或者最高發(fā)射功率的數(shù)據(jù)流，接著恢復(fù)具有次低數(shù)據(jù)速率或者次高發(fā)射功率的數(shù)據(jù)流，以此類推。
在第四MIMO廣播方案中，接入點基于用于用戶終端的無線信道的預(yù)期容量來發(fā)射不同數(shù)量的數(shù)據(jù)流。信道容量是工作SNR和信道特性(例如，不同發(fā)射/接收天線對的信道增益是否相關(guān))的函數(shù)。當(dāng)預(yù)期信道容量較低時，接入點可以廣播較少的數(shù)據(jù)流并為所述較少的流分配可用發(fā)射功率，以便每個流都能夠?qū)崿F(xiàn)較高的SNR。相反，當(dāng)預(yù)期信道容量較高時，接入點可以廣播更多的數(shù)據(jù)流。
對于MIMO和MISO廣播，接入點可以基于諸如信道容量、服務(wù)需求等各種因素來調(diào)節(jié)每個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)速率。也可以利用空間擴頻實現(xiàn)其它廣播方案，這些均將落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
7.廣播性能每個數(shù)據(jù)符號流的性能取決于該流實現(xiàn)的分集等級(order)。每個數(shù)據(jù)流的分集等級又取決于發(fā)射天線的數(shù)量、接收天線的數(shù)量、接收機空間處理技術(shù)以及是否使用空間擴頻。通常，性能隨著分集等級的增加而改善。
在不進行空間擴頻的情況下，當(dāng)將線性接收機空間處理技術(shù)(例如，CCMI或MMSE技術(shù))用于檢測數(shù)據(jù)符號流時，NS個數(shù)據(jù)符號流中的每一個將觀測到相同的分集等級。如果Nut≥Nap且在Heff(m)的每個空間信道上廣播一個數(shù)據(jù)符號流以使得ND＝NS＝Nap，則每個數(shù)據(jù)符號流觀測到的分集等級為Nut-Nap+1。對于Nap＝Nut的對稱MIMO信道，每個檢測符號數(shù)據(jù)流的分集等級為1，且其SNR是瑞利分布。所有的數(shù)據(jù)符號流具有相同的SNR分布。
在不進行空間擴頻的情況下，當(dāng)將SIC技術(shù)用于檢測NS個數(shù)據(jù)符號流時，每個數(shù)據(jù)符號流觀測到不同的分集等級。同樣，如果Nut≥Nap且在Heff(m)的每個空間信道上廣播一個數(shù)據(jù)符號流，則每個數(shù)據(jù)符號流的分集等級為Nut-Nap+l，其中l(wèi)是檢測到該流的級數(shù)。因而，后續(xù)檢測的數(shù)據(jù)符號流具有較高的分集等級，其易于具有更好的SNR，從而可對這些流使用較高的數(shù)據(jù)速率。
通過空間擴頻，對流中每個碼塊使用多個不同導(dǎo)引矩陣，可以有效提高每個數(shù)據(jù)符號流的分集等級。每個不同的導(dǎo)引矩陣使得碼塊能夠獲得MIMO信道的不同表象，這相當(dāng)于具有不同的發(fā)射或接收天線。由此，可以使得每個數(shù)據(jù)符號流的分集等級與用于該碼塊的不同導(dǎo)引矩陣的數(shù)量相關(guān)，該導(dǎo)引矩陣的數(shù)量可以遠(yuǎn)大于接入點天線的數(shù)量以及用戶終端天線的數(shù)量。典型地，空間擴頻對具有較低分集等級的數(shù)據(jù)符號流提供更大的改進。
空間擴頻可用于提高廣播發(fā)射的吞吐量和/或覆蓋區(qū)域。典型地，傳統(tǒng)MIMO和MISO系統(tǒng)(不進行空間擴頻)基于廣播覆蓋區(qū)域中所有用戶終端的預(yù)期最差情況的信道狀況來選擇廣播發(fā)射的數(shù)據(jù)速率。典型地，該最差情況的信道狀況對應(yīng)于在整個碼塊期間不衰減/改變的“差”信道。通過空間擴頻，在每個碼塊期間使得有效MIMO或MISO信道隨機化，并且從實質(zhì)上減少了任意用戶終端觀測到關(guān)于整個碼塊的差信道的可能性。從而允許將較高數(shù)據(jù)速率用于廣播發(fā)射。同樣地，對于給定數(shù)據(jù)速率，空間擴頻可以提供較大的廣播覆蓋區(qū)域。通常，用于廣播發(fā)射的較高數(shù)據(jù)速率對應(yīng)于較小的廣播覆蓋區(qū)域。此外，更嚴(yán)格的斷線要求(或者較低的斷線概率)對應(yīng)于較小的廣播覆蓋區(qū)域?？臻g擴頻可以為傳統(tǒng)MIMO和MISO系統(tǒng)提供改進的性能(例如，較高的數(shù)據(jù)速率、較大的廣播覆蓋區(qū)域和/或較低的斷線概率)
圖10A示出示例性MIMO系統(tǒng)獲得的總頻譜效率的累積分布函數(shù)(CDF)曲線圖。對于該MIMO系統(tǒng)，接入點配備有四個天線(Nap＝4)，用戶終端隨機地分布在整個覆蓋區(qū)域上，且每個用戶終端都配備有四個天線(Nut＝4)。假定用于用戶終端的MIMO信道如以上對方程(1)的描述，對于位于覆蓋區(qū)域邊緣的用戶終端，每個接收天線的工作SNR為20dB。用戶終端使用MMSE技術(shù)。
曲線1010示出在未對廣播發(fā)射執(zhí)行空間擴頻的情況下總頻譜效率的CDF，其等效于始終利用單個導(dǎo)引矩陣(L＝1)執(zhí)行發(fā)射導(dǎo)引。以每秒每赫茲的比特數(shù)(bps/Hz)為單位給出頻譜效率。對于給定頻譜效率x，CDF指示獲得的總頻譜效率差于x的用戶終端的百分比。例如，點1012指示有百分之一(10-2)的用戶終端獲得的總頻譜效率差于9bps/Hz。如果接入點以9bps/Hz的總速率廣播數(shù)據(jù)，則會有百分之一的用戶終端不能正確地解碼廣播發(fā)射。這個百分比也稱為中斷概率。
曲線1020、1030和1040分別示出通過利用4、16和64個導(dǎo)引矩陣進行空間擴頻而獲得的總頻譜效率的CDF。點1022、1032和1042指示對于百分之一的斷線概率，利用4、16和64個導(dǎo)引矩陣的總頻譜效率分別為12.5、14.6和15.8bps/Hz。對于百分之一的斷線概率，空間擴頻的使用將示例性MIMO系統(tǒng)的總頻譜效率從9bps/Hz提高到約15.8bps/Hz(利用64個導(dǎo)引矩陣)。線1050用于50％的斷線概率，其可作為參考以確定四種情況下的平均總頻譜效率。
圖10B示出示例性MISO系統(tǒng)獲得的總頻譜效率的CDF曲線圖。對于該MISO系統(tǒng)，接入點配備有四個天線(Nap＝4)，用戶終端隨機地分布在整個覆蓋區(qū)域中，且每個用戶終端配備有單個天線(Nut＝1)。假定用于用戶終端的MISO信道如以上所述，對于位于覆蓋區(qū)域邊緣的用戶終端，工作SNR/Rx為10dB。
曲線1060示出在未對廣播發(fā)射執(zhí)行空間擴頻(L＝1)情況下的總頻譜效率的CDF。曲線1070、1080和1090分別示出通過利用4、16和64個導(dǎo)引矩陣進行空間擴頻而獲得的總頻譜效率的CDF。點1062、1072、1082和1092指示對于百分之一的斷線概率，利用1、4、16和64個導(dǎo)引矩陣的總頻譜效率分別為0.1、0.8、1.7和2.2bps/Hz。同樣，通過對廣播發(fā)射使用空間擴頻實現(xiàn)了實質(zhì)性的改進。
圖10A和圖10B示出在某些特定假設(shè)的情況下示例性MIMO和MISO系統(tǒng)的性能。通常，改進的數(shù)量取決于各種因素，例如無線信道的特性、發(fā)射和接收天線數(shù)量、用戶終端處使用的空間處理技術(shù)、用于數(shù)據(jù)發(fā)射的調(diào)制方案等等。
8.導(dǎo)引矩陣和向量的產(chǎn)生可以以各種方式產(chǎn)生用于在MIMO系統(tǒng)中進行空間擴頻的導(dǎo)引矩陣以及用于MISO系統(tǒng)的導(dǎo)引向量。下面將描述一些用于產(chǎn)生這些導(dǎo)引矩陣和向量的示例性方案。導(dǎo)引矩陣/向量集合可以被預(yù)計算并存儲在接入點和用戶終端處，然后按照需要被提取使用?？蛇x地，可以按照需要實時地計算這些導(dǎo)引矩陣/向量。
A.導(dǎo)引矩陣的產(chǎn)生導(dǎo)引矩陣應(yīng)是酉矩陣，其滿足如下條件VH(i)·V(i)＝I，其中i＝1...L，方程(23)方程(23)指示V(i)的每一列具有單位能量，且V(i)的列彼此正交。這一條件確保利用導(dǎo)引矩陣V(i)同時廣播的NS個數(shù)據(jù)符號具有相同的功率，且在發(fā)射之前彼此正交。
某些導(dǎo)引矩陣也可以不相關(guān)，從而任意兩個不相關(guān)的導(dǎo)引矩陣之間的相關(guān)性為0或很小的值。這一條件可表示為C(ij)＝VH(i)·V(j)≈0，其中i＝1...L，j＝1...L，且i≠j，方程(24)其中C(ij)是V(i)和V(j)的相關(guān)矩陣，且0是全零矩陣。方程(24)中的條件可以對某些應(yīng)用的性能加以改進，但并非對于所有的應(yīng)用都是必須的。
可以利用各種方案產(chǎn)生含有L個導(dǎo)引矩陣的集合{V}。在第一方案中，基于隨機變量矩陣產(chǎn)生L個導(dǎo)引矩陣。首先產(chǎn)生NS×Nap矩陣G，矩陣G的元素是獨立同分布(IID)復(fù)高斯隨機變量，每個變量各具有零均值和單位方差。按照R＝GH·G計算Nap×Nap相關(guān)矩陣G，其可利用本征值分解而分解為R＝E·D·EH方程(25)其中E是本征向量R的Nap×NS酉矩陣；以及D是包含R的本征值的NS×NS對角矩陣。
對角矩陣D包含R的本征值，其表示NS個G的本征模式(eigenmode)的功率增益。矩陣E用作導(dǎo)引矩陣V(i)，并被添加到集合中。由于通過本征值分解獲得矩陣E，所以導(dǎo)引矩陣V(i)是酉矩陣。重復(fù)上述處理，直到產(chǎn)生了所有的L個導(dǎo)引矩陣為止。
在第二方案中，基于含有(log2L)+1個獨立各向同性分布酉矩陣的集合產(chǎn)生L個導(dǎo)引矩陣。如果將隨機酉矩陣左乘以任意確定的Nap×Nap酉矩陣其概率密度不變，則該隨機酉矩陣就是各向同性分布的。集合中導(dǎo)引矩陣的索引i可以表示為i＝l1l2...lQ，其中Q＝log2L，l1是索引i的第一比特，lQ是索引i的最后一個比特，且每個比特可以取值0或1。由此，可按照如下方式產(chǎn)生L個導(dǎo)引矩陣V‾(l1l2...lQ)=Ω‾1l1·Ω‾2l2·...·Ω‾QlQ·V‾0]]>，其中l(wèi)1，l2，...，lQ∈{0，1}方程(26)其中V0是Nap×NS獨立的各同同性分布的酉矩陣；以及Ωjlj是Nap×Nap獨立的各向同性分布的酉矩陣，其中產(chǎn)j＝1...Q。
例如可將矩陣V0定義為V‾0T=[N‾Ns0‾]]]>，其中INS是NS×NS單位矩陣。T.L.Marzetta等人在2002年4月IEEE Transaction on InformationTheory第48卷第4期的“Structured Unitary Space-Time AutocodingConstellations(結(jié)構(gòu)化酉空時自動編碼星座圖”中描述了第二方案。
在第三方案中，通過在Nap維復(fù)空間中連續(xù)旋轉(zhuǎn)初始酉導(dǎo)引矩陣V(1)來產(chǎn)生L個導(dǎo)引矩陣，如下V(i+1)＝Θi·V(1)，其中i＝1...L-1，方程(27)其中Θi是Nap×Nap對角單位矩陣，其可被定義為 ，方程(28)
并且u1，u2，...uNap是Nap個不同的值，每個值均位于0到L-1的范圍內(nèi)，按照如下方式選擇這些值，例如使得利用矩陣Θi產(chǎn)生的多個生成導(dǎo)引矩陣之間的相關(guān)性盡可能低。Θi的Nap個對角元素是L次單位根?？梢岳肗ap×Nap傅立葉矩陣的NS個不同的列形成初始酉導(dǎo)引矩陣V(1)，其中第(n，m)個項wn，m表示為wn,m=e-j2π(n-1)(m-1)Nap]]>，其中n＝{1...Nap}，m＝{1...Nap}方程(29)其中n是行索引，m是列索引。B.M.Hochwald等人在2000年9月IEEETransaction on Information Theory第46卷第6期的“Systematic Designof Unitary Space-Time Constellations”(酉空時星座圖的系統(tǒng)設(shè)計)中描述了第三方案。
在第四方案中，利用基本矩陣B和不同的標(biāo)量產(chǎn)生L個導(dǎo)引矩陣?；揪仃嚳梢允俏譅柺?Walsh)矩陣、傅立葉矩陣或是其它矩陣。2×2 Walsh矩陣可以表示為W‾2×2=111-1]]>?？梢詮妮^小的Walsh矩陣WN×N得到較大的Walsh矩陣W2N×2N，如下W‾2N×2N=W‾N×NW‾N×NW‾N×2N-W‾N×N,]]>方程(30)Walsh矩陣的維數(shù)是2的冪。可以按照方程(29)所示定義的元素來形成Nap×Nap傅立葉矩陣F。
可將Nap×NapWalsh矩陣W、傅立葉矩陣F或者其它矩陣用作基本矩陣B，以形成其它導(dǎo)引矩陣。可將基本矩陣的第2至第Nap行中的每一行單獨乘以M個不同的可能標(biāo)量中的一個，其中M＞1。從M個標(biāo)量對Nap-1行的MNap-1個不同的排列，可以獲得MNap-1個不同的導(dǎo)引矩陣。例如，第2至第Nap行中的每一行可以單獨乘以標(biāo)量+1，-1，+j，或者-j，其中j=-1]]>。對于Nap＝4且M＝4，可以利用四個不同的標(biāo)量從基本矩陣B產(chǎn)生64個不同的導(dǎo)引矩陣?？梢岳闷渌臉?biāo)量，例如e±j3π/4，e±jπ/4，e±jπ/8等，產(chǎn)生其它的導(dǎo)引矩陣。通常，可將基本矩陣的每一行乘以任意具有ejθ形式的標(biāo)量，其中θ可以是任意相位值?？梢园凑誚‾(i)=gNap·B‾(i)]]>產(chǎn)生Nap×Nap導(dǎo)引矩陣，其中g(shù)Nap=1/Nap]]>且B(i)是利用基本矩陣B產(chǎn)生的第i階矩陣。通過gNap的縮放可確保V(i)的每一列都具有單位功率。
其它方案也可用于產(chǎn)生含有L個導(dǎo)引矩陣的集合，并且其將落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。通常，可以以偽隨機的方式(例如，諸如第一方案)或者確定的方式(例如，諸如第二、第三和第四方案)產(chǎn)生導(dǎo)引矩陣。
B.導(dǎo)引向量的產(chǎn)生在MISO系統(tǒng)中用于空間擴頻的導(dǎo)引向量應(yīng)具有單位能量，即‖v(i)‖2＝vH(i)·v(i)＝1，其中i＝1...L，從而用于各個數(shù)據(jù)符號的發(fā)射功率不會被空間擴頻所改變?？蓪⒚總€導(dǎo)引向量v(i)的元素定義為具有相等的幅值，以便可將每個接入點天線的全部發(fā)射功率用于廣播。這個條件可以表示為|v1(i)|=|v2(i)|=...=|vNap(i)|]]>，其中v‾(i)=[v1(i)v2(i)...vNap(i)]]]>。某些導(dǎo)引向量也可以是不相關(guān)的，從而任意兩個不相關(guān)的導(dǎo)引向量之間的相關(guān)性為零或很低的值。這個條件可以表示為c(ij)＝vH(i)·v(j)≈0，其中i＝1...L，j＝1...L，且i≠j，方程(31)其中c(ij)是導(dǎo)引向量v(i)和v(j)之間的相關(guān)性。
可以使用各種方案產(chǎn)生含有L個導(dǎo)引向量的集合{v}。在第一方案中，基于具有隨機變量的Nap×Nap矩陣G′產(chǎn)生L個導(dǎo)引向量。按照R′＝G′H·G′計算每個矩陣G′的Nap×Nap相關(guān)矩陣，所述相關(guān)矩陣可以如方程(25)所示進行分解，以獲取Nap×Nap個酉矩陣E′。E′的每一列用作一個導(dǎo)引向量v(i)。
在第二方案中，通過連續(xù)地旋轉(zhuǎn)初始酉導(dǎo)引向量v(1)產(chǎn)生L個導(dǎo)引向量，如下v(i+1)＝ej2π/L·v(i)，其中i＝2...L，方程(32)其中L≥Nap。
在第三方案中，產(chǎn)生L個導(dǎo)引向量，使得這些向量的元素具有相同的幅度和不同的相位。對于給定的導(dǎo)引向量v‾(i)=[v1(i)v2(i)...vNap(i)]]]>，可以按照如下方式形成歸一化的導(dǎo)引向量 v‾~(i)=[Aejθ1(i))Aejθ2(i)...AejθNap(i)],]]>方程(33)其中A是常量(例如，A=1/Nap]]>)；以及θj(i)是v(i)的第j個元素的相位，其為θj(i)=∠vj(i)=tan-1(Im{vj(i)}Re{vj(i)}),]]>方程(34)歸一化的導(dǎo)引向量 可使全部發(fā)射功率用于每個將用于廣播發(fā)射的天線。
按照上述方式產(chǎn)生的導(dǎo)引矩陣的列也可以用作用于空間擴頻的導(dǎo)引向量。也可將其它方案用于產(chǎn)生導(dǎo)引向量的集合，這些均將落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
可以通過各種方式實現(xiàn)本文描述的廣播發(fā)射技術(shù)。例如，可以通過硬件、軟件或其組合來實現(xiàn)這些技術(shù)。對于硬件實現(xiàn)，可以在一個或多個專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字信號處理器件(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、其它設(shè)計用于執(zhí)行本文描述的功能的電子元件或者以上這些的組合中，實現(xiàn)在接入點和用戶終端處的、執(zhí)行或支持利用了空間擴頻的廣播發(fā)射的處理單元。
對于軟件實現(xiàn)，可以利用執(zhí)行本文描述的功能的模塊(例如，程序、功能等等)實現(xiàn)廣播發(fā)射技術(shù)。軟件代碼可以存儲在存儲器單元(例如，圖4中的存儲器單元442和482，以及圖8中的存儲器單元842和882)中并由處理器(例如，圖4中的控制器440和480，以及圖8中的控制器840和880)執(zhí)行。存儲器單元可以在處理器中或者處理器外部實現(xiàn)，在存儲器單元實現(xiàn)于處理器外部的情況下，其可經(jīng)由本領(lǐng)域公知的各種方式與處理器通信連接。
本文包含的標(biāo)題用于參考，其旨在定位特定的章節(jié)。這些標(biāo)題并非用于限制其下描述的概念的范圍，這些概念可以應(yīng)用到整個說明書的其他章節(jié)。
前面對公開實施例的描述用于使本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，對這些實施例的各種修改都是顯而易見的，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可將本文定義的一般原理應(yīng)用于其它實施例。因而，本發(fā)明并不限制于本文所示的實施例，而是包括與本文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
1.一種在無線多天線通信系統(tǒng)中廣播數(shù)據(jù)的方法，包括處理至少一個數(shù)據(jù)塊以獲取至少一個數(shù)據(jù)符號塊；利用多個導(dǎo)引矩陣對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行空間處理，以獲取多個發(fā)射符號序列；以及從多個發(fā)射天線向系統(tǒng)中的多個接收實體廣播所述多個發(fā)射符號序列，其中對于所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊，所述多個導(dǎo)引矩陣使得由所述多個接收實體中每一個接收實體觀測到的有效信道隨機化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊劃分成多個數(shù)據(jù)符號子塊；以及為所述多個數(shù)據(jù)符號子塊中每一個數(shù)據(jù)符號子塊選擇導(dǎo)引矩陣，其中利用為所述多個數(shù)據(jù)符號子塊中每一個數(shù)據(jù)符號子塊選擇的所述導(dǎo)引矩陣對該數(shù)據(jù)符號子塊進行空間處理。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述廣播所述多個發(fā)射符號序列的步驟包括在多個發(fā)射間距中廣播對應(yīng)于所述多個數(shù)據(jù)符號子塊的所述多個發(fā)射符號序列，其中在每個發(fā)射間距中廣播一個子塊。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述廣播所述多個發(fā)射符號序列的步驟包括在多個符號周期中廣播對應(yīng)于所述多個數(shù)據(jù)符號子塊的所述多個發(fā)射符號序列，其中在每個符號周期中廣播一個子塊。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述廣播所述多個發(fā)射符號序列的步驟包括在多個發(fā)射間距中廣播對應(yīng)于所述多個數(shù)據(jù)符號子塊的所述多個發(fā)射符號序列，每個發(fā)射間距對應(yīng)于一個符號周期中的一個子帶。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述處理所述至少一個數(shù)據(jù)塊的步驟包括，對于每個數(shù)據(jù)塊，根據(jù)編碼方案對該數(shù)據(jù)塊進行編碼，以獲取編碼數(shù)據(jù)塊，對該編碼數(shù)據(jù)塊進行交織，以獲取交織數(shù)據(jù)塊，以及根據(jù)調(diào)制方案對該交織數(shù)據(jù)塊進行符號映射，以獲取所述數(shù)據(jù)符號塊。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述對所述數(shù)據(jù)塊進行編碼的步驟包括根據(jù)Turbo碼對所述數(shù)據(jù)塊進行編碼，以獲取所述編碼數(shù)據(jù)塊。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述對所述數(shù)據(jù)塊進行編碼的步驟包括根據(jù)卷積碼對所述數(shù)據(jù)塊進行編碼，以獲取所述編碼數(shù)據(jù)塊。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述對所述數(shù)據(jù)塊進行編碼的步驟包括根據(jù)低密度奇偶校驗(LDPC)碼對所述數(shù)據(jù)塊進行編碼，以獲取所述編碼數(shù)據(jù)塊。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括基于所述多個接收實體的預(yù)期信道狀況，確定所述至少一個數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)速率。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊解復(fù)用為多個數(shù)據(jù)符號序列，以便經(jīng)由對應(yīng)于每個接收實體的所述有效信道的多個空間信道進行發(fā)射。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述解復(fù)用所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊的步驟包括將每個數(shù)據(jù)符號塊作為一個數(shù)據(jù)符號序列加以提供。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊復(fù)用為一個數(shù)據(jù)符號序列，以便經(jīng)由對應(yīng)于每個接收實體的所述有效信道的單個空間信道進行發(fā)射。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行發(fā)射分集處理，以獲取多個編碼符號，以及其中，對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行空間處理的步驟包括利用所述多個導(dǎo)引矩陣對所述多個編碼符號執(zhí)行空間處理，以獲取所述多個發(fā)射符號序列。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行發(fā)射分集處理的步驟包括對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行空時發(fā)射分集(STTD)處理，以便在兩個符號周期中經(jīng)由對應(yīng)于每個接收實體的所述有效信道的兩個空間信道廣播每個數(shù)據(jù)符號。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中所述對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊進行發(fā)射分集處理的步驟包括對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行空頻發(fā)射分集(SFTD)處理，以便在兩個子帶上經(jīng)由對應(yīng)于每個接收實體的所述有效信道的兩個空間信道廣播每個數(shù)據(jù)符號。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括從含有L個導(dǎo)引矩陣的集合中選擇所述多個導(dǎo)引矩陣，其中L是大于一的整數(shù)。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括產(chǎn)生所述多個導(dǎo)引矩陣，以作為具有多個正交列的酉矩陣。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括將所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊劃分成多個數(shù)據(jù)符號子塊，多個頻率子帶中的每一個子帶對應(yīng)一個子塊，以及其中，所述對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行空間處理的步驟包括利用所述多個導(dǎo)引矩陣中的一個導(dǎo)引矩陣，對每個數(shù)據(jù)符號子塊執(zhí)行空間處理。
20.一種用于無線多天線通信系統(tǒng)中的設(shè)備，包括數(shù)據(jù)處理器，處理至少一個數(shù)據(jù)塊以獲取至少一個數(shù)據(jù)符號塊；空間處理器，利用多個導(dǎo)引矩陣對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行空間處理，以獲取多個發(fā)射符號序列；以及多個發(fā)射機單元，從多個發(fā)射天線向系統(tǒng)中的多個接收實體廣播所述多個發(fā)射符號序列，其中對于所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊，所述多個導(dǎo)引矩陣使得由所述多個接收實體中每一個接收實體觀測到的有效信道隨機化。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述空間處理器將所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊劃分成多個數(shù)據(jù)符號子塊，并利用所述多個導(dǎo)引矩陣中的一個導(dǎo)引矩陣，對所述多個數(shù)據(jù)符號子塊中的每一個數(shù)據(jù)符號子塊執(zhí)行空間處理。
22.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述空間處理器對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行發(fā)射分集處理以產(chǎn)生多個編碼符號，并利用所述多個導(dǎo)引矩陣對所述多個編碼符號執(zhí)行空間處理，以獲取所述多個發(fā)射符號序列。
23.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述多個導(dǎo)引矩陣中的每一個導(dǎo)引矩陣包括多個正交列，并且其中經(jīng)由多個空間信道廣播所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊。
24.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述多個導(dǎo)引矩陣中每一個導(dǎo)引矩陣包括單列，并且其中經(jīng)由單個空間信道廣播所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊。
25.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，還包括控制器，從含有L個導(dǎo)引矩陣的集合中，為所述多個數(shù)據(jù)符號子塊中每一個數(shù)據(jù)符號子塊選擇一個導(dǎo)引矩陣，其中L是大于一的整數(shù)。
26.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述多個導(dǎo)引矩陣是具有多個正交列的酉矩陣。
27.如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述多天線通信系統(tǒng)使用正交頻分復(fù)用(OFDM)。
28.一種用于無線多天線通信系統(tǒng)中的設(shè)備，包括用于處理至少一個數(shù)據(jù)塊以獲取至少一個數(shù)據(jù)符號塊的裝置；利用多個導(dǎo)引矩陣對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行空間處理，以獲取多個發(fā)射符號序列的裝置；以及從多個發(fā)射天線向系統(tǒng)中的多個接收實體廣播所述多個發(fā)射符號序列的裝置，其中對于所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊，所述多個導(dǎo)引矩陣使得由所述多個接收實體中每一個接收實體觀測到的有效信道隨機化。
29.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，還包括將所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊劃分成多個數(shù)據(jù)符號子塊的裝置；以及為所述多個數(shù)據(jù)符號子塊中每一個數(shù)據(jù)符號子塊選擇導(dǎo)引矩陣的裝置，其中利用為所述多個數(shù)據(jù)符號子塊中每一個數(shù)據(jù)符號子塊選擇的所述導(dǎo)引矩陣對該數(shù)據(jù)符號子塊進行空間處理。
30.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，還包括對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行發(fā)射分集處理，以獲取多個編碼符號的裝置，并且其中用于執(zhí)行空間處理的所述裝置包括一種利用所述多個導(dǎo)引矩陣對所述多個編碼符號執(zhí)行空間處理以獲取所述多個發(fā)射符號序列的裝置。
31.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中所述多個導(dǎo)引矩陣中每一個導(dǎo)引矩陣包括多個列，并且其中經(jīng)由多個空間信道廣播所述多個數(shù)據(jù)符號塊。
32.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中所述多個導(dǎo)引矩陣中每一個導(dǎo)引矩陣包括單列，并且其中經(jīng)由單個空間信道廣播所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊。
33.一種在無線多天線通信系統(tǒng)中廣播數(shù)據(jù)的方法，包括處理多個數(shù)據(jù)流，以獲取多個數(shù)據(jù)符號塊，其中每個數(shù)據(jù)符號塊對應(yīng)于一個編碼數(shù)據(jù)塊；利用多個導(dǎo)引矩陣對所述多個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行空間處理，以獲取多個發(fā)射符號序列；以及從多個發(fā)射天線向系統(tǒng)中的多個接收實體廣播所述多個發(fā)射符號序列，其中對于所述多個數(shù)據(jù)符號塊，所述多個導(dǎo)引矩陣使得由所述多個接收實體中每一個接收實體觀測到的有效信道隨機化。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，還包括將所述多個數(shù)據(jù)符號塊中每一個數(shù)據(jù)符號作為多個數(shù)據(jù)符號序列中的一個數(shù)據(jù)符號序列加以提供，以及其中，所述對所述多個數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行空間處理的步驟包括利用所述多個各具有多個列的導(dǎo)引矩陣，對所述多個數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理，以便經(jīng)由由每個接收實體觀測到的有效信道中的一個對應(yīng)空間信道廣播每個數(shù)據(jù)符號序列。
35.如權(quán)利要求33所述的方法，還包括為所述多個數(shù)據(jù)符號流選擇一個數(shù)據(jù)速率；以及為所述多個數(shù)據(jù)流中每一個數(shù)據(jù)流分配發(fā)射功率，其中根據(jù)所述選擇的數(shù)據(jù)速率處理所述多個數(shù)據(jù)流，并且其中利用分配給每個數(shù)據(jù)流的發(fā)射功率廣播該數(shù)據(jù)流。
36.如權(quán)利要求33所述的方法，還包括為所述多個數(shù)據(jù)符號流選擇至少兩個不同的數(shù)據(jù)速率，并且其中根據(jù)所述至少兩個不同的數(shù)據(jù)速率處理所述多個數(shù)據(jù)流。
37.如權(quán)利要求33所述的方法，還包括為所述多個數(shù)據(jù)流分配多個不同的發(fā)射功率，并且其中利用所述多個不同的發(fā)射功率廣播所述多個數(shù)據(jù)流。
38.如權(quán)利要求33所述的方法，還包括選擇數(shù)據(jù)流的數(shù)量，以基于用于所述多個接收實體的預(yù)期信道狀況進行處理和廣播。
39.一種在無線多天線通信系統(tǒng)中接收廣播發(fā)射的方法，包括經(jīng)由多個接收天線獲取至少一個數(shù)據(jù)符號塊的多個接收數(shù)據(jù)符號，其中在從多個發(fā)射天線向多個接收實體廣播之前，已利用多個導(dǎo)引矩陣對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊進行了空間處理；獲取對有效多輸入多輸出(MIMO)信道的信道估計，所述有效多輸入多輸出信道由所述多個導(dǎo)引矩陣以及所述多個發(fā)射天線和所述多個接收天線之間的MIMO信道形成；以及利用所述信道估計對所述接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行接收機空間處理，以取對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)符號估計。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述獲取所述信道估計的步驟包括推導(dǎo)用于多個發(fā)射間距的多個信道響應(yīng)矩陣，其中所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊在所述發(fā)射間距中廣播，每個信道響應(yīng)矩陣包括所述多個導(dǎo)引矩陣中的一個導(dǎo)引矩陣。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，還包括從含有L個導(dǎo)引矩陣的集合中，為所述多個發(fā)射間距中每一個發(fā)射間距選擇一個導(dǎo)引矩陣，其中L是大于一的整數(shù)。
42.如權(quán)利要求40所述的方法，還包括經(jīng)由所述多個接收天線，獲取從所述多個發(fā)射天線向所述多個接收實體廣播的導(dǎo)頻的多個接收導(dǎo)頻符號，并且其中基于所述多個接收導(dǎo)頻符號和用于所述多個發(fā)射間距中每一個發(fā)射間距的導(dǎo)引矩陣推導(dǎo)該發(fā)射間距的信道響應(yīng)矩陣。
43.如權(quán)利要求40所述的方法，還包括經(jīng)由所述多個接收天線，獲取導(dǎo)頻的多個接收導(dǎo)頻符號，其中在從多個發(fā)射天線向多個接收實體廣播之前，已利用所述多個導(dǎo)引矩陣對該導(dǎo)頻進行了空間處理，并且其中基于所述多個接收導(dǎo)頻符號推導(dǎo)用于所述多個發(fā)射間距的所述信道響應(yīng)矩陣。
44.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述執(zhí)行接收機空間處理的步驟包括根據(jù)信道相關(guān)矩陣求逆(CCMI)技術(shù)對所述多個接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行接收機空間處理。
45.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述執(zhí)行接收機空間處理的步驟包括根據(jù)最小均方差技術(shù)(MMSE)技術(shù)對所述多個接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行接收機空間處理。
46.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述執(zhí)行接收機空間處理的步驟包括根據(jù)串行干擾消除(SIC)技術(shù)對所述多個接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行接收機空間處理。
47.如權(quán)利要求39所述的方法，還包括基于在廣播之前用于所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊的發(fā)射分集方案，對所述數(shù)據(jù)符號估計執(zhí)行檢測。
48.如權(quán)利要求39所述的方法，還包括處理對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊中每一個數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)符號估計，以獲取該數(shù)據(jù)符號塊的解碼數(shù)據(jù)。
49.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述獲取所述信道估計的步驟包括推導(dǎo)用于多個子帶的多個信道響應(yīng)矩陣，所述多個子帶用于廣播所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊，用于每個頻率子帶的所述信道響應(yīng)矩陣包括用于所述頻率子帶的導(dǎo)引矩陣。
50.一種用于無線多天線通信系統(tǒng)中的設(shè)備，包括多個接收機單元，用于經(jīng)由多個接收天線獲取至少一個數(shù)據(jù)符號塊的多個接收數(shù)據(jù)符號，其中在從多個發(fā)射天線向多個接收實體廣播之前，已利用多個導(dǎo)引矩陣對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊進行了空間處理；信道估計器，用于獲取對有效多輸入多輸出(MIMO)信道的信道估計，所述有效多輸入多輸出信道由所述多個導(dǎo)引矩陣以及所述多個發(fā)射天線和所述多個接收天線之間的MIMO信道形成；以及空間處理器，用于利用所述信道估計對所述接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行接收機空間處理，以獲取對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)符號估計。
51.如權(quán)利要求50所述的設(shè)備，其中所述多個導(dǎo)引矩陣中每一個導(dǎo)引矩陣包括多個列，并且其中經(jīng)由所述有效MIMO信道的多個空間信道廣播所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊。
52.如權(quán)利要求50所述的設(shè)備，其中所述多個導(dǎo)引矩陣中每一個導(dǎo)引矩陣包括單列，并且其中經(jīng)由所述有效MIMO信道的單個空間信道廣播所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊。
53.如權(quán)利要求50所述的設(shè)備，其中所述空間處理器基于信道相關(guān)矩陣求逆(CCMI)技術(shù)、最小均方差(MMSE)技術(shù)或者串行干擾消除(SIC)技術(shù)執(zhí)行接收機空間處理。
54.如權(quán)利要求50所述的設(shè)備，其中所述空間處理器對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊的所述數(shù)據(jù)符號估計執(zhí)行發(fā)射分集處理。
55.一種用于無線多天線通信系統(tǒng)中的設(shè)備，包括用于經(jīng)由多個接收天線獲取至少一個數(shù)據(jù)符號塊的多個接收數(shù)據(jù)符號的裝置，其中在從多個發(fā)射天線向多個接收實體廣播之前，已利用多個導(dǎo)引矩陣對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊進行了空間處理；用于獲取對有效多輸入多輸出(MIMO)信道的信道估計的裝置，所述有效多輸入多輸出信道由所述多個導(dǎo)引矩陣以及所述多個發(fā)射天線和所述多個接收天線之間的MIMO信道形成；以及用于利用所述信道估計對所述接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行接收機空間處理，以獲取對所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)符號估計的裝置。
56.如權(quán)利要求55所述的設(shè)備，其中所述多個導(dǎo)引矩陣中每一個導(dǎo)引矩陣包括多個列，并且其中經(jīng)由所述有效MIMO信道的多個空間信道廣播所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊。
57.如權(quán)利要求55所述的設(shè)備，其中所述多個導(dǎo)引矩陣中每一個導(dǎo)引矩陣包括單列，并且其中經(jīng)由所述有效MIMO信道的單個空間信道廣播所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊。
58.如權(quán)利要求55所述的設(shè)備，其中所述用于執(zhí)行接收機空間處理的裝置基于信道相關(guān)矩陣求逆(CCMI)技術(shù)、最小均方差(MMSE)技術(shù)或者串行干擾消除(SIC)技術(shù)執(zhí)行接收機空間處理。
59.一種在無線多天線通信系統(tǒng)中接收廣播發(fā)射的方法，包括經(jīng)由單個接收天線獲取一個數(shù)據(jù)符號塊的多個接收數(shù)據(jù)符號，其中在從多個發(fā)射天線向多個接收實體廣播之前，已利用多個導(dǎo)引矩陣對所述數(shù)據(jù)符號塊進行了空間處理；獲取對有效多輸入單輸出(MISO)信道的信道估計，所述有效多輸入單輸出信道由所述多個導(dǎo)引矩陣以及所述多個發(fā)射天線和所述單個接收天線之間的MISO信道形成；以及利用所述信道估計對所述接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測，以獲取對所述數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)符號估計。
60.如權(quán)利要求59所述的方法，其中所述獲取所述信道估計的步驟包括推導(dǎo)對應(yīng)于多個發(fā)射間距的多個信道響應(yīng)估計，對應(yīng)于每個發(fā)射間距的所述信道響應(yīng)估計包括用于該發(fā)射間距的導(dǎo)引向量。
61.如權(quán)利要求59所述的方法，還包括經(jīng)由所述一個接收天線，獲取從所述多個發(fā)射天線向所述多個接收實體廣播的導(dǎo)頻的多個接收導(dǎo)頻符號，并且其中基于所述多個接收導(dǎo)頻符號和所述多個導(dǎo)引向量獲取所述信道估計。
62.如權(quán)利要求59所述的方法，還包括經(jīng)由所述單個接收天線，獲取導(dǎo)頻的多個接收導(dǎo)頻符號，其中在從所述多個發(fā)射天線向所述多個接收實體廣播之前，已利用所述多個導(dǎo)引向量對該導(dǎo)頻進行了空間處理，并且其中基于所述多個接收導(dǎo)頻符號獲取所述信道估計。
63.如權(quán)利要求59所述的方法，其中所述執(zhí)行檢測的步驟包括利用所述信道估計對所述多個接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行匹配濾波、均衡、或者既執(zhí)行匹配濾波也執(zhí)行均衡，以獲取對所述數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)符號估計。
64.如權(quán)利要求59所述的方法，其中所述獲取所述信道估計的步驟包括利用用于多個頻率子帶中每一個子帶的導(dǎo)引向量，獲取對該子帶的信道響應(yīng)估計。
65.一種用于無線多天線通信系統(tǒng)中的設(shè)備，包括接收機單元，用于經(jīng)由單個接收天線獲取一個數(shù)據(jù)符號塊的多個接收數(shù)據(jù)符號，其中在從多個發(fā)射天線向多個接收實體廣播之前，已利用多個導(dǎo)引矩陣對所述數(shù)據(jù)符號塊進行了空間處理；信道估計器，用于獲取對有效多輸入單輸出(MISO)信道的信道估計，所述有效多輸入單輸出信道由所述多個導(dǎo)引矩陣以及所述多個發(fā)射天線和所述單個接收天線之間的MISO信道形成；以及檢測器，利用所述信道估計對所述接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測，以獲取對所述數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)符號估計。
66.如權(quán)利要求65所述的設(shè)備，其中所述信道估計器獲取對應(yīng)于多個發(fā)射間距中每一個發(fā)射間距的信道響應(yīng)估計，所述數(shù)據(jù)符號塊在所述多個發(fā)射間距中廣播，對應(yīng)于每個發(fā)射間距的所述信道響應(yīng)估計包括用于該發(fā)射間距的導(dǎo)引向量。
67.如權(quán)利要求65所述的設(shè)備，其中所述信道估計器基于多個接收導(dǎo)頻信號和所述多個導(dǎo)引向量獲取所述信道估計。
68.如權(quán)利要求65所述的設(shè)備，其中所述檢測器執(zhí)行匹配濾波、均衡，或既執(zhí)行匹配濾波也執(zhí)行均衡。
69.一種用于無線多天線通信系統(tǒng)中的設(shè)備，包括用于經(jīng)由單個接收天線獲取一個數(shù)據(jù)符號塊的多個接收數(shù)據(jù)符號的裝置，其中在從多個發(fā)射天線向多個接收實體廣播之前，已利用多個導(dǎo)引矩陣對所述數(shù)據(jù)符號塊進行了空間處理；用于獲取對有效多輸入單輸出(MISO)信道的信道估計的裝置，所述有效多輸入單輸出信道由所述多個導(dǎo)引矩陣以及所述多個發(fā)射天線和所述單個接收天線之間的MISO信道形成；以及用于利用所述信道估計對所述接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測，以獲取對所述數(shù)據(jù)符號塊的數(shù)據(jù)符號估計的裝置。
70.如權(quán)利要求69所述的設(shè)備，其中用于獲取所述信道估計的裝置包括用于獲取對應(yīng)于多個發(fā)射間距中每一個發(fā)射間距的信道響應(yīng)估計的裝置，所述至少一個數(shù)據(jù)符號塊在所述多個發(fā)射間距中廣播，對應(yīng)于每個發(fā)射間距的所述信道響應(yīng)估計包括用于該發(fā)射間距的導(dǎo)引向量。
全文摘要
多天線系統(tǒng)中的接入點利用空間擴頻廣播數(shù)據(jù)，對于由接入點廣播的每個數(shù)據(jù)符號塊，使得由每個用戶終端觀測到的“有效”信道隨機化。在接入點處，數(shù)據(jù)被編碼、交織并調(diào)制，以獲取N
文檔編號H04B7/06GK1985484SQ200480041802
公開日2007年6月20日 申請日期2004年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月17日
發(fā)明者杰伊·羅德尼·沃爾頓, 約翰·W·凱徹姆, 馬克·S·華萊士, 史蒂文·J·霍華德 申請人:高通股份有限公司