專利名稱：分布式輸入分布式輸出無線通信的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及通信系統(tǒng)領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及用于使用時空編碼技術(shù)的分布式輸入分布式輸出的無線通信的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
通信信號的時空編碼空間多工和時空編碼是無線技術(shù)中已知的較新的發(fā)展。由于有幾個天線用在每個終端，所以一種特殊類型的時空編碼被稱為“多重輸入多重輸出”(MIMO)。通過使用多個天線來發(fā)送和接收，多個獨(dú)立的無線電波可以在相同的頻率范圍內(nèi)同時傳送。下面的文章提供了MIMO的概述。
IEEE成員David Gesbert、IEEE會員Mansoor Shafi、IEEE成員Da-shanShiu，、IEEE成員Peter J.Smith和IEEE高級會員Ayman Naguib的IEEEJOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS，VOL.21，NO.3，APRIL 2003”From theory to PracticeAn Overview of MIMO Space-TimeCoded Wireless Systems”。
IEEE成員David Gesbert、IEEE成員Helmut Bolcskei、Dhananijay A.Gore和IEEE會員Arogyaswami J.Paulraj的IEEE TRANSCTIONS ONCOMMUNICATIONS，VOL.50，NO.12，DECEMBER 2000”O(jiān)utdoor MIMOWireless ChannelsModels and Performance Prediction”。
基本上，MIMO技術(shù)是基于用于在公共頻帶內(nèi)產(chǎn)生并列空間數(shù)據(jù)流的空間分布式天線的應(yīng)用。無線電波以這樣的方式傳播，從而可以在接收器分離和解調(diào)單個信號，即使它們在相同的頻帶內(nèi)傳輸，這能造成多個統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上獨(dú)立(也就是有效地分離)的通信信道。因此，和努力抑制多徑信號的標(biāo)準(zhǔn)無線通信系統(tǒng)相比，MIMO可以依賴于非相關(guān)或弱相關(guān)的多徑信號，在給定的頻帶內(nèi)實(shí)現(xiàn)較高的吞吐率和改善的信噪比。例如，在802.11g系統(tǒng)中使用MIMO技術(shù)，最近Airgo網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)108Mbps，而在相同頻譜中，傳統(tǒng)的802.11g僅能實(shí)現(xiàn)54Mbps(當(dāng)前，Airgo’s的網(wǎng)頁“http//www.airgonetworks.com描述了這項(xiàng)技術(shù))。
通常上，由于幾個原因，MIMO系統(tǒng)面對著每個裝置少于10個天線的實(shí)際性限制(因此網(wǎng)絡(luò)中的改善少于10×吞吐率)1.物理限制。給定裝置上的MIMO天線之間必須具有足夠的間隔，從而每個都接收統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的信號。盡管即使在具有六分之一波長(λ/6)的天線間隔時仍然可以看到MIMO帶寬的改善，但當(dāng)天線更加接近時效率迅速惡化，這導(dǎo)致了較低的MIMO帶寬倍增器。而且，當(dāng)天線擁擠到一起的時候，天線通常必須做得更小，這也能夠影響帶寬效率。最后，用較低頻率和較長波長的話，MIMO裝置的物理尺寸就變得難以處理。一個極端的例子是在HF波段，這里MIMO裝置天線必須互相分開10米或更大距離。
2.噪聲限制。每個MIMO的接收器/發(fā)送器子系統(tǒng)產(chǎn)生一定水平的噪聲。當(dāng)越來越多的這種子系統(tǒng)互相臨近放置時，背景噪聲就會上升。同時，當(dāng)需要從多天線MIMO系統(tǒng)中識別出更多不同信號的時候，就要求更低的背景噪聲。
3.成本和功率限制。盡管有些MIMO應(yīng)用中成本和功耗不是焦點(diǎn)，但在典型的無線產(chǎn)品中，開發(fā)一種成功的產(chǎn)品時，成本和功耗都是至關(guān)重要的制約因素。對于每個MIMO天線，需要分離的RF子系統(tǒng)，包括分離的模-數(shù)和數(shù)-模轉(zhuǎn)換器。不像以摩爾定律來衡量規(guī)模的數(shù)字系統(tǒng)的很多方面，這樣密集的模擬子系統(tǒng)通常具有一定的物理結(jié)構(gòu)尺寸和功率要求，其尺寸與成本和功率線性成比例。因此，和單天線裝置相比，多天線MIMO裝置將變得極其昂貴并且具有驚人的能耗。
作為上面的結(jié)果，今天預(yù)期的大多數(shù)MIMO系統(tǒng)是在2至4個天線的等級上，導(dǎo)致帶寬2至4倍的上升和由于多天線系統(tǒng)的分集益處而引起的一些SNR(信噪比)的上升。已經(jīng)預(yù)期到10個天線的MIMO系統(tǒng)(特別是由于較短的波長和較近的天線間隔的在較高的微波頻率上)，但是除了對于一些特殊的和對成本不敏感的應(yīng)用以外，超過10個天線是很不實(shí)際的。
虛擬天線陣列MIMO類型的技術(shù)的一種特殊應(yīng)用是虛擬天線陣列。歐洲科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域研究協(xié)作組織提出的研究文件中建議了這種系統(tǒng)，EURO，Barcelona，Spain，2003年1月15-17日Center for Telecommunication Research，King’s CollegeLondon，UK”A step towards MIMOVirtual Antenna Arrays”，Mischa Dohler &Hamid Aghvami。
如文件中所述，虛擬天線陣列是協(xié)作無線裝置系統(tǒng)(例如蜂窩電話)，其在分離的通信信道上互相通信(假如當(dāng)它們相互足夠臨近)，而不是在它們主要的通信信道上與它們的基站通信，使得協(xié)作性地工作(例如，如果它們是UHF波段中的GSM蜂窩電話，那么這可以是5GHz的工業(yè)科學(xué)醫(yī)學(xué)無線波段)。通過在相互的中繼范圍(除了在基站范圍內(nèi))內(nèi)的幾個裝置之間轉(zhuǎn)發(fā)信息，就好像他們是在物理上具有多個天線的一個裝置工作一樣，使得單天線裝置潛在地實(shí)現(xiàn)象MIMO一樣的帶寬提升。
然而，實(shí)際上，這樣的系統(tǒng)極難實(shí)現(xiàn)并且用處有限。首先，必須保持每個裝置現(xiàn)在最少有兩個不同的通信路徑以實(shí)現(xiàn)吞吐率提升，其第二中繼鏈路的可用性經(jīng)常是不確定的。而且，由于它們最少具有第二通信子系統(tǒng)并且有更大的計(jì)算需求，因此該裝置更昂貴，物理尺寸更大，并且消耗更多的功率。此外，潛在地通過多個通信鏈路，該系統(tǒng)依賴于非常復(fù)雜的所有系統(tǒng)的實(shí)時協(xié)作。最后，由于同時發(fā)生的信道利用增加(例如，使用MIMO技術(shù)的同時發(fā)生的電話呼叫傳輸)，對于各裝置的計(jì)算負(fù)擔(dān)也就增加了(通常隨信道利用的線性增加而成指數(shù)增加)，這對具有嚴(yán)格的功率和尺寸限制的便攜裝置是很不實(shí)際的。

發(fā)明內(nèi)容
一種方法，該方法包括將訓(xùn)練信號從基站的每個天線傳送到多個客戶裝置中的每一個，每個客戶裝置分析每個訓(xùn)練信號來生成信道特征數(shù)據(jù)，并將信道特征數(shù)據(jù)傳送回基站；存儲多個用戶裝置中的每一個的信道特征；接收要被傳送到每個客戶裝置的數(shù)據(jù)；和利用與各客戶裝置相關(guān)聯(lián)的信道特征數(shù)據(jù)對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)編碼，來生成基站每個天線的預(yù)編碼過的信號；并且將預(yù)編碼過的信號通過基站的每個天線傳送到各客戶裝置。


結(jié)合附圖，下面詳盡的描述可以獲得對本發(fā)明更好的理解，其中圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的MIMO系統(tǒng)。
圖2顯示了與多個單天線客戶裝置進(jìn)行通信的N天線基站。
圖3顯示了與三個單天線客戶裝置進(jìn)行通信的三個天線的基站。
圖4顯示了本發(fā)明的一個實(shí)施例中使用的訓(xùn)練信號技術(shù)。
圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的從客戶裝置傳輸?shù)交镜男诺捞卣鲾?shù)據(jù)。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的分布式輸入多重輸出(“DIMO”)下行傳輸。
圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的多重輸入多重輸出(“MIMO”)上行傳輸。
圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的通過不同客戶群循環(huán)以分配帶寬的基站。
圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的基于臨近的客戶分組。
圖10顯示了在NVIS系統(tǒng)中使用的本發(fā)明的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
在下列描述中，為了解釋的目的，為了提供對本發(fā)明徹底的理解，闡明了多個特殊細(xì)節(jié)。然而，很明顯的是，對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員，即使沒有一些特殊細(xì)節(jié)，仍然可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。此外，公知的結(jié)構(gòu)和裝置顯示為框圖形式，以避免將本發(fā)明根本的原理模糊化。
圖1顯示了具有發(fā)送天線104和接收天線105的現(xiàn)有技術(shù)MIMO系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)的吞吐率可以實(shí)現(xiàn)通常在可用信道中實(shí)現(xiàn)的吞吐率的3倍。有多種不同的方法來實(shí)現(xiàn)這種MIMO系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，其在關(guān)于該主題的出版文獻(xiàn)中有過描述，下面的解釋將描述一個這樣的方法。
數(shù)據(jù)在圖1的MIMO系統(tǒng)中傳輸之前，信道被“特征化”。這是通過在開始將“訓(xùn)練信號”從每個發(fā)送天線104傳輸?shù)矫總€接收器105來實(shí)現(xiàn)的。訓(xùn)練信號有編碼和調(diào)制子系統(tǒng)102生成，并被D/A轉(zhuǎn)換器(沒有示出)轉(zhuǎn)換成模擬信號，然后由每個發(fā)送器103從基帶信號轉(zhuǎn)換為RF信號。每個耦合到其RF接收器106的接收天線105接收每個訓(xùn)練信號并將其轉(zhuǎn)換為基帶信號?；鶐盘栍蒁/A轉(zhuǎn)換器(沒有示出)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后信號處理子系統(tǒng)107特征化該訓(xùn)練信號。每個信號的特征可以包括很多因素，例如，其包括，相對于接收器內(nèi)部的參考信號的相位和振幅、絕對參考信號、相對參考信號、特征噪聲或其他因素。每個信號的特征通常定義為當(dāng)信號通過信道傳送時表現(xiàn)信號幾個方面的相位和振幅變化的向量。例如，在正交幅度調(diào)制(“QAM”)的調(diào)制信號中，所述特征可能是信號的幾個多徑映像的相位與振幅偏移的向量。另外一個例子是，在正交頻分復(fù)用(“OFDM”)調(diào)制的信號中，它可能是OFDM頻譜中幾個或所有單個分量信號(sub-signal)的相位與振幅偏移的向量。
信號處理子系統(tǒng)107將由每個接收天線105和相應(yīng)接收器106接收到的信道特征存儲起來。所有的三個發(fā)送天線104完成它們的訓(xùn)練信號傳輸之后，信號處理子系統(tǒng)107將已經(jīng)存儲了三個對于三個接收天線105中每一個的信道特征，這形成了3×3的矩陣108，其表示為信道特征矩陣“H”。每個單獨(dú)的矩陣元素Hi，j是接收天線105j接收到的傳輸天線104i的訓(xùn)練信號傳輸?shù)男诺捞卣鳌?br> 在這點(diǎn)上，信號處理子系統(tǒng)107將矩陣H108求逆以產(chǎn)生H-1，并且等待從發(fā)送天線104來的實(shí)際數(shù)據(jù)的傳輸。注意，多種在可用文獻(xiàn)中描述的現(xiàn)有MIM0技術(shù)可用于確保H矩陣108可逆。
在實(shí)施中，要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的內(nèi)容(payload)送到數(shù)據(jù)輸入子系統(tǒng)100。然后在送到編碼和調(diào)制子系統(tǒng)102之前，其被分配器(splitter)101分割為三部分。例如，如果內(nèi)容是“abcdef”的ASCII比特，它就可以被分配器分割為三個子內(nèi)容“ad”、“be”和“cf”。然后，每個子內(nèi)容單獨(dú)發(fā)送給編碼和調(diào)制子系統(tǒng)102。
通過使用適合每個信號的統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性和糾錯能力的編碼系統(tǒng)，單獨(dú)地對每個子內(nèi)容進(jìn)行編碼。這些包括，而不僅僅限于，Reed-Solomon編碼、維特比編碼(Viterbi coding)和增強(qiáng)編碼(Turbo Codes)。最后，使用對信道合適的調(diào)制方法對這三個編碼后的子內(nèi)容中的每一個進(jìn)行調(diào)制。示例性的調(diào)制方法是差分相移鍵控調(diào)制(“DPSK”)、64-QAM調(diào)制和OFDM。這里應(yīng)該注意的是，MIMO提供的分集增益允許較高級數(shù)的調(diào)制星座圖，所述調(diào)制星座圖在使用相同信道的SISO(單輸入單輸出)系統(tǒng)中也是可行的。然后，每個編碼并且調(diào)制后的信號通過它自己的天線104傳輸出去，所述傳輸跟隨在D/A轉(zhuǎn)換單元(沒有示出)的D/A轉(zhuǎn)換和每個發(fā)送器103的RF生成之后。
假設(shè)有足夠的空間分集存在于發(fā)送和接收天線之間，每個接收天線105將從天線104接收三個傳輸信號的不同組合。每個RF接收器106將每個信號接收到并將它們轉(zhuǎn)換為基帶信號，然后A/D轉(zhuǎn)換器(沒有示出)再對信號進(jìn)行數(shù)字化。如果yn是由第n個接收天線105接收到的信號，xn是由第n個發(fā)送天線104發(fā)送的信號，N是噪聲，那么這就能以下列等式描述。
y1＝x1H11+x2H21+x3H31+Ny2＝x1H12+x2H22+x3H32+Ny3＝x1H13+x2H23+x3H33+N
假設(shè)這是一個具有三個未知量的三個等式的系統(tǒng)，那么這就是信號處理子系統(tǒng)107推導(dǎo)出x1、x2和x3的線性代數(shù)的問題了(假設(shè)N在足夠低的水平，允許對信號進(jìn)行解碼)x1＝y(tǒng)1H-111+y2H-112+y3H-113x2＝y(tǒng)1H-121+y2H-122+y3H-123x3＝y(tǒng)1H-131+y2H-132+y3H-133一旦推導(dǎo)出三個傳送的信號xn，它們就被信號處理子系統(tǒng)107解調(diào)、解碼和糾錯，以恢復(fù)出原來由分配器101分開的三個比特流。這些比特流在合并器單元108中合并，并從數(shù)據(jù)輸出109中輸出為單數(shù)據(jù)流。假設(shè)系統(tǒng)強(qiáng)健性可以克服噪聲損傷，那么數(shù)據(jù)輸出109產(chǎn)生的比特流將和引入到數(shù)據(jù)輸入100中的比特流一樣。
盡管所描述的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)通常有效直到四個天線，或許直到10個之多的天線，由于在該公開的背景部分中描述的原因，具有大量天線(例如25、100或1000)時其變得很不實(shí)際。
通常，這樣的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)是雙向的，返回路徑以完全相同的方式實(shí)現(xiàn)，但是反過來，在通信信道的每一側(cè)都具有發(fā)送和接收子系統(tǒng)。
圖2顯示了本發(fā)明的一個實(shí)施例，在其中，基站200配置有廣域網(wǎng)接口(例如通過T1或其它高速連接)201并且提供有一定數(shù)量的(n個)天線202。有一些客戶裝置203-207，每個具有單天線，基站200通過無線方式對它們進(jìn)行服務(wù)。盡管對于這個例子的目的，非常容易想到位于辦公室環(huán)境的基站，在這種環(huán)境中，其為裝備有無線網(wǎng)絡(luò)的個人計(jì)算機(jī)的用戶裝置203-207提供服務(wù)，但這種結(jié)構(gòu)將運(yùn)用于大量的應(yīng)用情況，室內(nèi)和室外，在這里基站服務(wù)于無線客戶。例如，所述基站可以位于蜂窩電話塔上，或者位于電視廣播塔上。在一個實(shí)施例中，基站200被安置于地面，用于HF頻率的(例如24MHz的頻率)上行傳送，以將信號從電離層反射回來，如2004年4月20日提出的，序列號為No.10/817,731，題目為SYSTEM AND METHOD FORENHANCING NEAR VERTICAL INCIDENTCE SKYWAVE(“NVIS”)COMMUNICATION USING SPACE-TIME CODING的同時未決的申請描述的一樣，其被支配給本申請的代理人，在這里作為參考。
與基站200相聯(lián)系的某些細(xì)節(jié)和所闡明的客戶裝置僅僅是為了例證的目的，而不是根據(jù)本發(fā)明的根本原理必需的。例如，該基站可以經(jīng)由WAN接口201連接于多個不同類型的廣域網(wǎng)，其包括專用廣域網(wǎng)，例如那些用于數(shù)字視頻發(fā)送的廣域網(wǎng)。類似地，客戶裝置可以是任何種類的無線數(shù)據(jù)處理和/或通信裝置，其包括，而不僅僅局限于，蜂窩電話、個人數(shù)字助理(“PDA”)、接收器和無線相機(jī)。
在一個實(shí)施例中，基站的n個天線202在空間上是分開的，從而每一個發(fā)送和接收非空間相關(guān)的信號，就好像所述基站是現(xiàn)有技術(shù)MIMO的收發(fā)器一樣。如在背景技術(shù)中所描述的，天線以λ/6(即1/6波長)間隔放置的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)做出，其成功地實(shí)現(xiàn)了從MIMO的帶寬提升，但一般來說，這些基站天線越進(jìn)一步分開放置，系統(tǒng)的性能就越好，λ/2是令人滿意的最小距離。當(dāng)然，本發(fā)明的根本原理不限于天線間任何特定的分離。
注意，單基站200可以很好地將其天線放置于很遠(yuǎn)的距離。例如，在HF頻譜中，天線可以有10米或更遠(yuǎn)(例如，在上面提到的NVIS實(shí)現(xiàn)中)。如果使用100個這樣的天線，該基站的天線陣列就可以占有幾個平方公里的面積。
除了空間分集技術(shù)之外，為了提高系統(tǒng)的有效帶寬，本發(fā)明的一個實(shí)施例將信號極化。通過極化來提高信道帶寬是一種公知的技術(shù)，其已經(jīng)被衛(wèi)星電視供應(yīng)商使用了很多年。使用極化技術(shù)，可以使多個(例如三個)基站天線互相間非常接近，并且仍然是非空間相關(guān)的。盡管傳統(tǒng)的RF系統(tǒng)通常僅僅受益于極化的二維(例如x和y)分集，但這里描述的結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步受益于極化的三維(x、y和z)分集。
圖3提供了圖2中所示的基站200和客戶裝置203-207的一個實(shí)施例的額外細(xì)節(jié)。為了簡化的目的，該基站300僅僅顯示為三個天線305和三個客戶裝置306-308。然而，需要注意的是，這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例可以用幾乎無限數(shù)量的天線305(即，僅僅由可用的空間和噪聲來限制)和客戶裝置306-308來實(shí)現(xiàn)。
圖3與圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)MIMO結(jié)構(gòu)類似，其中，兩者在通信信道的每一端有三個天線。顯著的區(qū)別是，在現(xiàn)有技術(shù)的MIMO系統(tǒng)中，圖1右側(cè)的三個天線105互相之間是固定距離(例如，集成在單一裝置中)，從每個天線105接收到的信號一起在信號處理子系統(tǒng)107中得到處理。相比之下，在圖3中，圖右側(cè)的三個天線309每一個都耦合到不同的客戶裝置306-308上，每個所述客戶裝置都可以分布于基站305的范圍內(nèi)的任何地方。這樣，每個客戶裝置接收到的信號可以在其編碼、調(diào)制、信號處理子系統(tǒng)311中獨(dú)立于其它兩個接收到的信號而得到處理。因此，與多重輸入(即天線105)多重輸出(即天線104)的“MIMO”系統(tǒng)相比較，圖3顯示了分布式輸入(即天線309)多重輸出(即天線305)系統(tǒng)，以下指“DIMO”系統(tǒng)。
圖3所示的DIMO結(jié)構(gòu)對于給定數(shù)量的發(fā)送天線實(shí)現(xiàn)了類似于MIMO在SISO系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的帶寬提升。然而，MIMO和圖3所示的特定DIMO實(shí)施例的一個區(qū)別是，為實(shí)現(xiàn)多個基站天線提供的帶寬提升，每個DIMO客戶裝置306-308僅僅要求單個接收天線，而對于MIMO，每個客戶裝置至少要求與希望實(shí)現(xiàn)的帶寬倍數(shù)一樣多的接收天線。假設(shè)通常有一實(shí)行的限制，其限制能夠在客戶裝置放置多少天線(如在背景技術(shù)中解釋的)，典型上這就將MIMO系統(tǒng)限制在4個至10個天線之間(4倍至10倍的帶寬)。由于基站300通常從固定和裝有動力的位置服務(wù)于很多客戶裝置，將其擴(kuò)展為遠(yuǎn)超過10個天線，和用適當(dāng)?shù)木嚯x分離天線以實(shí)現(xiàn)空間分集是很實(shí)際的。如所述，每個天線裝備有收發(fā)器304和一部分編碼、調(diào)制和信號處理部件303的處理能力。值得注意的是，在此實(shí)施例中，無論基站300擴(kuò)展多少，每個客戶裝置306-308將僅僅要求一個天線309，因此對于單用戶客戶裝置306-308的成本將很低，并且基站300的成本可以在大基數(shù)的用戶中分擔(dān)。
在圖4至圖6中，顯示了如何完成從基站300到客戶裝置306-308的DIMO傳輸?shù)睦印?br> 在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，DIMO傳輸開始之前，信道被特征化。對于MIMO系統(tǒng)，每個天線405對訓(xùn)練信號一個接一個進(jìn)行傳輸。圖4僅僅顯示了第一個訓(xùn)練信號的傳輸，但對于三個天線405來說，共有三個分開的傳輸。每個訓(xùn)練信號由編碼、調(diào)制和信號處理子系統(tǒng)403生成，通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，并作為RF信號通過每個RF收發(fā)器404發(fā)送出去?？捎玫母鞣N不同的編碼、調(diào)制和信號處理技術(shù)包括，而不局限于那些上面描述的技術(shù)(例如，Reed Solomon、維特比編碼(Viterbi Coding)；QAM、DPSK、QPSK調(diào)制等等)。
每個客戶裝置406-408通過其天線409接收訓(xùn)練信號并通過收發(fā)器410將該訓(xùn)練信號轉(zhuǎn)換成基帶信號。A/D轉(zhuǎn)換器(沒有示出)在該信號被編碼、調(diào)制和信號處理子系統(tǒng)411處理的地方將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。然后信號特征邏輯單元320識別所得信號的特征(例如，識別上述的相位和振幅失真)并將該特征存放到存儲器中。這個特征處理過程類似于現(xiàn)有技術(shù)的MIMO系統(tǒng)的處理過程，一個顯著的區(qū)別是，每個客戶裝置僅僅計(jì)算其一個天線，而不是n個天線的特征向量。例如，已知模式的所述訓(xùn)練信號將客戶裝置406的編碼、調(diào)制和信號處理子系統(tǒng)420初始化(在產(chǎn)生時通過在發(fā)送的信息中接收它，或通過其他初始化處理)。當(dāng)天線405以已知模式發(fā)送該訓(xùn)練信號的時候，編碼、調(diào)制和信號處理子系統(tǒng)420使用相關(guān)法來找到最強(qiáng)的訓(xùn)練信號接收模式，其將相位和振幅偏移保存起來，然后其將該模式從接收到的信號中間減掉。接下來，其找到與所述訓(xùn)練信號相關(guān)的第二強(qiáng)接收模式，將相位和振幅偏移保存起來，然后其將第二強(qiáng)模式從所述接收到的信號中減掉。該處理一直進(jìn)行，直到保存了某固定數(shù)量的相位和振幅偏移(例如，8個)或可探測的訓(xùn)練信號模式下降到給定的背景噪聲之下。該相位/振幅偏移的向量成為向量413的元素H11。與此同時，客戶裝置407和408的編碼、調(diào)制和信號處理子系統(tǒng)執(zhí)行同樣的處理，產(chǎn)生它們的向量元素H21和H31。
信道特征存放的存儲器可以是非易失性存儲器，例如閃存，或硬盤，和/或易失性存儲器，例如隨機(jī)存取存儲器(例如，SDRAM、RDAM)。此外，不同的用戶裝置可以同時使用不同類型的存儲器來存儲特征信息(例如PDA可是使用閃存，而筆記本電腦可是使用硬盤)。在各種客戶裝置或基站上，本發(fā)明根本的原理不限于任何特定類型的存儲機(jī)構(gòu)。
如上所述，根據(jù)所使用的方案，由于每個客戶裝置406-408僅有一個天線，每個僅僅存儲H矩陣的1×3列413-415。圖4顯示了第一訓(xùn)練信號傳輸后的階段，這里，1×3列413-415的第一行存儲了三個基站天線405的第一個天線的信道特征信息。其余兩列存儲了從其余兩個基站天線的接下來的兩個訓(xùn)練信號傳輸?shù)男诺捞卣?。注意，為了例證的目的，所述三個訓(xùn)練信號模式在分開的時間傳輸。如果選擇了三個訓(xùn)練信號模式從而互不相關(guān)，那么它們可以同時傳輸，因此減少訓(xùn)練時間。
如圖5所示，所有三個導(dǎo)頻傳輸完成之后，每個客戶裝置506-508將已經(jīng)存儲起來的矩陣H的1×3列513-515發(fā)送回基站500。為了簡化的目的，在圖5中僅顯示有一個客戶裝置506傳送其特征信息。結(jié)合適當(dāng)?shù)募m錯編碼(例如Reed Solomon、維特比編碼(Viterbi Coding)和/或增強(qiáng)編碼(TurboCodes))，可以使用合適的調(diào)制方法(例如DPSK、64QAM、OFDM)來確保基站500準(zhǔn)確地接收列513-515中的數(shù)據(jù)。
圖5中，盡管所有三個天線505顯示出接收信號，但是對于接收每1×3列513-515的傳輸，基站500的單天線和單收發(fā)器已經(jīng)足夠了。然而，在一定條件下，使用很多或所有天線505和收發(fā)器504來接收每個傳輸(即，在編碼、調(diào)制和信號處理子系統(tǒng)503中使用現(xiàn)有技術(shù)的多重輸入單輸出(“MISO”)處理技術(shù))可以實(shí)現(xiàn)比單天線505和收發(fā)器504更好的信噪比(SNR)。
當(dāng)基站500的編碼、調(diào)制和信號處理子系統(tǒng)503從每個客戶裝置507-508接收所述1×3列513-515的時候，其將所述1×3列513-515存入3×3的H矩陣516中。對于客戶裝置，基站可以使用很多不同的存儲技術(shù)來存儲矩陣516，其包括，但不局限于，非易失性海量存儲器(例如硬盤)和/或易失性存儲器(例如SDRAM)。圖5顯示了基站已經(jīng)接收和存儲了來自客戶裝置509的1×3列513的階段。當(dāng)1×3列514和515從其余客戶裝置傳輸?shù)臅r候，它們可以被傳輸并保存在H矩陣516中，直到整個H矩陣516被存儲起來。
參考圖6，現(xiàn)在將描述從基站600到客戶裝置606-608的DIMO傳輸?shù)膶?shí)施例。因?yàn)槊總€客戶裝置606-608是獨(dú)立的裝置，所以每個裝置接收不同的數(shù)據(jù)傳輸。這樣，基站600的實(shí)施例包括位于WAN接口601和編碼、調(diào)制與信號處理子系統(tǒng)603之間對它們進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)的路由器602，其從WAN接口601接收多個數(shù)據(jù)流(格式為比特流)，分別對應(yīng)于每個客戶裝置606-608將所述數(shù)據(jù)流按分開的數(shù)據(jù)流u1-u3發(fā)送。為此目的，該路由器602可以使用各種已知的路由技術(shù)。
如圖6所示，將所述三個比特流，u1-u3，路由進(jìn)所述編碼、調(diào)制和信號處理子系統(tǒng)603中，將它們編碼為統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的糾錯流(例如，使用ReedSolomon、維特比或增強(qiáng)編碼)，并用對信道合適的調(diào)制方法(例如DPSK、64QAM或OFDM)將它們調(diào)制。此外，圖6顯示的實(shí)施例包括信號預(yù)編碼邏輯單元630，基于信號特征矩陣616，該信號預(yù)編碼邏輯單元630用于對從每個天線605發(fā)送來的信號進(jìn)行唯一編碼。特別地，在該實(shí)施例中，預(yù)編碼邏輯單元630將圖6中的三個比特流u1-u3與H矩陣616的逆矩陣相乘以生成三個新的比特流u′1-u′3，而不是將每個編碼和調(diào)制過的比特流路由到分開的天線(如圖1中所做)。然后，D/A轉(zhuǎn)換器(沒有示出)將所述的三個預(yù)編碼比特流轉(zhuǎn)換為模擬信號，收發(fā)器604和天線605將其作為RF信號發(fā)送出去。
在解釋客戶裝置606-608如何接收所述別特流之前，將描述預(yù)編碼模塊630執(zhí)行的操作。類似于上面圖1中MIMO的例子，三個原始比特流中每一個比特流的編碼和調(diào)制過的信號將表示為un。在圖6所示的實(shí)施例中，每個ui包含路由器602所路由的三個比特流來的數(shù)據(jù)，每個這樣的比特流將成為三個用戶裝置606-608其中的一個。
然而，不象圖1中的MIMO例子，那里，每個xi有各天線104發(fā)送，在圖6所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，在每個客戶裝置天線609接收各ui(加上信道中任何的噪聲N)。為實(shí)現(xiàn)這樣的結(jié)果，三個天線605中的每一個的輸出(我們將其表示為νi)是ui和特征化每個客戶裝置的H矩陣的函數(shù)。在實(shí)施例中，編碼、調(diào)制和信號處理子系統(tǒng)中的預(yù)編碼邏輯單元630通過執(zhí)行下列等式來計(jì)算各νiν1＝u1H-111+u2H-112+u3H-113ν2＝u1H-121+u2H-122+u3H-123ν3＝u1H-131+u2H-132+u3H-133因此，不象MIMO，那里，信道將信號變換之后在接收器計(jì)算各xi，而這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例在信道將信號變換之前在發(fā)送器求解每個νi。每個天線609接收已經(jīng)從其它用于其它天線609的un-1比特流中分離出來的ui。每個收發(fā)器610將各接收到的信號轉(zhuǎn)換成基帶信號，這里A/D轉(zhuǎn)換器(沒有示出)對其進(jìn)行數(shù)字化，各編碼、調(diào)制和信號處理子系統(tǒng)611對其xi比特流進(jìn)行解調(diào)和解碼，并將其比特流送到客戶裝置使用的數(shù)據(jù)接口612(例如，客戶裝置上的應(yīng)用程序)。
這里描述的本發(fā)明的實(shí)施例可以使用多種不同的編碼和調(diào)制方法來實(shí)現(xiàn)。例如，在OFDM實(shí)現(xiàn)中，其中頻譜被分為多個分頻帶，這里描述的技術(shù)可用于特征化每個單獨(dú)的分頻帶。然而，如上所述，本發(fā)明的根本原理不限于任何特定的調(diào)制方法。
如果客戶裝置606-608是便攜式數(shù)據(jù)處理裝置，例如PDA、筆記本電腦和/或無線電話的話，那么由于客戶裝置可能會從一個位置移動到另外一個，則信道特征會頻繁發(fā)生改變。這樣，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，基站的信道特征矩陣616不斷地得到更新。在一個實(shí)施例中，基站600周期地(每250毫秒)發(fā)出新的訓(xùn)練信號到每個客戶裝置，每個客戶裝置將其信道特征向量不斷地發(fā)送回基站600以確保信道特征保持準(zhǔn)確(例如，如果環(huán)境改變或客戶裝置移動從而影響到信道)。在一個實(shí)施例中，在發(fā)送到每個客戶裝置的實(shí)際數(shù)據(jù)信號中對訓(xùn)練信號進(jìn)行交織。典型地，所述訓(xùn)練信號的帶寬遠(yuǎn)低于所述數(shù)據(jù)信號的帶寬，因此這對系統(tǒng)總的吞吐率將幾乎沒有影響。相應(yīng)地，在該實(shí)施例中，信道特征矩陣616在基站主動與各客戶裝置進(jìn)行通信時可以不斷得到更新，從而當(dāng)客戶裝置從一個位置移動到下一個位置，或環(huán)境發(fā)生改變從而影響到信道的時候保持準(zhǔn)確的信道特征。
圖7中所示的本發(fā)明的一個實(shí)施例使用MIMO技術(shù)來改善上行通信信道(即，從客戶裝置706-708到基站700的信道)。在該實(shí)施例中，基站中的上行信道特征邏輯單元741不斷對從每個客戶裝置來的信道進(jìn)行分析和特征化。特別地，每個客戶裝置706-708發(fā)送訓(xùn)練信號到基站700，那里信道特征邏輯單元741分析以產(chǎn)生N×M的信道特征矩陣741，這里N是客戶裝置的數(shù)量，M是基站所使用的天線的數(shù)量。圖7所示的實(shí)施例在基站使用三個天線705和三個客戶裝置706-708，這導(dǎo)致了存放于基站700的3×3信道特征矩陣741?？蛻粞b置可以將圖7所示的MIMO上行傳輸用于將數(shù)據(jù)發(fā)送回基站700和將信道特征向量傳送回基站700，如圖5所示。但是和圖5所示的實(shí)施例不同的是，在圖5中，每個客戶裝置的信道特征向量以分開的時間進(jìn)行傳輸，而圖7所示的方法允許從多個客戶裝置同時將信道特征向量傳輸回基站700，從而大大降低信道特征向量對回程信道吞吐率的影響。
如上所述，每個信號的特征可以包括很多因素，例如，其包括相對于接收器內(nèi)部的參考信號、絕對參考信號、相對參考信號、特征噪聲或其他因素的相位和振幅。例如，在正交幅度調(diào)制所調(diào)制的信號中，所述特征可以是信號的幾個多徑映像的相位和振幅偏移向量。另一個例子是，在正交頻分復(fù)用所調(diào)制的信號中，所述特征可以是OFDM頻譜中幾個或所有單個分量信號的相位和振幅偏移向量。所述訓(xùn)練信號可以由各客戶裝置的編碼和調(diào)制子系統(tǒng)711生成，D/A轉(zhuǎn)換器(未示出)將該訓(xùn)練信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，然后各客戶裝置的發(fā)送器709將其從基帶信號轉(zhuǎn)換成RF信號。在一個實(shí)施例中，為了確保訓(xùn)練信號的同步，客戶裝置僅僅在基站請求的時候傳送訓(xùn)練信號(例如，在循環(huán)(round robin)的情況下)。此外，可以在從各客戶裝置發(fā)送來的實(shí)際數(shù)據(jù)信號中對訓(xùn)練信號進(jìn)行交織，或者訓(xùn)練信號可以和所述實(shí)際數(shù)據(jù)信號一起傳輸。因此，即使客戶裝置706-708是移動的，上行信道特征邏輯單元741也可以連續(xù)地傳輸和分析該訓(xùn)練信號，從而確保信道特征矩陣741保持更新。
本發(fā)明的前述實(shí)施例所支持的總的信道帶寬可以被定義為min(N，M)，這里，N是客戶裝置的數(shù)量，而M是基站天線的數(shù)量。也就是說，容量由基站側(cè)或客戶側(cè)的天線數(shù)量所限定。如此，本發(fā)明的一個實(shí)施例使用同步技術(shù)來確保在給定時間內(nèi)不超過min(N，M)個天線在發(fā)送/接收。
在典型的情況下，基站700的天線705的數(shù)量將少于客戶裝置706-708的數(shù)量。圖8顯示了一個示例性的情況，其允許5個客戶裝置804-808與具有三個天線802的基站進(jìn)行通信。在這個實(shí)施例中，確定總的客戶裝置804-808的數(shù)量并且檢測到必要的信道特征信息(例如，上面的描述)之后，基站800選擇第一群與其進(jìn)行通信的三個客戶810(因?yàn)閙in(N，M)＝3，所以在此例中是三個客戶)。在與第一群客戶810通信了指定時間之后，基站就選擇另一群與其通信的三個客戶811。為了均勻分配通信信道，基站800選擇沒有包含在第一群中的兩個客戶裝置807、808。此外，由于額外的天線是可用的，基站800就選擇包含在第一群中的額外的客戶裝置806。在一個實(shí)施例中，基站800以這種方式在客戶群眾循環(huán)，從而能夠有效地分配給每個客戶在時間上相同數(shù)量的帶寬。例如，為了均勻分配帶寬，基站可以接著選擇除客戶裝置806之外的三個客戶裝置的任何組合(即，由于客戶裝置806用于在開始的兩個循環(huán)中與基站進(jìn)行通信)。
在一個實(shí)施例中，除了標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信之外，基站可以使用前述技術(shù)來傳送訓(xùn)練信號到各客戶裝置和從各客戶裝置接收訓(xùn)練信號和信號特征數(shù)據(jù)。
在一個實(shí)施例中，某些客戶裝置或客戶裝置群可以分配到不同水平的帶寬，例如，可以把客戶裝置區(qū)分優(yōu)先次序，從而可以確保相對較高優(yōu)先級的客戶裝置必較低優(yōu)先級的客戶裝戶有更多的通信周期(即，更多的帶寬)?；谝欢〝?shù)量的變量，可以對客戶的“優(yōu)先級”進(jìn)行選擇，所述變量包括，例如，用戶的對無線帶寬的預(yù)訂費(fèi)(例如，用于愿意為額外帶寬付出更多)，和/或通信到/從客戶裝置的數(shù)據(jù)類型(例如，實(shí)時通信，譬如電話語音和視頻，獲得高于非實(shí)時通信的優(yōu)先級，例如電子郵件)。
在基于各客戶裝置要求的當(dāng)前負(fù)載，基站動態(tài)分配帶寬的實(shí)施例中。例如，如果客戶裝置804直播視頻流，而其它裝置805-808在執(zhí)行例如電子郵件的非實(shí)時功能，那么基站800可以給該客戶804分配相對較多的帶寬。然而，應(yīng)該注意的是，本發(fā)明的根本原理不限于任何特定的帶寬分配技術(shù)。
如圖9所示，兩個客戶裝置907、908可以非常接近，使得所述客戶的信道特征在實(shí)際上是一樣的。結(jié)果，基站將接收和存儲兩個客戶裝置907、908的實(shí)際上相等的信道特征向量，因此這將不能產(chǎn)生對于各客戶唯一的、空間分布的信號。相應(yīng)地，在一個實(shí)施例中，基站將確保相互距離非常接近的任何兩個或更多客戶裝置被分配給不同的群。例如，在圖9中，基站900首先和客戶裝置904、905以及908的第一群910通信，然后和客戶裝置905、906、907的第二群911通信，這確保了客戶裝置907和908在不同的群中。
可選擇地，在一個實(shí)施例中，基站900同時和客戶裝置907以及908進(jìn)行通信，但使用已知的信道復(fù)用技術(shù)來對通信信道進(jìn)行復(fù)用。例如，基站可以使用時分復(fù)用(“TDM”)、頻分復(fù)用(“FDM”)或碼分多址(“CDMA”)技術(shù)來分開客戶裝置907和908之間單個的、空間相關(guān)的信號。
盡管上述各客戶裝置裝備有單天線，但可以通過使用具有多個天線的客戶裝置來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的根本原理以提高吞吐率。例如，當(dāng)用在上述的無線系統(tǒng)上時，具有2個天線的客戶將實(shí)現(xiàn)2倍的吞吐率提升，具有3個天線的客戶將實(shí)現(xiàn)3倍的吞吐率提升，等等(即，假設(shè)天線之間的空間和角度分離是足夠的)。當(dāng)通過具有多個天線的客戶裝置循環(huán)的時候，基站可以應(yīng)用同樣的一般規(guī)則。例如，其可以將每個天線看作分開的客戶，并將帶寬分配給那個“客戶”，就如同它是任何其它客戶一樣(例如，確保每個客戶提供有足夠或相當(dāng)?shù)耐ㄐ胖芷?。
如上所述，本發(fā)明的一個實(shí)施例使用上述的DIMO和/或MIMO信號傳輸技術(shù)在近乎垂直入射天波(“NVIS”)中提高信噪比和傳輸帶寬。參考圖10，在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，裝備有N個天線1002的矩陣的第一NVIS基站1001用于和M個客戶裝置1004進(jìn)行通信。所述NVIS天線1002和多種用戶裝置的天線1004以和垂直方向約成15度以內(nèi)的角度將信號上行傳送以獲得想要的NVIS并且將地面波干擾效應(yīng)降到最低。在一個實(shí)施例中，天線1002和客戶裝置1004使用上述的多種DIMO和MIMO技術(shù)在NVIS頻譜中的指定頻率(例如在載波頻率或低于23MHz的頻率，但通常低于10MHz的頻率上)支持多個獨(dú)立的數(shù)據(jù)流1006，從而顯著提高了在指定頻率的帶寬(即，以和統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的數(shù)據(jù)流的數(shù)量成正比)。
服務(wù)于給定基站的所述NVIS天線相互之間可以有很遠(yuǎn)的物理距離。假設(shè)低于10MHz的長波長和信號傳播的長距離(300英里的往返距離)，幾百碼，甚至是幾英里的天線物理間隔能夠在分集上提供益處。在這樣的條件下，單獨(dú)的天線信號可以被收回到中心位置，用傳統(tǒng)的有線或無線通信系統(tǒng)對其進(jìn)行處理?？蛇x擇地，每個天線可以具有本地設(shè)備來處理其信號，然后使用傳統(tǒng)的有線或無線通信系統(tǒng)來將該數(shù)據(jù)傳輸回中心位置。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，NVIS基站1001具有到因特網(wǎng)1010(或其它廣域網(wǎng))的寬帶鏈路1015，從而提供給客戶裝置1003遠(yuǎn)程、高速、無線網(wǎng)絡(luò)訪問。
本發(fā)明的實(shí)施例可以包括上面所闡述的各種步驟。這些步驟可以體現(xiàn)在可執(zhí)行機(jī)器指令中，該可執(zhí)行機(jī)器指令使通常目的或特殊目的處理器執(zhí)行某些特定步驟。例如，上述基站和客戶裝置中的多種部件可以在通常目的或特殊目的處理器上執(zhí)行的軟件中實(shí)現(xiàn)。為避免將本發(fā)明相關(guān)的方面模糊化，圖中排除了多種已知的個人計(jì)算機(jī)部件，例如計(jì)算機(jī)存儲器、硬盤、輸入裝置等等。
可選擇地，在一個實(shí)施例中，這里顯示的各種功能模塊以及相關(guān)的步驟可以通過包含執(zhí)行這些步驟的硬件邏輯單元的特定的硬件部件來實(shí)現(xiàn)，例如專用集成電路(“ASIC”)，或通過可編程的計(jì)算機(jī)部件和用戶硬件部件的任何組合來實(shí)現(xiàn)。
在一個實(shí)施例中，某些部件，例如上述的調(diào)制、解調(diào)和信號處理邏輯單元903可以在可編程的數(shù)字信號處理芯片(DSP)(或DSP群)上實(shí)現(xiàn)，譬如使用德州儀器公司TMS320x結(jié)構(gòu)的DSP(例如，TMS320C6000、TMS320C5000等)。本實(shí)施例中的DSP可以嵌入個人計(jì)算機(jī)的附加卡中，例如PCI卡。當(dāng)然，可以使用多種不同的DSP結(jié)構(gòu)，而仍然遵循本發(fā)明的根本原理。
本發(fā)明的元件也可以提供為存儲機(jī)器可執(zhí)行指令的機(jī)器可讀媒質(zhì)。所述機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括，而不僅僅限于，閃存、光盤、CD-ROM、DVD ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、傳播媒質(zhì)或其它類型適合存儲電子指令的機(jī)器可讀介質(zhì)。例如，本發(fā)明可以作為經(jīng)由通信鏈路(例如調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)絡(luò)連接)，以體現(xiàn)在載波或其它傳播介質(zhì)中的數(shù)據(jù)信號的方式從遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)(例如服務(wù)器)傳送到請求計(jì)算機(jī)(例如客戶機(jī))的計(jì)算機(jī)程序而下載。
概括前面的描述，為了解釋的目的，闡述了許多特定的細(xì)節(jié)以提供對本系統(tǒng)和方面全面的理解。然而，即使沒有這些特定細(xì)節(jié)中的一些，對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員，很明顯也可以實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)和方法。相應(yīng)地，應(yīng)該根據(jù)下面的權(quán)利要求書來判斷本發(fā)明的范圍和實(shí)質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種方法，該方法包括將訓(xùn)練信號從基站的每個天線傳送到多個客戶裝置中的每一個，每個客戶裝置分析每個訓(xùn)練信號來生成信道特征數(shù)據(jù)，并將信道特征數(shù)據(jù)傳送回基站；存儲多個用戶裝置中的每一個的信道特征數(shù)據(jù)；接收要被傳送到每個客戶裝置的數(shù)據(jù)；和用與各客戶裝置相聯(lián)系的信道特征數(shù)據(jù)對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)編碼，來生成基站每個天線的預(yù)編碼數(shù)據(jù)信號；和將預(yù)編碼數(shù)據(jù)信號通過基站的每個天線傳送到各客戶裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括通過基站的每個天線將訓(xùn)練信號傳送到每個客戶裝置；接收每個客戶裝置的信道特征數(shù)據(jù)，每個客戶裝置的所述信道特征數(shù)據(jù)由每個客戶裝置生成，所述客戶裝置獨(dú)立地處理和特征化來自基站的每個天線的訓(xùn)練信號。存儲每個客戶裝置的信道特征數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括通過基站的每個天線周期地發(fā)送新訓(xùn)練信號到每個客戶裝置；和接收每個客戶裝置的新信道特征數(shù)據(jù)，各客戶裝置的所述信道特征數(shù)據(jù)由每個客戶裝置生成，所述客戶裝置獨(dú)立地處理和特征化來自基站的每個天線的新訓(xùn)練信號；和存儲每個客戶裝置的新信道特征數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中在預(yù)編碼數(shù)據(jù)信號中對新的訓(xùn)練信號進(jìn)行交織。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括通過基站的每個天線從每個客戶裝置接收訓(xùn)練信號；特征化訓(xùn)練信號來生成所述信道特征數(shù)據(jù)，所述信道特征數(shù)據(jù)與每個客戶裝置和基站的每個天線相聯(lián)系；和存儲信道特征數(shù)據(jù)；
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括從每個客戶裝置中請求訓(xùn)練信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括不斷從每個客戶裝置接收新的訓(xùn)練信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中傳送各預(yù)編碼數(shù)據(jù)信號包括到從多個客戶裝置中的第一選擇群的第一傳輸；和到從多個客戶裝置中的第二選擇群的第二傳輸，定義第一和第二選擇群，從而以想要的方式分配帶寬。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中想要的方式是從群中選擇出來的任意的組合，其包括，均勻分配帶寬、根據(jù)優(yōu)先級分配帶寬、基于客戶裝置要求的當(dāng)前負(fù)載分配帶寬，和分配帶寬以避免臨近的多個客戶裝置互相接近。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中基站使用多路復(fù)用技術(shù)和兩個客戶裝置同時通信。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中客戶裝置具有多個天線，將每個天線看作單獨(dú)的客戶裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括將輸入信號路由為分開的比特流到基站的各天線，每個分開的比特流供各客戶裝置使用；將信道特征數(shù)據(jù)存儲為信道特征矩陣；和將信道特征矩陣的逆矩陣和每個分開的比特流相乘，產(chǎn)生預(yù)編碼信號。
13.一種方法，該方法包括在客戶裝置接收預(yù)編碼數(shù)據(jù)信號，每個預(yù)編碼數(shù)據(jù)信號從基站的多個天線的各天線傳送到多個客戶裝置中的每一個，每個預(yù)編碼數(shù)據(jù)信號基于輸入數(shù)據(jù)和與每個客戶裝置以及基站的各天線相聯(lián)系的信道特征數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括從基站的多個天線中的每個天線接收訓(xùn)練信號；處理所述訓(xùn)練信號；特征化所述訓(xùn)練信號以生成客戶裝置的信道特征數(shù)據(jù)；存儲客戶裝置的信道特征數(shù)據(jù)；將客戶裝置的信道特征數(shù)據(jù)傳送到基站的每個天線，所述基站使用所述裝置的信道特征數(shù)據(jù)生成各個預(yù)編碼數(shù)據(jù)信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，客戶裝置具有第二天線，所述第二天線被看作接收各預(yù)編碼信號和訓(xùn)練信號的單獨(dú)客戶裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括傳送訓(xùn)練信號到基站，所述基站處理并特征化該訓(xùn)練信號以生成信道特征數(shù)據(jù)。
17.一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個客戶裝置；基站；和基站的多個天線，其中，基站的每個天線傳送各預(yù)編碼數(shù)據(jù)信號到每個客戶裝置，所述各預(yù)編碼數(shù)據(jù)信號通過使用與各客戶裝置以及基站的各天線相聯(lián)系的信道特征數(shù)據(jù)對輸入信號進(jìn)行預(yù)編碼而生成。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，信道特征數(shù)據(jù)由獨(dú)立處理和特征化被基站天線傳送到每個客戶裝置的訓(xùn)練信號的每個客戶裝置生成。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，信道特征數(shù)據(jù)由處理和特征化從每個客戶裝置傳送到基站每個天線的訓(xùn)練信號的基站所生成。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中，使用同步技術(shù)來確保在給定時間內(nèi)少于一定數(shù)量的傳輸和接收，從而避免超過總的信道帶寬。
全文摘要
所描述的方法包括從基站的每個天線傳輸訓(xùn)練信號到多個客戶裝置中的每一個客戶裝置，每個客戶裝置分析每個訓(xùn)練信號以生成信道特征數(shù)據(jù)，以及將信道特征數(shù)據(jù)傳輸回基站；存儲多個客戶裝置中的每個客戶裝置的信道特征數(shù)據(jù)；接收要被傳輸?shù)矫總€客戶裝置的數(shù)據(jù)；和使用與各客戶裝置相關(guān)聯(lián)的信道特征數(shù)據(jù)對所述數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)編碼，以生成基站每個天線的預(yù)編碼數(shù)據(jù)信號；并通過基站的每個天線將所述預(yù)編碼數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)礁骺蛻粞b置。
文檔編號H04L25/03GK1734972SQ20051008867
公開日2006年2月15日 申請日期2005年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月30日
發(fā)明者S·G·帕爾曼, T·科特 申請人:瑞登有限公司