[發(fā)明專利]利用可變分集增益的多天線發(fā)射

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200680040319.0
• 申請日: 2006-10-20
• 公開（公告）號: CN101297500A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: K·羅伯茨
• 申請（專利權(quán)）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: H04B7/04
• 分類號: H04B7/04;H04B7/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李亞非;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)射機、接收機、基帶處理器、發(fā)射方法、接收方法 和用于執(zhí)行該方法部分的程序。

背景技術(shù)

眾所周知，為了同時發(fā)射多個不同信息流，或者為了冗余地同時 發(fā)射同一信息的多個副本，提供利用發(fā)射機與接收機之間傳輸介質(zhì)中 多個空間信道的多天線無線通信系統(tǒng)。在第一種情況下容量增大，而 在第二種情況下質(zhì)量或魯棒性可得到提高。這種多天線無線通信系統(tǒng) 被稱作MIMO(多輸入多輸出)系統(tǒng)，在兩端都有多個天線。在接收機 處只有單個天線的情況下，它們被稱作MISO(多輸入單輸出)。多個 數(shù)據(jù)流可被稱作MIMO信道或空間信道，以便與頻率或編碼信道相區(qū)分。 因此在不同信息在不同空間信道上被發(fā)送的情況下，這被稱作空間多 路復(fù)用，而在發(fā)送相同信息的情況下，這被稱作空間分集或發(fā)射分集。

被發(fā)射的數(shù)據(jù)流可能經(jīng)歷不同的信道條件(例如不同的衰落和多 徑效應(yīng))，并且因而具有不同的信噪比(SNR)。由于信道條件通常隨 時間變化，由每個信道支持的數(shù)據(jù)率也會隨時間變化。如果每個MIMO 信道的特征(例如對于數(shù)據(jù)流的SNR)在發(fā)射機處已知，則發(fā)射機將能 夠利用閉環(huán)控制，自適應(yīng)地為每個數(shù)據(jù)流確定特定的數(shù)據(jù)率和編碼調(diào) 制方案，以達(dá)到給定的包錯誤率。然而，對于某些MIMO系統(tǒng)，該信息 不能在發(fā)射機得到，因此這些系統(tǒng)是開環(huán)系統(tǒng)。

每個天線速率控制(PARC：Per-antenna?Rate?Control)是多路 徑、多天線的MIMO技術(shù)，其已經(jīng)在眾所周知的第三代合作伙伴計劃 (3GPP)中被提出。在3GPP中，PARC被應(yīng)用到碼分多址(CDMA)系統(tǒng) 中，但該方法還可適用于沒有擴展或采用其它發(fā)射技術(shù)的系統(tǒng)中，包 括正交頻分復(fù)用(OFDM)。圖1和2分別示出了發(fā)射機和接收機，它 們示出了PARC方案如何運作。

如圖1所述，將要被發(fā)射的比特流由多路分解器10分束為多個流， 每個流承載不同的信息，每個流具有(潛在不同的)所應(yīng)用的調(diào)制和 編碼以及交織。每個流都具有前向誤差校正20、21、22，交織和編碼 30、31、32和調(diào)制40、41、42。這些流然后通過分離的天線50、51、 52而被發(fā)射。

在接收機處(參見圖2)，通常使用的天線數(shù)量等于或大于發(fā)射天 線的數(shù)量。在每個接收天線11、12、13處的信號是從每個發(fā)射天線50、 51、52發(fā)射的信號組合。為了估計每個發(fā)射流的符號，接收機能夠應(yīng) 用的算法諸如項目15所示的最小均方誤差(MMSE)估計，或者MMSE 加上串行干擾消除(SIC：Successive?Interference?Cancellation)。 接收機還可以將信道質(zhì)量的測量，例如對每個發(fā)射流的信干噪比 (SNIR)測量反饋給發(fā)射機。發(fā)射機可以使用該信息來決定為每個流 調(diào)整適當(dāng)?shù)恼{(diào)制和編碼。按照MMSE，接收機處理來自每個天線的流， 進行發(fā)射機中的處理的逆處理，因此解調(diào)25、26、27后進行去交織35、 36、37，然后是viterbi型解碼45、46、47和流55的再次多路復(fù)用 (合并)。

PARC能夠利用相同的時間和頻率資源但不同的“空間”資源(即 多個發(fā)射天線)，實現(xiàn)空間多路復(fù)用增益，即多個數(shù)據(jù)流的同時發(fā)射。 這些同時發(fā)射可以發(fā)向單個接收單元，也可以發(fā)向不同接收單元。在 后一種情況下，其被稱作空分多址(SDMA)。PARC可被認(rèn)為是空間多 路復(fù)用技術(shù)的原始BLAST家族的精煉，所述空間多路復(fù)用技術(shù)包括空 間多路復(fù)用子流的速率適配。

空間多路復(fù)用方案旨在最大化數(shù)據(jù)吞吐量，并實現(xiàn)盡可能地接近 無線信道的可用容量。

可替換策略是空間分集，也被叫作發(fā)射分集，正如上面所提到的。 盡管來自空間多路復(fù)用和發(fā)射分集的增益在滿秩信道中最大，但是這 種分集增益對個別奇異值大小的敏感度比空間多路復(fù)用增益低，并且 可以在更寬范圍的實際信道情形下實現(xiàn)。“滿秩”被定義如下。對于 單個載波，或者OFDM或其它多載波系統(tǒng)中的單個子載波，平衰落信道 可被表示為MR×MT矩陣，將MR個接收天線處的信號與來自MT個發(fā)射 天線的符號關(guān)聯(lián)起來。信道矩陣的非零奇異值給出了能夠用于空間多 路復(fù)用的空間子信道數(shù)目和質(zhì)量的量度。非零奇異值的最大數(shù)目是 min(MR，MT)，在這種情況下，該信道是“滿秩”的。