专利名称：多发射天线的多输入多输出传输方法、系统及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术，尤其涉及多发射天线的多输入多输出(MIMO)传输方法、系统及装置。
背景技术：
在移动通信系统中，高速下行分组接入(HSDPA)技术因其自适应调制和编码(AMC)、混合自动重传请求(HARQ)、基站节点(Node B)的快速包调度(FPS)等关键技术，实现了下行链路上的高速数据传输，因而得到了广泛的应用。
在HSDPA技术中，可提供以2ms间隔在用户之间切换的高速下行共享信道(HS-DSCH)，为了实现HS-DSCH传输，HSDPA引入了三个新的物理信道，即高速物理下行共享信道(HS-PDSCH)、高速共享控制信道(HS-SCCH)和高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)。其中，HS-PDSCH用于承载高速下行用户数据信息；HS-SCCH用于承载解调伴随数据信道HS-PDSCH所需的信令；HS-DPCCH用于承载反馈承载在HS-PDSCH上的数据接收正确与否的信息，以及反馈信道质量指示(CQI)信息。
为了进一步增强HSDPA的无线性能，HSDPA中引入了多输入多输出(MIMO)技术，并提出在HSDPA MIMO中采用双发射天线阵(D_TxAA)结构，即2×2预编码MIMO，如图1(a)所示，1(a)为现有技术中HSDPA MIMO传输系统中发射机的结构示意图。当Node B调度为双流传输时，HS-DSCH基本传输块和HS-DSCH第二传输块分别经过各自所处通路中的传输信道处理单元(包括信道编码、速率匹配、调制等操作)和扩频加扰处理单元后，通过加权处理单元中的加权系数w1、w2、w3和w4加权后形成两路信号，然后分别加入导频公共导频信道1(CPICH1)和公共导频信道2(CPICH2)后，经两个不同的天线发射出去；当Node B调度为单流传输时，只有HS-DSCH基本传输块进行传输，并通过加权处理单元中的加权系数w1和w2加权后形成两路信号，同样加入导频CPICH1和CPICH2后经两个不同的天线发射出去。其中，图1(a)中的预编码加权系数w1、w2、w3和w4的取值满足如下关系
对于上述w1、w2、w3和w4的取值，在双流传输时，对形如的预编码矩阵，Node B可采用如下四种预编码矩阵对双流数据进行预编码 在单流传输时，对形如的预编码向量，Node B可采用如下四种预编码向量对单流数据进行预编码 接收时，可采用如图1(b)所示的接收机进行接收，图1(b)为现有技术中HSDPA MIMO传输系统中接收机的结构示意图。其中，接收天线单元中的天线接收到来自发射机的发射信号后，接收信号处理单元对接收天线接收的信号进行信号解析处理，得到发射机发射信号的估计，之后由数据解码单元对所估计的发射信号进行去扰、解扩和信道解码等解码处理，得到发射机发射的数据。具体包括双流传输时，接收机对接收天线接收到的接收信号经过导频分离单元分离出发射机添加的导频，根据导频由信道估计单元分别估计出从第i个发射天线到第j个接收天线(i＝1，2，j＝1，2)的信道矩阵，将估计的信道矩阵提供给等效信道矩阵计算单元，由等效信道矩阵计算单元根据发射机采用的预编码权系数对应的预编码矩阵以及信道估计单元估计的信道矩阵计算出等效信道矩阵，根据所计算的等效信道矩阵由均衡器系数计算单元计算出均衡器的系数，提供给均衡处理单元中的两个均衡器，两个均衡器分别对两路接收信号进行均衡处理，得到HS-DSCH基本传输块和第二传输块对应的两路编码扩频信号的估计，即信号流1和信号流2，之后由数据解码单元中的去扰和解扩单元进行去扰解扩处理后，由信道解码单元进行信道解码，得到发射机发送的基本传输块和第二传输块数据。单流传输时，过程类似，只是最后将所估计的两个接收支路信号进行分集合并后，得到一个输出信号流，之后对所输出的信号流进行去扰、解扩和信道解码等解码处理，得到发射机发送的基本传输块数据。
在引入MIMO技术后，HSDPA信道的组成和功能并没有发生变化，只是在HSDPA信道中的HS-SCCH和HS-DPCCH中，为了支持MIMO传输，相应的承载了一些新的控制信息，如用于表示MIMO传输中预编码权w1、w2、w3和w4的取值信息等。
由于采用多于双发射天线的多发射天线阵结构时，所获取的SNR增益比采用双发射天线阵结构时要高，因此现有技术中有提案提出在HSDPA中使用多发射天线阵的MIMO结构，如4个发射天线双接收天线结构，即4×2预编码MIMO，并提出采用新的预编码矩阵来实现4×2的预编码MIMO，但此时需要相应地修改HS-SCCH和HS-DPCCH中的信令结构以承载4×2的预编码MIMO的控制信息，并且新的预编码矩阵也只能支持4×2的预编码MIMO，不能支持3×2以及n×2(n＞4)的预编码MIMO。可见，现有技术中提出的多发射天线的MIMO传输缺乏灵活性，且实现复杂。
发明内容
有鉴于此，本发明一方面提供一种多发射天线的多输入输出传输方法、发射和接收方法；另一方面提供一种多发射天线的多输入输出传输系统及装置，以便简化多发射天线MIMO的实现过程，提高灵活性。
本发明所提供的多发射天线的多输入输出传输方法，包括 发送端将预编码加权后形成的两路信号转换为M个发射信号，其中，M为大于2的整数，将所转换的M个发射信号分别加入导频后，通过M个发射天线发射出去； 接收端对来自M个发射天线的发射信号进行接收，获取发送端发送的数据。
本发明所提供的多发射天线的多输入输出发射方法，包括发送端将预编码加权后形成的两路信号转换为M个发射信号，其中，M为大于2的整数，将所转换的M个发射信号分别加入导频后，通过M个发射天线发射出去。
本发明所提供的多发射天线的多输入输出接收方法，包括接收端对来自M个发射天线的发射信号进行接收，获取发送端发送的数据。
本发明所提供的多发射天线的多输入输出传输系统，包括发射机和接收机，其中，发射机包括发射信号转换单元和发射天线单元， 所述发射机的发射信号转换单元，用于将加权后形成的两路信号转换为M个发射信号，其中，M为大于2的整数，将所转换的M个发射信号分别加入导频后，发送给发射天线单元； 所述发射机的发射天线单元，用于将M个发射信号通过M个发射天线发射出去； 所述接收机，用于对来自M个发射天线的发射信号进行接收，获取发射机发送的数据。
本发明所提供的多发射天线的多输入输出传输装置，包括发射机和接收机。
其中，发射机包括发射信号转换单元和发射天线单元，其中， 发射信号转换单元，用于将加权后形成的两路信号转换为M个发射信号，其中，M为大于2的整数，将所转换的M个发射信息分别加入导频后，输出给发射天线单元； 发射天线单元，用于将M个发射信号通过M个发射天线发射出去。
接收机包括接收天线单元、接收信号处理单元和数据解码单元，其中， 接收天线单元，用于通过接收天线接收来自发射机M个发射天线的发射信号，将所接收的信号输出给接收信号处理单元； 接收信号处理单元，用于对接收天线单元接收的M个发射信号进行信号解析处理，得到发射机发射信号的估计，将所估计的发射信号输出给数据解码单元； 数据解码单元，用于对接收信号处理单元估计的发射信号进行解码，得到发送端发送的数据。
从上述方案可以看出，本发明中Node B将待发送数据通过2×2预编码MIMO中的加权系数加权后，生成两路信号，即两路信号的生成采用的是现有的2×2预编码MIMO，从而无需改变现有的预编码矩阵，相应地，HS-SCCH和HS-DPCCH中的信令结构也无需改变，实现比较简单；之后，将所生成的两路信号转换为两个以上的预先设定数目M个发射信号，将所转换的M个发射信号通过M个发射天线发射出去，该转换过程无需改变预编码矩阵，而且转换方式多样，并且随意转换发射信号的个数，因此灵活性较高。
图1(a)为现有技术中HSDPA MIMO传输系统中发射机的结构示意图； 图1(b)为现有技术中HSDPA MIMO传输系统中接收机的结构示意图； 图2为本发明实施例一中多发射天线的MIMO传输方法的流程图； 图3为本发明实施例一中多发射天线的MIMO传输系统的结构示意图； 图4为图3所示多发射天线的MIMO传输系统中发射机的结构示意图； 图5(a)为图3所示多发射天线的MIMO传输系统中接收机处理双流接收信号的过程示意图； 图5(b)为图3所示多发射天线的MIMO传输系统中接收机处理单流接收信号的过程示意图； 图6为本发明实施例二中多发射天线的MIMO传输方法的流程图； 图7为本发明实施例二中多发射天线的MIMO传输系统中发射机的结构示意图； 图8(a)为本发明实施例二中多发射天线的MIMO传输系统中接收机处理双流接收信号的过程示意图； 图8(b)为本发明实施例二中多发射天线的MIMO传输系统中接收机处理单流接收信号的过程示意图。
具体实施例方式 在对本发明实施例的多发射天线的MIMO传输方法及系统进行详细描述之前，先对现有技术中基于图1(a)和图1(b)所示2×2预编码MIMO传输系统的发射信号与接收信号的情况进行简单介绍。
在图1(a)和图1(b)所示2×2预编码MIMO传输系统中，假设信道的时延扩展长度为L个码片，每个码片包含P个采样点，均衡滤波器长度为F个码片，并且假设该MIMO传输系统不进行预编码操作，即假设预编码矩阵为单位矩阵则对于2×2的无预编码的MIMO传输系统，发射天线的发射信号向量可表示为 其中，di(k)(i＝1，2)为第i个发射天线的发射信号，该发射信号为(F+L-2)×1阶的向量，下标“(2)”表示双流传输。
接收天线的接收信号向量可表示为 其中，rj(k)(j＝1，2)为第j个接收天线的接收信号，该接收信号为即×1阶的向量；Hi，jT(i＝1，2，j＝1，2)为第i个发射天线到第j个接收天线的信道矩阵，由接收端根据导频CPICH1和CPICH2估计得到，该信道矩阵为FP×(F+L-2)阶的矩阵，上标“T”表示矩阵转置；n(k)为高斯白噪声。
根据接收信号，采用线性最小均方误差(LMMSE)均衡器，可得到两个发射信号的估计值y(k)，如下所示 其中，标号“～”表示估计值，D为均衡器延时，LMMSE均衡器系数向量g(2)为 或者 其中σn2为噪声方差，Ps为发射信号功率，即第D+1个元素为1其余元素均为0，上标“H”表示共轭转置，上标“-1”表示逆矩阵。
上述过程是在假设图1(a)和图1(b)所示MIMO传输系统不进行预编码操作的情况下得出的，实际上，为了增加MIMO传输系统的容量，图1(a)和图1(b)所示MIMO传输系统是按照式(1)至式(3)所示预编码向量和预编码矩阵进行预编码的，则对于2×2的预编码MIMO传输系统，Node B调度为双流传输时，发射天线的发射信号向量可表示为(标号“^”表示预编码MIMO相关的量) 其中，I0为F+L-2维的单位矩阵，为式(3)所示的预编码矩阵，矩阵运算符
表示克罗内克积(Kronecker积)。
接收天线的接收信号向量可表示为 (9) 其中，为等效的信道矩阵。
根据接收信号，采用两路线性最小均方误差(LMMSE)均衡器，可得到两个发射信号的估计值
如下所示 其中，或Node B调度为单流传输时，发射天线的发射信号向量可表示为 其中，d(1)(k)为(F+L-2)×1阶的向量，I0为F+L-2维的单位矩阵，为式(2)所示的预编码向量，矩阵运算符
表示Kronecker积，下标“(1)”表示单流传输。
第j个接收天线接收到的接收信号可表示为 其中，为等效的信道矩阵，为第i个发射天线到第j个接收天线的信道矩阵，由接收端根据导频CPICH1和CPICH2估计得到 对第j个接收天线接收到的信号，采用线性最小均方误差(LMMSE)均衡器，可得到发射信号的估计值
如下所示 其中， 或 其中，信道矩阵 基于上述原理，本发明实施例中，将上述两个发射信号转换为多个发射信号后，通过多个发射天线发射出去。即本发明实施例的基本思想是发送端将加权后形成的两路信号转换为M个发射信号，其中，M为大于2的整数，将所转换的M个发射信号分别加入导频后，通过M个发射天线发射出去；UE对来自M个发射天线的发射信号进行接收，获取Node B发送的HS-DSCH基本传输块和第二传输块对应的两路编码信号的估计。
其中，将所形成的两路信号转换为M个发射信号的方法至少包括以下两种 第一种方法在所形成的两路信号构成的2×1阶的信号向量前面，乘以M×2阶的变换矩阵，得到M×1阶的发射信号向量，即得到M个发射信号。
第二种方法对所形成的两路信号通过延迟不同的码片生成各路信号的时延副本，利用两路信号本身及各自的时延副本得到M个发射信号。
下面结合具体实施例及附图对采用上述两种方法的多发射天线的MIMO传输方法及系统进行详细描述。
假设预先设定数目，即发射天线的个数为M，其中M为大于2的整数。
实施例一采用第一种方法 参见图2，图2为本发明实施例一中多发射天线的MIMO传输方法，如图2所示，该方法包括如下步骤 步骤201，发送端将待发送数据通过预编码加权后，形成两路信号。
其中，当Node B调度为双流传输时，则HS-DSCH基本传输块和HS-DSCH第二传输块分别经过各自所处通路中的传输信道处理单元和扩频加扰处理单元后，通过加权处理单元中的加权系数w1、w2、w3和w4加权后形成两路信号，即式(8)中的 当Node B调度为单流传输时，则HS-DSCH基本传输块经过自身所处通路中的传输信道处理单元和扩频加扰处理单元后，通过加权处理单元中的加权系数w1和w2加权后形成两路信号，即式(12)中的 步骤202，在所形成的两路信号构成的2×1阶的信号向量前面，乘以M×2阶的变换矩阵，得到M×1阶的发射信号向量，对M×1阶的发射信号向量中的每一个发射信号分别加入导频后，通过M个发射天线发送出去。
本步骤中，利用M×2阶变换矩阵乘以两路信号构成的2×1阶的信号向量，得到M×1阶的发射信号向量。其中，M×2阶变换矩阵的两个列向量为相互正交的单位向量，若M×2阶变换矩阵为E＝[e1，e2]，其中e1和e2为所述M×2阶变换矩阵的两个列向量，即有 其中，M×2阶变换矩阵可以是M×M阶的离散付立叶变换(DFT)矩阵，离散哈达玛(Hadamard)变换(DHT)矩阵、离散余弦变换(DCT)矩阵、Walsh变换(WMT)矩阵等正交变换矩阵的任意不同的两个列向量组成的M×2阶矩阵。
以M×M阶的离散付立叶变换矩阵为例，则M×M阶的离散付立叶变换矩阵可以表示为
其中，以M取值为4，即4×2预编码MIMO为例，则4×4阶DFT矩阵与4×2阶变换矩阵E分别可以为 以M取值为3，即3×2预编码MIMO为例，则3×3阶DFT矩阵与3×2阶变换矩阵E分别可以为 Node B调度为双流传输时，发射天线的发射信号向量可表示为 Node B调度为单流传输时，发射天线的发射信号向量可表示为 其中，对发射信号向量
或
中的每个发射信号分别加入不同的导频，如导频1，导频2，......，导频M。之后，将加入导频后的M个发射信号发送出去。
步骤203，接收端对来自M个发射天线的发射信号进行接收，获取发送端发送的数据。
其中，双流传输时，接收端通过两个接收天线接收到的接收信号向量可表示为 其中，为等效的信道矩阵，Hi，jT(i＝1，2，...，M，j＝1，2)为第i个发射天线到第j个接收天线的信道矩阵，由接收端根据导频1、导频2、......、导频M估计得到。
之后，接收端根据接收信号，采用两路LMMSE均衡器，可得到两个发射信号的估计值
如下所示 其中，系数向量
为 或为 其中，信道矩阵 之后，对所估计的发射信号进行去扰、解扩和信道解码等解码处理，得到发送端发送的数据。由于去扰、解扩和信道解码等解码处理与现有技术中的处理过程相同，因此，本文中不再赘述。
单流传输时，接收端通过第j个接收天线接收到的信号可表示为 其中，为等效的信道矩阵。Hi，jT(i＝1，2，...，M，j＝1，2)为第i个发射天线到第j个接收天线的信道矩阵，由接收端根据导频1、导频2、......、导频M估计得到。
之后，接收端根据接收信号，采用单路LMMSE均衡器，可得到发射信号的估计值
如下所示 其中，系数向量
为 或为 其中，信道矩阵 最后，两个接收天线的LMMSE均衡器输出经过分集合并后，输出经分集合并后的信号，其中，所述分集合并可以是最大比合并、等增益合并、选择性合并等合并方式之一。
之后，对所估计的发射信号进行去扰、解扩和信道解码等解码处理，得到发送端发送的数据。
上述对本发明实施例一中的多发射天线的MIMIO方法进行了详细描述，下面再对本发明实施例一中的多发射天线的MIMO传输系统进行详细描述。
参见图3，图3为本发明实施例一中多发射天线的MIMO传输系统的结构示意图。如图3所示，该系统包括发射机和接收机。
其中，发射机，用于将待发送数据通过2×2预编码MIMO中的加权系数加权后，形成两路信号，将所形成的两路信号转换为两个以上的预先设定数目M个发射信号，将所转换的M个发射信号分别加入导频后，通过M个发射天线发射出去。
接收机，用于对来自M个发射天线的发射信号进行接收，获取发射机发送的数据。
具体实现时，发射机具体可包括两路传输信道处理单元、两路扩频加扰处理单元、加权处理单元、发射信号转换单元和发射天线单元。
其中，两路传输信道处理单元，用于对两路数据进行信道编码、速率匹配及调制处理，将处理后的数据输出给各自通路中的扩频加扰单元。其中，两路数据可分别为HS-DSCH基本传输块和HS-DSCH第二传输块。
两路扩频加扰单元，用于对来自各自通路中传输信道处理单元的数据进行扩频加扰处理，将处理后的数据输出给加权处理单元。
加权处理单元，用于对来自两路扩频加扰单元的数据，通过加权系数w1、w2、w3和w4进行加权，并形成两路信号，将所形成的两路信号输出给发射信号转换单元。
发射信号转换单元，用于将来自加权处理单元的两路信号转换为M个发射信号，将所转换的M个发射信息分别加入导频后，输出给发射天线单元。
发射天线单元，用于将M个发射信号通过M个发射天线发射出去。
其中，发射信号转换单元可具体包括矩阵变换模块和导频添加模块。
其中，矩阵变换模块，用于在来自加权处理单元的两路信号构成的2×1阶的信号向量之前，乘以M×2阶的变换矩阵，得到M×1阶的发射信号向量，并将发射向量中的M个发射信号输出给导频添加模块。
导频添加模块，用于对来自矩阵变换模块的M个发射信号分别添加不同的导频后，输出给发射天线单元。
具体实现时，接收机的组成和连接关系与图1(b)所示接收机相同，其功能也类似。其不同之处在于，本实施例中的接收机接收的是来自M个发射天线的发射信号，并根据M个发射信号，获取发射机发射的HS-DSCH基本传输块和第二传输块对应的两路编码信号的估计。即接收天线单元，用于通过接收天线接收来自发射机M个发射天线的发射信号，将所接收的信号输出给接收信号处理单元，接收信号处理单元，用于对接收天线单元接收的M个发射信号进行信号解析处理，得到发送端发送的HS-DSCH基本传输块和第二传输块对应的两路编码信号的估计。
具体包括两个接收天线将所接收的信号分别提供给导频分离单元和均衡处理单元后，导频分离单元用于将接收信号中M个导频分离出来，并将分离的M个导频提供给信道估计单元；信道估计单元用于根据M个导频分别估计出从第i个发射天线到第j个接收天线(i＝1，2，...，M，j＝1，2)的信道矩阵，将所估计的信道矩阵提供给等效信道矩阵计算模块；等效信道矩阵计算单元用于根据发射机采用的预编码权系数对应的预编码矩阵和发射机采用的M×2阶的变换矩阵，以及信道估计单元估计的信道矩阵计算出等效信道矩阵，将所计算的等效信道矩阵提供给均衡器系数计算单元；均衡器系数计算单元根据所接收的等效信道矩阵计算出均衡器系数，将所计算的均衡器系数提供给均衡处理单元；均衡处理单元利用所计算的均衡器系数对接收天线接收的信号进行均衡处理，得到发射机发送信号的估计，由数据解码单元对所估计的发送信号进行去扰、解扩和信道解码等解码处理，得到发射机所发送的数据。其中，发射机采用的M×2阶的变换矩阵以及预编码矩阵等事先由来自Node B的控制信令如HS-SCCH等告知接收机。
其中，均衡处理单元由内部的均衡器执行所述信号估计的操作。其中，均衡器可以为LMMSE均衡器。
其中，接收机各功能模块的具体实现过程可与图3所示流程中的描述一致。如图5(a)和5(b)所示，图5(a)和5(b)为接收机具体处理接收信号的过程示意图。其中，图5(a)为双流传输时的处理过程示意图，图5(b)为单流传输时的处理过程示意图。
如图5(a)所示，双流传输时，导频分离单元从接收天线接收的信号中分离出导频1、导频2、......、导频M，将所分离出的导频1至导频M提供给信道估计单元；信道估计单元根据导频1到导频M估计出矩阵Hi，jT(i＝1，2，...，M，j＝1，2)，即H(M，2)T，从而得到H(M，2)，将所估计的H(M，2)提供给等效信道矩阵计算单元；等效信道矩阵计算单元根据发射机采用的预编码权系数对应的预编码矩阵W和发射机采用的M×2阶的变换矩阵E，计算出根据所计算的
和H(M，2)，计算出等效信道矩阵将所计算的等效信道矩阵
提供给均衡器系数计算单元；均衡器系数计算单元根据
计算出均衡器系数或者将所计算的
和
分别提供给两个均衡器，由两个均衡器根据得到发射机发送的两路信号的估计，分别对两路估计信号进行去扰、解扩和信道解码等解码处理，得到发射机发送的数据。
如图5(b)所示，单流传输时，导频分离单元从接收天线接收的信号中分离出导频1、导频2、......、导频M，将所分离出的导频1至导频M提供给信道估计单元；信道估计单元根据导频1到导频M估计出矩阵Hi，jT(i＝1，2，...，M，j＝1，2)，从而对两个接收天线分别得到H(M，1)，j，将所估计的H(M，1)，j提供给等效信道矩阵计算单元；等效信道矩阵计算单元根据发射机采用的预编码权系数对应的预编码矩阵Wx和发射机采用的M×2阶的变换矩阵E，计算出根据所计算的
和H(M，1)，j，计算出等效信道矩阵将所计算的等效信道矩阵
提供给均衡器系数计算单元；均衡器系数计算单元根据
计算出均衡器系数或者将所计算的
分别提供给两个均衡器，由两个均衡器分别根据进行均衡处理，之后将均衡器输出的信号通过分集合并单元进行分集合并，得到一个分集合并的信号流，对所估计信号进行去扰、解扩和信道解码等解码处理，得到发射机发送的数据。
实施例二采用第二种方法 参见图6，图6为本发明实施例二中多发射天线的MIMO传输方法，如图6所示，该方法包括如下步骤 步骤601，发送端将待发送数据通过预编码加权后，形成两路信号。
本步骤中的具体实现过程与图2所示流程步骤201中的描述一致。即通过预编码MIMO中的加权系数加权后，形成两路信号。
步骤602，对所形成的两路信号通过延迟不同的码片生成各路信号的不同时延副本，利用两路信号本身及各自的时延副本得到M个发射信号，对M个发射信号分别加入导频后，通过M个发射天线发送出去。
本步骤中，对所形成的两路信号通过延迟不同的码片生成各路信号的时延副本，若如以M取值为4，即4×2预编码MIMO为例，则可对第一路信号延迟n个码片，得到第一路信号的时延副本，对第二路信号延迟n个码片，得到第二个流的时延副本，则利用两路信号本身及各自的时延副本，得到4个发射信号；或者对两路信号中的某一路信号分别延迟n1和n2个码片，得到该路信号的两个不同的时延副本，则利用两路信号本身和某一路信号的两个不同的时延副本，得到4个发射信号。
若以M取值为3，即3×2预编码MIMO为例，则可对两路信号中的某一路信号延迟n个码片，得到该路信号的一个时延副本，则利用两路信号本身和某一路信号的一个时延副本，得到3个发射信号。
其中，所延迟的码片个数可根据实际需要进行取值，如对于两路信号中的某一路信号，需要一个时延副本时，可延迟1个码片；需要两个不同时延副本时，可分别延迟1个码片和2个码片；需要三个不同时延副本时，可分别延迟1个码片、2个码片和3个码片等。
其中，较佳地，第一路信号与其延迟不同的码片后的时延副本个数之和，应尽量与第二路信号与其延迟不同的码片后的时延副本个数之和相同。具体来说，当总的发射天线个数为大于2的偶数时，第一路信号与其延迟不同的码片后的时延副本个数之和，与第二路信号与其延迟不同的码片后的时延副本个数之后相同；当总的发射天线数为大于2的奇数时，第一路信号与其延迟不同的码片后的时延副本个数之和，与第二路信号及其延迟不同的码片后的时延副本个数之和相差为1。即两路信号中的一路信号生成的时延副本个数与另一路信号生成的时延副本个数相同，或相差为1。
举例来说，假设M为6，则较佳情况下，第一路信号的时延副本个数为2，第二路信号的时延副本个数为2，即第一路信号与其时延副本的个数之和为3，第二路信号与其时延副本的个数为3，利用两路信号及其各自的时延副本得到6个发射信号；假设M为5，则较佳情况下，第一路信号的时延副本个数为2，第二路信号的时延副本个数为1，或者第一路信号的时延副本个数为1，第二路信号的时延副本个数为2，即第一路信号与其延迟不同的码片后的时延副本个数之和为3(或2)，与第二路信号及其延迟不同的码片后的时延副本个数之和为3(或3)，二者相差为1。
本步骤中，对于Node B调度为双流传输时，发射信号仍然为只是其中两个发射信号可能还有不同时延的副本按照相应的时延进行发送。
对于Node B调度为单流传输时，发射信号仍然为同样，其中两个发射信号可能还有不同时延的副本按照相应的时延进行发送。
其中，在对M个发射信号发射之前，需要对其分别加入导频，并且可以对M个发射信号分别添加相互正交的导频，如分别添加导频1、导频2、......、导频M等；也可以对第一路信号及其时延副本添加一路相同的导频，对第二路信号及其时延副本添加另一路相同的导频，如对第一路信号及其时延副本添加导频CPICH1，对第二路信号及其时延副本添加导频CPICH2，此时在将导频添加到时延副本时，可将原导频本身按照与时延副本相同的时延延迟相同的码片数后进行添加，或者是按照时延副本延迟的时间，逐次添加相同的导频。如信号的时延副本是将信号延迟1个码片后得到的，则添加到该时延副本上的导频可以是将原导频延迟1个码片后得到的时延导频，也可以是延迟1个码片的时间后添加的导频。
此外，也可以对两路信号中任一路信号及其时延副本添加一路相同的导频，对另一路信号及其时延副本添加几个不同的导频，如对第一路信号及其时延副本添加导频CPICH1，对第二路信号添加导频CPICH2，对第二路信号的时延副本添加其它导频等；或者，对第一路信号及其时延副本添加几个不同的导频，对第二路信号及其时延副本添加几个不同的导频。
其中，第一路信号及其时延副本和第二路信号及其时延副本不能添加相同的导频。
步骤603，接收端对来自M个发射天线的发射信号进行接收，获取发送端发送的数据。
本步骤中，接收端按照和现有2×2预编码MIMO相同的接收方法进行接收即可。
即双流传输时，接收端通过两个接收天线接收到的接收信号向量
与式(9)所示公式相同，根据接收信号，采用两路LMMSE均衡器，得到的两个发射信号的估计值
与式(10)和式(11)所示公式相同，之后对估计的发射信号进行去扰、解扩和信道解码等解码处理，得到发射机发送的数据。
单流传输时，接收端通过两个接收天线接收到的接收信号向量
与式(13)所示公式相同，根据接收信号，对每个接收天线的信号采用单路LMMSE均衡器，得到的发射信号的估计值
与式(14)和式(15)所示公式相同，之后对估计的发射信号进行去扰、解扩和信道解码等解码处理，得到发射机发送的数据。
其中，Hi，jT(i＝1，2，...，M，j＝1，2)为第i个发射天线到第j个接收天线的信道矩阵，若步骤602中添加的是相互正交的导频，则此处Hi，jT由接收端根据各不同的导频估计得到，如由导频1、导频2、......、导频M估计得到；若步骤602中添加的是不同的两路导频，则此处Hi，jT由接收端根据各两路导频估计得到，如由CPICH1和CPICH2估计得到。
上述对本发明实施例二中的多发射天线的MIMIO方法进行了详细描述，下面再对本发明实施例二中的多发射天线的MIMO传输系统进行详细描述。
本实施例中的多发射天线的MIMO传输系统的组成及连接关系与图3所示系统一致，功能也类似。并且本实施例中的发射机也由两路传输信道处理单元、两路扩频加扰处理单元、加权处理单元、发射信号转换单元和发射天线单元组成，且连接关系相同，功能类似，不同之处在于，本实施例中发射机的发射信号转换单元具体包括时延副本设置模块和导频添加模块。如图7所示，图7为本发明实施例二中发射机的结构示意图。图7中，为表达清晰，以M取值大于等于4的情况为例。
其中，时延副本设置模块，用于对来自加权处理单元的两路信号通过延迟不同的码片生成各路信号的时延副本，利用两路信号本身及各自的时延副本得到M个发射信号，将所得到的M个发射信号输出给导频添加模块。
导频添加模块，用于对来自矩阵变换模块的M个发射信号分别添加导频后，输出给发射天线单元。其中，导频可以为M个相互正交的导频，也可以为部分相同的导频，或者为针对两路信号的两路不同的导频等。图7中以添加两路针对两路信号的两路不同的导频CPICH1和CPICH2为例进行说明。
具体实现时，接收机的组成和连接关系与图1(b)所示接收机相同，其功能也类似。
当发射机添加的导频为CPICH1和CPICH2时，则处理过程与现有技术中完全一致。即两个接收天线将所接收的信号分别提供给导频分离单元和均衡处理单元后，导频分离单元用于将接收信号中的导频CPICH1和CPICH2分离出来，并所分离的CPICH1和CPICH2发送给信道估计单元；信道估计单元用于根据CPICH1和CPICH2分别估计出从第i个发射天线到第j个接收天线(i＝1，2，j＝1，2)的信道矩阵，将所估计的信道矩阵提供给等效信道矩阵计算模块；等效信道矩阵计算单元用于根据发射机采用的预编码权系数对应的预编码矩阵，以及信道估计单元估计的信道矩阵计算出等效信道矩阵，将所计算的等效信道矩阵提供给均衡器系数计算单元；均衡器系数计算单元根据所接收的等效信道矩阵计算出均衡器系数，将所计算的均衡器系数提供给均衡处理单元；均衡处理单元利用所计算的均衡器系数对接收天线接收的信号进行估计，得到发射机发射信号的估计，对所估计发射信号进行去扰、解扩和信道解码等解码处理，从而得到发射机发送的数据。其中，发射机采用的预编码矩阵等事先由来自Node B的控制信令如HS-SCCH等告知接收机。
其中，均衡处理单元由内部的均衡器执行所述信号的均衡操作。其中，均衡器可以为LMMSE均衡器。
具体实现过程可参见图8(a)和8(b)所示的接收机具体处理接收信号的过程示意图。其中，图8(a)为双流传输时的处理过程示意图，图8(b)为单流传输时的处理过程示意图。
如图8(a)所示，双流传输时，导频分离单元从接收天线接收的信号中分离出CPICH1和CPICH2，将所分离出的CPICH1和CPICH2提供给信道估计单元；信道估计单元根据CPICH1和CPICH2估计出矩阵Hi，jT(i＝1，2，j＝1，2)，从而得到H(2，2)，将所估计的H(2，2)提供给等效信道矩阵计算单元；等效信道矩阵计算单元根据发射机采用的预编码权系数对应的预编码矩阵W，计算出根据所计算的
和，计算出等效信道矩阵，将所计算的等效信道矩阵
提供给均衡器系数计算单元；均衡器系数计算单元根据
计算出均衡器系数或者将所计算的
和
分别提供给两个均衡器，由两个均衡器根据计算出发射机发送的两路信号的估计，分别对两路估计信号进行去扰、解扩和信道解码等解码处理，得到发射机发送的数据。
如图8(b)所示，单流传输时，导频分离单元从接收天线接收的信号中分离出CPICH1和CPICH2，将所分离出的CPICH1和CPICH2提供给信道估计单元；信道估计单元根据CPICH1和CPICH2估计出矩阵Hi，jT(i＝1，2，j＝1，2)，从而得到H(2，1)，j，将所估计的H(2，1)，j提供给等效信道矩阵计算单元；等效信道矩阵计算单元根据发射机采用的预编码权系数对应的预编码矩阵Wx，计算出根据所计算的
和H(2，1)，j，计算出等效信道矩阵将所计算的等效信道矩阵
提供给均衡器系数计算单元；均衡器系数计算单元根据
计算出均衡器系数或者将所计算的
分别提供给两个均衡器，由两个均衡器分别根据进行均衡处理，之后将均衡器输出的信号通过分集合并单元进行分集合并，得到一个分集合并的信号流，对所估计信号进行去扰、解扩和信道解码等解码处理，得到发射机发送的数据。
当发射机添加的导频为M个相互正交的导频，或者部分相同的导频时，处理过程与上述导频为CPICH1和CPICH2时的处理过程类似，只是相应地，导频分离单元用于将接收信号中相应的导频分离出来发送给信道估计单元，信道估计单元根据导频分离单元发送过来的导频估计出信道矩阵
或
后续处理过程相同。
上述接收机中均以两个接收天线为例进行的描述，实际应用中，接收机的接收天线也可以为两个以上，并且具有两个以上接收天线的接收机的具体处理过程与具有两个接收天线的接收机的处理过程相同，此处不再赘述。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种多发射天线的多输入输出发送方法，其特征在于，该方法包括
发送端将预编码加权后形成的两路信号转换为M个发射信号，其中，M为大于2的整数，将所转换的M个发射信号分别加入导频后，通过M个发射天线发射出去。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所形成的两路信号转换为M个发射信号为用M×2阶的变换矩阵乘以两路信号构成的2×1阶的信号向量，得到M个发射信号。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述M×2阶的变换矩阵为M×M阶的正交变换矩阵中任意不同的两个列向量组成的M×2阶矩阵。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述正交变换矩阵包括离散付立叶变换DFT矩阵，离散哈达玛Hadamard变换DHT矩阵、离散余弦变换DCT矩阵和Walsh变换WMT矩阵中的任意一种。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述将所转换的M个发射信号分别加入导频为将所转换的M个发射信号分别加入相互正交的导频。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所形成的两路信号转换为M个发射信号为对所形成的两路信号分别通过延迟不同的码片生成各路信号的不同时延副本，利用所述两路信号及各自的时延副本，得到M个发射信号。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述两路信号中的一路信号生成的时延副本个数与另一路信号生成的时延副本个数相同，或相差为1。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述将所转换的M个发射信号分别加入导频为将所转换的M个发射信号分别加入相互正交的导频；或者对一路信号及其时延副本加入一路导频，对另一路信号及其时延副本加入另一路导频。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对一路信号及其时延副本加入的一路导频为公共导频信道CPICH1；
所述对另一路信号及其时延副本加入的另一路导频为公共导频信道CPICH2。
10.一种多发射天线的多输入输出传输方法，其特征在于，该方法包括
发送端将预编码加权后形成的两路信号转换为M个发射信号，其中，M为大于2的整数，将所转换的M个发射信号分别加入导频后，通过M个发射天线发射出去；
接收端对来自M个发射天线的发射信号进行接收，获取发送端发送的数据。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述将所形成的两路信号转换为M个发射信号为用M×2阶的变换矩阵乘以两路信号构成的2×1阶的信号向量，得到M个发射信号。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述接收端获取所发送数据具体包括
接收端根据所接收的M个发射信号中的导频估计出信道矩阵；
根据所估计的信道矩阵、发送端加权时采用的预编码矩阵和发送端所采用的M×2阶的变换矩阵，计算等效信道矩阵；
根据所计算的等效信道矩阵计算出均衡器系数，利用所计算的均衡器系数对所接收的发射信号进行均衡处理，得到发送端发射信号的估计；
对所估计的发射信号进行解码，得到发射机发送的数据。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述将所形成的两路信号转换为M个发射信号为对所形成的两路信号分别通过延迟不同的码片生成各路信号的不同时延副本，利用所述两路信号及各自的时延副本，得到M个发射信号。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述接收端获取所发送数据具体包括
接收端根据所接收的M个发射信号中的导频估计出信道矩阵；
根据所估计的信道矩阵和发送端加权时采用的预编码矩阵，计算等效信道矩阵；
根据所计算的等效信道矩阵计算出均衡器系数，利用所计算的均衡器系数对所接收的发射信号进行均衡处理，得到发送端发射信号的估计；
对所估计的发射信号进行解码，得到发射机发送的数据。
15.一种多发射天线的多输入输出接收方法，其特征在于，该方法包括
接收端对来自M个发射天线的发射信号进行接收，获取发送端发送的数据。
16.如权利要求15所述的接收方法，其特征在于，所述接收端获取所发送数据具体包括
接收端根据所接收的M个发射信号中的导频估计出信道矩阵；
根据所估计的信道矩阵和发送端加权时采用的预编码矩阵，计算等效信道矩阵；
根据所计算的等效信道矩阵计算出均衡器系数，利用所计算的均衡器系数对所接收的发射信号进行均衡处理，得到发送端发射信号的估计；
对所估计的发射信号进行解码，得到发射机发送的数据。
17.一种多发射天线的发射机，其特征在于，该发射机包括发射信号转换单元和发射天线单元，其中，
发射信号转换单元，用于将加权后形成的两路信号转换为M个发射信号，其中，M为大于2的整数，将所转换的M个发射信息分别加入导频后，输出给发射天线单元；
发射天线单元，用于将M个发射信号通过M个发射天线发射出去。
18.如权利要求17所述的发射机，其特征在于，所述发射信号转换单元包括矩阵变换模块和导频添加模块，其中，
矩阵变换模块，用于将M×2阶的变换矩阵乘以两路信号构成的2×1阶的信号向量，得到M×1阶的发射信号向量，将发射信号向量中的M个发射信号输出给导频添加模块；
导频添加模块，用于对来自矩阵变换模块的M个发射信号分别添加不同的导频后，输出给天线单元。
19.如权利要求17所述的发射机，其特征在于，所述发射信号转换单元包括时延副本设置模块和导频添加模块，其中，
时延副本设置模块，用于对加权后形成的两路信号通过延迟不同的码片生成各路信号的时延副本，利用两路信号本身及各自的时延副本得到M个发射信号，将所得到的M个发射信号输出给导频添加模块；
导频添加模块，用于对来自矩阵变换模块的M个发射信号分别添加导频后，通过M个天线发送出去。
20.一种多发射天线的接收机，包括接收天线单元、接收信号处理单元和数据解码单元，其中，
接收天线单元，用于通过接收天线接收来自发射机M个发射天线的发射信号，将所接收的信号输出给接收信号处理单元；
接收信号处理单元，用于对接收天线单元接收的M个发射信号进行信号解析处理，得到发射机发射信号的估计，将所估计的发射信号输出给数据解码单元；
数据解码单元，用于对接收信号处理单元估计的发射信号进行解码，得到发送端发送的数据。
21.如权利要求20所述的接收机，其特征在于，所述接收信号处理单元包括导频分离单元、信道估计单元、等效信道矩阵计算单元、均衡器系数计算单元和均衡处理单元，其中，
所述导频分离单元，用于将接收天线接收的来自M个发射天线的信号中的导频分离出来，将所分离出的导频提供给信道估计单元；
信道估计单元，用于根据导频分别估计出从发射天线到接收天线的信道矩阵，将所估计的信道矩阵提供给等效信道矩阵计算单元；
等效信道矩阵计算单元，用于根据发射机采用的预编码权系数对应的预编码矩阵，以及信道估计单元估计的信道矩阵计算出等效信道矩阵，将所计算的等效信道矩阵提供给均衡器系数计算单元；
均衡器系数计算单元，用于根据来自等效信道计算单元的等效信道矩阵，计算出均衡器系数，将所计算的均衡器系数提供给均衡处理单元；
均衡处理单元，用于对接收天线接收的信号，利用所计算的均衡器系数进行均衡处理，得到发射信号的估计。
22.如权利要求21所述的接收机，其特征在于，所述等效信道矩阵计算单元进一步用于根据发射机采用的M×2阶的变换矩阵，执行所述根据预编码矩阵，以及信道矩阵计算等效信道矩阵的操作。
23.如权利要求21或22所述的接收机，其特征在于，所述均衡处理单元包括均衡器和分集合并单元，其中，
均衡器，用于对接收天线接收的信号，利用所计算的均衡器系数进行均衡处理，得到发射机发射的信号；
分集合并单元，用于在单流传输时，对均衡器得到的发射机发射的信号进行分集合并处理，输出一路信号。
24.如权利要求23所述的接收机，其特征在于，所述均衡器为线性最小均方误差LMMSE均衡器。
25.一种多发射天线的多输入输出传输系统，其特征在于，该系统包括发射机和接收机，其中，发射机包括发射信号转换单元和发射天线单元，
所述发射机的发射信号转换单元，用于将加权后形成的两路信号转换为M个发射信号，其中，M为大于2的整数，将所转换的M个发射信号分别加入导频后，发送给发射天线单元；
所述发射机的发射天线单元，用于将M个发射信号通过M个发射天线发射出去；
所述接收机，用于对来自M个发射天线的发射信号进行接收，获取发射机发送的数据。
全文摘要
本发明公开了多发射天线的多输入多输出(MIMO)传输方法，包括发送方法和接收方法，其中发送方法包括发送端将预编码加权后形成的两路信号转换为M个发射信号，将所转换的M个发射信号分别加入导频后，通过M个发射天线发射出去。此外，本发明还公开了多发射天线的MIMO传输系统及装置，能够简化多发射天线MIMO的实现过程，提高灵活性。
文档编号H04L27/26GK101207600SQ200610170038
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月22日 优先权日2006年12月22日
发明者晟 刘 申请人:华为技术有限公司