利用多天线接收机的高比特率无线通信方法
【专利摘要】本发明涉及在具有M≥1个发射天线的发射机与具有总共N≥2个接收天线的一个或多个接收机之间发射数据的方法。在所述的方法中，数据通过包括L≥1个子载波的OFDM/OQAM调制发射。发射的数据通过预编码矩阵预编码，其中，预编码矩阵的大小为M·N并且其基于迫零矩阵并基于空间复用矩阵。
【专利说明】利用多天线接收机的高比特率无线通信方法
[0001] 本发明涉及无线通信，尤其是ffiEE 802. 11、IEEE 802. 16、3GPP LTE Advanced (3GPP LTE演进）和DVB标准的无线电通信。
[0002] 更具体地，本发明涉及一种数据传输系统，该数据传输系统包括配有一个或多个 发射天线的发射机、和配有至少两个接收天线的接收机。当系统仅包括单个发射天线时， 这种系统被称为SIM0( "单输入多输出（Single Input Multiple Output)"的英文缩写）， 当系统包括若干个发射天线时，这种系统被称为ΜΙΜ0("多输入多输出（Multiple Input Multiple Output) " 的英文缩写）。
[0003] 相对于包括单个发射天线和单个接收天线的SIS0系统（"单输入单输出（Single Input Single Output) "的英文缩写），SM0/MM0系统有利地使其能够通过空间复用增加 数据发射比特率。由此回顾，"空间复用"的技术由以下方式构成：将待被发射的数据流切割 成一定数量的子流（从而，有利的是，相应地划分所需的通带），随后同步地发射多个子流， 并且最后适当地重新结合在接收天线上接收到的相应信号。由此，能够通过ΜΜ0系统发射 的独立信号的实际数量等于转换矩阵Η的等级（N · Μ维度的矩阵，其中，N表示接收天线的 数量，Μ表示发射天线的数量）。该系统的空间效率因此基于独立信号的数量，但是也基于 与每个子流相关联的BER( "误比特率（Bit Error Rate)"的英文缩写），因此，进一步有利 的是设想多天线编码（称为"空时编码（space-time coding)"）从而减少BER。
[0004] 此外，据回顾，所谓的0FDM( "正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing)"的英文缩写）调制有效地减少了数据符号之间的干扰。此外，OFDM的实 现相对不复杂；特别是，0FDM信号调制可以通过反向快速傅里叶变换（IFFT)的有效方式实 现，并且0FDM信号的解调可以通过直接快速傅里叶变换（FFT)的有效方式实现。然而，0FDM 调制表现出频谱效率相当低的缺点（由于"循环前缀"的使用）。
[0005] 因此已提出了被称为"0FDM/0QAM"的另一种调制，其表现出频谱高效的优点（因 为相比于0FDM，其不需要任何循环前缀），同时（如0FDM那样）以不复杂的方式绕过符号 之间的干扰（缩写 0QAM 是用"（Offset Quadrature Amplitude Modulation)"的英文首字 母形成的）。
[0006] 然而，仅在使用SIS0系统时几乎不存在符号之间的干扰。当然，如在M.Payar0、 A. Pascual-Iserte和Μ. Ν? jar的名为"根据信道不准确性在ΜΜ0系统中的FBMC与OFDM之 间的性能比较（Performance Comparison between FBMC and OFDM in ΜΙΜ0 Systems under Channel Uncertainty)"（IEEE无线会议2010,美国，新泽西州，皮斯卡塔韦，2010年4月） 文章中所述，在SM0/MM0系统的情况下，0FDM/0QAM调制导致了符号之间的干扰，在信号 的估计中的误差（实际上不可避免）越大这种调制越重要。
[0007] 在这篇文章中，作者提出了适用于减小这种干扰的空间复用/空间解复用方法。 更准确的说，给出了配备有Μ个发射天线的发射机和配备有N个接收天线的接收机，该接收 机获得在发射机与接收机之间的用于给定子载波的ΜΜ0信道的转换矩阵的估值；之后，对 于该子载波，确定复用的矢量（具有Μ个复分量），而其与和该估值的最大特征值相关联的 该估值的特征矢量成正比；最后，接收机通过接收由发射机发送的导频符号并且通过在解 复用后最大化符号上的均方误差而确定对于该子载波的解复用矢量（具有N个复分量）。
[0008] 根据Payar0等人的文章的该方法缺点在于要求非常复杂的计算，特别是在接收 机层面上。
[0009] 本发明因此涉及无线发射方法，其中，通过配备有Μ个发射天线的无线发射机发 射用于R个无线接收机的数据，每个第r无线接收机配备有凡个接收天线，并且所述数据通 过包括L个子载波的0FDM/0QAM调制发射，其中，
【权利要求】
1. 一种通过配备有Μ个发射天线的无线发射机无线发射用于R个无线接收机的数据 的方法，每个第r无线接收机配备有凡个接收天线，并且所述数据通过包括L个子载波的 OFDM/OQAM调制发射，其中，Μ彡1，R彡l，r = 1，…·，R，
N彡2,并且L彡1， 所述方法包括：对于整数1的至少一个值，其中，〇 < 1 < L-1，获得所述发射天线与所 述接收天线之间的MMO信道的Ν ·Μ维度的转换矩阵的估值J(l>的预先步骤，其特征在于， 对于1的所述值，所述方法还包括以下步骤： -将待被发射的数据放置到具有N个实分量的数据矢量X(1)中（E1); -计算具有Μ个分量的经编码的数据矢量S(1)三W(1) · X(1) (E2)，其中，W(1)是
形式的Μ ·Ν维度的预编码矩阵，其中： ο Ρ(1)是与空间复用相关联的Μ · Ν维度的矩阵，以及
以及 -通过从第m发射天线发射所述经编码的数据矢量S(1)的第m分量，在子载波1上发射 所述经编码的数据矢量S(1) (E3)，其中，m = 1，2, . . .，M。
2. 如权利要求1所述的无线发射方法，其特征在于，所述空间复用通过如下的MMSE预 编码器执行：
3. 如权利要求1所述的无线发射方法，其特征在于，所述空间复用通过如下的时间反 转预编码器执行：
4. 一种无线通信方法，其特征在于，所述无线通信方法包括如权利要求1至3中的任一 项所述的发射方法的步骤，其中，对于1的所述值，至少一个第r无线接收机实施以下步骤， 其中 r = 1，. . .，R : -接收所述经编码的数据； -确定接收到的矢1
(R1);以及 -基于所述接收到的矢量
，获得经编码的数据矢量
（R2)， 其中，所述接收到的矢量
I具有队个实分量的矢量，并且在OFDM/OQAM解调和实 部的提取后，所述矢量
的第η分量等同于与在第η接收天线上接收到的子载波1相关 联的符号，其中，η = 1，2,...，凡。
5. -种配备有Μ个发射天线的无线发射机，其中Μ > 1，所述无线发射机包括： 用于通过包括L个子载波的OFDM/OQAM调制发射用于R个无线接收机的数据的装置， 其中，每个第r无线接收机配备有队个接收天线，其中，l，r= 1，...
N彡2,并且L彡1 ;以及 对于整数1的至少一个值，其中，0 < 1 < L-1，获得所述发射天线与所述接收天线之间 的MMO信道的N · Μ维度的转换矩阵的估值
的装置， 其特征在于，对于1的所述值，所述无线发射机还包括： -用于将待被发射的数据放置到具有Ν个实分量的数据矢量Χ(1)中的装置； -用于计算具有Μ个分量的经编码的数据矢量S(1) = W(1) ·Χ(1)的装置，其中，W(1)是
形式的Μ ·Ν维度的预编码矩阵，其中： ο Ρ(1)是与空间复用相关联的Μ · Ν维度的矩阵，以及
以及 -用于通过从第m发射天线发射所述经编码的数据矢量S(1)的第m分量，在子载波1上 发射所述经编码的数据矢量S(1)的装置，其中，m= 1，2，...，M。
6. 如权利要求5所述的无线发射机，其特征在于，所述空间复用通过如下的MMSE预编 码器执行：
7. 如权利要求5所述的无线发射机，其特征在于，所述空间复用通过如下的时间反转 预编码器执行：
8. -种无线通信系统，其特征在于，所述无线通信系统包括如权利要求5至7中的任一 项所述的无线发射机以及所述R个无线接收机，其中，对于1的所述值，至少一个第r无线 接收机，其中r = 1, . . . , R,还包括： -用于接收所述经编码的数据的装置； -用于确定接收到的矢1
?的装置；以及 -用于基于所述接收到的矢1
获得经编码的数据矢量
的装置， 其中，所述接收到的矢量
是具有队个实分量的矢量，并且在OFDM/OQAM解调和实部 的提取后，所述矢量
μ的第η分量等同于与在第η接收天线上接收到的子载波1相关联 的符号，其中，η = 12, ...，Nr。
9. 一种用于存储数据的不可移除、或可部分移除、或可完全移除的装置，所述装置包括 用于执行如权利要求1至3中的任一项所述的无线发射方法的步骤的计算机程序代码指 令、或用于执行如权利要求4所述的无线通信方法的步骤的计算机程序代码指令。
10. -种可从通信网络下载和/或存储在计算机可读的和/或微处理器可执行的介质 上的计算机程序，其特征在于，所述计算机程序包括用于执行如权利要求1至3中的任一项 所述的无线发射方法的步骤的指令、或用于执行如权利要求4所述的无线通信方法的步骤 的指令。
【文档编号】H04B7/06GK104303479SQ201380025839
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2013年5月13日 优先权日:2012年5月16日
【发明者】蒂因·塞·潘胡 申请人:奥林奇实验室