Mimo通信方法
【專利說(shuō)明】MI MO通信方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)基于并且要求于2013年11月21日提交的序列號(hào)為61/907, 124的在先臨 時(shí)美國(guó)專利申請(qǐng)的在35U.S.C. § 119(e)下的優(yōu)先權(quán)的利益，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用合并于 此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開(kāi)涉及一種多輸入多輸出MMO系統(tǒng)及其通信方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 這里提供的"【背景技術(shù)】"描述用于一般地呈現(xiàn)本公開(kāi)內(nèi)容的環(huán)境的目的。在這個(gè)
【背景技術(shù)】部分中描述的程度上的當(dāng)前署名的發(fā)明人的工作以及原本在提交時(shí)沒(méi)有資格用 作現(xiàn)有技術(shù)的描述的各方面既不明確地也不隱含地被承認(rèn)為針對(duì)本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。
[0005] MMO通信技術(shù)通常被用于增加通信系統(tǒng)的傳輸容量。MMO系統(tǒng)包括經(jīng)由在發(fā)射 側(cè)的N個(gè)通信線路（信道）和在接收側(cè)的N個(gè)通信線路進(jìn)行通信的發(fā)射器和接收器，其中N 是整數(shù)。例如，在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)射器可包括N個(gè)發(fā)射天線，而接收器可包括N個(gè)接收 天線。因此，MMO通信系統(tǒng)能夠確保單個(gè)通信線路的通信容量的N倍的通信容量，并且作 為結(jié)果，與單個(gè)通信線路相比產(chǎn)生更大的通信速度。
[0006] 在實(shí)踐中使用的MMO通信技術(shù)是單用戶MMO (SU-MMO)。研宄工作指向?qū)?SU-MMO擴(kuò)展為多用戶MMO (MU-MMO)，焦點(diǎn)在于，通過(guò)使用正交信道、多個(gè)小區(qū)的統(tǒng)一操 作等來(lái)提高頻率使用效率。
[0007] 在MMO通信系統(tǒng)中，部署在發(fā)射側(cè)和接收側(cè)的天線的數(shù)量相同。例如，在被稱為 NXN MMO系統(tǒng)的MMO通信系統(tǒng)中，存在被包括在發(fā)射側(cè)的N個(gè)天線和被包括在接收側(cè)的 N個(gè)天線。在用作可商業(yè)獲得的無(wú)線電話的標(biāo)準(zhǔn)的第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP)的長(zhǎng)期演 進(jìn)（LTE)標(biāo)準(zhǔn)中指定了 4X4MM0。另外，LTE將下一代MMO系統(tǒng)指定為具有8X8階。為 了實(shí)現(xiàn)這種標(biāo)準(zhǔn)，移動(dòng)電話終端將會(huì)需要裝備有四至八個(gè)天線。另一方面，對(duì)于移動(dòng)電話終 端，需要和/或希望減小移動(dòng)電話殼體的尺寸。因此，可以在移動(dòng)終端內(nèi)裝備的天線的數(shù)量 由于尺寸約束而受到限制。在實(shí)踐中，可以安裝在移動(dòng)電話終端上的天線的最大數(shù)量是兩 個(gè)，并且可能難以安裝額外的天線，因?yàn)檫@將會(huì)增加移動(dòng)終端的設(shè)計(jì)和封裝復(fù)雜性。
[0008] 當(dāng)前，LTE標(biāo)準(zhǔn)定義了實(shí)際使用的2X2MM0系統(tǒng)。例如，在日本采用的LTE中，當(dāng) 16QAM信號(hào)被用作具有5MHz的帶寬的子載波時(shí)，最大通信速度（理論上）達(dá)到37. 5Mbps。 然而，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，實(shí)現(xiàn)的實(shí)際通信速度大約為5Mbps?？上氲降氖?，通信速度的差異是由 于通信量擁塞和信號(hào)接收質(zhì)量所導(dǎo)致的。信號(hào)接收質(zhì)量是誤碼率（BER)和信噪（SN)比的 特征。在城市區(qū)域（諸如，東京）中，SN比通常大約為5-10dB。即使當(dāng)通過(guò)引入誤碼校正 (通過(guò)使用諸如維特比碼和里德-所羅門碼的卷積編碼）來(lái)實(shí)現(xiàn)5dB的提高時(shí)，SN比也大 約為10-15dB。另一方面，當(dāng)在2X2MM0系統(tǒng)中通過(guò)應(yīng)用最大似然檢測(cè)技術(shù)來(lái)執(zhí)行16QAM 調(diào)制時(shí)，需要15dB或更大的SN比來(lái)確保KT3的BER。因此，在這種通信環(huán)境中，無(wú)法通過(guò) 僅使用高階調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)高速。
[0009] 考慮到以上情況，在編號(hào)為61/776, 161的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)中描述了能夠通過(guò) 應(yīng)用碼分多址-正交頻分復(fù)用（CDM-OFDM)技術(shù)在保持通信速度的同時(shí)減少在接收器處的 天線的數(shù)量的技術(shù)，并且其通過(guò)引用合并于此。還在編號(hào)為61/835, 119的美國(guó)臨時(shí)專利申 請(qǐng)中描述了 CDM-OFDM技術(shù)的變型，并且其也通過(guò)引用合并于此。
[0010] 在美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/776, 161和61/835, 119中，通過(guò)將QPSK技術(shù)用于子載波調(diào) 制，BER和SN比的特征保持較低。通過(guò)這樣操作，實(shí)現(xiàn)低SN環(huán)境中的通信速度的有效增 加。在接收器處的天線的數(shù)量可以與發(fā)射器天線的數(shù)量相同或是發(fā)射器天線的數(shù)量的一半 (N/2)，以便能夠以有效地與（4X4)MIM0系統(tǒng)的速率相當(dāng)?shù)乃俾蕦?shí)現(xiàn)無(wú)線通信。另外，通過(guò) 在MMO系統(tǒng)中提高接收SN比和/或引入分集，可進(jìn)一步增加有效通信速度。
[0011] 通常，當(dāng)實(shí)現(xiàn)分集時(shí)，需要額外的天線。然而，在美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)（61/776, 161和 61/835,119)中，觀察到的是，即使當(dāng)采用MMO系統(tǒng)時(shí)，也不需要增加接收器天線的數(shù)量。 相反地，當(dāng)MIMO通信技術(shù)被應(yīng)用于2 X 2MIM0系統(tǒng)的無(wú)線通信時(shí)，終端中的天線之一被發(fā)現(xiàn) 是冗余的。預(yù)期的是，當(dāng)將冗余的天線用于分集時(shí)，可進(jìn)一步增加通信速度。
[0012] 為此，選擇分集和最大比率組合分集是可被用于在通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)分集的技術(shù)。 選擇分集是一種用于從多個(gè)接收器天線之中選擇最高SN比天線的方法。最大比率組合分 集是一種用于通過(guò)匹配來(lái)自多個(gè)接收器天線的信號(hào)的相位來(lái)組合接收到的信號(hào)的方法。當(dāng) 實(shí)現(xiàn)最大比率組合分集時(shí)，可增加 SN比。
[0013] 然而，在執(zhí)行以上策略以獲得分集的同時(shí)，各傳輸信道的增益可能未被相對(duì)于彼 此合適地調(diào)整。具體地講，各傳輸信道上的接收到的信號(hào)的功率可能未被均衡，因此這種分 集技術(shù)可能無(wú)法直接應(yīng)用。
[0014] 因此，需要一種用于MIMO通信系統(tǒng)的分集技術(shù)，其中可以在調(diào)整各傳輸信道的增 益的同時(shí)減少天線的數(shù)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容，可在減少接收天線的數(shù)量的同時(shí)在MIMO系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)分集。天線 的數(shù)量的減少能夠減少發(fā)射功率，并且還提高了 SN比，這導(dǎo)致提高的BER。因此，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo) 致高效MMO系統(tǒng)的有效通信速度。
[0016] 因此，本公開(kāi)內(nèi)容的一方面提供一種用于包括N個(gè)發(fā)射器天線的發(fā)射器和包括M 個(gè)接收器天線的接收器的多輸入多輸出MIMO通信方法，其中N和M是大于或等于二的整 數(shù)。該通信方法包括：由每個(gè)發(fā)射器天線發(fā)送包括第一部分和第二部分的數(shù)字序列，其中 第一部分被乘以第一類型的正交碼，而第二部分被乘以預(yù)定系數(shù)和第二類型的正交碼，發(fā) 送的數(shù)字序列被乘以由接收器確定的預(yù)編碼系數(shù)；由處理電路通過(guò)將接收到的數(shù)字序列乘 以第一類型的正交碼和第二類型的正交碼來(lái)解調(diào)每個(gè)接收器天線的接收到的數(shù)字序列；基 于解調(diào)的接收器天線的數(shù)字序列，確定具有最高信噪比的接收器天線；以及向發(fā)射器通知 與確定的天線對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼系數(shù)。
[0017] 根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的另一方面，提供一種MIMO發(fā)射器。該發(fā)射器包括：多個(gè)發(fā)射器 天線，被配置為以預(yù)定發(fā)射頻率發(fā)送數(shù)字序列。另外，該發(fā)射器包括電路，該電路被配置為： 對(duì)于每個(gè)發(fā)射器天線，獲得包括第一部分和第二部分的數(shù)字序列，其中第一部分被乘以第 一類型的正交碼，而第二部分被乘以預(yù)定系數(shù)和第二類型的正交碼。該電路還被配置為：計(jì) 算數(shù)字序列的逆傅里葉變換以獲得數(shù)字序列的同相分量和正交相位分量；以及對(duì)數(shù)字序列 的同相分量和正交分量進(jìn)行正交調(diào)制，從而以所述預(yù)定發(fā)射頻率發(fā)送數(shù)字序列，其中發(fā)送 的數(shù)字序列被乘以由接收器確定的預(yù)編碼系數(shù)。
[0018] 根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的另一方面，提供一種MMO接收器，所述MMO接收器包括：多個(gè) 接收器天線，被配置為接收由多個(gè)發(fā)射器天線發(fā)送的數(shù)字序列。該接收器還包括電路，該電 路被配置為：對(duì)于每個(gè)接收器天線，通過(guò)將接收到的數(shù)字序列乘以第一類型的正交碼和第 二類型的正交碼來(lái)解調(diào)接收到的數(shù)字序列；基于解調(diào)的接收器天線的數(shù)字序列，確定具有 最高信噪比的接收器天線；基于發(fā)射器天線和接收器天線之間的信道增益以及接收器天線 的分集增益，計(jì)算與確定的接收器天線對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼系數(shù)；以及向發(fā)射器通知與確定的天 線對(duì)應(yīng)的預(yù)編碼系數(shù)。
[0019] 作為一般介紹提供了前面的段落，并且這些段落不是旨在限制下面的權(quán)利要求的 范圍。通過(guò)參照下面結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述，將會(huì)最好地理解描述的實(shí)施例以及其它優(yōu) 點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 將會(huì)容易地獲得對(duì)本公開(kāi)內(nèi)容的更完整的理解及其許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)楫?dāng)結(jié)合 附圖考慮時(shí)通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，其將會(huì)變得更好理解，其中：
[0021] 圖1是表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的MMO系統(tǒng)的方框圖；
[0022] 圖2是表示根據(jù)實(shí)施例的MMO系統(tǒng)的發(fā)射器的方框圖；
[0023] 圖3描述根據(jù)實(shí)施例的接收器的方框圖；
[0024] 圖4表示示例性數(shù)據(jù)多路復(fù)用操作；
[0025] 圖5表示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例的數(shù)據(jù)排列；
[0026] 圖6表示由數(shù)據(jù)分離器執(zhí)行的示例性數(shù)據(jù)分離操作；
[0027] 圖7是表示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的發(fā)射器和接收器的方框圖；
[0028] 圖8是表示根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的另一實(shí)施例的發(fā)射器和接收器配置的方框圖；
[0029]