[發(fā)明專利]一種發(fā)射和接收數(shù)據(jù)符號的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280063916.0
• 申請日: 2012-11-30
• 公開（公告）號: CN103999418B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·T·潘于伊
• 申請（專利權(quán)）人: 橙公司
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所11247
• 代理人: 楊曉光,于靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一般的電信領(lǐng)域，并且特別地涉及數(shù)字通信領(lǐng)域。

更特別地，本發(fā)明涉及借助于具有多個接收天線的數(shù)字通信系統(tǒng)來發(fā)射和接收由數(shù)據(jù)符號構(gòu)成的信號，當(dāng)該系統(tǒng)僅有一個發(fā)射天線時也被稱為單輸入多輸出(SIMO)系統(tǒng)，或者當(dāng)該系統(tǒng)具有多個發(fā)射天線時也被稱為多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)。

因此，本發(fā)明以優(yōu)選方式適用于無線通信，該無線通信例如基于在第三代合作伙伴項目(3GPP)標準中定義的第四代或未來世代的網(wǎng)絡(luò)(例如，長期演進(LTE)網(wǎng)絡(luò))，或者基于光傳輸網(wǎng)。本發(fā)明在下行鏈路(從基站到終端)或上行鏈路(從終端到基站)中同樣適用良好。

本發(fā)明以優(yōu)選方式還適用于頻率平坦(frequency-flat)傳播信道，即無回波信道(也被稱為“單抽頭(single tap)”信道或“平坦衰落(flat fading)”信道)。

背景技術(shù)

在已知方式中，多天線系統(tǒng)能夠達到非常高的傳輸速率，MIMO信道的容量與發(fā)射天線和接收天線的最小數(shù)量成比例地增加。

在這類多天線系統(tǒng)中，使用大量天線(也稱為“大規(guī)模多天線陣列”)的系統(tǒng)提供了許多優(yōu)勢，特別地諸如更高的數(shù)據(jù)速率、更大的傳輸可靠性、節(jié)省能量等等，所述的大量天線一般有大約一百或幾百個天線，它們被共同置于單個地點或者在地理上分布。

對于具有平坦衰落信道的單載波系統(tǒng)情況下的MIMO系統(tǒng)，已經(jīng)提議了各種數(shù)據(jù)符號傳輸技術(shù)。

在平坦衰落信道的特定情況下，發(fā)射機的任一天線與接收機的任一天線之間的傳播信道可借助復(fù)增益來建模。因此，具有多個發(fā)射天線的發(fā)射機和具有多個接收天線的接收機之間的傳播信道能夠以復(fù)矩陣的形式來記錄，該復(fù)矩陣被稱為MIMO傳播信道矩陣，在該矩陣中，每行對應(yīng)一個接收天線，每列對應(yīng)一個發(fā)射天線。

在那些技術(shù)當(dāng)中，一部分技術(shù)依賴于發(fā)射端的MIMO傳播信道矩陣的知識。該信道知識使得計算聚焦或“波束成形”矩陣Q成為可能，該聚焦或“波束成形”矩陣Q在發(fā)射天線發(fā)射數(shù)據(jù)符號之前應(yīng)用到該數(shù)據(jù)符號。該預(yù)編碼矩陣使得每個數(shù)據(jù)符號能夠在特定的接收天線上被聚焦，以便利于接收端對接收到的數(shù)據(jù)符號的解碼。

在發(fā)射端可以設(shè)想聚焦預(yù)編碼的不同形式。因此，舉例來說，考慮通過時間反轉(zhuǎn)(time reversal)來執(zhí)行聚焦預(yù)編碼是可能的。利用平坦衰落信道，時間反轉(zhuǎn)在于如聚焦矩陣一樣使用MIMO傳播信道矩陣的共軛轉(zhuǎn)置。

在下面的描述中，發(fā)射和接收天線之間的傳輸或傳播信道的概念被用來不僅覆蓋數(shù)字信號在發(fā)射和接收天線之間的傳播媒介(例如無線電信道或有線連接)的效果，而且被用來覆蓋發(fā)射和接收天線對數(shù)字信號引發(fā)的效果。

在發(fā)射端執(zhí)行這種預(yù)編碼矩陣使得針對接收端的每個天線使用簡單的均衡方案成為可能。由預(yù)編碼矩陣乘以MIMO傳播信道矩陣產(chǎn)生的等效信道矩陣是擬對角(quasi-diagonal)矩陣。因此，接收端不需要復(fù)雜的矩陣求逆來解碼通過接收天線接收的信號。

此外，獲得預(yù)編碼矩陣不需要在發(fā)射端執(zhí)行復(fù)雜的矩陣求逆(所需要的只是MIMO信道矩陣的共軛轉(zhuǎn)置)。因此，這類傳輸方案特別好地適用于基于大天線陣列的MIMO系統(tǒng)。

然而，可以觀察到，采用那種發(fā)射方案在接收端的數(shù)據(jù)符號之間留下了干擾(該干擾對應(yīng)于等效信道的矩陣中的非零非對角項)，而這對性能造成了影響。換言之，采用那種傳輸方案，每個符號都在不同的目標接收天線上被聚焦，從而生成集中在目標天線上但與鄰近接收天線相互干擾的焦點。

其他MIMO傳輸系統(tǒng)已經(jīng)被提議以減少殘留的符號間干擾。舉例來說，這類系統(tǒng)是基于使用以下預(yù)編碼器：

·迫零(ZF)型的預(yù)編碼器：這類預(yù)編碼器用來消去等效信道的矩陣的非對角項，使得集中在目標接收天線上的焦點呈現(xiàn)出與鄰近天線的零干擾；或者

·使均方誤差(MMSE)最小化的預(yù)編碼器。

盡管如此，那些系統(tǒng)仍需要在接收端執(zhí)行復(fù)雜的矩陣操作，特別是涉及矩陣求逆的操作。不幸地，第一是無法保證這些求逆運算是可行的，第二是這些矩陣求逆無法在實踐中針對大量天線執(zhí)行。

因此，需要這樣一種數(shù)字傳輸方案，該方案可用于具有大量天線的多天線陣列的環(huán)境中、并且能避免目前技術(shù)水平的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

通過提出一種用于在具有M個發(fā)射天線和N+C個接收天線的系統(tǒng)中實現(xiàn)的信號發(fā)射方法和信號接收方法，本發(fā)明特別用于滿足此需要，M、N和C是用于發(fā)射N個數(shù)據(jù)符號的大于或等于1的整數(shù)參數(shù)。