[發(fā)明專利]支持多輸入多輸出通信系統(tǒng)的圖案多樣性和相關(guān)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680002079.5
• 申請(qǐng)日: 2006-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101385249A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史蒂文·J·高伯格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 美商內(nèi)數(shù)位科技公司
• 主分類號(hào): H04B7/00
• 分類號(hào): H04B7/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 任永武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)領(lǐng)域，更進(jìn)一步，本發(fā)明涉及一種使用壓縮天線陣列操作的多輸入多輸出(MIMO)通信的接收機(jī)。?

背景技術(shù)

多輸入多輸出無(wú)線通信的系統(tǒng)包括位于發(fā)射機(jī)的多個(gè)天線元件和位于接收機(jī)的多個(gè)天線元件。在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)基于與之相關(guān)的天線元件而形成各自的天線陣列。?

天線元件用在多徑豐富的無(wú)線環(huán)境中，所以由于環(huán)境中各種散射物體的存在，每個(gè)信號(hào)都經(jīng)過(guò)多徑傳播。接收天線元件捕獲發(fā)射的信號(hào)，并且然后信號(hào)處理技術(shù)被應(yīng)用以分離發(fā)射的信號(hào)并恢復(fù)用戶數(shù)據(jù)。?

信號(hào)處理技術(shù)可以是盲源分離(BSS)方法。這種分離是“盲的”，是因?yàn)樵摲椒ń?jīng)常只利用關(guān)于發(fā)射信號(hào)、發(fā)射信號(hào)的源和傳播信道對(duì)發(fā)射信號(hào)的影響的有限信息而被執(zhí)行。三種普遍使用的盲信號(hào)分離的技術(shù)是主分量分析(PCA)、獨(dú)立分量分析(ICA)和奇異值分解(SVD)。?

多輸入多輸出通信系統(tǒng)在使發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的無(wú)線鏈路的容量得到改善的方面是有優(yōu)勢(shì)的。多徑豐富環(huán)境使多個(gè)正交信道在其中產(chǎn)生。對(duì)于單一用戶的數(shù)據(jù)可以在空中同時(shí)并行地通過(guò)這些信道并使用相同的帶寬而被發(fā)射。?

當(dāng)前的多輸入多輸出通信系統(tǒng)使用空間分集天線元件，因此可以形成的正交信道的數(shù)量不會(huì)減少。這樣實(shí)施的問(wèn)題是多輸入多輸出通信系統(tǒng)的性能通常與使用的天線元件的數(shù)量是成比例的。?

天線元件的數(shù)量的增加會(huì)增加用于多輸入多輸出通信系統(tǒng)的天線陣列的規(guī)模。當(dāng)多輸入多輸出接收機(jī)在小型便攜通信設(shè)備中實(shí)施時(shí)，對(duì)大量的天線元件而言?沒(méi)有可用的空間，并且在通信設(shè)備之外安裝天線元件對(duì)用戶來(lái)說(shuō)也是個(gè)問(wèn)題。?

在美國(guó)專利No.6,870,515中公開(kāi)了一種為多輸入多輸出接收機(jī)提供更緊湊的天線陣列的方法。取代空間分集的天線的使用，而使用極化分集。由于使用了相隔很近的天線元件，可以為多輸入多輸出接收機(jī)提供一種緊湊的天線陣列。?

即使提供了更緊湊的天線陣列，多輸入多輸出通信系統(tǒng)的性能仍然基于等于或大于位于發(fā)射機(jī)處的天線元件的數(shù)量的位于接收機(jī)處的天線元件的數(shù)量。例如，該No.6,870,515專利公開(kāi)了接收天線元件的數(shù)量等于或大于發(fā)射天線元件的數(shù)量。?

此外，如果兩個(gè)或更多的接收到的信號(hào)在一個(gè)角距離上很接近，由多輸入多輸出接收機(jī)產(chǎn)生的不同天線圖案可能不足以判斷接收到的信號(hào)中的不同。即使使用波束成形，使波束足夠窄或使得校正(bore?sight)可調(diào)整都不是實(shí)用的或成本優(yōu)化的。因此，存在保持一些天線元件來(lái)區(qū)分這些信號(hào)的需要。?

發(fā)明內(nèi)容

考慮到上述背景，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是相對(duì)于位于多輸入多輸出發(fā)射機(jī)處的天線元件的數(shù)量減少位于多輸入多輸出接收機(jī)處的天線元件的數(shù)量，且仍然提供一種魯棒的(robust)多輸入多輸出通信系統(tǒng)。?

本發(fā)明的這個(gè)和其它目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)是由一種多輸入多輸出通信系統(tǒng)提供的，該多輸入多輸出通信系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)，用于在一時(shí)間間隔期間產(chǎn)生M個(gè)源信號(hào)，其中對(duì)于T個(gè)時(shí)間間隔都產(chǎn)生M個(gè)源信號(hào)，并且在每個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)M個(gè)源信號(hào)中至少一個(gè)的能量級(jí)是不同的。發(fā)射天線陣列被連接到該發(fā)射機(jī)，并且該發(fā)射天線陣列可以包括M個(gè)天線元件以發(fā)射所述M個(gè)源信號(hào)。?

接收機(jī)與所述發(fā)射機(jī)是同步的。接收天線陣列被連接到該接收機(jī)，并且該接收天線陣列可以包括N個(gè)天線元件以在每個(gè)時(shí)間間隔期間接收所述M個(gè)源信號(hào)的至少N個(gè)不同的和，其中對(duì)于每個(gè)時(shí)間間隔的至少N個(gè)不同的和是線性無(wú)關(guān)的，用于對(duì)于T個(gè)時(shí)間間隔提供至少T*N個(gè)不同的和。信號(hào)分離處理器可以被連接到所述接收機(jī)并形成混合矩陣，該混合矩陣包括M個(gè)源信號(hào)的多達(dá)至少T*N個(gè)不同的和。混合矩陣的秩等于至少T*N。信號(hào)分離處理器從混合矩陣中分離預(yù)期的源信號(hào)。?

在每個(gè)時(shí)間間隔中具有不同的能量級(jí)的M個(gè)源信號(hào)的至少一個(gè)可以包括多個(gè)在每個(gè)時(shí)間間隔有不同能量級(jí)的M個(gè)源信號(hào)。對(duì)于每個(gè)時(shí)間間隔的M個(gè)源信號(hào)中的多于一個(gè)信號(hào)中改變能量級(jí)使得混合矩陣更容易在T個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)被填充(populate)。接收天線陣列優(yōu)選使用N個(gè)天線元件接收M個(gè)源信號(hào)的至少N個(gè)不同的和，其中N＜M，但是T*N≥M，因此混合矩陣的秩至少等于M。?

混合矩陣的秩確定了多少個(gè)信號(hào)可以實(shí)際被分離。秩越大，越多信號(hào)可以被分離。因此，具有N個(gè)天線元件的緊湊的天線陣列(少于發(fā)射矩陣的M個(gè)天線元件)可以被多輸入多輸出接收機(jī)使用，而仍然提供魯棒的多輸入多輸出通信系統(tǒng)。?