專利名稱：基于ofdm的多天線通信系統(tǒng)的發(fā)射分集和空間擴頻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及通信，更具體地涉及在利用正交頻分復(fù)用(OFDM)的多天線通信系統(tǒng)中發(fā)射數(shù)據(jù)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
OFDM是一種多載波調(diào)制技術(shù)，其將全部系統(tǒng)帶寬有效地分割成若干(NF)個正交子帶，這些子帶通常也被稱為音調(diào)、子載波、頻段和頻道。利用OFDM，每個子帶與各自的可調(diào)制數(shù)據(jù)的子載波相關(guān)聯(lián)。OFDM廣泛用于多種無線通信系統(tǒng)，例如，實現(xiàn)了公知的IEEE802.11a和802.11g標(biāo)準(zhǔn)的通信系統(tǒng)。IEEE 802.11a和802.11g通常涉及單輸入單輸出(SISO)操作，其中發(fā)射設(shè)備利用單個天線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且接收設(shè)備通常利用單個天線進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。
多天線通信系統(tǒng)包括單天線設(shè)備和多天線設(shè)備。在這種系統(tǒng)中，多天線設(shè)備可以將其多個天線用于向單天線設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。多天線設(shè)備和單天線設(shè)備可以實現(xiàn)多種常規(guī)發(fā)射分集方案中的任何一種，以獲得發(fā)射分集并且提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅?。S.M.Alamouti在1998年10月IEEE Journal on Selected Areas in Communications(IEEE通信選題雜志)第16卷第8期第1451至1458頁發(fā)表的、題為“A SimpleTransmit Diversity Technique for Wireless Communications”(無線通信的簡單發(fā)射分集技術(shù))的論文中描述了這樣的一種發(fā)射分集方案。對于Alamouti的方案來說，發(fā)射設(shè)備在兩個符號周期內(nèi)將每對數(shù)據(jù)符號從兩個天線發(fā)射出去，并且接收設(shè)備將在兩個符號周期中獲得的兩個接收符號進(jìn)行合并，以恢復(fù)該對數(shù)據(jù)符號。Alamouti的方案以及大多數(shù)其它常規(guī)發(fā)射分集方案要求接收設(shè)備進(jìn)行特殊的處理，以恢復(fù)發(fā)射的數(shù)據(jù)并獲得發(fā)射分集的好處，所述特殊處理可能隨方案而不同。
然而，如下所述，單天線設(shè)備僅可設(shè)計用于SISO操作。通常情況下是將該無線設(shè)備設(shè)計為滿足IEEE 802.11a或802.11g標(biāo)準(zhǔn)。這種“傳統(tǒng)(legacy)”單天線設(shè)備不能執(zhí)行大多數(shù)常規(guī)發(fā)射分集方案所要求的特殊處理。然而，多天線設(shè)備仍然非常需要以一種可實現(xiàn)改善的可靠性和/或性能的方式來向傳統(tǒng)單天線設(shè)備發(fā)射數(shù)據(jù)。
因此，在本領(lǐng)域中需要對傳統(tǒng)單天線接收設(shè)備實現(xiàn)發(fā)射分集的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本文描述了利用導(dǎo)引模式和/或偽隨機發(fā)射導(dǎo)引(PRTS)模式從多天線發(fā)射實體向單天線接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)的技術(shù)。在導(dǎo)引模式下，發(fā)射實體執(zhí)行空間處理，以將數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)向接收實體。在PRTS模式下，發(fā)射實體執(zhí)行空間處理，使得數(shù)據(jù)傳輸觀測到子帶上隨機的有效SISO信道，并且壞的信道實現(xiàn)不影響性能。發(fā)射實體(1)如果知道接收實體的多輸入單輸出(MISO)信道響應(yīng)，則可以采用導(dǎo)引模式；以及(2)即使不知道MISO信道響應(yīng)，也可以采用PRTS模式。
發(fā)射實體(1)對于導(dǎo)引模式，利用從MISO信道響應(yīng)估計導(dǎo)出的導(dǎo)引向量執(zhí)行空間處理；以及(2)對于PRTS模式，利用偽隨機導(dǎo)引向量執(zhí)行空間處理。每個導(dǎo)引向量是一個具有NT個元素的向量，可將NT個元素乘以一個數(shù)據(jù)符號以生成NT個發(fā)射符號，用于從NT個發(fā)射天線進(jìn)行傳輸，其中NT＞1。
可采用PRTS模式實現(xiàn)發(fā)射分集，而不需要發(fā)射實體執(zhí)行任何特殊的處理。對于發(fā)射分集，該發(fā)射實體(1)在用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄠€子帶上使用不同的偽隨機導(dǎo)引向量；以及(2)在每個子帶的協(xié)議數(shù)據(jù)單元的偽隨機導(dǎo)引部分上使用相同的導(dǎo)引向量。PDU是傳輸單元。接收實體不需要知道發(fā)射實體使用的偽隨機導(dǎo)引向量。PRTS模式還可用于例如對安全的數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)空間擴頻。對于空間擴頻，發(fā)射實體(1)在多個子帶上使用不同的偽隨機導(dǎo)引向量；以及(2)在每個子帶的PDU的偽隨機導(dǎo)引部分上使用不同的導(dǎo)引向量。對于安全的數(shù)據(jù)傳輸來說，只有發(fā)射和接收實體知道用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?dǎo)引向量。
導(dǎo)引模式和PRTS模式還可用于從多天線發(fā)射實體向多天線接收實體進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如下所述。下面進(jìn)一步詳細(xì)地說明本發(fā)明的各個方案和實施例。


圖1示出了多天線通信系統(tǒng)；圖2示出了通用PDU格式；圖3示出了從雙天線發(fā)射實體向單天線接收實體的導(dǎo)頻傳輸；圖4示出了采用導(dǎo)引或PRTS模式發(fā)射數(shù)據(jù)的處理；圖5示出了采用兩種模式發(fā)射數(shù)據(jù)的處理；圖6A和6B示出了兩種具體的PDU格式；圖7示出了一個發(fā)射實體和兩個接收實體；圖8示出了多天線發(fā)射實體的框圖；圖9A示出了單天線接收實體的框圖；以及圖9B示出了多天線接收實體的框圖。
具體實施例方式
本文使用的詞語“示例性的”表示“用作實例、例子或例證的”。不應(yīng)將本文描述為“示例性”的任何實施例或設(shè)計解釋為優(yōu)選于或優(yōu)于其它實施例或設(shè)計。
圖1示出了具有一個接入點(AP)110和多個用戶終端(UT)120的多天線系統(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、用戶設(shè)備(UE)或其它術(shù)語。系統(tǒng)控制器130與多個接入點進(jìn)行連接，并為這些接入點提供協(xié)調(diào)和控制。
接入點110配備有多個用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶炀€。每個用戶終端120可以配備有單個或多個用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶炀€。用戶終端可以與接入點進(jìn)行通信，在這種情況下確立接入點和用戶終端的作用。一個用戶終端還可以與另一個用戶終端點對點地進(jìn)行通信。在以下描述中，發(fā)射實體可以是接入點或用戶終端，接收實體也可以是接入點或用戶終端。發(fā)射實體配備有多個(NT個)發(fā)射天線，接收實體可以配備有單個或多個(NR個)天線。當(dāng)接收實體配備有單個天線時，為MISO傳輸，當(dāng)接收實體配備有多個天線時，為多輸入多輸出(MIMO)傳輸。
系統(tǒng)100可以采用時分復(fù)用(TDD)或頻分復(fù)用(FDD)信道結(jié)構(gòu)。對于TDD結(jié)構(gòu)來說，下行鏈路和上行鏈路共享相同的頻帶，其中，為下行鏈路分配時間的一部分，并為上行鏈路分配時間的其余部分。對于FDD結(jié)構(gòu)來說，為上行鏈路和下行鏈路分配不同的頻帶。為清楚起見，以下描述假設(shè)系統(tǒng)100采用TDD結(jié)構(gòu)。
系統(tǒng)100還利用OFDM進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。OFDM提供全部NF個子帶，其中ND個子帶用于數(shù)據(jù)傳輸并被稱為數(shù)據(jù)子帶，NP個子帶用于載波導(dǎo)頻并被稱為導(dǎo)頻子帶，剩余的NG個子帶不使用并作為保護(hù)子帶，其中，NF＝ND+NP+NG。在每個OFDM符號周期內(nèi)，可在ND個數(shù)據(jù)子帶上發(fā)送多達(dá)ND個數(shù)據(jù)符號，并可在NP個導(dǎo)頻子帶上發(fā)送多達(dá)NP個導(dǎo)頻符號。本文使用的“數(shù)據(jù)符號”是數(shù)據(jù)的調(diào)制符號，“導(dǎo)頻符號”是導(dǎo)頻的調(diào)制符號。導(dǎo)頻符號是發(fā)射和接收實體都預(yù)先已知的。
對于OFDM調(diào)制來說，利用NF點快速傅立葉反變換(IFFT)，將NF個頻域值(即ND個數(shù)據(jù)符號、NP個導(dǎo)頻符號和NG個零值)變換到時域，以獲得一個包含有NF個時域碼片的“變換”符號。為了抵抗由頻率選擇性衰落引起的符號間干擾(ISI)，重復(fù)每個變換符號的一部分，以形成相應(yīng)的OFDM符號。重復(fù)的部分通常稱為循環(huán)前綴或保護(hù)間隔。OFDM符號周期(本文也簡稱為“符號周期”)是一個OFDM符號的持續(xù)時間。
圖2示出了可用于系統(tǒng)100的示例性協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)格式200。數(shù)據(jù)在較高的一層被處理為數(shù)據(jù)單元。分別基于為每個數(shù)據(jù)單元210選擇的編碼和調(diào)制方案，對該數(shù)據(jù)單元進(jìn)行編碼和調(diào)制(或符號映射)。將每個數(shù)據(jù)單元210與承載該數(shù)據(jù)單元的各種參數(shù)(如，速率和長度)的信令部分220相關(guān)聯(lián)，接收實體利用這些參數(shù)來處理和恢復(fù)該數(shù)據(jù)單元。處理信令部分所使用的編碼和調(diào)制方案可以與用于數(shù)據(jù)單元的編碼和調(diào)制方案相同或不同。對每個數(shù)據(jù)單元及其信令部分進(jìn)行OFDM調(diào)制，以形成PDU 230的信令/數(shù)據(jù)部分240。在該PDU數(shù)據(jù)部分的子帶和符號周期上發(fā)射該數(shù)據(jù)單元。PDU 230還包括前導(dǎo)碼240，其承載接收實體用于各種用途的一種或多種類型的導(dǎo)頻。通常，前導(dǎo)碼240和信令/數(shù)據(jù)部分250可以分別具有固定或可變的長度，并可包含任意數(shù)量的OFDM符號。PDU 230也可被稱為分組或其它術(shù)語。
接收實體通常分別處理每個PDU。接收實體將該PDU的前導(dǎo)碼用于自動增益控制(AGC)、分集選擇(從多個輸入端口中選擇一個進(jìn)行處理)、定時同步、粗(coarse)和精(fine)頻率捕獲、信道估計等。接收實體利用從該前導(dǎo)碼獲得的信息來處理該PDU的信令/數(shù)據(jù)部分。
通常，可根據(jù)各種因素將偽隨機發(fā)射導(dǎo)引應(yīng)用到整個PDU或PDU的一部分。因此，PDU的偽隨機導(dǎo)引部分可能是全部PDU或PDU的一部分。
1.MISO傳輸在系統(tǒng)100內(nèi)，在多天線發(fā)射實體和單天線接收實體之間存在MISO信道。對于基于OFDM的系統(tǒng)，可以通過具有NF個信道響應(yīng)行向量的集合來表征由該發(fā)射實體處的NT個天線和該接收實體處的單個天線形成的MISO信道，每個行向量具有1×NT的維度，可以表示為h‾(k)=h1(k)h2(k)...hNT(k),]]>其中k∈K，方程(1)其中項hj(k)，j＝1...NT，表示對于子帶k發(fā)射天線j與單個接收天線之間的耦合或復(fù)增益，以及，K表示NF個子帶的集合。為簡單起見，假設(shè)MISO信道響應(yīng)h(k)對于各PDU保持不變，因此其只是子帶k的函數(shù)。
發(fā)射實體以能夠獲得改進(jìn)的可靠性和/或性能的方式，從其多個天線向單天線接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)。此外，該數(shù)據(jù)傳輸也可以使得單天線接收實體執(zhí)行SISO操作的常規(guī)處理(而不需要針對發(fā)射分集進(jìn)行任何其它特殊的處理)來恢復(fù)該數(shù)據(jù)傳輸。
發(fā)射實體可以采用導(dǎo)引模式(steered mode)或PRTS模式將數(shù)據(jù)發(fā)射到單天線接收實體。在導(dǎo)引模式下，發(fā)射實體執(zhí)行空間處理，以將數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)向該接收實體。在PRTS模式下，發(fā)射實體執(zhí)行空間處理，以使數(shù)據(jù)傳輸觀測到子帶上隨機的有效SISO信道。PRTS模式可用于實現(xiàn)發(fā)射分集，而不要求接收實體執(zhí)行任何特殊的處理。PRTS模式還可用于例如對安全的數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)空間擴頻(spatialspreading)。以下描述這兩種模式和PRTS模式的這兩種應(yīng)用。
A.MISO的導(dǎo)引模式對于導(dǎo)引模式，發(fā)射實體對每個子帶執(zhí)行空間處理，如下xmiso，sm(n，k)＝vsm(k)·s(n，k)， 方程(2)其中，s(n，k)是在符號周期n中在子帶k上發(fā)送的數(shù)據(jù)符號；vsm(k)是在符號周期n中子帶k的NT×1導(dǎo)引向量；以及xmiso，sm(n，k)是NT×1向量，其具有將要在符號周期n中在子帶k上從NT個發(fā)射天線發(fā)送的NT個發(fā)射符號。
在以下的描述中，腳標(biāo)“sm”表示導(dǎo)引模式，“pm”表示PRTS模式，“miso”表示MISO傳輸，以及“mimo”表示MIMO傳輸。利用OFDM，在每個數(shù)據(jù)子帶上可以發(fā)送數(shù)據(jù)符號的一個子流。發(fā)射實體分別為每個數(shù)據(jù)子帶執(zhí)行空間處理。
對于導(dǎo)引模式，基于信道響應(yīng)行向量h(k)導(dǎo)出導(dǎo)引向量vsm(k)，如下vsm(k)＝hH(k)或vsm(k)＝arg{hH(k)}， 方程(3)其中arg{hH(k)}表示hH(k)的幅角(argument)以及“H”表示復(fù)共軛轉(zhuǎn)置。幅角提供了具有單位幅度和由h(k)的元素所確定的不同相位的元素，使得每個發(fā)射天線的全部功率可用于數(shù)據(jù)傳輸。由于假定信道響應(yīng)h(k)對于各PDU保持不變，因此導(dǎo)引向量vsm(k)在PDU上也是不變的并且只是子帶k的函數(shù)。
在接收實體處的接收符號可以表示為rsm(n，k)＝h(k)·xmiso，sm(n，k)+z(n，k)＝h(k)·vsm(k)·s(n，k)+z(n，k)＝heff，sm(k)·s(n，k)+z(n，k)， 方程(4)其中，rsm(n，k)是在符號周期n中子帶k的接收符號；heff，sm(k)是子帶k的有效SISO信道響應(yīng)，即heff，sm(k)＝h(k)·vsm(k)；以及z(n，k)是在符號周期n中子帶k的噪聲。
如方程(4)所示，發(fā)射實體的空間處理導(dǎo)致每個子帶k的數(shù)據(jù)符號子流觀測到有效SISO信道響應(yīng)heff，sm(k)，其包括實際MISO信道響應(yīng)h(k)和導(dǎo)引向量vsm(k)。接收實體能夠例如基于從發(fā)射實體接收的導(dǎo)頻符號估計有效SISO信道響應(yīng)heff，sm(k)。然后，接收實體可以利用有效SISO信道響應(yīng)估計 對接收符號rsm(n，k)進(jìn)行檢測(例如，匹配濾波)以獲得檢測符號 即對發(fā)射數(shù)據(jù)符號s(n，k)的估計。
接收實體可以執(zhí)行匹配濾波，如下s^(n,k)=h^eff,sm*(k)·r(n,k)|h^eff,sm(k)|2=s(n,k)+z′(n,k),]]>方程(5)其中，“*”表示共軛。方程(5)中的檢測操作與接收實體將對SISO傳輸執(zhí)行的操作相同。然而，將有效SISO信道響應(yīng)估計 而不是SISO信道響應(yīng)估計用于檢測。
B.用于發(fā)射分集的PRTS模式對于PRTS模式來說，發(fā)射實體利用偽隨機導(dǎo)引向量進(jìn)行空間處理。如下所述，導(dǎo)出這些導(dǎo)引向量以使其具有某些預(yù)期特性。
為了利用PRTS模式實現(xiàn)發(fā)射分集，發(fā)射實體在每個子帶k的PDU的偽隨機導(dǎo)引部分上使用相同的導(dǎo)引向量。于是，導(dǎo)引向量將只是子帶k的函數(shù)而不是符號周期n的函數(shù)，即vpm(k)。通常，要求在子帶上使用盡可能多的不同導(dǎo)引向量，以實現(xiàn)更大的發(fā)射分集。例如，可對每個數(shù)據(jù)子帶使用不同的導(dǎo)引向量。ND個導(dǎo)引向量構(gòu)成的集合表示為{vpm(k)}，其可用于對ND個數(shù)據(jù)子帶執(zhí)行空間處理。對每個PDU(例如，在圖2所示PDU格式的前導(dǎo)碼和信令/數(shù)據(jù)部分上)使用相同的導(dǎo)引向量集合{vpm(k)}。導(dǎo)引向量集合可以是相同的或隨PDU而改變。
發(fā)射實體對每個子帶執(zhí)行空間處理，如下xmiso，pm(n，k)＝vpm(k)·s(n，k)， 方程(6)在該PDU的全部OFDM符號中使用一個導(dǎo)引向量集合{vpm(k)}。
在接收實體處的接收符號可以表示為rtd(n，k)＝h(k)·xmiso，pm(n，k)+z(n，k)＝h(k)·vpm(k)·s(n，k)+z(n，k)＝heff，td(k)·s(n，k)+z(n，k)， 方程(7)每個子帶的有效SISO信道響應(yīng)heff，td(k)由該子帶的實際MISO信道響應(yīng)h(k)和用于該子帶的導(dǎo)引向量vpm(k)來決定。每個子帶k的有效SISO信道響應(yīng)heff，td(k)在PDU上是不變的，這是因為假設(shè)實際信道響應(yīng)h(k)在PDU上不變并且在PDU上使用相同的導(dǎo)引向量vpm(k)。
接收實體接收發(fā)射的PDU，并基于前導(dǎo)碼導(dǎo)出對每個數(shù)據(jù)子帶的有效SISO信道響應(yīng)估計 然后，接收實體利用有效SISO信道響應(yīng)估計 對該PDU的信令/數(shù)據(jù)部分中的接收符號執(zhí)行檢測，如方程(5)所示，其中，用 代替 對于發(fā)射分集而言，接收實體不需要知道是單個天線還是多個天線用于數(shù)據(jù)傳輸，也不需要知道用于每個子帶的導(dǎo)引向量。由于在子帶上使用不同的導(dǎo)引向量并且為這些子帶形成不同的有效SISO信道，所以，接收實體仍然可以享受發(fā)射分集的好處。于是，每個PDU將觀測到在用于發(fā)射該PDU的子帶上的全體偽隨機SISO信道。
C.用于空間擴頻的PRTS模式空間擴頻可用于在空間維度上使數(shù)據(jù)傳輸隨機化?？臻g擴頻可用于在發(fā)射實體和接收實體之間進(jìn)行安全數(shù)據(jù)傳輸，以防止其它接收實體未經(jīng)授權(quán)而接收到該數(shù)據(jù)傳輸。
對于PRTS模式中的空間擴頻，發(fā)射實體在每個子帶k的PDU的偽隨機導(dǎo)引部分上使用不同的導(dǎo)引向量。從而，導(dǎo)引向量將是子帶和符號周期兩者的函數(shù)，即vpm(n，k)。通常，要求在子帶和符號周期上都使用盡可能多的不同導(dǎo)引向量，以實現(xiàn)更高的空間擴頻度。例如，一個不同的導(dǎo)引向量可用于給定符號周期的每個數(shù)據(jù)子帶，以及一個不同的導(dǎo)引向量可用于給定子帶的每個符號周期。ND個導(dǎo)引向量構(gòu)成的集合表示為{v(n，k)}，其可用于在一個符號周期對ND個數(shù)據(jù)子帶進(jìn)行空間處理，并且一個不同的集合可用于該PDU上的每個符號周期。在最低限度下，將不同的導(dǎo)引向量集合用于該PDU的前導(dǎo)碼和信令/數(shù)據(jù)部分，其中，一個集合可以包含全1構(gòu)成的向量。導(dǎo)引向量集合可以相同或隨PDU的不同而改變。
發(fā)射實體對每個符號周期的每個子帶執(zhí)行空間處理，如下xmiso，ss(n，k)＝vpm(n，k)·s(n，k)， 方程(8)在接收實體處的接收符號可以表示為rss(n，k)＝h(k)·xmiso，ss(n，k)+z(n，k)＝h(k)·vpm(k)·s(n，k)+z(n，k)＝heff，ss(k)·s(n，k)+z(n，k)， 方程(9)每個符號周期的每個子帶的有效SISO信道響應(yīng)heff，ss(n，k)取決于該子帶的實際MISO信道響應(yīng)h(k)以及用于該子帶和符號周期的導(dǎo)引向量v(n，k)。如果在PDU上使用不同的導(dǎo)引向量vpm(n，k)，則每個子帶k的有效SISO信道響應(yīng)heff，ss(n，k)會在PDU上變化。
接收方接收實體已知該發(fā)射實體使用的導(dǎo)引向量，并且能夠執(zhí)行互補的空間解擴，以恢復(fù)發(fā)射的PDU。如下所述，接收方接收實體可以用各種方式獲得此信息。其它接收實體不知道所述導(dǎo)引向量，并且該PDU傳輸在這些實體看來是空間隨機的。因此，對于這些接收實體來說，正確恢復(fù)該PDU的可能性被大大降低了。
接收方接收實體接收發(fā)射的PDU并且將前導(dǎo)碼用于信道估計。對于每個子帶，接收方接收實體能夠基于該前導(dǎo)碼，導(dǎo)出對每個發(fā)射天線的實際MISO信道響應(yīng)(而不是有效SISO信道響應(yīng))估計，即 其中j＝1...NT。為簡單起見，下面描述在具有兩個發(fā)射天線的情況下的信道估計。
圖3示出了在一個子帶k上從雙天線發(fā)射實體向單天線接收實體進(jìn)行導(dǎo)頻傳輸?shù)哪Ｐ?。利用?dǎo)引向量vpm(n，k)的兩個元素v1(n，k)和v2(n，k)，對導(dǎo)頻符號p(k)進(jìn)行空間處理以獲得兩個發(fā)射符號，并從兩個發(fā)射天線發(fā)送所述兩個發(fā)射符號。所述兩個發(fā)射符號觀測到信道響應(yīng)h1(k)和h2(k)，假定其在PDU上保持不變。
如果利用兩個導(dǎo)引向量集合vpm(1，k)和vpm(2，k)在兩個符號周期內(nèi)發(fā)射導(dǎo)頻符號p(k)，則接收實體處的接收導(dǎo)頻符號可以表示為r(1，k)＝h1(k)·v1(1，k)·p(k)+h2(k)·v2(1，k)·p(k)+z(1，k)，以及r(2，k)＝h1(k)·v1(2，k)·p(k)+h2(k)·v2(2，k)·p(k)+z(2，k)，也可以用矩陣形式表示為rp(k)＝Vp(k)·hT(k)·p(k)+z(k)， 方程(10)其中，rp(k)＝[rp(1，k) rp(2，k)]T是具有子帶k的兩個接收導(dǎo)頻符號的向量，其中“T”表示轉(zhuǎn)置；Vp(k)是具有用于子帶k的兩個導(dǎo)引向量vpm(1，k)＝[v1(1，k) v2(1，k)]T和vpm(2，k)＝[v1(2，k) v2(2，k)]T的矩陣；h(k)＝[h1(k)h2(k)]是子帶k的信道響應(yīng)行向量；以及z(k)＝[z(1，k) z(2，k)]T是子帶k的噪聲向量。
接收實體可以導(dǎo)出MISO信道響應(yīng)估計 如下h‾^(k)=V‾P-1(k)·r‾P(k)·p*(k),]]>方程(11)由于接收方接收實體知道Vp(k)的所有元素，因而其能夠計算Vp-1(k)。其它接收實體不知道Vp(k)，因而不能夠計算Vp-1(k)，也不能夠?qū)С鲎銐蚓_的對h(k)的估計。
以上描述針對具有兩個發(fā)射天線的簡單情況。通常，發(fā)射天線的數(shù)量決定導(dǎo)頻的OFDM符號的數(shù)量(導(dǎo)頻傳輸?shù)拈L度)以及Vp(k)的大小。具體而言，在至少NT個符號周期上發(fā)射導(dǎo)頻符號，并且矩陣Vp(k)通常具有NT×NT的維度。
此后，對于該PDU中的每個后續(xù)OFDM符號，接收方接收實體可以導(dǎo)出有效SISO信道響應(yīng)估計 如下h^eff,ss(n,k)=h‾^(k)·v‾pm(n,k),]]>方程(12)對于每個子帶，導(dǎo)引向量vpm(n，k)可能隨符號周期的不同而變化。然而，接收方接收實體知道用于每個子帶和每個符號周期的導(dǎo)引向量。接收實體利用對每個符號周期的每個子帶的有效SISO信道響應(yīng)估計 對該子帶和符號周期的接收符號執(zhí)行檢測，例如，如方程(5)所示，其中用 代替 并且其在所述PDU上變化。
發(fā)射實體還可以“干凈地(in the clear)”發(fā)射導(dǎo)頻而不進(jìn)行任何空間處理，但是將每個發(fā)射天線的導(dǎo)頻符號乘以長度為NT或NT整數(shù)倍的不同正交序列(例如，Walsh序列)。在這種情況下，接收實體可以通過將接收導(dǎo)頻符號乘以用于導(dǎo)頻傳輸?shù)拿總€正交序列以及在該序列的長度上進(jìn)行積分，直接估計MISO信道響應(yīng)h(k)，這在本領(lǐng)域內(nèi)是公知的?；蛘撸l(fā)射實體也可以利用一個導(dǎo)引向量vpm(1，k)發(fā)射導(dǎo)頻，并且接收實體可以將有效MISO信道響應(yīng)估計為h^eff(1,k)=h‾^(k)·v‾pm(1,k).]]>然后，發(fā)射實體可以利用另一個導(dǎo)引向量vpm(2，k)發(fā)射數(shù)據(jù)，并且接收實體可以接著將該數(shù)據(jù)的有效MISO信道響應(yīng)估計為h^eff(2,k)=h^eff,1(k)·v‾pmH(1,k)·v‾pm(2,k).]]>從而能夠以各種方式進(jìn)行導(dǎo)頻傳輸和信道估計，以用于進(jìn)行空間擴頻。
發(fā)射實體可以對PDU的前導(dǎo)碼和信令/數(shù)據(jù)部分都執(zhí)行空間擴頻。發(fā)射實體還可以只對前導(dǎo)碼或者只對信令/數(shù)據(jù)部分執(zhí)行空間擴頻。在任何一種情況下，空間擴頻都使得基于所述前導(dǎo)碼獲得的信道估計對于信令/數(shù)據(jù)來說是不準(zhǔn)確的或無效的。通過至少對PDU的信令/數(shù)據(jù)部分執(zhí)行空間擴頻，使得這部分在其它不知道導(dǎo)引向量的接收實體看來是空間隨機的，從而實現(xiàn)改進(jìn)的性能。
對于空間擴頻，接收方接收實體知道有多個天線用于數(shù)據(jù)傳輸，并且還知道在每個符號周期內(nèi)用于每個子帶的導(dǎo)引向量?？臻g解擴本質(zhì)上是通過利用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)引向量來導(dǎo)出有效SISO信道響應(yīng)估計而實現(xiàn)的，所述有效SISO信道響應(yīng)估計接著用于數(shù)據(jù)檢測。由于在PDU上使用不同的導(dǎo)引向量，所以，接收方接收實體還享受到發(fā)射分集的好處。其它接收實體不知道發(fā)射實體使用的導(dǎo)引向量。因而，其MISO信道響應(yīng)估計對于信令/數(shù)據(jù)部分來說是無效的，并且當(dāng)用于數(shù)據(jù)檢測時，會提供退化的或被破壞的檢測符號。因此，對于所述其它接收實體來說，恢復(fù)所發(fā)射PDU的可能性可能受到實質(zhì)性的影響。因為接收實體需要為空間擴頻的信道估計和檢測執(zhí)行特殊處理，所以僅僅針對SISO操作設(shè)計的傳統(tǒng)接收實體也不能夠恢復(fù)經(jīng)過空間擴頻的數(shù)據(jù)傳輸。
對于導(dǎo)引模式和PRTS模式，通過以發(fā)射和接收實體都知道的偽隨機方式來旋轉(zhuǎn)每個數(shù)據(jù)符號的相位，也可以執(zhí)行空間擴頻。
圖4示出了利用導(dǎo)引模式或PRTS模式從發(fā)射實體向接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)的處理400的流程圖。處理(例如，編碼、交織和符號映射)數(shù)據(jù)的每個PDU，以獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)符號塊(方框412)。將數(shù)據(jù)符號塊和導(dǎo)頻符號解復(fù)用到ND個數(shù)據(jù)子帶上，以獲得ND個數(shù)據(jù)子帶的ND個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列(方框414)。然后，利用為每個數(shù)據(jù)子帶選擇的至少一個導(dǎo)引向量，對該子帶的導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理(方框416)。
對于導(dǎo)引模式，每個數(shù)據(jù)子帶使用一個導(dǎo)引向量，并且利用了該導(dǎo)引向量的空間處理將傳輸導(dǎo)向接收實體。對于PRTS模式下的發(fā)射分集，對每個數(shù)據(jù)子帶使用一個偽隨機導(dǎo)引向量，并且接收實體不需要知道該導(dǎo)引向量。對于PRTS模式下的空間擴頻，對每個數(shù)據(jù)子帶使用至少一個偽隨機導(dǎo)引向量，其中對前導(dǎo)碼和信令/數(shù)據(jù)部分應(yīng)用不同的導(dǎo)引，并且只有發(fā)射和接收實體知道所述一個或多個導(dǎo)引向量。對于PRTS模式來說，利用了偽隨機導(dǎo)引向量的空間處理使得由在ND個子帶上發(fā)送的ND個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列觀測到的ND個有效SISO信道隨機化。
接收實體可能無法正確處理利用PRTS模式發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸。例如，通常情況下，接收實體假設(shè)在子帶上信道響應(yīng)存在一定的相關(guān)性并且在子帶上使用某些形式的內(nèi)插來進(jìn)行信道估計。在這種情況下，發(fā)射實體可以用“干凈”模式發(fā)射，而不進(jìn)行任何空間處理。發(fā)射實體還可以用便于接收實體進(jìn)行信道估計的方式來定義和/或選擇導(dǎo)引向量。例如，發(fā)射實體可以對每個由NX個子帶構(gòu)成的集合使用相同的導(dǎo)引向量，其中NX＞1。作為另一個實例，導(dǎo)引向量可以被定義為在子帶上相關(guān)(例如，是另一個導(dǎo)引向量的旋轉(zhuǎn)型式)。
D.多模式操作發(fā)射實體還可以采用導(dǎo)引模式和PRTS模式等兩種模式向接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)。發(fā)射實體在不知道信道響應(yīng)時采用PRTS模式，而一旦知道了信道響應(yīng)就切換到導(dǎo)引模式。對于TDD系統(tǒng)來說，假設(shè)下行鏈路和上行鏈路響應(yīng)是互逆的(reciprocal)。也就是說，如果h(k)代表從發(fā)射實體到接收實體的信道響應(yīng)行向量，那么互逆信道意味著從接收實體到發(fā)射實體的信道響應(yīng)表示為hT(k)?；诮邮諏嶓w在另一個鏈路(例如，上行鏈路)上發(fā)送的導(dǎo)頻傳輸，發(fā)射實體能估計出一個鏈路(例如，下行鏈路)的信道響應(yīng)。
圖5示出了采用導(dǎo)引模式和PRTS模式等兩種模式從發(fā)射實體向接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)的處理500的流程圖。最初，發(fā)射實體由于不知道接收實體的信道響應(yīng)估計，因而其使用PRTS模式向接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)(方框512)。發(fā)射實體導(dǎo)出對發(fā)射實體和接收實體之間的鏈路的信道響應(yīng)估計(方框514)。例如，發(fā)射實體可以(1)基于接收實體發(fā)送的導(dǎo)頻，對第一鏈路(例如，上行鏈路)的信道響應(yīng)進(jìn)行估計；以及(2)基于對第一鏈路的信道響應(yīng)估計(例如，它的逆)，導(dǎo)出對第二鏈路(例如，下行鏈路)的信道響應(yīng)估計。然后，一旦接收實體的信道響應(yīng)估計可用，發(fā)射實體就利用從對第二鏈路的信道響應(yīng)估計中導(dǎo)出的導(dǎo)引向量，采用導(dǎo)引模式向接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)(方框516)。
發(fā)射實體可以根據(jù)信道響應(yīng)估計是否可用而在導(dǎo)引和PRTS模式之間反復(fù)變換。接收實體對于兩種模式下的信道估計和檢測執(zhí)行同樣的處理，并且不需要知道發(fā)射實體對于任何給定PDU正在使用哪種模式。采用導(dǎo)引模式通?？梢詫崿F(xiàn)更好的性能，并且發(fā)射實體能夠?qū)⒏叩乃俾视糜趯?dǎo)引模式。在任何情況下，發(fā)射實體都可以在每個PDU的信令部分標(biāo)明該PDU使用的速率。然后，接收實體將基于為PDU獲得的信道估計并按照指示出的速率，對每個PDU執(zhí)行處理。
2.MIMO傳輸在系統(tǒng)100內(nèi)，多天線發(fā)射實體和多天線接收實體之間存在MIMO信道。對于基于OFDM的系統(tǒng)，由發(fā)射實體處的NT個天線和接收實體處的NR個天線形成的MIMO信道可以用由NF個信道響應(yīng)矩陣構(gòu)成的集合來表征，每個信道響應(yīng)矩陣具有NR×NT維，其可表示為 其中k∈K，方程(13)其中，項hi，j(k)表示對應(yīng)于子帶k的發(fā)射天線j與接收天線i之間的耦合，i＝1...NR且j＝1...NT。為簡單起見，假設(shè)MIMO信道響應(yīng)H(k)在各PDU上保持不變。
可以將每個子帶的信道響應(yīng)矩陣H(k)分解為NS個空間信道，其中，NS≤min{NT，NR}。NS個空間信道可用于以實現(xiàn)更大可靠性和/或更高總吞吐量的方式來發(fā)射數(shù)據(jù)。例如，在每個符號周期中，可以從NT個發(fā)射天線同時發(fā)射NS個數(shù)據(jù)符號，以實現(xiàn)更高的吞吐量?；蛘?，在每個符號周期中，可以從NT個發(fā)射天線發(fā)射單個數(shù)據(jù)符號，以實現(xiàn)更大的可靠性。為簡單起見，以下描述假設(shè)NS＝NT≤NR。
發(fā)射實體可以采用導(dǎo)引模式或PRTS模式向接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)。如下所述，在用于MIMO的導(dǎo)引模式下，發(fā)射實體執(zhí)行空間處理以在MIMO信道的“本征模(eigenmode)”上發(fā)射數(shù)據(jù)符號。在PRTS模式下，發(fā)射實體執(zhí)行空間處理，使得數(shù)據(jù)符號觀測到隨機的有效MIMO信道。導(dǎo)引模式和PRTS模式使用不同的導(dǎo)引矩陣并且要求接收實體進(jìn)行不同的空間處理。PRTS模式還可用于發(fā)射分集和空間擴頻。
A.用于MIMO的導(dǎo)引模式對于用于MIMO的導(dǎo)引模式，發(fā)射實體通過對每個子帶的信道響應(yīng)矩陣H(k)進(jìn)行奇異值分解(singular value decomposition)，導(dǎo)出導(dǎo)引矩陣Vsm(k)，如下H‾(k)=U‾(k)Σ‾(k)V‾smH(k),]]>方程(14)其中，U(k)是H(k)左本征向量的NR×NR酉矩陣；∑(k)是H(k)奇異值的NR×NT對角矩陣；以及Vsm(k)是H(k)右本征向量的NT×NT酉矩陣。
酉矩陣M通過性質(zhì)MHM＝I來表征，其中I是單位矩陣。酉矩陣的列互相正交。由于假設(shè)信道響應(yīng)H(k)在PDU上保持不變，因而導(dǎo)引矩陣Vsm(k)在PDU上也是不變的并且其只是子帶k的函數(shù)。
發(fā)射實體為每個子帶執(zhí)行空間處理，如下xmimo，sm(n，k)＝Vsm(k)·s(n，k)， 方程(15)其中，s(n，k)是NT×1向量，其具有將在符號周期n內(nèi)在子帶k上發(fā)送的NT個數(shù)據(jù)符號；以及xmimo，sm(n，k)是NT×1向量，其具有將在符號周期n內(nèi)在子帶k上從NT個發(fā)射天線發(fā)送的NT個發(fā)射符號。
利用導(dǎo)引矩陣Vsm(k)進(jìn)行的空間處理導(dǎo)致s(n，k)的NT個數(shù)據(jù)符號在MIMO信道的NT個本征模上被發(fā)射出去，這些信道也可以視為正交空間信道。
接收實體處的接收符號可以表示為rsm(n，k)＝H(k)·xmimo，sm(n，k)+z(n，k)＝H(k)·Vsm(k)·s(n，k)+z(n，k)，方程(16)其中，rsm(n，k)是NR×1向量，其具有在符號周期n中子帶k的NR個接收符號；以及z(n，k)是在符號周期n中子帶k的噪聲向量。
為簡單起見，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＝σ2·I，其中σ2是接收實體觀測到的噪聲方差。
接收實體針對導(dǎo)引模式執(zhí)行空間處理，如下s‾^sm(n,k)=Σ‾-1(n,k)·U‾H(n,k)·r‾sm(n,k)=s‾(n,k)+z′‾(n,k),]]>方程(17)其中， 是具有導(dǎo)引模式的NT個檢測符號的向量，其是對s(n，k)的估計，z′(n，k)是后檢測(post-detection)噪聲向量。
B.采用空間擴頻的導(dǎo)引模式還可以結(jié)合導(dǎo)引模式執(zhí)行空間擴頻。在這種情況下，發(fā)射實體首先針對空間擴頻，對數(shù)據(jù)符號向量s(n，k)執(zhí)行空間擴頻，然后針對導(dǎo)引模式，對得到的擴頻符號執(zhí)行空間處理。對于空間擴頻來說，發(fā)射實體在每個子帶k的PDU的偽隨機導(dǎo)引部分上使用不同的導(dǎo)引矩陣。期望在子帶和符號周期上都使用盡可能多的不同導(dǎo)引矩陣，以實現(xiàn)更高的空間擴頻度。例如，可以將不同的導(dǎo)引矩陣集合{Vpm(n，k)}用于PDU的每個符號周期。在最低限度下，對前導(dǎo)碼使用一個導(dǎo)引矩陣集合，對PDU的其余部分使用另一個導(dǎo)引矩陣集合，其中，一個導(dǎo)引矩陣集合可以包含單位矩陣。
發(fā)射實體對每個符號周期的每個子帶執(zhí)行空間處理，如下xmimo，sm，ss(n，k)＝Vsm(k)·Vpm(n，k)·s(n，k)， 方程(18)其中，Vpm(n，k)是在符號周期n中子帶k的NT×NT偽隨機導(dǎo)引矩陣。如方程(18)所示，發(fā)射實體首先利用偽隨機導(dǎo)引矩陣{Vpm(n，k)}進(jìn)行空間擴頻，然后利用從MIMO信道響應(yīng)矩陣H(k)導(dǎo)出的導(dǎo)引矩陣{Vsm(k)}，針對導(dǎo)引模式進(jìn)行空間處理。從而，在MIMO信道的本征模上發(fā)射擴頻符號(而不是數(shù)據(jù)符號)。
接收實體處的接收符號可以表示為
rsm，ss(n，k)＝H(k)·xmimo，sm，ss(n，k)+z(n，k)＝H(k)·Vsm(k)·Vpm(n，k)·s(n，k)+z(n，k)，方程(19)接收實體執(zhí)行針對導(dǎo)引模式的空間處理以及空間解擴，如下s‾^sm,ss(n,k)=V‾pmH(n,k)·Σ‾-1(n,k)·U‾H(n,k)r‾sm,ss(n,k)=s‾(n,k)+z‾′(n,k),]]>方程(20)如方程(20)所示，接收實體能夠通過首先針對導(dǎo)引模式執(zhí)行接收機空間處理，然后利用偽隨機導(dǎo)引矩陣{Vpm(n，k)}進(jìn)行空間解擴，從而恢復(fù)出發(fā)射的數(shù)據(jù)符號。對于采用空間擴頻的導(dǎo)引模式來說，由每個子帶的數(shù)據(jù)符號所觀測到的有效MIMO信道包括發(fā)射實體所用的矩陣Vsm(k)和Vpm(n，k)。
C.用于發(fā)射分集的PRTS模式對于用于MIMO的PRTS模式來說，發(fā)射實體將偽隨機導(dǎo)引矩陣用于空間處理。如下所述，導(dǎo)出具有某些預(yù)期性質(zhì)的導(dǎo)引矩陣。
為了利用PRTS模式實現(xiàn)發(fā)射分集，發(fā)射實體在多個子帶上使用不同的導(dǎo)引矩陣，但是在每個子帶k的PDU的偽隨機導(dǎo)引部分上使用相同的導(dǎo)引矩陣。期望在子帶上使用盡可能多的不同導(dǎo)引矩陣，以實現(xiàn)更大的發(fā)射分集。
發(fā)射實體對每個子帶執(zhí)行空間處理，如下xmimo，td(n，k)＝Vpm(k)·s(n，k)， 方程(21)其中，Vpm(k)是在符號周期n中子帶k的NT×NT導(dǎo)引矩陣；以及xmimo，td(n，k)是NT×1向量，其具有將在符號周期n內(nèi)在子帶k上從NT個發(fā)射天線發(fā)送的NT個發(fā)射符號。
在PDU內(nèi)的全部OFDM符號上使用一個導(dǎo)引矩陣集合{Vpm(k)}。
接收實體處的接收符號可以表示為rtd(n，k)＝H(k)·xmimo，td(n，k)+z(n，k)＝H(k)·Vpm(k)·s(n，k)+z(n，k)＝Heff，td(k)·s(n，k)+z(n，k)，方程(22)
其中，rtd(n，k)是PRTS模式的接收符號向量；以及Heff，td(k)是在符號周期n中子帶k的NT×NT有效MIMO信道響應(yīng)矩陣，即Heff，td(k)＝H(k)·Vpm(k)。
利用偽隨機導(dǎo)引矩陣Vpm(k)進(jìn)行的空間處理導(dǎo)致s(n，k)中的數(shù)據(jù)符號觀測到有效MIMO信道響應(yīng)Heff，td(k)，其包括實際信道響應(yīng)H(k)和導(dǎo)引矩陣Vpm(k)。接收實體能夠估計有效MIMO信道響應(yīng)Heff，td(k)，例如，基于從發(fā)射實體接收的導(dǎo)頻符號。然后，接收實體能夠利用有效MIMO信道響應(yīng)估計 對rtd(n，k)中的接收符號執(zhí)行空間處理，以獲得檢測符號 每個子帶k的有效MIMO信道響應(yīng)估計 在PDU上保持不變，因為(1)假定實際MIMO信道響應(yīng)H(k)在PDU上保持不變；以及(2)在PDU上使用相同的導(dǎo)引矩陣Vpm(k)。
接收實體能夠利用各種接收機處理技術(shù)來導(dǎo)出檢測符號，包括(1)信道相關(guān)矩陣求逆(CCMI)技術(shù)，其通常稱為迫零技術(shù)；以及(2)最小均方誤差(MMSE)技術(shù)。表1總結(jié)了針對CCMI和MMSE技術(shù)，在接收實體處的空間處理。在表1中，Mccmi，td(k)是用于CCMI技術(shù)的空間濾波器矩陣，Mmmse，td(k)是用于MMSE技術(shù)的空間濾波器矩陣，Dmmse，td(k)是用于MMSE技術(shù)的對角矩陣(其包含 的對角元素)。
表1
如表1所示，對于發(fā)射分集，每個子帶k的空間濾波器矩陣Mccmi，td(k)和Mmmse，td(k)在PDU上保持不變，這是由于有效MIMO信道響應(yīng)估計 在PDU上保持不變。對于發(fā)射分集，接收實體不需要知道用于每個子帶的導(dǎo)引矩陣。由于在多個子帶上使用不同的導(dǎo)引矩陣并且為這些子帶形成不同的有效MIMO信道，因而接收實體仍然可以享受到發(fā)射分集的好處。
D.用于空間擴頻的PRTS模式對于PRTS模式下的空間擴頻，發(fā)射實體在每個子帶k的PDU的偽隨機導(dǎo)引部分上使用不同的導(dǎo)引矩陣。可以如上所述針對導(dǎo)引模式選擇用于空間擴頻的偽隨機導(dǎo)引矩陣。
發(fā)射實體對每個符號周期的每個子帶執(zhí)行空間處理，如下xmimo，ss(n，k)＝Vpm(n，k)·s(n，k)， 方程(23)接收實體處的接收符號可以表示為rss(n，k)＝H(k)·xmimo，ss(n，k)+z(n，k)＝H(k)·Vpm(n，k)·s(n，k)+z(n，k)＝Heff，ss(n，k)·s(n，k)+z(n，k)，方程(24)每個符號周期中每個子帶的有效MIMO信道響應(yīng)Heff，ss(n，k)取決于該子帶的實際信道響應(yīng)H(k)以及用于該子帶和符號周期的導(dǎo)引矩陣Vpm(n，k)。由于在PDU上使用了不同的導(dǎo)引矩陣Vpm(n，k)，因而每個子帶k的有效MIMO信道響應(yīng)Heff，ss(n，k)在該PDU上變化。
接收方接收實體接收發(fā)射的PDU并將前導(dǎo)碼用于信道估計。對于每個子帶，接收方接收實體能夠基于前導(dǎo)碼導(dǎo)出對實際MIMO信道響應(yīng)H(k)(而不是有效MIMO信道響應(yīng))的估計。然后，對于每個符號周期的每個子帶，接收方接收實體能夠?qū)С鲇行IMO信道響應(yīng)矩陣估計 如下H‾^eff,ss(n,k)=H‾^(k)·V‾pm(n,k),]]>方程(25)對于每個子帶，導(dǎo)引矩陣Vpm(n，k)會隨符號周期的不同而改變。通過利用例如CCMI或MMSE技術(shù)，接收實體使用對每個符號周期中每個子帶的有效MIMO信道響應(yīng)估計 對該子帶和符號周期的接收符號執(zhí)行空間處理。例如，矩陣 可用于導(dǎo)出用于CCMI或MMSE技術(shù)的空間濾波器矩陣，如表1所示，其中用 代替 然而，由于矩陣 在PDU上變化，因而空間濾波器矩陣也在該PDU上變化。
對于空間擴頻，接收方接收實體知道發(fā)射實體對每個符號周期中的每個子帶所使用的導(dǎo)引矩陣，并且能夠執(zhí)行互補的空間解擴以恢復(fù)出發(fā)射的PDU?？臻g解擴是通過利用正確的導(dǎo)引矩陣來導(dǎo)出有效MIMO信道響應(yīng)估計而實現(xiàn)的，該有效MIMO信道響應(yīng)估計繼而用于空間處理。其它的接收實體不知道所述導(dǎo)引矩陣并且所述PDU傳輸在這些實體看來是空間隨機的。因此，所述其它接收實體能夠恢復(fù)出發(fā)射的PDU的可能性很低。
E.多模式操作發(fā)射實體還可以采用PRTS模式和導(dǎo)引模式等兩種模式向接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)。發(fā)射實體在信道響應(yīng)不可用時采用PRTS模式，一旦信道響應(yīng)可用就切換到導(dǎo)引模式。
3.導(dǎo)引向量和矩陣的產(chǎn)生用于PRTS模式的導(dǎo)引向量和矩陣能夠以各種方式產(chǎn)生。以下描述一些示例性的用于產(chǎn)生這些導(dǎo)引向量/矩陣的方案。導(dǎo)引向量/矩陣可以被預(yù)先計算出來并存儲在發(fā)射和接收實體處，然后在需要時可以重新獲取以進(jìn)行使用?；蛘撸梢愿鶕?jù)需要實時地計算這些導(dǎo)引向量/矩陣。在以下的描述中，產(chǎn)生由L個導(dǎo)引向量或矩陣構(gòu)成的集合，并且將其選擇用于PRTS模式。
A.導(dǎo)引向量的產(chǎn)生為實現(xiàn)優(yōu)良的性能，用于PRTS模式的導(dǎo)引向量應(yīng)該具有以下性質(zhì)。沒有必要嚴(yán)格地遵循這些性質(zhì)。首先，每個導(dǎo)引向量應(yīng)具有單位能量，使得用于數(shù)據(jù)符號的發(fā)射功率不會因偽隨機發(fā)射導(dǎo)引而改變。第二，可以定義每個導(dǎo)引向量的NT個元素具有相同的幅度，以便能夠使用每個天線的全部發(fā)射功率。第三，不同的導(dǎo)引向量應(yīng)該適度地不相關(guān)，使得該集合中任何兩個導(dǎo)引向量之間的相關(guān)性為零或很低的值。這一條件可以表示為c(ij)=v‾pmH(i)·v‾pm(j)≈0,]]>i＝1...L，j＝1...L，i≠j，方程(26)其中c(ij)是導(dǎo)引向量vpm(i)和vpm(j)之間的相關(guān)性。
可以采用各種方案產(chǎn)生含有L個導(dǎo)引向量的集合{vpm(i)}。在第一方案中，基于NT×NT矩陣G產(chǎn)生L個導(dǎo)引向量，矩陣G由獨立同分布(IID)復(fù)高斯隨機變量構(gòu)成，每個變量具有零均值和單位方差。按照R＝GH·G計算每個矩陣G的相關(guān)矩陣，并且將其按照R＝E·D·EH進(jìn)行分解，以獲取酉矩陣E。如果E的每一列與該集合中已有的每一個導(dǎo)引向量滿足低相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，則其可以用作導(dǎo)引向量vpm(i)。
在第二方案中，通過連續(xù)地旋轉(zhuǎn)初始酉導(dǎo)引向量vpm(1)來產(chǎn)生L個導(dǎo)引向量，如下vpm(i+1)＝ej2π/L·vpm(i)，i＝2...L，L≥NT， 方程(27)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。對于可以按照任意方式生成的給定導(dǎo)引向量v‾pm(i)=v1(i)v2(i)...vNT(i),]]>可以按照如下方式形成歸一化的導(dǎo)引向量 v‾~pm(i)=Aejθ1(i)Aejθ2(i)...AejθNT(i),]]>方程(28)其中A是常量(例如，A=1/NT]]>)并且θj(i)=∠vj(i)=tan-1(Im{vj(i)}Re{vj(i)})]]>是vpm(i)的第j個元素的相位。歸一化的導(dǎo)引向量 使得可將全部發(fā)射功率用于每個將用于進(jìn)行發(fā)射的天線。
也可用其它方案產(chǎn)生由L個導(dǎo)引向量構(gòu)成的集合，其將落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
B.導(dǎo)引矩陣的產(chǎn)生為實現(xiàn)優(yōu)良的性能，用于PRTS模式的導(dǎo)引矩陣應(yīng)具有以下性質(zhì)。沒有必要嚴(yán)格地遵循這些性質(zhì)。首先，導(dǎo)引矩陣應(yīng)是酉矩陣并滿足如下條件V‾pmH(i)·V‾pm(i)=I‾,]]>其中i＝1...L，方程(29)方程(29)指示Vpm(i)的每一列應(yīng)具有單位能量并且Vpm(i)的任何兩列的厄密(Hermitian)內(nèi)積應(yīng)為零。這一條件保證了利用導(dǎo)引矩陣Vpm(i)同時發(fā)送的NT個數(shù)據(jù)符號具有相同的功率并且在發(fā)射之前彼此正交。第二，該集合中任何兩個導(dǎo)引矩陣之間的相關(guān)性應(yīng)為零或很小的值。這一條件可表示為C‾(ij)=V‾pmH(i)·V‾pm(j)≈0‾,]]>i＝1...L，j＝1...L，i≠j， 方程(30)其中C(ij)是Vpm(i)和Vpm(j)的相關(guān)矩陣，且0是全零矩陣?？僧a(chǎn)生L個導(dǎo)引矩陣，使得所有可能的導(dǎo)引矩陣對的相關(guān)矩陣的最大能量最小化。
可以采用各種方案產(chǎn)生由L個導(dǎo)引矩陣構(gòu)成的集合{Vpm(i)}。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)生隨機變量矩陣G，然后計算G的相關(guān)矩陣并將其分解以獲得酉矩陣E，如上所述。如果E和已經(jīng)產(chǎn)生的每一個導(dǎo)引矩陣之間存在低相關(guān)性，則E可用作導(dǎo)引矩陣Vpm(i)并被添加到集合中。重復(fù)這個處理直到產(chǎn)生全部L個導(dǎo)引矩陣。
在第二方案中，通過在NT維復(fù)空間中連續(xù)旋轉(zhuǎn)初始酉矩陣V(1)來產(chǎn)生L個導(dǎo)引矩陣，如下Vpm(i+1)＝Θi·Vpm(1)，其中i＝1...L-1， 方程(31)其中Θi是NT×NT對角酉矩陣，其元素為L次單位根。B.M.Hochwald等人在2000年9月的IEEE Transaction on Information Theory(IEEE信息論匯刊)第46卷第6期的“Systematic Design of Unity Space-TimeConstellations(單位空時星座圖系統(tǒng)設(shè)計)”中描述了第二方案。
也可使用其它方案產(chǎn)生由L個導(dǎo)引矩陣構(gòu)成的集合，其將落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。通常，可以以偽隨機的方式或者確定的方式產(chǎn)生導(dǎo)引矩陣。
C.導(dǎo)引向量/矩陣選擇可以通過各種方式選擇使用集合中的L個導(dǎo)引向量/矩陣。導(dǎo)引向量可以看成是只包含一列的退化導(dǎo)引矩陣。因此，本文所使用的矩陣可以包含一列或多列。
在一個實施例中，以確定的方式從由L個導(dǎo)引矩陣構(gòu)成的集合中選擇導(dǎo)引矩陣。例如，可以循環(huán)遍歷所述L個導(dǎo)引矩陣，并按順序次序加以選擇，從V(1)開始，然后是V(2)，以此類推，最終是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，可以基于函數(shù)f(k)來選擇用于每個子帶k的導(dǎo)引矩陣，即，V(f(k))，函數(shù)f(k)偽隨機地選擇L個導(dǎo)引矩陣中的一個矩陣。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，可以循環(huán)遍歷所述L個導(dǎo)引矩陣，并按順序次序加以選擇使用。然而，每次循環(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)。也可以采用其它方式選擇L個導(dǎo)引矩陣。
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)及應(yīng)用偽隨機發(fā)射導(dǎo)引的子帶數(shù)量(NM)，例如，NM＝ND+NP。通常，L可以大于、等于或小于NM。如果L＝NM，則可以為NM個子帶中的每一個選擇不同的導(dǎo)引矩陣。如果L＜NM，則可將導(dǎo)引矩陣重復(fù)用于每個符號周期。如果L＞NM，則將這些導(dǎo)引矩陣的子集用于每個符號周期。如上所述，對于所有情況，可以通過確定方式、偽隨機方式或變換排列的方式選擇NM個子帶的NM個導(dǎo)引矩陣。
對于發(fā)射分集，為每個PDU的NM個子帶選擇NM個導(dǎo)引矩陣。對于空間擴頻，可以為該PDU的每個符號周期內(nèi)的NM個子帶選擇NM個導(dǎo)引矩陣?？梢詾槊總€符號周期選擇由NM個導(dǎo)引矩陣構(gòu)成的不同集合，其中該集合可以包含L個導(dǎo)引矩陣的不同變換排列。
對于MISO和MIMO的空間擴頻，只有發(fā)射和接收實體知道用于空間處理的偽隨機導(dǎo)引矩陣。這可以由各種方式實現(xiàn)。在一個實施例中，基于一種算法從由L個導(dǎo)引矩陣構(gòu)成的集合中偽隨機地選擇導(dǎo)引矩陣，該算法的實現(xiàn)可以基于發(fā)射和接收實體之間交換(例如，通過安全的無線(over-the-air)信令或一些其它的方式)的安全信息(例如，密鑰、種子、標(biāo)識符或序列號)。這樣，使得導(dǎo)引矩陣集合以一種只有發(fā)射和接收實體知道的方式進(jìn)行變換排列。在另一實施例中，發(fā)射和接收實體利用只有所述兩個實體知道的唯一矩陣Uu來修改所有實體都知道的通用導(dǎo)引矩陣。該操作可以表示為Vpm，u(i)＝Uu·Vpm(i)或vpm，u(i)＝Uu·vpm(i)。然后，將修改后的導(dǎo)引矩陣用于空間處理。在又一實施例中，發(fā)射和接收實體基于只有這兩個實體知道的方式，變換排列通用導(dǎo)引矩陣的列。在另一實施例中，發(fā)射和接收實體基于只有這兩個實體知道的一些安全信息，產(chǎn)生它們需要的導(dǎo)引矩陣。用于空間擴頻的偽隨機導(dǎo)引矩陣可以按照其它各種方式產(chǎn)生和/或選擇，其將落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
4.IEEE 802.11本文描述的技術(shù)可以用于各種OFDM系統(tǒng)，例如，實現(xiàn)IEEE 802.11a和802.11g的系統(tǒng)。IEEE 802.11a/g的OFDM結(jié)構(gòu)將全部系統(tǒng)帶寬分成64個正交的子帶(即NF＝64)，對其分配索引-32至+31。在這64個子帶中，48個子帶(索引為±{1，...，6，8，...，20，22，...，26})用于數(shù)據(jù)傳輸，4個子帶(索引為±{7，21})用于導(dǎo)頻傳輸，DC子帶(索引為0)和剩余子帶不使用并作為保護(hù)子帶。對于IEEE 802.11a/g，每個OFDM符號由64碼片的變換符號和16碼片的循環(huán)前綴組成。IEEE 802.11a/g使用20MHz的系統(tǒng)帶寬。這樣，每個碼片具有50納秒的持續(xù)時間，并且每個OFDM符號具有4.0微秒的持續(xù)時間，即，本系統(tǒng)中一個OFDM符號周期。在1999年9月公開的、名稱為“Part IIWireless LAN Medium Access Control(MAC)andPhysical Layer(PHY)SpecificationsHigh-speed Physical Layer in the 5GHz Band”(部分II無線局域網(wǎng)媒體訪問控制(MAC)及物理層(PHY)規(guī)范5GHz帶寬高速物理層)的IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11a文檔中描述了這種OFDM結(jié)構(gòu)。
圖6A示出了IEEE 802.11定義的PDU格式600。格式600支持用于MISO傳輸?shù)膶?dǎo)引模式和PRTS模式(針對發(fā)射分集和空間擴頻)。在IEEE 802.11協(xié)議棧的物理(PHY)層上，將數(shù)據(jù)作為PHY子層服務(wù)數(shù)據(jù)單元(PSDU)進(jìn)行處理。對于每個PSDU 630，分別基于為該PSDU選擇的編碼和調(diào)制方案對其進(jìn)行編碼和調(diào)制。每個PSDU 630還具有包含6個字段的PLCP頭部610。速率字段612指示該PSDU的速率。保留字段614包含一個保留比特。長度字段616以字節(jié)為單位指示該PSDU的長度。奇偶字段618包含前三個字段的1比特偶校驗(even parity)。尾部字段620包含用于清空(flush out)編碼器的6個零。服務(wù)字段622包含用于初始化該PSDU的擾碼器(scrambler)的7個空比特以及9個保留比特。尾部字段632附加在PSDU 630的結(jié)尾處，并且包含用于清空編碼器的6個零?？勺冮L度填充字段634包含足夠數(shù)量的填充比特，以使該PSDU適用于整數(shù)個OFDM符號。
每個PSDU 630及其相關(guān)字段是在包含三個部分的PHY協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)640內(nèi)發(fā)射的。前導(dǎo)碼部分642具有4個OFDM符號周期的持續(xù)時間，并且包含10個短訓(xùn)練符號642a和2個長訓(xùn)練符號642b，以供接收實體用于AGC、定時捕獲、粗/精頻率捕獲、信道估計以及其它目的。10個短訓(xùn)練符號是利用在12個指定子帶上的12個特定導(dǎo)頻符號產(chǎn)生的，并且其跨越兩個OFDM符號周期。2個長訓(xùn)練符號是利用在52個指定子帶上的52個特定導(dǎo)頻符號產(chǎn)生的，并且其跨越兩個OFDM符號周期。信令部分644包含一個對應(yīng)于頭部的前5個字段的OFDM符號。數(shù)據(jù)部分648包含可變數(shù)量的、對應(yīng)于頭部的服務(wù)字段、PSDU以及后面的尾部和填充字段的OFDM符號。也將PPDU 640稱為分組或其它術(shù)語。
圖6B示出了示例性的PDU格式602，其可支持用于MISO以及MIMO傳輸?shù)膶?dǎo)引和PRTS模式。這種格式的PPDU 650包括前導(dǎo)碼部分652、信令部分654、MIMO導(dǎo)頻部分656以及數(shù)據(jù)部分658。前導(dǎo)碼部分652包含10個短訓(xùn)練符號652a和2個長訓(xùn)練符號652b，類似于前導(dǎo)碼部分642。信令部分654包含PPDU 650的信令并可按照表2所示進(jìn)行定義。
表2

表2示出了針對4個發(fā)射天線(NT＝4)的信令部分654的示例性格式。根據(jù)接收天線的數(shù)量，有多達(dá)4個空間信道可用于數(shù)據(jù)傳輸。速率向量字段指示出每個空間信道的速率。接收實體可以確定并返回該空間信道支持的最大速率。然后，發(fā)射實體可以基于這些最大速率，選擇數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?例如，小于或等于最大速率)。也可將具有不同字段的其它格式用于信令部分654。
MIMO導(dǎo)頻部分656包含MIMO導(dǎo)頻，接收實體將其用于估計MIMO信道。所述MIMO導(dǎo)頻是從全部NT個發(fā)射天線以下列幾種方式發(fā)射的導(dǎo)頻(1)不進(jìn)行任何空間處理地“干凈地”發(fā)射；(2)利用方程(21)或(23)中所示的偽隨機導(dǎo)引進(jìn)行發(fā)射；或者(3)在方程(18)中所示的MIMO信道的本征模上發(fā)射。此外，將對應(yīng)于該MIMO導(dǎo)頻的每個發(fā)射天線的發(fā)射符號乘以分配給該發(fā)射天線的NT碼片正交序列(例如，4碼片Walsh碼)。數(shù)據(jù)部分658包含可變數(shù)量的數(shù)據(jù)、填充比特和尾部比特的OFDM符號，類似于數(shù)據(jù)部分648。
可以采用各種方式對格式600和602執(zhí)行偽隨機發(fā)射導(dǎo)引。在PRTS模式的實施例中，在整個PDU上應(yīng)用偽隨機發(fā)射導(dǎo)引。在PRTS模式的另一實施例中，在PDU的一部分上應(yīng)用偽隨機發(fā)射導(dǎo)引。例如，對于格式600和602，可在除了10個短訓(xùn)練符號外的整個PDU上應(yīng)用偽隨機發(fā)射導(dǎo)引。在10個短訓(xùn)練符號上的偽隨機發(fā)射導(dǎo)引可能不利地影響信號檢測、AGC、定時捕獲以及粗頻率捕獲，因而，如果事實如此則不在這些符號上應(yīng)用偽隨機發(fā)射導(dǎo)引。對于發(fā)射分集，在PDU的偽隨機導(dǎo)引部分上使用相同的偽隨機導(dǎo)引向量/矩陣。對于空間擴頻，可以在PDU的偽隨機導(dǎo)引部分上使用不同的導(dǎo)引向量/矩陣。在最低限度下，對PDU的數(shù)據(jù)部分以及用于進(jìn)行信道估計的前導(dǎo)碼/導(dǎo)頻部分(例如，兩個長訓(xùn)練符號)使用不同的導(dǎo)引向量/矩陣。對于格式600，可以對PPDU 640的前導(dǎo)碼部分中的兩個長訓(xùn)練符號以及數(shù)據(jù)部分使用不同的導(dǎo)引向量，其中，一個部分的導(dǎo)引向量可以全部是1。對于格式602，可以對PPDU 650的MIMO導(dǎo)頻部分和數(shù)據(jù)部分使用不同的導(dǎo)引矩陣，其中，一個部分的導(dǎo)引矩陣可以是單位矩陣。
接收實體通常分別處理每個PPDU。接收實體可以(1)將短訓(xùn)練符號用于AGC、分集選擇、定時捕獲以及粗頻率捕獲；以及(2)將長訓(xùn)練符號用于精頻率捕獲。接收實體可以將長訓(xùn)練符號用于MISO信道估計，以及將MIMO導(dǎo)頻用于MIMO信道估計。接收實體能夠直接或間接地從前導(dǎo)碼或MIMO導(dǎo)頻中導(dǎo)出有效信道響應(yīng)估計，并且將信道估計用于檢測或空間處理，如上所述。
5.系統(tǒng)圖7示出了系統(tǒng)100中多天線發(fā)射實體710、單天線接收實體750x以及多天線接收實體750y的框圖。發(fā)射實體710可以是接入點或多天線用戶終端。每個接收實體750也可以是接入點或用戶終端。
在發(fā)射實體710處，發(fā)射(TX)數(shù)據(jù)處理器720對每個數(shù)據(jù)分組進(jìn)行處理(例如，編碼、交織和符號映射)，以獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)符號塊。TX空間處理器730接收導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號并將其解復(fù)用到適當(dāng)?shù)淖訋?，針對?dǎo)引和/或PRTS模式執(zhí)行空間處理，并且將NT個發(fā)射符號流提供給NT個發(fā)射機單元(TMTR)732a至732t。每個發(fā)射機單元732處理其發(fā)射符號流，以產(chǎn)生調(diào)制信號。發(fā)射機單元732a至732t提供將分別從NT個天線734a至734t進(jìn)行發(fā)射的NT個調(diào)制信號。
在單天線接收實體750x處，天線752x接收NT個發(fā)射信號，并將接收信號提供給接收機單元(RCVR)754x。接收機單元754x執(zhí)行與發(fā)射機單元732所執(zhí)行的處理相互補的處理，并且(1)將接收的數(shù)據(jù)符號提供給檢測器760x，以及(2)將接收的導(dǎo)頻符號提供給控制器780x內(nèi)的信道估計器784x。信道估計器784x針對所有的數(shù)據(jù)子帶，導(dǎo)出對發(fā)射實體710和接收實體750x之間的有效SISO信道的信道響應(yīng)估計。檢測器760x基于對每個子帶的有效SISO信道響應(yīng)估計，對該子帶的接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測，并且為所有子帶提供檢測符號流。然后，接收(RX)數(shù)據(jù)處理器770x對檢測符號流進(jìn)行處理(例如，符號解映射、解交織和解碼)，并且針對每個數(shù)據(jù)分組提供解碼數(shù)據(jù)。
在多天線接收實體750y處，NR個天線752a至752r接收NT個發(fā)射信號，每個天線752將接收信號提供給相應(yīng)的接收機單元754。每個接收機單元754處理各自的接收信號，并且(1)將接收的數(shù)據(jù)符號提供給接收(RX)空間處理器760y，以及(2)將接收的導(dǎo)頻符號提供給控制器780y內(nèi)的信道估計器784y。信道估計器784y針對所有的數(shù)據(jù)子帶，導(dǎo)出對發(fā)射實體710和接收實體750y之間的實際或有效MIMO信道的信道響應(yīng)估計?？刂破?80y基于MIMO信道響應(yīng)估計和導(dǎo)引矩陣并按照如CCMI或MMSE技術(shù)，導(dǎo)出空間濾波器矩陣。RX空間處理器760y利用為每個子帶導(dǎo)出的空間濾波器矩陣，對該子帶的接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行空間處理，并為該子帶提供檢測符號。RX數(shù)據(jù)處理器770y接著處理所有子帶的檢測符號，并為每個數(shù)據(jù)分組提供解碼數(shù)據(jù)。
控制器740、780x和780y分別控制發(fā)射實體710以及接收實體750x和750y處的處理單元的操作。存儲器單元742、782x和782y分別存儲由控制器740、780x和780y使用的數(shù)據(jù)和/或程序代碼。例如，這些存儲器單元可以存儲由L個偽隨機導(dǎo)引向量(SV)和/或?qū)б仃?SM)構(gòu)成的集合。
圖8示出了發(fā)射實體710處的處理單元的實施例。在TX數(shù)據(jù)處理器720中，編碼器822接收每個數(shù)據(jù)分組，基于編碼方案對其進(jìn)行編碼，并且提供編碼比特。編碼提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴＞幋a方案可以包括循環(huán)冗余校驗(CRC)編碼、卷積編碼、Turbo編碼、低密度奇偶校驗(LDPC)編碼、塊編碼、其它編碼或這些編碼的組合。在PRTS模式下，即使無線信道在全部子帶上都是平穩(wěn)的并且在數(shù)據(jù)分組上是靜態(tài)的，SNR也可能在該數(shù)據(jù)分組上發(fā)生變化?？梢詫⒐δ茏銐驈姶蟮木幋a方案用于抵抗數(shù)據(jù)分組上SNR的變化，從而編碼性能與數(shù)據(jù)分組上的平均SNR成比例。交織器824基于交織方案而對每個數(shù)據(jù)分組的編碼比特進(jìn)行交織或重排，以實現(xiàn)頻率、時間和/或空間分集。符號映射單元826基于調(diào)制方案(例如，QPSK、M-PSK或M-QAM)映射每個數(shù)據(jù)分組的交織比特，并為該數(shù)據(jù)分組提供數(shù)據(jù)符號塊。每個數(shù)據(jù)分組采用的編碼和調(diào)制方案是由為該分組選擇的速率決定的。
在TX空間處理器730中，解復(fù)用器(Demux)832接收每個數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)符號塊，并將其解復(fù)用成ND個數(shù)據(jù)子帶的ND個數(shù)據(jù)符號序列。對于每個數(shù)據(jù)子帶，復(fù)用器(Mux)834接收該子帶的導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號，在前導(dǎo)碼和MIMO導(dǎo)頻部分期間提供導(dǎo)頻符號，并且在信令和數(shù)據(jù)部分期間提供數(shù)據(jù)符號。對于每個數(shù)據(jù)分組，ND個復(fù)用器834a至834nd將ND個數(shù)據(jù)子帶的ND個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列提供給ND個TX子帶空間處理器840a至840nd。每個空間處理器840對于相應(yīng)的數(shù)據(jù)子帶，執(zhí)行導(dǎo)引或PRTS模式的空間處理。對于MISO傳輸來說，每個空間處理器840利用為子帶選擇的一個或多個導(dǎo)引向量，對其導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理，并將NT個發(fā)射天線的NT個發(fā)射符號序列提供給NT個復(fù)用器842a至842t。對于MIMO傳輸來說，每個空間處理器840將其導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列解復(fù)用成NS個空間信道的NS個子序列，利用為子帶選擇的一個或多個導(dǎo)引矩陣對NS個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號子序列執(zhí)行空間處理，并且將NT個發(fā)射符號序列提供給NT個復(fù)用器842a至842t。每個復(fù)用器842將全部子帶的發(fā)射符號序列提供給相應(yīng)的發(fā)射機單元732。每個發(fā)射機單元732包括(1)OFDM調(diào)制器(MOD)852，其對相應(yīng)的發(fā)射符號流執(zhí)行OFDM調(diào)制，以及(2)TX RF單元854，其調(diào)整(例如，轉(zhuǎn)換為模擬、濾波、放大以及上變頻)來自O(shè)FDM調(diào)制器852的OFDM符號流，以產(chǎn)生調(diào)制信號。
圖9A示出了單天線接收實體750x處的處理單元的實施例。接收機單元754x包括(1)RX RF單元912，其對來自天線752x的接收信號進(jìn)行調(diào)整及數(shù)字化，并提供采樣；以及(2)OFDM解調(diào)器(DEMOD)914，其對采樣執(zhí)行OFDM解調(diào)，將接收的數(shù)據(jù)符號提供給檢測器760x，并且將接收的導(dǎo)頻符號提供給信道估計器784x。信道估計器784x基于接收的導(dǎo)頻符號以及可能的導(dǎo)引向量，導(dǎo)出對有效SISO信道的信道響應(yīng)估計。
在檢測器760x中，解復(fù)用器922將每個數(shù)據(jù)分組的接收數(shù)據(jù)符號解復(fù)用成ND個數(shù)據(jù)子帶的ND個接收數(shù)據(jù)符號序列，并將所述ND個序列提供給ND個子帶檢測器924a至924nd。每個子帶檢測器924利用該子帶的有效SISO信道響應(yīng)估計，對該子帶的接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測，并提供檢測符號。復(fù)用器926復(fù)用全部數(shù)據(jù)子帶的檢測符號，并將每個數(shù)據(jù)分組的檢測符號塊提供給RX數(shù)據(jù)處理器770x。在RX數(shù)據(jù)處理器770x中，符號解映射單元932按照用于每個數(shù)據(jù)分組的調(diào)制方案，解復(fù)用該數(shù)據(jù)分組的檢測符號。解交織器934以與對該數(shù)據(jù)分組執(zhí)行的交織相互補的方式對該解調(diào)數(shù)據(jù)進(jìn)行解交織。解碼器936以與對該數(shù)據(jù)分組執(zhí)行的編碼相互補的方式解碼該解交織數(shù)據(jù)。例如，如果發(fā)射機實體710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936。
圖9B示出了多天線接收實體750y中處的處理單元的實施例。接收機單元754a至754r對NR個接收信號進(jìn)行調(diào)整、數(shù)字化和OFDM解調(diào)，將接收的數(shù)據(jù)符號提供給RX空間處理器760y，以及將接收的導(dǎo)頻符號提供給信道估計器784y。信道估計器784y基于接收的導(dǎo)頻符號，導(dǎo)出對MIMO信道的信道響應(yīng)估計?？刂破?80y基于MIMO信道響應(yīng)估計和導(dǎo)引矩陣，導(dǎo)出空間濾波器矩陣。在RX空間處理器760y中，NR個解復(fù)用器942a至942r從NR個接收機單元754a至754r獲得接收的數(shù)據(jù)符號。每個解復(fù)用器942將每個數(shù)據(jù)分組的接收數(shù)據(jù)符號解復(fù)用為ND個數(shù)據(jù)子帶的ND個接收數(shù)據(jù)符號序列，并且將所述ND個序列提供給ND個RX子帶空間處理器944a至944nd。每個空間處理器944利用用于該子帶的空間濾波矩陣，對該子帶的接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行接收機空間處理，并提供檢測符號。復(fù)用器946復(fù)用全部子帶的檢測符號，并將每個數(shù)據(jù)分組的檢測符號塊提供給RX數(shù)據(jù)處理器770y，該處理器可用與圖9A中RX數(shù)據(jù)處理器770x相同的設(shè)計來實現(xiàn)。
可以通過各種方式實現(xiàn)本文描述的數(shù)據(jù)傳輸技術(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硬件的組合中，實現(xiàn)在發(fā)射和接收實體處的、用于執(zhí)行或支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸技術(shù)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、函數(shù)等)實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。軟件代碼可以存儲在存儲器單元(例如，圖7中的存儲器單元742、782x以及782y)中并由處理器(例如，圖7中的控制器740、780x和780y)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它章節(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
1.一種在利用正交頻分復(fù)用(OFDM)的無線多天線通信系統(tǒng)中從發(fā)射實體向接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)的方法，包括處理數(shù)據(jù)分組，以獲取數(shù)據(jù)符號塊；將導(dǎo)頻符號和所述數(shù)據(jù)符號塊解復(fù)用到多個子帶上，以便為所述數(shù)據(jù)分組獲取所述多個子帶的多個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列；以及利用為每個子帶選擇的至少一個導(dǎo)引向量，對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理，所述空間處理將在所述多個子帶上發(fā)送的所述多個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列所觀測到的多個有效單輸入單輸出(SISO)信道隨機化。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用為每個子帶選擇的一個導(dǎo)引向量對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，將多個不同的導(dǎo)引向量用于所述多個子帶。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述接收實體不知道用于對每個子帶執(zhí)行空間處理的所述一個導(dǎo)引向量。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，利用為每個子帶選擇的至少兩個導(dǎo)引向量對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在每個符號周期中在每個子帶上發(fā)送一個導(dǎo)頻或數(shù)據(jù)符號，并且其中，對于每個符號周期，利用不同的導(dǎo)引向量對每個子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，只有所述發(fā)射實體和所述接收實體知道用于對每個子帶執(zhí)行空間處理的所述至少一個導(dǎo)引向量。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，對于每個子帶，只對數(shù)據(jù)符號執(zhí)行利用所述至少一個導(dǎo)引向量所執(zhí)行的所述空間處理。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述導(dǎo)頻符號由所述接收實體用于信道估計。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述處理數(shù)據(jù)分組的步驟包括根據(jù)編碼方案對所述數(shù)據(jù)分組進(jìn)行編碼，以獲取編碼數(shù)據(jù)；對所述編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行交織，以獲取交織數(shù)據(jù)；以及根據(jù)調(diào)制方案對所述交織數(shù)據(jù)進(jìn)行符號映射，以獲取所述數(shù)據(jù)符號塊。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括從具有L個導(dǎo)引向量的集合中為每個子帶選擇所述至少一個導(dǎo)引向量，其中，L是大于1的整數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述L個導(dǎo)引向量使得所述L個導(dǎo)引向量中的任何一對導(dǎo)引向量都具有低相關(guān)性。
13.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括在每個符號周期中，從具有L個導(dǎo)引向量的集合中為每個子帶選擇導(dǎo)引向量，其中，L是大于1的整數(shù)。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，每個導(dǎo)引向量包括具有相同幅度、但不同相位的T個元素，其中，T是在所述發(fā)射實體處的所述發(fā)射天線的數(shù)量并且是大于1的整數(shù)。
15.利用正交頻分復(fù)用(OFDM)的無線多天線通信系統(tǒng)中的一種設(shè)備，包括數(shù)據(jù)處理器，用于處理數(shù)據(jù)分組，以獲取數(shù)據(jù)符號塊；解復(fù)用器，用于將導(dǎo)頻符號和所述數(shù)據(jù)符號塊解復(fù)用到多個子帶上，以為所述數(shù)據(jù)分組獲取所述多個子帶的多個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列；以及空間處理器，用于利用為每個子帶選擇的至少一個導(dǎo)引向量，對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理，所述空間處理將在所述多個子帶上發(fā)送的所述多個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列所觀測到的多個有效單輸入單輸出(SISO)信道隨機化。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述空間處理器用于利用為每個子帶選擇的一個導(dǎo)引向量對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理。
17.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述空間處理器用于利用為每個子帶選擇的至少兩個導(dǎo)引向量對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理。
18.如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，只有所述數(shù)據(jù)分組的發(fā)射實體和接收實體知道每個子帶的所述至少兩個導(dǎo)引向量。
19.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，每個導(dǎo)引向量包括具有相同幅度、但不同相位的T個元素，其中，T是用于發(fā)射所述數(shù)據(jù)分組的天線數(shù)量并且是大于1的整數(shù)。
20.利用正交頻分復(fù)用(OFDM)的無線多天線通信系統(tǒng)中的一種設(shè)備，包括用于處理數(shù)據(jù)分組以獲取數(shù)據(jù)符號塊的裝置；用于將導(dǎo)頻符號和所述數(shù)據(jù)符號塊解復(fù)用到多個子帶上，以為所述數(shù)據(jù)分組獲取所述多個子帶的多個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的裝置；以及用于利用為每個子帶選擇的至少一個導(dǎo)引向量，對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理的裝置，所述空間處理將在所述多個子帶上發(fā)送的所述多個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列所觀測到的多個有效單輸入單輸出(SISO)信道隨機化。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，利用為每個子帶選擇的一個導(dǎo)引向量對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理。
22.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，利用為每個子帶選擇的至少兩個導(dǎo)引向量對每個子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理。
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中，只有所述數(shù)據(jù)分組的發(fā)射實體和接收實體知道每個子帶的所述至少兩個導(dǎo)引向量。
24.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，每個導(dǎo)引向量包括具有相同幅度、但不同相位的T個元素，其中，T是用于發(fā)射所述數(shù)據(jù)分組的天線數(shù)量并且是大于1的整數(shù)。
25.一種在利用正交頻分復(fù)用(OFDM)的無線多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中從發(fā)射實體向接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)的方法，包括處理數(shù)據(jù)分組，以獲取數(shù)據(jù)符號塊；將導(dǎo)頻符號和所述數(shù)據(jù)符號塊解復(fù)用到多個子帶上；以及利用為每個子帶選擇的至少一個導(dǎo)引矩陣，對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號執(zhí)行空間處理，所述空間處理將在所述多個子帶上發(fā)送的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號所觀測到的所述多個子帶的多個有效MIMO信道隨機化。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，利用為每個子帶選擇的一個導(dǎo)引矩陣對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號執(zhí)行空間處理。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述接收實體不知道用于對每個子帶執(zhí)行空間處理的所述一個導(dǎo)引矩陣。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，對于每個符號周期，利用不同的導(dǎo)引矩陣對每個子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號執(zhí)行空間處理。
29.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，只有所述發(fā)射實體和所述接收實體知道用于對每個子帶執(zhí)行空間處理的所述至少一個導(dǎo)引矩陣。
30.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，對于每個子帶，只對數(shù)據(jù)符號執(zhí)行利用所述至少一個導(dǎo)引矩陣所執(zhí)行的所述空間處理。
31.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述導(dǎo)頻符號由所述接收實體用于信道估計。
32.如權(quán)利要求25所述的方法，還包括將從所述空間處理獲取的每個子帶的擴頻符號乘以所述至少一個導(dǎo)引矩陣，以在該子帶的所述MIMO信道的本征模上發(fā)射所述擴頻符號。
33.如權(quán)利要求25所述的方法，還包括從具有L個導(dǎo)引矩陣的集合中為每個子帶選擇所述至少一個導(dǎo)引矩陣，其中，L是大于1的整數(shù)。
34.如權(quán)利要求28所述的方法，還包括在每個符號周期中，從具有L個導(dǎo)引矩陣的集合中為每個子帶選擇導(dǎo)引矩陣，其中，L是大于1的整數(shù)。
35.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述集合中的所述L個導(dǎo)引向量使得所述L個導(dǎo)引矩陣中的任何一對導(dǎo)引矩陣都具有低相關(guān)性。
36.利用正交頻分復(fù)用(OFDM)的無線多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的一種設(shè)備，包括數(shù)據(jù)處理器，用于處理數(shù)據(jù)分組，以獲取數(shù)據(jù)符號塊；解復(fù)用器，用于將導(dǎo)頻符號和所述數(shù)據(jù)符號塊解復(fù)用到多個子帶上；以及空間處理器，用于利用為每個子帶選擇的至少一個導(dǎo)引矩陣，對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號執(zhí)行空間處理，所述空間處理將在所述多個子帶上發(fā)送的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號所觀測到的所述多個子帶的多個有效MIMO信道隨機化。
37.一種在利用正交頻分復(fù)用(OFDM)的無線多天線通信系統(tǒng)中從發(fā)射實體向接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)的方法，包括如果所述接收實體的信道響應(yīng)估計對于所述發(fā)射實體是不可用的，則利用第一模式向所述接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)，其中，在所述第一模式下，利用偽隨機導(dǎo)引向量或矩陣對數(shù)據(jù)符號執(zhí)行空間處理；以及如果所述接收實體的所述信道響應(yīng)估計對于所述發(fā)射實體是可用的，則利用第二模式向所述接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)，其中，在所述第二模式下，利用從所述信道響應(yīng)估計導(dǎo)出的導(dǎo)引向量或矩陣對數(shù)據(jù)符號執(zhí)行空間處理。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，利用第一模式向所述接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)的步驟包括處理第一數(shù)據(jù)分組，以獲取第一數(shù)據(jù)符號塊；將導(dǎo)頻符號和所述第一數(shù)據(jù)符號塊解復(fù)用到多個子帶上；以及利用為每個子帶選擇的至少一個偽隨機導(dǎo)引向量，對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號執(zhí)行空間處理，所述空間處理將在所述多個子帶上發(fā)送的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號所觀測到的多個有效單輸入單輸出(SISO)信道隨機化。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中，利用第二模式向所述接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)的步驟包括處理第二數(shù)據(jù)分組，以獲取第二數(shù)據(jù)符號塊；將導(dǎo)頻符號和所述第二數(shù)據(jù)符號塊解復(fù)用到所述多個子帶上；以及利用從對每個子帶的多輸入單輸出(MISO)信道的信道響應(yīng)估計導(dǎo)出的導(dǎo)引向量，對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號執(zhí)行空間處理，以將所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號的發(fā)射導(dǎo)向所述接收實體。
40.如權(quán)利要求37所述的方法，其中，利用第一模式向所述接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)的步驟包括處理第一數(shù)據(jù)分組，以獲取第一數(shù)據(jù)符號塊；將導(dǎo)頻符號和所述第一數(shù)據(jù)符號塊解復(fù)用到多個子帶上；以及利用為每個子帶選擇的至少一個偽隨機導(dǎo)引矩陣，對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號執(zhí)行空間處理，所述空間處理將在所述多個子帶上發(fā)送的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號所觀測到的所述多個子帶的多個有效多輸入多輸出(MIMO)信道隨機化。
41.如權(quán)利要求40所述的方法，其中，利用第二模式向所述接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)的步驟包括處理第二數(shù)據(jù)分組，以獲取第二數(shù)據(jù)符號塊；將導(dǎo)頻符號和所述第二數(shù)據(jù)符號塊解復(fù)用到所述多個子帶上；以及利用從對每個子帶的MIMO信道的信道響應(yīng)估計導(dǎo)出的導(dǎo)引矩陣，對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號執(zhí)行空間處理，以在該子帶的所述MIMO信道的本征模上發(fā)射所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號。
42.利用正交頻分復(fù)用(OFDM)的無線多天線通信系統(tǒng)中的一種設(shè)備，包括控制器，如果所述接收實體的信道響應(yīng)估計不可用，則選擇第一模式向接收實體進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以及，如果所述信道響應(yīng)估計可用，則選擇第二模式向所述接收實體進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其中，在所述第一模式下利用偽隨機導(dǎo)引向量對數(shù)據(jù)符號執(zhí)行空間處理，以及，在所述第二模式下利用從所述信道響應(yīng)估計導(dǎo)出的導(dǎo)引向量對數(shù)據(jù)符號執(zhí)行空間處理；以及空間處理器，用于按照為每個數(shù)據(jù)符號塊選擇的模式對該數(shù)據(jù)符號塊執(zhí)行空間處理。
43.一種在利用正交頻分復(fù)用(OFDM)的無線多天線通信系統(tǒng)中接收從發(fā)射實體向接收實體發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，包括?jīng)由單個接收天線，獲取由所述發(fā)射實體經(jīng)由S個子帶發(fā)射的S個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的S個接收符號序列，其中S是大于1的整數(shù)，以及其中，在所述發(fā)射實體處利用多個導(dǎo)引向量對所述S個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理，以將由所述S個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列觀測到的S個有效單輸入單輸出(SISO)信道隨機化；基于所述S個接收符號序列中的接收導(dǎo)頻符號，導(dǎo)出對所述S個有效SISO信道的信道響應(yīng)估計；以及基于對所述S個有效SISO信道的所述信道響應(yīng)估計，對所述S個接收符號序列中的接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測，以獲取檢測符號。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中，在所述發(fā)射實體處利用為每個子帶選擇的一個導(dǎo)引向量對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理。
45.如權(quán)利要求44所述的方法，其中，所述接收實體不知道用于對每個子帶執(zhí)行空間處理的所述一個導(dǎo)引向量。
46.如權(quán)利要求43所述的方法，其中，在所述發(fā)射實體處利用為每個子帶選擇的至少兩個導(dǎo)引向量對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中，只有所述發(fā)射實體和所述接收實體知道用于對每個子帶執(zhí)行空間處理的所述至少兩個導(dǎo)引向量。
48.利用正交頻分復(fù)用(OFDM)的無線多天線通信系統(tǒng)中的一種接收機設(shè)備，包括解調(diào)器，用于提供經(jīng)由單個接收天線獲取的、發(fā)射實體經(jīng)由S個子帶發(fā)射的S個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的S個接收符號序列，其中S是大于1的整數(shù)，以及其中，在所述發(fā)射實體處利用多個導(dǎo)引向量對所述S個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理，以將由所述S個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列觀測到的S個有效單輸入單輸出(SISO)信道隨機化；信道估計器，用于基于所述S個接收符號序列中的接收導(dǎo)頻符號，導(dǎo)出對所述S個有效SISO信道的信道響應(yīng)估計；以及檢測器，用于基于對所述S個有效SISO信道的所述信道響應(yīng)估計，對所述S個接收符號序列中的接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測，以獲取檢測符號。
49.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其中，在所述發(fā)射實體處利用為每個子帶選擇的一個導(dǎo)引向量對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理。
50.如權(quán)利要求48所述的設(shè)備，其中，在所述發(fā)射實體處利用為每個子帶選擇的至少兩個導(dǎo)引向量對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理。
51.如權(quán)利要求50所述的設(shè)備，其中，只有所述數(shù)據(jù)分組的所述發(fā)射實體和接收實體知道用于對每個子帶執(zhí)行空間處理的所述至少兩個導(dǎo)引向量。
52.利用正交頻分復(fù)用(OFDM)的無線多天線通信系統(tǒng)中的一種接收機設(shè)備，包括用于經(jīng)由單個接收天線，獲取發(fā)射實體經(jīng)由S個子帶發(fā)射的S個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的S個接收符號序列的裝置，其中S是大于1的整數(shù)，以及其中，在所述發(fā)射實體處利用多個導(dǎo)引向量對所述S個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理，以將由所述S個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列觀測到的S個有效單輸入單輸出(SISO)信道隨機化；用于基于所述S個接收符號序列中的接收導(dǎo)頻符號，導(dǎo)出對所述S個有效SISO信道的信道響應(yīng)估計的裝置；以及用于基于對所述S個有效SISO信道的所述信道響應(yīng)估計，對所述S個接收符號序列中的接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行檢測以獲取檢測符號的裝置。
53.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其中，在所述發(fā)射實體處利用為每個子帶選擇的一個導(dǎo)引向量對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理。
54.如權(quán)利要求52所述的設(shè)備，其中，在所述發(fā)射實體處利用為每個子帶選擇的至少兩個導(dǎo)引向量對該子帶的所述導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列執(zhí)行空間處理。
55.如權(quán)利要求54所述的設(shè)備，其中，只有所述數(shù)據(jù)分組的所述發(fā)射實體和接收實體知道用于對每個子帶執(zhí)行空間處理的所述至少兩個導(dǎo)引向量。
56.一種在利用正交頻分復(fù)用(OFDM)的無線多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中接收從發(fā)射實體向接收實體發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎń?jīng)由所述接收實體處的R個接收天線，獲取與所述發(fā)射實體在T個發(fā)射天線的S個子帶上發(fā)射的各具有T個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的S個集合對應(yīng)的、各具有R個接收符號序列的S個集合，每個子帶對應(yīng)具有R個接收符號序列的一個集合以及具有T個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的一個集合，其中R、S和T是大于1的整數(shù)，以及其中，在所述發(fā)射實體處利用至少一個導(dǎo)引矩陣對每個子帶的具有T個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的所述集合執(zhí)行空間處理，以將由具有T個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的所述集合觀測到的有效MIMO信道隨機化；基于各具有R個接收符號序列的所述S個集合中的接收導(dǎo)頻符號，導(dǎo)出對每個子帶的所述有效MIMO信道的信道響應(yīng)估計；以及利用對每個子帶的所述有效MIMO信道的所述信道響應(yīng)估計，對該子帶的具有R個接收符號序列的所述集合中的接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行接收機空間處理，以獲取該子帶的檢測符號。
57.如權(quán)利要求56所述的方法，其中，所述接收機空間處理基于信道相關(guān)矩陣求逆(CCMI)技術(shù)。
58.如權(quán)利要求56所述的方法，其中，所述接收機空間處理基于最小均方誤差(MMSE)技術(shù)。
59.如權(quán)利要求56所述的方法，其中，在所述發(fā)射實體處利用為每個子帶選擇的一個導(dǎo)引矩陣對該子帶的具有T個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的所述集合執(zhí)行空間處理。
60.如權(quán)利要求59所述的方法，其中，所述接收實體不知道用于對每個子帶執(zhí)行空間處理的所述一個導(dǎo)引矩陣。
61.如權(quán)利要求56所述的方法，其中，在所述發(fā)射實體處利用為每個子帶選擇的至少兩個導(dǎo)引矩陣對該子帶的具有T個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的所述集合執(zhí)行空間處理。
62.如權(quán)利要求61所述的方法，其中，只有所述發(fā)射實體和所述接收實體知道用于對每個子帶執(zhí)行空間處理的所述至少兩個導(dǎo)引矩陣。
63.利用正交頻分復(fù)用(OFDM)的無線多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的一種接收機設(shè)備，包括多個(R個)解調(diào)器，用于提供為R個接收天線獲取的接收導(dǎo)頻符號和接收數(shù)據(jù)符號，其中，經(jīng)由所述R個接收天線，獲取與發(fā)射實體在T個發(fā)射天線的S個子帶上發(fā)射的各具有T個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的S個集合對應(yīng)的、各具有R個接收符號序列的S個集合，每個子帶對應(yīng)具有R個接收符號序列的一個集合以及具有T個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的一個集合，其中R、S和T是大于1的整數(shù)，以及其中，在所述發(fā)射實體處利用至少一個導(dǎo)引矩陣對每個子帶的具有T個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的所述集合執(zhí)行空間處理，以將由所述具有T個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的所述集合觀測到的有效MIMO信道隨機化；信道估計器，用于基于所述接收導(dǎo)頻符號和所述發(fā)射實體用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?dǎo)引矩陣，導(dǎo)出對每個子帶的有效MIMO信道的信道響應(yīng)估計；以及空間處理器，用于基于對每個子帶的所述有效MIMO信道的信道響應(yīng)估計，對該子帶的接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行接收機空間處理，以獲取該子帶的檢測符號。
64.利用正交頻分復(fù)用(OFDM)的無線多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的一種接收機設(shè)備，包括用于經(jīng)由R個接收天線，獲取與發(fā)射實體在T個發(fā)射天線的S個子帶上發(fā)射的各具有T個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的S個集合對應(yīng)的、各具有R個接收符號序列的S個集合的裝置，每個子帶對應(yīng)具有R個接收符號序列的一個集合以及具有T個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的一個集合，其中R、S和T是大于1的整數(shù)，以及其中，在所述發(fā)射實體處利用至少一個導(dǎo)引矩陣對每個子帶的具有T個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的所述集合執(zhí)行空間處理，以將由所述具有T個導(dǎo)頻和數(shù)據(jù)符號序列的所述集合觀測到的有效MIMO信道隨機化；用于基于各具有R個接收符號序列的所述S個集合中的接收導(dǎo)頻符號，導(dǎo)出對每個子帶的所述有效MIMO信道的信道響應(yīng)估計的裝置；以及用于利用對每個子帶的所述有效MIMO信道的所述信道響應(yīng)估計，對該子帶的具有R個接收符號序列的所述集合中的接收數(shù)據(jù)符號執(zhí)行接收機空間處理，以獲取該子帶的檢測符號的裝置。
全文摘要
多天線發(fā)射實體向單天線或多天線接收實體發(fā)射數(shù)據(jù)，其(1)采用導(dǎo)引模式，以將數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)向所述接收實體，或(2)采用偽隨機發(fā)射導(dǎo)引(PRTS)模式，以將這些子帶上的數(shù)據(jù)傳輸所觀測到的有效信道隨機化。PRTS模式可以用于實現(xiàn)發(fā)射分集或空間擴頻。對于發(fā)射分集而言，發(fā)射實體在多個子帶上使用不同的偽隨機導(dǎo)引向量，但對于每個子帶的分組使用相同的導(dǎo)引向量。接收實體不需要知道偽隨機導(dǎo)引向量或不需要執(zhí)行任何特殊處理。對于空間擴頻而言，發(fā)射實體在多個子帶上使用不同的偽隨機導(dǎo)引向量，并且對于每個子帶的分組使用不同的導(dǎo)引向量。只有所述發(fā)射和接收實體知道用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?dǎo)引向量。
文檔編號H04B7/04GK1951031SQ200580014099
公開日2007年4月18日 申請日期2005年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月5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, 桑吉夫·南達(dá) 申請人:高通股份有限公司