CN101617490B - 应用于多天线系统的用于在不同的闭环、开环和混合技术之间进行自适应的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明的各个方面涉及应用于多天线系统的用于在不同的闭环、开环和混合技术之间进行自适应的方法和系统，其可包括可用于基于下列一个选定条件生成通过通信媒介同时发送的多个信号的发射站：全反馈信息、缩减量的反馈信息或不基于反馈信息。该选定可基于确定的多普勒频移在发射站确定。

Description

应用于多天线系统的用于在不同的闭环、开环和混合技术之间进行自适应的方法和系统

相关申请的交叉引用和结合参考

本申请参考并要求申请日为2007年6月26日的美国临时专利申请61/946,181的优先权。

本申请还参考：

申请日为2007年6月6日的美国专利申请11/759,203，以及

申请日为2007年9月28日的美国专利申请11/846,611。

本申请参考上述专利申请的全部内容并将其结合于本申请中。

技术领域

本发明的具体实施例涉及无线通信，更具体地说，本发明的具体实施例涉及应用于多天线系统的用于在不同的闭环、开环和混合技术之间进行自适应的方法和系统。

背景技术

多入多出(MIMO)通信系统包括发射站和接收站，其中发射站使用NTX＞1个发射天线通过无线通信媒介发送信号，接收站使用NRX≥1个接收天线来接收信号。这样一个系统可称为NTX×NRXMIMO系统。相比较而言，一个包括使用NTX＝1发送信号的发射站和使用NRX＝1接收信号的接收站的通信系统可以称为单入单出(SISO)通信系统。MIMO通信系统中的发射站可使用多个NTX发射天线来同步(concurrently)发送信号，该信号可包括从NSS≥1的不同数据流或空间数据流中接收到的数据。例如，当发射站使用空时编码时，NSS空间编码可用于生成NSTS≥1的空时编码，接着该空时编码将被用于生成可由NTX＞1同时发送的信号。

在MIMO通信系统中，发射站和接收站之间可同时存在多个射频(RF)信道。例如，每个同时发送的NTX发送天线可建立到每个NRX接收天线的信道。每个信道可称为空间信道。因此，在NTX×NRXMIMO系统中，支持多个(NTX)×(NRX)空间信道。在使用正交频分复用(OFDM)的MIMO系统中，可在RF信道带宽中使用多个不同的频率载波或音调(tone)fC。每个音调fC可通过每个RF空间信道同时发送，例如，在使用OFDM的IEEE802.11n WLAN系统中，对于20MHz带宽fC＝56，对于40MHz带宽fC＝112。在给定的RF空间信道中，各个音调都可被称作RF子信道。这样，NTX×NRXMIMO系统支持多个(fC)×(NTX)×(NRX)RF子信道。

与SISO通信系统相比，MIMO通信系统可用于增加通信吞吐量(数据的通信速率以的比特/秒(BPS)为单位)和/或增加通信可靠性(以比特误差率为单位)。在NTX＝NRX＝NSS的例子中，MIMO系统可最大化发射站和接收站间的集合数据传输率。在NTX＞NSS且NRX≥NSS的例子中，MIMO系统可通过分集发射来增加通信的可靠性。在分集发射系统中，来自给定空间数据流的数据可通过多个发射天线同时发送。在NSS＝1的例子中，MIMO系统可使用分集最大化(diversity maximization)。

MIMO通信系统也可通过使用STC技术如空时分组码(STBC)或空频分组码(SFBC)来实现分集发送。在使用STC的MIMO通信系统中，NSS空间数据流可分别包括数据符号序列或编码字(codeword)并可被转换成NSTS空时数据流。该NSTS空时数据流可使得NTX发射天线在TSTC时间单元的持续时间区间(time duration)中发送包括L编码字的集合的信号，在此，TSTC是指STC处理的时间区间。在STBC MIMO通信系统中，给定的编码字或其转换版本(例如，复共轭版本(complex conjugate version))可在TSTC时间区间内多次发送，并且在每次发送都发生在NTX发射天线之中不同的发射天线上。

为了增加数据速率最大化或分集发送的吞吐量，该发射站将试图将发射能量聚焦在接收站的方向上。发射能量的聚焦可增加在接收站接收到的信号的信噪比(SNR)。通过增加信噪比，发射站可增加RF信道的数据携带能力，从而增加可能的吞吐量。该发射站可通过如称作波束成形的技术来聚焦发射能量。该发射站可通过评估通过位于发射站和接收站之间的无线通信媒介的RF信道的传播路径的特性来生成波束成形信号。该发射站可通过计算信道估计来完成评估。

在闭环MIMO通信系统中，发射站可基于从接收站接收到的反馈信息计算信道估计。接收站可基于从发射站接收到的信号计算信道估计。计算出的信道估计可称为信道状态信息(CSI)。CSI可表示成信道估计矩阵H。接收站可将信道估计矩阵在反馈信息中发送到发射站。该发射站可使用反馈信道估计矩阵来生成波束成形信号，并发送到接收站。

闭环MIMO通信系统的一个缺陷是反馈信号的数量，该反馈信号从接收站发送到发射站，表现为开销(overhead)。大量的开销将降低数据通信的有效信道容量。这样该开销将降低RF信道的吞吐量。信道估计矩阵H可包括多个(fC)×(NTX)×(NRX)矩阵元、矩阵hij、从发射站的第i天线到接收站的第j天线间的各个RF空间信道的分量。另外，在使用OFDM的MIMO通信系统中，对于各个hij矩阵元，其具有fC矩阵元，各个矩阵元分别用于各个OFDM音调。在各个矩阵元由nh比特二进制字表示的例子中，由信道估计矩阵H产生的反馈信息的数量是(nh)×(fC)×(NTX)×(NRX)比特。

当发射站和接收站是静止的时，与开环MIMO通信路径相比，闭环MIMO通信系统可使得发射站更精确地表征从发射站到接收站的传播路径。闭环MIMO通信系统的又一缺陷是当发射站和/或接收站是运动的或是当周围环境是动态的时，CSI反馈信号容易变得失效。在运动的例子中，该运动可能导致发射站和接收站之间传播路径的特征改变。在这样的例子中，发射站可能结束使用先前从接收站接收到的CSI，接收站也不能再提供RF信道的精确表征。这样的CSI被称为是无效的。发射站使用无效的CSI来生成波束成形信号将导致吞吐量下降。然而，为了补偿CSI的无效倾向，可通过增加接收站向发射站发送更新的CSI的频率来实现，然而，这也将增加开销并进而降低吞吐量。

在开环MIMO通信系统中，该发射站可直接发射信号而无需用到从接收站接收到的反馈信号。开环MIMO通信系统中的发射站一般使用STC。

比较本发明后续将要结合附图介绍的系统的各个特征，现有和传统技术的其它局限性和弊端对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。

发明内容

本发明的应用于多天线系统的用于在不同的闭环、开环和混合技术之间进行自适应的方法和系统，结合至少一幅附图进行了充分的展现和描述，并在权利要求中得到了更完整的阐述。

本发明的各种优点、各个方面和创新特征，以及其中所示例的实施例的细节，将在以下的描述和附图中进行详细介绍。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是可与本发明的实施例结合使用的无线通信系统的典型框图；

图2是可与本发明的实施例结合使用的收发器的典型框图；

图3是可与本发明的实施例结合使用的典型框图；

图4是根据本发明的实施例的用于执行基于多普勒频移的机制选择(regime selection)的典型图表；

图5是根据本发明的实施例的具有分集发射的STBC的典型框图；

图6A是根据本发明的实施例的用于在MIMO通信系统中的发射站运行机制适应的典型步骤的流程图；

图6B是根据本发明的实施例的用于在MIMO通信系统中的发射站运行机制适应的典型步骤的流程图；

图7是根据本发明的实施例的用于在MIMO通信系统中的接收站运行机制适应的典型步骤的流程图

具体实施方式

本发明的具体实施例涉及应用于多天线系统的用于在不同的闭环、开环和混合技术之间进行自适应的方法和系统。本发明的各个实施例可包括一个方法和系统，使用该方法和系统，MIMO通信系统中的接收站和发射站可选择性确定运行机制，在该运行机制下，发射站可基于测得的多普勒频移生成信号。该选定的操作机制可包括a)开环，b)闭环和c)混用操作。

在开环操作中该接收站可不向发射站发送反馈CSI。该发射站可基于从接收站接收到的信号计算信道估计矩阵，并使用算得的信道估计矩阵生成波束成形信号，并将该波束成形信号发送给接收站。这样，发射站可以计算信道估计，信道估计可以用于基于跟随传播路径从接收站到发射站的信号来表征从发射站到接收站的传播路径。发射站可基于算得的信道估计矩阵来生成波束成形权重。该波束成形权重可在发射站使用以用于生成波束成形信号。在本发明的各个实施例中，该发射站和/或接收站可确定通过在发射站和接收站之间的RF信道发送的信号的多普勒频移。对于大于阈值D_open的多普勒频移，该发射站和接收站可使用开环操作。或，在开环操作中，该发射站可基于如STBC和/或SFBC生成空-时码(STC)信号，而无需使用到算得的信道估计。

在闭环操作中，接收站可基于从发射站接收到的信号计算信道估计矩阵。该接收站可基于计算的信道估计矩阵生成CSI和/或波束成形权重。CSI和/或波束成形权重数据的数量可称作完整F1，并可以表示成D[F1_Full]。该接收站可将完整F1在反馈数据中发送到发射站中。该发射站可使用整个或部分完整F1以生成波束成形信号，该波束成形信号可以被发送到接收站。在本发明的各个实施例中，对于小于阈值D_closed的多普勒频移，该发射站和接收站可使用闭环操作。

在混用操作中，接收站可基于算得的信道估计矩阵计算反馈信息(F1)的缩减量。该反馈信息的缩减量可包括与D[F1_Full]中包含的CSI和/或波束成形权重数据的数量相比，CSI和/或波束成形权重数据缩减量。该缩减量F1可表示为D[F1_Reduced]。在本发明的各个实施例中，D[F1_Reduced]＜D[F1_Full]。该接收站可将缩减量F1在反馈数据中发送到发射站。该发射站可使用缩减量F1来生成可发送给接收站的信号。该生成的信号可使用波束成形、STC或它们的组合来生成。该发射站可基于接收到的缩减量F1来计算一个或多个波束成形权重。在本发明的各个实施例中，对于大于下限阈值D_closed并小于上限阈值D_open的多普勒频移，发射站和接收站可使用混用操作。

在本发明的各个实施例中，使用混用操作可通过增加接收站发送缩减量F1的频率从而避免发射站基于稳定的F1生成波束成形信号。

图1是典型的无线通信系统，其可与本发明的实施例结合使用。参照图1，示出了接入点(AP)102、无线局域网(WLAN)站(STA)104以及网络108(例如因特网)、AP 102和STA 104可通过一个或多个射频(RF)信道106无线通信。AP可通信耦合到网络108、AP 102、STA104和网络108可基于一个或多个IEEE 802标准，如IEEE 802.11实现通信。

该STA可通过经由上行链路信道发送信号来使用RF信道106来与AP 102通信。发送的上行链路信道信号可包括与由相关标准(如IEEE 802.11)确定的信道相关的多个频率中的一个。STA 104可使用RF信道106通过下行链路信道从AP 102接收信号。同样地，接收到的下行链路信号可包括与由相关标准(如IEEE 802.11)确定的信道相关的多个频率中的一个。

在使用闭环操作的本发明的典型实施例中，AP 102可使用N_TX＝4发射天线来通过多个下行链路信道向STA 104发送波束成形信号。AP 102可使用OFDM来生成发送信号。各个RF信号可具有20MHz信道带宽并可使用RF信道带宽中的音调f_C＝56。STA 104可使用N_RX＝1接收天线来接收该信号。对应的4×1MIMO通信系统可包括4RF空间信道，其中每个信道可包括56子信道。该STA 104可基于通过下行链路从AP 102接收到的信号计算信道估计矩阵H_down。该算得的信道估计矩阵可包括56×4×1矩阵元。该信道估计矩阵H_down可包括可标识由AP 102发送的在STA 104接收的信号的信号传播路径的数据。STA 104可生成CSI反馈数据以通过上行链路RF信号将信道估计矩阵H_down发送给AP 102。在信道估计矩阵H_down中的各个矩阵元是由8比特二进制字表示的例子中，数据D[F1_Full]＝256字节。STA 104可生成波束成形权重数据。在这样的例子中，可基于来自信道估计矩阵H_down的数量和/或包括波束成形权重数据的数据的数量来确定数据D[F1_Full]的数量。AP 102可使用接收到的反馈数据生成连续波束成形信号并发送给STA 104。

本发明的各个实施例可与结合多个无线通信装置来实现，如具有无线通信构件的膝上型电脑和/或多个移动手持装置(如智能手机)。

图2是典型的收发器，其可与本发明的实施例结合使用。参照图2，示出了收发器系统200、多个接收天线222a...222n和多个发射天线232a...232n(发射器和接收器可使用同一天线)。在本发明的各个实施例中，AP 102和/或STA104可分别包括收发器系统200，其使得AP 102和STA 104在MIMO通信系统中通信。收发器系统200可包括至少一个接收器202、发射器204、处理器206和存储器208。然而，图2中示出的是收发器，但是接收和发送功能也可分别实现。例如，AP 102和/或STA 104可包括接收器系统和发射器系统，该接收器系统可包括至少一个接收器202、处理器206和存储器208；该发射器系统可以包括至少一个发射器204、处理器206和存储器208。

在本发明的典型实施例中，处理器206可根据应用通信标准实现数字接收器和发射器的功能。该处理器也可对接收到的数据执行各种处理任务。处理任务可包括计算信道估计(该信道估计可区别无线通信媒介、划定接收到的数据中的数据包边界(packet boundary))和计算可指示接收到的数据包中的是否测出错误比特的误包率统计。

在接收站如STA 104中，处理器206可基于接收到的信号计算CSI反馈信息、波束成形权重和/或缩减量的反馈信号。该处理器206可计算接收的信号中的多普勒频移。该处理器206可确定是否基于算得的多普勒频移生成包括完整F1或缩减量F1的反馈信息。在发射站如AP102中，处理器206可确定是否使用反馈信息生成波束成形信号和/或STC信号。

该接收器202可执行接收器功能，该功能可包括但不限于接收到的RF信号的放大，选定的RF信道(如上行链路信道)对应的频率载波信号的生成，由生成的频率载波信号对放大的RF信号的下变频，基于选定的解调类型的应用对数据符号中包含的数据的解调，以及对解调信号中包含的数据的检测。可通过一个或多个接收天线222a...222n接收RF信号。接收器202检测到的数据可传送给处理器206。

发射器204可执行发送功能，可包括但不限于，基于选定的调制类型的应用对接收到的数据进行调制以生成数据符号，选定的RF信道(如下行链路信道)对应的频率载波信号的生成，由生成的频率载波信号对数据符号的上变频，RF信号的生成和放大。可从处理器206接收由发射器204处理的数据。发射器204生成的RF信号可由一个或多个发射天线232a...232n发送。

存储器208可包括合适的逻辑、电路和/或代码以实现数据和/或代码的存储和重获。存储器208可使用多个存储媒介技术中的任何一个，如易失存储器(如随机存取存储器(RAM))和/或非易失存储器(电可擦除只读存储器(EEPROM))。在本发明的上下文中，存储器208可用于存储用于计算的代码，存储F1反馈信息和计算和/或用于存储信道估计。

在本发明的各个实施例中，收发器系统200可使用一组天线，该组天线可由发射器204和接收器202共用。在应用于时分双工(time division duplex，TDD)通信的典型收发器系统200中，该收发器系统200可包括发射/接收切换器，其可使得该组天线耦合到发射器204从而使得该收发器系统200发送信号。该发射/接收切换器也可将该组天线耦合到接收器202从而使得该收发器系统200接收信号。在应用于时分双工(time division duplex，TDD)通信的典型收发器系统200中，该发射/接收切换器也可将该组天线同时耦合到发射器204和接收器202，从而使得收发器系统200同时发送和接收信号。

图3是可与本发明的实施例结合使用的信道反馈的典型框图。参照图3，示出了发射站402、接收站422和通信媒介444。该通信媒介可表示无线通信媒介。例如，发射站402可表示AP 102，接收站可表示STA 104。发射站402可通过通信媒介444将信号矢量(vector)S发送给接收站422。从发射站402到接收站422的通信方向可称作下行链路。信号矢量S可包括经对应的多个N_TX发射天线同时发送的多个N_TX信号。

信号矢量S可通过通信媒介444传送。当经过通信媒介444传送时，该信号矢量S可发生改变。可使用传递函数表示与通信媒介444相关的发送特性。该传递函数可由信道估计矩阵H表征。该信号矢量S可基于可由信道估计矩阵H表示的传递函数来修改。在下行链路方向中，信道估计矩阵可称作H_down。改变后的信号矢量S可表示为信号Y。接收站422可接收信号Y。接收站422可基于通过通信媒介444接收到的信号Y计算与信道估计矩阵H_down相关的一个或多个传递系数值h_ij。

该接收站422可计算信道估计矩阵H_down。接收站422可将反馈信息发送到发射站402。在本发明的各个实施例中，该反馈信息可包括完整F1，F1_Full或缩减量F1，F1_Reduced。接收站422可通过发射信号矢量S_f传送反馈信息(F1_Full或F1_Reduced)。发射信号矢量S_f可通过通信媒介444传送给发射站402。当通过通信媒介444传送时，发射信号矢量S_f可能发生改变。从接收站422到发射站402的通信方向可被称作上行链路方向。可基于传递函数改变信号矢量S_f。在上行链路方向中，传递函数可由信道估计矩阵H_up表征。改变后的信号矢量S_f可表示为信号Y_f。

在本发明的各个实施例中的一个中，该接收站422可基于接收信号的电平通过率(level crossing rate)确定多普勒频移。该多普勒频移由发射站402和接收站422间的非零相对速率差产生。在典型环境中，该非零相对速率差是一个站在移动而另一个站是静止时产生的结果。

在本发明的各个实施例中，接收站422算得的多普勒频移可用于确定操作机制，这可通过将算得的多普勒频移值D_RX与阈值D_open和D_closed进行比较来确定。在D_RX≤D_closed的例子中，接收站422可在闭环操作机制中运行。当在闭环操作机制中运行时，接收站422可将反馈信息F1_Full传送给发射站402。在D_closed≤D_RX≤D_open的例子中，接收站422可在混用操作机制中运行。当在混用操作机制中运行时，接收站422可将反馈信息F1_Reduced传送给发射站402。在D_RX≥D_open的例子中，接收站422可在开环操作机制中运行。当在开环操作机制中运行时，接收站422将不会把反馈信息传送给发射站402。

在本发明的各个实施例中，该发射站402可基于发射信号矢量S_f计算多普勒频移。该算得的多普勒频移值D_TX可由发射站402用来确定开环机制，这是通过将算得的多普勒频移值D_TX与阈值D_open和D_closed进行比较来确定。

在D_TX≤D_closed的例子中，发射站402可在闭环操作机制中运行。当在闭环操作机制中运行时，发射站402可基于从接收站422接收到的反馈信息生成波束成形矢量S。该反馈信息可包括全F1，F1_Full。在D_closed≤D_TX≤D_open的例子中，发射站402可在混用操作机制中运行。当在混用操作机制中运行时，发射站402可基于从接收站422接收到的反馈信息生成波束成形矢量S。该反馈信息可包括缩减量F1，F1_Reduced。在D_TX≥D_open的例子中，发射站402可在开环操作机制中运行。当在开环操作机制中运行时，发射站402将基于在发射站402算得的信道估计矩阵H_up生成波束成形信号矢量S。该信道估计矩阵H_up可基于收到的信号矢量Y_f来计算。

在本发明的各个实施例中，当在开环操作机制中运行时，发射站402可生成STC信号矢量S。在本发明的各个实施例中，当在开环操作机制中运行时该发射站可使用波束成形和STC基于信道估计矩阵H_up生成信号矢量S。

图4是根据本发明的实施例的用于执行基于多普勒频移的机制选择(regime selection)的典型图表。参照图4，示出了一组曲线，其示出了仿真MIMO通信系统的吞吐量性能结果。图4中示出的图表用于描述本发明的典型实施例的各方面特征。因此，可改变图4中示出的仿真的特征，以实现本发明的各个实施例。

图4中的水平轴表示测得的多普勒频移值，其单位为Hz。图4中的垂直轴表示测得的吞吐量性能，其单位为BPS/Hz。仿真MIMO通信系统是典型的4×1MIMO系统，其中f_center＝2GHz。图4中示出的仿真边界提供了在3GPPLTEMIMO通信系统中节点B(典型发射站)和单用户设备(UE)(典型接收站)之间的RF信道通信仿真。通过仿真RF信道传送的信号使用OFDM。可使用4-QAM生成该信号发送的代码字。可使用具有2/3编码率的二进制卷积码(BCC)生成用于生成代码字的数据。在接收站测得的SNR是10dB。从接收站向发射站传送反馈数据的时延是0.75毫秒(ms)。

在图4中，曲线502表示在闭环操作机制中运行时，仿真MIMO系统的典型吞吐量结果。在闭环操作机制中，采用波束成形技术发送仿真MIMO系统信号。在闭环操作机制中，信道估计矩阵H中的各个信道估计系数可表示成浮点数值。曲线504表示在混用操作机制中运行时，仿真MIMO系统的典型吞吐量结果。在混用操作机制中，采用STC发送仿真MIMO系统信号。反馈信息表示成1比特二进制值。曲线506表示在开环操作机制中运行时，仿真MIMO系统的典型吞吐量结果。在开环操作机制中，采用STC发送仿真MIMO系统信号。

在图4示出的仿真MIMO系统中，对于多普勒频移值位于D≤D_closed的范围内，在闭环操作机制中运行时，仿真MIMO系统的吞吐量性能最佳。在图4中的突出点503，D＝D_closed。在点503，对于闭环操作机制和混用操作机制，仿真MIMO系统的吞吐量性能约等于2.59BPS/Hz。

对于多普勒频移值D_closed＜D＜D_open，在混用操作机制中运行时，仿真MIMO系统的吞吐量性能最佳。在图4中的突出点505，D＝D_open。在点505，对于混用操作机制和开环操作机制，仿真MIMO系统的吞吐量性能约等于2.59BPS/Hz。对于多普勒频移值D_closed＞D＞D_open，在混用操作机制中运行时，仿真MIMO系统的吞吐量性能最佳。对于多普勒频移值D≥D_open，在开环操作机制中运行时，仿真MIMO系统的吞吐量性能最佳。

在本发明的各个实施例中，发射站402，当其在混用操作机制中使用时，可使用STC基于缩减量反馈信息(F1)生成发射信号。在该例子中，发射站402可基于从接收站422接收到的反馈数据中的转角(angle rotation)值θ生成发射信号。在本发明的典型实施例中，接收站422可发送反馈信息，该反馈信息可使用单比特值指定转角值θ。发射站可将接收到的单比特值与准正交STBC或SFBC一起使用。

申请日为2007年6月6日，申请号为11/759,203的美国专利申请公开了用于准正交STBC或SFBC的典型方法，在此结合引用，以作参考。

图5是根据本发明的实施例的具有分集发射的STBC的典型框图。参照图5，示出了发射站402和接收站422。该发射站402可包括STBC编码器602。该发射站402可通过使用发射天线512a、512b、512c和512d中的至少一部分同时发送多个RF输出信号来进行分集发送。接收站422可包括STBC解码器604。该接收站422可通过接收天线522接收信号。

在连续时刻(time instant)，发射站402可使用STBC同时发送数据符号组632、634、636和638。在本发明的典型实施例中，各个数据符号x(t_k)可包括OFDM符号，该符号可在时刻t_k出现在空间数据流中。这样，在4×1STBC分集发送系统中，在时刻t_k、t_k+1、t_k+2、t_k+3时出现在单个数据流中的多个数据符号x(t_k)、x(t_k+1)、x(t_k+2)、x(t_k+3)可通过多个发射天线512a、512b、512c和512d同时发送。当发送数据符号组632时，发射站402可通过发射天线512a发送代码字s(0，k)＝x(t_k)，并通过发射天线512b发送代码字s(1，k+1)＝x^*(t_k+1)，在此x^*是指x的复共轭。发射站402可通过发射天线512c发送代码字s(2，k+2)＝x(t_k+2)，并通过发射天线512d发送代码字s(3，k+3)＝x^*(t_k+3)。

当发送数据符号组634时，发射站402可通过发射天线512a发送代码字s(0，k+1)＝x(t_k+1)，并通过发射天线512b发送代码字s(1，k)＝x^*(t_k)。发射站402可通过发射天线512c发送代码字s(2，k+3)＝x(t_k+3)，并通过发射天线512d发送代码字s(3，k+2)＝x^*(t_k+2)。

当发送数据符号组636时，发射站402可通过发射天线512a发送代码字s(0，k+2)＝x(t_k+2)，并通过发射天线512b发送代码字s(1，k+3)＝c·x^*(t_k+3)。发射站402可通过发射天线512c发送代码字s(2，k)＝-c·x(t_k)，并通过发射天线512d发送代码字s(3，k+1)＝x^*(t_k+1)。变量c是指如下列等式所示的转角值：

c＝e^jθ[3]

在此，θ是指转角值。在本发明的各个实施例中，接收站422可计算等式[3]中的值c。

可基于传递系数因子h₀对由发射天线512a发送并经过通信媒介传送到接收站422的信号进行修正。可基于传递系数因子h₁对由发射天线512b发送并经过通信媒介传送的信号进行修正。可基于传递系数因子h₂对由发射天线512c发送并经过通信媒介传送的信号进行修正，并且可基于传递系数因子h₃对由发射天线512d发送并经过通信媒介传送的信号进行修正。

准正交空时分组码(STBC)是在无线通信领域中的某些分集发射系统中使用的方法。准正交STBC的目的是其可使得无线通信系统在发射站使用分集发射的优势而同时在接收站使用简化的解码技术。

如下所示，在本发明的典型实施例中，信道估计矩阵H_new可基于矩阵H_eff和旋转矩阵C的Hadamard乘积计算出来：

$\left[\begin{array}{cccc}{h}_0& h_1& h_2& h_3\\ h_1^{*}& {-h}_0^{*}& h_3^{*}& -h_2^{*}\\ h_2& h_3& h_0& h_1\\ h_3^{*}& -h_2^{*}& h_1^{*}& -h_0^{*}\end{array}\right]\⊗\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& 1& 1& 1\\ c& 1& 1& c\\ 1& c^{*}& c^{*}& 1\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{h}_0& h_1& h_2& h_3\\ h_1^{*}& -h_0^{*}& h_3^{*}& -h_2^{*}\\ c\·h_2& h_3& h_0& c\·h_1\\ h_3^{*}& -c^{*}\·h_2^{*}& c^{*}\·h_1^{*}& -h_0^{*}\end{array}\right]---\left[4\right]$

在此，等式[4]左边的第一矩阵表示准正交STBC传输的有效信道估计，等式[4]左边的第二矩阵是旋转矩阵C且等式[4]右边的矩阵是矩阵Hnew。当由发射站402同时发送的信号基于旋转矩阵C旋转时，矩阵H_new表示的有效信道估计矩阵。在旋转矩阵C中，矩阵系数值c表示等式[3]中示出的转角因子。与准正交空时编码有关的串扰项(crosstalk term)δ可表示为如下列等式所示：

$\mathrm{\δ}=h_0^{*}\·h_2+h_1\·h_3^{*}+c^{*}\·{(h_0^{*}\·h_2+h_1\·h_3^{*})}^{*}---\left[5\right]$

在本发明的各个实施例中，可确定c值，这样串扰项δ≈0。算得的c值可符合如下列等式示出的情况：

$c=\exp (-j\·(2\·\mathrm{angle}(h_0^{*}\·h_2+h_1\·h_3^{*})+\mathrm{\π}))---\left[6\right]$

等式[3]中所指的转角值θ可表示成如下列等式所示：

$\mathrm{\θ}=2\·\mathrm{angle}(h_0^{*}\·h_2+h_1\·h_3^{*})---\left[7\right]$

在此， $a=h_0^{*}\·h_2+h_1\·h_3^{*}---\left[8\right]$

在本发明的典型实施例中，转角因子c可表示成单比特值，例如：

如果 $\left(\right|\mathrm{Re}(h_0^{*}\·h_2+h_1\·h_3^{*})|>|\mathrm{Im}(h_0^{*}\·h_2+h_1\·h_3^{*})\left|\right)---\left[9\right]$

c＝1；        /^＊θ＝0，angle(a)＝0^＊/

否则

c＝-1；       /^＊θ＝π，angle(a)＝¹/₂π^＊/

在等式[9]示出的本发明的典型实施例中，转角因子c的单个比特表示使得c值指示两个不同的转角值：θ＝0和θ＝π。在本发明的另一典型实施例中，转角因子可表示成二比特值。该c的二比特值表示使得c值可指示4个不同的转角值。在本发明的各个实施例中，转角因子c可由m-比特表示，在此m表示选定数量的比特。

在本发明的各个实施例中，当接收站422在混用机制中运行时，接收站422可将单比特值在反馈数据中发送给发射站402。该单比特值可表示转角因子c的值。当发射站402在混用操作机制中运行并接收反馈数据中的单比特值时，发射站可基于接收到的转角因子c使用STC发送信号。

当应用此处公开的原理以使得接收站422基于检测的多普勒频移和/或基于测得的速率生成缩减量F1时，可以实现本发明的各个实施例。缩减量F1可在反馈数据中传输。就这一点而言，接收站422可发送反馈数据，例如该反馈数据可用于生成波束成形信号和/或空时编码信号。基于接收到的反馈数据中的缩减量F1，发射站402可生成例如波束成形和/或空时编码信号。

图6A是根据本发明的实施例的用于在MIMO通信系统中的发射站运行机制适应的典型步骤的流程图。在图6中示出的本发明的典型实施例中，当在开环操作机制中运行时，发射站发射波束成形信号。参照图6A，在步骤601中，可建立多普勒频移阈值：D_closed表示闭环操作机制阈值，且D_open表示开环操作机制阈值。在步骤603中，该发射站可通过上行链路RF信道接收信号矢量Y。在步骤606中，发射站可基于接收到的信号矢量Y确定多普勒频移D_TX。在步骤608中，发射站可确定是否D_TX小于D_closed阈值。在D_TX＜D_closed的例子中，在步骤610中，发射站可接收完整F1。在步骤612中，发射站可基于完整F1生成波束成形信号矢量。该信号矢量S表示可由发射站同时发射的一组信号。

回到步骤608，在D_TX≥D_closed的例子中，在步骤614中，发射站可基于接收到的信号矢量Y计算信道估计矩阵H。在步骤616中，发射站可确定D_TX是否大于D_open阈值。在D_TX≥D_closed的例子中，在步骤618中，发射站可基于算得的信道估计矩阵生成信号矢量S。

回到步骤616，在D_closed≥D_TX≥D_open的例子中，在步骤620中，发射站可接收缩减量F1。在步骤622中，发射站可基于缩减量F1生成信号矢量S。

图6B是根据本发明的实施例的用于在MIMO通信系统中的发射站运行机制适应的典型步骤的流程图。在图6B中示出的本发明的典型实施例中，当在开环操作机制中运行时，发射站发射STC。比较图6A和6B，在图6B中，未示出基于接收到的信号矢量Y(图6A，步骤614)计算信道估计的步骤。作为替换的，步骤616接在步骤608之后。在D_TX≥D_closed的例子中，在步骤619中，发射站可基于STC生成信号矢量S。

图7是根据本发明的实施例的用于在MIMO通信系统中的接收站运行机制适应的典型步骤的流程图。参照图7，在步骤702中，可建立多普勒频移阈值：D_closed表示闭环操作机制阈值，且D_open表示开环操作机制阈值。在步骤704中，接收站可通过下行链路RF信道接收信号矢量Y。在步骤706中，接收站可基于接收到的信号矢量Y计算信号估计矩阵。在步骤708中，接收站可基于接收到的信号矢量确定多普勒频移D_RX。在步骤710中，接收站可确定D_RX是否小于D_closed阈值。在D_RX＜D_closed的例子中，在步骤710中，接收站可基于信道估计矩阵H生成完整F1。在步骤714中，接收站可通过上行链路RF信道发送反馈信息中的完整F1。

回到步骤710中，在D_RX≥D_closed的例子中，在步骤716中，接收站可确定D_RX是否大于D_open阈值。在D_RX≥D_open的例子中，在步骤718中，不生成和/或发送反馈信息。

回到步骤716，在D_closed≥D_RX≥D_open的例子中，在步骤720中，接收站可生成缩减量F1。在步骤722，接收站可通过上行链路RF信道发送缩减量F1。

应用于多天线系统的用于在不同的闭环、开环和混合技术之间进行自适应的方法和系统的各个方面包括可生成通过通信媒介同时发送的多个信号的发射站402，该多个信号可基于下列选定的一个生成：完整F1、缩减量F1或非反馈信息。该选定可在发射站基于确定的多普勒频移来确定。该多普勒频移可基于在发射站402通过通信媒介接收到的信号来确定。

当确定的多普勒频移小于或等于闭环操作机制阈值时，该发射站402可在闭环操作机制中运行。当发射站402是在闭环操作机制中运行时，发射站402可基于反馈信息中的完整F1生成多个同时发送的信号。可基于完整F1生成多个波束成形权重。发射站402可基于所述多个波束成形权重生成波束成形的多个同时发送的信号。

当确定的多普勒频移大于或等于闭环操作机制阈值但小于或等于开环操作机制阈值，发射站402可在混用操作机制中运行。当发射站402在混用操作机制中运行时，发射站402可基于缩减量F1生成多个同时发送的信号。该缩减量F1可表示为m-比特二进制值。在本发明的典型实施例中，缩减量F1可表示成单比特值。可给予所述二进制值确定转角值θ。该转角值可用于基于空时编码(STC)如STBC或SFBC生成多个发射信号。

当确定的多普勒频移大于开环操作机制阈值，该发射站402可在开环操作机制中运行。当发射站402在开环操作机制中运行时，发射站402可生成多个同时发送的信号而不使用到反馈信息。发射站402可基于通过通信媒介接收到的信号计算信道估计矩阵。发射站402可基于算得的信道估计矩阵和/或基于STC生成多个同时发送的信号。

在本发明的典型实施例中，完整F1的数量D[F1_Full]可包括CSI数据的浮点表示(由信道估计矩阵H表示)和/或波束权重数据(由波束成形矩阵V表示)。

在本发明的另一典型实施例中，缩减量F1D[F1_Reduced]可包括波束成形矩阵V中的波束成形权重数据的量化版本。波束成形矩阵的量化版本V^Q可以是波束成形矩阵的缩减量版本，这样D[V^Q]＜D[V]。

在本发明的又一典型实施例中，缩减量F1的数量，D[F1_Reduced]可包括波束成形矩阵V中的波束成形权重数据的数据压缩版本。波束成形矩阵的数据压缩版本V^Cmp可以是波束成形矩阵的缩减量版本，这样D[V^Cmp]＜D[V]。

在本发明的又一典型实施例中，缩减量F1的数量，D[F1_Reduced]可包括波束成形权重数据，其可选自码簿(codebook)。码簿可以是为各个波束成形权重特别指定的特许值(permitted value)。各个波束权重的值可选自码簿中特别指定的特许值组。该码簿生成的波束成形矩阵的版本V^Cbk可以是波束成形矩阵的缩减量版本，这样D[V^Cbk]＜D[V]。

在本发明的又一典型实施例中，缩减量F1的数量，D[F1_Reduced]可包括信道估计数据H的缩减量版本。该波束成形矩阵的缩减量版本H^ε可为信道估计矩阵的缩减量版本，这样D[H^ε]＜D[H]。

当通信媒介的特征动态改变时，本发明的各个实施例可在MIMO通信系统中实现。发射站和/或接收站可通过观察算得的信道估计值的改变和/或基于在特定的时间间隔观察到的接收到的反馈信息中包含的数据的值的改变来确定通信媒介中的动态改变程度。例如，当通信媒介包括慢衰落信道环境(slowfading channel environment)时，发射站和接收站可在闭环操作机制中运行。当通信媒介包括快衰落信道环境时，发射站和接收站可在开环操作机制中运行。当通信媒介既不包括慢衰落信道环境，又不包括快衰落信道环境时，发射站和接收站可在混用操作机制中运行。

在本发明的一个实施例中，可提供一种机器可读存储。其内存储的计算机程序包括至少一个代码段，所示至少一个代码段由机器执行而使得所述机器执行上述步骤，以在无线通信系统中处理信号以在HSDPA CQI选择中执行自适应噪声滤波。

因此，本发明可以通过硬件、软件，或者软、硬件结合来实现。本发明可以在至少一个计算机系统中以集中方式实现，或者由分布在几个互连的计算机系统中的不同部分以分散方式实现。任何可以实现所述方法的计算机系统或其它设备都是可适用的。常用软硬件的结合可以是安装有计算机程序的通用计算机系统，通过安装和执行所述程序控制计算机系统，使其按所述方法运行。在计算机系统中，利用处理器和存储单元来实现所述方法。

本发明还可以通过计算机程序产品进行实施，所述程序包含能够实现本发明方法的全部特征，当其安装到计算机系统中时，通过运行，可以实现本发明的方法。本申请文件中的计算机程序所指的是：可以采用任何程序语言、代码或符号编写的一组指令的任何表达式，该指令组使系统具有信息处理能力，以直接实现特定功能，或在进行下述一个或两个步骤之后，a)转换成其它语言、编码或符号；b)以不同的格式再现，实现特定功能。

本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (5)

1.一种通信系统中信号处理的方法，其特征在于，所述方法包括：

使用下列条件中选定的一个生成通过通信媒介同时发送的多个信号：

基本数量的反馈信息，

所述基本数量的缩减量版本的反馈信息，

或不使用反馈信息，

其中所述选定是基于确定的多普勒频移，基于确定的多普勒频移选定所述条件中的一个的步骤包括：

建立闭环操作机制阈值和开环操作机制阈值；

基于通过通信媒介接收到的信号矢量确定多普勒频移；

判断确定的多普勒频移是否小于所述闭环操作机制阈值，是则接收所述基本数量的反馈信息，基于所述基本数量的反馈信息生成波束成形信号矢量；否则基于接收到的信号矢量计算信道估计矩阵；

判断确定的多普勒频移是否大于所述开环操作机制阈值，是则基于计算得的信道估计矩阵生成波束成形信号矢量；否则接收所述基本数量的缩减量版本的反馈信息；

基于接收到的所述基本数量的缩减量版本的反馈信息生成波束成形信号矢量；

其中，生成的波束成形信号矢量表示通过通信媒介同时发送的多个信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括基于所述基本数量的反馈信息生成多个波束成形权重。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法包括基于所述多个波束成形权重生成所述多个同时发送的信号。

4.一种通信系统中信号处理的系统，其特征在于，所述系统包括：

一个或多个电路，用于使用下列条件中选定的一个生成通过通信媒介同时发送的多个信号：

基本数量的反馈信息，

所述基本数量的缩减量版本的反馈信息，

或不使用反馈信息，

其中所述选定是基于确定的多普勒频移：

所述一个或多个电路建立闭环操作机制阈值和开环操作机制阈值；

所述一个或多个电路基于通过通信媒介接收到的信号矢量确定多普勒频移；

所述一个或多个电路判断确定的多普勒频移是否小于所述闭环操作机制阈值，是则接收所述基本数量的反馈信息，基于所述基本数量的反馈信息生成波束成形信号矢量；否则基于接收到的信号矢量计算信道估计矩阵；

所述一个或多个电路判断确定的多普勒频移是否大于所述开环操作机制阈值，是则基于计算得的信道估计矩阵生成波束成形信号矢量；否则接收所述基本数量的缩减量版本的反馈信息；

所述一个或多个电路基于接收到的所述基本数量的缩减量版本的反馈信息生成波束成形信号矢量；

其中，生成的波束成形信号矢量表示通过通信媒介同时发送的多个信号。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述一个或多个电路用于基于所述基本数量的反馈信息生成多个波束成形权重。

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