專利名稱：為下行鏈路mimo傳輸調(diào)節(jié)提供信道質(zhì)量反饋的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及無線通信系統(tǒng)，更具體而言，涉及用于減少選擇對數(shù)據(jù)流進行編碼的適當數(shù)據(jù)速率以最大化數(shù)據(jù)吞吐率所需要的反饋量的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)可以包括多個基站和多個移動臺。在任何給定時刻，某一特定基站可以與一個或多個移動臺進行通信。從基站到移動臺的通信常常稱作前向鏈路或下行鏈路，而從移動臺到基站的通信稱作反向鏈路或上行鏈路。
將要在基站和移動臺之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通常要進行編碼，由發(fā)射機(或者在基站中或者在移動臺中)發(fā)射，由接收機(或者在移動臺中或者在基站中)接收，然后再進行解碼。數(shù)據(jù)以基于通信鏈路的質(zhì)量而選擇的數(shù)據(jù)速率進行編碼。鏈路越好，可以使用的數(shù)據(jù)速率越高。
盡管基站通常具有能夠增大數(shù)據(jù)發(fā)射的功率并由此提高信道質(zhì)量的能力，但是這并不總是可取的。例如，如果通信鏈路的質(zhì)量已經(jīng)足以支持適當?shù)臄?shù)據(jù)速率，那么增大功率可能只會增大與其它通信之間的干擾。因此，基站通常執(zhí)行某種機制來控制數(shù)據(jù)發(fā)射的功率和數(shù)據(jù)速率。這可以例如包括測量移動臺處的性能(例如信噪比，或者說是SNR)，向基站提供關(guān)于性能的反饋，以及基于所測量的性能改變對數(shù)據(jù)進行編碼和發(fā)射的數(shù)據(jù)速率。
無線通信的更多新近進展之一是MIMO(多輸入多輸出)系統(tǒng)的發(fā)展。MIMO系統(tǒng)使用多個發(fā)射天線和多個接收天線，來建立可以在空間上彼此區(qū)分的多個信道。在使用MIMO技術(shù)進行通信的發(fā)展過程中，所遇到的問題之一在于最大化每一MIMO信道的吞吐率以及最大化吞吐率所必需的反饋量。
一種方式(稱作單天線速率控制，或者說是PARC)需要提供單獨的SNR值作為對每條MIMO信道的反饋。由于為各個信道提供SNR需要大量上行鏈路資源，所以該方式并不理想。另一種方式(稱作對角貝爾實驗室分層空時架構(gòu)，或者說是D-BLAST)只需要單獨一個SNR值作為反饋，但是要求在針對一部分MIMO信道發(fā)送編碼的數(shù)據(jù)塊序列之前發(fā)送空信號。這導致信道利用效率低。第三種方式(稱作碼重用貝爾實驗室分層空時架構(gòu)，或者說是CR-BLAST)也只需要單獨一個SNR作為反饋，但是它使用單獨一個共用編碼器對所有MIMO流進行編碼。因此，它不能利用串行干擾消除(SIC)和獨立優(yōu)化的速率控制。除非它與高度復雜的迭代解調(diào)和解碼相結(jié)合，否則CR-BLAST的性能將會比使用SIC和獨立優(yōu)化的速率控制的系統(tǒng)的性能更差。因此希望提供一種系統(tǒng)和方法，在上行鏈路上可以從移動臺向基站發(fā)送縮減數(shù)量的反饋(例如，比用于各個信道的單獨SNR要少)，信道的利用并不由于空信號的發(fā)送而減損，并且可以應(yīng)用獨立的速率控制和SIC。


發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個方面，披露了一種方法，它包括在多個信道上接收多個排列的數(shù)據(jù)流，逆排列這些數(shù)據(jù)流并確定各個數(shù)據(jù)流的質(zhì)量量度，并基于各個數(shù)據(jù)流的質(zhì)量量度來確定簡化質(zhì)量量度。該方法還包括向接收機發(fā)送簡化質(zhì)量量度。
在本發(fā)明的另一方面，披露了一種裝置，它包括用于在多個信道上接收多個排列的數(shù)據(jù)流的模塊，用于逆排列這些數(shù)據(jù)流的模塊，用于確定各個數(shù)據(jù)流的質(zhì)量量度的模塊，以及用于基于各個數(shù)據(jù)流的質(zhì)量量度來確定簡化質(zhì)量量度的模塊。該裝置還包括用于向接收機發(fā)送簡化質(zhì)量量度的模塊。
在本發(fā)明的另一方面，披露了一種無線通信系統(tǒng)的移動臺。該移動臺包括處理子系統(tǒng)、收發(fā)信機子系統(tǒng)，該收發(fā)信機子系統(tǒng)具有多個接收天線，并且耦合至處理子系統(tǒng)，其中，處理子系統(tǒng)用于通過這些接收天線來接收排列的數(shù)據(jù)流，逆排列這些數(shù)據(jù)流，對這些數(shù)據(jù)流進行解碼，確定與每二個數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的各自的質(zhì)量量度，并基于與每個數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的各自的質(zhì)量量度來確定簡化質(zhì)量量度。該移動臺還用于控制收發(fā)信機子系統(tǒng)向基站發(fā)送簡化質(zhì)量量度。
在本發(fā)明的另一方面，披露了一種裝置，它包括用于在多個信道上接收多個數(shù)據(jù)流的接收機，用于確定與所接收的每個數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的各自的質(zhì)量量度的控制器。該裝置還包括發(fā)射機，該發(fā)射機用于發(fā)送與所接收的數(shù)據(jù)流中的第一數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的單個質(zhì)量量度以及與其余所接收的各個數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的輔助參數(shù)。



圖1是圖示示例性無線發(fā)射機結(jié)構(gòu)的功能框圖； 圖2是圖示示例性無線接收機結(jié)構(gòu)的功能框圖； 圖3是圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在對應(yīng)的一組MIMO信道上發(fā)送一組數(shù)據(jù)流中的每一個數(shù)據(jù)流的簡圖； 圖4A和4B是圖示根據(jù)一個實施例在一組MIMO信道的每一個信道上發(fā)送一組數(shù)據(jù)流中的每一個數(shù)據(jù)流的一對簡圖； 圖5是圖示在四個MIMO信道上發(fā)送的四個數(shù)據(jù)流的所有可能排列的表； 圖6是圖示根據(jù)一個實施例利用偽隨機天線排列和串行干擾消除的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的功能框圖；以及 圖7是圖示根據(jù)一個實施例處理和發(fā)送MIMO通信系統(tǒng)中的多個數(shù)據(jù)流以及確定作為數(shù)據(jù)流處理中用于數(shù)據(jù)速率控制的反饋而提供的簡化量度的流程圖。

具體實施例方式 以下將描述本發(fā)明的一個或多個實施例。應(yīng)當注意到，以下描述的這些和任何其它實施例都是示例性的，而且旨在對本發(fā)明進行說明而不是加以限制。
此處描述的本發(fā)明實施例，通過提供系統(tǒng)和方法來解決以上所指出的一個或多個需求，其中，系統(tǒng)和方法通過減少為了調(diào)節(jié)下行鏈路MIMO信道上的數(shù)據(jù)速率而提供信道性能反饋所需要的上行鏈路資源量，來改進MIMO OFDMA(正交頻分多址)無線通信系統(tǒng)的性能。在一個實施例中，在基站中按照慣例對數(shù)據(jù)流進行編碼、交織并映射成調(diào)制符號。接下來，調(diào)制符號根據(jù)偽隨機模式進行混頻，并由一組發(fā)射天線進行發(fā)射，從而每個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)均在所有的MIMO信道上發(fā)送。在一個實施例中，使用可能組合的完全排列。數(shù)據(jù)在移動臺進行接收、去混頻(逆排列)和解碼。確定各個數(shù)據(jù)流的SNR。在一個實施例中，使用串行干擾消除對數(shù)據(jù)流進行解碼。接下來，計算簡化SNR量度(例如基準SNR和ΔSNR)并發(fā)回給基站。基站基于簡化SNR量度確定每個數(shù)據(jù)流的SNR，并使用這些SNR來調(diào)節(jié)對各個數(shù)據(jù)流進行編碼的數(shù)據(jù)速率。在另一實施例中，在沒有SIC的情況下對數(shù)據(jù)流進行解碼。在這種情況下，簡化SNR的ΔSNR部分設(shè)為零。
一個實施例包括一種方法，該方法包括根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)速率對一組數(shù)據(jù)流中的每一個數(shù)據(jù)流進行編碼，根據(jù)組合的完全排列對一組MIMO信道上的數(shù)據(jù)流進行混頻，發(fā)送排列后的數(shù)據(jù)流，接收排列后的數(shù)據(jù)流，對數(shù)據(jù)流進行逆排列，對每個數(shù)據(jù)流進行解碼并確定每個數(shù)據(jù)流的SNR，計算這組數(shù)據(jù)流的簡化SNR量度，提供簡化量度作為反饋，基于簡化SNR量度來確定數(shù)據(jù)流的各個SNR量度的集合，并基于各個SNR量度來調(diào)節(jié)對數(shù)據(jù)流進行編碼的數(shù)據(jù)速率。
另一實施例包括一種MIMO無線通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有多個MIMO發(fā)射天線的基站和具有多個MIMO接收天線的移動臺。該基站配置為根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)速率對多個數(shù)據(jù)流中的每一個數(shù)據(jù)流進行編碼，排列所述數(shù)據(jù)流并在與MIMO發(fā)射天線相對應(yīng)的多個MIMO信道上發(fā)送各個數(shù)據(jù)流。移動臺配置為逆排列數(shù)據(jù)流以再現(xiàn)編碼過的數(shù)據(jù)流，對數(shù)據(jù)流進行解碼并確定與各個數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的質(zhì)量量度。移動臺接下來基于與各個數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的質(zhì)量量度確定簡化質(zhì)量量度，并將簡化質(zhì)量量度發(fā)回給基站?；九渲脼榛诤喕|(zhì)量量度確定與每個數(shù)據(jù)流相關(guān)聯(lián)的各自的質(zhì)量量度，然后基于各自的質(zhì)量量度來調(diào)節(jié)對各個數(shù)據(jù)流進行編碼的數(shù)據(jù)速率。
還可能有眾多替代實施例。
如此處所描述的，本發(fā)明的各個實施例包括通過減少為了調(diào)節(jié)下行鏈路(前向鏈路)MIMO信道上的數(shù)據(jù)速率而提供SNR/信道性能反饋所需要的上行鏈路(反向鏈路)資源量，來改進MIMO無線通信系統(tǒng)的性能的系統(tǒng)和方法。
在一個實施例中，使用相應(yīng)的數(shù)據(jù)速率對基站中的一組數(shù)據(jù)流進行編碼。接下來，編碼過的數(shù)據(jù)流即將要發(fā)送。然而，不是在單獨一個MIMO信道上發(fā)送編碼過的每個數(shù)據(jù)流，而是將編碼過的每個數(shù)據(jù)流的幀中的連續(xù)塊進行混頻，并由不同的MIMO信道進行發(fā)送。也就是說，在不同的信道之間排列數(shù)據(jù)流。
在該實施例中，每個數(shù)據(jù)流的第一塊由MIMO信道的第一組合發(fā)送。例如，如果有編號為1-4的四個數(shù)據(jù)流和編號為1-4的四個MIMO信道，那么數(shù)據(jù)流1-4的第一塊可以分別由MIMO信道1-4來發(fā)送。然后，數(shù)據(jù)流1-4的第二塊可以分別由MIMO信道2，3，4和1來發(fā)送，而第三塊可以分別由信道3，4，1和2來發(fā)送。在該實施例中，數(shù)據(jù)流1-4的連續(xù)塊可以由MIMO信道1-4的24種可能排列中的任意一種來發(fā)送。
基站所發(fā)送的MIMO信道可以由移動臺的MIMO接收機在空間上加以識別。移動臺由此可以從每個MIMO信道中取出編碼數(shù)據(jù)的塊，并重建編碼的數(shù)據(jù)流(假定移動臺知道基站用以在MIMO信道之間混頻(排列)數(shù)據(jù)流的塊所使用的排列方案)。接收機從而可以對數(shù)據(jù)流進行解碼，并確定各個數(shù)據(jù)流的SNR。
由于各個數(shù)據(jù)流的塊已經(jīng)在所有四個MIMO信道上發(fā)送，因此四個數(shù)據(jù)流中的每一個數(shù)據(jù)流將會經(jīng)受同樣的信道狀態(tài)，如果在整個編碼幀發(fā)送期間信道保持近似穩(wěn)定的話，那么取平均。因此，當確定每個數(shù)據(jù)流的(在一個幀上平均的)SNR時，SNR值應(yīng)當只會由于干擾消除而不同，其中，當對各個數(shù)據(jù)流進行解碼時可以完成干擾消除，干擾消除然后用作從接下來要進行解碼的其余數(shù)據(jù)流中去除相關(guān)干擾的反饋。這就是通常所說的串行干擾消除。
由于四個數(shù)據(jù)流的SNR只隨著串行干擾消除而發(fā)生變化，因此SNR值不會胡亂地發(fā)生變化，而是有相對好的表現(xiàn)。即使MIMO信道狀態(tài)大大不同(并可能由此導致分別在相應(yīng)單獨一個MIMO信道上發(fā)送的數(shù)據(jù)流的SNR變化的程度更大)也是如此。
不同數(shù)據(jù)流的SNR表現(xiàn)相對良好的事實使得SNR值能夠以合理的精確度以簡化形式(也就是說，比分別提供四個不同SNR值中的每一個更簡潔的形式)來表示。例如，SNR可以用基準SNR值和ΔSNR值來表示，在這里基準SNR值對應(yīng)于第一解碼數(shù)據(jù)流的SNR，而ΔSNR對應(yīng)于連續(xù)數(shù)據(jù)流的SNR值之間的差值。
移動臺經(jīng)由上行鏈路向基站發(fā)送簡化的SNR表示。由于簡化的SNR表示比四個各自的SNR值的表示更小，因此需要更少的上行鏈路資源向基站提供該反饋。接下來，基站將不同數(shù)據(jù)流的SNR的簡化表示用作調(diào)節(jié)隨后對不同數(shù)據(jù)流進行編碼的數(shù)據(jù)速率的基礎(chǔ)。換句話說，就一個數(shù)據(jù)流而言，基站將假定移動臺測得的SNR等于基準SNR值，并調(diào)節(jié)到基準SNR所指示的用于該數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)速率。就緊跟在該數(shù)據(jù)流之后的下一個數(shù)據(jù)流而言，基站將假定測得的SNR值等于基準SNR值加上ΔSNR值。就下一個數(shù)據(jù)流而言，將使用等于基準SNR加上兩倍ΔSNR值的值，依此類推，同時各個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)速率可據(jù)此進行調(diào)節(jié)。
在更為詳細地討論示例性實施例之前，描述典型無線通信系統(tǒng)中單個物理信道的基本操作是有用的。參見圖1，示出了用于圖示示例性無線發(fā)射機結(jié)構(gòu)的功能框圖。
如圖1所描繪的，編碼器110接收并處理數(shù)據(jù)流。如以下將進一步討論的，數(shù)據(jù)流以所選擇的數(shù)據(jù)速率進行編碼。編碼過的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)給交織器120，然后轉(zhuǎn)發(fā)給映射器/調(diào)制器130。調(diào)制過的信號接下來轉(zhuǎn)發(fā)給天線140，天線140發(fā)射調(diào)制過的信號。
參見圖2，示出了用于圖示示例性無線接收機結(jié)構(gòu)的功能框圖。在該圖中，天線140發(fā)射的信號由天線250接收，然后轉(zhuǎn)發(fā)給解調(diào)器/解映射器260。對該信號加以解調(diào)并傳遞給解交織器270。在對信號解交織之后，由解碼器280進行解碼，以再現(xiàn)原始數(shù)據(jù)流。應(yīng)當注意的是，在發(fā)射機和接收機對信號進行處理期間可能會產(chǎn)生某些錯誤，因此此處所用的“原始數(shù)據(jù)流”是指解碼后的信號，無論它是原始信號完全精確的再現(xiàn)，還是包含某些錯誤。
圖1和圖2呈現(xiàn)了用于在單方向上傳送信息的機制。例如，在蜂窩電話系統(tǒng)中信息可以從基站傳送給移動臺。通常，通信可以是雙向的，而不是單向的，因此類似的一組結(jié)構(gòu)可以用來從移動臺向基站傳送信息，以及從基站向移動臺傳送信息。在這種類型的系統(tǒng)中，從基站到移動臺的通信通常稱為前向鏈路，而從移動臺到基站的通信稱為反向鏈路。
如上所提及的，在發(fā)射機中編碼數(shù)據(jù)流基于為發(fā)送數(shù)據(jù)所選擇的數(shù)據(jù)速率。該數(shù)據(jù)速率進而又基于所接收到信號的質(zhì)量而被選擇。如果所接收到信號的質(zhì)量較高，接收機就可以解碼較高的數(shù)據(jù)速率。因此希望提高數(shù)據(jù)速率，從而獲得更高的吞吐率。如果所接收到信號的質(zhì)量較差，接收機就只能解碼較低的數(shù)據(jù)速率。在這種情況下，希望降低數(shù)據(jù)速率，從而在解碼數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的錯誤更少。
為了確定應(yīng)當用來對數(shù)據(jù)流進行編碼的數(shù)據(jù)速率，首先必須要確定所接收到信號的質(zhì)量。在某些系統(tǒng)中，通過測量信號的信噪比(SNR)來確定信號質(zhì)量。在特定的SNR水平下，可以支持相應(yīng)的數(shù)據(jù)速率。例如，SNR1可以在可接受的誤碼率的范圍下支持直到數(shù)據(jù)速率1的數(shù)據(jù)速率，SNR2可以支持直到數(shù)據(jù)速率2的數(shù)據(jù)速率，等等。因此，這些系統(tǒng)測量所接收到信號的SNR，并將該信息發(fā)回給發(fā)射機，發(fā)射機接下來確定當前用來編碼數(shù)據(jù)以進行發(fā)送的數(shù)據(jù)速率是可接受的、過高的還是過低的。如果數(shù)據(jù)速率過高或過低，那么對于后繼編碼可以選擇更適當?shù)臄?shù)據(jù)速率。
在單一信道的情形下提供所接收到信號的SNR作為用于調(diào)節(jié)對數(shù)據(jù)進行編碼的數(shù)據(jù)速率的反饋，是相對簡單的問題。SNR信息對于選擇數(shù)據(jù)速率的目的而言足夠了，并且該信息并不構(gòu)成特別大的開銷。即使認為開銷很大，也難以降低該負擔，因為SNR是單一值，并且該信息對于確定適當?shù)臄?shù)據(jù)速率而言是必需的。
然而，某些系統(tǒng)并非只具有單一信道。例如，MIMO(多輸入多輸出)系統(tǒng)具有多個物理信道。MIMO發(fā)射機具有多個天線，每個天線均可以用來發(fā)送多個MIMO信道中的不同信道。類似地，MIMO接收機具有多個天線，用來在發(fā)射機的各天線所發(fā)送的不同物理信道之間進行區(qū)分，并接收這些分離的物理信道。
在典型的MIMO系統(tǒng)中，每一信道均以與單一信道系統(tǒng)實質(zhì)上相同的方式進行處理。換句話說，對于各個信道而言，以所選的數(shù)據(jù)速率對數(shù)據(jù)流進行編碼，交織，映射/調(diào)制，經(jīng)由相應(yīng)的一個MIMO天線進行發(fā)送，在接收機處接收，解映射/解調(diào)，解交織并解碼，以構(gòu)建原始數(shù)據(jù)流。對于各個MIMO信道來說，并行地進行該處理。
MIMO系統(tǒng)被配置成使得物理信道彼此獨立。因此多個數(shù)據(jù)流可以單獨地通過不同的信道發(fā)送。換句話說，各個數(shù)據(jù)流可以由不同的發(fā)射天線來發(fā)送，并且可以由多天線MIMO接收機進行區(qū)分。這在圖3中進行圖解說明。
參見圖3，示出了用于圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)在相應(yīng)的一組MIMO信道上發(fā)送一組數(shù)據(jù)流中的每一個數(shù)據(jù)流的簡圖。舉例來說，圖3的系統(tǒng)代表PARC系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，一組編碼過的數(shù)據(jù)流311-314由一組發(fā)射天線321-324來發(fā)送。所發(fā)送的信號由接收天線331-334來接收?？諘r信號處理器335處理所接收到的信號(所有這些信號都由各個天線331-334接收)以區(qū)分數(shù)據(jù)流341-344(基本上與數(shù)據(jù)流311-314相同)。
由于MIMO信道彼此獨立，不同的信道具有不同的衰落特性。換句話說，MIMO系統(tǒng)的各個信道均可以具有不同的SNR。因此，不同的信道可能需要以不同的數(shù)據(jù)速率對相應(yīng)的數(shù)據(jù)流進行編碼，以便最大化各個信道的吞吐率。
提供該SNR信息的一種簡單方式是分別測量各個MIMO信道的SNR，然后將這些SNR值中的每一個發(fā)回給發(fā)射機，從而可以基于相應(yīng)的所測量SNR值來選擇各個信道的數(shù)據(jù)速率。這是用于PARC系統(tǒng)中的方法。盡管該方法很簡單，但是它需要相對大量的反向鏈路資源。如果有n個MIMO信道，與單一信道情況相比，該方法需要n倍的更多資源。由于與該方法相關(guān)聯(lián)的高資源成本，本系統(tǒng)和方法使用替代的方式，使得簡化SNR量度返回給發(fā)射機作為反饋，由此節(jié)約了反向鏈路資源，同時使得能選擇更接近最大化系統(tǒng)吞吐率的數(shù)據(jù)速率。
由于不同的MIMO信道彼此獨立，它們具有獨立的衰落特性和信道質(zhì)量。因此這些信道中每一個信道的SNR也是獨立的。由于SNR是獨立的，因此它們可能基本上彼此不同。例如，如果有四個信道，第一個信道可能具有[+15]dB的SNR，第二信道可能具有[-15]dB的SNR，第三信道可能具有0dB的SNR，而第四信道可能具有[+15]dB的SNR。在這種情形下，顯然以一種簡化形式來描述所有信道SNR的特性是非常困難的。因此，本實施例使用這樣一種方法，它確保SNR的表現(xiàn)良好到足以允許它們以簡化形式并且以合理的精確度來表示。
本實施例中使用的方法涉及在所有MIMO信道上發(fā)送各個數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)。換句話說，對于各個數(shù)據(jù)流而言，以基本上與典型MIMO系統(tǒng)相同的方式在發(fā)射機內(nèi)處理數(shù)據(jù)，而不是經(jīng)由單獨一個MIMO天線來發(fā)送數(shù)據(jù)，一個塊經(jīng)由第一天線發(fā)送，下一個塊經(jīng)由第二天線發(fā)送，等等。各個數(shù)據(jù)流的塊由此遍及在所有MIMO信道上(各個MIMO信道與相應(yīng)的一個MIMO天線相關(guān)聯(lián))。這在圖4A和圖4B中進行了圖解說明。
參見圖4A，示出了用于圖示根據(jù)一個實施例在一組MIMO信道的每一個信道上發(fā)送一組數(shù)據(jù)流中的每一個數(shù)據(jù)流的簡圖。在圖4A的右側(cè)，圖示了四個數(shù)據(jù)流411-414。數(shù)據(jù)流411-414對應(yīng)于已經(jīng)由發(fā)射機處理過的并即將通過無線鏈路發(fā)送給接收機的編碼、交織、映射/調(diào)制過的數(shù)據(jù)。特別是，多個數(shù)據(jù)流代表按照慣例將在MIMO系統(tǒng)的分離信道(MIMO發(fā)射機的天線)上發(fā)送的數(shù)據(jù)。在各個數(shù)據(jù)流內(nèi)，有一連串的數(shù)據(jù)塊。這些數(shù)據(jù)塊用對應(yīng)于數(shù)據(jù)流的字母和對應(yīng)于數(shù)據(jù)塊在數(shù)據(jù)流內(nèi)位置的數(shù)字來標識。這些數(shù)據(jù)塊可以具有便于特定實現(xiàn)的任意大小，但是它們不應(yīng)當過大，以至失去通過不同信道排列數(shù)據(jù)流的益處。
在數(shù)據(jù)流經(jīng)受了常規(guī)的預發(fā)送處理之后，將各個數(shù)據(jù)流的塊映射到MIMO發(fā)射機的不同天線上。如圖4A所示，第一組塊A1，B1，C1和D1，分別映射到天線431，432，433和434。下一組塊A2，B2，C2和D2，分別映射到四個天線的不同組合。具體而言，它們分別映射到天線432，433，434和431。換一種方式來說，相對于天線將不同數(shù)據(jù)流的塊輪換一個位置。第三組數(shù)據(jù)塊再輪換一個位置，從而數(shù)據(jù)塊A3，B3，C3和D3分別映射到天線433，434，431和432。后續(xù)的塊同樣映射到天線在可能范圍內(nèi)的不同組合。在一個實施例中，數(shù)據(jù)塊到MIMO信道的一系列映射包括偽隨機模式(如結(jié)合圖5所示和描述的)。
參見圖4B，示出了用于圖示在接收機處接收各個發(fā)送的混頻數(shù)據(jù)流的簡圖?？梢钥闯龈鱾€接收機天線441-444接收發(fā)射機天線431-434發(fā)送的組合的信號?？諘r信號處理器445處理所接收到的信號，以區(qū)分排列的數(shù)據(jù)流451-454。接收機知道用于將原始數(shù)據(jù)流411-414映射為混頻數(shù)據(jù)流421-424的算法和/或模式。因此接收機可以解映射或去混頻所接收到的數(shù)據(jù)塊(451-454)，以便重建原始數(shù)據(jù)流(461-464)。重建的數(shù)據(jù)流461-464接下來可以使用常規(guī)方法進行解映射/解調(diào)，解交織和解碼。
從圖4A和圖4B可以看出，重建的數(shù)據(jù)流由優(yōu)選以偽隨機模式通過所有MIMO信道發(fā)送的數(shù)據(jù)塊構(gòu)成。例如，重建的數(shù)據(jù)流411包括數(shù)據(jù)塊A1，A2，A3。這些數(shù)據(jù)塊通過第一，第二，第三等MIMO信道發(fā)送。其它重建的數(shù)據(jù)流同樣通過所有MIMO信道發(fā)送。通過在所有MIMO信道上發(fā)送各個數(shù)據(jù)流，各個數(shù)據(jù)流均經(jīng)受平均起來相同的信道狀態(tài)。換句話說，各個數(shù)據(jù)流均有接近四分之一的數(shù)據(jù)塊在各個MIMO信道上發(fā)送，因此有四分之一的時間經(jīng)受各個MIMO信道的信道狀態(tài)。
鑒于其中不同信道的SNR從[+15]dB到[-15]dB變化的上述例子，在所有這四個信道上發(fā)送各個數(shù)據(jù)流將會得到[+15]dB到[-15]dB之間某處的平均SNR。例如，SNR可能會是[+5]dB。盡管不同數(shù)據(jù)流的SNR很可能不會完全相同，但是它們應(yīng)當大致等同，并且與典型MIMO系統(tǒng)中的SNR變化相比，表現(xiàn)當然會非常良好。
應(yīng)當注意到，除了提供均衡與不同數(shù)據(jù)流相關(guān)聯(lián)的SNR的好處之外，在所有MIMO物理信道上發(fā)送各個數(shù)據(jù)流還可以具有額外的好處。例如，因為分集性提供更好的魯棒信道，所以有一種好處是可以使用不同的信號路徑來發(fā)送數(shù)據(jù)流。
如果各個數(shù)據(jù)流將要在多個物理信道上發(fā)送，那么必需要確定不同的數(shù)據(jù)流如何在這些信道上混頻。換句話說，必需要確定在任何特定時刻，哪一個數(shù)據(jù)流由哪一個天線來發(fā)送。在某些實施例中，有可能簡單地在不同的天線之間輪換這些數(shù)據(jù)流。例如，如果有四個信道，數(shù)據(jù)流的相繼數(shù)據(jù)塊可以由天線1，2，3，4，1，2，3，4等等來發(fā)送。
盡管使用諸如這樣的簡單輪換可能是有益的，但是依照與數(shù)據(jù)流相關(guān)聯(lián)的SNR的均衡化以及分集性的好處，能夠預期的是，如果使用包含數(shù)據(jù)流和物理信道可能組合的完全排列的偽隨機模式的話，能夠獲得更好的性能。此處所使用的組合的“完全”排列，是指數(shù)據(jù)流和物理信道的組合的所有可能次序。在圖5中示出了一個例子。
參見圖5，示出了用于圖示在四個MIMO信道上發(fā)送的四個數(shù)據(jù)流的所有可能排列的表。對應(yīng)于特定數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)塊用相同的字母來標識。例如，來自第一個數(shù)據(jù)流的所有數(shù)據(jù)塊都用字母“A”來標識。第二，第三和第四數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)塊分別用字母“B”，“C”和“D”來標識。該表的每一行對應(yīng)于特定的MIMO信道。該表的每一列對應(yīng)于在MIMO信道上發(fā)送的相繼數(shù)據(jù)塊。
可以看出，在各個時間點(即在表的每一列)，從四個數(shù)據(jù)流中的每一個數(shù)據(jù)流發(fā)送一個數(shù)據(jù)塊。在第一(最左邊)列，分別在MIMO信道1，2，3和4上發(fā)送來自數(shù)據(jù)流A，B，C和D的數(shù)據(jù)塊。在下一列，輪換數(shù)據(jù)流(或MIMO信道)，從而分別在MIMO信道2，3，4和1上發(fā)送來自數(shù)據(jù)流A，B，C和D的數(shù)據(jù)塊。照這樣的次序，將數(shù)據(jù)流輪換多達所具有的數(shù)據(jù)塊那么多次。
在第五列，原始次序的數(shù)據(jù)流將會輪換回數(shù)據(jù)流和MIMO信道的原始組合(即分別在MIMO信道1，2，3和4上發(fā)送數(shù)據(jù)流A，B，C和D)。不是重復這種組合，而是將數(shù)據(jù)流排列成分別在MIMO信道1，2，4和3上發(fā)送數(shù)據(jù)流A，B，C和D。然后以這樣的次序輪換數(shù)據(jù)流，直到來自各個數(shù)據(jù)流的塊再次在各個MIMO信道上發(fā)送為止。
對于數(shù)據(jù)流和MIMO信道組合的每一種排列均重復該處理過程。四個數(shù)據(jù)流可以按照六種不同的排列來排序A-B-C-D；A-B-D-C；A-C-B-D；A-C-D-B；A-D-B-C；和A-D-C-B。數(shù)據(jù)流的這些排序中的每一個接下來均可以在四個不同的MIMO信道之間輪換。例如，A-B-C-D可以在1-2-3-4，4-1-2-3，3-4-1-2，或2-3-4-1上發(fā)送。因此，有24(4的階乘，或4！)種四個數(shù)據(jù)流和四個MIMO信道的不同組合。作為組合的完全排列，使用所有這些不同的組合在MIMO信道上發(fā)送數(shù)據(jù)流關(guān)系到提出本公開文本的目的。
應(yīng)當注意到，此處所披露的系統(tǒng)意圖是說明性的，并且替代實施例可能具有不同數(shù)目的數(shù)據(jù)流和/或MIMO信道。對于數(shù)據(jù)流數(shù)目等于MIMO信道數(shù)目的實施例，數(shù)據(jù)流和MIMO信道的不同組合數(shù)目由n！(n的階乘)給出，在這里n為數(shù)據(jù)流/MIMO信道的數(shù)目。因此，舉例來說，具有三個數(shù)據(jù)流和三個MIMO信道的系統(tǒng)的完全排列具有3！或者說是6種不同的組合。具有五個數(shù)據(jù)流和五個MIMO信道的系統(tǒng)的完全排列具有5！或者說是120種不同的組合。
由于各個數(shù)據(jù)流的塊已經(jīng)在所有MIMO信道上發(fā)送，并且經(jīng)受了基本上相同的信道狀態(tài)，因此不同數(shù)據(jù)流的SNR表現(xiàn)良好。理論上，數(shù)據(jù)流的SNR是相等的。因此有可能以代表所有數(shù)據(jù)流的單個SNR的形式向發(fā)射機提供反饋。然而，這并不可能為數(shù)據(jù)流提供最高的吞吐率。
在一個實施例中，MIMO接收機是不具有非線性干擾消除的線性接收機。
如果在接收機處沒有串行干擾消除操作，通過應(yīng)用上述的偽隨機天線排列，只用單個SNR反饋就可以獲得最高的數(shù)據(jù)速率。當在符號時刻k，N×N MIMO系統(tǒng)的接收矢量用y(k)表示，從而 (1) 時，線性最小均方誤差(MMSE)接收機中第i個流的SNR變成 在這里，第i個噪聲協(xié)方差矩陣用下式表示 在(1)-(3)中，表示信道矩陣，xN×1(k)＝[x(1)(k)，x(2)(k)，…，x(N)(k)]T表示歸一化的信號矢量，而nN×1(k)表示N個接收天線所接收到的背景噪聲矢量，這N個接收天線的協(xié)方差為每一維度σ2。盡管此處所考慮的MIMO系統(tǒng)具有N個數(shù)據(jù)流，N個發(fā)射天線和N個接收天線，但MIMO發(fā)送流的數(shù)目并不需要等于發(fā)射天線的數(shù)目，也不需要等于接收天線的數(shù)目。發(fā)射天線的數(shù)目與接收天線的數(shù)目同樣也不需要相同。
一般而言，不同的流將有不同的SNR值，因為對于不同的發(fā)射天線有不同的接收信道矢量。當編碼塊的符號數(shù)目和系統(tǒng)帶寬分別用K和W表示時，PARC系統(tǒng)的第i個流的可實現(xiàn)數(shù)據(jù)速率(比特/秒)可以通過使用以下映射(或通過任何其它恰當設(shè)計的SNR-速率映射公式)在準靜態(tài)信道中計算 應(yīng)當注意到，由于假定準靜態(tài)信道，所以在表示SNR時已經(jīng)有意地忽略了時標k。將這N個所請求的數(shù)據(jù)速率反饋回去，并用來對下一個N-流數(shù)據(jù)幀進行編碼。由獨立的流方式編碼所能達到的總數(shù)據(jù)速率由下式給出 現(xiàn)在，如果像圖3-4中那樣應(yīng)用偽隨機天線排列，那么可以看出N個流的速率具有相同的值。更具體而言，當?shù)趇個流在時刻k的排列天線標記用π(i，k)表示時，第i個流所能達到的數(shù)據(jù)速率為 i＝1，2，...，N， (6) 并且所有的R(i)都具有相同的值。如果編碼后的幀很大，并且使用諸如turbo編碼的類隨機編碼的話，那么所能達到的總數(shù)據(jù)速率仍然由(5)給出。即使當假定線性迫零(ZF)或匹配濾波器(MF)接收機，而不是MMSE接收機時，PARC與偽隨機天線排列之間的關(guān)系也是相似的。應(yīng)當注意到，為了在線性接收機情況下獲得最大的數(shù)據(jù)速率，只需要天線循環(huán)操作和單個SNR反饋，而非采用所有的排列。
在一個實施例中，MIMO接收機利用串行干擾消除(SIC)方法來解碼數(shù)據(jù)流。SIC接收機通過首先解碼一個數(shù)據(jù)流然后使用該信息來消除其余數(shù)據(jù)流中的某些干擾，來針對某些數(shù)據(jù)流獲得改進的SNR值。更具體而言，首先解碼的數(shù)據(jù)流用來再生它在發(fā)送期間創(chuàng)建的干擾。該干擾接下來可以從所接收到的數(shù)據(jù)流疊加中消除掉。接下來對第二個數(shù)據(jù)流進行解碼。因為該數(shù)據(jù)流中的干擾已經(jīng)由于從第一個數(shù)據(jù)流消除干擾而得以降低，因此第二個解碼的數(shù)據(jù)流的SNR大于第一個解碼的數(shù)據(jù)流的SNR。第二個解碼的數(shù)據(jù)流接下來以與第一個數(shù)據(jù)流相同的方式，來消除其余數(shù)據(jù)流中的某些干擾。對于其余數(shù)據(jù)流中的每一個數(shù)據(jù)流均重復該處理過程。
當使用該SIC方法時，與特定數(shù)據(jù)流相關(guān)聯(lián)的SNR對應(yīng)于對該數(shù)據(jù)流進行解碼的次序，第一個要解碼的數(shù)據(jù)流具有最低的SNR，最后一個要解碼的數(shù)據(jù)流具有最高的SNR。由于不同數(shù)據(jù)流的SNR不相同，因此這些數(shù)據(jù)流可以支持不同的數(shù)據(jù)速率(即以不同的數(shù)據(jù)速率進行編碼)。具有最低SNR的數(shù)據(jù)流支持最低的數(shù)據(jù)速率，而具有最高SNR的數(shù)據(jù)流支持最高的數(shù)據(jù)速率。如果單個SNR值由接收機提供作為反饋，并由發(fā)射機用作選擇對各個數(shù)據(jù)流進行編碼的數(shù)據(jù)速率的基礎(chǔ)，那么在具有較高SNR的數(shù)據(jù)流上將不能獲得可能的最大吞吐率。因此在該實施例中，提供不同數(shù)據(jù)流的SNR之間的差值的某些指示是很有用的，從而可以為各個數(shù)據(jù)流選擇適當?shù)臄?shù)據(jù)速率。
當在接收機處使用MMSE-SIC或ZF-SIC解碼器時，除非提供N個SNR值作為反饋，否則不可能在嚴格意義上獲得最大的數(shù)據(jù)速率。然而，在實際意義上通過應(yīng)用如此處描述的恰當近似公式，利用簡化SNR(或縮減的反饋)可以獲得大部分最大數(shù)據(jù)速率。
另一方面，當使用與偽隨機天線排列結(jié)合的MF-SIC解碼器時，通過使用第一個數(shù)據(jù)流的SNR和這些流當中的平均信道相關(guān)因子，可以在發(fā)射機處更精確地計算其它數(shù)據(jù)流的SNR值。在MF(或?qū)ьl加權(quán)的合成器)的輸出端，第一個流的即時SNR用下式表示 在這里P、N和σ2分別表示信號能量、數(shù)據(jù)流的數(shù)目以及背景噪聲的方差。計算編碼幀的平均SNR的一種簡單方式(盡管在能達到的數(shù)據(jù)速率方面它并不是最佳的)是采用平均信號功率(或更具體而言，是算術(shù)平均值)對平均(算術(shù)平均)干擾和噪聲功率的比率，從而 在這里平均信道相關(guān)因子用下式計算 以同樣的方式，可以計算第i個流的編碼幀的平均SNR，它在前i-1個流消除之后進行解碼。由于偽隨機天線排列(Pseudorandom AntennaPermutation)的對稱結(jié)構(gòu)，利用干擾信號的有效數(shù)目的差異，可以獲得與第一個流的SNR類似的SNR結(jié)果，它用下式表示 根據(jù)(8)和(10)，可以推導得出第一個流和第i個流之間的SNR的關(guān)系，即， 或者，等同地，SNR關(guān)系可以通過最后一個流的SNR改寫成 因此，如果可以獲得第一個解碼的流(或最后一個或任何其它解碼的流)的SNR和平均信道相關(guān)因子，那么就可以精確地預測與MF-SIC接收機結(jié)合的偽隨機天線排列系統(tǒng)的其它流的SNR值。然而，公式(11)-(12)只是呈現(xiàn)了當只能獲得一個SNR值和一個相關(guān)參數(shù)時如何恢復所有數(shù)據(jù)流的SNR值的全部集合的一個例子。應(yīng)當注意到，可以提供基于(6)的更復雜的有效SNR作為反饋，而不是(10)中基于算術(shù)平均值的平均SNR，以便進行更適當?shù)暮妥罴训乃俾蔬x擇。因此，在實際實施中，有效地說明給定MIMO系統(tǒng)中各流的SNR關(guān)系的任何其它公式，都可以與基準SNR和一個或一系列的輔助參數(shù)一起使用。輔助參數(shù)可以是平均信道相關(guān)因子，ΔSNR，或任何其它參數(shù)。
(11)或(12)中的SNR預測公式，作為MF-SIC接收機情況下SNR值的精確計算器，可以用作MMSE-SIC接收機的SNR下限。實際上，如果背景噪聲是白噪聲的話，那么在MF-SIC與MMSE-SIC之間最后一個解碼的流的SNR將會是相同的，并且其它流之間的SNR間隙(即MMSESNR-MF SNR)將會高度取決于平均信道相關(guān)因子。當平均信道相關(guān)因子很小(或者，大多數(shù)空間特征近似相互正交)時，該間隙甚至對于其它流來說也將近似為零(并且不同流之間的SNR值將幾乎相同)；否則它可能變大。假定MS返回最后一個解碼的流的SNR和(9)的平均信道相關(guān)因子，基站可以保守地基于(12)選擇速率，以便一旦第一個流進行了解碼，幾乎就可以穩(wěn)妥地解碼后面的流。另一方面，考慮到高級接收機(即MMSE-SIC)的能力，基站可以將上報的平均信道相關(guān)因子酌減到更小的值如果上報的(9)的平均信道相關(guān)因子大的話可以更大膽地減小它，而如果它小的話可以保持幾乎原封不動。
作為替代，移動臺可以在解碼階段實際生成N個數(shù)據(jù)流的所有平均SNR值，并且估計最佳的有效平均信道相關(guān)因子，以便(12)中的曲線(或者為MMSE-SIC或ZF-SIC適當設(shè)計的其它曲線)能夠盡可能靠近所生成的SNR值。接下來，將最后一個流的SNR和有效平均信道相關(guān)因子反饋回來，以便基站可以根據(jù)(12)來選擇速率。
實際上，在MMSE-SIC或ZF-SIC接收機的情況下，就SNR關(guān)系的簡單、有效描述等而言，有可能推導得出比(12)更好的近似SNR關(guān)系。例如，對于適當選擇的輔助參數(shù)ρ和遞歸函數(shù)f(i)(·，·)，有可能采用加法的SNR關(guān)系 或乘法的SNR關(guān)系 為了實現(xiàn)簡單，遞歸函數(shù)可以取常數(shù)值，例如， 在一個實施例中，接收機提供的反饋由基準SNR值和ΔSNR值組成。由于各個數(shù)據(jù)流經(jīng)受的信道質(zhì)量基本上是相同的，因此各個數(shù)據(jù)流的SNR的差別源于當對相繼的數(shù)據(jù)流進行解碼時的干擾消除。由于關(guān)于相繼數(shù)據(jù)流的SNR的SIC效應(yīng)表現(xiàn)良好并且能很好地理解，所以各數(shù)據(jù)流的SNR可以用基準SNR值和ΔSNR值合理地近似，在這里基準SNR值是第一個解碼的信道的實際SNR(或者是最后解碼的信道或任何其它預先指定的信道，這取決于系統(tǒng)設(shè)計)，而ΔSNR值是各個相繼解碼的信道的SNR的改善(或降低，這取決于系統(tǒng)設(shè)計)。例如，第一個解碼的信道的SNR等于基準SNR，第二個解碼的信道的SNR等于基準SNR加ΔSNR，第三個解碼的信道的SNR等于基準SNR加兩倍的ΔSNR，等等。應(yīng)當注意到，假定基站知道移動臺對數(shù)據(jù)流進行解碼的次序，并因此能夠?qū)NR(基準SNR加若干倍數(shù)的ΔSNR)應(yīng)用于適當?shù)臄?shù)據(jù)流。該計算和ΔSNR的相加運算既可以以線性標度進行，也可以以分貝(dB)標度進行。由于dB標度的相加運算對應(yīng)于線性標度的乘法運算，因此線性標度和dB標度的相加運算分別等同于使用(13)和(14)，同時(線性標度的值)。
在替代實施例中，接收機提供的反饋可以包括用于一個數(shù)據(jù)流或一個層的基準SNR(即完整SNR值)，以及用于其它層的增量SNR值。例如，接收機提供的反饋可以包括用于一個層的完整SNR值(例如參見圖6，第一層的SNR，“SNR1”)，并且還包括用于其余三層(即第二到第四層)中各層的增量SNR值(SNR2(dB)-SNR1(dB))，(SNR3(dB)-SNR2(dB))和(SNR4(dB)-SNR3(dB))。因此，發(fā)射機將能夠通過接收機提供的一個層的完整SNR值和其余層的增量SNR值，來確定用于各層的實際SNR值。從而，在以上提供的例子中，發(fā)射機可以通過將相應(yīng)的增量SNR值加到SNR1上，推導得出其余層的完整SNR值。然而，可以認識到，由于排列效應(yīng)，表示SNR間隙(即增量SNR值)的位寬比原始的完整SNR值的位寬小得多。還可以認識到，數(shù)據(jù)流或?qū)硬⒉槐匦杈窒抻谇笆隼又刑峁┑乃膫€。
參見圖6，示出了用于圖示根據(jù)一個實施例利用偽隨機天線排列和串行干擾消除的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的功能框圖。在該實施例中，系統(tǒng)由發(fā)射機610和接收機620組成。在一個實施例中，發(fā)射機610在無線基站中實現(xiàn)，接收機620在無線移動臺中實施，以構(gòu)成通信下行鏈路。移動臺還包括發(fā)射機，并且基站包括接收機，以構(gòu)成相應(yīng)的通信上行鏈路。
發(fā)射機610和接收機620是配置為發(fā)送和接收四個信道的MIMO設(shè)備。發(fā)射機610配置為處理四個數(shù)據(jù)流，并且在四個物理MIMO信道的偽隨機組合上發(fā)送相應(yīng)的編碼過的數(shù)據(jù)流。接收機620配置為在四個MIMO信道上接收數(shù)據(jù)，重建編碼過的數(shù)據(jù)流并處理該數(shù)據(jù)，以便再生原始數(shù)據(jù)流。
參見發(fā)射機610，編碼器630接收四個原始數(shù)據(jù)流。各個編碼器均以為特定數(shù)據(jù)流選擇的數(shù)據(jù)速率對相應(yīng)的數(shù)據(jù)流進行編碼。編碼過的數(shù)據(jù)符號接下來由交織器635進行交織，并由映射器640映射到調(diào)制符號。調(diào)制符號接下來由排列單元645映射到天線650。接下來，天線650根據(jù)排列單元645所實施的排列方案來發(fā)送調(diào)制符號。
參見接收機620，發(fā)送的符號由天線655接收并轉(zhuǎn)發(fā)給第一個均衡器660。該第一均衡器計算第一個數(shù)據(jù)流的SNR，并將該信號轉(zhuǎn)發(fā)給第一個解映射器665。編碼過的符號接下來由第一個解交織器670進行解交織，并由第一個解碼器675進行解碼。解碼后的數(shù)據(jù)提供給第一個干擾消除器680，它再生與第一數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的干擾，并從所接收到的信號中去除該干擾。對于與其余數(shù)據(jù)流中每一個相對應(yīng)的信號，提供類似的處理路徑。
在所有四個數(shù)據(jù)流都進行了解碼之后，已經(jīng)為各個數(shù)據(jù)流確定了SNR。如上所述，數(shù)據(jù)流的SNR通過在所有MIMO信道上發(fā)送它們而得以均衡化，因此為各個數(shù)據(jù)流確定的SNR的差異源于串行干擾消除。因此接收機可以計算與四個數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的表現(xiàn)良好的一組SNR的簡化SNR量度。在一個實施例中，該簡化量度由基準SNR值和ΔSNR值組成，在這里ΔSNR是線性標度或dB標度下相繼數(shù)據(jù)流的SNR之間的差值。該簡化量度接下來作為反饋提供給發(fā)射機，發(fā)射機可以基于由簡化SNR量度確定的相應(yīng)SNR，調(diào)節(jié)對不同數(shù)據(jù)流進行編碼的數(shù)據(jù)速率。
該系統(tǒng)的操作可以概括為如圖7所示。圖7是圖示根據(jù)一個實施例處理與發(fā)送MIMO通信系統(tǒng)中的多個數(shù)據(jù)流以及確定作為數(shù)據(jù)流處理中的數(shù)據(jù)速率控制的反饋而提供的簡化量度的流程圖。
如圖7所示，首先處理一組n個初始數(shù)據(jù)流，以產(chǎn)生一組相應(yīng)的編碼數(shù)據(jù)流(700)。該處理對應(yīng)于發(fā)射機610的部件630，635和640執(zhí)行的對整個數(shù)據(jù)幀的編碼，交織和映射/調(diào)制。各個編碼數(shù)據(jù)流的幀中的相繼部分(例如塊)接下來輪流在多個MIMO信道上發(fā)送(705)。如上所指出的，舉例來說，輪流在MIMO信道上發(fā)送可以遵循偽隨機模式。在一個實施例中，偽隨機模式包括數(shù)據(jù)流和MIMO信道組合的所有可能排列。編碼數(shù)據(jù)流的混頻和發(fā)送對應(yīng)于發(fā)射機610的部件645和650。
所發(fā)送的數(shù)據(jù)接下來由接收機接收(710)。接收機是MIMO接收機，它可以在空間上區(qū)分不同的MIMO信道。對數(shù)據(jù)流的混頻部分進行去混頻，并且重建編碼數(shù)據(jù)流(715)。在重建編碼數(shù)據(jù)流之后，針對各個編碼數(shù)據(jù)流確定SNR，并且將編碼數(shù)據(jù)流解碼為初始數(shù)據(jù)流(720，725)。如上所述，在圖6的實施例中，數(shù)據(jù)流循序地進行解碼，并用來再生然后去除與解碼數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的干擾。
當確定了各個數(shù)據(jù)流的SNR之后，根據(jù)這些值計算簡化SNR量度(730)。如上所討論的，在一個實施例中，簡化量度包括基準SNR值和ΔSNR值。該簡化SNR量度接下來送回給發(fā)射機(735)。如先前所提到的，發(fā)射機610和接收機620構(gòu)成無線通信系統(tǒng)的下行鏈路，該無線通信系統(tǒng)還包括上行鏈路發(fā)射機和接收機(圖6中未示出)，用來發(fā)送簡化SNR量度作為反饋。當接收簡化SNR量度時，重建各個數(shù)據(jù)流的SNR(740)，并基于這些SNR值來調(diào)節(jié)對各個數(shù)據(jù)流進行編碼的數(shù)據(jù)速率(745)。如果接收機不使用串行干擾消除，那么在線性標度情況下將ΔSNR設(shè)置為0，在dB標度情況下設(shè)置為0dB。
在一個實施例中，接收機可以額外地反饋回請求關(guān)閉某些發(fā)射天線的信息。接下來，將只對實際上發(fā)送數(shù)據(jù)流的工作的發(fā)射天線，應(yīng)用所提出的偽隨機天線排列和簡化SNR反饋。
在另一實施例中，有效的數(shù)據(jù)流的數(shù)目(Ns)可以小于發(fā)射天線的數(shù)目(Nt)。從而，Nt-Ns個發(fā)射天線在給定時刻可能均不會發(fā)送任何信號。即使在這種情況下，考慮到有Nt-Ns個數(shù)據(jù)流，所有這些數(shù)據(jù)流都具有零發(fā)射功率，也可以應(yīng)用偽隨機天線排列和簡化SNR反饋。
如上所提及的，前述實施例是對本發(fā)明的說明，而非限制。替代實施例可以具有眾多來自于上述系統(tǒng)和方法的變型。例如，替代實施例可以使用包括除了基準SNR值和ΔSNR值以外的值的簡化反饋量度。實際上，該量度可以包括SNR以外的值，例如所接收的解碼的數(shù)據(jù)流的誤碼率。替代實施例還可以具有不同類型的接收機(例如，非SIC)，不同數(shù)目的信道，以及其它變型。
盡管上文未詳細討論，應(yīng)當注意到以上描述的功能可以通過提供在這些設(shè)備的相應(yīng)處理子系統(tǒng)中執(zhí)行的適當程序，而在無線通信系統(tǒng)的移動臺和基站中實施。處理子系統(tǒng)接下來控制數(shù)據(jù)的處理，以及移動臺和基站的相應(yīng)收發(fā)機子系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的發(fā)送接收。
程序指令通常收錄在相應(yīng)處理子系統(tǒng)可讀取的存儲介質(zhì)中。示例性的存儲介質(zhì)可以包括RAM存儲器，閃速存儲器，ROM存儲器，EPROM存儲器，EEPROM存儲器，寄存器，硬盤，可移動磁盤，CD-ROM，或該領(lǐng)域熟知的任何其它形式的存儲介質(zhì)。收錄了用于實施上述功能的程序指令的這種存儲介質(zhì)包括本發(fā)明的替代實施例。
本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，信息和信號可以使用各種不同技術(shù)和工藝中的任意一種來表示。例如，可以貫穿于以上描述所談到的數(shù)據(jù)，指令，命令，信息，信號，比特，符號，和碼片可以用電壓，電流，電磁波，磁場或磁性粒子，光場或光粒子，或其任意組合來表示。
本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠進一步認識到，結(jié)合此處所披露實施例描述的各種說明性邏輯塊，模塊，電路，和方法步驟可以實施為電子硬件，計算機軟件，或兩者的組合。為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，基本上已經(jīng)在上文中就它們的功能描述了各種說明性的部件，塊，模塊，電路，以及步驟。這些功能是實施為硬件還是軟件，取決于在總系統(tǒng)上施加的特定應(yīng)用和設(shè)計約束。還應(yīng)當注意的是，說明性的部件，塊，模塊，電路，和步驟在替代實施例中可以重新排序，或以其它方式重新配置。本領(lǐng)域的熟練技工可以對各種特定應(yīng)用以各不相同的方式來實施所述功能，但是這種實施決定不應(yīng)當解釋為偏離本發(fā)明的范圍。
結(jié)合此處所披露實施例而描述的各種說明性邏輯塊，模塊和電路可以由被設(shè)計用于執(zhí)行此處所述功能的通用處理器，數(shù)字信號處理器(DSP)，專用集成電路(ASIC)，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)或其它可編程邏輯設(shè)備，離散的門邏輯或晶體管邏輯，離散硬件部件，或其任意組合來實施或執(zhí)行。通用處理器可以是微處理器，但是在替代方式中，處理器可以是任何常規(guī)處理器，控制器，微控制器，或狀態(tài)機。處理器還可以實施為計算設(shè)備的組合，例如DSP和微處理器的組合，多個微處理器的組合，一個或多個微處理器結(jié)合DSP內(nèi)核的組合，或任何其它這樣的配置。
提供所披露實施例的以上描述以使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┗蚴褂帽景l(fā)明。對這些實施例的各種修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的，并且在不背離本發(fā)明精神或范圍的前提下，此處所定義的一般原理可以應(yīng)用于其它實施例。因此，本發(fā)明并不意圖局限于此處所描述的實施例，并且應(yīng)該給予與此處所披露的原理和新穎特征相一致的最寬范圍。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括
在多個信道上接收多個排列的數(shù)據(jù)流；
逆排列所述數(shù)據(jù)流；
確定各個所述數(shù)據(jù)流的質(zhì)量量度；
基于各個所述數(shù)據(jù)流的所述質(zhì)量量度確定簡化質(zhì)量量度；并且
向接收機發(fā)送所述簡化質(zhì)量量度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)流以偽隨機模式進行排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述偽隨機模式包括所述數(shù)據(jù)流和所述信道可能組合的完全排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述質(zhì)量量度包括信噪比(SNR)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述簡化質(zhì)量量度包括基準SNR值和至少一個ΔSNR值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括對編碼數(shù)據(jù)流進行解碼。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，使用串行干擾消除對所述編碼數(shù)據(jù)流進行解碼。
8.一種裝置，包括
用于在多個信道上接收多個排列的數(shù)據(jù)流的模塊；
用于逆排列所述數(shù)據(jù)流的模塊；
用于確定各個所述數(shù)據(jù)流的質(zhì)量量度的模塊；
用于基于各個所述數(shù)據(jù)流的所述質(zhì)量量度來確定簡化質(zhì)量量度的模塊；以及
用于向接收機發(fā)送所述簡化質(zhì)量量度的模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述數(shù)據(jù)流以偽隨機模式進行排列。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述偽隨機模式包括所述數(shù)據(jù)流和所述信道可能組合的完全排列。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述質(zhì)量量度包括信噪比(SNR)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述簡化質(zhì)量量度包括基準SNR值和至少一個ΔSNR值。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，還包括用于對編碼數(shù)據(jù)流進行解碼的模塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中，使用串行干擾消除對所述編碼數(shù)據(jù)流進行解碼。
15.一種無線通信系統(tǒng)的移動臺，包括
處理子系統(tǒng)；以及
收發(fā)信機子系統(tǒng)，具有多個接收天線，并耦合至所述處理子系統(tǒng)；
其中，所述處理子系統(tǒng)用于
借助所述接收天線接收排列的數(shù)據(jù)流；
逆排列所述數(shù)據(jù)流；
對所述數(shù)據(jù)流進行解碼；
確定與每個所述數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的各自的質(zhì)量量度；
基于與每個所述數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的所述各自的質(zhì)量量度確定簡化質(zhì)量量度；并且
控制所述收發(fā)信機子系統(tǒng)向基站發(fā)送所述簡化質(zhì)量量度。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的移動臺，其中，所述質(zhì)量量度包括信噪比(SNR)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的移動臺，其中，所述簡化質(zhì)量量度包括基準SNR值和至少一個ΔSNR值。
18.一種裝置，包括
接收機，用于在多個信道上接收多個數(shù)據(jù)流；
控制器，用于確定與每個所接收的數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的各自的質(zhì)量量度；以及
發(fā)射機，用于發(fā)送與所接收數(shù)據(jù)流中的第一個數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的單個質(zhì)量量度，以及與其余每個所接收的數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的輔助參數(shù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，其余所接收數(shù)據(jù)流的各自質(zhì)量量度中的每個質(zhì)量量度由與所接收數(shù)據(jù)流中的所述第一個數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的所述單個質(zhì)量量度以及與其余每個所接收數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的輔助參數(shù)來確定。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，所述輔助參數(shù)包括表示與所接收數(shù)據(jù)流中的所述第一個數(shù)據(jù)流相對應(yīng)的單個質(zhì)量量度與其余所接收數(shù)據(jù)流中的一個數(shù)據(jù)流的單個質(zhì)量量度之間的差別的增量值。
全文摘要
公開通過減少為了調(diào)節(jié)下行鏈路MIMO信道上的數(shù)據(jù)速率而提供信道性能反饋所需要的上行鏈路資源量，來改進MIMO無線通信系統(tǒng)性能的系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，一種方法包括根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)速率對一組數(shù)據(jù)流中的每一個數(shù)據(jù)流進行編碼，根據(jù)組合的完全排列對一組MIMO信道上的數(shù)據(jù)流進行排列，發(fā)送排列后的數(shù)據(jù)流，接收排列后的數(shù)據(jù)流，對每個數(shù)據(jù)流進行解碼并確定每個數(shù)據(jù)流的SNR，計算該組數(shù)據(jù)流的簡化SNR量度，提供簡化量度作為反饋，基于簡化SNR量度來確定數(shù)據(jù)流的各個SNR量度的集合，并基于各個SNR量度來調(diào)節(jié)對數(shù)據(jù)流進行編碼的數(shù)據(jù)速率。
文檔編號H04L1/00GK101507162SQ200780030814
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月22日
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