空分多址的多天線傳輸?shù)闹谱鞣椒?br> 【專利摘要】為每個終端獲得上行鏈路信道響應(yīng)矩陣并且對其進(jìn)行分解，以便獲得由終端用來在上行鏈路上進(jìn)行發(fā)送的導(dǎo)向向量?；诿總€終端的導(dǎo)向向量和信道響應(yīng)矩陣為每個終端構(gòu)成“有效”上行鏈路信道響應(yīng)向量。多組終端被基于其有效信道響應(yīng)向量進(jìn)行評估，以便確定用于上行鏈路傳輸?shù)淖罴呀M(例如，具有最高總吞吐量)。每個被選擇的終端以其導(dǎo)向向量對其數(shù)據(jù)符號流進(jìn)行空間處理，并且向接入點(diǎn)發(fā)送其空間處理后的數(shù)據(jù)符號流。多個被選擇的終端通過它們各自的MIMO信道同時向接入點(diǎn)發(fā)送它們的數(shù)據(jù)符號流。接入點(diǎn)根據(jù)接收機(jī)空間處理技術(shù)對其接收的符號流進(jìn)行接收機(jī)空間處理，以便恢復(fù)由被選擇的終端發(fā)送的數(shù)據(jù)符號流。
【專利說明】空分多址的多天線傳輸
[0001] 本申請是申請日為2004年11月12日，題為"空分多址的多天線傳輸"，申請?zhí)枮?200480040710. 1的專利申請的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明總體上涉及數(shù)據(jù)通信，并且更具體地，涉及用于多輸入多輸出（MMO)通信 系統(tǒng)中的空分多址（SDMA)的多天線傳輸。

【背景技術(shù)】
[0003] 為進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，MMO系統(tǒng)采用多個（Nt)發(fā)射天線和多個（Nk)接收天線?？?以將由N t個發(fā)射天線和Nk個接收天線構(gòu)成的MIMO信道分解成Ns個空間信道，其中 Ns彡min {NT，NJ。可以使用Ns個空間信道發(fā)送Ns個獨(dú)立數(shù)據(jù)流，以便獲得更大的總吞吐量。
[0004] 在多址MMO系統(tǒng)中，接入點(diǎn)可以在任意給定的時刻與一個或多個用戶終端進(jìn)行 通信。如果接入點(diǎn)與單個用戶終端進(jìn)行通信，那么N t個發(fā)射天線與一個發(fā)送實體（接入點(diǎn) 或者用戶終端）相關(guān)聯(lián)，并且Nk個接收天線與一個接收實體（用戶終端或者接入點(diǎn)）相關(guān) 聯(lián)。接入點(diǎn)還可以通過SDM同時與多個用戶終端進(jìn)行通信。對于SDMA，接入點(diǎn)為數(shù)據(jù)發(fā)送 和接收采用多個天線，并且每個用戶終端通常為數(shù)據(jù)發(fā)送采用一個天線、為數(shù)據(jù)接收采用 多個天線。
[0005] 多址MMO系統(tǒng)中的SDMA的一些關(guān)鍵性挑戰(zhàn)是：（1)為同時傳輸選擇合適的用戶 終端組；以及（2)以實現(xiàn)良好的系統(tǒng)性能的方式，向每個被選擇的用戶終端發(fā)送數(shù)據(jù)和/或 從每個被選擇的用戶終端發(fā)送數(shù)據(jù)。因此，本領(lǐng)域中存在對于為多址MIMO系統(tǒng)高效地支持 SDM的技術(shù)的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 這里描述了用于進(jìn)行對于MIMO系統(tǒng)中的SDM的多天線傳輸?shù)募夹g(shù)。可以將這些 技術(shù)與諸如碼分多址（CDMA)、正交頻分復(fù)用（0FDM)、時分多址（TDM)等的各種無線技術(shù)相 結(jié)合使用。對于由多個用戶終端到單個接入點(diǎn)的上行鏈路傳輸，為每個活動用戶終端（例 如期望在上行鏈路上進(jìn)行發(fā)送的終端）獲得上行鏈路信道響應(yīng)矩陣，并且對該上行鏈路信 道響應(yīng)矩陣進(jìn)行分解以便為該用戶終端獲得導(dǎo)向向量（steering vector)。如果用戶終端 被選擇用于上行鏈路傳輸，那么每個用戶終端將其導(dǎo)向向量用于空間處理，以便在上行鏈 路上進(jìn)行發(fā)送?；谠撚脩艚K端的導(dǎo)向向量和上行鏈路信道響應(yīng)矩陣為每個用戶終端構(gòu)成 "有效"上行鏈路信道響應(yīng)向量。
[0007] 對于每個調(diào)度間隔（例如每個時隙），構(gòu)成多組活動用戶終端，并且基于它們的有 效信道響應(yīng)向量（或者它們的信道響應(yīng)矩陣）對它們進(jìn)行評估，以便為那個調(diào)度間隔中的 上行鏈路傳輸確定最佳組的N up個用戶終端。例如，可以選擇具有最高總吞吐量的用戶組。 實際上，如下文所描述的，采用用戶終端的空間特征（spatial signature)以及多用戶分 集，以便為在上行鏈路上進(jìn)行同時傳輸選擇"空間兼容的"用戶終端組。在不同的調(diào)度間隔 中，可以為上行鏈路傳輸選擇相同或不同的用戶終端數(shù)目。
[0008] 為上行鏈路傳輸選擇的每個用戶終端根據(jù)基本的無線技術(shù)（例如：CDMA、OFDM或 TDMA)對其數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理，以便獲得數(shù)據(jù)符號流。每個用戶終端還用其導(dǎo)向向量對其數(shù) 據(jù)符號流進(jìn)行空間處理，以便獲得發(fā)送符號流組，用戶終端處的每個天線對應(yīng)一個發(fā)送符 號流。隨后，每個用戶終端從其多個天線經(jīng)過其MIMO信道向接入點(diǎn)發(fā)送其發(fā)送符號流。N up 個被選擇的用戶終端通過它們各自的MMO信道同時向接入點(diǎn)發(fā)送它們的Nup個數(shù)據(jù)符號流 (例如，每個終端一個數(shù)據(jù)符號流）。該接入點(diǎn)從其多個天線獲得多個接收的符號流。隨后， 如下文所描述，該接入點(diǎn)根據(jù)線性或非線性接收機(jī)空間處理技術(shù)對被接收的符號流進(jìn)行接 收機(jī)空間處理，以便恢復(fù)由N up個被選擇的用戶終端發(fā)送的Nup個數(shù)據(jù)符號流。
[0009] 這里還描述了在下行鏈路上支持SDMA傳輸?shù)募夹g(shù)。下文對本發(fā)明的各個方面和 實施例進(jìn)行了更詳細(xì)的描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1示出了多址MMO系統(tǒng)；
[0011] 圖2示出了用于為SDMA在上行鏈路上進(jìn)行多天線傳輸?shù)奶幚磉^程；
[0012] 圖3示出了用于為在上行鏈路上進(jìn)行同時傳輸而對用戶終端進(jìn)行評估和選擇的 處理過程；
[0013] 圖4示出了接入點(diǎn)和兩個用戶終端的方框圖；
[0014] 圖5A和圖5B分別示出了用于CDMA和OFDM的發(fā)送（TX)數(shù)據(jù)處理器的方框圖；
[0015] 圖6示出了為下行鏈路和上行鏈路傳輸在接入點(diǎn)和一個用戶終端處的空間處理；
[0016] 圖7示出了接收空間處理器和接收數(shù)據(jù)處理器；以及
[0017] 圖8示出了在接入點(diǎn)處的控制器和調(diào)度器。

【具體實施方式】
[0018] 這里所使用的詞語"示例性"指"用作例子、實例、或例證"。這里描述為"示例性" 的任何實施例不必被理解為相對于其它實施例是優(yōu)選的或有利的。
[0019] 可以將在這里描述的多天線傳輸技術(shù)與諸如CDMA、OFDM、TDM等的各種無線技術(shù) 相結(jié)合使用。多個用戶終端可以通過不同的（1)用于CDM的正交碼信道、（2)用于TDM 的時隙、或者（3)用于OFDM的子帶來同時發(fā)送/接收數(shù)據(jù)。CDM系統(tǒng)可以采用IS-2000、 IS-95、IS-856、寬帶CDMA (W-CDMA)或者某些其它標(biāo)準(zhǔn)。OFDM系統(tǒng)可以采用IEEE 802. 11或 者某些其它標(biāo)準(zhǔn)。TDMA系統(tǒng)可以采用GSM或者某些其它標(biāo)準(zhǔn)。這些各種標(biāo)準(zhǔn)在本領(lǐng)域中是 已知的。如下文所描述，除了對于基本的無線技術(shù)的數(shù)據(jù)處理之外，（在其之前或之后）可 以進(jìn)行對于多天線傳輸?shù)目臻g處理。
[0020] 圖1示出了具有接入點(diǎn)和用戶終端的多址MMO系統(tǒng)100。為簡化起見，在圖1中 僅示出了一個接入點(diǎn)110。通常，接入點(diǎn)是與用戶終端進(jìn)行通信的固定站，并且也可以被稱 為基站或者某些其它術(shù)語。用戶終端可以是固定的或者移動的，并且也可以被稱為移動臺、 無線設(shè)備或者某些其它術(shù)語。在任意給定時刻，接入點(diǎn)110可以在下行鏈路和上行鏈路上 與一個或多個用戶終端120進(jìn)行通信。下行鏈路（即前向鏈路）是從接入點(diǎn)到用戶終端的 通信鏈路，而上行鏈路（即反向鏈路）是從用戶終端到接入點(diǎn)的通信鏈路。用戶終端還可 以與另一個用戶終端進(jìn)行對等（peer-to-peer)通信。系統(tǒng)控制器130連接到接入點(diǎn)，并且 為接入點(diǎn)提供調(diào)節(jié)和控制。
[0021] 系統(tǒng)100為在下行鏈路和上行鏈路上的數(shù)據(jù)傳輸采用多個發(fā)射天線和多個接收 天線。為接入點(diǎn)Iio配備了 Nap個天線，并且接入點(diǎn)代表用于下行鏈路傳輸?shù)亩鄠€輸入（MI) 和用于上行鏈路傳輸?shù)亩鄠€輸出（M0)。一組N u個被選擇的用戶終端120共同代表了用于 下行鏈路傳輸?shù)亩鄠€輸出和用于上行鏈路傳輸?shù)亩鄠€輸入。對于純粹的SDMA，如果沒有通 過某些方式在編碼、頻率或時間中對N u個用戶終端的數(shù)據(jù)符號流進(jìn)行復(fù)用，那么就期望使 Nap彡Nu彡1。如果可以使用CDM的不同碼信道、OFDM的不相交子帶組等對數(shù)據(jù)符號流進(jìn) 行復(fù)用，那么N u可以大于Nap。每個被選擇的用戶終端向接入點(diǎn)發(fā)送特定用戶數(shù)據(jù)和/或從 接入點(diǎn)接收特定用戶數(shù)據(jù)。通常，可以為每個被選擇的用戶終端配備一個或多個天線（即 Nut > 1)。Nu個被選擇的用戶終端可以具有相同或者不同數(shù)目的天線。
[0022] 系統(tǒng)100可以是時分雙工（TDD)系統(tǒng)或者頻分雙工（FDD)系統(tǒng)。對于TDD系統(tǒng)，下 行鏈路和上行鏈路共享相同的頻帶。對于FDD系統(tǒng)，下行鏈路和上行鏈路使用不同的頻帶。 MIMO系統(tǒng)100還可以采用單載波或者多載波用于傳輸。為簡化起見，下列描述假定（1)系 統(tǒng)100是單載波系統(tǒng)，并且（2)為每個用戶終端配備了多個天線。為清楚起見，下文對上行 鏈路上的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行了描述。
[0023] 由接入點(diǎn)處的Nap個天線和指定用戶終端m處的Nut， m個天線構(gòu)成的上行鏈路MMO 信道可以由NapX Nut，m信道響應(yīng)矩陣Hup，m來表示其特征，可以將H up，m表示為：

【權(quán)利要求】
1. 一種在多輸入多輸出（MIMO)通信系統(tǒng)中接收數(shù)據(jù)的方法，包括： 從接收實體處的多個接收天線獲得針對由多個發(fā)送實體發(fā)出的多個數(shù)據(jù)符號流的多 個接收的符號流，每個發(fā)送實體對應(yīng)一個數(shù)據(jù)符號流，其中，每個發(fā)送實體的所述數(shù)據(jù)符號 流被用所述發(fā)送實體的導(dǎo)向向量來進(jìn)行空間處理、并且從所述發(fā)送實體處的多個發(fā)射天線 發(fā)出；以及 根據(jù)接收機(jī)空間處理技術(shù)對所述多個接收的符號流進(jìn)行處理，以便獲得多個被恢復(fù)的 數(shù)據(jù)符號流，所述多個被恢復(fù)的數(shù)據(jù)符號流是對所述多個數(shù)據(jù)符號流的估計， 其中，通過以下操作得到每個發(fā)送實體的所述導(dǎo)向向量： 對所述發(fā)送實體的信道響應(yīng)矩陣進(jìn)行分解，以便獲得多個本征向量和多個奇異值，以 及基于與所述多個奇異值中的最大奇異值相對應(yīng)的本征向量來構(gòu)成所述發(fā)送實體的所述 導(dǎo)向向量。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接收機(jī)空間處理技術(shù)是信道相關(guān)矩陣求逆 (CCMI)技術(shù)或者最小均方誤差（MMSE)技術(shù)。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述接收機(jī)空間處理技術(shù)是連續(xù)干擾消除（SIC)技 術(shù)。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，每個發(fā)送實體的所述導(dǎo)向向量等于與所述最大奇 異值相對應(yīng)的所述本征向量。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，每個發(fā)送實體的所述導(dǎo)向向量包含多個元素，所述 多個元素具有相同的幅度、以及具有和與所述最大奇異值相對應(yīng)的所述本征向量的多個元 素的相位相等的相位。
6. -種在多輸入多輸出（MM0)通信系統(tǒng)中接收數(shù)據(jù)的方法，包括： 從接收實體處的多個接收天線獲得針對由多個發(fā)送實體發(fā)出的多個數(shù)據(jù)符號流的多 個接收的符號流，每個發(fā)送實體對應(yīng)一個數(shù)據(jù)符號流，其中，每個發(fā)送實體的所述數(shù)據(jù)符號 流被用所述發(fā)送實體的導(dǎo)向向量來進(jìn)行空間處理、并且從所述發(fā)送實體處的多個發(fā)射天線 發(fā)出； 根據(jù)接收機(jī)空間處理技術(shù)對所述多個接收的符號流進(jìn)行處理，以便獲得多個被恢復(fù)的 數(shù)據(jù)符號流，所述多個被恢復(fù)的數(shù)據(jù)符號流是對所述多個數(shù)據(jù)符號流的估計； 基于多組發(fā)送實體中的每組中的發(fā)送實體的量度和導(dǎo)向向量，為可能的傳輸對所述組 進(jìn)行評估；以及 為傳輸而選擇具有最高量度值的一組發(fā)送實體。
7. -種在多輸入多輸出（MIM0)通信系統(tǒng)中的接收實體處的裝置，包括： 多個接收機(jī)單元，用于從多個接收天線獲得針對由多個發(fā)送實體發(fā)出的多個數(shù)據(jù)符號 流的多個接收的符號流，每個發(fā)送實體對應(yīng)一個數(shù)據(jù)符號流，其中，每個發(fā)送實體的所述數(shù) 據(jù)符號流被用所述發(fā)送實體的導(dǎo)向向量來進(jìn)行空間處理、并且從所述發(fā)送實體處的多個發(fā) 射天線發(fā)出；以及 接收空間處理器，用于根據(jù)接收機(jī)空間處理技術(shù)對所述多個接收的符號流進(jìn)行處理， 以便獲得多個被恢復(fù)的數(shù)據(jù)符號流，所述多個被恢復(fù)的數(shù)據(jù)符號流是對所述多個數(shù)據(jù)符號 流的估計， 其中，通過以下操作得到每個發(fā)送實體的所述導(dǎo)向向量： 對所述發(fā)送實體的信道響應(yīng)矩陣進(jìn)行分解，以便獲得多個本征向量和多個奇異值，以 及基于與所述多個奇異值中的最大奇異值相對應(yīng)的本征向量來構(gòu)成所述發(fā)送實體的所述 導(dǎo)向向量。
8. 如權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述接收機(jī)空間處理技術(shù)是信道相關(guān)矩陣求逆 (CCMI)技術(shù)或者最小均方誤差（MMSE)技術(shù)。
9. 一種在多輸入多輸出（MIMO)通信系統(tǒng)中的接收實體處的裝置，包括： 獲得模塊，用于從多個接收天線獲得針對由多個發(fā)送實體發(fā)出的多個數(shù)據(jù)符號流的多 個接收的符號流，每個發(fā)送實體對應(yīng)一個數(shù)據(jù)符號流，其中，每個發(fā)送實體的所述數(shù)據(jù)符號 流被用所述發(fā)送實體的導(dǎo)向向量來進(jìn)行空間處理、并且從所述發(fā)送實體處的多個發(fā)射天線 發(fā)出；以及 處理模塊，用于根據(jù)接收機(jī)空間處理技術(shù)對所述多個接收的符號流進(jìn)行處理，以便獲 得多個被恢復(fù)的數(shù)據(jù)符號流，所述多個被恢復(fù)的數(shù)據(jù)符號流是對所述多個數(shù)據(jù)符號流的估 計，其中，通過以下操作得到每個發(fā)送實體的所述導(dǎo)向向量： 對所述發(fā)送實體的信道響應(yīng)矩陣進(jìn)行分解，以便獲得多個本征向量和多個奇異值，以 及基于與所述多個奇異值中的最大奇異值相對應(yīng)的本征向量來構(gòu)成所述發(fā)送實體的所述 導(dǎo)向向量。
10. 如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述接收機(jī)空間處理技術(shù)是信道相關(guān)矩陣求逆 (CCMI)技術(shù)或者最小均方誤差（MMSE)技術(shù)。
11. 一種在多輸入多輸出（MIMO)通信系統(tǒng)中得到用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?dǎo)向向量的方法，包 括： 獲得信道響應(yīng)矩陣，所述信道響應(yīng)矩陣指示在所述MIMO系統(tǒng)中的發(fā)送實體和接收實 體之間的MIMO信道的響應(yīng)； 對所述信道響應(yīng)矩陣進(jìn)行分解，以便獲得多個本征向量和多個奇異值，每個奇異值對 應(yīng)一個本征向量；以及 基于與所述多個奇異值中的最大奇異值相對應(yīng)的本征向量來得到所述發(fā)送實體的所 述導(dǎo)向向量，并且 其中，為多個發(fā)送實體得到了多個導(dǎo)向向量，并且將所述多個導(dǎo)向向量用于由所述多 個發(fā)送實體進(jìn)行的空間處理，以便同時向所述接收實體發(fā)送多個數(shù)據(jù)符號流。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，每個發(fā)送實體的所述導(dǎo)向向量是與所述最大奇 異值相對應(yīng)的所述本征向量。
13. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，每個發(fā)送實體的所述導(dǎo)向向量包含多個元素，所 述多個元素具有相同的幅度、以及具有和與所述最大奇異值相對應(yīng)的所述本征向量的多個 元素的相位相等的相位。
14. 一種在多輸入多輸出（MM0)通信系統(tǒng)中的裝置，包括： 信道估計器，用于獲得信道響應(yīng)矩陣，所述信道響應(yīng)矩陣指示在所述MIMO系統(tǒng)中的發(fā) 送實體和接收實體之間的MIMO信道的響應(yīng)；以及 控制器，用于對所述信道響應(yīng)矩陣進(jìn)行分解，以便獲得多個本征向量和多個奇異值，每 個奇異值對應(yīng)一個本征向量，并且用于基于與所述多個奇異值中的最大奇異值相對應(yīng)的本 征向量來得到所述發(fā)送實體的所述導(dǎo)向向量，并且 其中，為多個發(fā)送實體得到了多個導(dǎo)向向量，并且將所述多個導(dǎo)向向量用于由所述多 個發(fā)送實體進(jìn)行的空間處理，以便同時向所述接收實體發(fā)送多個數(shù)據(jù)符號流。
15. -種在多輸入多輸出（MMO)通信系統(tǒng)中的裝置，包括： 獲得模塊，用于獲得信道響應(yīng)矩陣，所述信道響應(yīng)矩陣指示在所述MIMO系統(tǒng)中的發(fā)送 實體和接收實體之間的MIMO信道的響應(yīng)； 分解模塊，用于對所述信道響應(yīng)矩陣進(jìn)行分解，以便獲得多個本征向量和多個奇異值， 每個奇異值對應(yīng)一個本征向量；以及 得到模塊，用于基于與所述多個奇異值中的最大奇異值相對應(yīng)的本征向量來得到所述 發(fā)送實體的所述導(dǎo)向向量，并且 其中，為多個發(fā)送實體得到了多個導(dǎo)向向量，并且將所述多個導(dǎo)向向量用于由所述多 個發(fā)送實體進(jìn)行的空間處理，以便同時向所述接收實體發(fā)送多個數(shù)據(jù)符號流。
【文檔編號】H04L5/02GK104393899SQ201410573498
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2003年11月21日
【發(fā)明者】J·羅德尼·沃爾頓, 約翰·W·凱徹姆, 約翰·愛德華·斯米, 馬克·S·華萊士, 史蒂文·J·霍華德 申請人:高通股份有限公司