專利名稱：：多天線系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)發(fā)送方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，特別涉及多輸入多輸出(MultipleInputMultipleOutput，簡(jiǎn)稱"MIMO")系統(tǒng)的發(fā)射技術(shù)。
背景技術(shù)：
：隨著無(wú)線移動(dòng)通信的發(fā)展，近年來(lái)提出了兩個(gè)主要技術(shù)多載波正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,簡(jiǎn)稱"OFDM")技術(shù)禾口MMO技術(shù)。因?yàn)镺FDM技術(shù)所具有的能夠很好地克服無(wú)線信道的多徑特性和比單載波頻譜效率高的特點(diǎn)，以及，MIMO技術(shù)所具有的能增加無(wú)線通信系統(tǒng)的譜效率和提高可靠性的特點(diǎn)；使得這兩種技術(shù)的相互結(jié)合成為移動(dòng)通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。下面分別對(duì)這兩種技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹?！獋€(gè)簡(jiǎn)單的單天線發(fā)射OF匿系統(tǒng)的發(fā)射端原理框圖如圖1所示，包括信道編碼、星座映射、子載波映射、OF匿調(diào)制、添加循環(huán)前綴(CyclicPrefix,簡(jiǎn)稱"CP")、發(fā)送，這幾部分。該單天線接收的OF匿系統(tǒng)接收端原理框圖如圖2所示，包括時(shí)域信號(hào)接收、去CP、OFDM解調(diào)、解映射、信道估計(jì)、均衡、星座映射、信道譯碼這幾部分。MIMO技術(shù)就是在通信系統(tǒng)的發(fā)送端和接收端分別安置多個(gè)天線進(jìn)行發(fā)射和接收，MIMO技術(shù)主要可分成兩類。當(dāng)發(fā)射端或接收端存在多個(gè)發(fā)射天線，并且各個(gè)天線發(fā)射相同的數(shù)據(jù)時(shí)，接收端可以獲得多個(gè)分支的信號(hào)進(jìn)行合并，提高傳輸?shù)目煽啃?，我們將這一類的MIMO技術(shù)稱為多天線分集技術(shù)。另外，當(dāng)發(fā)射端和接收端同時(shí)存在多個(gè)天線時(shí)，由于MIMO信道可以等效成多個(gè)并行的信道，因此發(fā)射端可以同時(shí)并行發(fā)送多路數(shù)據(jù)，從而可以提高傳輸速率，我們將這一類的技術(shù)稱為空間復(fù)用技術(shù)。循環(huán)時(shí)延分集(CyclicDelayDiversity,簡(jiǎn)稱"CDD")是OFDM系統(tǒng)中一種常用的多天線發(fā)射分集方案，各個(gè)天線上發(fā)送相同的頻域數(shù)據(jù)并對(duì)時(shí)域的OF匿符號(hào)進(jìn)行不同的循環(huán)延遲，以此來(lái)獲得頻率分集增益。采用CDD發(fā)射的發(fā)射端原理框圖如圖3所示。從圖3中可以看出，各天線上都采用了不同的循環(huán)延遲Dm，m=1，2，...M。假?zèng)]X(k)表示頻域的符號(hào)，x(n)表示時(shí)域的樣點(diǎn)，根據(jù)離散傅立葉變換(DiscreteFourierTransform,簡(jiǎn)稱"DFT")的性質(zhì)可以知道，時(shí)域上的循環(huán)延遲等效于頻域上的相移，從而可以得到如下公式D^T[;c((-DLPZO^—77;其中N表示DFT的點(diǎn)數(shù)，k表示子載波的編號(hào)，k=0，1，2，...，N-l?？蓪⒔邮盏降念l域信號(hào)表示為力,=Z/fm(*,—+iV(A;)=Z(yt)J^mWe_7+単),&=0,..^—im=l其中Y(k)表示的是在第k個(gè)子載波上的接收信號(hào)，Hm(k)表示的在第k個(gè)子載波上第m個(gè)發(fā)送天線到接收天線之間頻域信道響應(yīng)。N(k)表示的是加性高斯白噪聲。從上式的結(jié)果中看出，可以把采用CDD的多天線系統(tǒng)等效為一個(gè)單天線系統(tǒng)4,"0,…7V—1Y(k)=He(k)X(k)+N(k)，k=0，…N-l，其等效的信道為i/=|;i/m("e—m=l從上式可以看出，等效信道為多個(gè)信道乘上不同的相移之后的疊加，疊加的效果在于使得信道波動(dòng)的速度增加。假設(shè)信道為單徑信道，在頻域上存在平衰落，該信道的單天線發(fā)射和雙天線CDD發(fā)射的等效信道的幅度如圖4所示。從圖4中可以看出引入CDD之后信道在頻域的波動(dòng)增加了，通過(guò)在頻域上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行信道編碼就可以獲得頻率分集增益，從而提高傳輸?shù)目煽啃?。MIMO預(yù)編碼(MIMOprecoding)是OFDM系統(tǒng)中一種常用的空間復(fù)用技術(shù)，通過(guò)在多個(gè)發(fā)射天線上同時(shí)發(fā)送多路數(shù)據(jù)來(lái)提高傳輸速率。precoding是預(yù)編碼的意思，也就是要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼(或稱加權(quán))之后才發(fā)射。以兩發(fā)射天線兩接收天線為例，MIMOprecoding的發(fā)射原理圖如圖5所示。從圖5中可以看出經(jīng)過(guò)precoding之后發(fā)射的頻域數(shù)據(jù)符號(hào)可表示為w12w21w22—，這里我們通常將『=12>V，22.稱為precoding矢巨陣。經(jīng)過(guò)信道之后，接收端接收到的頻域信號(hào)可表示為'12'22少lW力w.—r2(")—_，其中hij，i，j=1，2表示接收天線i到發(fā)射天線j之間的頻域信道響應(yīng)。我們可以對(duì)信道矩陣H進(jìn)行奇異值分解(SigularValueDecomposition，簡(jiǎn)稱"SVD")，H=UDVH。其中U，V都是酉矩陣，D是對(duì)角陣，對(duì)角陣的元素就是MMO信道子信道的信道增益。如果能夠設(shè)置precoding矩陣W=V，那么由于V是酉矩陣，因此HW=UDVHV=UD。此時(shí)接收端只要用矩陣UH對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)，就可以得到多路沒(méi)有干擾的信號(hào)。Z=UHHWX=UHUDX=DX因此可以看出，對(duì)信號(hào)進(jìn)行precoding加權(quán)的好處就在于能夠把信號(hào)映射到各個(gè)正交的子信道上，減少各路信號(hào)之間的干擾?，F(xiàn)有技術(shù)中引入了一種將CDD和MMOprecoding相結(jié)合的方案，這里我們稱之為CDDprecoding,以兩發(fā)射天線兩接收天線為例，其發(fā)射端原理圖如圖6所示。從圖6可看出，第一個(gè)天線沒(méi)有做循環(huán)延遲，即循環(huán)延遲為零。假設(shè)第二個(gè)天線上的循環(huán)延遲為d，那么從前面的討論可知，CDDprecoding所發(fā)送的頻域信號(hào)可表示為，其中k和N的定義都和上文所描述的相同。在OF匿系統(tǒng)中由于整個(gè)頻帶被分成了若干個(gè)子載波，并且可以把不同的子載波分配給不同的用戶，因此頻域調(diào)度技術(shù)在OFDM系統(tǒng)中被廣泛使用，即當(dāng)基站與多個(gè)用戶同時(shí)通信時(shí)，對(duì)各個(gè)用戶總是調(diào)度對(duì)應(yīng)信道質(zhì)量最好的那一段資源給它。由于各個(gè)用戶的信道不同，信道質(zhì)量最好的資源在很大的可能性上不會(huì)重復(fù)，因此這樣就可以各取所需。通過(guò)調(diào)度能夠有效的提高整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量，我們將這種增益稱為多用戶分集增益或調(diào)度增益。然而，當(dāng)信道的多徑數(shù)比較少時(shí)，對(duì)應(yīng)頻域信道波動(dòng)可能非常小，用戶在整個(gè)頻帶上的—10—wnwi2x,(")—WW—0e—'7畫，21W22—3(")—5信道質(zhì)量都差不多，這樣不利于多用戶調(diào)度，通過(guò)引入CDD技術(shù)，可以增加信道的波動(dòng)，使得能夠更好地進(jìn)行頻域調(diào)度。然而，并非信道波動(dòng)越大對(duì)頻域調(diào)度越有利。通常在進(jìn)行頻域調(diào)度時(shí)，將整個(gè)頻帶分成若干組子載波，以組為單位進(jìn)行調(diào)度，這里將一組子載波稱為資源塊。調(diào)度時(shí)分配給用戶其信道質(zhì)量最好的若干個(gè)資源塊，因此希望在一個(gè)資源塊內(nèi)信道質(zhì)量接近，信道的波動(dòng)較小。這就需要在引入CDD技術(shù)的同時(shí)，將時(shí)延取值控制在比較小的范圍內(nèi)，以確保即能夠增加信道的波動(dòng)，又不會(huì)使得在一個(gè)資源塊內(nèi)信道發(fā)生劇烈的變化?，F(xiàn)有技術(shù)通過(guò)引入小時(shí)延CDD就可以增加調(diào)度增益，且不會(huì)對(duì)信道估計(jì)的性能造成很大的影響。將CDD和MMOprecoding相結(jié)合，就是希望在信道多徑數(shù)比較少的信道下，能夠增加多用戶分集增益并獲得MIMO增益。在現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行MIMOprecoding的時(shí)候我們希望加權(quán)矩陣W能夠盡量等于信道分解出的矩陣V，但是在采用頻分雙工(FrequencyDivisionDuplex,簡(jiǎn)稱"FDD")的無(wú)線通信系統(tǒng)中，通常發(fā)射端無(wú)法獲得信道矩陣H的信息，因此需要接收端將信道信息反饋給發(fā)射端。理論上來(lái)說(shuō)，各個(gè)子載波上的信道響應(yīng)不同，需要分別反饋每個(gè)子載波上的信道響應(yīng)，但是這樣將帶來(lái)大量的開(kāi)銷，會(huì)大大降低通信系統(tǒng)的效率。由于在相鄰的子載波上信道響應(yīng)存在著相關(guān)性，因此為了減少反饋，通常只對(duì)一組相鄰的子載波反饋一個(gè)信道信息，這里我們將這組子載波的對(duì)應(yīng)的帶寬稱為反饋帶寬。那么我們期望在反饋帶寬之內(nèi)，信道的變化盡量小一些，這樣在這個(gè)帶寬上使用相同的precoding矩陣能夠獲得更好的性能，即加權(quán)能夠更好的和信道匹配。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，CDD相當(dāng)于給頻域信道引入了相移，在頻域會(huì)增加信道的波動(dòng)，如果在反饋帶寬內(nèi)信道的波動(dòng)太大，就會(huì)使得用一個(gè)precoding矩陣無(wú)法和整個(gè)反饋帶寬內(nèi)的信道很好的匹配，引起性能的下降。在現(xiàn)有技術(shù)中，使用CDD對(duì)應(yīng)在頻域第k個(gè)子載波上的相移為e力，，當(dāng)d=1時(shí)，假設(shè)整個(gè)頻帶上存在2048個(gè)子載波，反饋帶寬為60個(gè)子載波。那么我們可以計(jì)算出，每隔一個(gè)子載波，引入了CDD的發(fā)射天線到接收端天線之間的信道發(fā)生的相移為_(kāi)2/2048"-0.17°，同樣，在反饋帶寬即60個(gè)子載波上，相移為-O.17X60=-10.2°?？梢钥闯霎?dāng)帶寬比較大時(shí)，CDD在反饋帶寬內(nèi)對(duì)信道的影響較小。但是當(dāng)d=1時(shí)，假設(shè)整個(gè)頻帶只在128個(gè)子載波，那么每隔一個(gè)子載波對(duì)應(yīng)的相移為-2Ji/128"-2.81°，在反饋帶寬即60個(gè)子載波上的相移為-2.81X60=-168.6°?？梢?jiàn)，當(dāng)系統(tǒng)帶寬比較小時(shí)，CDD在反饋帶寬內(nèi)對(duì)信道的影響比較大，會(huì)降低precoding的性
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明實(shí)施方式要解決的主要技術(shù)問(wèn)題是提供一種多天線系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)發(fā)送方法，使得反饋帶寬相對(duì)于整個(gè)頻帶比例較大時(shí)仍可以保持較高的預(yù)編碼性能。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法，該系統(tǒng)中包括M個(gè)用于發(fā)射的天線，其中M>2，包括以下步驟將待發(fā)送的頻域數(shù)據(jù)與預(yù)編碼矩陣相乘生成M路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)，M路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)M個(gè)天線；對(duì)于每個(gè)天線，將對(duì)應(yīng)該天線的一路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)映射到整個(gè)系統(tǒng)帶寬上的部分或全部子載波，該映射到的子載波個(gè)數(shù)為N;對(duì)于每個(gè)天線，將N個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)和長(zhǎng)度為N的復(fù)數(shù)相位序列e鄧(j*C*f(k，D)+jE)相乘，其中，C和E為實(shí)數(shù)，f(k，D)是一個(gè)不連續(xù)函數(shù)，k和D為f(k，D)函數(shù)的變量，k為子載波的編號(hào)，O《k《N-1，D為該函數(shù)的變化周期或者步長(zhǎng)，當(dāng)D的取值確定后f(k，D)函數(shù)的取值隨著k的變化每隔D發(fā)生一次跳變；對(duì)于每個(gè)天線，對(duì)N個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)進(jìn)行正交頻分復(fù)用調(diào)制后，通過(guò)該天線發(fā)射。本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種多天線系統(tǒng)，包括M個(gè)用于發(fā)射的天線，其中M>2;預(yù)編碼單元，用于將待發(fā)送的頻域數(shù)據(jù)與預(yù)編碼矩陣相乘生成M路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)，每路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)M個(gè)天線中的一個(gè)；M個(gè)映射單元，分別對(duì)應(yīng)于M個(gè)天線，每個(gè)映射單元分別用于將預(yù)編碼單元輸出的一路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)映射到整個(gè)系統(tǒng)帶寬上的部分或全部子載波，該映射到的子載波個(gè)數(shù)為N;M個(gè)乘法單元，分別對(duì)應(yīng)于M個(gè)天線，每個(gè)乘法單元分別用于將一個(gè)映射單元映射到N個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)和長(zhǎng)度為N的復(fù)數(shù)相位序列e鄧(jOf(k，D)+jE)相乘，其中，C和E為實(shí)數(shù)，f(k，D)是一個(gè)不連續(xù)函數(shù)，k和D為f(k，D)函數(shù)的變量，k為子載波的編號(hào)，0《k《N-1，D為該函數(shù)的變化周期或者步長(zhǎng)，當(dāng)D的取值確定后f(k，D)函數(shù)的取值隨著k的變化每隔D發(fā)生一次跳變；M個(gè)正交頻分復(fù)用調(diào)制單元，分別對(duì)應(yīng)于M個(gè)天線，每個(gè)正交頻分復(fù)用調(diào)制單元分別用于對(duì)一個(gè)乘法單元輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行正交頻分復(fù)用調(diào)制后通過(guò)對(duì)應(yīng)的天線發(fā)送。本發(fā)明實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于通過(guò)在頻域?qū)l(fā)射天線N個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)和復(fù)數(shù)相位序列e鄧(jCf(k，D)+JE)相乘，能夠使信道在整個(gè)系統(tǒng)帶寬上的相移和CDD相等，獲得CDD帶來(lái)的頻率分集或多用戶調(diào)度增益，通過(guò)將復(fù)數(shù)相位序列變化的步長(zhǎng)設(shè)置成和precoding的反饋帶寬對(duì)應(yīng)的子載波個(gè)數(shù)相等，對(duì)于使用CDD的MMOprecoding系統(tǒng)，能夠有效地解決在系統(tǒng)帶寬比較小的情況下precoding性能下降的問(wèn)題。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中單天線發(fā)射正交頻分復(fù)用系統(tǒng)發(fā)射端原理框圖2是現(xiàn)有技術(shù)中單天線接收正交頻分復(fù)用系統(tǒng)接收端原理框圖3是現(xiàn)有技術(shù)中CDD發(fā)射原理框圖；圖4是現(xiàn)有技術(shù)中單天線發(fā)射和雙天線CDD發(fā)射的等效信道的幅度示意圖5是現(xiàn)有技術(shù)中MIMOprecoding發(fā)射端原理框圖6是現(xiàn)有技術(shù)中CDDprecoding發(fā)射原理框圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法流程圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中系統(tǒng)帶寬為2.5MHz，終端數(shù)分別為1、5、10時(shí)，PSDprecoding和CDDprecoding的性能比較示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式中系統(tǒng)帶寬為5腿z，UE數(shù)分別為1、5、10時(shí)，PSD7precoding和CDDprecoding的性能比較示意圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方式中多天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及一種多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法，該系統(tǒng)中包括M個(gè)用于發(fā)射的天線，其中M^2。具體流程如圖7所示。在步驟710中，將待發(fā)送的p路頻域數(shù)據(jù)符號(hào)<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>相乘生成M路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)，每路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)M個(gè)天線中的一個(gè)。在步驟720中，對(duì)于每個(gè)天線，將對(duì)應(yīng)該天線的一路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)映射到整個(gè)系統(tǒng)帶寬上的部分或全部子載波上，該映射到的子載波個(gè)數(shù)為N。如果系統(tǒng)在一個(gè)時(shí)刻只發(fā)送一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)，則可以將這個(gè)用戶的數(shù)據(jù)映射到全部N個(gè)子載波中；如果系統(tǒng)同時(shí)要發(fā)送多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)，則每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)會(huì)映射到部分子載波中，例如，對(duì)于兩個(gè)用戶的情況，可以在前N/2個(gè)子載波中映射第一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)，在后N/2個(gè)子載波中映射第二個(gè)用戶的數(shù)據(jù)。在步驟730中，對(duì)于每個(gè)天線，將映射到上述N個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)和長(zhǎng)度為N的復(fù)數(shù)相位序列e鄧(j*C*f(k，D)+jE)相乘，其中，C和E為實(shí)數(shù)，f(k，D)是一個(gè)不連續(xù)函數(shù)，k和D為f(k，D)函數(shù)的變量，k為子載波的編號(hào)，O《k《N-1，D為該函數(shù)的變化周期或者步長(zhǎng)，當(dāng)D的取值確定后f(k，D)函數(shù)的取值隨著k的變化每隔D發(fā)生一次跳變。在具體應(yīng)用中，該復(fù)數(shù)相位序列e鄧(jCf(k，D)+jE)可以是<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>，其中，m為該天線的序號(hào)，dm為該天線上的虛擬循環(huán)時(shí)延，B為該預(yù)編碼矩陣precoding的反饋帶寬對(duì)應(yīng)的子載波個(gè)數(shù)，即使用相同precoding矩陣的相鄰子載波的個(gè)數(shù)，k為子載波的編號(hào)，0《k《N_l，k為整數(shù)，U、門分別表示向下取整和向上取整，％為初始相位。其中，M個(gè)天線所對(duì)應(yīng)的M個(gè)虛擬循環(huán)時(shí)延dm中，至少有兩種不同的取值。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>0，第二個(gè)天線上(12=1。在整個(gè)頻帶上存在2048個(gè)子載波，反饋帶寬為60個(gè)子載波的情況下，可以計(jì)算出，在第1個(gè)反饋帶寬(即第059個(gè)子載波)內(nèi)，第二個(gè)發(fā)射天線上引入的相移為-2;r，602048丄，由于k〈60，因此丄60等于O，因此相移也為O。。在第2個(gè)反饋帶寬(即第60119個(gè)子載波)內(nèi)，對(duì)應(yīng)的相移為-(即第120179個(gè)子載波)內(nèi)，對(duì)應(yīng)的相移為-2;r-6020482兀.60丄-10.5°，在第3個(gè)反饋帶寬2048丄-21.09°，以此類推。可見(jiàn)本實(shí)施方式可以和CDD—樣保證在整個(gè)系統(tǒng)帶寬上能夠引入360°(d=1)或720°(d=2)相移，從而增加頻域信道的波動(dòng)，獲得CDD帶來(lái)的頻率分集增益。同時(shí)，又能保證在一個(gè)反饋帶寬上信道相位不發(fā)生變化，以確保precoding的性能，能夠有效地解決在系統(tǒng)帶寬比較小的情況下precoding性能下降的問(wèn)題。可見(jiàn)，通過(guò)在頻域?qū)l(fā)射天線N個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)和復(fù)數(shù)相位序列exp.7或cxp相乘，能夠使信道在整個(gè)系統(tǒng)帶寬上的相移和CDD相等，獲得CDD帶來(lái)的頻率分集或多用戶調(diào)度增益，通過(guò)將復(fù)數(shù)相位序列變化的步長(zhǎng)設(shè)置和precoding的反饋帶寬對(duì)應(yīng)子載波個(gè)數(shù)相等，當(dāng)本實(shí)施方式和MIMOprecoding結(jié)合時(shí)，能夠有效地解決CDD和MMOprecoding結(jié)合時(shí)在系統(tǒng)帶寬比較小的情況下帶來(lái)的性能下降問(wèn)題。為了方便之后的描述，將本實(shí)施方式中和MMOprecoding相結(jié)合的方案稱為相位偏移分集(PhaseShiftDiversity,簡(jiǎn)稱"PSD")precoding,將CDD和MIMOprecoding相結(jié)合時(shí)的方案稱為CDDprecoding。圖8和圖9分別給出了當(dāng)系統(tǒng)帶寬為2.5和5MHz，終端數(shù)分別為1個(gè)、5個(gè)、10個(gè)時(shí)，PSDprecoding和CDDprecoding的仿真系統(tǒng)比較。兩圖中縱座標(biāo)表示用戶吞吐量，橫座標(biāo)表示系統(tǒng)吞吐量。實(shí)線代表最差的50%(即中值)用戶平均吞吐量和系統(tǒng)吞吐量性能，虛線代表最差的5%(即小區(qū)邊緣)用戶平均吞吐量和系統(tǒng)吞吐量性能。CDD+Q=5RB表示PSDprecoding，noCDD代表CDD的時(shí)延取值為0。同一根曲線上的三個(gè)點(diǎn)，按縱坐標(biāo)從大到小分別代表小區(qū)中存在l個(gè)，5個(gè)和10個(gè)用戶時(shí)的情況。從圖8和圖9中可以看出，無(wú)論是系統(tǒng)帶寬為2.5腿z時(shí)還是系統(tǒng)帶寬為5腿z時(shí)，是在小區(qū)邊緣或者取中值，小區(qū)中用戶是多或者少時(shí)，本實(shí)施方式的PSDprecoding在用戶吞吐量和系統(tǒng)吞吐量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)上都優(yōu)于CDDprecoding。本發(fā)明第二實(shí)施方式同樣涉及一種多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法，與第一實(shí)施方式大致相同，其區(qū)別在于，在第一實(shí)施方式中，M個(gè)天線對(duì)應(yīng)的M個(gè)虛擬循環(huán)時(shí)延dm是不隨時(shí)間改變的，而在本實(shí)施方式中，該M個(gè)虛擬循環(huán)時(shí)延dm可以隨時(shí)間而變化，從而進(jìn)一步獲得時(shí)間上的分集效果，進(jìn)一步提高了傳輸性能。本發(fā)明第三實(shí)施方式同樣涉及一種多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法，與第一實(shí)施方式大致相同，其區(qū)別在于，在本實(shí)施方式中，在系統(tǒng)的總帶寬小于信道相干帶寬3倍的條件下，各天線所對(duì)應(yīng)的虛擬循環(huán)時(shí)延dm為1或2，例如在空曠的場(chǎng)景下，基本沒(méi)有多徑，主要功率集中在單徑上，或者雖有多徑但多徑間的時(shí)延很小，在這種情況下，將dm設(shè)置為1或2，使得當(dāng)信道頻率選擇性較小時(shí)，虛擬循環(huán)延遲可以取較小值，以獲得調(diào)度增益。本發(fā)明第四實(shí)施方式涉及一種多天線系統(tǒng)，如圖IO所示，包括M個(gè)用于發(fā)射的天線，其中M>2;預(yù)編碼單元，用于將待發(fā)送的頻域數(shù)據(jù)與預(yù)編碼矩陣相乘生成M路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)，每路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)該M個(gè)天線中的一個(gè)；M個(gè)映射單元，分別對(duì)應(yīng)于M個(gè)天線，每個(gè)映射單元分別用于將該預(yù)編碼單元輸出的一路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)映射到整個(gè)系統(tǒng)帶寬上的部分或全部子載波，該映射到的子載波個(gè)數(shù)為N;M個(gè)乘法單元，分別對(duì)應(yīng)于M個(gè)天線，每個(gè)乘法單元分別用于將一個(gè)映射單元映射到N個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)和長(zhǎng)度為N的復(fù)數(shù)相位序列e鄧(j*C*f(k，D)+jE)對(duì)應(yīng)按位相乘，其中，C和E為實(shí)數(shù)，f(k，D)是一個(gè)不連續(xù)函數(shù)，k和D為f(k，D)函數(shù)的變量，k為子載波的編號(hào)，O《k《N-l，D為該函數(shù)的變化周期或者步長(zhǎng)，當(dāng)D的取值確定后f(k，D)函數(shù)的取值隨著k的變化每隔D發(fā)生一次跳變；M個(gè)OFDM調(diào)制單元，分別對(duì)應(yīng)于M個(gè)天線，每個(gè)OFDM調(diào)制單元分別用于對(duì)一個(gè)乘法單元輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行OFDM調(diào)制；M個(gè)CP單元，分別對(duì)應(yīng)于M個(gè)天線，每個(gè)CP單元分別用于對(duì)一個(gè)OFDM調(diào)制單元輸出的數(shù)據(jù)添加循環(huán)前綴，將經(jīng)添加循環(huán)前綴的數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)應(yīng)的天線發(fā)射。該復(fù)數(shù)相位序列e鄧(jCf(k，D)+jE)可以是exp2週TV;其中，m為天線的序號(hào)，dm為天線上的虛擬循環(huán)時(shí)延，該M個(gè)天線所對(duì)應(yīng)的M個(gè)虛擬循環(huán)時(shí)延中，至少有兩種不同的取值，B為預(yù)編碼矩陣的反饋帶寬對(duì)應(yīng)的子載波個(gè)數(shù)，k為子載波的編號(hào)，0《k《N-l，U、門分別表示向下取整和向上取整，％為初始相位。通過(guò)在頻域?qū)l(fā)射天線N個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)和復(fù)數(shù)相位序列exp、」或exp廠.2;rS《丫、--^.57相乘，能夠使信道在整個(gè)系統(tǒng)帶寬上的相移和CDD相等，獲得CDD帶來(lái)的頻率分集或多用戶調(diào)度增益，通過(guò)將復(fù)數(shù)相位序列變化的步長(zhǎng)設(shè)置成和precoding的反饋帶寬對(duì)應(yīng)子載波個(gè)數(shù)相等，對(duì)于使用CDD的MIMOprecoding系統(tǒng)，能夠有效地解決在系統(tǒng)帶寬比較小的情況下precoding性能下降的問(wèn)題。其中，各乘法單元可以使用不隨時(shí)間改變的dm，或者，各乘法單元可以隨時(shí)間改變dm的取值，從而進(jìn)一步獲得時(shí)間上的分集效果，進(jìn)一步提高了傳輸性能。在該系統(tǒng)的總帶寬小于信道相干帶寬3倍的條件下，各天線所對(duì)應(yīng)的虛擬循環(huán)時(shí)延為1或2，從而當(dāng)信道頻率選擇性較小時(shí)，虛擬循環(huán)延遲可以取較小值，以獲得調(diào)度增益。綜上所述，在本發(fā)明的實(shí)施方式中，通過(guò)在頻域?qū)l(fā)射天線N個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)和復(fù)數(shù)相位序列exp廣2謝15或cxp乂TV5相乘，能夠使十S個(gè)系統(tǒng)帶寬上的相移和CDD相等，獲得CDD帶來(lái)的頻率分集或多用戶調(diào)度增益，通過(guò)將復(fù)數(shù)相位序列變化的步長(zhǎng)設(shè)置成和precoding的反饋帶寬對(duì)應(yīng)子載波個(gè)數(shù)相等，對(duì)于使用CDD的MMOprecoding系統(tǒng)，能夠有效地解決在系統(tǒng)帶寬比較小的情況下precoding性能下降的問(wèn)題。虛擬循環(huán)時(shí)延可以隨時(shí)間而變化，從而進(jìn)一步獲得時(shí)間上的分集效果，進(jìn)一步提11高了傳輸性能。當(dāng)信道頻率選擇性較小時(shí)，虛擬循環(huán)延遲可以取較小值，以獲得調(diào)度增益。雖然通過(guò)參照本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式，已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。1權(quán)利要求一種多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法，該系統(tǒng)中包括M個(gè)用于發(fā)射的天線，其中M≥2，其特征在于，包括以下步驟將待發(fā)送的頻域數(shù)據(jù)與預(yù)編碼矩陣相乘生成M路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)，所述M路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)與所述M個(gè)天線分別對(duì)應(yīng)；對(duì)于每個(gè)天線，將對(duì)應(yīng)該天線的一路所述經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)映射到整個(gè)系統(tǒng)帶寬上的部分或全部子載波，該映射到的子載波個(gè)數(shù)為N；對(duì)于每個(gè)天線，將所述N個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)和長(zhǎng)度為N的復(fù)數(shù)相位序列exp(j·C·f(k，D)+jE)相乘，其中，C和E為實(shí)數(shù)，f(k，D)是一個(gè)不連續(xù)函數(shù)，k和D為f(k，D)函數(shù)的變量，k為子載波的編號(hào)，0≤k≤N-1，D為該函數(shù)的變化周期或者步長(zhǎng)，當(dāng)D的取值確定后f(k，D)函數(shù)的取值隨著k的變化每隔D發(fā)生一次跳變；對(duì)于每個(gè)天線，對(duì)所述N個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)進(jìn)行正交頻分復(fù)用調(diào)制后發(fā)送。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法，其特征在于，所述復(fù)數(shù)相位序列e鄧(j*C*f(k，D)+jE)為:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，m為所述天線的序號(hào)，dm為所述天線上的虛擬循環(huán)時(shí)延，B為所述預(yù)編碼矩陣的反饋帶寬對(duì)應(yīng)的子載波個(gè)數(shù)，k為子載波的編號(hào)且0《k《N-l，L.」、門分別表示向下取整和向上取整，^為初始相位。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法，其特征在于，所述虛擬循環(huán)時(shí)延隨時(shí)間改變，或者，所述虛擬循環(huán)時(shí)延不隨時(shí)間改變。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法，其特征在于，所述M個(gè)天線所對(duì)應(yīng)的M個(gè)虛擬循環(huán)時(shí)延至少有兩種不同的取值。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的多天線系統(tǒng)的數(shù)據(jù)發(fā)送方法，其特征在于，所述正交頻分復(fù)用調(diào)制的步驟與所述發(fā)射的步驟之間，還包括以下步驟對(duì)經(jīng)正交頻分復(fù)用調(diào)制的數(shù)據(jù)添加循環(huán)前綴。6.—種多天線系統(tǒng)，其特征在于，包括M個(gè)用于發(fā)射的天線，其中M>2;預(yù)編碼單元，用于將待發(fā)送的頻域數(shù)據(jù)與預(yù)編碼矩陣相乘生成M路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)，每路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)所述M個(gè)天線中的一個(gè)；M個(gè)映射單元，分別對(duì)應(yīng)于所述M個(gè)天線，每個(gè)映射單元分別用于將所述預(yù)編碼單元輸出的所述每路經(jīng)預(yù)編碼的數(shù)據(jù)映射到整個(gè)系統(tǒng)帶寬上的部分或全部子載波，該映射到的子載波個(gè)數(shù)為N;M個(gè)乘法單元，分別對(duì)應(yīng)于所述M個(gè)天線，每個(gè)乘法單元分別用于將一個(gè)所述映射單元映射到所述N個(gè)子載波上的數(shù)據(jù)和長(zhǎng)度為N的復(fù)數(shù)相位序列e鄧(jCf(k，D)+JE)相乘，其中，C和E為實(shí)數(shù)，f(k，D)是一個(gè)不連續(xù)函數(shù)，k和D為f(k，D)函數(shù)的變量，k為子載波的編號(hào)，0《k《N-l，D為該函數(shù)的變化周期或者步長(zhǎng)，當(dāng)D的取值確定后f(k，D)函數(shù)的取值隨著k的變化每隔D發(fā)生一次跳變；M個(gè)正交頻分復(fù)用調(diào)制單元，分別對(duì)應(yīng)于所述M個(gè)天線，每個(gè)正交頻分復(fù)用調(diào)制單元分別用于對(duì)一個(gè)所述乘法單元輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行正交頻分復(fù)用調(diào)制后通過(guò)對(duì)應(yīng)的天線發(fā)送。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多天線系統(tǒng)，其特征在于，所述復(fù)數(shù)相位序列e鄧(j*C*f(k，D)+jE)為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>其中，m為所述天線的序號(hào)，dm為所述天線上的虛擬循環(huán)時(shí)延，B為所述預(yù)編碼矩陣的反饋帶寬對(duì)應(yīng)的子載波個(gè)數(shù)，k為子載波的編號(hào)，O《k《N-l，L.」、「.]分別表示向下取整和向上取整，^為初始相位。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多天線系統(tǒng)，其特征在于，所述乘法單元使用隨時(shí)間改變的虛擬循環(huán)時(shí)延，或者，所述乘法單元使用不隨時(shí)間改變虛擬循環(huán)時(shí)延。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的多天線系統(tǒng)，其特征在于，所述M個(gè)天線所對(duì)應(yīng)的M個(gè)虛擬循環(huán)時(shí)延至少有兩種不同的取值。10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的多天線系統(tǒng)，其特征在于，還包括M個(gè)循環(huán)前綴CP單元，分別對(duì)應(yīng)于M個(gè)所述天線，每個(gè)循環(huán)前綴單元分別用于對(duì)一個(gè)所述正交頻分復(fù)用調(diào)制單元輸出的數(shù)據(jù)添加循環(huán)前綴，將經(jīng)添加循環(huán)前綴的數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)應(yīng)的天線發(fā)射。全文摘要本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，公開(kāi)了一種多天線系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)發(fā)送方法。在本發(fā)明中，對(duì)使用CDD的MIMO預(yù)編碼系統(tǒng)中的復(fù)數(shù)相位序列進(jìn)行了改進(jìn)，使信道在整個(gè)系統(tǒng)帶寬上的相移和CDD相等，同時(shí)將復(fù)數(shù)相位序列變化的步長(zhǎng)設(shè)置成和預(yù)編碼的反饋帶寬對(duì)應(yīng)子載波個(gè)數(shù)相等，從而在反饋帶寬相對(duì)于整個(gè)頻帶比例較大時(shí)仍可以保持較高的預(yù)編碼性能。虛擬循環(huán)時(shí)延可以隨時(shí)間而變化，從而進(jìn)一步獲得時(shí)間上的分集效果。當(dāng)信道頻率選擇性較小時(shí)，虛擬循環(huán)延遲可以取較小值，以獲得調(diào)度增益。文檔編號(hào)H04L1/06GK101790863SQ200880020033公開(kāi)日2010年7月28日申請(qǐng)日期2008年5月20日優(yōu)先權(quán)日2007年6月14日發(fā)明者蔣培剛,陳莉娜,馬蒂爾斯·文斯特姆申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司