專利名稱：：Mimo通信系統(tǒng)中用于空間處理的特征向量的得到的制作方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明總體涉及數(shù)據(jù)通信，更具體涉及多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的基于被控參考和用于空間處理的特征向量的得到技術(shù)。
背景技術(shù)：
：MIMO系統(tǒng)運用多個(nt)發(fā)射天線和多個(nr)接收天線來進行數(shù)據(jù)傳輸。由這nt個發(fā)射天線和nr個接收天線形成的MIMO信道可被分解成Ns個獨立的或空間信道，其中Ns<=min{NT,NR}。這Ns個獨立信道的每一個對應一個維度。如果由多個發(fā)射和接收天線所形成的這些額外維數(shù)能被有效利用，該MIMO系統(tǒng)能提供改進的性能(例如，增加傳輸能力和/或具有更大可靠性)。在無線通信系統(tǒng)中，將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被專門地處理〖例如，編碼和調(diào)制)并然后上變頻轉(zhuǎn)換到一射頻(RF)載波信號上以產(chǎn)生更適合于在無線信道上傳輸?shù)纳漕l已調(diào)制信號。對于無線MIMO系統(tǒng)，可以產(chǎn)生多到NT個的RF己調(diào)信號并同時從NT個發(fā)射天線發(fā)射。這些被發(fā)射的RF已調(diào)信號可以經(jīng)由無線信道中的多個傳播路徑到達Nk個接收天線。這些傳播路徑的特征由于各種因素，如，例如衰減、多徑和外部干擾，而典型地隨時間變化。結(jié)果，這些RF已調(diào)信號可能會經(jīng)受不同的信道條件(例如，不同的衰減和多徑影響)并可能伴有不同的復增益和信噪比(SNR)。為了獲得高性能，通常有必要去估計發(fā)射器和接收器間無線信道的響應。對于MIMO系統(tǒng)，這種信道響應可以信道響應矩陣H為特征，該矩陣包括了對應于ntnr個不同發(fā)射/接收天線對的ntnk個復增益值(即，一個復增益對應nt個發(fā)射天線中的每個和nk個接收天線中的每個)。信道估計通常通過從發(fā)射器往接收器發(fā)射一個導頻(即，一參考信號)來執(zhí)行。該導頻通?；谝阎膶ьl符號并用已知方式處理(即，接收器所知道的一個先驗的導頻符號)。該接收器然后能將該信道的增益估計為接收的導頻符號和已知的導頻符號之比。發(fā)射器需要信道響應估計來進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目臻g處理。接收器也需要信道響應估計來對接收到的信號進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目臻g處理(或者匹配濾波)以恢復被發(fā)射的數(shù)據(jù)?？臻g處理需要被接收器執(zhí)行并且也由發(fā)射器進行，以利用MINO信道的Ns個獨立信道。對于MIMO系統(tǒng)，相對較大量的系統(tǒng)資源可能被需要來從Nt個友射天線來發(fā)射這種導頻，以便在有噪音和干擾存在情況下能獲得足夠精確的對信道響應的估計。而且，通常為了獲得空間處理所需的特征向量，需要大量的計算來處理信道增益。特別地，為了得到用于空間處理的第一組特征向量以在一條鏈路上接收數(shù)據(jù)，通常需要接收器來處理信道增益，并且可能進一步需要接收器來得到用于空間處理的第二組特征向量，用于另一條鏈路上的數(shù)據(jù)發(fā)射。下面將說明對特征向量的推導和用于數(shù)據(jù)發(fā)射和接收的空間處理。第二組特征向量通常需要被傳送回發(fā)射器供其使用。如同所能見到的，在發(fā)射器和接收器處，可能需要大量的資源用以支持空間處理。因此，有必要在技術(shù)上更有效地得到MIMO系統(tǒng)中用于空間處連的特征向量。
發(fā)明內(nèi)容此處提供的技術(shù)用于在受控參考的基礎上來得到特征向量并用于數(shù)據(jù)接收和傳輸?shù)目臻g處理。受控參考是一種只在一個空間信道上傳輸?shù)膶ьl或在一個給定字符周期內(nèi)的MIMO信道的特征模式，如下所示，其通過使用用于該特征模式的控制向量執(zhí)行空間處理而獲得。該受控參考被接收器用來得到奇異值的對角矩陣^和信道響應矩陣IL的左特征向量的酉陣U的估計，而不必估計該MIMO信道響應或?qū)進行奇異值分解。S和1I的估計可被用來對通過第一鏈路(如上行鏈路)接收的數(shù)據(jù)傳輸匹配濾波。對于以上行和下行信道響應互為倒數(shù)為特征的時分雙工(TDD)系統(tǒng)，LL估計也可被用來對第二鏈路上(如下行鏈路)的數(shù)據(jù)傳輸進行空間處理。另一方面，具有正交列的矩陣g可基于s和ll的估計來推倒出。2的列的正交化可通過各種技術(shù)獲得，如QR分解、最小平方誤差計算和極分解，所有這些技術(shù)將在下面說明。然后一種正交匹配濾波矩陣￡可根據(jù)矩陣2和^的估計為基礎被推導。矩陣￡可被用來為所述第一鏈路匹配濾波，且矩陣g可被用來為所述第二鏈路進行空間處理。本發(fā)明的各方面和實施例在下面更詳細地說明。結(jié)合下述對這些附圖的詳細說明，本發(fā)明的特征，本質(zhì)和優(yōu)點將變得更為明顯。其中同樣的參考數(shù)字在所有附圖中一致，其中圖1顯示在受控參考(steeredreference)的基礎上用來得到正交匹配濾波矩陣M'的過程的流圖2顯示一種無線通信系統(tǒng)；圖3顯示一種TDDMIMO-OFDM系統(tǒng)的幀結(jié)構(gòu)(framestructure);圖4顯示示例傳輸方案的在下行鏈路和上行鏈路上傳輸受控參考和數(shù)據(jù)；圖5顯示接入點和用戶終端的框圖；并且圖6顯示為在下行鏈路和上行鏈路上進行數(shù)據(jù)傳輸由該接入點和用戶終端進行空間處理的框圖。具體實施例方式此處單詞"示例的"被用來表示"作為一個實例，例子，或圖例"。任何此處被形容為"示例的"實施例或設計不一定要被解釋為優(yōu)先的或比其他實施例或設計有優(yōu)勢。此處說明的用于得到特征向量的技術(shù)可被用于各種MIMO通信系統(tǒng)。例如，這些技術(shù)可被用于單載波的MIMO系統(tǒng)以及多載波的MIMO系統(tǒng)。為了清楚，這些技術(shù)在下面被用來說明一種單載波MIMO系統(tǒng)。一種用于單載波MIMO系統(tǒng)的模型可被表示為1=也+11方程(1)其中，2L是一個"發(fā)射"向量，具有NT項用于從NT個發(fā)射天線發(fā)送的符號(即，2-[AA...J^]7");L是一"接收"向量，具有NK項用于經(jīng)由NR個接收天線接收的符號(即，r2…rii是一個(NRxNT)信道響應矩陣；IL是加性白高斯噪聲(AWGN)向量；并且'，丁，l二該噪聲向量IL被假設為成分具有零均值和協(xié)方差矩陣4-一I，其中L是單位矩陣并且02是噪聲方差。所述信道響應矩陣ii可被表示成為H=、M\2MAAOMwR,wr,方程(2)其中項目hi,j，ie{l，...NR}并且je{l,...NT}，是第j個發(fā)射天線和第i個接收天線間的結(jié)合(即，復增益)。為了簡化，該信道響應被假設為在整個系統(tǒng)帶寬上平坦，并且每個發(fā)射/接收天線對的信道響應能由單個復值hij代表。同樣為了簡化，下面的說明假設N^NT，所述信道響應矩陣EL具有滿秩，并且N^Nt^Nk。該信道響應矩陣ii可被"對角化"來獲得所述NT個獨立的信道，其又被稱為空間信道或特征模式(eigenmode)。這種對角化或可通過對所述信道響應矩陣H進行奇異值分解或可通過對H的相關矩陣進行特征值分解來獲得，即lfH，其中"H"表示共軛轉(zhuǎn)置。為了清晰，奇異值分解被用于下面的說明。所述信道響應矩陣Ii的奇異值分解可被表達為其中U是(NRxNT)酉陣，它的列是H的左特征向S是iL的奇異值的(NRxNT)對角矩陣，為^=diag(cru<t2,2...r.Wr);并且V是(NRxNT)酉陣，它的列是ii的右特征向方程(3)ii酉陣l以其特性MHM=I為特征，其意味著該酉陣的列彼此正交而且該矩陣的行也彼此正交。矩陣^的列又被稱為控制向量。奇異值分解的進一步詳細說明在1980年學術(shù)出版社的GilbertStrang的第二版"線性代數(shù)及其應用"中?？臻g處理可由發(fā)射器和接收器共同執(zhí)行以便在該MIMO系統(tǒng)的NT個空間信道上傳輸數(shù)據(jù)。在發(fā)射器端的空間處理可被表述為-2￡=&，方程(4)其中，i是"數(shù)據(jù)"向量，具有可達NT個對應于在NT個空間信道上發(fā)射的數(shù)據(jù)符號的非零項。發(fā)射向量L被進一步處理并且然后在該MIMO信道上傳輸?shù)浇邮掌?。在接收器端接收的傳輸可被表達為r=Hx+n=HVs+n=USVHVs+n=USs+n方程(5)其中的所有項目己在上面定義。在接收器端的為恢復數(shù)據(jù)向量L的空間處理可被表示為S=GMr=Gi:rUffr=GSrU",+n)=s+fi方禾呈(6)其中i是所述數(shù)據(jù)向量；丄是所述數(shù)據(jù)向量i的估計值；|^1是(NTxNR)匹配濾波矩陣，為M-^Sf;&是(NTxNT)比例矩陣，為并且5是處理后的噪聲，為豆-S^ifs由所述接收器執(zhí)行的空間處理通常被稱為匹配濾波。因為M-f^并且因為iL的列是iL的左特征向量，Ml的列是il的左特向量的共軛被s中奇異值所比例放縮。如方程(6)中所示，接收器需要對矩陣S和1L良好估計以便執(zhí)行所述的匹配濾波來恢復所述數(shù)據(jù)向量5。矩陣S和U可通過從發(fā)射器向接收器發(fā)送一個導頻而獲得。接收器然后能根據(jù)所接收的導頻來估計信道響應矩陣H并對這個估計值進行所述的如方程(3)中顯示的奇異值分解，來獲得矩陣s和u。然而，如上注意到的，可能需要大量的資源來發(fā)射這v導頻和執(zhí)行這種奇異值分解。I，受控參考在某一方面，一個受控參考由發(fā)射器發(fā)射并由接收器用來得到對矩陣^和1L的估計值，其被需要用于匹配濾波。所述受控參考是一種僅在一個空間信道上進行的導頻傳輸或給定符號期間的一種特征模式，這是通過用一個控制向量為該特征模式執(zhí)行空間處理而獲得。接收器然后能根據(jù)所述受控參考估計出矩陣^和U，而不必估計MIMO信道響應或執(zhí)行所述奇異值分解。由發(fā)射器發(fā)送的受控參考可被表示為,for,"e{L..Wr}方程(7)其中2^,m是對應第m個特征模式的所述受控參考的發(fā)射向量；^是第m個特征模式的右特征向量；并且p是為所述受控參考而傳輸?shù)膶ьl符號。特征向量^是矩陣I的第m列，其中Y-taL...Lj。在接收器端被接收的受控參考可被表達為Esr,m-S2^，+n-SimP+s-豐"X^P+B-Um巧"P+n方禾呈(8)其中k，m是對應第m個特征模式的所述受控參考的接收向量；并且CTm是第m個特征模式的奇異值。如方程(8)所示，在接收器端，被接收的缺少噪聲的受控參考等于MmCJmP，它由已知導頻符號p經(jīng)Mn^m變換而來。特征向量^是矩陣LL的第m歹lJ，并且奇異值am是矩陣^的第m個對角線元素。由此接收器便能根據(jù)由發(fā)射器發(fā)送的受控參考而獲得^am的估計值。各種技術(shù)可被用來處理所接收的受控參考以便獲得Mxn和CJm的估計值。在一種實施例中，為了獲得^c^的一個估計值，以第m個特征模式發(fā)送的所述受控參考的接收向量&m首先被用所述導頻符號的復數(shù)共軛p4目乘。該結(jié)果然后可以對對應每個特征模式m的接收到的多個受控參考求積分以便獲得^C7m的估計值。一個行向量^^可被定義成與^dm的估計值的共軛轉(zhuǎn)置相等(即，魚=《,^)。向量^的NR個項的每一個根據(jù)對應的向量rs,m的NR個項的一項而獲得。對應于第m個特征模式的行向量^包括^和am的估計值，并且由此可以被稱為一個比例放縮向量。因為特征向量具有單位功率，所以奇異值CTm可根據(jù)受控參考的接收功率來被估計，對每個特征模式這能被測量。特別地，奇異值估計&可以被設置的同向量！^,m的功率的平方根相同，其被所述導頻符號P的幅值除。向量&可以用縮放以便獲得特征向量L.在另一個實施例中，一種最小均方誤差(MMSE)技術(shù)被用來根據(jù)受控參考接收向量!^，m獲得^的一個估計值。因為導頻符號p已知，所以接收器能得到除^的一個估計值以使接收的導頻符號；(其在對接收向量IsMn執(zhí)行完匹配濾波后獲得)和發(fā)送的導頻符號P間的均方誤差最小。每次受控參考對應一個特征模式被發(fā)射(即，一個特征模式對應于受控參考傳輸?shù)拿總€符號周期)。所有Nt個特征模式的受控參考可以以不同的方式傳送。在一個實施例中，受控參考被每一幀一種特征模式傳輸，其中幀是系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊欢伍g隔并被定義為一特定的時間段(例如，2msec)。對此實施例，多特征模式的受控參考可被以多幀傳輸。在另一實施例中，為多個特征模式的受控參考在一幀中被傳輸。這可通過在NT個符號周期內(nèi)循環(huán)NT個特征模式而獲得。對兩種實施例，第n個受控參考符號可被表示成LJ")-工t詣。叫w.P，""1"丄}方程(9)其中n是符號周期或幀數(shù)的編號并且L是要發(fā)射的受控參考符號的數(shù)量。多個受控參考符號可以每個特征模式m而被發(fā)射以允許接收器獲得更準確的^CJm估計。該接收器能基于接收到的某個特征模式的受控參考為NT個特征模式的每一個獲得行向量^^。對應所有NT個特征模式的這些行向量&^可被用來形成一個初始的匹配濾波器矩陣A，其中，M-通，魚2…魚f并且M-I7^、該矩陣A可被接收器用于如方程(6)中所示的匹配濾波，以便恢復所傳輸大數(shù)據(jù)向量^受控參考的一次發(fā)送對應一種特征模式并可被接收器用來為該特征模式獲得其匹配濾波向量漁。因為矩陣A的NT個匹配濾波向量^^被分別并在不同符號周期獲得，并且由于噪聲和無線信道中的其他干擾源，矩陣M的NT個向量^不可能相互正交。如果這NT個向量&此14后被用于接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠ヅ錇V波，那么這些向量在正交性上的任何錯誤將導致以這NT個特征模式傳送的各符號流間的串音干擾。這些串音干擾可以降低性能。II.特征向量正交化在另一方面，為提高性能，一種增強的匹配濾波矩陣￡在受控參考的基礎上被導出并具有彼此強制正交的行向量。該矩陣M的行向量的正交化可通過各種技術(shù)獲得，例如QR分解，最小平方誤差計算，和極分解。所有這些正交化技術(shù)在下面詳述。其他的正交化技術(shù)也可被使用并在本發(fā)明的范圍內(nèi)。l.QR分解QR分解將轉(zhuǎn)置后的初始匹配濾波矩陣M"分解成一個正交矩陣QF和一個上三角矩降Ef。矩陣qf構(gòu)成了矩陣M"的列(即，M的行)的正交基，并且矩陣Ef的對角線元素給出了Qp各列方向上的^f的列的組成的長度。矩陣Qf和&可被用來得到增強的匹配濾波矩陣￡,。QR分解可以由各種方法進行，包括GramSchmidt過程，Householder轉(zhuǎn)換等。GramSchmidt過程是遞歸的并且可能在數(shù)字上不獰定。GmmSchmidt過程的各種變形已經(jīng)被設計出并且在本領域是已知的。下面描述用于正交化矩陣M"的GramSchmidt過程。對于QR分解，矩陣M"可被表示成M'=QfSf，方程(10)其中Qf是(NrxNr)正交矩陣；并且Ef是(NrxNt)上三角矩陣，對角線下方都是零并且沿著對角線上和對角線上方可能為非零值。GramSchmidt過程一列一列產(chǎn)生矩陣Qp和Rf。以下符號被用于下面的說明32其中Hj是Qf的第J列；qi,j是^F第i行和第j列的項；^-[hu其中l(wèi)是l的第j列；ri,j是Er第i行和第j列的項；^"-幽m2...m]，其中^是M"的第j列；并且^是i^第i行和第j列的項。Qf和Ef的第一列可被獲得為11/2方程(11)S,=+a方程(12)Ef的第一列包括對應于第一行的一個非零值r1;1并且其他各項均為零，其中是^的2范數(shù)。Qf的第一列是M"第一列的標準化變形，其中這種標準化通過將^的每一項用ru的倒數(shù)放縮。Qf和Kf的剩余列的每一列可如下獲得對j=2，3,...NT對i=1,2，….j陽l&=《^方程(13)i廣魚廣ix^方程(14)fe〗~=11^1方程(15)—丄~3,^7l方程(16)GramSchmidt過程一次為矩陣Qp產(chǎn)生一列。"的每一新列被強制與前面已產(chǎn)生的列到該新列的左列的所有列正交。這通過方程(14)和(16)獲得，其中Qf的第j列(或qj)根據(jù)^產(chǎn)生，它依次基于M"的第j列(或S,)產(chǎn)生并減掉了^中任何指向直到^左邊的其他(j一l)列方向的成分。RF的對角線元素被作為gf(其中1,&)列的2范數(shù)被計算，如方程(15)所示?？赏ㄟ^在執(zhí)行QR分解前根據(jù)這些奇異值估計對矩陣M"排序來提高性能。對于對角矩陣l，初始奇異值估計&，1^{1..為},可作為^的列的2范數(shù)被如下所述地計算。這些初始奇異值估計然后可以被排序成問2&》...^a^),，其中《是最大的奇異值估計且av是最小的奇異值估計。當對角矩陣l的初始奇異值估計被排序，矩降mT的列也被相應排序。il^的第一或最左列則同最大的奇異值估計和最高接收SNR有關，并且m"的最后或最右列同最小的奇異值估計和最低接收SNR有關。對于QR分解，初始奇異值估計可以由M"的列的2范數(shù)而獲得并被用于對m"的列進行排序。如上所述，最終奇異值估計以gp的列的2范數(shù)獲得。受控參考也可被按序發(fā)射(例如，從最大的特征模式到最小的特征模式)，以至于奇異值估計被發(fā)射器有效排序。如果^"的列根據(jù)它們相關的奇異值估計的降序被排序，那么Qf的這些列/特征向量被強制同具有最佳接收SNR的第一列/特征向量正交。由此，這種排序具有排除Qp的每個剩余特征向量的特定噪聲成分的有益效果。特別是，Qp的第j列(或者qj)根據(jù)m"的第j列(或A)產(chǎn)生，并且^中的指向到化左面的j-l個特征向量(其與更高的接收的SNR有關)方向的噪聲成分被從^中減掉以獲得qj。該排序過程也具有提高同較小奇異值有'關的特征向量估計的有益效果。總的結(jié)果是性能的提高，特別是如果Qf的正交化特征向量被用于如下所述的在其他鏈路上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)目臻g處理時。基于Qf分解而獲得的增強正交匹配濾波￡,則可被表示為tf-仏l方程(17).其中U又包括Ep的對角線元素(即，對角線上的元素被置為零)。L和Sr的對角線元素是H的奇異值的估計。因為M-flf且Mf-S;^，可做出下面的替換"并且0^11*,其中"*"表示復數(shù)共軛。2.均方誤差計算和極分解初始的匹配濾波矩陣M也可根據(jù)一個特定的優(yōu)化準則而被正交化。一種可能的準則是使矩陣M和具有理想正交性特性的"最優(yōu)"匹配濾波器之間的平方誤差的量度最小化。這可被表示為最小化ll應-f^X,滿足^Qp-!方程(18)其中PIIf是X的Frobenius范數(shù)，并為，1/2亂=2>"方程(19)條件g-仏=纟確保Qp是一個酉陣，其可能意味著Qp的列彼此相互正交并且Qp的行也彼此相互正交。方程(18)產(chǎn)生了一個最優(yōu)匹配濾波fQp，其最好地適合于由矩陣i給出的測量數(shù)據(jù)。方程(18)的解能從正交的普羅克拉斯提斯(Procrustes)問題的已知解得到。這個問題問這樣的問題給出兩個已知矩陣A和B,能否找到一個酉陣Qp使B旋轉(zhuǎn)成為A。該問題可被表示成最小化S2plk滿足^Qp-!方程(20)普羅克拉斯提斯問題的解能如下地獲得。首先，一個矩陣&被定義為&=旦^。&的奇異值分解然后給出為￡1>=111)&:^或Mp^Jp-Sp在方程(20)中顯示的解決最小問題的酉陣Qp然后被給出為方程(21)方程(21)的推導和證明在199'6年約翰霍普金斯大學出版社的由G.H.Golub和C.F.VanLoan的第三版"矩陣計算"中被說明。在方程(21)中被示出的方程(20)的解，與矩陣的極分解有關。這種極分解為￡P-ZP￡P方程(22)其中&是一酉陣，其為^-Sp^;^是&的左特征向量的矩陣，其跨&的列空間(即，根據(jù)&的維數(shù)，^p與np或Up的子矩陣相同)；EP是厄密共軛對稱正半限定矩陣，其為2p-YpIp^;并且L是&的奇異值的一個平方矩陣具有與&列數(shù)相同的維。18極分解由此能被在矩陣&上執(zhí)行以便獲得酉陣Zp，根據(jù)&的維數(shù)，其可以同Qp或Qp的子矩陣相同。能顯示的是矩陣2p是方程(20)中示出的最小化問題的最優(yōu)解。用于極分解直接計算的算法在(1995)的第38期波蘭數(shù)學學會年報的由RZielinski和K.Zietak說明的"極分解—一特性，應用和算法"中，并在1999年第8冊數(shù)值分析電子學報的21—25頁中的"用于矩陣極分解的最優(yōu)迭代"中由A.A.Dubrulle說明。在方程(18)中表示的用于最優(yōu)匹配濾波的解可根據(jù)上述的正交普羅克拉斯提斯問題的解得到。這可以通過使M等于i并使f等于B而獲得。對于該計算，奇異值的一個估計l，可以作為&"的列的2范數(shù)而獲得并且代替^使用。^的對角線元素可被表示為-II逸fII=Ze(l…AU方程(23)能顯示的是相對于使用^中準確奇異值，在計算Qp中對l的使用導致了不可測知的性能下降。則矩陣^m可被定義為￡M-M方程(24)則矩陣SM的奇異值分解為-￡M=Hm2mW或n^MYM=SM'方程(25)解決在方程(18)中顯示的最小化問題的酉陣^m則為QM=uM:^suff方程(26)一種增強的正交匹配濾波MM，其為方程(18)中的最小化問題的解，則可被表示為經(jīng)m-!f方程(27)作為可替代的其他方式，GM的極分解可如上所述地被執(zhí)行，其可被表示為Gm=^mEm，方程(28)解決在方程(18)中顯示的最小化問題的酉陣qm則可為2m=Zms￡w方程(29)增強的正交匹配濾波M^則可被表示為MM=fzM方程(30)能顯示的是來自極分解的矩陣^m對矩陣qm來說是其最小平方誤差計算的最優(yōu)結(jié)果(即，Qm=^M)。這樣，極分解和最小平方誤差計算均產(chǎn)生同樣的正交匹配濾波M^。圖1顯示一個基于受控參考用來得到正交匹配濾波矩陣M的過程100的實施例的流程圖。初始情況下，接收器接收并處理所述受控參考以便為E的多種特征模式的每一個獲得MnA^的一個估計值(步驟112)。該處理過程可如上所述地被執(zhí)行。然后一個初始匹配濾波矩陣M被形成，其行i，me(={l，...NT}，根據(jù)^Om的這個估計值被得到。該正交匹配濾波矩陣1然后可以從這個初始匹配濾波矩陣M中通過使用上述的任何一種正交技術(shù)獲得。對于QR分解技術(shù)，矩陣i被分解以便獲得矩陣Qf和Ef(步驟122)。正交匹配濾波矩陣￡然后如在方程(17)中所示而被獲得(步驟124)并且奇異值的估計值I作為EF的對角線元素被獲得(步驟126)。對于所述的最小平方誤差技術(shù)，這些奇異值的估計g是作為ilf的列的2范數(shù)而獲得(步驟132)。矩降^m然后如在方程(24)中所顯示的被計算(步驟134)。下面，^m的奇異值分解如在方程(25)中所顯示的被計算(步驟136)。該正交匹配濾波矩陣￡然后如在方程(27)中所示的被獲得(步驟138)。對于所述的極分解技術(shù)，奇異值的估計值1作為M"的列的2范數(shù)而獲得(步驟142)。矩陣Cm然后如在方程(24)中所顯示的被計算(步驟144)。下面，Qm的扱分解如在方程(28)中所顯示的被計算(步驟146)。該正交匹配濾波矩陣￡然后如在方程(30)中所示的被獲得(步驟148)。其后，正交匹配濾波矩陣M可被用來執(zhí)行對接收數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠ヅ錇V波(步驟150)。匹配濾波矩陣的正交化提供了幾個好處。第一，正交匹配濾波矩陣￡的使用避免了ii特征模式間的串聲干擾。其初始匹配濾波矩陣i基于受控參考的逐步推導并不能保證&"的特征向量是正交的。正交性的缺乏導致性能下降。該匹配濾波矩陣的正交化避免了這種性能的下降。第二，QR分解能提高與較小的奇異值相關的特征向量的質(zhì)量。沒有QR分解，對這些特征向量估計的質(zhì)量不為常數(shù)，并且對與較小奇異值相關的特征向量的估計可能在質(zhì)量上更低。QR分解能通過如上地拒絕特定噪聲成分來提高與較小奇異值相關的特征向量的質(zhì)量。極分解可以具有類似地效果，但不如QR分解那么直接。第三，正交化可降低傳輸受控參考所需的資源量。如果正交化不被執(zhí)行，那么將需要S和1L的高質(zhì)量估計來確保在這些特征模式間的低串聲干擾。那么對于那些同較小奇異值相關的特征向量，需要為受控參考有較長的傳輸周期以便確保獲得所需質(zhì)量。這樣高質(zhì)量的^和U的估計將需要更長周期的受控參考的傳輸(其將消耗更多有價值的系統(tǒng)資源)并且在接收器端需要更長周期的對受控參考積分(其可能導致數(shù)據(jù)傳輸?shù)母L延時)。正交化能提供所需的性能而無需對^和LL的高質(zhì)量估計。III.MIMO—OFDM系統(tǒng)用于得到空間處理使用的特征向量的技術(shù)的說明現(xiàn)在用于一個示例性寬帶MIMO通信系統(tǒng)，其采用正交頻分多路復用(OFDM)。OFDM有效地將整個系統(tǒng)帶寬分成多個(Nf個)正交的子頻帶，其也被稱為是音調(diào)，頻率盒(frequencybin)，或頻率子信道。采用OFDM，每個子頻帶與各自的子載波相聯(lián)系，在這個子載波上數(shù)據(jù)可以被調(diào)制。對于一個MIMO-OFDM系統(tǒng)，每個子頻帶可以與多個特征模式相聯(lián)系，且每個子頻帶的每個特征模式可以被看成為一個獨立的傳輸信道。對于OFDM，在每個可用子頻帶上的要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)或?qū)ьl通過使用一種特定的調(diào)制方案被首先調(diào)制(即，映射到調(diào)制符號)。在每個符號周期，可在每個可用子頻帶上傳輸一個調(diào)制符號。零值信號可發(fā)送給每個未使用的子頻帶。對于每個OFDM符號周期，通過使用一種反快速傅立葉變換(IFFT)，對應這些可用子頻帶的這些調(diào)制符號和對應于未使用子頻帶的零信號值(即，對應所有Np子頻帶的調(diào)制符號和零)被轉(zhuǎn)換到時域以便獲得一個被轉(zhuǎn)換的符號，其包括Np個時域采樣。為了克服由頻率選擇性衰退造成的符間干擾(ISI)，每個轉(zhuǎn)換后的符號的一部分通常被重復(其通常被稱為增加循環(huán)前綴)以便形成一個相應的OFDM符號。該OFDM符號然后被處理并被在該無線信道上傳輸。一個OFDM符號周期，其也被稱為一個符號周期，對應一個OFDM符號的持續(xù)時間。對于此示例性系統(tǒng)，其下行鏈路和上行鏈路通過使用時分雙工(TDD)共享單獨一個頻帶。對于一種TDDMIMO-OFDM系統(tǒng)，下行鏈路和上行鏈路信道響應可以被認為對彼此互為倒數(shù)。即，如果H(k)代表了一種從天線陣列A到天線陣列B的子頻帶k的信道響應矩陣，那么一個倒數(shù)的信道暗示了從陣列B到陣列A的結(jié)合由if(k)給出。圖2顯示了包括多個與多個用戶終端(UT)220通信的接入點(AP)210的無線通信系統(tǒng)200(為了簡略，在圖2中只顯示了一個接入點)。一個接入點可以也被稱為是一個基站或某個其他術(shù)語。每個用戶終端可以是一個固定或移動的終端并也可以被稱為一個訪問終端，一個移動站，一個遠程站，一個用戶設備(UE)，一個無線設備，或某個其他術(shù)語。每個用戶終端在任何給定時刻，在其下行鏈路和/或上行鏈路上，可與一個或可能多個接入點通信。下行鏈路(即，前向鏈路)指的是從接入點到用戶終端的傳輸，并且上行鏈路(即，反向鏈路)指的是從用戶終端到接入點的傳輸。每個接入點和每個用戶終端間的信道響應可以一組信道響應矩陣H(k),keK，為特征，其中K代表這組所有涉及的子頻帶(如，.其可用子頻帶)。在下面對一對通信接入點和用戶終端的說明中，假設已被執(zhí)行了校準以彌補在該接入點和該用戶終端的發(fā)射和接收鏈間的不同。這種校準的結(jié)果是對角矩陣S。p("和Su,Ot)，keK，被分別用在該傳輸路徑上的該接入點和該用戶終端處。由該用戶終端觀測的被"校準的"下行鏈路的信道響應，Hcdn(k)，和由該接入點觀測的被"校準的"上行鏈路信道響應，Hcup(k)則可以被表達為H^W-lianW氛pWkeK方程(31a)S呻(W-旦up(^L")keK,方程(31b)其中，H^)-IWSWI^)是"有效"下行鏈路信道響應，其包括在接入點處的傳輸鏈:Lp(k)和在用戶終端處的接收鏈E^(k)的響應。Hup(/^&p(fc邁、)L(/:)是"有效"上行鏈路信道響應，其包括在用戶終端處的傳輸鏈Iut(k)和接入點處的接收鏈Rjk)的響應。H(k)是在接入點處的Nap個天線和在用戶終端處的Nut個天線間的一個(NutXNap)信道響應矩陣。如果校準沒被執(zhí)行，那么該矩陣t("和l,W，keK，被分別設置為單位矩陣I。圖3顯示了幀結(jié)構(gòu)300的一個實施例，其可被用于一個TDDMIMO-OFDM系統(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸以TDD幀為單元發(fā)生，每個TDD幀包括了特定的持續(xù)時間(例如，2msec)。每個TDD幀被分成一個下行鏈路階段(phase)和一個上行鏈路階段。該下行鏈路階段被進一步分成用于多個下行鏈路傳輸信道的多個部分。在圖3中顯示的實施例中，其下行鏈路傳輸信道包括一個廣播信道(BCH)，一個前向控制信道(FCCH)，和一個前向信道(FCH)。類似地，該上行鏈路階段被分成用于多個上行鏈路傳輸信道的多個部分。在圖3中顯示的實施例中，下行鏈路傳輸信道包括一個反向信道(RCH)和一個隨機訪問信道(RACH)。在下行鏈路階段，BCH部分310被用來傳輸一個BCH協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)312，其包括一個信標導頻314，一個MIMO導頻316，和一個BCH消息318。所述信標導頻被從所有接入點天線發(fā)射并由用戶終端用于定時和頻率搜索。所述MIMO導頻被從所有接入點天線發(fā)射，具有不同正交碼，并由用戶終端用于信道估計。所述的BCH消息攜帶了系統(tǒng)中給用戶終端的系統(tǒng)參數(shù)。一個FCH部分320被用來傳輸一個FCCHPDU，其攜帶用于下行鏈路和上行鏈路資源的分配和用于用戶終端的其他信令。一個FCH部分330被用來傳輸一個或多個FCHPDU332?？啥x不同類型的FCHPDU。例如，一種只包括一個數(shù)據(jù)包336a的FCHPDU332a，和一種包括一個下行鏈路受控參考334b和一個數(shù)據(jù)包336b的FCHPDU332b。在上行鏈路階段，一個RCH部分340被用來在該上行鏈路上傳輸23一個或多個RCHPDU342。也可定義不同類型的RCHPDU。例如，一種RCHPDU342a包括一個上行鏈路受控參考344a和一個數(shù)據(jù)包346a。一種RACH部分350被用戶終端用來獲得對該系統(tǒng)的訪問和在上行鏈路上發(fā)送短消息。一種RACHPDU352可被在RACH部分350內(nèi)發(fā)送并包括一個上行鏈路受控參考354和一個消息356。對于在圖3中顯示的實施例來說，其信標和MIMO導頻在每個TDD幀中的BCH部分中的下行鏈路上發(fā)送。受控參考可被或可不被在任何給定的FCH/RCHPDU中發(fā)送。受控參考也可被在RACHPDU中發(fā)送以便允許其接入點在系統(tǒng)訪問期間來估計相關的向量。出于簡化，下面的說明針對的是一個接入點和一個用戶終端間的通信。其MIMO導頻被該接入點發(fā)射并由該用戶終端使用以獲得對已校準下行鏈路信道響應的估計，S^("，keK。然后，該己校準上行鏈路信道響應可被估計為^#)=￡^)。奇異值分解可被執(zhí)行以便為每個子頻帶去對角化矩陣S^Ot)，其可被表達為keK，方程(32)其中^("是^^)左特征向量的一個(NapXNap)酉陣；^)是^邵("奇異值的一個(NapXNut)對角矩陣；并且L,W是^鄉(xiāng)W右特征向量的一(NutXNut)酉陣。類似地，對估計的校準下行鏈路信道響應矩陣應^Ot)的奇異值分解可被表達為H她W-vL(A:)l("fi:pWkeK方程(33)其中矩陣K,W和&W分別是W的左和右特征向量的酉陣。如在方程(32)和(33)中所示的，對應一個鏈路的左和右特征向量的矩陣分別是對應另一個鏈路的右和左特征向量的復數(shù)共軛。出于簡化，下面說明中指的矩陣&W和L,W也可以指它們的各種其他方式(例如，Lw可以指^("，f:,W，￡,W，和2:W)。矩陣G。,W和LW可以分別被該接入點和用戶終端使用以用于空間處理，并且被它們的下標如此注釋。矩陣l("包括奇異值估計，其代表了對應于第k個子頻帶的信道響應矩陣H(k)的獨立信道(或特征模式)的增益?？蓪γ總€可用子頻帶的信道響應矩陣S^Ot)單獨執(zhí)行奇異值分解以便為該子頻帶確定Ns個特征模式。對應于每個對角矩陣敘"的奇異值估計可被排序成，其中^("是對應于子頻帶k的最大的奇異值估計并且c^,("是對應于子頻帶k的最小的奇異值估計。當對應每個對角矩陣l("的奇異值估計被排序，這些相關矩陣&"和2ot)的特征向量(或列)也被相應排序6在排序后，^w代表對應于子頻帶k的最佳特征模式的奇異值估計，其也通常被稱為"主要的"特征模式。一個"寬帶"特征模式在排序后可被定義為所有子頻帶的那組相同次序的特征模式。這樣，第m個寬帶特征模式包括所有子頻帶的第m個特征模式。每個寬帶特征模式分別同對應所有子頻帶的特征向量組聯(lián)系。對每個子頻帶，該"主要"寬帶特征模式在矩陣l("中與最大奇異值估計有關。用戶終端能在上行鏈路上傳輸受控參考。對應第m個寬帶特征模式的上行鏈路受控參考可被表達為、,r，mW-C)皇W;^),"K,方程(34)其中，是對應第k子頻帶的矩陣^("的第m列，P(k)是第k個子頻帶的導符號。在接入點處接收到的上行鏈路受控參考可被表達為e邵"w-a^uw+i^)、們keK,方程(35)=廷叩Wl("lu，m+s叩其中是對應第k子頻帶的矩陣g。p("的第m列，仏pW-位叫,W^p,2(W...IpW];并且^,0t)是對應于第m個寬帶特征模式的第k個子頻帶的奇異值估計。接入點能獲得初始匹配濾波矩陣M。p("，keK,基于上述的上行方程(36a)方程(36b)方程(37)方程(38)鏈路受控參考。該接入點此后可以基于M。p("并使用上述正交化技術(shù)的任意一個而獲得一個增強正交匹配濾波矩陣￡。,(*)，keK。使用QR分解，矩陣M。,W可以被獲得為應》)或sP(a)=魚:w《w=￡we:w其中Qap(k)是一酉陣，其是MJ"的正交標準基；1。p("是一基于^。p("得到的對角矩陣；并且LPW=I印W并且S^產(chǎn)Q叩(k)。使用均方誤差計算，矩陣M。"Q可被獲得為其中，4叫(fc逾沖("=11他#邁鯽wiilpw，kekijW是對角矩陣，其元素是M。p("的列的2范數(shù)；并且使用極分解，矩陣Ma,Ot)可被獲得為-tapW-SpW^W-SwDw，keK方程(39)其中￡apW=l#MapW-2ap("￡aP("，keK;并且方程(40)C"(k)。矩陣i。p("可被接入點用于對來自用戶終端的上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸進行匹配濾波，如下所述。由用戶終端執(zhí)行的空間處理以對在該上行鏈路上以多個特征模式傳輸數(shù)據(jù)可被表示為Lp(炎)-lnWltW^W,keK方程(41)其中，^up(k)是數(shù)據(jù)向量并且2^p(k)是對該上行鏈路來說的對應的第k個子頻帶的傳輸向量。上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸能發(fā)生在從1到Ns的任何多個寬帶特征模式上。在接入點處的接收的上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸可被表達為"=Hup(*)《邵(A)+sup=g沖W皇w(^邵W+QupW-J^pC^S^SupW+Bup^)keK力禾呈(42)其中w(k)是對應于第k個子頻帶的上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕邮障蛄?。由該接入點進行的匹配濾波可被表示為§UPW+5UPW，keK方程(43)其中^:)-diag52,2(fc)…5^,(/:》并且對于TDDMIMO系統(tǒng)來說，該接入點也可使用矩陣^^("，keK,對在下行鏈路上的到用戶終端的數(shù)據(jù)傳輸進行空間處理。由該接入點執(zhí)行的對在其下行鏈路上以多種特征模式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的空間處理可被表達為L(W-tap("￡:P("^("，keK,方程(44)其中對下行鏈路來說，對應第k個子頻帶，^n(k)是數(shù)據(jù)向量并且2^(k)是傳輸向量。下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸能類似發(fā)生在從1到Ns的任何多個寬帶特il模式上。在用戶終端處的接收的下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸可被表達為-廷血(fc)S:p(^dnW+狂加(W4》)to^②+狂^方程(45)其中I!dn(k)是對應于第k個子頻帶的下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕邮障蛄俊Ｓ稍撚脩艚K端進行的匹配濾波可被表示為=SutWfW!("Sdn("+BdnW),keK方程(46)其中氛,w=1"wf",w是用戶終端的匹配濾波器to-diag(《俯《2(fe)...;并且￡ut(fc)=diag《("…1/0))。對角矩陣1W被從方程G2)所示的奇異值分解推導出。表1總結(jié)了在接入點處和用戶終端處對以多種寬帶特征模式的數(shù)據(jù)傳輸和接收進行的空間處理。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>在表1中，^c)是數(shù)據(jù)向量，2i(k)是傳輸向量，"k)是接收向量，并且&"是對數(shù)據(jù)向量旦(k)的估計，其中所有向量對應子頻帶k。對這些向量來說，下標"dn"和"up"分別表示下行鏈路和上行鏈路傳輸。能被顯示的是對下行數(shù)據(jù)傳輸，空間處理的矩陣g。p()t)的使用，keK，(具有正交化的列)能在矩陣^^("，keK，(具有非正交化的列)的使用上提供很大的改進，其從初始匹配濾波矩陣M。,Ot)，keK，獲得。圖4顯示了示例:性傳輸方案的在下行鏈路和上行鏈路上的受控參考和數(shù)據(jù)的傳輸。MIMO導頻由接入點在每個TDD幀(塊412)的下行鏈路上傳輸。用戶終端接收和處理下行鏈路MIMO導頻以便獲得對下行鏈路信道響應應^("，keK，的估計。用戶終端然后估計上行鏈路信道響應為1#)=￡^)并且執(zhí)行^^)的奇異值分解以便獲得矩陣1("和&,("，keK，如同方程(32)所示(塊414)。用戶終端然后在RACH或在RCH上使用矩陣L("，keK，在系統(tǒng)訪問期間(步驟422)傳輸上行鏈路受控參考，如方程(34)和圖3所示。L,W的列當被用于數(shù)據(jù)傳輸時，也被稱為控制向量。接入點在RACH或RCH上接收和處理上行鏈路受控參考以便獲得矩陣gOt)和2ap("，keK，如上所述(步驟424)。仏p("的列是特征向量，其可被28用于數(shù)據(jù)接收和數(shù)據(jù)傳輸。用戶終端此后可在RCH上使用矩陣L("，keK，如方程(41)和圖3(步驟432)所示地傳輸上行鏈路受控參考和數(shù)據(jù)。接入點在RCH上接收和處理上行鏈路受控參考以便更新矩陣l("和仏p("，keK，(步驟434)。接入點也使用矩陣g("和2。p("對接收的上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸執(zhí)行匹配濾波。其后接入點可在FCH上使用矩陣￡^"，keK，如方程(44)和圖3所示地，傳輸可選下行受控參考和數(shù)據(jù)(步驟442)。如果下行鏈路受控參考被傳輸，那么該用戶終端能處理該下行受控參考以便更新矩陣i("和L,W，keK，(步驟444)，并且也可執(zhí)行正交化以確保L,("的列正交。用戶終端也使用矩陣l("和^,("為接收的下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸執(zhí)行匹配濾波(也是步驟444)。圖4中顯示的導頻和數(shù)據(jù)傳輸方案提供了幾個優(yōu)點。首先，由接入點傳輸?shù)腗IMO導頻可被系統(tǒng)中的多個用戶終端使用以便估計他們各自MIMO信道的響應。第二，對S^("，keK，的奇異值分解的計算被分布在這些用戶終端中(即，每個用戶終端為可用子頻帶執(zhí)行它自己的那組估計信道響應矩陣的奇異值分解)。第三，接入點能獲得矩陣^fc)和仏p("，keK，其被用于上行鏈路和下行鏈路的空間處理，這基于受控參考而不必估計MIMO信道響應。各種其他傳輸方案也可為MIMO和MIMO-OFDM系統(tǒng)執(zhí)行，并且這是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，該MIMO導頻可被用戶終端傳輸并且受控參考可由接入點傳輸。圖5顯示了MIMO-OFDM系統(tǒng)200中的接入點210x和用戶終端220x的實施例的框圖。為了清晰，在這個實施例中，接入點210x被配置有四個天線，其能被用于數(shù)據(jù)發(fā)射和接收，并且用戶終端220x也被配置有四個天線用于數(shù)據(jù)發(fā)射/接收。總之，接入點和用戶終端可分別裝配有任意數(shù)量的發(fā)射天線和任意數(shù)量的接收天線。在下行鏈路上，在接入點210x處，發(fā)射(TX)數(shù)據(jù)處理器514從數(shù)據(jù)源512接收通信數(shù)據(jù)并從控制器530接收信令和其他數(shù)據(jù)。TX數(shù)據(jù)處理器514格式化、編碼、交織，并調(diào)制這些數(shù)據(jù)以便提供調(diào)制符號，其也被稱為數(shù)據(jù)符號。一個TX空間處理器520然后接收并用導頻符號多路復用這些數(shù)據(jù)符號，用矩陣g""，keK，進行所需的空間處理并為四個發(fā)射天線提供四個傳輸符號流。每個調(diào)制器(MOD)522接收并處理一個各自的傳輸符號流以便提供一個相應的下行鏈路調(diào)制信號。這四個來自調(diào)制器522a到522d的下行鏈路調(diào)制信號然后被分別從天線524a到524d發(fā)射。在用戶終端220x，四個天線552a到552d接收傳輸?shù)南滦姓{(diào)制信號，并且每個天線分別為一個解調(diào)器(DEMOD)554提供一個接收信號。每個解調(diào)器554執(zhí)行與調(diào)制器522執(zhí)行的工作互補的處理并提供接收到的符號。接收(RX)空間處理器560然后對從解調(diào)器554a到554d接收的符號執(zhí)行匹配濾波以便提供恢復的數(shù)據(jù)符號，其是接入點發(fā)射的數(shù)據(jù)符號的估計值。RX數(shù)據(jù)處理器570進一步處理(例如，符號反映射，反交織，和解碼)已恢復的數(shù)據(jù)符號以便提供解碼的數(shù)據(jù)，其可被提供被一個數(shù)據(jù)接收器572存儲并且/或者給一個控制器580進一步處理。RX空間處理器560也處理接收到的導頻符號以便獲得S^Ot)，keK，的下行鏈路信道響應的估計?？刂破?80然后可以分解每個矩陣^J"以便獲得i("和^W?？刂破?80可以進一步(1)基于i("和LW導出下行鏈路匹配濾波矩陣MJ"，keK，并且(2)基于l("導出比例放縮矩陣&,("，keK?？刂破?80然后可以給RX數(shù)據(jù)接收器560提供盧,W用以下行鏈路的匹配濾波以及給一個TX空間處理器590提供L,W。用于上行鏈路的處理可與用于下行鏈路的處理相同或不同。數(shù)據(jù)和信令由一個TX數(shù)據(jù)處理器588處理(例如，編碼，交織，和調(diào)制)，與導頻符號多路復用，并且進一步由TX空間處理器590用矩陣t,("，keK空間處理。出自TX空間處理器590的發(fā)射符號由調(diào)制器554a到554d進一步處理以便產(chǎn)生4個上行鏈路調(diào)制信號，其然后經(jīng)由天線552a到552d發(fā)射。在接入點510，這些上行鏈路調(diào)制信號由天線524a到524d接收并由解調(diào)器522a到522d解調(diào)以便為上行鏈路受控參考和數(shù)據(jù)傳輸提供接收符號。然后一RX空間處理器540處理這些接收到的上行鏈路受控參考以便獲得Mn^m的估計，keK并且me(l.，.Ns)，其被提供給控制器530?？刂破魅缓蟾鶕?jù)^(Jm的估計獲得M。,W和IW，執(zhí)行M。,("的正交化以獲得M""和仏pOt)，并且根據(jù)^t)得到^ap(k)?？刂破?80然后將MJW和Qap(k)提供給RX空間處理器540進行上行鏈路匹配濾波并且將￡,("提供給TX空間處理器520進行下行鏈路空間處理。RX空間處理器540用MJA)和Qap(k)執(zhí)行對接收的上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠ヅ錇V波以便提供恢復的數(shù)據(jù)符號，其進一步由RX數(shù)據(jù)處理器542處理以便提供解碼數(shù)據(jù)。該解碼數(shù)據(jù)可被提供給一個數(shù)據(jù)接收器544進行存儲和/或控制器530進行進一步的處理?？刂破?30執(zhí)行該處理以便獲得匹配濾波矩陣M。p(yt)和比例放縮矩陣&P(k)，keK，用于上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸以及獲得矩陣^pW，keK，用于下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸?？刂破?80執(zhí)行處理以便獲得匹配濾波矩陣和比例放縮矩陣Qut(k)，keK，用于下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸以及獲得矩陣keK，用于上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸?？刂破?30和580進一步分別控制在接入點和用戶終端處的各種處理單元的工作。內(nèi)存單元532和582分別存儲由控制器530和580使用的數(shù)據(jù)和程序代碼。圖6顯示了一由接入點210x和用戶終端220x執(zhí)行的空間處理以便在上行鏈路和下行鏈路上以多種特征模式發(fā)射數(shù)據(jù)的框圖。在下行鏈路上，在接入點210x處的TX空間處理器520'內(nèi)，對應每個子頻帶k的數(shù)據(jù)向量^ta(k)首先被一個單元610用輯陣￡""乘并且由單元612用校正矩陣i。p("進一步乘，以便為子頻帶k獲得發(fā)射向量2^(k)。該發(fā)射向量2idn(k)，keK，然后由調(diào)制器522內(nèi)的一傳輸鏈614處理并在MIMO信道上被發(fā)射給了用戶終端220x。單元610為下行鏈路數(shù)據(jù)傳輸執(zhí)行空間處理。在用戶終端220x，下行鏈路已調(diào)制信號由解調(diào)器554內(nèi)的接收鏈654處理以便獲得接收向量rdn(k)，keK。在RX空間處理器560內(nèi)，對應每個子頻帶k的接收向量i:dn(k)首先被一個單元656用匹配濾波矩陣("乘并且由單元658用比例放縮矩陣Qut(k)進一步乘以便獲得向量U"，其為數(shù)據(jù)向量^ta(k)的估計，為子頻帶k而發(fā)射。單元656和658執(zhí)行下行匹配濾波。在上行鏈路，在用戶終端處的TX空間處理器590內(nèi)，對應每個子頻帶k的數(shù)據(jù)向量2up(k)被首先由單元660用矩陣L("相乘并且然后由單元662用校正矩陣iu,(Q進一步乘以便為子頻帶k獲得傳輸向量Sup(k)。該傳輸向量2^p(k)，keK，然后由一個在調(diào)制器554內(nèi)的發(fā)射鏈664處理并在該MIMO信道上被發(fā)射到接入點210x。單元660為上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸執(zhí)行空間處理。在接入點210x，上行鏈路調(diào)制信號由解調(diào)器522內(nèi)的一接收鏈624處理以便獲得接收向量Lp(k)，keK。在RX空間處理器540內(nèi)，對應每個子頻帶k的接收向量w(k)首先由單元626用匹配濾波矩陣MJ"乘并進一步由單元628用比例放縮矩陣Oap(k)相乘以便獲得向量"("，其是為子頻帶k而發(fā)射的數(shù)據(jù)向量2up(k)的估計。單元626和628執(zhí)行上行鏈路匹配濾波。在此說明的推導用于空間處理的特征向量的技術(shù)可被各種方式實施。例如，這些技術(shù)可由硬件、軟件、或它們的結(jié)合來實施。對于硬件實施，用于這些技術(shù)的元件可在一個或多個專用集成電路(ASIC)，數(shù)字信號處理器(DSP)，數(shù)字信號處理設備(DSPD)，可編程邏輯設備(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，其他設計用來執(zhí)行這里說明的功能的電子單元，或它們的.結(jié)合內(nèi)被實現(xiàn)。對于軟件實施，這些技術(shù)可用執(zhí)行這里說明的功能的模塊(例如，過程，函數(shù)等等)來實現(xiàn)。軟件代碼可被存儲在一個內(nèi)存單元中(例如，圖5中的內(nèi)存單元532和582)并由一處理器(例如，控制器530和580)來執(zhí)行。該內(nèi)存單元可在該處理器內(nèi)或處理器外被實現(xiàn)，在處理器外時，內(nèi)存單元可通過如本領域已知技術(shù)的各種方式與處理器在通信上連接起來。本文包括了標題用以參考并幫助對某部分進行定位。并不是想用這些標題來限制本文下面說明的概念的范圍，并且這些概念在整個說明中的其他部分可能具有可用性。本文公開的實施例的前述說明能使任何有本領域熟練技能的人制造或使用本發(fā)明。對那些有本領域技術(shù)人員來說將這些實施例的各種變形是顯而易見的，并且此處定義的普遍原則可被應用到其他實施例，而不偏離本發(fā)明的精神或范圍。因此，本發(fā)明不限于本文顯示的實施例，而應同在此公開的原則和新穎特征在最大范圍上一致。權(quán)利要求1、一種無線多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中基于受控參考來得到匹配濾波器的設備，包括用于為經(jīng)由第一鏈路而接收的并且基于多個控制向量而產(chǎn)生的所述受控參考獲得多個接收的符號集的裝置；和用于基于所述多個接收的符號集來得到所述匹配濾波器裝置，其中所述匹配濾波器包括對應所述多個控制向量的多個特征向量。2、如權(quán)利要求1所述的設備，其中所述多個接收的符號集的每一個是用于基于所述多個控制向量之一個而產(chǎn)生的受控參考符號。3、如權(quán)利要求1所述的設備，其中所述匹配濾波器的多個特征向量彼此相互正交。4、如權(quán)利要求3所述的設備，其中使用QR分解將所述匹配濾波器的多個特征向量正交化。5、如權(quán)利要求4所述的設備，進一步包括用于基于所誶多個接收的符號集估計與所述多個控制向量相關的增益的裝置；和用于基于所述估計的增益對所述多個特征向量排序的裝置。6、如權(quán)利要求3所述的設備，其中使用最小平方誤差計算將所述匹配濾波器的多個特征向量正交化。7、如權(quán)利要求3所述的設備，其中使用極分解將所述匹配濾波器的多個特征向量正交化。8、如權(quán)利要求1所述的設備，其中所述受控參考在多個幀中被接收。9、如權(quán)利要求1所述的設備，進一步包括用于使用所述匹配濾波器執(zhí)行經(jīng)由所述第一鏈路接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠ヅ錇V波的裝置。10、一種無線多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中基于受控參考來得到匹配濾波器的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品包括其上具有指令的計算機可讀介質(zhì)，所述指令包括用于為經(jīng)由第一鏈路而接收的并且基于多個控制向量而產(chǎn)生的所述受控參考獲得多個接收的符號集的代碼；和用于基于所述多個接收的符號集來得到所述匹配濾波器代碼，其中所述匹配濾波器包括對應所述多個控制向量的多個特征向量。11、如權(quán)利要求10所述的計算機程序產(chǎn)品，其中所述多個接收的符號集的每一個是用于基于所述多個控制向量之一個而產(chǎn)生的受控參考符號。12、如權(quán)利要求10所述的計算機程序產(chǎn)品，其中所述匹配濾波器的多個特征向量彼此相互正交。13、如權(quán)利要求12所述的計算機程序產(chǎn)品，其中使用QR分解將所述匹配濾波器的多個特征向量正交化。14、如權(quán)利要求13所述的計算機程序產(chǎn)品，所述指令進一步包括用于基于所述多個接收的符號集估計與所述多個控制向量相關的增益的代碼；和用于基于所述估計的增益對所述多個特征向量排序的代碼。15、如權(quán)利要求12所述的計算機程序產(chǎn)品，其中使用最小平方誤差計算將所述匹配濾波器的多個特征向量正交化。16、如權(quán)利要求12所述的計算機程序產(chǎn)品，其中使用極分解將所述匹配濾波器的多個特征向量正交化。17、如權(quán)利要求10所述的計算機程序產(chǎn)品，其中所述受控參考在多個幀中被接收。18、如權(quán)利要求IO所述的計算機程序產(chǎn)品，所述指令進一步包括-用于使用所述匹配濾波器執(zhí)行經(jīng)由所述第一鏈路接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠ヅ錇V波的代碼。19、一種無線多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中得到用于空間處理的特征向量的設備，包括用于為經(jīng)由第一鏈路而接收的并且基于多個控制向量而產(chǎn)生的所述受控參考獲得多個接收的符號集的裝置，其中所述多個接收的符號集的每一個是^t,應基于所述多個控制向量的一個控制向量而產(chǎn)生的受控參考符號；用于基于所述多個接收的符號集確定多個比例放縮向量裝置，其中所述多個比例放縮向量的每一個比例放縮向量分別對應所述多個控制向量的一個控制向量；和用于基于所述多個比例放縮向量得到多個特征向量的裝置，其中所述多個特征向量被用于經(jīng)由所述第一鏈路接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠ヅ錇V波。-20、如權(quán)利要求19所述的設備，其中所述多個比例放縮向量的每一個基于至少一個接收的符號集而被確定，所述接收的符號集對應基于所述相應控制向量而產(chǎn)生的至少一個受控參考符號。21、如權(quán)利要求19所述的設備，其中所述多個特征向量彼此互相正交。22、如權(quán)利要求21所述的設備，其中用于得到的裝置包括用于對所述多個比例放縮向量執(zhí)行QR分解以獲得所述多個特征向量的裝置。23、如權(quán)利要求21所述的設備，其中用于得到的裝置包括-用于對所述多個比例放縮向量執(zhí)行極分解以獲得所述多個特征向量的裝置。24、如權(quán)利要求21所述的設備，其中用于得到的裝置包括用于對所述多個比例放縮向量執(zhí)行最小平方誤差計算以獲得所述多個特征向量的裝置。25、如權(quán)利要求21所述的設備，進一步包括用于基于所述多個比例放縮向量估計奇異值的裝置；用于基于所述多個特征向量和估計的奇異值為所述第一鏈路得到匹配濾波器的裝置。26、如權(quán)利要求21所述的設備，其中所述多個特征向量被用于對在第二鏈路上的數(shù)據(jù)傳輸進行空間處理。27、如權(quán)利要求26所述的設備，其中在所述MIMO通信系統(tǒng)中，所述第一鏈路是一條上行鏈路并且所述第二鏈路是一條下行鏈路。28、如權(quán)利要求2ljf述的設備，其中所述MIMO通信系統(tǒng)利用正交頻分多路復用(OFDM)，并且其中所述多個特征向量為多個子頻帶的每個而被得到。29、一種無線多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中得到用于空間處理的特征向量的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品包括使用一個或多個處理器可執(zhí)行的計算機可讀介質(zhì)，所述計算機可讀介質(zhì)上具有指令，所述指令包括用于為經(jīng)由第一鏈路而接收的并且基于多個控制向量而產(chǎn)生的所述受控參考獲得多個接收的符號集的代碼，其中所述多個接收的符號集的每一個是對應基于所述多個控制向量的一個控制向量而產(chǎn)生的受控參考符號；用于基于所述多個接收的符號集確定多個比例放縮向量代碼，其中所述多個比例放縮向量的每一個比例放縮向量分別對應所述多個控制向量的一個控制向量；和用于基于所述多個比例放縮向量得到多個特征向量的代碼，其中所述多個特征向量被用于經(jīng)由所述第一鏈路接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠ヅ錇V波。30、如權(quán)利要求29所述的計算機程序產(chǎn)品，其中所述多個比例放縮向量的每一個基于至少一個接收的符號集而被確定，所述接收的符號集對應基于所述相應控制向量而產(chǎn)生的至少一個受控參考符號。31、如權(quán)利要求29所述的計算機程序產(chǎn)品，其中所述多個特征向量彼此互相正交。32、如權(quán)利要求31所述的計算機程序產(chǎn)品，其中用于得到的代碼包括用于對所述多個比例放縮向量執(zhí)行QR分解以獲得所述多個特征向量的代碼。33、如權(quán)利要求31所述的計算機程序產(chǎn)品，其中用于得到的代碼包括-用于對所述多個比例放縮向量執(zhí)行極分解以獲得所述多個特征向量的代碼。34、如權(quán)利要求31所述的計算機程序產(chǎn)品，其中用于得到的代碼包括用于對所述多個比例放縮向量執(zhí)行最小平方誤差計算以獲得所述多個特征向量的代碼。35、如權(quán)利要求31所述的計算機程序產(chǎn)品，進一步包括用于基于所述多個比例放縮向量估計奇異值的代碼；用于基于所述多個特征向量和估計的奇異值為所述第一鏈路得到匹配濾波器的代碼。36、如權(quán)利要求31所述的計算機程序產(chǎn)品，其中所述多個特征向量被用于對在第二鏈路上的數(shù)據(jù)傳輸進行空間處理。37、如權(quán)利要求36所述的計算機程序產(chǎn)品，其中在所述MIMO通信系統(tǒng)中，所述第一鏈路是一條上行鏈路并且所述第二鏈路是一條下行鏈路。38、如權(quán)利要求31所述的計算機程序產(chǎn)品，其中所述MIMO通信系統(tǒng)利用正交頻分多路復用(OFDM)，并且其中所述多個特征向量為多個子頻帶的每個而被得到。全文摘要本發(fā)明涉及基于受控參考來得到特征向量并被用于空間處理的技術(shù)。一個受控參考是一種在每個符號周期，以MIMO信道的一種特征模式，為該特征模式使用一種控制向量的導頻傳輸。該受控參考被用來估計奇異值矩陣∑以及信道響應矩陣H的左特征向量矩陣U。例如使用QR分解、最小平方誤差計算或極分解，具有正交化了的列的矩陣U的推導可基于∑和U的估計?！坪蚒的估計(或∑的估計和矩陣U)可被用于經(jīng)由第一鏈路接收的數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠ヅ錇V波。U的估計或矩陣U也可被用于在第二鏈路上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)目臻g處理(第一和第二鏈路可互換其位置)。文檔編號H04L1/06GK101615983SQ20091016017公開日2009年12月30日申請日期2003年12月9日優(yōu)先權(quán)日2002年12月11日發(fā)明者J·W·凱徹姆,M·S·華萊士,P·加爾申請人:高通股份有限公司