復(fù)雜性降低的波束受控mimo ofdm 系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】復(fù)雜性降低的波束受控ΜΙΜΟOFDM系統(tǒng)
[0001] 本申請是申請日為2007年04月24日、申請?zhí)枮?00780014686. 8、發(fā)明名稱為"復(fù) 雜性降低的波束受控ΜΙΜΟ0FDM系統(tǒng)"的中國專利申請的分案申請。
[0002] 根據(jù)35U.S.C. § 119要求優(yōu)先權(quán)
[0003] 本專利申請要求享受2006年4月24日提交的、題目為"ReducedComplexity SteeredΜ頂0OFDMSystems"的臨時(shí)申請No. 60/794, 615的優(yōu)先權(quán)，臨時(shí)申請 No. 60/794, 615已轉(zhuǎn)讓給本申請的受讓人，故明確地以引用方式加入本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004] 概括地說，本發(fā)明涉及通信，具體地說，本發(fā)明涉及在多輸入多輸出（Μπω)系統(tǒng) 中發(fā)射數(shù)據(jù)的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0005] 在無線通信系統(tǒng)中，發(fā)射機(jī)可以利用多個(gè)（Τ)發(fā)射天線向配備有多個(gè)（R)接收天 線的接收機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。多個(gè)發(fā)射天線和接收天線構(gòu)成Μ頂0信道，其可以用于增加吞吐量和 /或提高可靠性。例如，發(fā)射機(jī)可以從Τ個(gè)發(fā)射天線同時(shí)發(fā)射多達(dá)Τ個(gè)數(shù)據(jù)流，從而提高吞 吐量。作為另一種選擇，發(fā)射機(jī)可以從所有Τ個(gè)發(fā)射天線發(fā)射單一數(shù)據(jù)流，從而改善接收機(jī) 的接收。
[0006] 通過在Μ頂0信道的本征模上傳輸數(shù)據(jù)，可以獲得良好的性能（例如，高吞吐量）。 可以將本征模視為正交空間信道。為了在本征模上發(fā)射數(shù)據(jù)，發(fā)射機(jī)需要獲得發(fā)射控制矩 陣，并使用該發(fā)射控制矩陣進(jìn)行空間處理，其中，發(fā)射控制矩陣是基于Μπω信道響應(yīng)矩陣 導(dǎo)出的。
[0007] 系統(tǒng)可以具有多個(gè)用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖虞d波。發(fā)射機(jī)可以獲得每一個(gè)子載波的發(fā)射 控制矩陣，以便在每一個(gè)子載波的本征模上傳輸數(shù)據(jù)，并使用發(fā)射控制矩陣進(jìn)行各子載波 的空間處理。然而，推導(dǎo)每一個(gè)子載波的發(fā)射控制矩陣需要發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)的大量計(jì) 算資源。此外，還需要大量的無線電資源，以便從接收機(jī)向發(fā)射機(jī)發(fā)送發(fā)射控制矩陣或?qū)ьl 信號，其中，導(dǎo)頻信號用于導(dǎo)出發(fā)射控制矩陣。
[0008] 因此，在本領(lǐng)域中需要用較少的計(jì)算和反饋開銷來發(fā)射數(shù)據(jù)的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本文描述了使用信道信息發(fā)射數(shù)據(jù)的技術(shù)，其中，信道信息是用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃?有子載波的一個(gè)子集的信道信息。該技術(shù)可以在降低計(jì)算量和反饋開銷的情況下，提供良 好的性能。
[0010] 在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)射機(jī)站接收至少一個(gè)子載波的信道信息，其中，至少一個(gè)子載 波是用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄠€(gè)子載波的一個(gè)子集。該信道信息可以包括至少一個(gè)子載波的至少 一個(gè)發(fā)射控制矩陣、至少一個(gè)特征向量組、至少一個(gè)信道響應(yīng)矩陣或至少一個(gè)信道協(xié)方差 矩陣。該信道信息還可以包括在至少一個(gè)子載波上發(fā)送的非受控導(dǎo)頻符號和受控導(dǎo)頻符 號。在任何情況下，發(fā)射機(jī)站從該信道信息中獲得至少一個(gè)子載波的至少一個(gè)發(fā)射控制矩 陣。發(fā)射機(jī)站確定多個(gè)子載波各自的發(fā)射控制矩陣，其可以：（1)設(shè)置為等于至少一個(gè)子載 波中最接近的一個(gè)子載波的發(fā)射控制矩陣；（2)通過對兩個(gè)或更多個(gè)最接近子載波的兩個(gè) 或更多個(gè)發(fā)射控制矩陣進(jìn)行插值來導(dǎo)出。發(fā)射機(jī)站使用多個(gè)子載波各自的發(fā)射控制矩陣， 進(jìn)行各子載波的發(fā)射控制或波束控制。
[0011] 在一個(gè)實(shí)施例中，接收機(jī)站向發(fā)射機(jī)站發(fā)送至少一個(gè)子載波的信道信息，并接收 在多個(gè)子載波上發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸。接收機(jī)站可以獲得至少一個(gè)子載波的至少一個(gè)信道響應(yīng) 矩陣，并分解該至少一個(gè)信道響應(yīng)矩陣以獲得至少一個(gè)發(fā)射控制矩陣，如下文描述的Y(k) 和/或n(k)。接收機(jī)可以把至少一個(gè)發(fā)射控制矩陣Y(k)作為顯式反饋進(jìn)行發(fā)送。接收機(jī) 站還可以使用至少一個(gè)發(fā)射控制矩陣ΠΟΟ，在至少一個(gè)子載波上發(fā)送受控導(dǎo)頻符號。該受 控導(dǎo)頻符號是隱示反饋的一種形式。以與發(fā)射機(jī)站相同的方式，接收機(jī)站根據(jù)至少一個(gè)發(fā) 射控制矩陣，確定多個(gè)子載波的發(fā)射控制矩陣。根據(jù)這些子載波的信道響應(yīng)矩陣和發(fā)射控 制矩陣，接收機(jī)站導(dǎo)出多個(gè)子載波的空間濾波器矩陣。隨后，接收機(jī)站使用空間濾波器矩陣 進(jìn)行檢測。
[0012] 下文進(jìn)一步地詳細(xì)描述本發(fā)明的各個(gè)方面和實(shí)施例。
【附圖說明】
[0013] 通過下面結(jié)合附圖給出的詳細(xì)描述，本發(fā)明的實(shí)施例和各個(gè)方面將變得更加顯而 易見，在所有附圖中，相同的標(biāo)記表示相同的部件。
[0014] 圖1示出了發(fā)射機(jī)站和接收機(jī)站的模塊圖。
[0015] 圖2示出了固定的子載波的信道信息的反饋。
[0016] 圖3示出了變化的子載波的信道信息的反饋。
[0017] 圖4示出了在IEEE802. 11的信道信息的反饋。
[0018] 圖5示出了發(fā)射（TX)空間處理器的模塊圖。
[0019] 圖6示出了接收（RX)空間處理器的模塊圖。
[0020] 圖7示出了用于發(fā)射數(shù)據(jù)的處理過程。
[0021] 圖8示出了用于發(fā)射數(shù)據(jù)的裝置。
[0022] 圖9示出了用于接收數(shù)據(jù)的處理過程。
[0023] 圖10示出了用于接收數(shù)據(jù)的裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 本文使用的"示例性的"一詞意味著"用作例子、例證或說明"。本文中描述為"示例 性"的任何實(shí)施例或設(shè)計(jì)方案不應(yīng)被解釋為比其他實(shí)施例或設(shè)計(jì)方案更優(yōu)選或更具優(yōu)勢。
[0025] 本文描述的發(fā)射技術(shù)可以用于各種無線通信網(wǎng)絡(luò)，例如，無線廣域網(wǎng)（WWAN)、無線 城域網(wǎng)（WMAN)、無線局域網(wǎng)（WLAN)等等。術(shù)語"網(wǎng)絡(luò)"和"系統(tǒng)"經(jīng)常互換地使用。本技術(shù) 還可以用于各種多址方案，例如，頻分多址（FDMA)、碼分多址（CDMA)、時(shí)分多址（TDMA)、空 分多址（SDMA)、正交FDMA(OFDMA)、單載波FDMA(SC-FDMA)等等。0FDMA網(wǎng)絡(luò)采用正交頻分 復(fù)用（OFDM)。SC-FDMA網(wǎng)絡(luò)采用單載波頻分復(fù)用（SC-FDM)。0FDM和SC-FDM將系統(tǒng)帶寬劃 分成多個(gè)（K)正交的子載波，其也稱作為音調(diào)、頻點(diǎn)等等?？梢杂脭?shù)據(jù)調(diào)制每一個(gè)子載波。 通常來說，在頻域使用OFDM發(fā)送調(diào)制符號，在時(shí)域用SC-FDM發(fā)送調(diào)制符號。為了說明起 見，下文描述的發(fā)射技術(shù)用于基于OFDM的網(wǎng)絡(luò)，其可以是0FDMA網(wǎng)絡(luò)、實(shí)現(xiàn)IEEE802. 11a、 IEEE802.llg和/或IEEE802. 1In的WLAN或者一些其它網(wǎng)絡(luò)。
[0026] 圖1示出了無線通信網(wǎng)絡(luò)100的兩個(gè)站110和150的實(shí)施例模塊圖。對于下行鏈 路（前向鏈路）傳輸，站110可以是接入點(diǎn)、基站、節(jié)點(diǎn)B和/或某種其它網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的一部 分，并可以包括上述網(wǎng)絡(luò)實(shí)體的一些或所有功能。站150可以是終端、移動(dòng)站、用戶設(shè)備、用 戶單元和/或某種其它設(shè)備的一部分，并可以包括上述設(shè)備的一些或所有功能。對于上行 鏈路（反向鏈路）傳輸，站110可以是終端、移動(dòng)站、用戶設(shè)備等的一部分，站150可以是接 入點(diǎn)、基站、節(jié)點(diǎn)B等的一部分。站110是配備有多個(gè)（T)天線的用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)射機(jī)。 站150是配備有多個(gè)（R)天線的用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕邮諜C(jī)。每一個(gè)發(fā)射天線和每一個(gè)接收天 線都可以是物理天線或天線陣列。
[0027] 在發(fā)射機(jī)站110,發(fā)射（TX)數(shù)據(jù)處理器120從數(shù)據(jù)源112接收業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，根據(jù)一 個(gè)或多個(gè)速率處理（例如，格式化、編碼、交織和符號映射）該業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，并生成數(shù)據(jù)符號。 如本文所使用的，數(shù)據(jù)符號是用于數(shù)據(jù)的符號，導(dǎo)頻符號是用于導(dǎo)頻的符號，并且一般情況 下，符號是復(fù)值。數(shù)據(jù)符號和導(dǎo)頻符號可以是諸如PSK或QAM的調(diào)制方案中的調(diào)制符號。 導(dǎo)頻信號是發(fā)射機(jī)和接收機(jī)均預(yù)先知道的數(shù)據(jù)。速率可以指示數(shù)據(jù)速率或信息比特速率、 編碼方案或碼率、調(diào)制方案、分組大小和/或其它參數(shù)。還可以將速率稱作為分組格式、傳 輸格式或一些其它術(shù)語。TX數(shù)據(jù)處理器120將數(shù)據(jù)符號解復(fù)用成Μ個(gè)流，其中1 <Μ<T。 還可以將數(shù)據(jù)符號流稱作為數(shù)據(jù)流、空間流、輸出流或一些其它術(shù)語。
[0028]ΤΧ空間處理器130將數(shù)據(jù)符號與導(dǎo)頻符號進(jìn)行復(fù)用，對數(shù)據(jù)符號和/或?qū)ьl符號 執(zhí)行如下文所述的發(fā)射控制，并向Τ個(gè)發(fā)射機(jī)（TMTR) 132a到132t提供Τ個(gè)輸出符號流。每 一個(gè)發(fā)射機(jī)132處理（例如，0FDM調(diào)制、轉(zhuǎn)換為模擬信號、濾波、放大和上變頻）其輸出符 號流并生成調(diào)制的信號。從天線134a到134t分別發(fā)射來自于發(fā)射機(jī)132a到132t的T個(gè) 調(diào)制的信號。
[0029] 在接收機(jī)站150,R個(gè)天線152a到152r從發(fā)射機(jī)站110接收T個(gè)調(diào)制的信號，并 且每個(gè)天線152向各自的接收機(jī)（RCVR) 154提供所接收的信號。每一個(gè)接收機(jī)154處理 (例如，濾波、放大、下變頻、數(shù)字化和0FDM解調(diào)）其所接收的信號，向接收（RX)空間處理 器160提供所接收的數(shù)據(jù)符號，并向信道處理器194提供所接收的導(dǎo)頻符號。根據(jù)所接收 的導(dǎo)頻符號，信道處理器194對ΜΜ0信道響應(yīng)進(jìn)行估計(jì)，并向RX空間處理器160提供信道 估計(jì)量。RX空間處理器160使用信道估計(jì)量在所接收的數(shù)據(jù)符號上進(jìn)行ΜΠΚ)檢測，并給出 數(shù)據(jù)符號估計(jì)量。RX數(shù)據(jù)處理器170還處理（例如，解交織和解碼）數(shù)據(jù)符號估計(jì)量，并向 數(shù)據(jù)信宿172提供所解碼的數(shù)據(jù)。
[0030] 接收機(jī)站150可以向基站110發(fā)送反饋信息。該反饋信息可以包括一個(gè)或多個(gè)用 于傳輸?shù)乃俾?、發(fā)射控制矩陣、信道質(zhì)量指標(biāo)（CQI)和/或其它信息。ΤΧ信令處理器180處 理該反饋信息，將該反饋信息與導(dǎo)頻符號進(jìn)行復(fù)用，由ΤΧ空間處理器182進(jìn)行空間處理，發(fā) 射機(jī)154a到154r進(jìn)一步對其處理以生成R個(gè)調(diào)制的信號，并經(jīng)過天線152a到152r將該 調(diào)制的信號發(fā)射出去。
[0031]在發(fā)射機(jī)站110,T個(gè)天線134a到134t從接收機(jī)站150接收所調(diào)制的信號，接收 機(jī)132a到132t對其處理，RX空間處理器136對其進(jìn)行空間處理，RX信令處理器138對其 進(jìn)一步地處理以恢復(fù)由站150發(fā)送的反饋信息。基于該反饋信息，控制器/處理器140控 制向接收機(jī)站150的數(shù)據(jù)發(fā)射。基于所接收的導(dǎo)頻符號，信道處理器144可以估計(jì)信道響 應(yīng)并給出信道估計(jì)量，其可以用于發(fā)射控制。
[0032] 控制器/處理器140和190分別控制站110和150的操作。存儲(chǔ)器142和192分 別存儲(chǔ)站110和150的數(shù)據(jù)和程序代碼。
[0033] 每一個(gè)子載波k的RXT信道響應(yīng)矩陣Η00可以描述發(fā)射機(jī)站110的T個(gè)天線和 接收機(jī)站150的R個(gè)天線形成的ΜΜ0信道的特征，可以將HOO表示為：
[0035] 其中，項(xiàng)(k)(i= 1，. . .，R和j= 1，. . .，T)是子載波k的發(fā)射天線j和接收 天線i之間的耦合或復(fù)增益。根據(jù)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)110發(fā)送的導(dǎo)頻符號，接收機(jī)站150可以估 計(jì)HOO。為了