專利名稱：支持mimo接收機(jī)的式樣分集以及相關(guān)聯(lián)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及利用小型天線陣列工作的多輸 入多輸出(MIMO)接收機(jī)。
背景技術(shù)：
多輸入多輸出(MIMO)無(wú)線通信系統(tǒng)包括了處于發(fā)射機(jī)上的多個(gè) 天線單元以及處于接收機(jī)上的多個(gè)天線單元。相應(yīng)天線陣列是基于與發(fā) 射機(jī)和接收機(jī)關(guān)聯(lián)的天線單元形成在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)上。天線單元是在多徑豐富的環(huán)境中使用的，這樣一來(lái)，由于在該環(huán)境 中存在不同的散射體，因此每一個(gè)信號(hào)都會(huì)經(jīng)歷多徑傳播。接收天線單 元捕獲這些發(fā)射信號(hào)，然后應(yīng)用信號(hào)處理技術(shù)來(lái)分離發(fā)射信號(hào)并恢復(fù)用 戶數(shù)據(jù)。該信號(hào)處理技術(shù)可以是盲源分離(BSS)處理。由于所述分離處理 通常是在只具有關(guān)于發(fā)射信號(hào)、發(fā)射信號(hào)源以及傳播信道對(duì)發(fā)射信號(hào)所 產(chǎn)生影響的有限信息的情況下執(zhí)行的，因此這種處理是"盲的"。三種 通常使用的盲信號(hào)分離技術(shù)是主分量分析(PCA)、獨(dú)立分量分析(ICA) 以及單一值分解(SVD)。MIMO通信系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于能夠使得發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的無(wú)線鏈 路容量得到改善。多徑豐富的環(huán)境能夠在其間產(chǎn)生多個(gè)正交通道。然后， 用于某個(gè)單獨(dú)用戶的數(shù)據(jù)可以在與這些信道并行的空中信道上同時(shí)使用 相同帶寬而被傳送。當(dāng)前的MIMO通信系統(tǒng)使用的是空間上多樣的天線單元，由此并未 減少可以形成的正交通道數(shù)量。這種實(shí)施方式的問題在于MIMO通信 系統(tǒng)的性能與所使用天線單元的數(shù)量通常是成比例的。天線單元數(shù)量的增加將會(huì)增大用于MIMO通信系統(tǒng)的天線陣列大小。當(dāng)MIMO接收機(jī)在小型攜帶型通信設(shè)備內(nèi)部中實(shí)施時(shí)，對(duì)于大量的 天線單元幾乎沒有可用的體積，而且對(duì)用戶來(lái)說，將天線單元安裝在通 信設(shè)備外部也是一個(gè)問題。在美國(guó)專利6,870,515中公開了一種用于為MIMO接收機(jī)提供更小 的天線陣列的方法。與使用空間上多樣的天線單元所不同，在該方法中 使用的是極化分集。由于所使用的是間隔緊密的天線單元，因此這種方 法能為MIMO接收機(jī)提供小型的天線陣列。即使提供的是更小的天線陣列，但是MIM O通信系統(tǒng)的性能仍是以 接收機(jī)上的天線單元數(shù)量為基礎(chǔ)的，而接收機(jī)上的天線單元數(shù)量則等于 或大于發(fā)射機(jī)上的天線單元數(shù)量。舉例來(lái)說，如在、515專利中所公開 的那樣，接收天線單元數(shù)量等于或大于發(fā)射天線單元數(shù)量。發(fā)明內(nèi)容因此，有鑒于上述背景技術(shù)，本發(fā)明的一個(gè)目的是相比于MIMO發(fā) 射機(jī)上的天線單元數(shù)量而減少M(fèi)IMO接收上的天線單元數(shù)量，同時(shí)仍舊 提供穩(wěn)固的MIMO通信系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的這個(gè)和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)是通過一種MIMO通信 系統(tǒng)而提供的，其中該系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)、以及與發(fā)射機(jī)相連的發(fā)射天線 陣列，該發(fā)射天線陣列包括用于發(fā)射M個(gè)源信號(hào)的M個(gè)天線單元。在接收端，接收天線陣列與接收機(jī)相連，并包括用于接收M個(gè)源信 號(hào)的至少M(fèi)個(gè)不同總和的N個(gè)天線單元，其中N小于M。信號(hào)分離處 理器可以與接收機(jī)相連，用于形成包括M個(gè)源信號(hào)的至少M(fèi)個(gè)不同總 和的混合矩陣，由此該混合矩陣的秩至少等于M。所述信號(hào)分離處理器 則從該混合矩陣中分離出預(yù)期源信號(hào)。信號(hào)分離處理器可以是盲信號(hào)分離處理器。所述盲信號(hào)分離處理器 可以基于主分量分析(PCA)、獨(dú)立分量分析(ICA)以及單一值分解 (S V D)中的至少 一 種而從混合矩陣中分離出所述預(yù)期源信號(hào)?？商鎿Q地，信號(hào)分離處理器可以根據(jù)基于知識(shí)的處理信號(hào)提取處理而從混合矩陣中分離出所迷預(yù)期源信號(hào)。這種基于知識(shí)的信號(hào)分離處理可以基于迫零(ZE)處理和最小均方估計(jì)(MMSE)處理中的至少一種 而從混合矩陣中分離出預(yù)期源信號(hào)。所述接收天線陣列利用N個(gè)天線單元有利地接收M個(gè)源信號(hào)的M 個(gè)不同總和，其中N<M。這N個(gè)天線單元產(chǎn)生至少M(fèi)個(gè)不同的天線式 樣(antenna pattern)，用于接收M個(gè)源信號(hào)的M個(gè)不同總和。由接 收天線陣列上的N個(gè)天線單元所接收的M個(gè)源信號(hào)的M個(gè)總和則用于 填充混合矩陣，由此該混合矩陣的秩至少等于M?；旌暇仃嚨闹却_定實(shí)際可以分離的信號(hào)的數(shù)量。所述秩越大，可以 分離的信號(hào)就越多。因此，MIMO接收機(jī)可以使用具有N個(gè)天線單元的 小型天線陣列，同時(shí)仍舊提供穩(wěn)固的MIMO通信系統(tǒng)，其中所述N個(gè)天 線單元少于發(fā)射陣列中的M個(gè)天線單元。接收天線陣列具有多個(gè)不同的實(shí)施方式。所述N個(gè)天線單元可以是 相關(guān)的，由此形成的是相位陣列。在另一個(gè)實(shí)施方式中，這N個(gè)相關(guān)天 線單元可以包括至少一個(gè)有源天線單元以及至多N-1個(gè)無(wú)源天線單元， 從而形成切換波束天線。此外，在N個(gè)相關(guān)天線單元中，其中至少有兩 個(gè)天線單元可以具有不同的極化。接收天線陣列的其它實(shí)施方式可以對(duì)所接收的M個(gè)源信號(hào)的M個(gè) 不同總和產(chǎn)生乘法器效應(yīng)。這種處理能夠有利地進(jìn)一步增大混合矩陣的 秩，而不必增加接收天線陣列中的N個(gè)天線單元的數(shù)量。通過增大混合 矩陣的秩，盲信號(hào)分離處理器可以分離更多的信號(hào)。作用于所接收的M個(gè)源信號(hào)的M個(gè)不同總和的乘法器效應(yīng)可以使 用下列處理中的一種或是其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。陣列偏轉(zhuǎn)包括改變天線式樣的 高度，用于接收源信號(hào)的附加總和。也可以執(zhí)行路徑選擇，這樣用于填 充混合矩陣的源信號(hào)的所有總和都是相關(guān)的和/或在統(tǒng)計(jì)上保持獨(dú)立的。 信號(hào)分裂處理同樣也可以用于進(jìn)一步填充混合矩陣。不同的總和信號(hào)可 以通過使用擴(kuò)展碼而被分裂，此外也可以將其分裂成同相(I )和正交(Q) 分量。支持具有M個(gè)發(fā)射天線單元的完整的MIMO實(shí)施方式最少需要M 個(gè)線性獨(dú)立的總和，但是較為有利的是超出M。舉例來(lái)說，并非接收天 線陣列上的所有N個(gè)天線單元都可以定向于接收M個(gè)線性獨(dú)立總和。同 樣，并非所有的接收總和都是足夠線性獨(dú)立的。此外，如果存在產(chǎn)生妨礙的干擾或噪聲源，則需要附加的混合矩陣 秩來(lái)分離這些信號(hào)。分離干擾或噪聲源的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是最終減小了信噪 比，這樣則可以提供更高的數(shù)據(jù)速率、更低的誤差率和/或降低的傳輸功 率。出于以上兩個(gè)原因，較為有利的是增大混合矩陣的秩，使之高出與 可用通道數(shù)量相關(guān)聯(lián)的M。除了通常的M之外，L個(gè)附加總和的增加可 以提供更穩(wěn)固的MIMO實(shí)施。依據(jù)可用于增加混合矩陣的裝置，接收天 線單元的數(shù)量仍舊可以小于標(biāo)準(zhǔn)的MIMO所具有的M，或者也可以增大 到M或是更大，從而允許將混合矩陣秩增大到N+L>M。本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種用于操作上述MIMO通信系統(tǒng)的方法。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的MIMO通信系統(tǒng)的框圖；圖2是圖1所示的MIMO通信系統(tǒng)中的接收端部件的更詳細(xì)框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明并且基于為盲信號(hào)分離處理提供不同信號(hào)總和的 陣列偏轉(zhuǎn)來(lái)執(zhí)行操作的MIMO接收機(jī)的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明并且基于為盲信號(hào)分離處理提供不同信號(hào)總和的 路徑選擇來(lái)執(zhí)行操作的MIMO接收機(jī)的框圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明并且基于為盲信號(hào)分離處理提供不同信號(hào)總和的 擴(kuò)展碼來(lái)執(zhí)行操作的MIMO接收機(jī)的框圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明并且基于為盲信號(hào)分離處理提供附加信號(hào)總和的 同相和正交信號(hào)分量來(lái)執(zhí)行操作的MIMO接收機(jī)的框圖。
具體實(shí)施方式
明進(jìn)行更全面的描述。然而，本發(fā)明是可以采用多種不同形式實(shí)現(xiàn)的， 并且不應(yīng)該將其解釋成是僅限于這里所闡述的實(shí)施方式。而提供這些實(shí) 施方式是為使本公開更為全面和完整，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達(dá) 本發(fā)明的范圍。在全文中，相同的編號(hào)始終指示的是相同的部件。現(xiàn)在首先參考圖1來(lái)描述MIMO通信系統(tǒng)20。該MIMO通信系統(tǒng) 20包括發(fā)射機(jī)30、發(fā)射天線陣列32、接收機(jī)40以及接收天線陣列42。 本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易了解，發(fā)射機(jī)30和接收機(jī)40是可以用收發(fā)機(jī)替 換的。由此，其各自的天線陣列32、 42支持雙向數(shù)據(jù)交換。然而為了 描述本發(fā)明的目的，在這里所涉及的將會(huì)是發(fā)射機(jī)30和接收機(jī)40。發(fā)射天線陣列32包括用于發(fā)射M個(gè)源信號(hào)34(1)—34(M)的M個(gè)天 線單元31(1)—31(M)。其中舉例來(lái)說，這些天線單元31(1)—31(M)可以 在空間上是相關(guān)的。源信號(hào)34(1)—34(M)是用參考編號(hào)34概括性標(biāo)引 的，而天線單元33(1)—33(M)則是用參考編號(hào)33概括性標(biāo)引的。接收天線陣列42包括用于接收M個(gè)源信號(hào)的至少M(fèi)個(gè)不同總和的 N個(gè)天線單元43(1)—43(N)，其中N小于M。由于N<M，因此在接收 機(jī)40上可以使用小型天線陣列，同時(shí)仍舊可以得到穩(wěn)固的MIMO通信 系統(tǒng)20,如下文所述。天線單元43(1)—43(N)是用參考編號(hào)43概括性 標(biāo)引的。在多徑豐富的環(huán)境中使用了各自的天線陣列32、 42，這樣一來(lái)，由 于在該環(huán)境中存在不同的散射體(建筑物、汽車、山坡等等)，因此每 一個(gè)信號(hào)都會(huì)經(jīng)歷多徑傳播。每一條路徑都可以視為不同的通信通道。 因此，圖1中的參考編號(hào)50代表了在發(fā)射和接收天線陣列32、 42之間 多個(gè)通道產(chǎn)生的散射環(huán)境。數(shù)據(jù)則是通過使用本領(lǐng)域中已知的時(shí)空編碼 (STC)傳輸方法而從發(fā)射天線陣列32發(fā)射。除了 M個(gè)源信號(hào)之外，在散射環(huán)境50的內(nèi)部有可能存在來(lái)自干擾 物37的L個(gè)干擾源信號(hào)35，這些干擾源信號(hào)干擾到預(yù)期源信號(hào)的分離。如下文中更詳細(xì)描述的那樣，那些用于增大混合矩陣的各種裝置可以有利地用于填充混合矩陣，使之具有大于M的秩。接收天線陣列42獲取M個(gè)源信號(hào)34的M個(gè)不同總和，然后應(yīng)用 信號(hào)處理技術(shù)來(lái)分離這些信號(hào)。盲信號(hào)分離(BSS)處理器44與接收 機(jī)40相連，用于形成包括M個(gè)源信號(hào)的至少M(fèi)個(gè)不同總和的混合矩陣 46,由此該混合矩陣具有至少等于M的秩。而盲信號(hào)分離處理器44則 從混合矩陣46中分離出預(yù)期源信號(hào)。如本專利申請(qǐng)中詳細(xì)描述的那樣，被歸入盲信號(hào)分離處理的三種常用技術(shù)是主分量分析(PCA)、獨(dú)立分量分析(ICA)以及單一值分解 (SVD)。只要信號(hào)在某些可測(cè)量特性方面獨(dú)立，并且如果這些信號(hào)的 信號(hào)總和相互之間是線性獨(dú)立的，那么可以使用這些盲信號(hào)分離技術(shù)中 的一種或多種而從源信號(hào)的混合中分離出獨(dú)立或預(yù)期的源信號(hào)。這些可 測(cè)量特性通常是信號(hào)的第一、第二、第三或第四個(gè)矩的某種組合。PCA將會(huì)白化信號(hào)，并且將會(huì)使用第一和第二個(gè)矩，并且基于相關(guān) 屬性來(lái)旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)集合。如果源信號(hào)的信噪比很高，那么信號(hào)分離處理可 以停止執(zhí)行PCA。如果源信號(hào)的信噪比很低，那么ICA將會(huì)基于包括源信號(hào)的第三和 第四個(gè)矩在內(nèi)的統(tǒng)計(jì)屬性來(lái)分離源信號(hào)。某些源信號(hào)是高斯型的 (Gaussian)，并且該原信號(hào)的第三和第四個(gè)矩是取決于第一和第二個(gè) 矩的。隨機(jī)噪聲源也可以是高斯型的，并且擴(kuò)頻信號(hào)可以被設(shè)計(jì)成借助 通過該擴(kuò)頻信號(hào)專用的擴(kuò)展碼之外的其它特性而向譯碼器顯示高斯特 性。在具體的條件下，由于中心極限定理，信號(hào)的集合有可能顯示高斯 特性。ICA方法則可以分離一個(gè)高斯信號(hào)。作為ICA和PCA的替換方 式，SVD是基于源信號(hào)的特征值而從源信號(hào)的混合中分離出源信號(hào)的。作為盲信號(hào)分離處理器的一種替換方式，信號(hào)分離處理器可以用于 根據(jù)基于知識(shí)的處理信號(hào)提取處理而從混合矩陣中分離出預(yù)期源信號(hào)。 其中舉例來(lái)說，所述基于知識(shí)的信號(hào)分離處理是基于迫零(ZF)處理以 及最小均方估計(jì)(MMSE)處理中的至少一種而從混合矩陣中分離預(yù)期源信號(hào)的。現(xiàn)在將參考圖2來(lái)對(duì)MIMO通信系統(tǒng)20的接收端上的不同部件進(jìn) 行更詳細(xì)的論述。接收天線陣列42包括用于接收M個(gè)源信號(hào)34的至少 M個(gè)不同總和的N個(gè)天線單元43(1)—43(N)，其中N和M都大于1并 且N小于M。接收天線陣列42并不局限于任一特定結(jié)構(gòu)。所述接收天 線陣列42可以包括一個(gè)或多個(gè)天線單元43。其中舉例來(lái)說，所述天線 單元43則可以被配置為使得天線陣列形成相位陣列或切換波束天線。為了構(gòu)造混合矩陣46的目的，目標(biāo)是創(chuàng)建不同的信號(hào)總和。在這種 應(yīng)用中，所關(guān)注的信號(hào)實(shí)際上可以始終低于干擾信號(hào)并且仍舊是分離的。 由于在目的方面存在這種顯著差異，因此，天線單元43之間的距離不 必是有源和無(wú)源波束形成天線陣列通常需要的特定間距。接收機(jī)40連接在接收天線陣列42的下游，用于接收M個(gè)源信號(hào) 34的至少M(fèi)個(gè)不同總和。盲信號(hào)分離處理器44則處于接收機(jī)40的下 游。雖然處理器44被描述成是與接收機(jī)40分離的，但是該處理器也可 以被包含在接收機(jī)內(nèi)部。接收機(jī)40接收的M個(gè)源信號(hào)34的不同總和被 用于填充混合矩陣46。然后，處理器60內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)盲信號(hào)分離 處理模塊62、 64和66將會(huì)對(duì)混合矩陣46進(jìn)行處理。所述盲信號(hào)分離處理模塊包括PCA模塊62、 ICA模塊64以及SVD 模塊66。這些模塊62、 64和66可以被配置成是盲信號(hào)分離處理器44 的一部分。PCA模塊62基于接收的源信號(hào)的不同總和中的第一和第二 個(gè)矩而工作，然而ICA模塊64則基于同一個(gè)信號(hào)的第三和第四個(gè)矩來(lái) 工作。所述SVD模塊66則基于接收源信號(hào)的不同總和的特征值來(lái)執(zhí)行 信號(hào)分離。在 一 開始由PCA模塊62執(zhí)行的相關(guān)處理確定用于源信號(hào)的不同總 和的初始分離矩陣68(1)，然后ICA模塊64確定用于分離混合矩陣46 中的源信號(hào)的增強(qiáng)的分離矩陣68(2)。如果信號(hào)是由SVD模塊66分離 的，則還確定分離矩陣68(3),用于分離混合矩陣46中的接收源信號(hào)的 不同總和。來(lái)自每一個(gè)相應(yīng)的分離矩陣68(1)—68(3)的分離的信號(hào)是用參考編 號(hào)49表示的。分離的信號(hào)49然后通過信號(hào)分析模塊70經(jīng)過信號(hào)分析， 以確定所關(guān)注的是哪些信號(hào)以及哪些信號(hào)是干擾信號(hào)。而應(yīng)用相關(guān)處理 模塊72則會(huì)對(duì)信號(hào)分析模塊70輸出的信號(hào)進(jìn)行處理。關(guān)于所關(guān)注信號(hào)的判定未必總是包括所要譯碼的最終信號(hào)。舉例來(lái) 說，某個(gè)應(yīng)用程序可能要求識(shí)別干擾信號(hào)，并且要求將干擾信號(hào)從接收 的源信號(hào)的不同總和中減去，然后則將減小后的信號(hào)反饋到波形譯碼器。 在這種情況下，所關(guān)注的信號(hào)是最后結(jié)束將被拋棄的信號(hào)?；旌暇仃?6的秩確定了實(shí)際可以分離的信號(hào)的數(shù)量。例如，具有秩 為4的混合矩陣意味著可以分離4個(gè)源信號(hào)。在理想情況下，混合矩陣 46的秩應(yīng)該至少等于信號(hào)源的數(shù)量M。所述秩越大，可以分離的信號(hào)就 越多。隨著源數(shù)量M的增大，所需要的天線單元的數(shù)量N也會(huì)增加。在 背景技術(shù)部分中論述的'515專利公開的是接收機(jī)上的天線單元的數(shù)量 N等于或大于發(fā)射機(jī)上的天線單元的數(shù)量M的情況，也就是說，N>M。接收天線陣列42利用N個(gè)天線單元33有利地接收M個(gè)源信號(hào)34 的M個(gè)不同總和，其中N<M。所述N個(gè)天線單元43產(chǎn)生至少M(fèi)個(gè)不 同的天線式樣，用于接收M個(gè)源信號(hào)的M個(gè)不同總和。由接收天線陣 列42上的N個(gè)天線單元43接收的M個(gè)源信號(hào)34的M個(gè)不同總和被 用于填充混合矩陣46,以使該混合矩陣的秩至少等于M。如上所述，混合矩陣46的秩確定實(shí)際可以分離的信號(hào)的數(shù)量。所述 秩越大，可以分離的信號(hào)也就越多。因此，具有N個(gè)天線單元43并且 所述N個(gè)天線單元少于發(fā)射天線陣列32中的M個(gè)天線單元33的小型 接收天線陣列42，可以供MIMO接收機(jī)40使用，同時(shí)仍舊可以提供穩(wěn) 固的MIMO通信系統(tǒng)20。雖然支持具有M個(gè)發(fā)射天線單元34的完整的MIMO實(shí)施方式最少 需要M個(gè)線性獨(dú)立的總和，但是較為有利的是超出所述M。舉例來(lái)說， 并非接收天線陣列42上的所有N個(gè)天線單元43都可以定向于接收M 個(gè)線性獨(dú)立總和。同樣，并非所有的接收的總和都是足夠線性獨(dú)立的。除了所分離的M個(gè)已知的信號(hào)流之外，在這里還有可能存在L個(gè)其它信 號(hào)，這些信號(hào)將會(huì)降低信噪比。因此，當(dāng)可能時(shí)將混合矩陣的秩增大到M+L是較為有利的。對(duì)干擾 或噪聲源的分離的另一個(gè)益處是最終降低了信噪比，這樣則可以提供更 高的數(shù)據(jù)速率、更低的誤差率和/或降低的傳輸功率。例如，在這里有可能存在L個(gè)干擾源信號(hào)35，這些信號(hào)會(huì)對(duì)從混合 矩陣中分離出預(yù)期源信號(hào)34的處理產(chǎn)生干擾，其中L大于1。如果在不 必添加附加天線單元的情況下將混合矩陣秩的增大用盡，那么，添加至 少一個(gè)附加天線單元可以提供附加手段來(lái)增大混合矩陣的秩。附加單元 的添加可能仍舊使單元數(shù)量低于標(biāo)準(zhǔn)的MIMO方法中的M，此外該處理 也有可能返回到等于M的單元數(shù)量，甚至?xí)箚卧獢?shù)量超過M。但是根 據(jù)通過增大混合矩陣的秩所獲取的增益，即使這種處理增加了接收機(jī)天 線單元的數(shù)量，但是這種處理仍舊是值得的。例如，與使用標(biāo)準(zhǔn)處理 MIMO接收機(jī)的M單元的實(shí)施方式相比，秩為M+L并且需要M個(gè)單元 的混合矩陣通常是一種更好的實(shí)施方式。然而，出于描述本發(fā)明的目的， 以下論述將集中于M個(gè)源信號(hào)。接收天線陣列42可以具有多個(gè)不同的實(shí)施方式。所述N個(gè)天線單 元43可以是相關(guān)的，用于形成相位陣列。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述N 個(gè)相關(guān)天線單元43可以包括至少一個(gè)有源天線單元以及至多N-1個(gè)無(wú) 源天線單元，由此形成的是切換波束天線。此外，在N個(gè)相關(guān)天線單元 中，至少有兩個(gè)天線單元可以具有不同的極化。接收天線陣列42的其它實(shí)施方式對(duì)所接收的M個(gè)源信號(hào)的M個(gè)不 同總和具有乘法器效應(yīng)。非常有利的是，這種效應(yīng)允許進(jìn)一步增大混合 矩陣46的秩，但卻不必增加接收天線陣列42中的N個(gè)天線單元43的 數(shù)量。通過增大混合矩陣46的秩，盲信號(hào)分離處理器44可以分離更多 的信號(hào)。作用于所接收的M個(gè)源信號(hào)的M個(gè)不同總和的數(shù)量的乘法器效應(yīng) 可以使用下列處理中的一種或是這些處理的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。陣列偏轉(zhuǎn)處理包括改變天線單元的高度，用于接收源信號(hào)34的附加總和。此外也可 以執(zhí)行路徑選擇處理，以使用于填充混合矩陣46的源信號(hào)34的所有總 和都是相關(guān)的和/或統(tǒng)計(jì)上獨(dú)立的。信號(hào)分裂也可用于進(jìn)一步填充混合矩 陣46。不同的總和信號(hào)可以用擴(kuò)展碼分裂，并且可以分裂成同相(I) 和正交(Q)分量?，F(xiàn)在將參考圖3—6來(lái)對(duì)接收天線陣列的不同實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì) 的描述?，F(xiàn)在參考圖3,其中將對(duì)陣列偏轉(zhuǎn)進(jìn)行論述。接收天線陣列142 包括N個(gè)天線單元143,以產(chǎn)生N個(gè)用于接收M個(gè)源信號(hào)的N個(gè)不同 總和的初始天線式樣。接收天線陣列142還包括高度控制器141，用于 有選擇地改變N個(gè)初始天線式樣中至少一個(gè)式樣的高度，以產(chǎn)生至少一 個(gè)附加天線式樣，由此接收所述M個(gè)源信號(hào)中至少一個(gè)附加的不同總和o接收機(jī)140與接收天線陣列142相連，并且使用N個(gè)初始天線式樣 來(lái)接收M個(gè)源信號(hào)的N個(gè)不同總和，并且該接收機(jī)140還使用至少一 個(gè)附加天線式樣來(lái)接收M個(gè)源信號(hào)的至少一個(gè)附加的不同總和。盲信號(hào)分離處理器144與接收機(jī)140相連，用于形成包括M個(gè)源 信號(hào)的N個(gè)不同總和以及M個(gè)源信號(hào)的至少一個(gè)附加的不同總和的混合 矩陣146。該混合矩陣的秩等于N與使用附加天線式樣所接收的M個(gè)源 信號(hào)的附加不同總和的數(shù)量之和。最終得到的混合矩陣146的秩至少等 于M。而處理器144則從混合矩陣146中分離出預(yù)期信號(hào)。通常，任何一種提供了適于增加混合矩陣的秩的信號(hào)總和的天線陣 列裝置都可以與偏轉(zhuǎn)機(jī)制結(jié)合使用。所述偏轉(zhuǎn)會(huì)為每一個(gè)天線陣列裝置 產(chǎn)生兩個(gè)不同的混合矩陣可用信號(hào)總和。因此，通過使用這種技術(shù)，可 以產(chǎn)生2倍乘法器的效果。如果將陣列偏轉(zhuǎn)分割成與天線相關(guān)聯(lián)的K個(gè)不同區(qū)域，那么這K個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)都可以提供2個(gè)獨(dú)立的偏轉(zhuǎn)區(qū)域以及混合矩陣條目。例 如，如果天線陣列自身可以提供N個(gè)總和并且存在K個(gè)不同的偏轉(zhuǎn)區(qū)域， 那么混合矩陣中的信號(hào)總和的數(shù)量可以是2NK。參考圖4來(lái)描述基于路徑選擇由M個(gè)信號(hào)源所提供的源信號(hào)的分 離。接收天線陣列242包括N個(gè)單元243，以形成用于接收M個(gè)源信 號(hào)的至少N個(gè)不同總和的至少N個(gè)天線波束，其中N和M全都大于2?？刂破?50與該天線陣列242相連，用于有選擇地形成至少N個(gè)天 線波束。接收機(jī)部件240與天線陣列242相連，用于接收M個(gè)源信號(hào) 的至少N個(gè)不同總和。盲信號(hào)分離處理器244則與接收機(jī)部件240相連， 用于形成包括M個(gè)源信號(hào)的至少N個(gè)不同總和的混合矩陣246。盲信號(hào)分離處理器244還確定M個(gè)源信號(hào)的不同總和是否是相關(guān)的 或者在統(tǒng)計(jì)上是獨(dú)立的，如果不是，那么該處理器將會(huì)與控制器250進(jìn) 行協(xié)調(diào)，以形成用于接收M個(gè)源信號(hào)的新的不同總和以替換混合矩陣 246中不相關(guān)或者在統(tǒng)計(jì)上不獨(dú)立的M個(gè)源信號(hào)的不同總和的不同波 束。由此，源信號(hào)的至少M(fèi)個(gè)不同總和被接收，這樣混合矩陣的秩至少 等于M。然后，預(yù)期源信號(hào)從混合矩陣246中分離出來(lái)。Rake接收機(jī)是一種被設(shè)計(jì)成應(yīng)對(duì)多徑衰落效應(yīng)的無(wú)線電接收機(jī)。該 接收機(jī)是通過使用若干個(gè)獨(dú)立接收機(jī)來(lái)完成這種處理的，其中每一個(gè)接 收機(jī)都具有輕微延遲，以調(diào)諧到單個(gè)多徑分量。這種接收機(jī)可以為大多 數(shù)類型的無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)所使用。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該接收機(jī)對(duì)擴(kuò)展碼類型的調(diào) 制來(lái)說是非常有益的。該接收機(jī)具有選擇特定入射信號(hào)路徑的能力，這 種能力使得該接收機(jī)適合充當(dāng)用于改變反饋到盲信號(hào)分離處理器244的 路徑的裝置。本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易了解，上述有選擇地形成N個(gè)天線波束的處 理是適用于所有的無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)的。對(duì)CDMA系統(tǒng)來(lái)說，接收機(jī)部件 240包括N個(gè)Rake接收機(jī)256。每一個(gè)Rake接收機(jī)256都包括k個(gè) 分支，用于為由與該接收機(jī)相連的相應(yīng)天線單元所接收的M個(gè)源信號(hào)的 N個(gè)不同總和中的每一個(gè)來(lái)選擇k個(gè)不同的多徑分量。在這種結(jié)構(gòu)中， 盲信號(hào)分離處理器244與N個(gè)Rake接收機(jī)256相連，用于形成混合矩 陣246。該混合矩陣246包括M個(gè)源信號(hào)的至少N個(gè)不同總和的多達(dá) 至少kN個(gè)不同多徑分量，并且該混合矩陣的秩等于kN，其中kN至少等于M。特別地，當(dāng)CDMA波形傳播的時(shí)候，它們經(jīng)常會(huì)遭遇到從源到目的 地的多條路徑。Rake接收機(jī)256則被專門設(shè)計(jì)成獲取眾多的這種單個(gè) 實(shí)例并將其組合在一起，用于進(jìn)行更穩(wěn)定的信號(hào)譯碼。在原始信號(hào)沿著 每一條路徑傳播的時(shí)候，該原始信號(hào)的屬性被路徑的唯一特性所修改。 在某些環(huán)境中，針對(duì)接收信號(hào)相關(guān)性和/或統(tǒng)計(jì)屬性的修改將會(huì)足夠大， 以致于可以將這些信號(hào)視為是可分離的信號(hào)流。修改后的Rake接收機(jī) 256可以用于提取每一個(gè)修改后的流，并且將其作為唯一條目饋送到混 合矩陣246中。雖然這種用于提升秩的手段并不是始終可用的，但在最 有可能需要用到這種手段的多徑效應(yīng)很高的環(huán)境中，該手段往往是可用 的。雖然Rake接收機(jī)256可以利用不同的路徑，但是適用于任何調(diào)制 技術(shù)的更通用方法是波束形成。由于波束形成是用于預(yù)期信號(hào)增強(qiáng)以及 預(yù)期信號(hào)拒絕的，因此它與Rake接收機(jī)256是存在差別的。然而這種 差別在于被拒絕的信號(hào)實(shí)際上有可能是預(yù)定給該接收機(jī)的信號(hào)的另一個(gè) 變形。但是，接收機(jī)部件240需要檢測(cè)同一個(gè)信號(hào)的多個(gè)唯一傳播路徑 變形，以構(gòu)建具有足購(gòu)的秩的混合矩陣246。信號(hào)分裂同樣可以用于進(jìn)一步填充混合矩陣A。在一種方法中，總 和信號(hào)是用擴(kuò)展碼分裂的。在另一種方法中，總和信號(hào)是用同相(l)和 正交(Q)模塊分裂的。現(xiàn)在將參考圖5來(lái)描述使用擴(kuò)展碼的信號(hào)分裂。接收天線陣列342 包括N個(gè)天線單元343，用于接收M個(gè)源信號(hào)的至少N個(gè)不同總和。 碼解擴(kuò)器350與N個(gè)天線單元343相連，用于對(duì)M個(gè)源信號(hào)的至少N 個(gè)不同總和進(jìn)行譯碼。N個(gè)不同總和中的每一個(gè)都包括k個(gè)碼，用于提 供與碼解擴(kuò)器關(guān)聯(lián)的M個(gè)源信號(hào)的k個(gè)不同總和。接收機(jī)部件340與碼解擴(kuò)器350相連，用于接收M個(gè)源信號(hào)的至 少kN個(gè)不同總和。盲信號(hào)分離處理器344與接收機(jī)部件340相連，用 于形成包括M個(gè)源信號(hào)的至少kN個(gè)不同總和的混合矩陣346。該混合矩陣346的秩至多等于kN，并且最終得到的秩等于M。而所述盲信號(hào) 分離處理器344則從混合矩陣346中分離出預(yù)期源信號(hào)。依據(jù)所接收的信號(hào)的調(diào)制，上述信號(hào)分裂可以用于增大混合矩陣的 秩，但卻不會(huì)增加天線單元的數(shù)量N。 CDMA IS-95、 CDMA2000以及WCDMA都是使用了擴(kuò)展碼的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的實(shí)例。其中 一種常用的思 路是利用各個(gè)信號(hào)來(lái)對(duì)唯一的碼進(jìn)行處理，以將數(shù)據(jù)擴(kuò)展到較大頻帶上。相同的擴(kuò)展碼可以利用接收信號(hào)總和(預(yù)期信號(hào)、非預(yù)期信號(hào)以及 未知噪聲源)來(lái)進(jìn)行處理。這樣做可以將預(yù)期信號(hào)重構(gòu)到它的原始頻率 帶寬中，而干擾則被擴(kuò)展在了很寬的頻段中。上文列舉的CDMA實(shí)施方式實(shí)際上可以具有同時(shí)使用相同頻段的 多個(gè)信號(hào)流。每一個(gè)信號(hào)流都使用了碼，在理想情況下，這個(gè)碼與所有 其它的碼都是正交的。如果在譯碼器上滿足這個(gè)條件，則意味著所解擴(kuò) 的僅僅是所關(guān)注的信號(hào)。在CDMA信號(hào)之間通常是存在某種相關(guān)性的，因此，有些干擾信號(hào) 會(huì)與預(yù)期信號(hào)一起被重構(gòu)。這通常是因?yàn)閱蝹€(gè)信號(hào)遭到的延遲，此外還 因?yàn)樾盘?hào)的多徑發(fā)生。對(duì)某些非預(yù)期信號(hào)，尤其是CDMA非預(yù)期信號(hào)來(lái) 說，這些信號(hào)的值將會(huì)增大。就預(yù)期信號(hào)而言，這種增大并不是非常顯 著，但這將會(huì)增大總的噪聲值，由此將會(huì)降低信噪比。解擴(kuò)信號(hào)等式以及信號(hào)自身的形式都滿足盲信號(hào)分離處理的規(guī)則。 實(shí)際上，如果將其中一個(gè)解擴(kuò)碼單獨(dú)應(yīng)用于接收機(jī)部件340接收的每一 個(gè)已知信號(hào)，那么可以獲取滿足ICA模型需求的單獨(dú)總和。因此，可用于混合矩陣的行條目的數(shù)量與已知碼是一樣多的，當(dāng)然，這其中將會(huì)假設(shè)它們每一個(gè)都會(huì)產(chǎn)生線性獨(dú)立性顯著的值。在恰當(dāng)?shù)那?況下，這樣做可以允許將混合矩陣增大到某個(gè)大于碼數(shù)量的值。例如， N個(gè)天線單元和M個(gè)碼可以提供NM個(gè)矩陣行。出于例證目的，在這里假設(shè)有三個(gè)碼是已知的，并且這三個(gè)已知碼 信號(hào)保持它們的正交性。在碼解擴(kuò)器350中，混合矩陣A具有頂端的3 行以及底端的3行，其中每一個(gè)都是在由三個(gè)已知碼解擴(kuò)每一個(gè)流之后由天線流產(chǎn)生的。處于非對(duì)角線位置的o值是由于碼的正交性而產(chǎn)生的。列條目4、 5和6對(duì)應(yīng)的是具有相同索引的未知信號(hào)的一般情況。<formula>formula see original document page 21</formula>與列條目4、 5和6相對(duì)應(yīng)的信號(hào)可以是已知碼的其它路徑版本， 此外也可以是未知碼的其它單元信號(hào)。同樣，某一個(gè)信號(hào)可以是高斯型 的，其它信號(hào)則可以是遵循中心極限定理的CDMA信號(hào)組，由此它們是 作為諸如release 4通道之類的單個(gè)高斯信號(hào)出現(xiàn)的。換句話說，足夠 數(shù)量的非隨機(jī)信號(hào)將會(huì)合成高斯信號(hào)。干擾則可以是非高斯信號(hào)源，或 者是不為網(wǎng)絡(luò)所知的至多一個(gè)高斯信號(hào)。當(dāng)在碼解擴(kuò)器350中解擴(kuò)了已知碼之后，盲信號(hào)分離處理器344接 收秩為6的混合矩陣346。由于有3個(gè)碼是已知的，因此這個(gè)大小為6 的秩是基于2個(gè)天線單元與大小為3的因子相乘而推導(dǎo)得到的。應(yīng)用于盲信號(hào)分離處理器344的是6個(gè)信號(hào)，并且其中形成的是秩 為6的混合矩陣346。所述盲信號(hào)分離處理器344僅僅從由信道:x:As 修改而接收的信號(hào)中確定分離矩陣W，其中A是所述混合矩陣。在例證 實(shí)施方式中，6個(gè)信號(hào)都是可以分離的。盲信號(hào)分離處理器344選擇所要譯碼的信號(hào)，舉例來(lái)說，干擾信號(hào) 有可能被刪去，并且預(yù)期信號(hào)的所有版本都被選定。所選定的信號(hào)將被 施加到解調(diào)器模塊，用于進(jìn)行解調(diào)。該解調(diào)器使用的則是用于組合同一 信號(hào)的多徑版本的公知均衡技術(shù)。實(shí)際上，在更普遍的情況下，上文中為了清楚起見而被顯示為零的 非對(duì)角線值有可能是非零的。這種情況在編碼信號(hào)相關(guān)屬性并不完美的 時(shí)候更為常見。該情況可以代表涉及每一個(gè)被分離信號(hào)的附加噪聲。然而如先前所示，矩陣的秩是足以分離這些信號(hào)的，因此，在經(jīng)過盲信號(hào) 分離處理之后，這些值將會(huì)顯著減小。該處理可以導(dǎo)致噪聲減小、信噪 比增大，此外如香農(nóng)定理所示，這種處理可以增大信道容量?，F(xiàn)在參考圖6，另一種在不增加天線單元數(shù)量N的情況下提升混合 矩陣A的秩的方法是將接收到的混合信號(hào)分離成它的同相(I )和正交(Q ) 分量。相干RF信號(hào)的l和Q分量是幅度相同但是相位相差90度的分量。接收天線陣列442包括N個(gè)天線單元443，用于接收M個(gè)源信號(hào)的 至少N個(gè)不同總和。相應(yīng)的同相和正交模塊450處于每一個(gè)天線單元 443的下游，用于將由此接收的M個(gè)源信號(hào)的N個(gè)不同總和中的每一個(gè) 分離到同相和正交分量集合中。接收機(jī)部件440處于每一個(gè)相同和正交模塊450的下游，用于接收 M個(gè)源信號(hào)的至少N個(gè)不同總和所具有的至少N個(gè)同相和正交分量。而 盲信號(hào)分離處理器444則處于接收機(jī)部件440的下游，用于形成包括M 個(gè)源信號(hào)的至少2N個(gè)不同總和的混合矩陣446。每一個(gè)同相和正交分 量集合都提供了 2個(gè)輸入到混合矩陣446的輸入。混合矩陣446的秩則 等于多達(dá)2N，并且所述盲信號(hào)分離處理器444從混合矩陣512中分離 出預(yù)期源信號(hào)514。通過將接收到的混合信號(hào)分離成I和Q分量，可以將混合矩陣的尺 寸增大2倍。只要是使用不同數(shù)據(jù)流來(lái)對(duì)l和Q分量進(jìn)行編碼，那么在 任何天線單元上接收的混合信號(hào)都可以分裂成兩個(gè)不同的混合信號(hào)。在執(zhí)行微分編碼的情況下，需要對(duì)調(diào)制特性進(jìn)行分析，以確定I和 Q是否滿足線性度需求。舉例來(lái)說，正如為GSM所顯示的那樣，在將 GMSK編碼與恰當(dāng)?shù)臑V波結(jié)合使用并且在接收機(jī)中將所述GMSK編碼 當(dāng)作BPSK編碼來(lái)進(jìn)行處理的時(shí)候，這時(shí)可以假設(shè)所述GMSK編碼是線 性的。由于BPSK滿足盲信號(hào)分離處理的需求，描述的I和Q處理可以 被使用。I和Q分量可以與任何一種上述天線陣列的實(shí)施方式結(jié)合使用，以 填充混合矩陣A。在使用I和Q的時(shí)候，這時(shí)可以像2倍于所用天線單元數(shù)量的情況那樣填充混合矩陣A。該天線單元可以具有任何分集形式，例如不相關(guān)、相關(guān)或極化。對(duì)N個(gè)天線單元來(lái)說，其中每一個(gè)單元的信 號(hào)總和都分裂成了 l和Q分量，而這些天線單元?jiǎng)t會(huì)提供2N個(gè)獨(dú)立混 合信號(hào)總和。由此，混合矩陣的秩是2N，其中2N至少等于或大于M。這種機(jī)制同樣可以與天線陣列偏轉(zhuǎn)技術(shù)結(jié)合使用，用于創(chuàng)建更多的 信號(hào)總和。這其中的每一個(gè)總和轉(zhuǎn)而可以分離成I和Q分量。來(lái)自l和 Q分量的因子2、 N個(gè)天線單元以及用于天線陣列的K個(gè)偏轉(zhuǎn)區(qū)域則可 以為混合矩陣提供2kN個(gè)總和。得益于上文的描述以及相關(guān)附圖中給出的教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能 夠想到本發(fā)明的多種修改和其它實(shí)施方式。由此應(yīng)該理解，本發(fā)明并不 局限于所公開的特定實(shí)施方式，并且這些修改和實(shí)施方式應(yīng)該包含在所 附權(quán)利要求的范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)，包括發(fā)射機(jī)；與所述發(fā)射機(jī)相連的發(fā)射天線陣列，該發(fā)射天線陣列包括用于發(fā)射M個(gè)源信號(hào)的M個(gè)天線單元；接收機(jī)；與所述接收機(jī)相連的接收天線陣列，該接收天線陣列包括用于接收M個(gè)源信號(hào)的至少M(fèi)個(gè)不同總和的N個(gè)天線單元，其中N小于M；以及與所述接收機(jī)相連的信號(hào)分離處理器，用于形成包括M個(gè)源信號(hào)的至少M(fèi)個(gè)不同總和的混合矩陣，由此該混合矩陣的秩至少等于M；所述信號(hào)分離處理器用于從該混合矩陣中分離出預(yù)期源信號(hào)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO通信系統(tǒng)，其中存在L個(gè)干擾源 信號(hào)并且這些干擾源信號(hào)干擾到從混合矩陣中預(yù)期源信號(hào)的分離，并且 L大于1;其中除了 M個(gè)源信號(hào)的M個(gè)不同總和之外，所述混合矩陣還 將它的秩增大L個(gè)總和，由此該混合矩陣的秩至少等于M+L。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO通信系統(tǒng)，其中所述接收天線陣 列包括N個(gè)相關(guān)天線單元，用于形成相位陣列。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO通信系統(tǒng)，其中所述接收天線陣 列包括N個(gè)相關(guān)天線單元，所述N個(gè)相關(guān)天線單元包括至少一個(gè)有源天 線單元以及至多N-1個(gè)無(wú)源天線單元，用于形成切換波束天線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO通信系統(tǒng)，其中M個(gè)源信號(hào)的每 一個(gè)總和都是線性的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO通信系統(tǒng)，其中所述接收天線陣 列包括N個(gè)相關(guān)天線單元，并且所述N個(gè)相關(guān)天線單元中的至少兩個(gè)具 有不同的極化。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的MIMO通信系統(tǒng)，其中不同的極化是相 互正交的。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO通信系統(tǒng)，其中所述接收天線陣 列產(chǎn)生N個(gè)初始天線式樣，用于接收M個(gè)源信號(hào)的至少N個(gè)不同總和； 并且該MIMO通信系統(tǒng)進(jìn)一步包括與所述接收天線陣列相連的高度控制 器，用于有選擇地改變N個(gè)初始天線式樣中至少一個(gè)的高度，從而產(chǎn)生 至少一個(gè)附加不同天線式樣用于接收M個(gè)源信號(hào)的至少一個(gè)附加總和； 并且其中該混合矩陣還包括M個(gè)源信號(hào)的至少一個(gè)附加不同總和，所述 混合矩陣的秩等于N與使用附加天線式樣所接收的M個(gè)源信號(hào)的附加不 同總和的數(shù)量之和，并且最終得到的秩至少等于M。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO通信系統(tǒng)，其中所述接收天線陣 列產(chǎn)生至少N個(gè)天線波束，用于接收M個(gè)源信號(hào)的至少N個(gè)不同總和， 所述N和M全都大于2;并且該MIMO通信系統(tǒng)進(jìn)一步包括與所述接收 天線陣列相連的控制器，用于有選擇地形成至少N個(gè)天線波束；所述信 號(hào)分離處理器還確定M個(gè)源信號(hào)的不同總和是否是相關(guān)的或者在統(tǒng)計(jì)上是獨(dú)立的， 如果不是的話，那么與所述控制器進(jìn)行協(xié)調(diào)，以形成用于接收M個(gè)源信號(hào)的新的不同總 和以替換混合矩陣中不相關(guān)或者在統(tǒng)計(jì)上不獨(dú)立的M個(gè)源信號(hào)的不同 總和的不同波束，由此所述混合矩陣的秩至少等于M。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO通信系統(tǒng)，還包括與所述N個(gè)天 線單元相連的碼解擴(kuò)器，用于譯碼M個(gè)源信號(hào)的至少N個(gè)不同總和，這N個(gè)不同總和中的每一個(gè)都包括k個(gè)碼，用于提供k個(gè)不同的總和；其 中所述接收機(jī)與所述解擴(kuò)器相連，用于接收M個(gè)源信號(hào)的至少kN個(gè)不 同總和；以及其中所述信號(hào)分離處理器形成的是包括M個(gè)源信號(hào)的至少 kN個(gè)不同總和的混合矩陣，并且最終得到的秩至少等于M。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO通信系統(tǒng)，還包括連接在所述接 收天線陣列中每一個(gè)天線單元下游的相應(yīng)的同相和正交模塊，用于將由 此接收的M個(gè)源信號(hào)的M個(gè)不同總和中的每一個(gè)分離到同相和正交分 量集合中；以及其中所述信號(hào)分離處理器形成的是包括M個(gè)源信號(hào)的至 少2N個(gè)不同總和的混合矩陣，每一個(gè)同相和正交分量集合都提供了 2 個(gè)輸入到混合矩陣的輸入，并且最終得到的秩則至少等于2N，其中2N 至少等于M。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO通信系統(tǒng)，其中所述信號(hào)分離處 理器包括盲信號(hào)分離處理器，并且該處理器基于主分量分析(PCA)、 獨(dú)立分量分析(ICA)以及單一值分解(SVD)中的至少一種而從混合 矩陣中分離出預(yù)期源信號(hào)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO通信系統(tǒng)，其中所述信號(hào)分離處 理器根據(jù)基于知識(shí)的處理信號(hào)提取處理而從混合矩陣中分離出預(yù)期源信 號(hào)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的MIMO通信系統(tǒng)，其中基于知識(shí)的信 號(hào)分離處理基于迫零(ZF)處理和最小均方估計(jì)(MMSE)處理中的至 少一種而從混合矩陣中分離出預(yù)期源信號(hào)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MIMO通信系統(tǒng)，其中所述信號(hào)分離處 理器是以基于知識(shí)的信號(hào)提取處理以及盲信號(hào)分離處理的結(jié)合為基礎(chǔ)而 從混合矩陣中分離出預(yù)期源信號(hào)的。
16. —種用于操作多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)的方法，該方 法包括從與發(fā)射機(jī)相連的發(fā)射天線陣列發(fā)射M個(gè)源信號(hào)，該發(fā)射天線陣列 包括用于發(fā)射M個(gè)源信號(hào)的M個(gè)天線單元；使用包括N個(gè)天線單元的接收天線陣列來(lái)接收M個(gè)源信號(hào)的至少M(fèi) 個(gè)不同總和，其中N小于M;將M個(gè)源信號(hào)的至少M(fèi)個(gè)不同總和提供給接收機(jī)；以及 與接收機(jī)相連的盲信號(hào)分離處理器對(duì)M個(gè)源信號(hào)的至少M(fèi)個(gè)不同 總和進(jìn)行處理，該處理包括形成包括M個(gè)源信號(hào)的M個(gè)不同總和的混合矩陣，從而該混 合矩陣的秩至少等于M，以及從混合矩陣中分離出預(yù)期源信號(hào)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中存在L個(gè)干擾源信號(hào)并且 這些干擾源信號(hào)干擾到從混合矩陣中預(yù)期源信號(hào)的分離，并且L大于1; 除了 M個(gè)源信號(hào)的至少M(fèi)個(gè)不同總和之外還包括L個(gè)附加總和，由此 混合矩陣的秩至少等于M+L。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中接收天線陣列包括N個(gè)相 關(guān)天線單元，用于形成相位陣列。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中接收天線陣列包括N個(gè)相 關(guān)天線單元，所述N個(gè)相關(guān)天線單元包括至少一個(gè)有源天線單元以及至 多N-1個(gè)無(wú)源天線單元，用于形成切換波束天線。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中接收天線陣列包括N個(gè)相
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中接收天線陣列產(chǎn)生N個(gè)初 始天線式樣，用于接收M個(gè)源信號(hào)的至少N個(gè)不同總和；以及進(jìn)一步包 括與所述接收天線陣列相連的高度控制器，用于有選擇地改變N個(gè)初始 天線式樣中至少一個(gè)的高度，從而產(chǎn)生至少一個(gè)附加不同天線式樣用于 接收M個(gè)源信號(hào)的至少一個(gè)附加總和；其中該混合矩陣還包括M個(gè)源 信號(hào)的至少一個(gè)附加不同總和，所述混合矩陣的秩等于N與使用附加天 線式樣所接收的M個(gè)源信號(hào)的附加不同總和的數(shù)量之和，并且最終得到 的秩至少等于M。
22. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中接收天線陣列產(chǎn)生至少N 個(gè)天線波束，用于接收M個(gè)源信號(hào)的至少N個(gè)不同總和，所述N和M 全都大于2;以及進(jìn)一步包括與所述接收天線陣列相連的控制器，用于 有選擇地形成至少N個(gè)天線波束；所述盲信號(hào)分離處理器還確定M個(gè)源信號(hào)的不同總和是否是相關(guān)的或者在統(tǒng)計(jì)上是獨(dú)立的， 如果不是的話，那么與所述控制器進(jìn)行協(xié)調(diào)，以形成用于接收M個(gè)源信號(hào)的新的不同總 和以替換混合矩陣中不相關(guān)或者在統(tǒng)計(jì)上不獨(dú)立的M個(gè)源信號(hào)的不同 總和的不同波束，由此所述混合矩陣的秩至少等于M。
23. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括與所述N個(gè)天線單元相 連的碼解擴(kuò)器，用于譯碼M個(gè)源信號(hào)的至少N個(gè)不同總和，這N個(gè)不 同總和中的每一個(gè)都包括k個(gè)碼用于提供k個(gè)不同的總和；其中所述接 收機(jī)與所述解擴(kuò)器相連，用于接收M個(gè)源信號(hào)的至少kN個(gè)不同總和； 以及其中所述盲信號(hào)分離處理器形成的是包括M個(gè)源信號(hào)的至少kN個(gè) 不同總和的混合矩陣，并且最終得到的秩至少等于M。
24. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括連接在所述接收天線陣 列中每一個(gè)天線單元下游的相應(yīng)的同相和正交才莫塊，用于將由此接收的 M個(gè)源信號(hào)的M個(gè)不同總和中的每一個(gè)分離到同相和正交分量集合中；以及其中所述盲信號(hào)分離處理器形成的是包括M個(gè)源信號(hào)的至少2N個(gè) 不同總和的混合矩陣，每一個(gè)同相和正交分量集合都提供了 2個(gè)輸入到 混合矩陣的輸入，并且最終得到的秩至少等于2N，其中2N至少等于M。
25.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中從混合矩陣中分離出預(yù)期源信號(hào)是以基于知識(shí)的信號(hào)提取處理以及盲信號(hào)分離處理中的至少一種 為基礎(chǔ)的。
全文摘要
一種MIMO通信系統(tǒng)，包括發(fā)射機(jī)，以及與發(fā)射機(jī)相連的發(fā)射天線陣列，其中該發(fā)射天線陣列具有用于發(fā)射M個(gè)源信號(hào)的M個(gè)天線單元。接收天線陣列與接收機(jī)相連，并且具有用于接收M個(gè)源信號(hào)的至少M(fèi)個(gè)不同總和的N個(gè)天線單元，其中N小于M。信號(hào)分離處理器與接收機(jī)相連，用于形成包括M個(gè)源信號(hào)的至少M(fèi)個(gè)不同總和的混合矩陣，由此該混合矩陣的秩至少等于M。信號(hào)分離處理器從混合矩陣中分離出預(yù)期源信號(hào)。
文檔編號(hào)G01S3/14GK101273278SQ200680035032
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2006年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者史蒂文·J·高伯格 申請(qǐng)人:美商內(nèi)數(shù)位科技公司