多輸入多輸出(mimo)系統的多流同相的製作方法

2023-06-06 21:17:31

專利名稱：多輸入多輸出(mimo)系統的多流同相的製作方法
技術領域：
本發明涉及無線電通信系統。本發明尤其針對,而不局限於，用於從多個無 線電，發送獨立數據流的設備和方法。
技術背景無線信道的容量能夠M利用多發送和多接收天線而得到很大提高。這已經 Mil開環多輸入多輸出(MMO)方案，例如貝爾實驗室分層空時(BLAST) 體系結構而得到證實。開環MMO方案不需要任何如閉環MMO方案中的從接收 機到發射機的反饋鏈路。然而，通過禾擁如閉環MIMO方案中的由接收機向發 射機提供的瞬時信道狀態信息，信道容量得到進一步提高。閉環MIMO方案包 括作為最優閉環MMO方案的本徵模式(eigenmode) -BLAST,以及能夠達到開 環MMO容量的每天線速率控制(PARC)。在PARC中，從每個發送天線發送獨 立編碼和調製的 流。旨數據流的編碼率由接收機經由反饋機制來提供。最優閉環MMO方案需要大量從接收機反饋至發射機的瞬時信道信息，而 PARC則需要較少的反饋。然而，PARC在某些條件下表現不良，例如低信噪 比(SNR)條件下，具有相關天線的系統，接收天線少於發送天線的系統，以 及具有萊斯(R!cean)衰落的信道。在這些劍牛下，MMO信M常不f,支持 與發送天線數量相同的數據流的傳輸(當在PARC中進行時)。這就限制了PARC 的容量。這個問ISiM^擇f妙ARC (S-PARC)得以部，軍決，S-PARC^PARC 的擴展。S-PARCttW頓與數據流數量相同的發送天線來發送與信道能夠支持 的數據流數量相同的數據流。在，條件下，S-PARCtkPARC表現更好。然而， 由於S-PARC可能並不利用全部發送天線，因而其容量顯著地低於最優閉環 MMO。因此，本領域中需要的是一種閉環MMO方案，其Mil利用全部發送天線來 發 應性(adaptive)數量的數據流從而克月艮了傳統系統和方法的不足。本發 明提供了這樣的系統和方法。 發明內容本發明是用於在無線電通信系統中實施閉環MMO方案的系統和方法，在一 個實施例中，所述閉環MMO方案利用全部發送天線來發皿應性數量的數據 流。S31過將發送天線集分割(partition)成互斥子集以在"同柑'之後發送3fci 流來實現。術語"同相(co-phasing)"指一種過程，在該過程中相對相位旋 轉被應用至從多個天線發送的數據流。同相的相i^與波束賦形(beamfomiing) 對以，除了同相是根據由接收機反饋至發射機的瞬時信道狀態信息來執行的。相對相位旋轉(同相角)被設計為使接收信號功率最大化，其使得信道容a^似最大化。可以使用迭代算法來尋找(find)同相角。該方案，此處被稱為"多 流同相"(MSC)，需要與S-PARC類似的複雜度和反饋。然而，MSC顯著地優於 S-PARC並艦很多所關心的信道而言實現了接近於最優閉環MIMO的容量。因此， 一方面，本發明針對一種從多個發送天線的子集發送多個獨立M流 的方法。該方法包括由接收機確定對多個發送天線的分割,該分割在所有可能的 分割中提供最高信道容量，以及向發射機提供有關所確定的分害啲信息。發射 機根據所確定的分割的信息將多個發送天線分割成互斥子集，對^天線應用相對相位旋轉，並且從^h分害啲天線子集發送3te麵流。另一方面,本發明針對一種從多個發送天線的選定子集發送數據流的方法。 該方法包括由接收機將多個發送天線分割成多個子集；並且由接收機為^子 集計算要應用至子集中的每個發送天線的相對相位旋轉，以及應用了相對相位 旋轉的子集的流容量。然後接收機選擇具有最高流容量的子集並且把有關選定 子集的信息發送給發射機。然後在將相對相位旋轉應用至選定子集中的發送天線之後，Mt機/A^:送天線的選定子集發送數據流。再一方面，本發明針對一種從多個發送天線的子集發送多個獨立數據流的 無線電系統。接收機包括用於確定對多個發送天線的分割的裝置,該分割在所有 可能的分割中提供最高信道容量，以及用於將有關所確定的天線分割的信息發 送至刻対幾的裝置。劃寸機包括用於根據所確定的分割信息將多個發送天線分割成互斥子集的裝置；用於將相對相位旋轉應用至^發送天線的裝置；以及 用於從發送天線的^分割子集發送獨立數據流的裝置。再另一方面，本發明針對一種從多個發送天線的選定子集發送數據流的無 線電系統。該系統包括接收機，該接收機具有用於將多個發送天線分害喊多個 子集的裝置；以及用於為每個子集計算要應用至子集中的每個發送天線的相對相位旋轉以及應用了相對相位旋轉的子集的流容量的裝置。接收ma^擇具有最高流容量的子氣並且將有關選定子集的信息發超劃付幾。系統還包括發射 機，該發射機包括用於在將同相角應用至選定子集中的發送天線之後從發送天 線的選定子集發送數據流的裝置。


在後續部分中，將參考在附圖中圖示的示例性實施例來描述本發明，其中 圖1是圖示出根據本發明的教導的、由發射機禾啦收機執行的示例性總(overall)多流同相過程的步驟的流程圖；圖2是圖示出根據本發明的教導的、由接收機計算信道狀態反饋信息的示 例性過程的步驟的流程亂圖2B是圖示出根據本發明的教導的、由接收機計算信道狀態反饋信息的可 替換的示例性過程的步驟的流程亂圖3是圖示出根據本發明的教導的、由發射機利用信道狀態反饋信息來使 傳輸容量最大化的示例性過程的步驟的流程亂圖4是本發明的發射機的實施例的簡化框圖；圖5是本發明的接收機的實施例的簡化框圖；圖6是本發明的系統的實施例的簡化框圖。
具體實施方式
圖1是圖示出根據本發明的教導的、由發射機和接收機執行的示例性的總 的多流同相過程的步驟的流程圖。在步驟ll，接收機確定信道狀態信息，該過 程在圖2和圖2B中被更詳細地示出。在優選實施例中，信道狀^t息包括分割 艦個子集的最優天線分割，齡天線的同相角，以及最優天線分割的流容量(即 速率)信息。在步驟12，接收機發送信道狀態信息至^l種幾。在步驟13，發射 機根據從接收機接收的天線分害U信息將輸入信號分離(demultiplex)艦個3te 流。每個流可以被以不大於流容量的速率進行編碼和調製。^流也可以被縮 放(scale)。在步驟14，劃寸機將天線分割*個子集並根據信道狀態信息將同 相角應用至^天線。在步驟15，發射機AAK個天線子集發^K個數據流。因此，根據通過反饋信道從接收機接收到的瞬時信道信息，發射機把輸入 信號分艦個判蟲的流，並發送數據符號(流)的並行序歹侄多傾線。應用於 *天線的不同的相位旋轉減少了相互幹擾。ffiil並行地發^K個流，發m個符號所需要的傳輸時間減少到一個信道使用的時間。總傳輸速率是所有單獨流 速率的總和。圖2是圖示出根據本發明的教導的由接收機計算信道狀態反饋信息的示例 性過程的步驟的流程圖。接收機分析每種可能的分割並在所有可能的分割中確 定提供最高信道容量(即總傳輸速率)的分割。如果發射機不支持所有可能的分 割，貝IJ接收機可以只分析發射機所支持的那些分割。每種分割確定天線子集的 數量，在每個子集中有哪些天線，從每個天線子集發送的數據流的容量，以及 要對*子集中的天線應用什麼同相角。過程開始於步驟21，其中對J種分割中的第一種分割過行分析。給定發送 和接收天線的數量，接收機確定所有可能的(或所希望的)發送天線集分割。接收機還知道(或估計)信道響應矩P鉺和噪聲變量乂 。在步驟22，同相角《(") M使用等式(9)和下面所述的迭代技術來確定。在步驟23，使用等式(4) 計算預濾波(prefflter)權矩陣『(")。在步驟24，使用等式(5)將預濾波信道G(") 作為『(w)和信道脈衝響應矩卩招的乘積來計算。在步驟25，使用等式(6)來估 算(evaluate)第一種分割的信道容量C(")。在步驟26，該過程確定是否所有J 種分害嘟已被分析。如果否，該過程在步驟27齒％^+1，並且返回至陟驟21 以分析下一種可能的分害i」。如果所有的琳分害嘟已被分析，則該過程iSA步驟 28，其中接收mi^擇使容量最大化的分割(例如；)。在步驟29，確定i是否等 於1，這裡的^是與選定分害,對應的輸入流的數量。如果仝=1，該過程SA 步驟30並確定流容量。如果2>1，該方法進入步驟31，其中使用等式(12) 來獲得每個輸入^k—,2,K，義的流容量。在步驟32，接收機發送預定義的信道 狀^^言息至，機。圖2B是圖示出根據本發明的教導的、由接收機計算信道狀態反饋信息的可 替換的示例性過程的步驟的流程圖。接收機分析每種可能的分割,並^j^有可能 的分割中確定提供最高信道容量(即總傳輸速率)的分割。如果劃寸機不支持所有 可能的分割，則接收機可以只分析發射機所支持的那些分割。每種分割確定天 線子集的數量，每個子集中有哪些天線，從每個天線子集發送的數據流的容量， 以及要對在每個子集中的天線應用什麼同相角。過程開始於步驟210，其中對J種分割中的第一種分割過行分析。給定發送 和接收天線的數量，接收機確定所有可能的(或所希望的)發送天線集分割。接收機還知道(或估計)信道響應矩卩輛和噪聲變量7V。。在步驟220，接收t/U人第n種分割中的最後一個數據流開始。在步驟230，同相角《(")艦1頓等式 (14)和下面所述的迭代技術來確定。在步驟240，使用等式(17)來估計^K 個數據流的容量。在步驟250，該過程確定是否所有數據流都已經被估算。如果 否，則該過程在步驟260迭f^l^k-l 。在步驟270，使用等式(18)計算第n種分 割的總容量。在步驟280，該過程確定是否所有琳分割都已經被分析。如果否， 則該過程在步驟290迭f^n^+l ，並且返回到步驟210以分析下一種可能的分割。 如果所有的琳分害嘟已被分析，則該過程駄步驟300，其中接收t腿擇使容 量最大化的分割(例如糹)。在步驟310，接收機發送預定義的信道狀態信息至 鄉機。圖3是圖示出根據本發明的教導的、由發射機禾,信道狀態反饋信息使傳 輸容量最大化的示例性過程的步驟的流程圖。在步驟34，發射機接收到來自接 收機的瞬時信道狀劍言息。在一個實施例中，信道狀劍言息包括分割艦付集 的最優天線分割，每個天線的同相角，以及最優天線分害啲流容量(即速率) 信息。在步驟35，對寸機如信道狀態信息附旨示的那樣將發送天線分割艦個 子集。在步驟36，輸入信號被分離i^K個獨立的數據流，其在步驟37被可選地 編碼、調製和縮放。在步驟38，刻寸機將同相信息應用至W^集中的天線， 並且在步驟39， ffl^齡天線子集並行發送獨立的翻流。下面的部分將更詳 細地描述在接收機和發射機這二者中執行的過程。考慮具WM個發送天線禾附個接收天線的通信系統(即，MxN MMO系統)。假設信道是準靜態和平坦衰落的。基帶系統模型可寫為_y = +^ (1)其中h,^dA,r是發送信號，Ly，幾,，;vf是接收信號，//4U題xM信 道脈衝響應矩陣，[Wl,w2,，Mvf是均值為0並且協方差矩陣為W入的高斯噪聲 矢量，其中^表示NxN單位矩陣。總的平均發射功率為^，= & (2)所得到的發送信號為工=^ (3) 其中[^、義&]T是被分離成《《A/個能夠被獨立編碼和調製的流的輸入信號， W^MxK預濾波權矩陣。下面描述一種確定預濾波權矩陣的方法。假設在接收機已知信道脈衝響應矩卩鋼和噪聲變量W。。本領域技術人員將會理解的是，真 值會^由它們的估計值來代替。設^4(")一a,為發送天線集索引(index) {1， 2， K， M〉的 第n種分割。集合& (w)包含用來發送第n種分割中的mk個輸入流的天線索弓I 。 包含在分割中的集合都被約束為互斥的，並且*集合至少包含一個元素。第n 種天線集分害啲預濾波權矩陣由下式給出.-'formula see original document page 10
其中^(")^Mxl列矢量，其中在we^(")行中為h(")i非零元素e力")，而在 其餘行中為零元素。其中《(w)是魏個數據流和第m個發送天線(對應於預i^波 權矩陣的第m行和敷列)的同相角的弧度表示，|—J護合"的大小。預^^波信道由下式給出formula see original document page 10
該方案的容量由下式給出 z 1(5)formula see original document page 10
(6)同相角《(w)可以通過最大化信道容量來尋找。能夠看到，在低SNR情況下， 這相當於最大化預濾波信道自相關矩陣C^(w)G(w)的跡(trace):Tformula see original document page 10
以尋找同相角。跡度量(trace metric)等於總的接收信號功率，也是角度的非線 性函數。然而，跡度量在輸入流中去耦(decouple),這使得為^Th數據流獨立 地尋找同相角得以實現。根據該跡度量，對於每一個we^(w)，敘個流的同相 角育^多通過使用偏導數來尋找formula see original document page 10(8)育^多看到，最優同相角W W滿足等式:formula see original document page 11注意到對於^數據流，其中一個發送天線的同相角旨,被任意設為零(或 者其他值)，即對於一個m'e^(^),《.W = o。還應注意到等式(9)對於同相角 是非線性的，除了當|。》| = 2時。在這種情況下，《,(")=0， _@^於^(") = {附',附'}:formula see original document page 11對於|^(")|>2，能夠使用迭代算法確定同相角。最初，所有的同相角可以被設 為0 (或者某一其它值)。在每次迭代中，角度都M使用等式(9)以並行或者 串行的形式更新。在並行情況下，僅使用先前迭代中的角度來確定當前迭代的 角度，而在串行情況下，當前迭代中的角度通過使用先前迭代中的角度和當前 迭代中的預更新的角度來確定。接收機執行如前面圖2所示的過程，如果在步驟29確定》>1，則^Mr入箭Jel， 2， K， f的流容量在步驟31獲得為formula see original document page 11其中&向是矩陣G向的第k列，的是由Gt問=問,問,《，&問] 給出的Wx(f-yt + l)矩陣。所選分割/)與f速率{/^2,《,^， (i中^是最大比 特每符號速率，其小於或等於發射機支持的容量&(/}))，以及M-f同相角 ^問,hl,2,，t紅A(^ (不是任意集) 一起被發送給發射機。因此所需要的 反饋量就^M個實係數加上log卩比特的整數，這裡J是可能的(或者所希望的) 分割的數量。接下來我們將描述本發明中用於尋找同相角的可替換方法。信道容量還能 夠被表達為dc々) (13) 其中是第k個數據流的容量(流容量)，由下式給出formula see original document page 11其中 (")是矢巨陣『(")的第k歹U ，且是由,t (") = [M^ ("), Ww ("), a:, (")]給出的iVx(尺-hl)矩陣。育g夠通過最大化信道容量來尋找同相角《(")。然而， 因為信道容量是角度的複合非線性函數，所以難以實現最優化。作為替代，我們提出在給出高階(higherorder)流的同相角盼瞎況下，為數據流尋找使流容量 最大化的同相角。這一方案將在下面詳細描述。敘個,流的同相角可以艦最大化敘個翻流的容量來首先獲得，由下式給出C《(")=log21 + 7T 1 + -6仏y(15)這相當於最大化mK個數據流的接收信號增益，由下式給出:2Xe(16)在描述實際上如何為mK個數據流計算同相角之前，讓我們考慮一下為了計算其他數據流的角度而必須最大化的度量。假設"l，yt + 2,.,.,《個數據流的同相角已 經被估計，且分別為f("),《+2("),....，&(")。給出這對古計值，鋭個翻流的 角度育嫩M最大化相應的流容量來尋找，這相當於最大化白化的(whitened) 接收信號增益，由下式給出2Xe(17)其中L是以下矩陣的第m列(/w +d(" l;+1 )—1/2// (18)其中是矩陣中的..,《(")被其相應的估計值《+i( ),《+2(w)，....，&w代替所得的矩陣。為了包括mK個數據流的情況，我們設&+1(w) = 0。在敘個i好殿克的情況下，掛i夂信號是白化的，並且因此白化的接收信號增益等於接收信號增益。接下來我們描述如何使用以上度量來計算同相角。對於針髒"》，錄 個數據流的同相角能夠通過使用由下面的偏導數來尋找30(19)能夠看到，最優同相角《(")滿足等式:《(")=tan—其中(20)(21)注意至樹於每個數據^k，在子集^(")中的發送天線之一 (比方說附')的同相 角倉,被任意設定為零(或者其它值)，即《#) = 0。還應注意到等式(20)對 於同相角是非線性的，除了當卜k(n)卜2時。在這種情況下，《(")=0，且對於/ // 、e(") = tan—如前所述，育,使用迭代算法來確定卜k(n)l > 2時的同相角。 利用同相角估計，敘個數據流的容量被估計為(22)1 + -(")|-第n種分害啲總容量被估計為所有流容量之和(23)(24)接收* 擇使總容量最大化的分割5 。圖4是本發明刻寸機40的實施例的簡化框圖。如所示，輸入信號41被傳 到分離器(demultiplexer) 42，在其中輸入信號被分離成》個信號，所述》個信 號在編碼器/調製器43r43f中分別被以速率化^人Q)獨立地編碼和調製，以 生成f個流hA人^)。然後f個流由定標器(scaler) 44,44》進行縮放，並進行在傳輸之前由相位旋轉器45獨立Mlia行相位旋轉。Bk個流被以^《—)縮放，並在以角度《向，^問謝亍同相(相位旋轉)後，4柳發送天線的子集 "^)進行發送。天線集分割，》頓率，禾峒相角由接收機提供。圖5是本發明的接收機50的實施例的簡化框圖。如所示，輸入信號z由接 收機禾擁最小均方差判決反饋(MMSE-DFE)連續解碼器5V5U進行&理。 圖5中的粗線表示矢量，普通線條表示標量。鋭個流(階)的MMSE前饋濾波 器和反饋熗波器分別由下式給出(25)以及formula see original document page 14魏懶馬器生繊個輸入流的估計.^ 。實例考慮4x2 MMO系統的例子。根據MMO信道理論，我們知道能夠被發送 的輸入數據流的最優數量少於或等T"min(M,N^2。這種情況下有8種可能的發 送天線集分割 一種具有單輸入流(K=l)，其他具有兩，入流(K=2)。所述 分割如下formula see original document page 14對應於這些天線集分害啲預濾波權重矩陣在下面按順序給出formula see original document page 14一個3比特的整數可用於把所選分害,信號通知給發射機。對應於上述分割M這個整數的8種可能結果分別為化41(1)，《0)，《(4 f"4'(2),《(2),4 f,，4'(3"力3))〖"。，《(4),《(4))，〖2外41(5),41(5)), k,41(6),。,《(6)), f^2,《(7),《(7))和,《(8),《(8)}。 接收機反饋信道狀態信息至發射機。在本發明的優選實施例中，反饋信息包括分割選擇(可通ith文描述的整數來用信號通知)，以及選定分割的速斜口角度。圖6是本發明的系統的實施例的簡化框圖。該系統包括處於第一節點(節 點1) 52中的接收機50以及處於第二節點(節點2) 53中的發射機40。從功能 上講，接收機除了常規接收機組件外，還可以包括最優分割確定單元54和反饋 信道55。最優分割確定單元為接收信號56確定信道狀態信息。信道狀^f言息可 能包括與把發送天線57分割成K個子集的最優分割相關的分割信息。分割確定 單元54還確定要從^子集發送的數據流的容量，以及旨子集中的發送天線 的同相角。反饋信道55把該信息58發送至發射機40。在劃寸機40中，天線分害吩離器42根據從接收機接收的天線分割信息將 輸入信號41分離成K個獨立流。每個流可以被以不大於流容量的速率進fi^碼 和調製。每個流還可以被縮放。劃寸機將發送天線57分割成K付集，並且天 線相位旋轉單元45根據接收機50所提供的信息將同相角應用至每個發送天線。 然後mt機從天線57的K W集發送K個數據流59 。在對多流同相(MSC)和S-PARC的複雜度進行比較時，可以得出兩者 的複雜度在同一等級。兩種方案的發射機需要H似的複雜度，對於MSC僅需要 增加相位旋轉這一附加要求。兩種方案的接收機相同。MSC和S-PARC之間復 雜度的唯一區別就在於如何計算反饋係數。對於S-PARC，反饋係數是通過計算 發送天線集中所有可能的子集的容量以及隨後為所選子集計算每個流各自的容 量(流容量)來獲得的。對於MSC，反饋係數是通過計算發送天線集中所有可 能的分害啲容量以及隨後計算選定分害啲流容量來獲得的。發送天線集(除了空集)的子集數量是2^1。已經發現，對於2x2， 3x3和4x4的MMO系統，天線集分割的數量分別為2， 5和15。例如對於4x4系統(除了前面給出的4x2系統的分割)，分割為/\(9)={ {1,2}, {3}' {4}}, 0)={ {1,3}, {2}, {4}}, /\(" )={ {1,4}, {2}, {3}},4(12)={{2,3}, {1}' {4}}, /\(13)={ {2,4}, {1}, {3}}, /\(14)={ {3,4}, {1}, {2} },和 邪)={{1}, {2}' {3}, {4}}.對於2x2， 3x3和4x4的MIMO系統，分割數量(分別為2， 5和15)小分別為3， 7和15)。因此兩個方案需要相似次數的容量估算。MSC的一個附加要求是為針分害U計算同相角。閉合形式表駄，等式(11)， 被用於計算單個同相角。使用迭代算法來計算多個同相角。已經發現，前面所 描述的對串4豫代算法的兩次迭代可以提供很好的估計。因此，MSC和S-PARC 的複雜度是同一等級的。在本發明另一個實施例中，稱作選擇性MSC (S-MSC)，如^i^擇性PARC (S-PARC)中那樣對發送天線進行選擇性地利用。在S-MSC中，所有可能的(或 所希望的)發送天線集的子集都被考慮用於發送輸入流。達到最高容量的子集 !^擇。通過把集合S分割成所有可能的(或所希望的)分割(與在MSC中一 樣)並估算分害啲容量來尋找每付集S;a2人W (除了空集)的容量。集 合S的容量是所有分割中的最大容量。S-MSC在低SNR時有用，此時它可以 !^子地不在具有弱信號功率(低於或不太高於噪聲電平)的天線上浪費發射功 率。接收機通過假設發送天線的每個(或每個所希望的)子集以及尋找該子集 的最佳分害訴口容量來執行S-MSC的天線選擇。使容量最大化的子集也連同分割 一起被選擇。然後接收機用信號將該信息通知給發射機。在再一個實施例中，僅考慮某一(所希望的)分割。例如，對於4x4的MMO 系統，可以僅僅考慮分割^)=肌{2}，{4{4 和牟)={1,2,3,4}。第一種分割對應 於在四個天線上發送四個獨立的輸入流，第二種分害樹應於在同相之後在所有四個天線上發送一iii入流。本發明的其它實施例包括(a)使用替換方法(度量)來產生同相角，(b) 量化用於反饋的速率和/或角度信息，(c)根據天線增益差異的知識或估計，使 用不同的流功率定標(powerscaling),以及(d)使用天線相關信息。已經發現，MSC在包括低SNR，相關的接收，，接收，比發送，少的 系統、以^^斯衰落的許多實際瞎況下遠優於S-PARC。這是因為，與S-PARC不 同，MSCM頓所有纖來纖同相的適應性i爐的繊流，這可以實現高SNR。 對於具棘斯鶴(8dB視向分量)的44MIM0系統，MSC在3比f梅符號的 速率下，比S-PARC多獲得3.8dB的增益。對於許多所關心的MMO信道，MSC t SNR範圍內獲得與最優閉環MIMO方案非常,的容量。這在僅需要和 S-PARC相似的M^度和反饋需求(繊A籲最優閉環MMO的需求)的,兄下 就可超U。本領域技術人員將認識到，本申請中描述的創造性概念可以在廣泛的應用 範圍內被修改和改變。因此，專利主體的範圍不應限於前面討論的任何特定的 示例性教導，而是由下述權利要求來限定。
權利要求
1.一種在無線電系統中與第二節點(53)中的發射機(40)進行通信的包含在第一節點(52)中的接收機(50)中的方法，其中多個獨立數據流被從多個發送天線(57)的子集發送，所述方法包括確定(11)對多個發送天線(57)的分割，該分割在所有可能的分割中提供最高信道容量；向發射機(40)提供(12)有關所確定的發送天線分割的信息，以使得發射機能夠根據所確定的分割信息將多個發送天線(57)分割成互斥子集。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中確定對多個發送天線(57)的分割的步 驟，其特徵進一步在於確定發送天線子集的數量，在每個子集中包括哪些發送 天線，要從每個發送天線子集發送的數據流的容量，以及要應用至每個子集中 的發送天線的相對相位旋轉。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中確定要應用至*發送天線的相對相位 旋轉的步驟，其特徵進一步在於為每個發送天線確定使接收信號功率最大化的 同相角。
4. 根據權利要求3所述的方法，其中為齡發送天線確定同相角的步驟，其 特徵進一步在於為#^發送天線子集計算預濾波權矩陣；將預濾波信道作為預濾波權矩陣和信道脈衝響應矩陣的乘積來計算； 計算預i^波信道自相關矩陣的跡度量；以及 對 量進，於去耦以便為*數據流獨立地確定同相角。
5. 根據權禾腰求1所述的方法，其中確定對多個發送天線(57)的分割的步 驟，其特徵進一步在於假設將發送天線集分害喊子集的每種可能的分割； 為每種天線分割，確定要應用至W"子集中的每個發送天線的同相角； 為每種發送天線分割，確定總信道容量；以及 選擇提供最高信道容量的發送天線分割。
6. 根據豐又利要求5所述的方法，其中將發送，集分割成子集的每種可能的 分害憶指刻材幾所支持的每個發送天線子集。
7. 根據權利要求1所述的方法，其中確定對多個發送天線的分割的步驟，其特tiea—步在於將多個發送天線分割(11)成多個子集； 為^1^集計算(21):要應用至子集中的^t發送天線的相對相位旋轉(22);以及應用了所述相對相位旋轉的子集的流容量(25); 選擇(28-31)具有最高流容量的子集；以及 發送(32)與選定子集相關的信息至劃寸機。
8. 根據權利要求7所述的方法，其中將多個發送天線分害城多^集的步 驟，其特徵進一步在於將多個發送天線分割成每種可能的天線子集。
9. 根據權利要求7所述的方法，其中將多個發送天線分割成多個子集的步 驟，其特 —步在於將多個發送天線分害喊劃材幾所支持的齡天線子集。
10. 根據權利要求2所述的方法，其中為每個分割子集中的旨發送天線計 算相對相位旋轉的步驟，其特徵進一步在於利用迭代算法為每個發送天線尋找 使得就子集而言在接收機處的接收信號強度最大化的相對相位旋轉。
11.一種與第二節點中的發射機進行通信的第一節點中的無線電接收機，所 述，機具有多個發送天線，所述接收機的特徵在於包括用於確定(51r51k)將多個發送天線分割成子集的分割的裝置，所確定的 分割在所有可能的分割中提供最高信道容量；以及用於發送有關所確定的分害啲信息至發射機的裝置。
12. 根據權利要求11所述的無線電接收機，其中用於確定分割的裝置還包括為每個子集計算(51r51k)要應用至子集中的每個發送天線的同相角，和 應用了所述同相角的子集的流容量的裝置；以及 用於選擇具有最高流容量的子集的裝置；其中用於發送有關所確定的分割的信息至發射機的^S還發送有關具有最 高流容量的選定子集的信息至發射機。
13. 根據權利要求11所述的無線電接收機，其中用於確定對多個發送天線的 分割的裝置，其特徵進一步在於用於確定發送天線子集的數量，在每^f集中 包括哪些發送天線，以及要應用至每個發送天線的相對相位旋轉的裝置。
14. 根據權利要求13所述的無線電接收機，其中用於確定要應用至*發送天線的相對相位旋轉的裝置，其特徵進一步在於用於為每個發送天線確定使在 接收機處的接收信號功率最大化的同相角的裝置。
15. 根據權利要求11所述的無線電接收機，其中用於確定多個發送天線的分 割的裝置，其特徵進一步在於用於為每個可能的發送天線子集確定流容量的裝置；用於為每種發送天線分害鵬定總信道容量的裝置； 用於選擇提供最高信道容量的發送天線分割的裝置。
16. 根據權利要求15所述的無線電接收機，其中每個可能的發送天線子集意指鄉in^支持的每個發送天線子集。
17. —種與第一節點(52)中的接收機(50)進4fM信的第二節點(53)中 的無線電發射機(40)，所述發射機具有多個發送天線(57)，其中所述發射機 的特徵在於包括用於從接收機接收由接收機所確定的將多個發送天線(57)分割成子集的 分割的裝置，所確定的分害依所有可能的分割中提供最高信道容量；用於根據所確定的分割的信息將多個發送天線分割(42)成互斥子集的裝置；用於將相對相位旋轉應用(45)至每個發送天線的裝置；以及 用於從發送天線的每個分割子集發送獨立數據流的裝置。
18. —種在無線電系統中與第一節點(52)中的接收機(50)進fi^信的包 括在第二節點(53)中的發射機(40)中的方法，其中多個獨立數據流被從多 個發送天線的子集發送，所述方法包括從接收機(50)接收由接收機所確定的將多個發送天線(57)分割成子集 的分割，所確定的分割在所有可能的分割中提供最高信道容量，根所確定的分害啲信息將多個發送天線(57)分割(42)成互斥子集； 將相對相位旋轉應用(45)至*發送天線；以及 從發送天線的每個分割子集發送獨立數據流。
19.一種無線電系統，包括如權利要求]1所述的第一節點(52)中的接收機 (50)，如權利要求17所述的與第一節點進，fM信的第二節點(53)中的發射機 (40)，以及多個發送天線(57)，所述劃寸機從多個發送天線的子集發送多個獨 立翻流。
全文摘要
用於從多個發送天線的子集發送多個獨立數據流的系統和方法。該方法包括由接收機(50)確定(11)發送天線分割，其包括要應用至每個發送天線的相對相位旋轉，在可能的分割中該分割產生最高信道容量。然後接收機(50)提供(12)分割信息至發射機(40)，包括發送天線子集的數量，在每個子集中包含哪些發送天線，要從每個天線子集發送的數據流的容量，以及要應用至每個子集中的天線的相對相位旋轉。發射機(40)根據分割信息將多個發送天線分割(35)成互斥子集，將相對相位旋轉應用(38)至每個發送天線，並且從發送天線的每個子集以不大於流容量的速率發送(39)獨立數據流。
文檔編號H04B7/04GK101326741SQ200680045900
公開日2008年12月17日 申請日期2006年12月5日 優先權日2005年12月7日
發明者A·哈菲茨 申請人:艾利森電話股份有限公司