專利名稱：Mimo-ofdm系統(tǒng)的自適應(yīng)導(dǎo)頻插入的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
概括地說，本發(fā)明涉及通信，具體地說，本發(fā)明涉及用于在多輸入多輸出(MIMO) 通信系統(tǒng)內(nèi)傳輸導(dǎo)頻信號(hào)和信令的技術(shù)。
背景技術(shù)：
為了進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，MIMO系統(tǒng)在發(fā)射實(shí)體處使用多個(gè)(T)發(fā)射天線，而在接收實(shí)體處使用多個(gè)(R)接收天線。T個(gè)發(fā)射天線和R個(gè)接收天線形成的MIMO信道可分解成S個(gè)空間信道，其中S ^ min{T,R}。這S個(gè)空間信道可以用于并行地傳輸數(shù)據(jù)從而提高吞吐量和/或冗余地傳輸數(shù)據(jù)從而提高可靠性。正交頻分復(fù)用(OFDM)是一種多載波調(diào)制技術(shù)，它將全部系統(tǒng)帶寬有效地分割成多個(gè)(K)正交的頻率子帶。這些子帶也被稱為音頻帶(tone)、子載波、頻率段(bin)和頻率信道。采用0FDM，每個(gè)子帶關(guān)聯(lián)于相應(yīng)的子載波，該子載波上可調(diào)制有數(shù)據(jù)。在每個(gè)OFDM 符號(hào)周期內(nèi)，在K個(gè)子帶上最多可傳輸K個(gè)調(diào)制符號(hào)。MIM0-0FDM系統(tǒng)是采用OFDM的MIMO系統(tǒng)。對(duì)于K個(gè)子帶中的每一個(gè)，MIM0-0FDM 系統(tǒng)有S個(gè)空間信道。每個(gè)子帶的每個(gè)空間信道可被稱為“傳輸信道”，可用于在每個(gè)符號(hào)周期內(nèi)傳輸一個(gè)調(diào)制符號(hào)。每個(gè)傳輸信道可能經(jīng)歷各種惡劣的信道狀況，如衰落、多徑和干擾效應(yīng)。MIMO信道的S ·Κ個(gè)傳輸信道還可能經(jīng)歷不同的信道狀況，故可能關(guān)聯(lián)于不同的復(fù)增益和信號(hào)-噪聲加干擾比(SNR)。為了實(shí)現(xiàn)高性能，經(jīng)常需要表征MIMO信道。例如，為了向接收實(shí)體發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)射實(shí)體需要估計(jì)MIMO信道響應(yīng)，以便執(zhí)行空間處理(下面將對(duì)此進(jìn)行描述)。為了恢復(fù)所發(fā)送的數(shù)據(jù)，接收實(shí)體通常需要估計(jì)MIMO信道響應(yīng)，以便對(duì)從發(fā)射實(shí)體接收到的信號(hào)執(zhí)行接收機(jī)空間處理。發(fā)射實(shí)體通常發(fā)送導(dǎo)頻符號(hào)，以幫助接收實(shí)體執(zhí)行多種功能。導(dǎo)頻符號(hào)通常包括按照已知方式傳輸?shù)囊阎{(diào)制符號(hào)。接收實(shí)體可以使用導(dǎo)頻符號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)、時(shí)間和頻率獲取、數(shù)據(jù)檢測(cè)等等。由于導(dǎo)頻符號(hào)在系統(tǒng)中構(gòu)成了一項(xiàng)開銷，所以，人們希望將傳輸導(dǎo)頻符號(hào)所用的系統(tǒng)資源量最小化。因此，系統(tǒng)可以采用一種能在正常(或大多數(shù))信道狀況下為大多數(shù)接收實(shí)體提供足量導(dǎo)頻符號(hào)的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)。但是，這種導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)對(duì)于經(jīng)歷了不利信道狀況的特定接收實(shí)體可能還是不夠的。因此，本領(lǐng)域中需要針對(duì)各種信道狀況傳輸導(dǎo)頻符號(hào)的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)描述的技術(shù)可以，例如，根據(jù)信道狀況和/或其它因素，自適應(yīng)和靈活地發(fā)送附加導(dǎo)頻符號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)良好的性能。發(fā)射實(shí)體在每個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)中發(fā)送“基本”導(dǎo)頻符號(hào)。在正常(或大多數(shù))信道狀況下，接收實(shí)體能夠用基本導(dǎo)頻符號(hào)對(duì)在發(fā)射和接收實(shí)體間的MIMO信道進(jìn)行足夠準(zhǔn)確的信道響應(yīng)估計(jì)。發(fā)射實(shí)體根據(jù)需要，例如，基于信道狀況和/其它因素，有選擇性地發(fā)送附加導(dǎo)頻符號(hào)。附加導(dǎo)頻符號(hào)可以在任何符號(hào)周期內(nèi)自適應(yīng)地插入PDU內(nèi)，但有其它指定傳輸?shù)姆?hào)周期除外。接收實(shí)體能夠用附加導(dǎo)頻符號(hào)得出改良的信道響應(yīng)估計(jì)。在正常(或大多數(shù))信道狀況下，基本導(dǎo)頻符號(hào)占有固定的開銷，故選擇它能提供良好的性能。附加導(dǎo)頻符號(hào)可以在需要的時(shí)候才發(fā)送，從而對(duì)于不利的信道狀況提供良好的性能，而不必為導(dǎo)頻符號(hào)招致固定和很高的開銷。
發(fā)射實(shí)體發(fā)送用于指明正在發(fā)送附加導(dǎo)頻符號(hào)的信令。該信令可以方便地嵌在載波導(dǎo)頻符號(hào)內(nèi)，該載波導(dǎo)頻符號(hào)在PDU的大部分內(nèi)通過由P(例如P = 4)個(gè)子帶構(gòu)成的指定集合傳輸。在傳輸載波導(dǎo)頻符號(hào)的每個(gè)符號(hào)周期內(nèi)，由P個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)所構(gòu)成的一個(gè)集合通過P個(gè)子帶構(gòu)成的該集合傳輸。對(duì)于不同的信令值(例如，一個(gè)信令值指明數(shù)據(jù)符號(hào)正通過剩余的可用子帶進(jìn)行傳輸，而另一信令值指明附加導(dǎo)頻符號(hào)正在傳輸，等等)，可以形成不同的由P個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)構(gòu)成的集合。選擇由P個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)構(gòu)成的合適集合，并將這P個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)通過用于載波導(dǎo)頻的P個(gè)子帶進(jìn)行發(fā)送，這樣，就可以發(fā)送附加導(dǎo)頻符號(hào)所對(duì)應(yīng)的信令。因此，附加導(dǎo)頻符號(hào)及其信令可以有選擇性地和同時(shí)地在幾乎任何符號(hào)周期內(nèi)在 PDU中發(fā)送。附加導(dǎo)頻符號(hào)所對(duì)應(yīng)的信令也可以采用其它方式發(fā)送。
下面進(jìn)一步詳細(xì)地描述本發(fā)明的各個(gè)方面和實(shí)施例。


圖1示出了 IEEE 802. Ila使用的OFDM子帶結(jié)構(gòu)；圖2示出了適于MIMO系統(tǒng)的示例性PDU格式；圖3示出了發(fā)送附加導(dǎo)頻符號(hào)的流程；圖4示出了接收和使用附加導(dǎo)頻符號(hào)的流程；圖5示出了發(fā)射實(shí)體和接收實(shí)體的框圖；圖6示出了發(fā)射(TX)空間處理器的框圖；以及圖7示出了 TX導(dǎo)頻信令處理器的框圖。
具體實(shí)施例方式本申請(qǐng)中使用的“示例性的”一詞意味著“用作例子、例證或說明”。本申請(qǐng)中被描述為“示例性”的任何實(shí)施例或設(shè)計(jì)方案不應(yīng)被解釋為比其它實(shí)施例或設(shè)計(jì)方案更優(yōu)選或更具優(yōu)勢(shì)。本申請(qǐng)中描述的導(dǎo)頻傳輸和信令技術(shù)可用于單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)、單輸入多輸出(SIMO)系統(tǒng)、多輸入單輸出(MISO)系統(tǒng)和MIMO系統(tǒng)。這些技術(shù)可用于OFDM系統(tǒng)和其它多載波通信系統(tǒng)。這些技術(shù)還可用于各種OFDM子帶結(jié)構(gòu)。為清楚起見，下面具體針對(duì)使用由IEEE 802. Ila定義的OFDM子帶結(jié)構(gòu)的MIM0-0FDM系統(tǒng)來描述這些技術(shù)。IEEE 802. 110FDM子帶結(jié)構(gòu)將整個(gè)系統(tǒng)帶寬分為64個(gè)正交子帶(即，K = 64)，這 64個(gè)正交子帶分得的索引是-32到+31。在這64個(gè)正交子帶中，索引為士 {1，...，6，8，...， 20，22，...,26}的48個(gè)子帶可用于數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻傳輸，故被稱作“數(shù)據(jù)”子帶，索引為士 {7，21}的4個(gè)子帶可用于載波導(dǎo)頻和可能的信令，故被稱作“導(dǎo)頻”子帶，索引為0的DC子帶未投入使用，剩余的11個(gè)子帶也未投入使用，故作為保護(hù)子帶。因此，全部的64個(gè)子帶包括52個(gè)“可用”子帶和12個(gè)“未用”子帶，這52個(gè)“可用”子帶包括48個(gè)數(shù)據(jù)子帶和4個(gè)導(dǎo)頻子帶。標(biāo)題為 “Part 11 =Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer(PHY)Specifications :High_speed Physical Layer in the 5GHz Band，，的 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)802. lla(1999年9月)文件描述了這種OFDM子帶結(jié)構(gòu)，該文件是公眾可得到的。通常， OFDM系統(tǒng)可使用具有任意個(gè)數(shù)據(jù)子帶、導(dǎo)頻子帶和保護(hù)子帶的任何OFDM子帶結(jié)構(gòu)。圖1示出了由IEEE 802. 11定義的適用于各種通信系統(tǒng)的PDU格式100。在IEEE 802. 11的協(xié)議棧的物理(PHY)層上，處理數(shù)據(jù)并將其在PHY協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU)中傳輸， 在本申請(qǐng)中，為簡(jiǎn)單起見，也將PPDU稱作“PDU”。IEEE 802. 11的各個(gè)PDU 110包括前導(dǎo)碼部分120、信號(hào)部分130和數(shù)據(jù)部分150。前導(dǎo)碼部分120承載著短訓(xùn)練符號(hào)和長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)， 下面將對(duì)此進(jìn)行描述。信號(hào)部分130承載著一個(gè)用于PDU信令的OFDM符號(hào)。數(shù)據(jù)部分150 承載著PDU的業(yè)務(wù)/分組數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的可變數(shù)量的OFDM符號(hào)。信號(hào)部分130中的信令指明數(shù)據(jù)部分150的長(zhǎng)度。前導(dǎo)碼部分120承載著在兩個(gè)OFDM符號(hào)周期中發(fā)送的10個(gè)短訓(xùn)練符號(hào)，然后緊接著是在兩個(gè)OFDM符號(hào)周期中發(fā)送的2個(gè)長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)。4個(gè)短訓(xùn)練符號(hào)是通過對(duì)一個(gè)特定集合執(zhí)行離散傅立葉反變換(IDFT)而形成的，該特定集合有12個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)，是通過索引為 {-24，-20，-16，-12，-8，-4，4，8，12，16，20，24}的12個(gè)子帶發(fā)送的?！皩?dǎo)頻符號(hào)”是導(dǎo)頻的調(diào)制符號(hào)，它通常為發(fā)射實(shí)體和接收實(shí)體先驗(yàn)知曉。由12個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)構(gòu)成的相同集合用于所有短訓(xùn)練符號(hào)。每個(gè)長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)是通過對(duì)一個(gè)特定集合執(zhí)行IDFT而形成的，該特定集合有52個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)，是通過52個(gè)可用子帶發(fā)送的。由52個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)構(gòu)成的相同集合也用于這兩個(gè)長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)。接收實(shí)體可以使用短訓(xùn)練符號(hào)進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)、粗略的頻率偏移估計(jì)、時(shí)間同步、自動(dòng)增益控制(AGC)等等。接收實(shí)體可以使用長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)、精確的頻率偏移估計(jì)等等。信令和數(shù)據(jù)分別在相應(yīng)的信令部分130和數(shù)據(jù)部分150中通過48個(gè)數(shù)據(jù)子帶發(fā)送。載波導(dǎo)頻符號(hào)在信號(hào)和數(shù)據(jù)部分中通過4個(gè)導(dǎo)頻子帶發(fā)送。載波導(dǎo)頻符號(hào)包括4個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)，后者是在信號(hào)和數(shù)據(jù)部分中通過4個(gè)導(dǎo)頻子帶發(fā)送的。在發(fā)送之前，將每個(gè)導(dǎo)頻子帶對(duì)應(yīng)的導(dǎo)頻符號(hào)乘以127碼片循環(huán)擴(kuò)展的偽隨機(jī)數(shù)(PN)序列，從而產(chǎn)生該導(dǎo)頻子帶的預(yù)定符號(hào)序列。接收實(shí)體可以使用載波導(dǎo)頻符號(hào)來跟蹤信號(hào)和數(shù)據(jù)部分中的載波信號(hào)的相位。圖1所示的導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)包括10個(gè)短訓(xùn)練符號(hào)、2個(gè)長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)和上述載波導(dǎo)頻符號(hào)。 這種導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)通常適用于Siso系統(tǒng)。MIMO系統(tǒng)可以使用不同類型的導(dǎo)頻符號(hào)，來支持適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)操作所需的各種功能，如時(shí)間和頻率捕獲、信道估計(jì)、校準(zhǔn)等等。表1列出了 4種導(dǎo)頻符號(hào)及其簡(jiǎn)單說明。導(dǎo)頻符號(hào)也被稱作“參考符號(hào)”，這兩個(gè)術(shù)語經(jīng)?？苫Q地使用。表1——導(dǎo)頻符號(hào)類型導(dǎo)頻符號(hào)類型說明信標(biāo)導(dǎo)頻符號(hào)從所有發(fā)射天線發(fā)射且用于時(shí)間和頻率捕獲的導(dǎo)頻符號(hào)。非受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)從所有發(fā)射天線發(fā)射且用于信道估計(jì)的導(dǎo)頻符號(hào)，其中， 從每個(gè)發(fā)射天線發(fā)射的導(dǎo)頻符號(hào)由接收實(shí)體識(shí)別。受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)通過MIMO信道的“本征模式”發(fā)送且用于信道估計(jì)和可能用于速率控制的導(dǎo)頻符號(hào)。載波導(dǎo)頻符號(hào)用于對(duì)載波信號(hào)進(jìn)行相位跟蹤的導(dǎo)頻符號(hào)。下面將詳細(xì)描述非受控(unsteered)MIMO導(dǎo)頻符號(hào)和受控(steered) MIMO導(dǎo)頻符號(hào)。圖2示出了適用于MIMO系統(tǒng)的示例性PDU格式200。采用該格式的PDU 210包括前導(dǎo)碼部分220、信號(hào)部分230、MIMO導(dǎo)頻部分240和數(shù)據(jù)部分250。前導(dǎo)碼部分220承載著信標(biāo)導(dǎo)頻符號(hào)。對(duì)于圖2所示的實(shí)施例，信標(biāo)導(dǎo)頻符號(hào)包括10個(gè)短訓(xùn)練符號(hào)和2個(gè)長(zhǎng)訓(xùn)練符號(hào)。因此，前導(dǎo)碼部分220類似于圖1中的前導(dǎo)碼部分120。信號(hào)部分230承載著PDU 210的信令，該信號(hào)部分230可包括(1)用于指明PDU采用格式200還是其它格式(例如， 格式100)的字段；(2)用于指明MIMO導(dǎo)頻部分240的長(zhǎng)度的字段。MIMO導(dǎo)頻部分240承載著“基本” MIMO導(dǎo)頻符號(hào)，后者可以是非受控的或受控的?；綧IMO導(dǎo)頻符號(hào)通常在每個(gè)PDU中發(fā)送，其傳輸方式與PDU中的數(shù)據(jù)相同。數(shù)據(jù)部分250承載著PDU 210的數(shù)據(jù)。載波導(dǎo)頻符號(hào)在信號(hào)部分230、MIM0導(dǎo)頻部分240和數(shù)據(jù)部分250中通過四個(gè)導(dǎo)頻子帶發(fā)送。 PDU也可稱作分組、數(shù)據(jù)單元、幀、時(shí)隙、塊或者其它術(shù)語。PDU格式200包括用于MIMO系統(tǒng)的示例性導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)。在正常信道狀況下，為使開銷最小化，導(dǎo)頻結(jié)構(gòu)可以包括適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)操作所需的最小(即，正常)量的導(dǎo)頻(基本導(dǎo)頻)符號(hào)。例如，MIMO導(dǎo)頻部分240可以承載T個(gè)OFDM符號(hào)，后者對(duì)應(yīng)于T個(gè)發(fā)射天線的 MIMO導(dǎo)頻符號(hào)。為了提高性能，附加導(dǎo)頻符號(hào)可以根據(jù)需要自適應(yīng)地插入和發(fā)送。在一些不利信道狀況下(如由多普勒效應(yīng)引起的衰落率增加、不斷變化的干擾和/或干擾特性等等)，導(dǎo)頻符號(hào)是很有用處的。附加導(dǎo)頻符號(hào)也可以根據(jù)其它因素發(fā)送，例如，如果因?yàn)槲词盏絇DU的先前傳輸所對(duì)應(yīng)的確認(rèn)(ACK)而需要重發(fā)PDU。附加導(dǎo)頻符號(hào)可以插入PDU的數(shù)據(jù)部分中。用以指明附加導(dǎo)頻符號(hào)之傳輸?shù)男帕羁梢愿咝У夭迦胼d波導(dǎo)頻符號(hào)內(nèi)，下面將對(duì)此進(jìn)行描述，或者，在信號(hào)部分230中發(fā)送。發(fā)射實(shí)體和接收實(shí)體之間的MIMO信道可以用每個(gè)子帶k的一個(gè)RXT信道響應(yīng)矩陣H(k)來表征，該矩陣可表示為絲⑷=
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Ix 2，
hR,T(k)
其中 k= 1，···，Κ，公式(1) 式中，項(xiàng)hM(k)表示子帶k的發(fā)射天線j與接收天線i之間的耦合或復(fù)信道增益，其中i = 1...R，j = 1...T。為簡(jiǎn)單起見，假設(shè)ΜΙΜΟ信道為滿秩的，其中S = T彡R。接收實(shí)體可以根據(jù)發(fā)射實(shí)體發(fā)送的非受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)，得到每個(gè)子帶k的H(k) 的估計(jì)值。非受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)包括從T個(gè)發(fā)射天線發(fā)送的T個(gè)導(dǎo)頻傳輸，其中，從每個(gè)發(fā)射天線發(fā)出的導(dǎo)頻符號(hào)可被接收實(shí)體識(shí)別出來。這可以通過如下方式實(shí)現(xiàn)使用編碼復(fù)用根據(jù)不同的正交(例如，Walsh)序列，在不同子帶上通過子帶復(fù)用，在不同符號(hào)周期內(nèi)通過時(shí)間復(fù)用，等等，對(duì)每個(gè)發(fā)射天線發(fā)送導(dǎo)頻傳輸。用編碼復(fù)用發(fā)送非受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)可以表示為Χρι1β,η) = W( )· )其中 k e Ku 公式 O)式中，β(k，η)是要在符號(hào)周期η內(nèi)通過子帶k從T個(gè)發(fā)射天線發(fā)送的T個(gè)導(dǎo)頻符號(hào)構(gòu)成的向量；W(η)是在符號(hào)周期η內(nèi)T個(gè)發(fā)射天線的對(duì)角Walsh矩陣；X:.toi(、《)是符號(hào)周期η內(nèi)子帶k的非受控ΜΙΜΟ導(dǎo)頻符號(hào)的發(fā)射符號(hào)構(gòu)成的向量；Ku是用于發(fā)送非受控MMO導(dǎo)頻符號(hào)的一組子帶?！鞍l(fā)射符號(hào)”是要從發(fā)射天線發(fā)送的符號(hào)。相同的Walsh矩陣Ι(η)可用于所有子帶，故可以不是子帶索引k的函數(shù)。舉一個(gè)例子，如果T = 4，那么，可以給四個(gè)發(fā)射天線分配四個(gè)Walsh序列，即Wl = {1，1，1，1}、W2 = {1，-1，1，-1}、W3 = {1，1,-1,-1}和 W4 = {1，-1，_1，1}。于是，Walsh 矩陣 (1)在其對(duì)角線上包含這四個(gè)Walsh序列的第一個(gè)元素， (2)包含這四個(gè)Walsh序列的第二個(gè)元素，5(3)包含這四個(gè)Walsh序列的第三個(gè)元素， (4)包含這四個(gè)Walsh序列的第四個(gè)元素。這四個(gè)Walsh矩陣 (1)到 (4)可用于在四個(gè)符號(hào)周期中發(fā)送非受控ΜΙΜΟ導(dǎo)頻符號(hào)。通常情況下，一個(gè)完整的非受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)可以采用編碼復(fù)用在T個(gè)(連續(xù)或不連續(xù)的)符號(hào)周期中發(fā)送，或者在正交序列的每個(gè)碼片的一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)發(fā)送。接收到完整的非受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)后，接收實(shí)體就可以對(duì)收到的導(dǎo)頻符號(hào)執(zhí)行互補(bǔ)的處理，從而估計(jì)H(k)。為了提高性能，發(fā)射實(shí)體可以通過每個(gè)子帶k的信道響應(yīng)矩陣H(k)的S個(gè)本征模式發(fā)送數(shù)據(jù)。可將每個(gè)子帶k的信道響應(yīng)矩陣H(k) “對(duì)角化”，從而獲得該子帶的MIMO信道的S個(gè)本征模式。對(duì)角化可通過執(zhí)行H(k)的奇異值分解或H(k)的相關(guān)矩陣的本征值分解來實(shí)現(xiàn)，即，E(k) =HH(k) ·Η(10，式中，Hh表示H的共軛轉(zhuǎn)置。H(k)的奇異值分解可表示為H(k) = U(k) -^(k) · VH(k) 公式(3)其中，ΠΟΟ是H(k)的左本征向量的RXR酉矩陣；^(k)是H(k)的奇異值的RXT對(duì)角矩陣；以及Vh(k)是H(k)的右本征向量的TXT酉矩陣。酉矩陣M用性質(zhì)# · M = ^來表征，其中I是單位矩陣。酉矩陣的各列互相正交。 發(fā)射實(shí)體可以使用Y(k)中的右本征向量進(jìn)行空間處理，從而通過H(k)的S個(gè)本征模式發(fā)送數(shù)據(jù)。接收實(shí)體可以使用ΠΟΟ的左本征向量進(jìn)行接收機(jī)空間處理，從而恢復(fù)通過H(k) 的S個(gè)本征模式發(fā)送的數(shù)據(jù)。對(duì)角矩陣Kk)中沿著對(duì)角線為非負(fù)實(shí)數(shù)值，而在其它地方為零。這些對(duì)角項(xiàng)被稱為H(k)的奇異值，并代表著H(k)的S個(gè)本征模式的信道增益。GilbertStrang 在"Linear Algebra and Its Applications，，(第二版,Academic Press, 1980 年) 中描述了奇異值分解。發(fā)射實(shí)體可以如下發(fā)送受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)Χρι1ο( β) = Vm (k) · pm ⑷其中 k e Ks 公式其中，是Y(k)的第m個(gè)本征向量/列；pffl(k)是通過H(k)的第m個(gè)本征模式發(fā)送的導(dǎo)頻符號(hào)；X^7oi mH(k)的第m個(gè)本征模式的受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)的發(fā)射向量；Ks是用于發(fā)送受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)的一組子帶。接收實(shí)體收到的受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)可表示為r".;t ⑷=H(眾(k) + n(k),
-pilot, m—v ，-pi lot,m= (嶺Yff(嶺YmW 凡㈧+η⑷，其中k e Ks，公式(5)=um(k)-am(k)-pm(k) + n(k)式中，㈨是HOO的第m個(gè)本征模式的受控ΜΙΜΟ導(dǎo)頻符號(hào)對(duì)應(yīng)的接收符號(hào)構(gòu)成的向量；σ m(k)是^(k)的第m個(gè)對(duì)角元素；Uffl(k)是H(k)的第m個(gè)本征向量/列?！敖邮辗?hào)”是從接收天線獲得的符號(hào)。發(fā)射實(shí)體可以在S個(gè)符號(hào)周期內(nèi)通過H(k) 的所有S個(gè)本征模式發(fā)送一個(gè)完整的受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)，例如，使用時(shí)間復(fù)用，在每個(gè)符號(hào)周期內(nèi)在一個(gè)本征模式上發(fā)送，如公式(4)所示。接收實(shí)體可以根據(jù)使用時(shí)間復(fù)用發(fā)送的受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)，獲得H(k)的估計(jì)，一次一列，如公式(5)所示。發(fā)射實(shí)體也可以使用編碼復(fù)用，同時(shí)在S個(gè)符號(hào)周期內(nèi)通過H(k)的所有S個(gè)本征模式發(fā)送受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)。使用編碼復(fù)用的受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)可以表示為
權(quán)利要求
1.一種用于在多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中發(fā)送導(dǎo)頻符號(hào)的方法，包括在每個(gè)幀中發(fā)送第一導(dǎo)頻符號(hào)，所述第一導(dǎo)頻符號(hào)適于得出介于發(fā)射實(shí)體和接收實(shí)體之間的MIMO信道響應(yīng)的估計(jì)；在每個(gè)幀中選擇性地發(fā)送附加導(dǎo)頻符號(hào)，所述附加導(dǎo)頻符號(hào)適于得出所述MIMO信道響應(yīng)的改良估計(jì)；以及發(fā)送指明正在發(fā)送所述附加導(dǎo)頻符號(hào)的信令，其中，所述附加導(dǎo)頻符號(hào)所對(duì)應(yīng)的信令是與所述附加導(dǎo)頻符號(hào)在相同符號(hào)周期內(nèi)發(fā)送的。
2.權(quán)利要求1的方法，還包括根據(jù)一個(gè)或多個(gè)因素，判斷是否發(fā)送所述附加導(dǎo)頻符號(hào)，所述一個(gè)或多個(gè)因素包括所述MIMO信道的狀況。
3.權(quán)利要求1的方法，其中，所述附加導(dǎo)頻符號(hào)是在為附加導(dǎo)頻符號(hào)傳輸所選擇的所述符號(hào)周期內(nèi)通過第一組頻率子帶發(fā)送的，而其中，所述信令是在所述符號(hào)周期內(nèi)通過第二組頻率子帶發(fā)送的。
4.權(quán)利要求3的方法，其中，所述第二組頻率子帶用于載波導(dǎo)頻符號(hào)，所述載波導(dǎo)頻符號(hào)適于跟蹤所述發(fā)射實(shí)體所用的載波信號(hào)的相位。
5.權(quán)利要求1的方法，其中，所述第一導(dǎo)頻符號(hào)和所述附加導(dǎo)頻符號(hào)是從所述發(fā)射實(shí)體的多個(gè)天線發(fā)射且未經(jīng)所述發(fā)射實(shí)體進(jìn)行空間處理的非受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)。
6.權(quán)利要求1的方法，其中，所述第一導(dǎo)頻符號(hào)和所述附加導(dǎo)頻符號(hào)是在所述MIMO信道的正交空間信道上傳輸?shù)氖芸豈IMO導(dǎo)頻符號(hào)。
7.權(quán)利要求1的方法，其中，所述附加導(dǎo)頻符號(hào)是通過可用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃凶訋鬏數(shù)摹?br> 8.權(quán)利要求1的方法，其中，所述附加導(dǎo)頻符號(hào)是通過可用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊徊糠肿訋鬏數(shù)摹?br> 9.權(quán)利要求1的方法，其中，每個(gè)幀跨越被指定用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄠€(gè)符號(hào)周期，而其中，所述附加導(dǎo)頻符號(hào)在所述多個(gè)符號(hào)周期內(nèi)的每一個(gè)符號(hào)周期中均是有選擇性地發(fā)送的。
10.權(quán)利要求1的方法，其中，所述MIMO系統(tǒng)使用正交頻分復(fù)用(OFDM)。
11.多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的一種裝置，包括發(fā)射機(jī)單元，在每個(gè)幀中發(fā)送第一導(dǎo)頻符號(hào)以及在每個(gè)幀中選擇性地發(fā)送附加導(dǎo)頻符號(hào)，所述第一導(dǎo)頻符號(hào)適于得出介于發(fā)射實(shí)體和接收實(shí)體之間的MIMO信道響應(yīng)的估計(jì)，而所述附加導(dǎo)頻符號(hào)適于得出所述MIMO信道響應(yīng)的改良估計(jì)；以及控制器，控制信令的選擇性發(fā)送，所述信令指明正在每個(gè)幀中發(fā)送所述附加導(dǎo)頻符號(hào)， 其中，所述信令與所述附加導(dǎo)頻符號(hào)在相同符號(hào)周期內(nèi)發(fā)送。
12.權(quán)利要求11的裝置，其中，所述附加導(dǎo)頻符號(hào)是在為附加導(dǎo)頻符號(hào)傳輸所選擇的所述符號(hào)周期內(nèi)通過第一組頻率子帶發(fā)送的，而其中，所述信令是在所述符號(hào)周期內(nèi)通過第二組頻率子帶發(fā)送的。
13.權(quán)利要求11的裝置，其中，每個(gè)幀跨越被指定用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄠€(gè)符號(hào)周期， 而其中，所述附加導(dǎo)頻符號(hào)在所述多個(gè)符號(hào)周期內(nèi)的每一個(gè)符號(hào)周期中均是有選擇性地發(fā)送的。
14.多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的一種裝置，包括第一導(dǎo)頻符號(hào)發(fā)射模塊，在每個(gè)幀中發(fā)送第一導(dǎo)頻符號(hào)，所述第一導(dǎo)頻符號(hào)適于得出介于發(fā)射實(shí)體和接收實(shí)體之間的MIMO信道響應(yīng)的估計(jì)；附加導(dǎo)頻符號(hào)發(fā)射模塊，在每個(gè)幀中選擇性地發(fā)送附加導(dǎo)頻符號(hào)，所述附加導(dǎo)頻符號(hào)適于得出所述MIMO信道響應(yīng)的改良估計(jì)；以及信令發(fā)射模塊，發(fā)送指明正在發(fā)送所述附加導(dǎo)頻符號(hào)的信令，所述信令是與所述附加導(dǎo)頻符號(hào)在相同符號(hào)周期內(nèi)發(fā)送的。
15.權(quán)利要求14的裝置，其中，所述附加導(dǎo)頻符號(hào)是在為附加導(dǎo)頻符號(hào)傳輸所選擇的所述符號(hào)周期內(nèi)通過第一組頻率子帶發(fā)送的，而其中，所述信令是在所述符號(hào)周期內(nèi)通過第二組頻率子帶發(fā)送的。
16.權(quán)利要求14的裝置，其中，每個(gè)幀跨越被指定用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄠€(gè)符號(hào)周期， 而其中，所述附加導(dǎo)頻符號(hào)在所述多個(gè)符號(hào)周期內(nèi)的每一個(gè)符號(hào)周期中均是有選擇性地發(fā)送的。
17.一種在多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中接收導(dǎo)頻符號(hào)的方法，包括接收在每個(gè)幀中發(fā)送的第一導(dǎo)頻符號(hào)，所述第一導(dǎo)頻符號(hào)適于得出介于發(fā)射實(shí)體和接收實(shí)體之間的MIMO信道響應(yīng)的估計(jì)；接收在每個(gè)幀中選擇性地發(fā)送的附加導(dǎo)頻符號(hào)，所述附加導(dǎo)頻符號(hào)適于得出所述MIMO 信道響應(yīng)的改良估計(jì)；以及在與所述附加導(dǎo)頻符號(hào)相同的符號(hào)周期內(nèi)接收指明是否正在發(fā)送所述附加導(dǎo)頻符號(hào)的信令。
18.權(quán)利要求17的方法，其中，所述信令是通過第一組頻率子帶進(jìn)行接收的，而所述附加導(dǎo)頻符號(hào)是通過第二組頻率子帶進(jìn)行接收的。
19.權(quán)利要求17的方法，其中，所述信令和所述附加導(dǎo)頻符號(hào)是由所述發(fā)射實(shí)體在一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)同時(shí)發(fā)送的。
20.權(quán)利要求17的方法，其中，所述第一導(dǎo)頻符號(hào)和所述附加導(dǎo)頻符號(hào)是從所述發(fā)射實(shí)體的多個(gè)天線發(fā)射且未經(jīng)所述發(fā)射實(shí)體進(jìn)行空間處理的非受控MIMO導(dǎo)頻符號(hào)。
21.權(quán)利要求17的方法，其中，所述第一導(dǎo)頻符號(hào)和所述附加導(dǎo)頻符號(hào)是在所述MIMO 信道的正交空間信道上傳輸?shù)氖芸豈IMO導(dǎo)頻符號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及MIMO-OFDM系統(tǒng)的自適應(yīng)導(dǎo)頻插入。發(fā)射實(shí)體在每個(gè)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)中發(fā)送“基本”導(dǎo)頻符號(hào)。在正常(或大多數(shù))信道狀況下，接收實(shí)體能夠利用基本導(dǎo)頻符號(hào)對(duì)MIMO信道進(jìn)行足夠準(zhǔn)確的信道響應(yīng)估計(jì)。發(fā)射實(shí)體根據(jù)需要，例如，基于信道狀況和/或其它因素，有選擇性地發(fā)送附加導(dǎo)頻符號(hào)。附加導(dǎo)頻符號(hào)可以在幾乎任何符號(hào)周期中自適應(yīng)地插入PDU內(nèi)。接收實(shí)體能夠利用附加導(dǎo)頻符號(hào)得出改良的信道響應(yīng)估計(jì)。發(fā)射實(shí)體發(fā)送用于指明正在發(fā)送附加導(dǎo)頻符號(hào)的信令。該信令可以嵌在通過用于載波導(dǎo)頻符號(hào)的一組導(dǎo)頻子帶傳輸?shù)膶?dǎo)頻符號(hào)內(nèi)，載波導(dǎo)頻符號(hào)在PDU的大部分內(nèi)傳輸。該信令指明附加導(dǎo)頻符號(hào)是否正在傳輸以及可能的其它相關(guān)信息。
文檔編號(hào)H04L1/06GK102361465SQ201110308350
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2005年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月20日
發(fā)明者杰伊·羅德尼·沃爾頓, 馬克·S.·華萊士 申請(qǐng)人:高通股份有限公司