专利名称：在使用多个天线的移动通信系统中发射/接收数据的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种用于在移动通信系统中发射/接收数据的装置和方法。更具体而言，本发明涉及一种在使用多个发射/接收天线的移动通信系统中实现空间多路复用传输的数据发射/接收装置和方法。
背景技术：
移动通信系统正在发展成为提供数据业务、多媒体业务以及语音业务的高速、高质量无线数据分组通信系统。例如，可以将第三代合作伙伴计划(3GPP)中正在进行的高速下行链路分组接入(HSDPA)的标准化以及第三代合作伙伴计划2(3GPP2)中正在进行的1x演进、数据和语音(1xEV-DV)的标准化视为在3G移动通信系统中寻找超过2Mbps的高质量无线数据分组传输业务所做的努力的证明。另一方面，第四代(4G)移动通信系统用于提供更高速、更高质量的多媒体业务。
为了在无线通信中提供高速、高质量的数据业务，已经提出空间多路复用传输方案，其开发了在发射和接收阶段利用多个天线的多入多出(MIMO)天线系统。该空间多路复用传输方案在逐发射天线(transmit antenna-bytransmit antenna)的基础上同时发送不同数据流。众所周知，当发射/接收天线的数量增加时，可能的业务数据容量与发射/接收天线的数量成比例地线性增加，而在理论上不增加额外的频率带宽。
当发射/接收天线之间的衰落相互独立时，空间多路复用传输方案提供与发射/接收天线的数量成比例的高容量。该容量在具有较高的衰落空间相关性的环境中而并非独立的衰落环境中被大大降低。这是因为从发射天线发射的信号受到的衰落是类似的，因而接收阶段难以从空间上区分信号。可能的传输容量受到信噪比(SNR)的影响。当所接收到的SNR降低时，传输容量降低。从而，当根据无线信道的状态、或者说衰落的空间相关性和接收到的SNR来调整待同时发射的数据流的数量和每个数据流的传输速率时，可以将传输数据速率最大化。如果待发射的数据的传输速率超出了无线信道可承受的传输容量，则由于待同时发射的数据流之间的干扰造成发生许多错误，并且实际数据传输速率降低。
为了提高在空间多路复用传输方案中的传输数据速率，已经进行了关于预编码方案的深入研究。该预编码方案将待从发射机发射的数据流乘以传输权重，并且利用关于下行链路信道的信息将该数据流从发射机发射到接收机。从而，发射机将知道从发射机的每一个发射天线到接收机的每一个接收天线的下行链路信道的状态。为此，接收机将对该下行链路信道的状态进行估计，并且通过反馈信道将关于所估计的下行链路信道状态的信息进行反馈。但是，接收机将使用上行链路反馈信道来发射大量反馈数据以便反馈下行链路信道状态信息。当待发射大量反馈数据时，使用其带宽受限的上行链路反馈信道将下行链路信道状态信息从接收机反馈给发射机将花费大量时间。传统的预编码方案不能被应用于瞬变(instantaneously varying)无线信道环境。因此，存在对这样的技术的实际需要在将需要被从接收机发射到发射机的反馈数据量最小化的同时，通过预编码对数据传输速率进行最大化。
已提出预编码器码本(precoder codebook)方案作为用于降低反馈信息量的传统技术。在预编码器码本方案中，接收机从发射机和接收机所知的有限数量的预编码所形成的预编码器码本的候选预编码中选择具有最大传输速率的预编码，并且将所选择的预编码的索引(index)反馈给发射机。发射机使用被映射到预编码器码本中的反馈索引的预编码来发射数据。例如，当使用了4位反馈信息时，在发射机和接收机之间预置由最多24(＝16)个预编码所形成的预编码器码本。因为衰落随时间而变化，所以在每一个时隙中将重复预编码决策处理过程，从而在每个时隙中将所选择的预编码索引反馈给发射机。
与使用反馈信道状态信息的预编码方案相比较，预编码器码本方案需要较小的反馈信息量。假设在MIMO天线系统中发射天线的数量和接收天线的数量分别为nT和nR，则当反馈信道状态信息时，必须反馈总计nT×nR个信道系数。当表示一个复信道系数需要Q位时，总计需要nT×nR×Q位。另一方面，当用于提供足够数据速率的预编码的数量是K时，预编码器码本方案需要
位，其中
是等于或大于x的整数。在使用信道状态信息的预编码方案中，反馈信息量与发射天线的数量和接收天线的数量之积成比例增加。但是，在预编码器码本方案中，反馈信息量依赖于预编码器码本中所含的预编码的数量，或者说，预编码器码本的大小。
在码本中，预编码器码本方案包括在空间多路复用传输时间的所有可能情况中量化的现成预编码。预编码器码本方案可以利用预定的预编码来降低反馈信息量，并且还可以降低预编码矩阵中的自由度。当要考虑的因素的数量较大时，预编码矩阵中的自由度会显著增加预设预编码的数量，从而增加预编码器码本的大小。在下面的两种情况中，预编码器码本的大小显著增加。
首先，为了在具有各种空间相关性的信道环境中应用，因为所有预编码都将根据信道的空间相关性被考虑，所以待考虑的预编码的数量以等比级数的比率增加。最佳预编码器码本根据信道的空间相关性而有所不同。在传统的预编码器码本技术中，在这样的假设下设计预编码器码本衰落信道不具有空间相关性。但是，有效本征值的分布不同，或者说本征值较大的本征向量不同，从而根据衰落信道的空间相关性，最佳预编码不同。结果，根据衰落信道的空间相关性进行最优化的大量预编码器码本将被用于实现高数据传输速率。
其次，当根据信道环境来调整待同时发射的数据流的数量时，因为根据待同时发射的数据数量来考虑所有预编码，所以待考虑的预编码的数量以等比级数的比率增加。待同时发射的数据流的数量从1到最大min(nT，nR)(表示发射天线的数量与接收天线的数量之间的最小值)而变化。预编码矩阵的列的数量根据待同时发射的数据流的数量而变化。因为将用于构造充当加权向量的预编码矩阵的列向量与数据流相乘，所以预编码矩阵的列向量的数量要与待同时发射的数据流的数量相匹配。例如，当发射天线的数量和接收天线的数量二者均为4时，能够被同时发射的数据流的数量从1到4而变化。必须考虑列向量的数量为1的预编码、列向量的数量为2的预编码、列向量的数量为3的预编码、以及列向量的数量为4的预编码。当能够被同时发射的数据流的最大数量随着发射/接收天线的数量增加而增加时，根据增加的待考虑的预编码的数量，需要显著增加的反馈信息量。这样，预编码器码本方案难以被应用于空间多路复用传输方案，以通过根据信道环境改变传输数据速率和待同时发射的数据流的数量来得到在相关信道环境中的最大传输速率。在使用如上所述的一组预定的预编码的预编码器码本方案中，预编码器码本的大小根据发射天线的数量和待同时发射的数据流的数量而增加，因而其实际应用可能会较难。
天线的数量在与一个发射机通信的接收机之间可能是不同的。例如，当基站天线的数量是4而移动站天线的数量根据终端类型是1、2、3或4时，能够被发射的子数据流的最大数量变为1、2、3或4。当应用预编码器码本技术时，必须对基于所有可用接收机天线数量的每一个预编码器码本和基于每一个预编码器码本的反馈信道进行定义。接收机将选择并使用基于相关接收机的天线数量的预编码器码本，以及基于该预编码器码本的反馈信道。需要用于对将在发射机与接收机之间使用的预编码器码本和反馈信息进行定义的处理。因此，需要可应用于各种发射/接收天线结构的灵活的预编码方案。
因而，需要改进的和有效的预编码方案和反馈方案，其能够被应用于空间多路复用传输方案中，以对将在具有各种空间相关性的信道环境中同时发射的数据流的数量进行调整，并且能够利用相当少的反馈信息量提供较高的数据传输速率。
发明内容
本发明的示范性实施例处理至少上述问题和/或不足，并且提供至少下述的优点。从而，因此，本发明的目的是提供一种用于发射/接收数据的装置和方法，其能够在使用多个发射/接收天线的移动通信系统中根据信道环境有效提供数据传输速率。
本发明的另一个目的是提供一种用于发射/接收数据的装置和方法，其能够在使用多个发射/接收天线的移动通信系统中利用较少的反馈信息量提供较高的数据传输速率。
依照本发明的示范性方面，提供一种使用多个天线的移动通信系统，包括接收机，其用于估计所接收到的数据的衰落信道，从具有多个正交加权向量的元素的至少一个加权集合中选择相对于最大数据传输速率的加权集合，并且将包含所选择的加权集合和逐信道(channel-by-channel)状态信息的反馈信息发射到发射机；和所述发射机，其用于将基于所述反馈信息而要被发射的数据解复用为至少一个子数据流，将每一个子数据流乘以相关权重，并且发射该数据。
示范性接收机可以包括下行链路信道估计器，其用于使用从发射机发射的数据的导频信道对信道状态进行估计；加权选择器，其用于基于所述信道状态决定加权集合和加权向量，并且将关于加权集合和加权向量的信息发射到发射机；和逐子信道(subchannel-by subchannel)状态估计器，其用于根据所决定的加权向量对子数据流的信道状态进行估计，并且仅将关于该子数据流的信道状态的信息发射到发射机。
示范性接收机可以包括下行链路信道估计器，其用于使用从所述发射机发射的数据的导频信道对信道状态进行估计；加权选择器，其用于基于所述信道状态决定加权集合和加权向量，并且将所决定的加权集合和所决定的加权向量发射到发射机；和逐子信道状态估计器，其用于对所决定的加权集合的所有加权向量的信道状态进行估计，并且将关于所估计的信道状态的信息发射到发射机。
示范性逐子信道状态估计器基于所决定的加权向量对未使用的信道发射“无传输”状态的信息。
示范性发射机包括多路分离器，其用于将待发射的主数据流解复用为至少一个子数据流；至少一个信道编码器和调制器，其用于接收所述至少一个子数据流并且根据信道编码速率和调制方案为所述至少一个子数据流独立地执行信道编码和调制过程；波束形成器，其用于将所述至少一个经信道编码并调制后的子数据流乘以权重，并且将该数据发射到接收机；和控制器，其用于基于从接收机发射的反馈信息，预先决定子数据流的数量、所述至少一个子数据流的编码速率、所述调制方案、和将被每一个子数据流相乘的权重。
所述反馈信息可以包括加权集合索引信息，其用于表示所选择的加权集合；加权向量信息，其用于表示从所选择的加权集合中选择的加权向量；和所述至少一个子数据流的信道状态信息。
所述发射机和所述接收机可以根据发射天线的数量、接收天线的数量、和加权集合的数量预先存储加权集合和加权向量。
依照本发明的另一个示范性方面，提供一种用于在使用多个天线的移动通信系统中发射/接收数据的方法，包括a)根据在接收机中所接收到的数据的导频信道来估计衰落信道；b)基于所估计的衰落信道，从具有多个正交加权向量的元素的至少一个加权集合中选择相对于最大数据传输速率的加权集合；c)估计相对于所选择的加权集合的逐信道状态信息；d)将包含所选择的加权集合和所述逐信道状态信息的反馈信息发射到发射机；以及e)基于所述反馈信息发射待发射的逐天线数据。
设计所述加权集合可以包括决定具有根据发射天线的数量和加权集合的数量所定义的相位差的多个加权向量；并且利用所决定的加权向量中的正交加权向量对所述加权集合进行配置。
可以通过
来计算所述相位差，其中N是加权集合的数量，nT是发射天线的数量。
设计所述加权集合可以包括f-1)确定许多加权集合中的多个正交加权向量；和f-2)将f-1)重复与所述加权集合的数量对应的次数。
所述f-1)可以包括为所决定的加权向量的正交元素决定参考相位；并且决定与该加权向量的第一个元素有参考相位差的元素。
所述反馈信息可以包含加权集合索引信息，其用于表示所选择的加权集合；加权向量信息，其用于表示从所选择的加权集合中选择的加权向量；和至少一个子数据流的信道状态信息。
所述反馈信息可以包含加权集合索引信息，其用于表示所选择的加权集合；和相对于所选择的加权集合的所有子数据流的信道状态信息。
所述e)可以包含基于所述反馈信息，将待发射的主数据流解复用为至少一个子数据流；根据基于所述反馈信息所定义的信道编码速率和调制方案为所述至少一个子数据流独立地执行信道编码和调制处理；并且将所述至少一个经信道编码并调制后的子数据流乘以基于所述反馈信息所定义的权重，并且将该数据发射到接收机。
依照本发明的另一示范性方面，提供了一种使用多个天线的移动通信系统，包括接收机，其用于估计所接收到的数据的衰落信道，在某一时间段中应用具有多个正交加权向量的元素的至少一个加权集合，为将在某一时间点使用的所述至少一个加权集合决定相对于最大数据传输速率的加权向量，并且将包含逐信道状态信息和所决定的加权向量的反馈信息发射到发射机；和所述发射机，其用于接收所述反馈信息，将基于要在所述时间段应用的加权集合的加权向量而被发射的数据解复用为至少一个子数据流，将所述至少一个子数据流乘以相关权重，并且发射该数据。
所述接收机包括下行链路信道估计器，其用于使用从发射机发射的数据的导频信道对信道状态进行估计；加权选择器，其用于基于所述信道状态决定关于将在所述时间段被应用的加权集合的加权向量的信息，并且将所决定的加权向量信息发射到所述发射机；和逐子信道状态估计器，其用于对所决定的加权向量的信道状态进行估计，并且将关于所估计的信道状态的信息发射到所述发射机。
所述发射机包括多路分离器，其用于将待发射的主数据流解复用为至少一个子数据流；至少一个信道编码器和调制器，其用于接收所述至少一个子数据流，并且根据信道编码速率和调制方案为所述至少一个子数据流独立地执行信道编码和调制处理；波束形成器，其用于将所述至少一个经信道编码并调制后的子数据流乘以权重，并且将该数据发射到接收机；和控制器，其用于当应用所述加权集合时，基于从所述接收机发送的反馈信息而预先决定子数据流的数量、所述至少一个子数据流的编码速率、所述调制方案、和将被每一个子数据流相乘的权重。
所述发射机和所述接收机可以根据发射天线的数量、接收天线的数量、和加权集合的数量预先存储加权集合和加权向量。
依照本发明的又一个示范性方面，提供了一种用于在使用多个天线的移动通信系统中发射/接收数据的方法，该方法包括根据接收机中所接收到的数据的导频信道来估计衰落信道；基于所估计的衰落信道在某一时间段中应用具有多个正交加权向量的元素的至少一个加权集合，并且为将在某一时间点使用的所述至少一个加权集合决定相对于最大数据传输速率的加权向量；估计相对于所决定的加权向量的逐信道状态信息；将包含所决定的加权向量和逐信道状态信息的反馈信息发射到发射机；接收所述反馈信息，并且根据将在所述时间段被应用的加权集合的加权向量而发射逐天线数据。
从以下结合附图的详细描述中，将更加清楚地理解本发明的上述及其它目的和方面，附图中 图1示出了依照本发明的第一示范性实施例的系统； 图2是示出了用于在依照本发明的第一示范性实施例的系统的接收机中发射/接收数据的方法的流程图； 图3是示出了用于在依照本发明的第一示范性实施例的系统的发射机中发射/接收数据的方法的流程图； 图4和图5示出了用于在本发明的系统中决定加权集合(的方法的流程图； 图6示出了依照本发明的第二示范性实施例的系统； 图7是示出了用于在依照本发明的第二示范性实施例的系统的接收机中发射/接收数据的方法的流程图； 图8是示出了用于在依照本发明的第二示范性实施例的系统的发射机中发射/接收数据的方法的流程图； 图9示出了依照本发明的第三示范性实施例的系统； 图10是示出了用于在依照本发明的第三示范性实施例的系统的接收机中发射/接收数据的方法的流程图； 图11是示出了用于在依照本发明的第三示范性实施例的系统的发射机中发射/接收数据的方法的流程图； 图12是示出了在存在空间相关性的环境中传统技术与所提出的系统之间的系统性能比较的仿真结果的图；和 图13是示出了在不存在空间相关性的环境中传统技术与所提出的系统之间的系统性能比较的仿真结果的图。
贯穿附图，相同的附图标号应当被理解为指代相同的元素、特征和结构。
具体实施例方式 下面，在这里将参照附图对本发明的示范性实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供细节以更好地理解本发明。在下面的描述中，为了清楚和简明，略去了并入此处的、为本领域技术人员所公知的功能和配置的详细描述。
本发明提出了一种装置和方法，其中，发射机根据具有多个发射/接收天线的系统中的空间相关性，接收并且有效地使用接收机的反馈信息。
在本发明的示范性实施例中的使用多个发射/接收天线的系统中，接收机从多个加权集合中选择相对于最大数据传输速率的加权集合，选择加权集合的权重，并且通过上行链路反馈信道将选择信息发射到发射机。发射机使用通过反馈信道从接收机发射的信息构造预编码矩阵。这里，所述信息可以是加权集合的索引、与关于从该加权集合所选择的权重的信息相对应的加权向量信息、以及各个子数据流的信道状态信息。在本发明的示范性实施例中，将包含加权集合的索引、与关于从该加权集合所选择的权重的信息相对应的加权向量信息以及各个子数据流的信道状态信息的信息定义为反馈信息。本发明所提出的技术被称为可拆分预编码技术(knockdown precodingtechnology)。
接下来，将参照示范性实施例描述依照本发明的系统和反馈信息生成方法。
1.第一示范性实施例 1)可拆分预编码系统 本发明考虑了具有多个发射/接收天线的系统，其中发射机具有排列了nT个天线的发射天线阵列，并且接收机具有排列了nR个天线的接收天线阵列。在发射机和接收机之间预定义了多个加权集合。该加权集合是加权向量元素的集合，其数量与发射天线的数量相对应。当决定了N个加权集合时，总计N×nT个加权向量被决定。
在可拆分预编码技术中，接收机从多个加权集合中选择相对于最大数据传输速率的加权集合，从该加权集合中选择权重，并且通过上行链路反馈信道将选择信息发射到发射机。发射机使用所发射的信息构造预编码矩阵。
图1示出了依照本发明的第一示范性实施例的系统。为了说明的方便，本发明的第一示范性实施例与下述情况相对应其中发射机天线的数量与接收机天线的数量分别为2。
参照图1，根据功能，本发明的系统100的接收机130具有下行链路(DL)信道估计器133、解调器131、加权选择器135、逐子信道状态估计器137、和多路复用器(MUX)139。发射机110具有控制器111、多路分离器(DEMUX)113、信道解码器/调制器115和117、和波束形成器119和121。
下行链路信道估计器133使用从发射机110接收到的信号的导频信道来执行信道估计，并且将估计信息传送到加权选择器135。加权选择器135基于估计信息，根据天线数量生成加权集合和每一个加权集合的加权向量。加权选择器135将加权集合索引151和加权向量信息153发射到发射机110。与此同时，加权选择器135将该信息传送到逐子信道状态估计器137。逐子信道状态估计器137根据接收到的信息对所选择的加权集合的逐信道的状态进行估计，并且将逐信道状态信息发射到发射机110。
发射机110的控制器111从接收机130接收反馈信息150。控制器111利用反馈信息150控制多路分离器113、信道编码器115和117、以及波束形成器119和121。具体而言，控制器111利用反馈信息150决定子数据流的数量，并且将所决定的子数据流的数量通知多路分离器113。控制器111基于反馈信息150中每一个子数据流的信道状态信息155，决定每一个子数据流的编码速率和调制方案，并且将所决定的编码速率和所决定的调制方案通知信道编码器/调制器115和117。在波束形成时间，控制器111使用反馈信息150中的加权集合索引151或从相关加权集合中选择的权重的信息153来计算将被应用到各个子数据流的权重，并且将所计算的权重通知波束形成器119和121。
多路分离器113根据从控制器111发射的子数据流的数量将主数据流进行解复用。信道编码器/调制器115和117利用从控制器111接收到的关于编码速率和调制方案的信息，对通过解复用主数据流而得到的子数据流独立地进行编码和调制。波束形成器119和121将从信道编码器/调制器115和117接收到的子数据流乘以权重。发射机110计算子数据流的总和，并且通过发射天线123发射数据。
将参照图2和图3对用于在本发明的系统的发射机和接收机中传输数据的方法进行详细描述。
图2是示出了用于在图1的系统的接收机130中发射/接收数据的示范性方法的流程图。
参照图2，在步骤210中，接收机130的下行链路信道估计器133使用从多个接收天线139接收到的导频信道或码元对下行链路衰落信道进行估计。也即，估计从每一个发射天线到每一个接收天线的下行链路衰落信道。随后，在步骤203中，加权选择器135基于关于所估计的衰落信道的信息来选择相对于最大数据传输速率的加权信息。这里，加权信息是加权集合索引151和加权向量信息153。
将详细描述步骤203。从N个加权集合中的每一个中选择相对于最大数据传输速率的加权向量，并且计算基于所选择的加权向量的可能的传输数据速率。也即，在N个所选择的加权集合(或者具有从各个加权集合中选择的加权向量的元素的加权集合)之间比较可能的传输数据速率，并且选择具有最大数据传输速率的加权集合。决定属于具有最大传输速率的加权集合的加权集合索引，并且决定将被用于实际发射加权向量的权重，该加权向量属于相对于最大传输速率的加权集合。
在步骤205中，逐子信道状态估计器137根据加权信息估计各个子数据流的信道。也即，计算由加权选择器135所选择的权重所形成的子数据流的信号干扰噪声比(SINR)，并且决定调制编码选择(MCS)或每一个子数据流的信道状态信息。随后，在步骤207中，接收机130将包含加权信息和信道状态信息的反馈信息150发射到发射机。这里，接收机可以同时或者分别发送反馈信息的元素。
图3是示出了用于在图1的系统的发射机110中发射/接收数据的方法的流程图。
参照图3，在步骤301中，发射机110的控制器111从接收机130接收反馈信息150。随后，在步骤303中，控制器111利用反馈信息150的加权信息来决定能够被最终发射的子数据流的数量。这里，能够被发射的子数据流的数量与所选择的权重的数量相等。
在步骤305中，多路分离器113将待发射的主数据流解复用为子数据流，其数量与能够被发射的子数据流的数量相对应。在步骤307中，利用关于由各个子数据流的反馈信道状态信息所定义的编码速率和调制方案的信息，信道编码器/调制器115和117对子数据流独立地执行编码和码元映射处理。随后，在步骤309中，波束形成器119和121将子数据流乘以从控制器111传送的权重，并且通过发射天线123发射该子数据流。
在本发明的示范性实施例中，在用于得到加权集合及其加权向量的处理过程中，为了将由相对于最大数据传输速率的权重构成的预编码反馈到发射机110，需要反馈信道来发射所选择的加权集合索引151和关于从所选择的加权集合中选择的权重的加权向量信息153。由等式(1)来设计N个加权集合。如果由在小区内的发射机和接收机来对该N个加权集合进行定义，则被分配给反馈信道用于对所选择的加权集合索引151进行反馈的位的数量为log2N。这里，x是等于或大于x的最小整数。
当将表示属于所选择的加权集合的每一个权重的选择或不选择的方案用于从一个加权集合中选择的权重时，对于每一个权重需要1位的反馈信息，由此需要其数量与发射天线的总数量相对应的反馈位。反馈预编码所需的反馈信息量是log2N+nT bits/use(位/所使用)。另外还需要反馈信道用以反馈由逐子信道状态估计器137估计并且选择的权重所形成的各个子数据流的反馈信道状态信息。
接下来，将对用于依照本发明的示范性实施例来设计加权集合的方法进行描述。
2)用于可拆分预编码技术的加权集合设计 发射机110和接收机130对多个加权集合进行定义。加权集合是加权向量的元素的集合，该加权向量的数量与发射天线的数量nT相对应。可以将加权向量称为权重。这里，一个加权向量由nT个复数元素构成。当对N个加权集合进行定义时，构造总共N×nT个加权向量。当对N个加权集合进行设计时，使用下面的原则来考虑空间相关性。首先，属于一个加权集合的nT个权重相互正交，并且每个权重的幅值为1。
其次，由总计N×nT个加权向量所形成的波束的主波束方向彼此互不重叠并且将均匀地分布在服务区内。
为了决定满足第一和第二原则的总共N个加权集合，生成总计N×nT个加权向量，其中与每一个加权向量相邻的元素之间的相位差为
的整数倍，在其中位于相同位置的加权向量元素之间的相位差是
的nT个权重被分组到一个加权集合中，并且决定其中属于同一加权集合的nT个权重相互正交的、总计N个加权集合。
图4示出了用于决定总计N个加权集合的处理过程的示例。
参照图4，在步骤400中，生成N×nT个加权向量。输入加权集合的数量N和发射天线的数量nT。为了计算该N×nT个加权向量，执行从k＝0到k＝N×nT的步骤401～405的循环处理过程。在步骤402中，计算在加权向量内的相邻元素之间的相位差以计算第k个加权向量。在步骤403中，利用所计算的相位差来计算第k个加权向量。第k个加权向量的第一个元素是
第二个元素是具有相位Δk的或者说是以及第三个元素是具有大于第二个元素的相位的相位Δk的或者说是当以上述方式完成全部nT个元素时，便可以完成第k个加权向量。在决定了第k个加权向量之后，在步骤404中，令k增加1。当重复步骤402和403时，决定第k+1个加权向量。在步骤406中决定了所有N×nT个加权向量之后，在步骤407中，只收集(collect)正交加权向量并且将它们分类到加权集合中。分类准则为收集nT个权重，其中在一个加权集合中，同一位置处的加权向量元素之间的相位差是
的整数倍。当对加权集合进行分类从而满足该准则时，加权集合1由第k个加权向量构成，其中k＝0，N，2N，...，(nT-1)N，加权集合2由第k个加权向量构成，其中k＝1，N+1，2N+1，...(nT-1)N+1。在一般表示中，加权集合，n+1由第k个加权向量构成，其中k＝n，N+n，2N+n，...(nT-1)N+n。
根据上述用于设计加权集合的原则的具体设计的示例如下。当设计N个加权集合{En}(n＝1，L，N)时，每一个加权集合En由nT个正交加权向量{en，i}(n＝1，L，nT)构成。也即，En＝{en，1en，2，L，en，nT}。这里，{en，i}表示属于第n个加权集合En的第i个加权向量，并且如等式(1)所示对其进行设计。
等式(1) 这里，ωm，i(n)由等式(2)表示。
等式(2) 这里，表示属于第n个加权集合En的第i个加权向量的参考相位。
图5示出了依照本发明的示范性实施例决定加权集合的另一个示例的流程图。具体而言，图5示出了用于根据等式(1)来决定总计N个加权集合的处理过程。在步骤500中，将加权集合序号初始化为1。因为在步骤501中计算了第n个加权集合，所以在步骤500之后立刻计算第一个加权集合。在步骤502中，n被加1。重复步骤501直到完成所有N个加权集合。当完成了所有加权集合时，在步骤504结束处理。
在步骤501中，计算在第n个加权集合内的nT个加权向量。在步骤510中，将第n个加权集合的加权向量序号i初始化为1。在步骤511中，决定第n个加权集合的第i个加权向量。也即，在步骤510之后计算第n个加权集合的第一个加权向量。在步骤512中，i被加1。重复步骤511直到完成第n个加权集合内的总计nT个加权向量。当决定了第n个加权集合的所有加权向量时，在步骤514完全决定了第n个加权集合。然后，执行用于决定下一个加权集合的处理。
在步骤511中，执行用于计算第n个加权集合的第i个加权向量的处理。在步骤520中，决定参考相位φn，i以计算第n个加权集合的第i个加权向量。当决定了参考相位时，利用参考相位的值来计算在第n个加权集合内的第i个加权向量的每一个元素。在步骤521中，将元素序号m初始化为1。在步骤522中，通过将在步骤520中所计算的参考相位应用到来计算在第n个加权集合内的第i个加权向量的第m个元素。也即，在步骤521之后立刻计算在第n个加权集合内的第i个加权向量的第一个元素。当从m＝1到m＝nT重复该处理时，在步骤525中完成在第n个加权集合内的第i个加权向量。然后，执行用于决定下一个加权向量的处理。
当在包含4个发射天线的多个发射/接收天线的系统中设计2个加权集合时，它们如等式(3)所示。
等式(3) 属于等式(3)的E1的4个权重相互正交，并且它们的幅值为1。而且，属于等式(3)的E2的4个权重相互正交，并且它们的幅值为1。但是，属于不同加权集合的权重{e1，i}(i＝1，2，3，4)和{e2，i}(i＝1，2，3，4)不相互正交。当发射基于正交权重的数据流时，待同时发射的数据流之间的干扰被最小化，从而可以将待同时发射的数据流的总传输速率最大化。本发明中所提出的示范性可拆分预编码技术设计了属于一个加权集合的正交权重，并且根据从一个加权集合中选择的权重将待同时发射的数据流进行发射，从而降低了待同时发射的数据流之间的干扰并且最大化了待同时发射的数据流的总传输速率。由属于E1和E2的8个权重所形成的主波束/波瓣(lobe)相互不重叠并且均匀地分布在服务区内。从而，即使随机分布在发射机的服务区中的接收机位于任意方向，也可以通过8个传输权重的一个或更多的权重来得到波束形成增益。
当从总计N×nT个权重中选择权重以最大化待同时发射的子数据流的总传输速率时，所选择的权重属于同一权重的概率很高。当使用分级表示方案(hierarchical expression scheme)来选择一个加权集合并且表示从相关加权集合中所选择的权重时，能够将用于表示所选择的、在其中数据传输速率被最大化的权重的反馈信息量最小化。
在表1至表12中示出了满足等式(1)的关于本发明的示范性系统中的发射天线的数量nT和N个加权集合的示例。在下面的表中，(x，y)表示实部为x并且虚部为y的复数。也即，(x，y)＝x+yi。
表1 发射天线的数量[nT]2，加权集合的数量[N]1 表2 发射天线的数量[nT]2，加权集合的数量[N]2 表3 发射天线的数量[nT]2，加权集合的数量[N]3 表4 发射天线的数量[nT]2，加权集合的数量[N]4 表5 发射天线的数量[nT]3，加权集合的数量[N]1 表6 发射天线的数量[nT]3，加权集合的数量[N]2 表7 发射天线的数量[nT]3，加权集合的数量[N]3 表8 发射天线的数量[nT]3，加权集合的数量[N]4 表9 发射天线的数量[nT]4，加权集合的数量[N]1 表10 发射天线的数量[nT]4，加权集合的数量[N]2 表11 发射天线的数量[nT]4，加权集合的数量[N]3 表12 发射天线的数量[nT]4，加权集合的数量[N]4 2.第二示范性实施例 用于使用用于子数据流的状态信息的反馈信道来反馈加权选择信息的方案。
可以以下面的两种方案来反馈用于表示从一个加权集合中选择的权重的信息。
如在本发明的第一示范性实施例中，第一种方案使用专用反馈信道来传送仅仅关于从一个加权集合中选择的权重的信息。该方案为每一个权重使用1位的反馈信息来表示属于所选择的加权集合的每一个权重的选择或不选择。预编码反馈信息量总计为log2N+nT bits/use，包括用于发射所选择的加权集合的索引的反馈信息。为了调整待发射的各个数据流的传输数据速率，将额外地反馈由所选择的权重所形成的各个数据流的信道状态信息。当使用专用反馈信道来传送加权选择信息时，不需要反馈关于未选择的权重的子数据流的信道状态信息。
第二种方案是依照本发明的第二示范性实施例的用于传送加权选择信息的反馈方案。为了调整待发射的各个数据流的传输数据速率，该方案使用用于系统中各个子数据流的反馈状态信息的反馈信道，以将各个子数据流的信道状态信息从接收机反馈到发射机。
图6示出了依照本发明的第二示范性实施例的可拆分预编码系统600。通过相同的参考标号来表示第一和第二示范性实施例之间相同的组件。将仅对第一和第二示范性实施例之间的差别进行描述，而用于执行相同功能的部分将被略去或者只进行简要描述。
将参照图6简要描述第二示范性实施例。本示范性实施例的系统600的加权选择器631使用在下行链路信道估计器133中所估计的衰落信道信息来选择相对于最大数据传输速率的权重，并且将从相关加权集合中选择的加权向量传送到逐子信道状态估计器623。逐子信道状态估计器623计算并且量化由加权选择器631所形成的子数据流的SINR，并且决定子数据流的信道状态信息653，或者说信道质量指示符(CQI)或MCS。这里，各种调制方案和编码速率的组合可能在子数据流的信道状态信息653中。可以在表13中示出该示例。
表13 在本示范性实施例中，为了反馈关于从一个加权集合中选择的权重的信息，增加“无传输”级别以表示相关权重尚未被用于当前MCS或CQI级别。也即，当尚未选择相关权重以供传输时，通过各个子数据流的状态信息653反馈该“无传输”级别。
发射机610的控制器611接收反馈信息650，该反馈信息包含加权集合索引信息651和各个子数据流的状态信息653。控制器611使用各个数据流的状态信息653来决定能够被同时发射的子数据流的数量，并且通知多路分离器113所决定的数量。而且，控制器611使用反馈信息650来决定每一个数据流的编码速率、调制方案、相关权重，并且将决定结果通知信道编码器/调制器115和117以及波束形成器119和121。
将参照图7和图8详细描述用于在本发明的系统600的发射机和接收机中发射和接收数据的示范性方法。
图7是示出了用于在依照本发明的第二示范性实施例的系统600的接收机630中发射/接收数据的方法的流程图。
参照图7，在步骤701中，接收机630的下行链路信道估计器133使用从多个接收天线接收到的导频信道或码元来估计下行链路衰落信道。也即，估计从每一个发射天线到每一个接收天线的下行链路衰落信道。随后，在步骤703中，加权选择器631决定相对于最大数据传输速率的加权集合和从相关加权集合中选择的加权向量。决定信息被通知给逐子信道状态估计器623。在步骤705中，逐子信道状态估计器623根据所决定的加权向量来估计各个子数据流的信道状态。也即，逐子信道状态估计器623计算由所选择的权重形成的子数据流的SINR，并且决定各个子数据流的信道状态信息653。在步骤707中，接收机630发射反馈信息650，该反馈信息650包含加权集合索引651、传输信息、和各个子数据流的信道状态信息。
接下来，将详细描述步骤707。将在步骤703中未选择的权重的状态信息设置为“无传输”级别，并且将属于所选择的加权集合的所有权重的状态信息反馈到发射机610。因此，只需要用于传送所选择的加权集合索引信息651的反馈信道和用于传送由所估计的所选择的权重形成的各个子数据流的信道状态信息653的反馈信道。这里，可以同时或分别发射加权集合索引651和各个子数据流的状态信息653。
图8是示出了用于在依照本发明的第二示范性实施例的系统600的发射机610中发射/接收数据的方法的流程图。
参照图8，在步骤801中，发射机610从接收机630接收反馈信息650。随后，在步骤803中，控制器611使用各个子数据流的信道状态信息653来设置能够最终被发射的子数据流的数量。因为将不被使用的信道设置为“无传输”级别，所以控制器611能够知道各个子数据流的信道状态信息653。在步骤805中，多路分离器113将待发射的主数据流解复用为能够被发射的子数据流。在步骤807，利用编码速率和调制方案，信道编码器/调制器115和117为子数据流独立地执行编码和码元映射处理。随后，在步骤809中，波束形成器119和121将子数据流乘以权重、执行波束形成处理、并且将所编码和调制的子数据流发射到接收机630。因为属于相关加权集合的权重的选择信息被包含在各个子数据流的信道状态信息653中，所以发射机610可以知道该权重。
因为也必须反馈关于未被用于实际传输的权重的MCS信息，所以考虑预编码和MCS反馈信息的总量。仅当将被用于实际传输的权重的数量小于(发射天线总数量的1/2)+1时，第二示范性实施例才需要比第一示范性实施例少的反馈信息量。当将被用于实际传输的权重的数量大于(发射天线总数量的1/2)+1时，用于反馈各个子数据流的信道状态信息的反馈信道被用于发射反馈信息。在其它情况中，可以利用只用于传送加权选择信息的专用反馈信道来执行其中组合了两种方案的反馈。
3.第三示范性实施例 开环式可拆分预编码技术 根据用于传送所选择的加权集合索引信息的反馈信道的存在，所提出的可拆分预编码技术可以操作为开环式可拆分预编码技术和闭环式可拆分预编码技术。
上述第一和第二示范性实施例中的闭环式可拆分预编码技术与下述情况相对应其中，所选择的公共加权集合的索引信息被反馈。根据用于传送加权选择信息的反馈方案，在第三示范性实施例中的开环式可拆分预编码系统的发射机和接收机的结构和操作与图1的使用专用反馈信道的可拆分预编码系统100或图6中使用用于反馈逐子信道状态信息的反馈信道的可拆分预编码系统600的发射机和接收机的结构和操作相同。
在第三示范性实施例中，没有用于传送所选择的加权集合的索引的反馈信道，但是存在用于传送关于所选择的权重的信息的反馈信道。当发射天线的数量为2时，开环方案的可拆分预编码系统结构与图1和图6的系统结构相同。
将参照图9对依照本发明的第三示范性实施例的系统900进行描述。在第三示范性实施例中，与第一和第二示范性实施例相同部分的描述被略去或将被简要给出。
参照图9，第三示范性实施例的系统900与上述闭环式可拆分预编码技术的系统几乎相同。差别在于在系统900中没有用于所选择的公共加权集合索引的反馈信道。因为没有用于所选择的公共加权集合索引的反馈信道，所以在小区内的发射机910和接收机930在一个时隙中仅使用一个加权集合。将被使用的加权集合不是固定的，并且N个加权集合被按顺序周期性地使用。也即，可以以E1，E2，E3，...，EN，E1的次序来使用加权集合。将被使用的加权集合随着所定义的周期和次序而改变。因此，控制器911使用所选择的加权向量信息951和各个子数据流的状态信息953来控制用于主数据流的解复用、编码、调制、和波束形成处理。因为发射机910的数据处理方法与上述示范性实施例的数据处理方法相同，所以这里略去对其的描述。
当得知了预定时隙中的加权集合时，加权选择器931从加权集合中选择加权向量并且反馈加权向量信息951。逐子信道状态估计器933检测来自加权选择器931的所选择的加权向量，并且将子数据流的状态信息953通知给发射机910。
将参照图10和图11对用于在第三示范性实施例的系统900中发射/接收数据的方法进行描述。
图10是示出了用于在依照本发明的第三示范性实施例的系统900的接收机930中发射/接收数据的方法的流程图。
参照图10，在步骤1001中，下行链路信道估计器133使用从多个接收天线139接收到的导频信道或码元对从每一个发射天线到每一个接收天线的衰落信道进行估计。随后，在步骤1003中，因为在时间段中加权集合已知，所以加权选择器931选择将被实际发射的加权向量信息951。在步骤1005中，逐子信道状态估计器933根据所选择的加权向量估计各个子数据流的信道状态。随后，在步骤1007中，接收机930发射反馈信息950到发射机910，该反馈信息950包含加权向量信息951和各个子数据流的信道状态信息953。
图11是示出了用于在依照本发明的第三示范性实施例的系统900的发射机910中发射/接收数据的方法的流程图。
参照图11，当发射机910在步骤1101中接收到反馈信息950时，在步骤1103中，使用反馈信息950决定能够被同时发射的子数据流的数量。然后，在步骤1105中，多路分离器113将待发射的主数据流解复用为能够被发射的子数据流。在步骤1107中，使用编码速率和调制方案，信道编码器/调制器115和117为子数据流独立地执行编码和码元映射处理。随后，在步骤1109中，波束形成器119和121将子数据流乘以权重、执行波束形成处理、并且将被编码并且调制了的子数据流发射到接收机。
在第三示范性实施例的系统900的开环式方案中，没有用于反馈所选择的加权集合的信道，并且一个加权集合仅被用于一个时隙中。开环式方案的传输数据速率低于第一和第二示范性实施例的闭环式方案的传输数据速率。但是，因为开环式方案的反馈信息量小于闭环式方案的反馈信息量，所以开环式方案被应用于这样的系统其中待发射的反馈信息量受限，以提高预编码方案中的传输数据速率。
所提出的技术与传统技术之间的比较和分析 对于用于调整待同时发射的数据流的数量以及因此所需的反馈信息量的方案，对传统预编码器码本技术与所提出的可拆分预编码技术进行比较和分析。
在传统预编码器码本技术中，根据发射天线的数量nT、接收天线的数量nR、和待同时发射的数据流的数量nS分别定义和使用预编码器码本。当在下述状态中根据每一个发射机/接收机的信道状态来调整待同时发射的数据流的数量时，将被考虑的预编码器码本的数量为10，或者说(nT，nR，nS)＝(4，1，1)、(4，2，1)、(4，2，2)、(4，3，1)、(4，3，2)、(4，3，3)、(4，4，1)、(4，4，2)、(4，4，3)、和(4，4，4)其中具有4个发射天线的发射机与其中接收天线的数量为1、2、3和4的接收机通信，。在发射机和接收机之间定义10个预编码器码本。接收机将接收天线的数量nR和数据流的数量nS反馈给发射机，以使发射机选择将要使用的预编码器码本。接收机在适合于接收天线的数量nR和数据流的数量nS的预编码器码本中选择用于以最大容量进行传输的预编码，并且将所选择的预编码的索引反馈给发射机。发射机在适合于反馈nR和nS的预编码器码本中选择具有反馈索引的预编码并发射数据。
因为只能反馈一次nR，所以nR所需的反馈信息量较小并且可以忽略不计。用于随信道状态瞬时变化的nS的反馈信息将与所选择的预编码的索引的反馈信息一起被发射。假设每一个预编码器码本由8个预编码构成，则需要2bits/use用于nS的反馈信息并需要3bits/use用于所选择的预编码索引的反馈信息，从而需要总计5bits/use用于反馈信息。
最佳预编码器码本根据工作信道中衰落的空间相关性而不同。到目前为止，已经在这样的假设下设计了预编码器码本在传统预编码器码本技术中不存在衰落的空间相关性。因此，在存在衰落的空间相关性的信道环境中会发生性能降低。为了克服该性能降低，发射机将利用下行链路信道的空间相关矩阵来执行用于当前预编码器码本的压缩扩展(companding)处理。对此，因为接收机估计下行链路信道的空间相关矩阵并且将所估计的矩阵反馈给发射机，所以需要用于反馈nS和所选择的索引的反馈信息量，还需要用于反馈下行链路信道的空间相关矩阵的额外的反馈信息量。
在本发明中所提出的可拆分预编码技术中，定义了由其数量与发射天线的数量nT相对应的正交权重所构成的N个加权集合。接收机考虑所使用的接收天线的数量nR并且选择与最大传输速率相关的min(nT，nR)个权重的最大值。接收机通过所选择的加权集合索引和从相关集合中选择的权重的反馈信息将所选择的权重反馈给发射机。发射机基于反馈信息使用从加权集合中选择的权重发射多个数据流。因为即使当接收机的接收天线变化且待同时发射的数据流的数量变化时通常也使用由总计N·nT个权重配置的N个加权集合，所以关于将在发射机与接收机之间进行定义的加权集合的信息量显著地小于预编码器码本方案中所需要的信息量。具体而言，因为当发射天线的数量超过4时，待考虑的预编码器码本的数量显著增加，所以关于将在发射机与接收机之间进行定义的预编码器码本的信息量显著增加。相反地，在所提出的可拆分预编码方案中，因为加权集合的数量N甚至在发射天线的数量nT增加时也会降低，所以关于将在发射机与接收机之间进行定义的加权集合的信息量几乎不增加。这是因为，可拆分预编码技术的性能取决于权重的数量N·nT。
在使用专用反馈信道来用于加权选择信息反馈的闭环式可拆分预编码技术中所需的反馈信息量为用于反馈所选择的加权集合索引的log2Nbits/use和用于反馈加权选择信息的nT bits/use，从而需要总共log2N+nTbits/use。当发射天线的数量是4并且N＝2时，需要总共5bits/use。在使用专用反馈信道来用于反馈加权选择信息的开环式可拆分预编码技术中所需的反馈信息量仅为用于反馈加权选择信息的nT bits/use。为了降低加权选择信息所需的反馈信息量，可以使用利用发射各个子数据流的信道状态信息的反馈信道来反馈加权选择信息的方案。
可以根据应用了所提出的可拆分预编码技术的系统的上行链路信道结构来选择反馈方案以发射加权选择信息。可以根据系统中可用的上行链路信道容量来调整和应用将被使用的加权集合的数量。具体而言，当系统中可用的上行链路信道容量很小时，可以应用开环式可拆分预编码技术。
图12是示出了当nT＝nR＝4时，在空间相关性较高的环境中使用所提出的可拆分预编码技术和预编码器码本技术的最小均方误差-排序串行干扰消除(MMSE-OSIC)系统的性能比较结果。当可拆分预编码技术考虑使用2个加权集合的情况时，闭环式可拆分预编码技术需要1位来用于加权集合索引的反馈并需要4位来用于4个权重的选择信息的反馈，或者说，总计5bits/use。开环式可拆分预编码技术需要4bits/use来用于4个权重的选择信息的反馈。预编码器码本技术需要2bits/use来用于调整待同时发射的数据流的数量并需要3bits/use来用于所选择的预编码索引的反馈，或者说，总共5bits/use的反馈信息量。当将需要相同反馈信息量的闭环式可拆分预编码技术与无压缩扩展的预编码器码本技术的性能进行比较时，可以看到，闭环式可拆分预编码技术优于无压缩扩展的预编码器码本技术。此外，可以看到，需要4bits/use的开环式可拆分预编码技术优于需要5bits/use的无压缩扩展的预编码器码本技术。有压缩扩展的预编码器码本技术具有与闭环式可拆分预编码技术相似的性能。因为需要额外反馈用于压缩扩展的下行链路信道的空间相关矩阵，所以其所需的反馈信息量远远大于闭环式可拆分预编码技术所需的反馈信息量。
从仿真结果中可以看到，所提出的可拆分预编码技术更易于应用到具有各种空间相关性的信道环境中，并且与传统预编码器码本技术相比具有更优秀的性能。
图13是示出了当nT＝nR＝4时，在不存在空间相关性的环境中使用所提出的可拆分预编码技术和所述预编码器码本技术的MMSE-OSIC系统的性能比较结果。
参照图13，因为在无相关的环境中传输相关矩阵是单位矩阵，并且即使执行了压缩扩展，预编码器码本也不改变，所以在无相关性的环境中，有压缩扩展的预编码器码本技术具有与无压缩扩展的预编码器码本技术相同的性能。两种预编码器码本技术具有与闭环式可拆分预编码技术相同的性能，并且稍优于开环式可拆分预编码技术。从图12和图13的性能结果中可以看到，所提出的预编码器码本技术在无相关性的环境中具有与传统技术相似的性能，而在具有各种空间相关性的信道环境中优于传统技术。
如上所述，本发明的可拆分预编码技术可以被更容易地应用于具有各种空间相关性的信道环境中，并且与传统的预编码器码本技术相比具有更优秀的性能和更高的吞吐量。可拆分预编码技术比预编码器码本技术需要更小的存储器大小，并且可以根据应用空间多路复用技术的系统的上行链路信道结构和容量对其最优化。
虽然已经为了说明的目的对本发明的示范性实施例进行了公开，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围的条件下，各种修改、添加和替换是可能的。在本发明的示例中，为了说明的方便，描述了在其中发射天线的数量和接收天线的数量为2的系统。理所当然地，可以应用至少3个天线。因此，本发明不局限于上述实施例，而是通过下面的权利要求书及其等价物的全部范围对本发明进行限定。
权利要求
1.一种使用多个天线的移动通信系统，其包括
接收机，其用于估计所接收到的数据的衰落信道，从具有多个正交加权向量的元素的至少一个加权集合中选择相对于最大数据传输速率的加权集合，并且将包含所选择的加权集合和逐信道状态信息的反馈信息发射到发射机；和
所述发射机，其用于基于所述反馈信息将要被发射的数据解复用为至少一个子数据流，将每一个子数据流乘以相关权重，并且发射该数据。
2.如权利要求1所述的移动通信系统，其中，所述接收机包括
下行链路信道估计器，其用于使用从所述发射机发射的数据的导频信道对信道状态进行估计；
加权选择器，其用于基于所述信道状态决定所述加权集合和加权向量，并且将关于所述加权集合和所述加权向量的信息发射到所述发射机；和
逐子信道状态估计器，其用于根据所决定的加权向量对子数据流的信道状态进行估计，并且仅将关于该子数据流的信道状态的信息发射到所述发射机。
3.如权利要求1所述的移动通信系统，其中，所述接收机包括
下行链路信道估计器，其用于使用从所述发射机发射的数据的导频信道对信道状态进行估计；
加权选择器，其用于基于所述信道状态决定所述加权集合和加权向量，并且将所决定的加权集合和所决定的加权向量发射到所述发射机；和
逐子信道状态估计器，其用于对所决定的加权集合的所有加权向量的信道状态进行估计，并且将关于所估计的信道状态的信息发射到所述发射机。
4.如权利要求3所述的移动通信系统，其中，所述逐子信道状态估计器基于所决定的加权向量对未使用的信道发射关于“无传输”状态的信息。
5.如权利要求2或3所述的移动通信系统，其中，所述发射机包括
多路分离器，其用于将待发射的主数据流解复用为所述至少一个子数据流；
至少一个信道编码器和调制器，其用于接收所述至少一个子数据流，并且根据预定的信道编码速率和预定的调制方案对所述至少一个子数据流独立地执行信道编码和调制处理；
至少一个波束形成器，其用于将所述至少一个经信道编码并调制后的子数据流乘以预定的权重，并且将该数据发射到接收机；和
控制器，其用于基于从所述接收机发射的反馈信息，预先决定子数据流的数量、所述至少一个子数据流的编码速率、所述调制方案、和将被每一个子数据流相乘的权重。
6.如权利要求1所述的移动通信系统，其中，所述反馈信息包括
加权集合索引信息，其用于表示所选择的加权集合；
加权向量信息，其用于表示从所选择的加权集合中选择的加权向量；和
所述至少一个子数据流的信道状态信息。
7.如权利要求1所述的移动通信系统，其中，所述发射机和所述接收机根据发射天线的数量和加权集合的数量存储加权集合和加权向量。
8.一种用于在使用多个天线的移动通信系统中发射/接收数据的方法，该方法包括
a)根据在接收机中所接收到的数据的导频信道来估计衰落信道；
b)基于所估计的衰落信道，从具有多个正交加权向量的元素的至少一个加权集合中选择相对于最大数据传输速率的加权集合；
c)估计相对于所选择的加权集合的逐信道状态信息；
d)将包含所选择的加权集合和所述逐信道状态信息的反馈信息发射到发射机；
e)由所述发射机基于所述反馈信息发射逐天线数据。
9.如权利要求8所述的方法，其中，设计所述加权集合包括
决定具有根据发射天线的数量和加权集合的数量而定义的相位差的多个加权向量；并且
利用所决定的加权向量中的正交加权向量对所述加权集合进行配置。
10.如权利要求9所述的方法，其中，通过
来计算所述相位差，其中N是加权集合的数量，nT是发射天线的数量。
11.如权利要求8所述的方法，其中，设计所述加权集合包括
f-1)确定许多加权集合中的多个正交加权向量；和
f-2)将f-1)重复与所述加权集合的数量对应的次数。
12.如权利要求11所述的方法，其中，f-1)包括
为所决定的加权向量的正交元素决定参考相位；并且
决定与该加权向量的第一个元素有参考相位差的元素。
13.如权利要求8所述的方法，其中，所述反馈信息包含
加权集合索引信息，其用于表示所选择的加权集合；
加权向量信息，其用于表示从所选择的加权集合中选择的加权向量；和至少一个子数据流的信道状态信息。
14.如权利要求8所述的方法，其中，所述反馈信息包含
加权集合索引信息，其用于表示所选择的加权集合；和
相对于所选择的加权集合的所有子数据流的信道状态信息。
15.如权利要求8所述的方法，其中，e)包含
基于所述反馈信息，将待发射的主数据流解复用为至少一个子数据流；
根据基于所述反馈信息所定义的信道编码速率和调制方案对所述至少一个子数据流独立地执行信道编码和调制处理；并且
将所述至少一个经信道编码并调制后的子数据流乘以基于所述反馈信息而定义的权重，并且将该数据发射到所述接收机。
16.一种用于在使用多个天线的移动通信系统中将反馈信息从接收机发射到发射机的方法，该方法包括
a)在根据所接收到的数据的导频信道估计衰落信道之后，从包含多个相互正交的加权向量元素的加权集合中选择相对于最大数据传输速率的加权集合；
b)根据所选择的加权集合估计逐信道状态信息；并且
c)将包含所选择的加权集合的索引信息和所述逐信道状态信息的反馈信息发射到所述发射机。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述反馈信息包含
加权集合索引信息，其用于表示所选择的加权集合；
加权向量信息，其用于表示从所选择的加权集合中选择的加权向量；和至少一个子数据流的信道状态信息。
18.如权利要求16所述的方法，其中，所述反馈信息包含
加权集合索引信息，其用于表示所选择的加权集合；和
相对于所选择的加权集合的所有子数据流的信道状态信息。
19.一种在使用多个天线的移动通信系统中的接收机，该接收机包含
下行链路信道估计器，其用于使用从发射机发射的数据的导频信道对信道状态进行估计；
加权选择器，其用于基于所述信道状态来决定加权集合和加权向量，并且将关于所述加权集合和所述加权向量的信息发射到所述发射机；和
逐子信道状态估计器，其用于根据所决定的加权向量对子数据流的信道状态进行估计，并且仅将关于该子数据流的信道状态的信息发射到发射机。
20.一种用于在使用多个天线的移动通信系统的发射机中使用所接收到的反馈信息来发射数据的方法，该方法包括
基于所接收到的反馈信息，检测多个正交加权向量和包含子数据流的信道状态的反馈信息；
基于所述反馈信息，将待发射的主数据流解复用为至少一个子数据流；
根据基于所述反馈信息而定义的信道编码速率和调制方案，对所述至少一个子数据流独立地执行信道编码和调制处理；并且
将所述至少一个经信道编码并调制后的子数据流乘以基于所述反馈信息而定义的权重，并且将该数据发射到接收机。
21.一种在使用多个天线的移动通信系统中的发射机，该发射机包括
多路分离器，其用于将待发射的主数据流解复用为至少一个子数据流；
至少一个信道编码器和调制器，其用于接收所述至少一个子数据流，并且根据信道编码速率和调制方案对所述至少一个子数据流独立地执行信道编码和调制处理；
波束形成器，其用于将所述至少一个经信道编码并调制后的子数据流乘以权重，并且将该数据发射到接收机；和
控制器，其用于基于从所述接收机接收到的反馈信息检测多个正交加权向量和包含子数据流的信道状态的反馈信息，并且决定子数据流的数量、所述至少一个子数据流的编码速率、所述调制方案、和将被每一个子数据流相乘的权重。
22.一种用于设计将在包含具有多个天线的收发机的移动通信系统的数据收发机中使用的反馈信息的方法，该方法包括
决定具有根据发射天线的数量和加权集合的数量而定义的相位差的多个加权向量；并且
利用所决定的加权向量中的正交加权向量对所述加权集合进行配置。
23.如权利要求22所述的方法，其中，通过
来计算所述相位差，其中N是加权集合的数量，nT是发射天线的数量。
24.如权利要求22所述的方法，其中设计所述加权集合包括
a)确定许多加权集合中的多个正交加权向量；和
b)将a)重复与所述加权集合的数量对应的次数。
25.如权利要求24所述的方法，其中，a)包括
为所决定的加权向量的正交元素决定参考相位；并且
决定与该加权向量的第一个元素有参考相位差的元素。
26.一种使用多个天线的移动通信系统，该系统包括
接收机，其用于估计所接收到的数据的衰落信道，在某一时间段中应用具有多个正交加权向量的元素的至少一个加权集合，为将在某一时间点使用的所述至少一个加权集合决定相对于最大数据传输速率的加权向量，并且将包含逐信道状态信息和所决定的加权向量的反馈信息发射到发射机；和
所述发射机，其用于接收所述反馈信息，将基于在所述时间段应用的加权集合的加权向量而要被发射的数据解复用为至少一个子数据流，将所述至少一个子数据流乘以相关权重，并且发射该数据。
27.如权利要求26所述的移动通信系统，其中，所述接收机包括
下行链路信道估计器，其用于使用从发射机发射的数据的导频信道对信道状态进行估计；
加权选择器，其用于基于所述信道状态决定关于将在所述时间段被应用的加权集合的加权向量的信息，并且将所决定的加权向量信息发射到所述发射机；和
逐子信道状态估计器，其用于对所述加权向量的信道状态进行估计，并且将关于所估计的信道状态的信息发射到所述发射机。
28.如权利要求27所述的移动通信系统，其中，所述发射机包括
多路分离器，其用于将待发射的主数据流解复用为至少一个子数据流；
至少一个信道编码器和调制器，其用于接收所述至少一个子数据流，并且根据信道编码速率和调制方案对所述至少一个子数据流独立地执行信道编码和调制处理；
波束形成器，其用于将所述至少一个经信道编码并调制后的子数据流乘以权重，并且将该数据发射到接收机；和
控制器，其用于当应用所述加权集合时，基于从所述接收机发射的反馈信息预先决定子数据流的数量、所述至少一个子数据流的编码速率、所述调制方案、和将被每一个子数据流相乘的权重。
29.如权利要求26所述的移动通信系统，其中，所述发射机和所述接收机根据发射天线的数量、接收天线的数量、和加权集合的数量预先存储加权集合和加权向量。
30.一种用于在使用多个天线的移动通信系统中发射/接收数据的方法，该方法包括
根据在接收机中所接收到的数据的导频信道估计衰落信道；
基于所估计的衰落信道在某一时间段中应用具有多个正交加权向量的元素的至少一个加权集合，并且为将在某一时间点使用的所述至少一个加权集合决定相对于最大数据传输速率的加权向量；
估计相对于所决定的加权向量的逐信道状态信息；
将包含所决定的加权向量和逐信道状态信息的反馈信息发射到发射机；
由所述发射机接收所述反馈信息，并且根据将在预定时间被应用的加权集合的加权向量发射逐天线数据。
31.如权利要求30所述的方法，其中，设计所述加权集合包括
决定具有根据发射天线的数量和加权集合的数量而定义的相位差的多个加权向量；并且
利用所决定的加权向量中的正交加权向量对所述加权集合进行配置。
32.如权利要求31所述的方法，其中，通过
计算所述相位差，其中N是加权集合的数量，nT是发射天线的数量。
33.如权利要求30所述的方法，其中，设计所述加权集合包括
a)确定许多加权集合中的多个正交加权向量；和
b)将a)重复与所述加权集合的数量对应的次数。
34.如权利要求33所述的方法，其中，a)包括
为所决定的加权向量的正交元素决定参考相位；并且
决定与该加权向量的第一个元素有参考相位差的元素。
35.一种具有使用多个天线的收发机的移动通信系统，该系统包括
接收机，其用于将通过估计所接收的数据的信道而决定的加权集合提供给发射机；和
所述发射机，其用于基于所提供的加权集合将待发射的数据解复用为子数据流，并且将所述子数据流发射到所述接收机，
其中，所述加权集合具有与在所述多个天线中所使用的权重相对应的多个加权向量的元素，所述加权向量相互正交。
36.如权利要求35所述的移动通信系统，其中，通过下式计算所述加权向量
其中，en，i是属于第n个加权集合的第i个加权向量。
全文摘要
提供了一种用于在使用多个天线的移动通信系统中发射/接收数据的装置和方法。接收机估计所接收到的数据的衰落信道，从具有多个正交加权向量的元素的至少一个加权集合中选择相对于最大数据传输速率的加权集合，并且将包含所选择的加权集合和逐信道状态信息的反馈信息发射到发射机。发射机基于所述反馈信息将待发射的数据解复用为至少一个子数据流，将每一个子数据流乘以相关权重，并且发射该数据。
文档编号H04B7/02GK101189805SQ200680019347
公开日2008年5月28日 申请日期2006年5月30日 优先权日2005年5月30日
发明者韩臸奎, 金大均, 权桓准, 金东熙, 金润善, 金唯哲, 哲 文 申请人:三星电子株式会社