專利名稱：用于提供閉環(huán)傳輸預(yù)編碼的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體而言涉及無線通信領(lǐng)域，且更具體而言，涉及一種用于提供閉環(huán)傳輸預(yù)編碼的方法及設(shè)備。
背景技術(shù)：
多輸入多輸出(MIMO)是指為提高性能而在無線裝置上使用多個(gè)發(fā)射器及接收器(多個(gè)天線)。當(dāng)使用兩個(gè)發(fā)射器及兩個(gè)或更多個(gè)接收器時(shí)，可同時(shí)發(fā)送兩個(gè)數(shù)據(jù)流，從而使數(shù)據(jù)速率加倍。基于MIMO正交頻分多路復(fù)用(OFDM)技術(shù)的各種無線標(biāo)準(zhǔn)使用開環(huán)運(yùn)行模式。在開環(huán)MIMO運(yùn)行模式中，發(fā)射器并不知曉通信信道的情況。盡管開環(huán)MIMO模式實(shí)施起來可比較簡(jiǎn)單，但是其存在性能方面的問題。開環(huán)模式的一種替代方式是閉環(huán)處理，由此將信道狀態(tài)信息自接收器提交至發(fā)射器，以對(duì)所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)編碼，從而實(shí)現(xiàn)更好的接收。閉環(huán)運(yùn)行提供相對(duì)于開環(huán)運(yùn)行得到改良的性能，盡管并非不存在代價(jià)。從接收器向發(fā)射器傳輸信道狀態(tài)信息會(huì)涉及到巨大的開銷。此外，在正交頻分多路復(fù)用(OFDM)/正交頻分多址(OFDMA)系統(tǒng)中——其中使不同的特征向量與每一副載波相關(guān)聯(lián)，提供必要反饋的開銷成本甚至更高。因此，需要設(shè)計(jì)一種減少反饋的閉環(huán)運(yùn)行模式，該模式應(yīng)具有類似于使用全部信道狀態(tài)信息反饋所獲得的性能。

發(fā)明內(nèi)容
上文所述問題在很大程度上通過一種在發(fā)射器與接收器之間提供閉環(huán)傳輸預(yù)編碼的方法及系統(tǒng)得到解決。定義包括一組預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣的代碼簿。在本發(fā)明的系統(tǒng)及方法中，接收器確定對(duì)于每個(gè)所接收到的副載波應(yīng)使用代碼簿中的哪一個(gè)預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣。接收器向發(fā)射器發(fā)送索引，于是發(fā)射器使用所述索引來重建所選的預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣，并使用所述預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣對(duì)要傳輸?shù)姆?hào)進(jìn)行預(yù)編碼。
某些例示性實(shí)施例可包括一種用于在發(fā)射器與接收器之間提供閉環(huán)傳輸預(yù)編碼的方法，其包含如下步驟定義包含一組預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣的代碼簿，以及在接收器處為所接收的每個(gè)傳輸副載波從代碼簿中確定一預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣。在已為每個(gè)傳輸副載波確定出預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣后，該方法包括為每個(gè)所接收的副載波向發(fā)射器發(fā)送索引，使用發(fā)送至發(fā)射器的索引在發(fā)射器處為每個(gè)副載波重建由接收器所選的預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣，以及使用經(jīng)重建的預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣對(duì)要由發(fā)射器傳輸至接收器的信息進(jìn)行預(yù)編碼。
其他例示性實(shí)施例可包括一種通信系統(tǒng)，該通信系統(tǒng)包括接收器，其包括含有一個(gè)或多個(gè)預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣的代碼簿；及發(fā)射器，其用于使用副載波向接收器傳輸信息，其中接收器為副載波從代碼簿中確定一預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣并向發(fā)射器發(fā)送索引，以表明發(fā)射器應(yīng)為副載波使用的預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣。
再一些例示性實(shí)施例可包括一種接收器，所述接收器包括多個(gè)天線；存儲(chǔ)器，其適合存儲(chǔ)包括一個(gè)或多個(gè)預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣的代碼簿；及選擇邏輯，其用于根據(jù)已接收的信息從所述一個(gè)或多個(gè)預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣中選擇一預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣。
其他例示性實(shí)施例可包括一種接收器，所述接收器包括存儲(chǔ)構(gòu)件，其用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣；以及選擇構(gòu)件，其用于根據(jù)已接收的信息從所述一個(gè)或多個(gè)預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣中選擇一預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣。
再一些例示性實(shí)施例可包括一種發(fā)射器，該發(fā)射器包括多個(gè)天線；存儲(chǔ)器，其適合存儲(chǔ)包括一個(gè)或多個(gè)預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣的代碼簿；以及索引邏輯，其適合根據(jù)天線所接收的索引來選擇應(yīng)使用的預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣。


圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的通信系統(tǒng)的方框圖。
圖2為重點(diǎn)說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的閉環(huán)MIMO方法的流程圖。
圖3為重點(diǎn)說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例使用QPSK、速率3/4、ρ＝0.7的2×2開環(huán)MIMO相對(duì)于閉環(huán)MIMO的模擬結(jié)果的曲線圖。
圖4為重點(diǎn)說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例使用16-QAM、速率3/4、ρ＝0.7的2×2開環(huán)MIMO相對(duì)于閉環(huán)MIMO的模擬結(jié)果的曲線圖。
圖5為重點(diǎn)說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例使用64-QAM、速率3/4、ρ＝0.7的2×2開環(huán)MIMO相對(duì)于閉環(huán)MIMIO的模擬結(jié)果的曲線圖。
圖6為重點(diǎn)說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例使用QPSK、速率3/4、ρ＝0.2的2×2開環(huán)MIMO相對(duì)于閉環(huán)MIMO的模擬結(jié)果的曲線圖。
圖7為重點(diǎn)說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例使用16-QAM、速率3/4、ρ＝0.2的2×2開環(huán)MIMO相對(duì)于閉環(huán)MIMO的模擬結(jié)果的曲線圖。
圖8為重點(diǎn)說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例使用16-QAM、速率、ρ＝0.2的2×2開環(huán)MIMO相對(duì)于閉環(huán)MIMO的模擬結(jié)果的曲線圖。
圖9為重點(diǎn)說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例使用QPSK、速率3/4、ρ＝0.7的4×4開環(huán)MIMO相對(duì)于閉環(huán)MIMO的模擬結(jié)果的曲線圖。
圖10為重點(diǎn)說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例使用16-QAM、速率3/4、ρ＝0.2的4×4開環(huán)MIMO相對(duì)于閉環(huán)MIMO的模擬結(jié)果的曲線圖。
圖11為重點(diǎn)說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例使用QPSK、速率3/4、ρ＝0.7的2×2開環(huán)MIMO相對(duì)于4×2閉環(huán)MIMO的模擬結(jié)果的曲線圖。
圖12為重點(diǎn)說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例使用16-QAM、速率3/4、ρ＝0.7的2×2開環(huán)MIMO相對(duì)于4×2閉環(huán)MIMO的模擬結(jié)果的曲線圖。
圖13為重點(diǎn)說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例使用64-QAM、速率3/4、ρ＝0.2的2×2開環(huán)MIMO相對(duì)于4×2閉環(huán)MIMO的模擬結(jié)果的曲線圖。
圖14為重點(diǎn)說明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的各種MIMO模式的閉環(huán)性能的表格。
圖15顯示根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的通信系統(tǒng)的圖式。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，說明一種閉環(huán)MIMO傳輸方法，其中使用一組有限的預(yù)定義幺正旋轉(zhuǎn)矩陣對(duì)所傳輸?shù)姆?hào)進(jìn)行預(yù)編碼。這組矩陣屬于接收器及發(fā)射器均知曉的代碼簿。在給定所接收數(shù)據(jù)的情況下，接收器為每個(gè)OFDM/OFDMA副載波確定會(huì)產(chǎn)生最好性能的最佳旋轉(zhuǎn)矩陣。接收器將一個(gè)或多個(gè)最佳旋轉(zhuǎn)矩陣的一個(gè)或多個(gè)索引傳輸給發(fā)射器，在該發(fā)射器中重建這一(這些)矩陣并使用其對(duì)所傳輸?shù)姆?hào)進(jìn)行預(yù)編碼。由于在基本代碼簿中具有極少數(shù)量的旋轉(zhuǎn)矩陣，因而所涉及的反饋量比將整組信道系數(shù)從接收器發(fā)回至發(fā)射器時(shí)要少。
考慮如圖1所示具有P個(gè)發(fā)射天線以及Q個(gè)接收天線的MIMO OFDM設(shè)置。在圖1中顯示通信系統(tǒng)100，通信系統(tǒng)100包括具有Q個(gè)天線的接收器、以及具有P個(gè)天線的發(fā)射器，Q維基帶接收信號(hào)向量r＝[r1，r2，Λ，rQ]T108表示為r=Σp=1phpsp+w=Hs+w,]]>其中hi＝[h1i，h2i，Λ，hQi]T是一包含從第i個(gè)發(fā)射器至Q個(gè)接收器的信道系數(shù)的Q維向量， 是Q×P階信道矩陣，s＝[s1，s2，Λ，sp]T106是P維傳輸信號(hào)向量，且w＝[w1，w2，Λ，wQ]T是方差為σ2的零均值噪聲的Q維向量。可使用最佳最大似然性方法或次佳方法來處理所接收的信號(hào)，例如使用迫零法或線性最小均方差處理。
向量s表示為s＝Vd，其中d＝[d1，d2，Λ，dR]T104是待傳輸?shù)姆?hào)的R維向量，V是P×R階預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣102，且R是傳輸數(shù)據(jù)流的數(shù)量。引入該記法的原因是在同一框架中處理閉環(huán)和開環(huán)選項(xiàng)具有增大的靈活性。該記法也允許考慮具有小于或等于發(fā)射天線數(shù)量的傳輸數(shù)據(jù)流的情況。對(duì)于開環(huán)情況，V只是一階P×P單位矩陣。有效(旋轉(zhuǎn))信道矩陣因此表示為Hr＝HV。
如果在發(fā)射器處可得到理想的信道狀態(tài)信息，則可用矩陣HHH的特征向量V對(duì)所傳輸?shù)姆?hào)進(jìn)行預(yù)編碼，其中(·)H表示共軛轉(zhuǎn)置。在此種情況下，可在接收器處將所傳輸?shù)姆?hào)分離，從而獲得容量。然而，自接收器向發(fā)射器傳輸全部信道狀態(tài)信息從開銷方面來說代價(jià)太高而不可行。
根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，發(fā)送全部信道狀態(tài)信息的一替代方式是定義一包含有限的一組N個(gè)幺正旋轉(zhuǎn)矩陣的代碼簿。該代碼簿對(duì)于發(fā)射器及接收器來說均是已知的。根據(jù)一使處理后的信噪比(SNR)最大化的量度，接收器為每個(gè)OFDM副載波從代碼簿確定一預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣。然后將該矩陣的索引經(jīng)由反饋路徑(在圖1中顯示為114)發(fā)送至發(fā)射器，在反射器中重建同一矩陣并用其來對(duì)所傳輸?shù)姆?hào)進(jìn)行預(yù)編碼。
如圖1中包括接收器及發(fā)射器的通信系統(tǒng)所示，該運(yùn)行僅要求由方框110對(duì)于每一OFDM副載波(頻調(diào))沿反饋路徑114反饋log2N個(gè)位。方框110也執(zhí)行信道估計(jì)、符號(hào)檢測(cè)以及旋轉(zhuǎn)矩陣的選擇。例如，如果該組具有8個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣，則對(duì)于每一副載波發(fā)回3位。方框110可包括選擇邏輯以及適合其他目的的邏輯，例如信道估計(jì)和符號(hào)檢測(cè)，所述選擇邏輯用于根據(jù)已接收的信息從所述一個(gè)或多個(gè)預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣中選擇預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣。
例如，本文首先來看2×2(兩個(gè)發(fā)射天線/兩個(gè)接收天線)的情景，然后是一般的P×Q實(shí)例，其中P＝Q＞2。本文的論述也將顯示2×2是能夠使用單個(gè)統(tǒng)一框架來處理所有MIMO情形的一般化P×Q MIMO情形的特例。也將論述具有2個(gè)傳輸流及4個(gè)發(fā)射天線的4×2 MIMO系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對(duì)于所有方案，還將論述代碼簿的設(shè)計(jì)以及其大小對(duì)于根據(jù)本發(fā)明不同實(shí)施例的閉環(huán)方案的性能增益的影響。
2×2 MIMO的情形對(duì)于2×2MIMO，以用V表示為如下形式的一組N個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣來定義代碼簿VN1n2+n1=ejφn2cosθn1-ejφn2sinθn1sinθn1cosθn1,]]>其中，φn2=2πn2N2,n2=0,1,...,N2-1]]>θn1=πn12N1,n1=0,1,...,N1-1]]>及N＝N1N2。
應(yīng)注意，對(duì)于每一副載波，旋轉(zhuǎn)矩陣的索引可僅每一幀從接收器向發(fā)射器發(fā)送一次。這是假設(shè)在幀持續(xù)時(shí)間內(nèi)，信道保持為靜態(tài)。
P×Q(P＝Q)MIMO的情形考慮一般的P×Q情形，其中P＝Q＞2。通過按下式將一P(P-1)/2吉文斯(Givens)旋轉(zhuǎn)序列應(yīng)用于信道矩陣來產(chǎn)生實(shí)幺正旋轉(zhuǎn)V(θ)=Πi=1P-1Πk=i+1PG(i,k,θ),]]>其中吉文斯旋轉(zhuǎn)矩陣表示為
其中c＝cos(θ)且s＝sin(θ)。由于G(i，k，θ)是正交的，因而所得到的旋轉(zhuǎn)矩陣V(θ)是幺正矩陣。
注意，上述乘積中的每一吉文斯旋轉(zhuǎn)均可與一不同的旋轉(zhuǎn)角度相關(guān)聯(lián)。
例如，在P＝Q＝3時(shí)，V(θ1，θ2，θ3)是3個(gè)吉文斯旋轉(zhuǎn)的乘積，如下所示V(θ1，θ2，θ3)＝G(1，2，θ1)G(1，3，θ2)G(2，3，θ3)。
如在2×2情形中一樣，對(duì)吉文斯旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行量化，以形成一由幺正矩陣形成的代碼簿。例如，對(duì)于3×3情景而言，將經(jīng)量化的一組N個(gè)旋轉(zhuǎn)矩陣表示為VN1N2n2+N1n3+n1=G(1,2,θn1)G(1,3,θn2)G(2,3,θn3),]]>其中θn1=πn12N1,n1=0,1,...,N1-1,]]>θn2=πn22N2,n2=0,1,...,N2-1,]]>θn3=πn32N3,n3=0,1,...,N3-1,]]>以及N＝N1N2N3。
該情形的反饋位數(shù)等于log2N個(gè)位。如果將每一旋轉(zhuǎn)量化成4個(gè)角度，則(N1，N2，N3)＝(4，4，4)，從而總共產(chǎn)生N＝64個(gè)幺正旋轉(zhuǎn)矩陣。這意味著每個(gè)OFDM副載波產(chǎn)生6位的反饋。對(duì)最佳旋轉(zhuǎn)矩陣的選擇類似于2×2情形，并將在下文中進(jìn)一步論述。
根據(jù)上文的論述，可了解到，用于產(chǎn)生P×Q階幺正矩陣的吉文斯旋轉(zhuǎn)方法可擴(kuò)展至更高的MIMO配置。例如，對(duì)于4×4系統(tǒng)，矩陣V是P(P-1)/2＝6次吉文斯旋轉(zhuǎn)的乘積。此外，應(yīng)注意，2×2系統(tǒng)是吉文斯旋轉(zhuǎn)的特例，其中只采用一次旋轉(zhuǎn)。
4×2 MIMO的情形對(duì)于具有2個(gè)傳輸流的4個(gè)發(fā)射天線，發(fā)射器被分成兩個(gè)2-發(fā)射天線單元。每一單元此時(shí)傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)流。一2×1預(yù)編碼向量與每一數(shù)據(jù)流相關(guān)聯(lián)。所得到的兩個(gè)向量組合形成如下所示的預(yù)編碼矩陣VVN1n2+n1=wn100wn2,]]>
其中wn1=1ej(π/4+2πn1/N1),n1=0,...,N1-1,]]>wn2=1ej(π/4+2πn2/N2),n2=0,...,N2-1,]]>且N＝N1N2。
旋轉(zhuǎn)矩陣的選擇旋轉(zhuǎn)矩陣的選擇取決于用于恢復(fù)所傳輸源符號(hào)的接收器的類型。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，使用迭代性最小均方差(IMMSE)接收器，其用于以處理后信噪比(SNR)遞減的順序檢測(cè)所傳輸?shù)姆?hào)；即，最“可靠的”符號(hào)首先得到檢測(cè)并從所接收的信號(hào)中去除，然后估計(jì)可靠性遞減的符號(hào)。本發(fā)明可用于其他類型的接收器。P個(gè)接收符號(hào)流的MMSE處理后SNR如下所示SNRi=hiH(Σj=1Pj≠ihjhjH+σ2I)-1hi,i=1,...,P,]]>其中hi是信道矩陣H的第i列，且I是P×P階單位矩陣。上述SNR值是針對(duì)開環(huán)傳輸計(jì)算的。
為給OFDM符號(hào)中的每一頻調(diào)挑選最好的旋轉(zhuǎn)矩陣，計(jì)算基本組中每一幺正旋轉(zhuǎn)矩陣的處理后SNR。將經(jīng)旋轉(zhuǎn)的信道矩陣定義為Hnr=HVn,n=0,1,...,N-1,]]>然后將每一情形中的處理后SNR表示為SNRn,ir=hn,irH(Σj=1Pj≠ihn,jrhn,jrH+σ2I)-1hn,ir,i=1,...,P;n=0,...,N-1.]]>在這P個(gè)接收流中，選擇最小的SNR值，并在旋轉(zhuǎn)矩陣的所有可能性上將其最大化。在數(shù)學(xué)上，旋轉(zhuǎn)矩陣的選擇可描述為Vnopt=argmaxn(mini(SNRn,ir)).]]>上述運(yùn)算確保最小的處理后SNR在所有可能的選擇上的最大化。注意，對(duì)于IMMSE處理，在每次估計(jì)信號(hào)并將信號(hào)從接收信號(hào)中減去時(shí)，干擾項(xiàng) 均變小。
現(xiàn)在參考圖2，其顯示一重點(diǎn)說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種用于提供閉環(huán)傳輸預(yù)編碼的方法的流程圖。在202中，定義包括如前面所述的一組幺正旋轉(zhuǎn)矩陣的代碼簿。該代碼簿對(duì)于接收器及發(fā)射器二者而言均已知。在204中，接收器為每一OFDM副載波從代碼簿中確定一個(gè)預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣。在206中，接收器將每一副載波的索引經(jīng)由反饋路徑發(fā)送至發(fā)射器。而在208中，根據(jù)所發(fā)送的索引對(duì)旋轉(zhuǎn)矩陣進(jìn)行重建，且使用所重建的旋轉(zhuǎn)矩陣對(duì)將要傳輸?shù)姆?hào)進(jìn)行預(yù)編碼。
在圖15中，顯示一采用本發(fā)明的閉環(huán)方案的通信系統(tǒng)500的例示性實(shí)例。以Wi-Fi電路506的形式包含無線互連能力的通信裝置(例如膝上型計(jì)算機(jī)502)與存取點(diǎn)(又稱為熱點(diǎn)等等)504進(jìn)行通信。盡管圖中顯示使用Wi-Fi通信塊(例如無線通信卡)，但是其他通信標(biāo)準(zhǔn)也可與本發(fā)明的閉環(huán)技術(shù)結(jié)合使用。在一個(gè)實(shí)施例中，代碼簿存儲(chǔ)在膝上型計(jì)算機(jī)502及存取點(diǎn)504中，或者在另一例示性實(shí)例中，存儲(chǔ)在存取點(diǎn)控制器中，該存取點(diǎn)控制器可位于遠(yuǎn)離存取點(diǎn)504的位置處。
模擬結(jié)果為驗(yàn)證根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例提出的閉環(huán)方法的潛力，采用IMMSE接收器對(duì)各種基帶MIMO OFDM系統(tǒng)配置執(zhí)行了數(shù)字模擬。為進(jìn)行模擬，考慮了OFDM符號(hào)中的768個(gè)數(shù)據(jù)頻調(diào)，其在發(fā)射器/接收器處采用1024-點(diǎn)快速傅立葉逆變換/快速傅立葉變換(IFFT/FFT)。幀持續(xù)時(shí)間設(shè)定成5毫秒，且對(duì)信道狀態(tài)信息的反饋使用2個(gè)幀的延遲。使用卷積編碼進(jìn)行前向糾錯(cuò)，并采用迭代性最小均方差(IMMSE)接收器對(duì)所傳輸?shù)姆?hào)進(jìn)行解碼。
在模擬中以3km/hr的車速使用國際電信聯(lián)盟(ITU)戶外-戶內(nèi)行人(OIP-B)信道。試驗(yàn)中使用了發(fā)射天線相關(guān)性ρ＝0.2或ρ＝0.7。對(duì)于所執(zhí)行的所有模擬，均在接收器處假定理想地知曉信道情況。下文針對(duì)每一MIMO配置來討論幀誤差率(FER)結(jié)果，其中將開環(huán)性能與閉環(huán)性能進(jìn)行對(duì)比來測(cè)定增益。
2×2模擬的情形在圖3-8中顯示使用不同調(diào)制模式的2×2MIMO的各種模擬結(jié)果。應(yīng)注意，(N1，N2)＝(4，1)對(duì)應(yīng)于每一副載波2位的反饋。在圖3中，顯示2×2開環(huán)MIMO 302相對(duì)于根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的閉環(huán)MIMO 304之間的性能對(duì)比。所用的調(diào)制為正交相移鍵控(QPSK)，速率為3/4且發(fā)射天線相關(guān)性為ρ＝0.7。在圖4中，顯示一說明2×2開環(huán)MIMO 402相對(duì)于根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的閉環(huán)MIMO的性能對(duì)比的模擬。所用的調(diào)制為16正交調(diào)幅(16-QAM)，速率為3/4，ρ＝0.7。
現(xiàn)在參考圖5，其顯示2×2開環(huán)MIMO 502相對(duì)于根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的閉環(huán)MIMO的性能對(duì)比的模擬結(jié)果。圖5中的模擬使用64-QAM，速率為3/4且ρ＝0.7。在圖6中，顯示重點(diǎn)說明2×2開環(huán)MIMO 602與根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的閉環(huán)MIMO 604之間的性能對(duì)比的另一模擬。所用的調(diào)制為QPSK，速率為3/4且ρ＝0.2。在圖7中，顯示使用16-QAM、速率3/4及ρ＝0.2對(duì)2×2開環(huán)MIMO 702相對(duì)于閉環(huán)MIMO 704進(jìn)行性能對(duì)比的模擬。在圖8中，顯示重點(diǎn)說明使用16-QAM、速率及ρ＝0.2的2×2開環(huán)MIMO 802相對(duì)于閉環(huán)MIMO 804的另一模擬結(jié)果。
4×4模擬結(jié)果的情形對(duì)于下文所示的4×4模擬結(jié)果，反饋要求為每一副載波6位。在圖9中所示的曲線圖重點(diǎn)說明4×4開環(huán)MIMO設(shè)計(jì)902與根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的閉環(huán)MIMO設(shè)計(jì)904的性能對(duì)比。該模擬采用QPSK，速率3/4及ρ＝0.7執(zhí)行。在圖10中，顯示將4×4開環(huán)MIMO設(shè)計(jì)1002相對(duì)于根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的閉環(huán)MIMO 1004進(jìn)行對(duì)比的模擬結(jié)果。在該模擬中采用16-QAM，速率3/4及ρ＝0.2。
4×2模擬結(jié)果的情形在圖11-13中對(duì)比4×2閉環(huán)MIMO與2×2開環(huán)模式的性能。參數(shù)組(N1，N2)＝(2，2)意味著反饋為每一副載波2位，而(N1，N2)＝(4，4)對(duì)應(yīng)于反饋為每一副載波4位。在圖11中，將2×2開環(huán)MIMO 1102的性能與4×2閉環(huán)MIMO進(jìn)行對(duì)比，其中曲線1104表示N1＝2及N2＝2的設(shè)計(jì)，且曲線1106為N1＝4及N2＝4的閉環(huán)設(shè)計(jì)。該模擬采用QPSK，速率3/4及ρ＝0.7來執(zhí)行。在圖12中顯示2×2開環(huán)MIMO 1202相對(duì)于根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的由曲線1204表示的4×2閉環(huán)MIMO的性能對(duì)比。閉環(huán)參數(shù)設(shè)定成N1＝2及N2＝2。在該模擬中，使用QAM調(diào)制且速率3/4及ρ＝0.7。最后，在圖13中，顯示使用QAM調(diào)制、速率3/4及ρ＝0.2的2×2開環(huán)MIMO 1302相對(duì)于4×2閉環(huán)MIMO1304進(jìn)行性能對(duì)比的模擬。閉環(huán)MIMO具有N1＝2及N2＝2。在圖14所示的表格中歸納上文所考慮的不同MIMO模式的閉環(huán)性能。該表格還列示每種情形所要求的反饋位數(shù)。
本發(fā)明所提出的MIMO閉環(huán)方案需要最小的反饋，并使增益相對(duì)于對(duì)應(yīng)的MIMO開環(huán)模式得到改良。正如所預(yù)期的一樣，對(duì)于更高的天線相關(guān)性，會(huì)獲得更大的增益；同時(shí)，使用更多的發(fā)射/接收天線也會(huì)使增益增大?？梢圆捎妙l率內(nèi)插來進(jìn)一步降低在閉環(huán)方法中的反饋要求。然而，只有當(dāng)分配給用戶的OFDMA副載波在頻帶上連續(xù)排列時(shí)，內(nèi)插才起作用。因此，其應(yīng)用僅限于某些幀結(jié)構(gòu)。
盡管已經(jīng)說明并闡述了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但顯然本發(fā)明并非僅限于此。熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者將能在不脫離隨附權(quán)利要求書所囊括的本發(fā)明范圍的情況下，想出許多修改、改動(dòng)、變化、替代及等效形式。
權(quán)利要求
1.一種用于在發(fā)射器與接收器之間提供閉環(huán)傳輸預(yù)編碼的方法，其包括定義包括一組預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣的代碼簿；在所述接收器處為所接收的每一傳輸副載波從所述代碼簿中確定一預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣；針對(duì)所接收的每一副載波向所述發(fā)射器發(fā)送索引；使用發(fā)送至所述發(fā)射器的所述索引，在所述發(fā)射器處重建由所述接收器為每一副載波選擇的所述預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣；及使用所述重建的預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣對(duì)將由所述發(fā)射器傳輸給所述接收器的信息進(jìn)行預(yù)編碼。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中發(fā)送所述索引包括發(fā)送具有l(wèi)og2N位長度的索引，其中N為在所述代碼簿中找到的預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣的數(shù)量。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述發(fā)射器及接收器形成2×2MIMO系統(tǒng)，且所述代碼簿包括由V表示的一組N個(gè)預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣，其中VN1n2+n1=ejφn2cosθn1-ejφn2sinθn1sinθn1cosθn1,]]>其中，φn2=2πn2N2,n2=0,1,...,N2-1]]>且θn1=πn12N1,n1=0,1,...,N1-1]]>N＝N1N2。
4.一種通信系統(tǒng)，其包括接收器，其包括含有一個(gè)或一個(gè)以上預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣的代碼簿；及發(fā)射器，其使用副載波向所述接收器傳輸信息；其中所述接收器為所述副載波從所述代碼簿中確定預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣，并向所述發(fā)射器發(fā)送索引以表明所述發(fā)射器應(yīng)對(duì)所述副載波使用的所述預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣。
5.如權(quán)利要求4所述的通信系統(tǒng)，其中所述接收器針對(duì)從所述發(fā)射器接收的每一副載波向所述發(fā)射器發(fā)送索引；且其中所述索引具有l(wèi)og2N位的長度，其中N是在所述代碼簿中找到的預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣的數(shù)量。
6.一種接收器，其包括多個(gè)天線；存儲(chǔ)器，其適合存儲(chǔ)包括一個(gè)或一個(gè)以上預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣的代碼簿；及選擇邏輯，其用于根據(jù)已接收的信息從所述一個(gè)或一個(gè)以上預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣中選擇預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣。
7.如權(quán)利要求6所述的接收器，其中所述天線進(jìn)一步適合發(fā)送索引，以通知發(fā)射器由所述接收器選擇的要使用的所述預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣；且其中所述接收器針對(duì)所述發(fā)射器所使用的每一副載波發(fā)送索引。
8.一種發(fā)射器，其包括多個(gè)天線；存儲(chǔ)器，其適合存儲(chǔ)包括一個(gè)或一個(gè)以上預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣的代碼簿；及索引邏輯，其適合根據(jù)所述天線所接收的索引來選擇應(yīng)使用哪一預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種用于在發(fā)射器與接收器之間提供閉環(huán)傳輸預(yù)編碼的方法，其包括定義包含一組幺正旋轉(zhuǎn)矩陣的代碼簿(202)。接收器為已接收的每一副載波從代碼簿中確定應(yīng)使用哪一預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣(204)。接收器向發(fā)射器發(fā)送索引(206)，其中發(fā)射器使用所述索引重建預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣，并使用所述預(yù)編碼旋轉(zhuǎn)矩陣對(duì)將傳輸?shù)姆?hào)進(jìn)行預(yù)編碼(208)。同時(shí)還說明一種采用這種閉環(huán)技術(shù)的設(shè)備。
文檔編號(hào)H04J11/00GK101036332SQ200580034196
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2005年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月17日
發(fā)明者穆罕默德·Z·伊克拉姆, ?？啤·翁戈薩努西, 瓦桑坦·拉加萬, 阿南德·G·達(dá)巴克, 斯利納特·豪蘇爾, 巴德里納拉耶南·瓦拉達(dá)拉詹 申請(qǐng)人:德州儀器公司