用于mimo无线通信系统的自适应模式切换空间调制的制作方法

文档序号:7994963阅读:395来源:国知局
用于mimo无线通信系统的自适应模式切换空间调制的制作方法
【专利摘要】技术通常被描述为关于标签细化策略。可以提出一种用于在具有多个第一天线的第一无线系统和具有多个第二天线的第二无线系统之间进行通信的方法。所述方法可以包括以下步骤:通过所述第二无线系统从所述第一无线系统接收配置信息,所述配置信息与所述多个第一天线和所述第一无线系统被配置为支持的多个调制方案相关联;根据所述配置信息确定多个配置,其中,所述多个配置中的每个配置限定从所述多个第一天线中选择的第一天线的相应的子集以及从所述多个调制方案中选择的相应的调制方案;以及从所述多个配置中选择第一配置,其中,当在所述第一配置下运行时,所述第一无线系统被配置为实现一个或多个性能标准。
【专利说明】用于ΜΙΜΟ无线通信系统的自适应模式切换空间调制

【背景技术】
[0001] 为提高通信性能,多输入多输出(ΜΙΜΟ)方案可以在发送器和接收器两者使用多 个天线。MMO方案可以经由空间复用实现高比特率,并且通过空间分集实现低误码率。某 些传统的MMO实现可以包括贝尔实验室分层空时(BLAST)方案和空时分组码(STBC)方 案,BLAST方案通过天线来发送多个独立数据流以获得高复用增益,STBC方案通过多个天 线发送数据流的多个副本并且利用接收到的各种版本的数据以提高数据传输的可靠性。因 此,与单输入单输出(SISO)系统相比较,MMO实现的系统可以降低相同频谱效率的误比特 概率。


【发明内容】

[0002] 根据本发明的某些实施方式,提供一种用于在具有多个第一天线的第一无线系统 和具有多个第二天线的第二无线系统之间进行通信的方法。所述方法包括以下步骤:通过 所述第二无线系统从所述第一无线系统接收配置信息,所述配置信息与所述多个第一天线 和所述第一无线系统被配置为支持的多个调制方案相关联;通过第二无线系统根据所述配 置信息确定多个配置,其中,所述多个配置中的每个配置限定从所述多个第一天线中选择 的第一天线的相应的子集以及从所述多个调制方案中选择的相应的调制方案;以及通过第 二无线系统、从所述多个配置中选择第一配置,其中,当在所述第一配置下运行时,所述第 一无线系统被配置为实现一个或多个性能标准。
[0003] 根据本发明的其他实施方式,提供另一种用于在具有多个第一天线的第一无线系 统和具有多个第二天线的第二无线系统之间进行通信的方法。所述方法包括以下步骤:通 过第一无线系统向第二无线系统发送配置信息,所述配置信息与所述多个第一天线和所述 第一无线系统被配置为支持的多个调制方案相关联;通过第一无线系统接收限定第一天线 的第一子集以及第一调制方案的第一配置,其中,根据所述配置信息从多个配置中选择所 述第一配置,并且所述多个配置中的每个配置限定从所述多个天线中选择的第一天线的相 应的子集以及从所述多个调制方案中选择的相应的调制方案;以及通过利用所述第一天线 的第一子集并在所述第一调制方案下运行的所述第一无线系统,向利用所述多个第二天线 的所述第二无线系统发送无线信号。
[0004] 根据本发明的其他实施方式,提供一种用于与具有多个发送天线的发送装置进行 通信的无线系统。所述无线系统包括多个接收天线;以及模式选择单元,该模式选择单元与 所述多个接收天线相耦接,其中,所述模式选择单元被配置为从所述发送装置接收配置信 息,所述配置信息与所述多个发送天线和所述发送装置被配置为支持的多个调制方案相关 联;根据所述配置信息确定多个配置,其中,所述多个配置中的每个配置限定从所述多个发 送天线中选择的发送天线的相应的子集以及从所述多个调制方案中选择的相应的调制方 案;以及从所述多个配置中选择第一配置,其中,当在所述第一配置下运行时,所述发送装 置被配置为实现一个或多个性能标准。
[0005] 前述内容仅仅是说明性的,不得以任何方式用于限制。除了说明性的方面之外,上 述的实施方式和特征、其他方面、实施方式和特征将通过参照附图和下面的详细说明变得 明显。

【专利附图】

【附图说明】
[0006] 图1示出例示了多输入多输出(MMO)无线通信装置的实施方式的框图;
[0007] 图2示出了各种调制方案的星座图的示例性实施方式;
[0008] 图3示出了实现模式选择的过程的示例性实施方式的流程图;
[0009] 图4示出了实现模式切换的过程的示例性实施方式的流程图;
[0010] 图5示出了示例性计算机程序产品的示例性实施方式;以及
[0011] 图6示出了根据本公开的至少某些实施方式设置的示例性计算机系统的示例性 实施方式的框图。

【具体实施方式】
[0012] 在下面的详细描述中参照附图,附图形成本公开的一部分。在附图中,相同的符号 通常表示类似的部件,除非文中另有规定。在详细的说明书、附图以及权利要求书中描述的 示例性实施方式不用于限制。在不脱离本文中所提出的主题的精神和范围的情况下,可以 利用其他实施方式,并可以进行其他改变。容易理解的是,正如本文中一般描述的和附图中 例示的那样,可以在各种不同的配置中对本发明的方面进行设置、替换、结合和设计,这些 配置全部都在本文中明确地考虑到。
[0013] 本公开特别旨在与MMO无线通信中传输模式的自适应切换有关的方法、装置、计 算机程序以及系统。
[0014] 图1示出例示了多输入多输出(ΜΙΜΟ)无线通信装置的实施方式的框图。在图1 中,无线通信装置110可以经由网络130与无线通信站140进行通信。无线通信装置110 可以是能够利用一个或多个其发送天线121U22和123来发送/接收无线信号的计算装 置。无线通信装置110可以是无限制地包括传统的个人电脑(PC)、工作站、笔记本电脑、平 板PC、手持计算/通信装置、蜂窝电话、智能电话或类似设备在内的计算机系统。无线通信 站140可以是位于固定位置的基站,或者是能够利用一个或多个接收天线151U52和153 从无线通信装置110接收无线信号或向无线通信装置110发送无线信号的计算机系统。网 络130例如可以是无线局域网(WLAN)、广域网(WAN)、城域网(MAN)、诸如因特网的全域网 络、移动网络(例如,GSM、CDMA、3G)或者这种互连的任意组合。
[0015] 在某些实施方式中,在无线通信期间,通信信道160可以形成在发送天线121U22 和123与接收天线151U52和153之间,用于在无线通信装置110和无线通信站140之间 发送无线信号。通信信道160可以是在由网络130提供的复用介质之上的逻辑连接。数字 的或模拟的无线信号可以在向通信信道160发送之前进行调制并且在从通信信道160接收 之后进行解调。进一步地,通信信道160可以包括多个链路(图1中未示出),所述链路中 的每一个链路通过将特定的发送天线与相应的接收天线相关联来形成。例如,当通过发送 天线121发送的无线信号被接收天线152接收时,链路在这两个天线之间形成。
[0016] 在某些实施方式中,无线通信装置110和/或无线通信站140可以支持用于对无 线信号进行调制和解调的多个"调制方案"。例如,调制方案可以无限制地包括相移键控 (PSK)、频移键控(FSK)、振幅键控(ASK)以及正交幅度调制(QAM)。调制方案可以进一步包 括M-PSK和M-QAM,(M为等于21的调制水平,i>0),所述M-PSK和M-QAM限定了对无线信号 的振幅、相位和/或频率的多个方面进行调制和/或解调。
[0017] 在某些实施方式中,无线通信装置110和无线通信站140可以利用其各自的发送 天线121、122、123和接收天线151、152和153进行MMO通信。术语"发送天线"和"接收 天线"用于说明性目的,因为这些天线被配置为单独地、共同地、分别地、顺序地和/或同时 地发送和/或接收无线信号。为了说明性目的,无线通信装置110可以作为发送器,无线通 信站140可以作为接收器,反之亦然。在某些实施方式中,对于无线通信装置110和无线通 信站140来说,发送器和接收器的作用可以是颠倒的。
[0018] 在某些实施方式中,无线通信装置110和无线通信站140可以采用空间调制(SM) 技术,该空间调制技术配置为在发送无线信号时激活一个发送天线。这种通信方法可以被 称为SM-MMO。SM-MMO方法可以显著提高MMO无线通信的频谱效率,并降低由于通过多 个发送天线以相同的信号频率进行的无线信号的同时发送而造成的信道间干扰(ICI)和 天线间同步(IAS)。SM-MIMO方法可以适用于任何数量的发送天线(Nt)和任何数量的接 收天线(Nr),特别适用于不平衡的NtXNrMMO信道160,其中发送天线的数量Nt比接收 天线的数量队大得多。因此,在不降低可达到的频谱有效率的情况下,SM-MIMO方法可以 产生比其它传统的MMO通信方法更好的性能,所述其它传统的MMO通信方法例如有垂直 BLAST(V-BLAST)、具有最大比值合并(MRC)的振幅相位调制(APM)以及STBC。
[0019] 在某些实施方式中,当利用特定数量的发送天线并且在特定的调制方案下运行 时,无线通信装置110可以被配置为在具体的"发送模式"或"传送模式"下运行。无线通 信装置110可以通过利用不同数量的发送天线或者通过切换到不同的调制方案、根据特定 的配置来改变或切换到不同的发送模式。
[0020] 因此,为了在SM-MMO方法的基础上实现更高的系统性能,可以开发动态的信道 感知发送模式选择(TMS)方案。与发送天线的数量以及发送模式固定的SM-MMO方法相比 较,自适应模式切换SMMIMO(AMS-SM-MIMO)方案可以针对通信信道160的随时间而变化的 条件允许调整为其它的灵活的SM配置并且动态地采用最佳发送模式。因此,AMS-SM-MIM0 方案提供了利用由MIMO通信信道160提供的空间自由度的有用的手段。有关AMS-SM-MIM0 方案的细节将在下面进行进一步说明。
[0021] 在某些实施方式中,无线通信装置100可以包含自适应模式切换单元("模式切换 单元")111,并且无线通信站140可以包含自适应模式选择单元("模式选择单元")141,用 以实施AMS-SM-MMO方案。模式切换单元111可以首先向模式选择单元141发送消息。该 消息可以包含描述无线通信装置110具有多少发送天线121、122和123以及无线通信装置 110支持的调制方案的类型的配置信息。进一步地,无线通信装置110和/或无线通信站 140可以单独地或共同地确定频谱有效率(通过特定的通信信道发送数据的速率,以(bit/ s)/Hz为单位测量),用以通过通信信道160发送无线信号。
[0022] 在某些实施方式中,模式选择单元141可以确定通信信道160的当前状况、根据信 道状况和从无线通信装置110接收的配置信息来计算无线通信装置110的最佳配置,并且 经由低速率反馈信道142向模式切换单元111发送最佳配置。最佳配置可以限定候选发送 天线集合和特定的调制方案,所述候选发送天线集合和特定的调制方案允许无线通信装置 110实现特定的频谱有效率。进一步地,当在最佳配置下运行时,无线通信装置Iio可以比 在任何其它配置下运行时实现更好的性能。
[0023] 在某些实施方式中,模式切换单元111接着可以根据最佳配置切换无线通信装置 110的发送模式。具体地,如所述最佳配置所限定的,模式切换单元111可以激活从全部的 发送天线中选择的候选发送天线集合,并利用由所述最佳配置限定的特定调制方案执行信 号发送。上述的模式选择过程和模式切换过程可以重复,使得无线通信装置110和无线通 信站140之间的无线通信可以总是适应通信信道160的状况。因此,与传统的SM方案相比 较,AMS-SM-MMO方案可以在不相关的和/或相关的信道状况下提供相当大的系统性能改 进。
[0024] 图2示出了各种调制方案的星座图的示例性实施方式。"星座图"可以是通过 诸如PSK或QAM这样的调制方案进行调制的信号的表示。星座图在符号采样时刻在复 平面中作为二维散点图显示信号。"星座点"是指按照调制方案在星座图上示出的点。 例如,如果调制方案为具有调制水平为2的PSK(例如,2-PSK或B-PSK),则星座点可以 是[_l+0i]或[l+0i]。如果调制方案为4-PSK,则星座点可以是[-0. 7071-0. 7071i]、 [-0· 7071+0. 7071i]、[0· 7071-0. 7071i]以及[0· 7071+0. 7071i]。
[0025] 在某些实施方式中,每个发送天线可以处于非发送状态下,或利用M-PSK和/或 M-QAM调制方案进行发送的状态下。对于M-QAM调制方案,可以存在M= 22i的方形QAM星 座和M= 22i+1的矩形QAM星座(i为整数且I<i< 4)。矩形QAM星座可以利用两个独立 的脉冲振幅调制来实现,所述两个独立的脉冲振幅调制为一个在同相分支上,另一个在正 交相位分支上。M-PSK调制方案可以具有M= 2、4、8、16、32、64、128和256等的调制水平。
[0026] 在某些实施方式中,SM-MIMO方案可以利用与发送天线相关联的天线尺寸(AD)以 及与调制方案相关联的星座尺寸(CD)来调制无线信号。具体地,可以利用两个信息载体对 要由发送天线发送的数据比特的框进行映射,所述两个信息载体是指利用从与调制方案相 关联的星座图中选择的符号的第一信息载体以及利用从发送天线阵列中选择的唯一的发 射天线索引的第二信息载体。进一步地,SM方案可以利用调制方案与发送天线的不同组合 来实现特定的频谱有效率。例如,SM方案可以选择星座大小为d的调制方案,并且选择若 干发送天线K(K<Nall)来实现mbits/s/Hz的特定的频谱有效率,其中Nall是指在无线通 信装置可用的天线的总数。
[0027] 下面的表1可以示出利用两个发送天线的SM方案和4-PSK调制方案的输入数据 比特的映射。天线索引可以是指AD,PSK符号可以是指⑶,并且已发送的符号可以是指与 输入比特相关联的映射输出。
[0028]

【权利要求】
1. 一种用于在具有多个第一天线的第一无线系统和具有多个第二天线的第二无线系 统之间进行通信的方法,所述方法包括以下步骤: 通过所述第二无线系统从所述第一无线系统接收配置信息,所述配置信息与所述多个 第一天线和所述第一无线系统被配置为支持的多个调制方案相关联; 通过所述第二无线系统、根据所述配置信息确定多个配置,其中,所述多个配置中的每 一个配置限定从所述多个第一天线中选择的第一天线的相应子集以及从所述多个调制方 案中选择的相应的调制方案;以及 通过所述第二无线系统从所述多个配置中选择第一配置,其中,当在所述第一配置下 运行时,所述第一无线系统被配置为实现一个或多个性能标准。
2. 根据权利要求1所述的方法,所述方法进一步包括: 通过利用所述多个第二天线的所述第二无线系统、从所述第一无线系统接收无线信 号,所述第一无线系统在第一调制方案下运行并且利用第一天线的第一子集,其中,所述第 一配置限定所述第一天线的第一子集和所述第一调制方案。
3. 根据权利要求2所述的方法,其中,从所述第一无线系统接收所述无线信号的步骤 包括: 利用空间调制(SM)在所述第一天线的第一子集和所述多个第二天线之间发送/接收 所述无线信号。
4. 根据权利要求2所述的方法,所述方法进一步包括: 通过所述第二无线系统向所述第一无线系统发送模式切换消息,用于指示所述第一无 线系统利用所述第一天线的第一子集并且在所述第一调制方案下运行。
5. 根据权利要求1所述的方法,其中,所述多个调制方案包括相移键控(PSK)调制和正 交幅度调制(QAM)。
6. 根据权利要求1所述的方法,其中,所述一个或多个性能标准包括误比特率(BER)。
7. 根据权利要求1所述的方法,其中,当在所述多个配置中的任何一个配置下运行时, 所述第一无线系统被配置为以预定的频谱有效率发送信号。
8. 根据权利要求1所述的方法,其中,选择所述第一配置的所述步骤包括以下步骤: 确定包含针对多个链路的信道状态信息的信道矩阵,所述多个链路中的每一个链路将 所述多个第一天线中的一个第一天线与所述多个第二天线中的一个第二天线相连接; 利用所述信道矩阵计算针对所述多个配置中的每一个配置的相应的最小欧氏距离 (MED)值;以及 从所述多个配置中选择所述第一配置,以在所述多个配置当中具有最大MED值。
9. 根据权利要求8所述的方法,其中,计算所述相应的MED值的所述步骤包括: 针对从所述多个配置中选择的且限定第一天线的第二子集和第二调制方案的第二配 置, 针对星座点计算欧氏距离值,所述星座点具有与所述第一天线的第二子集相关联的天 线尺寸以及与所述第二调制方案相关联的星座尺寸,以及 从所述欧氏距离值中选择最小值,作为针对所述第二配置的相应的MED值。
10. -种用于在具有多个第一天线的第一无线系统和具有多个第二天线的第二无线系 统之间进行通信的方法,所述方法包括以下步骤: 通过所述第一无线系统向所述第二无线系统发送配置信息,所述配置信息与所述多个 第一天线和所述第一无线系统被配置为支持的多个调制方案相关联; 通过所述第一无线系统接收第一配置,所述第一配置限定第一天线的第一子集和第一 调制方案,其中,根据所述配置信息从多个配置中选择所述第一配置,并且所述多个配置中 的每一个配置限定从所述多个第一天线中选择的第一天线的相应的子集和从所述多个调 制方案中选择的相应的调制方案;以及 通过利用所述第一天线的第一子集并在所述第一调制方案下运行的所述第一无线系 统,向利用所述多个第二天线的所述第二无线系统发送无线信号。
11. 根据权利要求10所述的方法,其中,所述第一配置是根据存在于所述第一无线系 统和所述第二无线系统之间的通信信道的第一状况从所述多个配置中选择的,并且所述第 一无线系统被配置为当在所述第一配置下运行时实现一个或多个性能标准。
12. 根据权利要求11所述的方法,所述方法进一步包括以下步骤: 通过所述第一无线系统接收第二配置,所述第二配置限定从所述多个第一天线中选择 的第一天线的第二子集以及从所述多个调制方案中选择的第二调制方案;以及 通过所述第一无线系统将利用所述第一天线的第一子集切换成利用所述第一天线的 第二子集,并且将在所述第一调制方案下运行切换成在所述第二调制方案下运行。
13. 根据权利要求12所述的方法,其中,所述第二配置是根据所述通信信道的第二状 况从所述多个配置中选择的,并且所述第一无线系统被配置为当在所述第二配置下运行时 实现所述一个或多个性能标准。
14. 根据权利要求12所述的方法,其中,向所述第二无线系统发送所述无线信号的所 述步骤包括: 利用空间调制(SM)在所述第一天线的第一子集和所述多个第二天线之间发送/接收 所述无线信号。
15. 根据权利要求10所述的方法,其中,当在所述多个配置中的任何一个配置下运行 时,所述第一无线系统被配置为以预定的频谱有效率发送信号。
16. -种与具有多个发送天线的发送装置进行通信的无线系统,所述无线系统包括: 多个接收天线;以及 模式选择单元,该模式选择单元与所述多个接收天线耦接,其中,所述模式选择单元被 配置为 从所述发送装置接收配置信息,所述配置信息与所述多个发送天线和所述发送装置被 配置为支持的多个调制方案相关联; 根据所述配置信息确定多个配置,其中,所述多个配置中的每一个配置限定从所述多 个发送天线中选择的发送天线的相应子集以及从所述多个调制方案中选择的相应的调制 方案;以及 从所述多个配置中选择第一配置,其中,当在所述第一配置下运行时,所述发送装置被 配置为实现一个或多个性能标准。
17. 根据权利要求16所述的无线装置,其中,所述模式选择单元进一步被配置为与所 述发送装置的模式切换单元进行通信,将所述发送装置配置为利用发送天线的第一子集并 且在第一调制方案下运行,所述发送天线的第一子集和所述第一调制方案被所述第一配置 所限定。
18. 根据权利要求17所述的无线装置,其中,所述模式选择单元进一步被配置为利用 空间调制(SM)在所述发送天线的第一子集和所述多个接收天线之间发送信号。
19. 根据权利要求16所述的无线系统,其中,所述模式选择单元进一步被配置为通过 以下步骤选择所述第一配置: 确定包含针对多个链路的信道状态信息的信道矩阵,所述多个链路中的每一个链路将 所述多个发送天线中的一个发送天线与所述多个接收天线中的一个接收天线相连接; 利用所述信道矩阵计算针对所述多个配置中的每一个配置的相应的最小欧氏距离 (MED)值;以及 从所述多个配置中选择所述第一配置,以在所述多个配置当中具有最大的MED值。
20. 根据权利要求18所述的无线系统,其中,计算所述相应的MED值的所述步骤包括: 针对从所述多个配置中选择的且限定发送天线的第二子集和第二调制方案的第二配 置,针对星座点计算欧氏距离值,所述星座点具有与所述发送天线的第二子集相关联的天 线尺寸和与所述第二调制方案相关联的星座尺寸,以及 从所述欧氏距离值中选择最小值,作为所述第二配置的相应的MED值。
【文档编号】H04B7/04GK104365030SQ201280074071
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2012年6月18日 优先权日:2012年6月18日
【发明者】肖悦, 杨平, 方俊 申请人:英派尔科技开发有限公司
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