[發明專利]獲得信道互易性的方法、收發器和MIMO通信系統

有效

• 申請號: 200680044062.6
• 申請日: 2006-11-27
• 公開（公告）號: CN101444054A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 馬蒂爾斯·溫斯特姆
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04B7/06
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司
• 代理人: 王 琦;王誠華

技術領域

本發明涉及無線通信，尤其涉及一種確定通信信道的方法，一種實施該方法的收發器和一種MIMO通信系統。

背景技術

在發射機與接收機兩側均采用多天線的無線通信系統中，即在通稱的多輸入多輸出(MIMO)系統中，如果發射機事先知道通信將使用哪個信道，性能就會有很大提高。在這種情況下，可以應用曾經建議的許多類型的預編碼，如預均衡[1]，單用戶MIMO情況下的利用注水算法(water?filling)的奇異值分解(singular?valuedecomposition)[2]，以及對多用戶MIMO情況也適用的臟紙(dirty?paper)預編碼[3]。([]中的現有技術參考資料列于說明書的結尾)

起初MIMO通信研究致力于改善無線鏈路中單向的性能，因為人們認為鏈路兩個方向上吞吐量的需求是不同的。但是，現在人們越來越關注分別在無線鏈路的兩個方向上，即上行鏈路和下行鏈路，進行MIMO通信。這種在兩個方向上都具有高魯棒性(robust)和/或高吞吐量的雙向MIMO通信對無線鏈路雙向需求均高的情況很有價值。

在平坦衰落、無預編碼的、具有N_T個發射天線和N_R個接收天線的MIMO系統中，輸入輸出關系可表示為：

??????????y＝Hx+n??????????????????(1)

式(1)中，x是發射符號的N_T×1向量，y，n分別為接收符號的N_R×1向量以及噪聲，H為信道系數的N_R×N_T矩陣。因而發射機符號在MIMO信道H上N_T重空間復用(N_T-fold?spatiallymultiplexed)，換言之，N_T個流是并行發送的，理論上能使頻譜效率增加N_T倍。

線性預編碼意味著在(1)中引入N_T×N_S預編碼矩陣W來對向量x中的符號進行預編碼。列的維數N_S可以選得小于N_T，這時x被修改為N_S×1維。因此，N_S個流是并行發送的。線形預編碼MIMO系統的輸入輸出關系表示為：

??????????y＝HWx+n??????????(2)

同樣，非線性預編碼可用例如THP預編碼(Tomlinson-Harashima?precoding)[7]實現，其中定義了前饋和反饋濾波器矩陣。線性/非線性預編碼的概述參見[8]。

在進行非線性預編碼時，為了選擇應用在公式(2)中最優的預編碼矩陣W，或前饋和反饋預編碼矩陣，需要知道接收機噪聲的統計信息和信道H。也需要前向信道質量信息以便在使用自適應編碼調制(AMC)的系統中設置正確的調制和編碼速率。

在頻分雙工(FDD)無線通信系統中，前向與反向鏈路的頻率間隔通常比無線信道的相干帶寬大得多。這意味著發射頻率所在的信道是未知的，同時，為了采用AMC和/或高級MIMO預編碼技術，前向信道信息的反饋需要接收機通過反向信道發射到發射機的。該反饋增加了反向信道的信令開銷從而降低了系統的頻譜效率。此外，采用反饋時，反饋可能出錯，使MIMO預編碼技術的性能嚴重惡化。同樣，在相反方向的鏈路上(反向信道此時成為前向信道，反之亦然)，MIMO發射面臨相同的開銷和反饋差錯問題。

現有技術可分為兩類。第一類中，發射機可獲知MIMO信道系數從而可以應用任何類型需要的預編碼。第二類中，接收機由于掌握了MIMO信道系數的信息，可以從已知的一組可用預編碼器中選擇一個并反饋所選的預編碼器的索引(index)。

第一類中的現有技術[4]討論了基站到用戶的單向鏈路發射，該系統由一個有M個發射天線的基站和K個單天線用戶組成。每個用戶對M×1個前向信道進行估計，在一個訓練周期中將前向信道系數估計值調制到反向載波發送到發射機。發射機就會獲得所有K個用戶的前向信道信息。

同屬于第一類的[5]和[6]，在MIMO-OFDM系統中引入直接信道反饋(Direct?Channel?Feed?Back，DCFB)方法，將前向信道系數調制到反向導頻序列(pilot?sequence)來反饋前向信道系數。其它反向導頻序列用來對反向信道系數進行估計。發射機再根據獲得的前向信道系數來優化前向發射。