无线通信系统中的数据发送方案的制作方法

专利名称：无线通信系统中的数据发送方案的制作方法
技术领域：
本发明 一般地涉及无线通信系统中的数据发送，并且更具体地， 涉及在两个收发器单元之间的活动通信链路期间的数据发送方案的 选择。
背景技术：
近年来在无线通信领域中的发展已将多天线的实现引入到移动 订户单元以及服务移动订户单元的基站(或通信网络的等同接入点) 中。移动订户单元中的多天线的使用支持移动订户单元和服务基站之间的"多入多出"(MIMO)通信。MIMO通信已经引入到无线通 信中以便提高通信的频谱效率。在移动收发单元和基站之间没有视 距的环境中以及在存在反射发送信号的障碍物的环境中，发射机天 线和接收机天线之间的不同信号路径可以被视为具有不同特性的子 信道。才艮据环境，子信道可以或多或少地相关。可以通过多种方式来利用子信道的特性，从而提高数据吞吐量和/或数据发送的可靠性。 移动订户单元的功率源(通常是电池)具有有限量的功率，因此移动订户单元的功耗应当被最小化。发送信号的特性，尤其是发 送信号的峰均功率比(PAR)通常对放大器的效率具有显著的影响， 并且因此对移动订户单元的功耗具有显著的影响。高PAR对移动订 户单元的射频(RF)放大器提出高要求，并且RF放大器的效率因 此降低，从而导致增加的功耗。高PAR通常来自于信号的总和。如上所述，可以通过多种方式来利用子信道的特性从而提高数 据吞吐量和/或数据发送的可靠性。从数据吞吐量的角度看，有效的解决方案是称为"注水(waterfilling )，，发送方案的方案。简而言之， 注水表示将较多的数据发送到高质量子信道中并且将较少的数据发送到低质量子信道。将数据发送到子信道包括从若干个发射机天线 发送信号。当数据被发送到若干个子信道时，对从每个天线发送的信号求和，导致从一个天线发送的信号的高PAR和增加的功耗。发明内容本发明的目的是提供一种用于通信系统中数据发送的改进的解 决方案。根据本发明的一个方面，提供一种通信系统中的数据发送方法。该方法包括在第 一 和第二收发器单元之间的活动通信链路期间， 基于通信链路的质量和与第一收发器单元相关联的发送天线的相关 性信息来选择用于第一收发器单元的数据发送方案，数据发送方案 从至少包括以下数据发送方案的列表中选择从第 一 收发器单元的 每个天线发送不同的数据，其中从一个天线发送的数据独立于从另 一个天线发送的数据；从第一收发器单元的每个天线发送相同的数 据并且根据无线信道的特性来控制发送数据的方向。根据本发明的另 一 方面，提供 一种通信系统中的收发器单元。 该收发器单元包括通信接口以及连接到该通信接口的控制单元，该 通信接口包括用于发送和接收信息信号的多个天线。该控制单元被配置成根据从另一个收发器单元接收到的数据发送方案信息来选择 数据发送方案并且根据选择的数据发送方案将数据通过通信接口进 行发送，数据发送方案从至少包括以下数据发送方案的列表中选择 从通信接口的每个天线发送不同的数据，其中从一个天线发送的数 据独立于从另一个天线发送的数据；从通信接口的每个天线发送相 同的数据并且根据无线信道的特性来控制发送数据的方向。根据本发明的另 一方面，提供一种通信系统中的收发器单元， 该收发器单元包括通信接口以及连接到该通信接口的控制单元，该 通信接口包括用于发送和接收信息信号的多个天线。该控制单元被 配置成在与另 一个收发器单元的活动通信链路期间，根据通信链路 的质量和与另一个收发器单元相关联的发送天线的相关性信息来选择用于另一个收发器单元的数据发送方案，数据发送方案从至少包括以下数据发送方案的列表中选择从另一个收发器单元的每个天 线发送不同的数据，其中从一个天线发送的数据独立于从另一个天 线发送的数据；从另一个收发器单元的每个天线发送相同的数据并 且根据无线信道的特性来控制发送数据的方向。根据本发明的另一方面，提供一种通信系统，包括第一收发器 单元和与该第一收发器单元通信的第二收发器单元，该第一收发器 单元包括通信接口以及连接到该通信接口的控制单元，该通信接口 包括用于发送和接收信息信号的多个天线。该第二收发器单元包括 通信接口以及连接到该通信接口的控制单元，该通信接口包括用于 发送和接收信息信号的多个天线。该第一收发器单元的控制单元被 配置成根据从第二收发器单元接收到的数据发送方案信息来选择数 据发送方案并且根据选择的数据发送方案将数据通过通信接口进行 发送。该第二收发器单元的控制单元被配置成在第一和第二收发器 单元之间的活动通信链路期间，基于通信链路的质量和与该第 一收 发器单元相关联的发送天线的相关性信息来选择用于第一收发器单 元的数据发送方案，数据发送方案从至少包括以下数据发送方案的 列表中选择从第一收发器单元的每个天线发送不同的数据，其中 从一个天线发送的数据独立于从另一个天线发送的数据；从第一收 发器单元的每个天线发送相同的数据并且根据无线信道的特性来控 制发送数据的方向。根据本发明的另 一方面，提供一种通信系统中的发射机单元。 该发射机单元包括通信接口以及连接到该通信接口的控制单元，该 通信接口包括用于发送信息信号的多个天线。该控制单元被配置成 根据数据发送方案选择指令来选择数据发送方案并且根据选择的数 据发送方案来通过该通信接口发送数据，数据发送方案从至少包括 以下数据发送方案的列表中选择从通信接口的每个天线发送不同 的数据，其中从一个天线发送的数据独立于从另 一个天线发送的数 据；从通性来控制发送数据的方向。根据本发明的另 一方面，提供一种通信系统中的接收机单元。 该接收机单元包括通信接口以及连接到该通信接口的控制单元，该 通信接口包括用于接收信息信号的多个天线。该控制单元被配置成 在与发射机单元的活动通信链路期间，根据通信链路的质量和与发 射机单元相关联的发送天线的相关性信息来选择用于发射机单元的 数据发送方案，数据发送方案从至少包括以下数据发送方案的列表中选择从发射机单元的每个天线发送不同的数据，其中从一个天 线发送的数据独立于从另一个天线发送的数据；从发射机单元的每 个天线发送相同的数据并且根据无线信道的特性来控制发送数据的 方向。根据本发明的另一方面，提供一种计算机程序产品，该计算机 程序产品对用于执行通信系统中的数据发送的计算机处理的指令的 计算机程序进行编码。该处理包括在第一和第二收发器单元之间 的活动通信链路期间，基于通信链路的质量和与该第 一收发器单元 相关联的发送天线的相关性信息来选择用于第一收发器单元的数据 发送方案，数据发送方案从至少包括以下数据发送方案的列表中选 择从第一收发器单元的每个天线发送不同的数据，其中从一个天 线发送的数据独立于从另一个天线发送的数据；从第一收发器单元 的每个天线发送相同的数据并且根据无线信道的特性来控制发送数 据的方向。根据本发明的另一方面，提供一种计算机程序分布介质，其可 由计算机读取并且对用于执行通信系统中的数据发送的计算机处理 的指令的计算机程序进行编码。该处理包括在第一和第二收发器 单元之间的活动通信链路期间，基于通信链路的质量和与该第 一 收 发器单元相关联的发送天线的相关性信息来选择用于第一收发器单 元的数据发送方案，数据发送方案从包括至少以下数据发送方案的 列表中选择从第一收发器单元的每个天线发送不同的数据，其中 从一个天线发送的数据独立于从另一个天线发送的数据；从第一收发器单元的每个天线发送相同的数据并且根据无线信道的特性来控 制发送数据的方向。本发明提供若干种优势。尽管提供引入发送信号的低峰均功率比(PAR)的MIMO数据发送方案，但本发明相对于其他低PAR MIMO数据发送方案提供增大的数据吞吐量。


在下文中，将参考实施方式和附图来详细描述本发明，其中 图1示出根据本发明的一个实施方式的通信系统和移动订户单元和基站的结构；图2示出根据本发明的一个实施方式的移动订户单元和基站之间的上行链路数据传送；图3更为详细地示出图2的上行链路数据传送；以及图4是示出根据本发明的 一个实施方式的数据发送方法的流程图。
具体实施方式
统的例子。移动订户单元100通过无线通信链路108与基站110进 行无线通信。通信可以基于码分多址(CDMA)技术^旦本发明不限 于此。移动订户单元100包括发送和接收通过通信链^各108发送的信 息信号的通信接口 106。通信接口 106包括支持多入多出(MIMO) 信号发送和接收的多个天线。移动订户单元IOO还包括控制移动订户单元IOO的功能的控制 单元102。控制单元102处理移动订户单元100中的无线连接的建立、 操作和终止。控制单元102也控制移动订户单元100的数据发送参 数。另外，控制单元102通过控制接收信号的处理来控制信息的接 收。控制单元102可由数字信号处理器来实现，其具有嵌入在计算机可读介质中的合适软件，控制单元102也可由单独的逻辑电路来实现，例如利用ASIC (专用集成电路)。移动订户单元100可进一步包括连接到控制单元102的用户才妄 口 104。用户接口 104可包括键盘或小键盘、显示器、麦克风和/或 扬声器。基站110可以是例如UMTS (通用移动通信系统)的移动通信 系统的基站收发台或WLAN (无线局域网)的接入点。基站110包 括提供到一个或若干个移动订户单元100的空中接口连接108的第 一通信接口 112。第一通信接口包括支持MIMO信号发送和接收的 多个天线。基站IIO还包括提供到通信系统的网络118的有线连接的第二 通信接口 114。通信系统的网络可以提供到其他网络的连接，例如到 因特网。基站IIO进一步包括控制基站IIO的功能的控制单元116。控制 单元116处理与基站IIO正在服务的移动订户单元100的无线连接-的建立、操作和终止。基站IIO也向移动订户单元IOO提供与从移 动订户单元IOO进行数据发送有关的信息。该信息可包括关于移动 订户单元100在数据发送中应该4吏用哪个发送方案和/或哪些发送参 数的信息。该信息也可包括指示移动订户单元IOO增大或减小其发 送功率的发送功率控制信息。控制单元116可由数字信号处理器来 实现，其具有嵌入在计算机可读介质中的合适软件，控制单元116 也可由单独的逻辑电路来实现，例如利用ASIC (专用集成电路)。下一步，将参考图2和图3来描述根据本发明的一个实施方式 的数据发送方案。图2示出根据实施方式的在第一收发器单元(本 例中的移动订户单元100)和第二收发器单元(本例中的基站IIO) 之间的简化数据发送方案。这里所述的实施方式表示上行链路数据 发送但数据发送方案也可实施在下行链路数据发送中。第一收发器单元IOO通过使用用于MIMO发送的第一收发暴单 元100的多个天线将数据发送到第二收发器单元110。第一收发器单元100可根据两种不同的MIMO发送方案来发送数据。第一MIMO 发送方案是其中第一收发器单元100从每个天线发送不同数据的发 送方案。待发送的数据被多路复用到多个独立的数据流中，数据流 的数目取决于第一收发器单元100中的发送天线的数目。因为相对 于将要从一个天线发送的信号，若干个独立的信号并没有被求和， 所以发送信号的峰均功率比(PAR)将基本保持很低并且第一收发 器单元100的RF放大器的效率基本很高。该数据发送方案有时被称 为信息MIMO技术，并且其在接收机中信噪比(SNR)很高和/或发 射机天线互相关特性基本上很低的环境中尤其有利。在这样的环境 中，接收机能够检测两个不同的发送信号，并且与仅发送一个数据 信号的情形相比，数据吞吐量增大了。下面将会更为详细地描述数 据发送方案。第一收发器单元100可用来将数据发送到第二收发器单元110 的另一种数据发送方案是基于控制发送信号的方向。根据该数据发 送方案，相同数据从第一收发器单元的每个天线发送，并且通过调 节从每个天线发送的信号的相位和幅度来控制发送信号的方向。同 样通过利用该数据发送方案， 一个数据流(即， 一个信息信号)从 每个天线发送，并且因此所发送信号的PAR基本上保持很低并且第 一收发器单元100的RF放大器的效率基本上很高。该数据发送方案 有时被称为空间波束成形，并且其在接收机中SNR基本上很低和/ 或发送天线互相关性基本上很高的环境中尤其有利。例如，由于无 线信道的特性造成低SNR。在这样的环境中，通过将发送信号引导 进合适的方向，使得发送信号通过具有基本上很低的衰减和/或很少 多径分量的信号路径进行传播，从而实现增加的可靠性和数据吞吐 量。下面将会详细描述该数据发送方案。除了上述的两个数据发送方案以外，第一收发器单元100可使 用其他数据发送方案以便将数据发送到第二收发器单元110。另一数 据发送方案可使用现有技术中已知的方案，如空时发射分集 (STTD)。根据该数据发送方案，发送的数据可以被空时编码并且通过具有分集的多个发送天线进行发送。例如，空时块码可用于空 时编码。空时发送分集通过将分集添加进发送来提高数据发送的可 靠性。参考图2,第一收发器单元100根据确定的数据发送方案在上行 链路信道200上将数据发送到第二收发器单元。第二收发器单元110 分析接收到的数据，并且根据接收到的数据计算特定的参数。接着， 第二收发器单元IIO基于所计算的参数来确定第一收发器单元100 将要使用的数据发送方案并且在下行链路控制信道202上将相应的 信息作为反馈信息发送到第一收发器单元100。该特定的参数可指示 通信链路(即，第一收发器单元IOO和第二收发器单元IIO之间的 上行链路信道200)的质量以及关于第一收发器单元100的天线的互 相关特性的信息。另外，第二收发器单元IIO可确定涉及第一收发 器单元100的数据发送的其他参数。这样的参数可包括第一收发器 单元100应该发送其信号的方向和/或发送功率控制信息。这些附加 的参数也可在下行链路控制信道202上作为反馈信息发送到第一收 发器单元100。在接收到反馈信息后，第一收发器单元IOO根据涉及 数据发送方案的反馈信息来改变或保持其正在使用的数据发送方 案。此外，第一收发器单元IOO可根据接收到的反馈信息来调节其 正在发送的数据的方向和/或调节发送功率水平。上述过程被周期性 地重复以提供能够适应变化的无线环境并且保持具有发送信号的低 PAR的有效数据吞吐量的数据发送。下面将参考图3详细地描述才艮据本发明的一个实施方式的数据 发送。图3示出第一收发器单元100的数据发送模块，用于在第二 收发器单元110中确定第一收发器单元IOO的数据发送参数的模块， 和经由空中接口的收发器单元100、 IIO之间的信息流程。在第一收发器单元100中，串并转换模块300在控制单元102 的控制下将串行形式的输入数据转换成并行形式。该输入数据可以 是来自第一收发器单元100的其他组件的数据比特流。根据来自控 制单元102的输入，串并转换器300可将输入的数据流多路复用成多个独立的输出数据流。这意味着每个输出数据流包括与另 一 个或多个输出数据流不同的数据。可选地，串并转换器300可将输入数 据流复制成多个输出数据流。这意味着每个输出数据流包括与另一 个或多个输出流相同的数据。串并转换器300的输出被耦合到编码器和调制器单元302。编码 器和调制器单元302在控制单元102的控制下执行输入数据流的编 码和调制。编码器和调制器单元302可根据来自控制单元102的指 明要使用的编码和调制方案的指示来独立地为每个输入数据流执行 编码和调制。这意口木着每个输入数据流相对于其他输入数据流被单 独地和独立地进行编码和调制。编码可包括输入数据流的信道编码， 调制可包括根据由控制单元102所指示的符号星座图对输入数据流 的调制。另外，编码器和调制器单元302可执行对输入数据流的交 织、扩频和/或其他处理。可选地，编码器和调制器单元302例如可 以通过使用空时块编码和/或空时调制来对每个独立的数据流联合地 进行编码和调制(和其他处理)。交织也可以在时间上和每个数据 流上执行，使得来自每个数据流的特定数据量被包括在一个交织操 作中。编码器和调制器单元302可在控制单元102的控制下自适应地 操作。因此，可由编码器和调制器单元302根据来自控制单元102 的指令自适应地执行编码、调制、扩频和/或交织操作。可以通过在 数据发送期间调节编码过程的码率来自适应地执行编码，从而影响 数据发送对在无线信道的数据中引入的错误的鲁棒性。可根据发送 信号的期望特性来改变调制方案，从而自适应地执行调制。在调制 方案的选择中，在数据吞吐量和数据发送的鲁棒性之间做出权衡。可通过对每个数据流的扩频码的选择来自适应地执行扩频。当 使用信息MIMO发送方案时，控制单元102可为每个独立的数据流 分配不同的扩频码并且在逐帧的基础上控制每个数据流的扩频因 子。当使用空间波束成形数据发送方案时，控制单元102可针对每 个数据流选择相同的扩频因子并且在逐帧的基础上联合地控制每个数据流的扩频因子。这意味着在每个发送的帧中，每个数据流使用 相同的扩频码和扩频因子。涉及交织处理，控制单元可选择交织处理的维度(即，交织矩 阵的大小)以及是否使用空时交织。可在逐帧的基础上执行上述调 节。并行数据流从编码器和调制器单元3 02被引导到波束成形单元 304。波束成形单元调节并行数据流的相位和幅度以控制发送信号的 方向。波束成形单元304可4I"收包4舌来自控制单元102的发送方向 的控制信息。并行数据流从波束成形单元304被引导到射频(RF)单元306， 该射频(RF)单元306执行将并行数据流转换成射频、滤波、放大 和RF信号的发送，其中每个并行RF信号在帧中从第一收发器单元 100的每个天线发送到第二收发器单元110。第二收发器单元IIO通过其接收单元310接收所发送的信号。 接收单元310通过其多个天线接收信号并且执行必需的操作，以检 测来自通过每个天线接收到的信号的发送数据。此类操作包括滤波 和从RF下变频。下变频信号接着祐:馈送到控制单元116，该控制单 元116执行解扩、解调、检测和其他信号处理操作以便检测发送的 数据流。发送的帧可包括关于发送该帧所使用的数据发送方案的信 息。发送的帧可包括导频符号。第二收发器单元IIO可使用导频符 号来计算无线信道的特性以及无线信道对所发送信号的影响。所接<formula>formula see original document page 19</formula>(1)其中y(n)是接收到的符号向量，该符号向量包括在第二收发器单元110中通过每个接收天线接收到的符号，H是信道矩阵，其代表从每 个发射机(第一收发器单元)天线到每个接收机(第二收发器单元) 天线的无线信道增益，x(n)是包括发送符号的向量以及w(n)代表噪声向量。向量y(n)的维度等于第二收发器单元110中的接收机天线的数目，向量x(n)的维度等于第一收发器单元100中的发送天线的数目。 我们用Mt来表示发送天线的数目和用M「.来表示接收机天线的数目。则信道矩阵H的维度是MtxMr。为了确定第 一 和第二收发器单元之间的通信链路的质量，控制 单元116可根据接收到的导频符号来计算接收信号的信噪比(snr) 或信号干扰噪声比(sinr)和发射机天线协方差矩阵。该协方差矩 阵包含关于发射机天线的互相关特性的信息。snr或sinr可根据 现有技术中已知的算法来计算并且发射机天线协方差矩阵可根据下 面的等式来计算Rk-E[HKH], (2)其中K表示复共轭转置矩阵并且e['表示期望值。控制单元116也可对信道矩阵执行特征值分解，如H = A , (3)其中Az是包括信道矩阵H的特征值的酉矩阵并且Aq是包括降序排列 的信道矩阵H的特征值的对角矩阵。矩阵Aq的特征值可用于确定第一 收发器单元100的发送参数。例如，可基于特征值矩阵 ,的对角元 素的值来确定最希望的发送方向，并且也可通过使用特征值矩阵来 确定第一收发器单元100将要使用的数据发送方案。特征值分解实 际上是将信道矩阵H抽取成描述无线信道的正交子信道和与每个正 交子信道相关联的衰减的部分。正交子信道由特征值矩阵~的向量 来定义，而与每个子信道相关联的衰减由特征值矩阵~的对角值来 定义。下面将描述根据本发明的一个实施方式的用于第一收发器单元 的数据发送方案的确定。如上所述，当确定最适宜的数据发送方案 时，可以使用特征值矩阵Az。简而言之，针对每个数据发送方案来 计算最大可实现数据传输容量并且选择提供最高容量的数据发送方 案被选择。针对每个数据发送方案的最大可实现数据传输容量可以 通过用于遍历性容量的以下等式的近似来计算<formula>formula see original document page 21</formula>其中B是接收信号的带宽，Ls是符号中考虑时间间隔的总长度(例 如如果考虑一个帧周期，则为帧中符号的数目)，I是单位矩阵，以 及N。是噪声功率密度(也可通过SNR估计来确定)。也可以使用SINR 来代替SNR。在该情况下，等式(4)中的N。B可由NoB+Pi替代，其中 Pi代表估计的干扰功率。矩阵Ht是包括信道子矩阵的信道矩阵，该信 道子矩阵已经通过将多个导频符号包括在信道矩阵Ht中来形成，并且因此信道矩阵Ht具有下面的结构<formula>formula see original document page 21</formula>其中每个子矩阵H(^是由包括在容量计算中的每个导频符号的相应信道冲击响应所定义的信道巻积矩阵。在下面的出版物中，出于理 论目的已经考虑了上述等式(4)和(5)以及相应的容量计算，将 该出版物包括在此作为参考S. A. Jafar， S. Vishwanath and A. Goldsmith, "Channel Capacity and Beamforming for Multiple Transmit and Receive Antennas with Covariance Feedback", Proceedings of IEEE ICC，2001, vol.7, pp.2266-2270, June 2001。为了实现，等式(4)的遍历性容量等式可以被近似为<formula>formula see original document page 21</formula>
其中e是常数2.71828, Lw是在容量的计算中所使用的导频符号的数 目，r是现有技术中已知的伽马函数，i和j是下标并且a是由下面的等式所定义的参数 —z凡a;N0B(7)其中q是特征值矩阵AQ:的第j个特征值，q!是定义发送功率与发送中的每个特征值的关联程度的功率缩放因子。功率缩放因子^根据数据 发送方案来确定，如下将描述到针对该数据发送方案来计算容量。同样地，如果使用SINR来替代SNR，则干扰功率P'被添加到等式(7 ) 的分母。当针对信息MIMO数据发送方案(即，其中从每个发送天线发 送独立的数据的方案)计算最大可实现数据传输容量时，针对每个 特征值zj,功率缩放因子qJ可以被设置成相同的并且可根据下面的等 式来设置下标值为j的每个^的值其中P是第一收发器单元的总发送功率并且可根据第一收发器单元 的功率控制信息来确定。利用这些参数，计算针对信息MIMO数据发送方案的容量值从而获得第一容量值。针对每个特征值将功率缩 放因子qj设置成常数的原因在于在第一收发器单元100中，从每个天 线发送独立的数据并且相同的功率量被分配给每个信道(每个子信 道由特征值表示)，而不考虑子信道的特性。因此，功率缩放因子a 的常数值代表其中相等的功率量被分配给每个子信道的情况。当针对空间波束成形数据发送方案(即，其中从每个发送天线 发送相同的数据并且发送的方向被控制的方案)计算最大数据传输容量时，对应最高特征值zj的功率缩放因子qj被设置成p，并且对应其他特征值的功率缩放因子被设置成零。利用这些参数，针对空间 波束成形数据发送方案来计算容量值从而获得第二容量值。将对应 最高特征值的功率缩放因子^设置成P而将对应其他特征值的功率 缩放因子设置为零的原因在于这对应于空间波束成形方案。在空间 波束成形方案中，总的发送功率集中在一个子信道上，即与最高特 征值关联的子信道。根据上述过程，也可以计算针对其他数据发送方案的容量值。 接着比较获得的容量值，并且选择提供最高容量值的数据发送方案。 接着通过第二收发器单元110的发射机单元312将选择的数据发送 方案作为反馈信息发送回第 一收发器单元100。发射机单元执行用于通过空中接口发送信息的必要处理。发射机单元312可至少部分地 使用与接收单元310相同的组件。除了选择的数据发送方案，第二 收发器单元IIO可向第一收发器单元IOO发送其他控制信息'。特别 地，如果选择空间波束成形数据发送方案，则第二收发器单元IIO 可发送对应于最高特征值的特征向量。可选地，第二收发器单元110 可向第一收发器单元100发送特征向量矩阵^和特征值矩阵 ，而 不用考虑所选择的数据发送方案。另外，第二收发器单元110可向 第一收发器单元IOO发送功率控制和涉及发送参数的其他信息。第一收发器单元100的控制单元102接收涉及数据发送方案和 涉及其他发送参数的信息(通过图3中未示出的通信接口 )。接着， 控制单元102根据接收到的信息来选择将在发送中使用的数据发送 方案以控制下一数据帧的发送。如果控制单元102接收将使用信息 MIMO数据发送方案的信息，则控制单元102指示串并转换单元300 将输入的数据流转换成每个数据流包含不同数据的并行数据流，编 码和调制单元302对输入的数据流扭j于特定的编码和调制，并且RF 单元3 06将发送中的并行信号放大到特定的功率水平。另一方面，如果控制单元102接收将使用空间波束成形数据发 送方案的信息，则控制单元102指示串并转换单元300将输入的数 据流转换成每个数据流包含相同数据的并行数据流，编码和调制单 元302对输入的数据流执行特定的编码和调制，波束成形单元304 根据来自控制单元102的输入调节并行数据流的相位和幅度，并且 RF单元306将发送中的并行信号放大到特定的功率水平。控制单元 102可根据接收到的特征向量矩阵Az和特征值矩阵^'来控制波束成 形单元304。控制单元102可控制波束成形单元304从而控制波束成 形单元的输入数据流的相位和幅度，使得发送中的信号将被发送到 对应于特征值矩阵^.的最高特征值的子信道中。该子信道由与最高 特征值关联的特征向量来定义。第二收发器单元IIO可在逐帧的基础上确定第一收发器单元100 在数据发送中将使用的数据发送方案。然而，发送天线协方差特性通常相当慢地改变，因此，可以不那么频繁地执行数据发送方案的确定，例如以五个帧的间隔。相比丰交于UMTS中的帧持续时间，这 将对应于50ms的时间间隔。典型地，在使用的数据发送方案中发生 变化前，存在一定延迟。该延迟可能由用于在第一收发器单元100 和第二收发器单元110中计算和执行信号处理操作以及用于在无线 信道中传播信号的时间造成。根据本发明的另 一实施方式，可基于不同无线链路的测量和/或 仿真特性来确定将使用的数据发送方案。可以通过仿真和/或测量具 有不同特性的无线链路来获得针对每个测量和/或仿真的无线链路的 特定参数。例如，此类参数可以包括接收机中的发送天线协方差信 息和SNR。基于测量和/或仿真，对应于无线链路的参数连同关于哪 种数据发送方案将最适宜于该无线链路的指示都可以存储进查找 表。当确定将要使用的数据发送方案时，从接收信号所获得的参数 值可以与查找表中的相应参数进行比较。接着可以选择与最接近于 从接收信号获得的参数值的参数值相关联的数据发送方案以用于将 要使用的数据发送方案。下面，将参考图4中的流程图来描述根据本发明的一个实施方 式的数据发送。处理开始于方块400。在方块402中，移动订户单元 (MSU)根据确定的数据发送方案将数据发送到基站(BS)。例如， 假设数据首先通过MSU中的多个天线、才艮据信息MIMO数据发送 方案来发送。在方块404中，BS通过其多个天线来接收发送的数据。接着， BS可对接收到的数据执行例如解扩、解调、检测和其他信号处理操 作的操作。在方块406中，BS根据接收到的数据的导频符号来计算 特定的参数。此类参数可包括发射机(MSU)天线互相关性信息、 接收信号的SNR、信道矩阵和信道矩阵的特征值分解。基于计算出 的参数，BS计算可用于在MSU中使用的每个数据发送方案的容量 值。该操作在方块408中执行。在方块410中，选择提供最高容量 值的数据发送方案作为将要使用的数据发送方案。例如，假设空间波束成形数据发送方案提供最高容量值，因此其被选择。接着在方块412中，BS将选择的数据发送方案的指示连同其他控制信息一起发送到MSU。其他控制信息可包括特征向量，该特征向量指示MSC应该发送其数据的方向和/或功率控制信息。在方块414中，MSU接收控制信息。在步骤416中，MSU选择数据发送方案并且根据控制信息的指示调节发送参数。根据接收到的控制信息，MSU可改变或保持当前使用的数据发送方案。如果MSU保持当前使用的数据发送方案，则MSU仍可根据接收到的控制信息来调节发送参数。在我们的例子中，MSC接收其应该从信息MIMO数据发送方案改变到空间波束成形数据发送方案的信息。那么，MSU选择空间波束成形并且相应地定义用于将要发送的下 一 帧的发送参数。处理从方块416返回到步骤402,在步骤402中MSC根据确定的数据发送方案来发送数据。本发明的实施方式可实现在收发器单元中，该收发器单元包括 通信接口和操作性地连接到该通信接口的控制单元。控制单元可以被配置成执行结合图4的流程图以及图2和图3所描述的至少一些 步骤。实施方式可以实施为计算机程序，该计算机程序包括用于执 行数据发送的计算机处理的指令。计算机程序可以存储在计算机或处理器可读的计算机程序分布 介质上。计算机程序介质例如可以是但不限于电的、7磁的、光的、 红外线的或半导体系统、设备或传输介质。介质可以是计算机可读 介质、程序存储介质、记录介质、计算机可读存储器、随机存取存 储器、可擦除可编程只读存储器、计算机可读软件分发包、计算机 可读信号、计算机可读通信信号和计算机可读压缩软件包。尽管已经根据附图参考示例来描述了本发明，很明显本发明不 限于此，其可在所附权利要求书的范围内以若干种方式来修改。
权利要求
1.一种通信系统中的数据发送方法，该方法包括在第一和第二收发器单元之间的活动通信链路期间，基于通信链路的质量和与第一收发器单元相关联的发送天线的相关性信息来选择用于第一收发器单元的数据发送方案，其中所述数据发送方案从包括至少下面之一的列表中选择从第一收发器单元的每个天线发送不同的数据，其中从一个天线发送的数据独立于从另一个天线发送的数据；以及从第一收发器单元的每个天线发送相同的数据并且根据无线信道的特性来控制所发送的相同的数据的方向。
2. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述第二收发器 单元中通过计算从所述第一收发器单元接收到的信号的信噪比或信 号干扰噪声比来确定所述通信链路的质量。
3. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括 在所述第二收发器单元处接收从所述第一收发器单元发送的导频信号；根据接收到的所述导频信号来计算所述第一收发器单元的信噪 比和天线相关性信息；基于计算的信噪比和第一收发器单元天线的相关性信息来选择用于所述第一收发器单元的数据发送方案；以及向所述第一收发器单元发送关于选择的数据发送方案的信息。
4. 根据权利要求3所述的方法，进一步包括 基于计算的信噪比和所述第一收发器单元天线的相关性信息来计算每个数据发送方案的最大数据传输容量，以及选择得到最高的最大数据传输容量的数据发送方案。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中用于每个数据发送方案的 最大数据传输容量的计算包括根据接收到的导频信号来计算第一收发器单元天线的协方差矩阵；计算所述第一收发器单元天线的协方差矩阵的特征值分解以获 得特征值矩阵和特征向量矩阵；当为从所述第一收发器单元的每个天线发送不同的数据的发送 方案计算最大数据传输容量时，将特征值设为相等；以及当针对从所述第一收发器单元的每个天线发送相同的数据的发 送方案计算最大数据传输容量时，将除了具有最大值的特征值以外 的所有其他特征值设置为零并且根据无线信道的特性来控制发送数 据的方向。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中从所述第一收发器单元的 每个天线发送不同的数据的数据发送方案包括通过将串行形式的数据流转换成每个数据流包括不同数据的并 行形式的若干数据流，将不同数据分配成将从所述第 一 收发器单元 的每个天线发送，其中多个并行数据流对应于所述第一收发器单元 内的多个天线；以及通过不同天线发送每个并行数据流。
7. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括根据从所述第二收 发器单元接收到的发送方向信息来控制所述第一收发器单元的发送 方向。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中从所述第一收发器单元的 每个天线发送相同的数据并且根据无线信道的特性来控制发送数据 的方向的数据发送方案包括通过将数据流复制成若干个数据流来将相同数据分配成将从所 述第一收发器单元的每个天线发送，其中多个数据流对应于所述第 一收发器单元内的多个天线；以及根据从所述第二收发器单元接收到的发送方向信息来控制发送 方向。
9. 根据权利要求7所述的方法，进一步包括在所述第二收发器单元内计算所述第一收发器单元天线协方差矩阵的特征值分解以获得特征值矩阵和特征向量矩阵；选择与所述特征值矩阵的最高特征值相关联的特征向量； 向所述第一收发器单元发送所选择的特征向量；以及 由所述第一收发器单元将数据发送到由所述选择的特征向量所指示的至少一个方向上。
10. —种通信系统中的收发器单元，该收发器单元包括 通信接口 ，该通信接口包括用于发送和接收信息信号的多个天线；以及控制单元，其连接到所述通信接口，所述控制单元被配置成根 据从另一个收发器单元接收到的数据发送方案信息来选择数据发送 方案，并且根据选择的数据发送方案通过所述通信接口发送数据， 其中所述数据发送方案从包括至少下面之一 的列表中选择从所述通信接口的每个天线发送不同的数据，其中从一个天线 发送的数据独立于从另一个天线发送的数据；以及从所述通信接口的每个天线发送相同的数据并且根据无线信道 的特性来控制发送的相同的数据的方向。
11. 根据权利要求IO所述的收发器单元，其中，在选择从所述 通信接口的每个天线发送不同数据的数据发送方案时，所述控制单元进一步配置成通过将串行形式的数据流转换成每个数据流包括不同数据的并 行形式的若干数据流，将不同数据分配成将从所述收发器单元的每 个天线发送，其中多个并行数据流对应于所述收发器单元内的多个 天线；以及通过不同天线发送每个并行数据流。
12. 根据权利要求11所述的收发器单元，其中所述控制单元进 一步配置成根据从另一个收发器单元接收到的发送方向信息来控制 所述收发器单元的发送方向。
13. 根据权利要求IO所述的收发器单元，其中，当选择从所述通信接口的每个天线发送相同的数据并且根据无线信道的特性来控制发送数据的方向的数据发送方案时，所述控制单元进一步配置成: 通过将数据流复制成若干个数据流来将相同数据分配成将从所述第一收发器单元的每个天线发送，其中多个数据流对应于所述第一收发器单元内的多个天线；以及根据从所述第二收发器单元接收到的发送方向信息来控制发送的方向。
14. 根据权利要求12所述的收发器单元，其中所述控制单元进 一步配置成通过来自另一个收发器单元的通信接口接收指示数据应 该被发送的至少 一个方向的特征向量，并且将数据发送到由所述特 征向量所指示的至少一个方向。
15. —种通信系统中的收发器单元，该收发器单元包括 通信接口，包括用于发送和接收信息信号的多个天线，以及 控制单元，其连接到所述通信接口，所述控制单元被配置成在与另 一个收发器单元的活动通信链路期间，根据通信链路的质量和 与该另一个收发器单元相关联的发送天线的相关性信息来选择用于 该另一个收发器单元的数据发送方案，所述数据发送方案从包括至 少下面之一的列表中选择从另一个收发器单元的每个天线发送不同的数据，其中从一个 天线发送的数据独立于从另一个天线发送的数据；以及信道的特性来控制发送数据的方向。
16. 根据权利要求15所述的收发器单元，其中所述控制单元进 一步被配置成通过计算从另一个收发器单元接收到的信号的信噪比 或信号干扰噪声比来确定所述通信链路的质量。
17. 根据权利要求15所述的收发器单元，其中所述控制单元进 一步配置成接收从另一个收发器单元发送的导频信号，根据接收到 的所述导频信号来计算所述另一个收发器单元的信噪比和天线相关 性信息，基于计算的信噪比和所述另一个收发器单元天线的相关性信息来选择用于所述另一个收发器单元的数据发送方案，并且向所 述另一个收发器单元发送关于选择的数据发送方案的信息。
18. 根据权利要求17所述的收发器单元，其中所述控制单元进 一步配置成基于所计算的所述另一个收发器单元的信噪比和所述天 线的相关性信息来计算每个数据发送方案的最大数据传输容量，并 且选择得到最高的最大数据传输容量的数据发送方案。
19. 根据权利要求18所述的收发器单元，其中所述控制单元进 一步配置成根据接收到的导频信号来计算所述另一个收发器单元的 天线协方差矩阵，计算所述另一个收发器单元的天线协方差矩阵的 特征值分解以获得特征值矩阵和特征向量矩阵，其中当为从所述另 一个收发器单元的每个天线发送不同的数据的发送方案计算最大数 据传输容量时，所述特征值是相等的，并且当针对从所述另一个收 发器单元的每个天线发送相同数据的发送方案计算最大数据传输容 量时，将除了具有最大值的特征值以外的所有其他特征值设置为零 并且根据无线信道的特性来控制发送的数据的方向。
20. —种通信系统，包括第一收发器单元和与该第一收发器单元 通信的第二收发器单元；其中所述第 一收发器单元包括通信接口以及连接到该通信接口 的控制单元，该通信接口包括用于发送和接收信息信号的多个天线， 所述第一收发器单元的控制单元被配置成根据从所述第二收发器单 元接收到的数据发送方案信息来选择数据发送方案，并且根据选择 的数据发送方案通过通信接口发送数据，以及其中该第二收发器单元包括通信接口以及连接到该通信接口的 控制单元，该通信接口包括用于发送和接收信息信号的多个天线， 所述第二收发器单元的控制单元被配置成在第一和第二收发器单元 的活动通信链路期间，基于通信链路的质量和与该第 一收发器单元 相关联的发送天线的相关性信息来选择用于第一收发器单元的数据 发送方案，所述数据发送方案从包括至少下面之一的列表中选择从所述第一收发器单元的每个天线发送不同的数据，其中从一个天线发送的数据独立于从另一个天线发送的数据；以及从所述第一收发器单元的每个天线发送相同的数据并且根据无 线信道的特性来控制所述发送的相同数据的方向。
21. —种通信系统中的发射机单元，该发射机单元包括 通信接口，该通信接口包括用于发送信息信号的多个天线；以及控制单元，其连接到所述通信接口，所述控制单元被配置成根 据数据发送方案选择指令来选择数据发送方案，并且根据选择的数 据发送方案通过所述通信接口发送数据，所述数据发送方案从包括 至少下面之一的列表中选择从所述通信接口的每个天线发送不同的数据，其中从一个天线 发送的数据独立于从另一个天线发送的数据；以及从通信接口的每个天线发送相同的数据并且根据无线信道的特 性来控制发送的相同的数据的方向。
22. —种通信系统中的接收机单元，该接收机单元包括 通信接口，该通信接口包括用于接收信息信号的多个天线；以及控制单元，其连接到所述通信接口，所述控制单元被配置成在 与发射机单元的活动通信链路期间，根据通信链路的质量和与发射 机单元相关联的发送天线的相关性信息来选择用于发射机单元的数 据发送方案，所述数据发送方案从包括至少下面之一的列表中选择:从发射机单元的每个天线发送不同的数据，其中从一个天线发 送的数据独立于从另一个天线发送的数据；以及从发射机单元的每个天线发送相同的数据并且根据无线信道的 特性来控制发送的相同数据的方向。
23. —种通信系统中的收发器单元，该收发器单元包括 通信装置，该通信装置包括用于发送和接收信息信号的多个天线；以及用于根据从另一个收发器单元接收到的数据发送方案来选择数据发送方案的装置，和用于根据选择的数据发送方案通过所述通信 装置发送数据的装置，其中所述数据发送方案从包括至少下面之一的列表中选择从所述通信装置的每个天线发送不同的数据，其中从一个天线 发送的数据独立于从另一个天线发送的数据；以及从所述通信装置的每个天线发送相同的数据并且根据无线信道 的特性来控制发送的相同数据的方向。
24. —种通信系统中的收发器单元，该收发器单元包括 通信装置，包括用于发送和接收信息信号的多个天线；以及 用于在与另 一个收发器单元的活动通信链路期间，根据通信链路的质量和与所述另一个收发器单元相关联的发送天线的相关性信 息来选择用于所述另一个收发器单元的数据发送方案的装置，其中 所述数据发送方案从包括至少下面之一 的列表中选择从所述另一个收发器单元的每个天线发送不同的数据，其中从 一个天线发送的数据独立于从另一个天线发送的数据；以及从所述另一个收发器单元的每个天线发送相同的数据并且根据 无线信道的特性来控制发送的相同数据的方向。
25. —种通信系统中的发射机单元，该发射机单元包括 通信装置，包括用于发送信息信号的多个天线；以及用于基于数据发送方案选择指令选择数据发送方案的装置；以及用于根据选择的数据发送方案通过所述通信装置发送数据的装 置，其中所述数据发送方案从包括至少下面之一的列表中选择从所述通信装置的每个天线发送不同的数据，其中从一个天线 发送的数据独立于从另一个天线发送的数据；以及从所述通信装置的每个天线发送相同的数据并且根据无线信道 的特性来控制发送数据的方向。
26. —种通信系统中的接收机单元，该接收机单元包括 通信装置，该通信装置包括用于接收信息信号的多个天线；以及用于在与发射机单元的活动通信链路期间，根据通信链路的质 量和与另一个收发器单元相关联的发送天线的相关性信息来选择用于所述发射器单元的数据发送方案的装置，其中所述数据发送方案从包括至少下面之一的列表中选择从所述发射机单元的每个天线发送不同的数据，其中从一个天 线发送的数据独立于从另一个天线发送的数据；以及从所述发射机单元的每个天线发送相同的数据并且根据无线信 道的特性来控制所述发送的相同数据的方向。
27. —种包括在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机可读 介质包括用于执行通信系统中的数据发送的计算机处理的计算机代 石马，该处理包4舌在第 一和第二收发器单元之间的活动通信链路期间，基于通信 链路的质量和与该第一收发器单元相关联的发送天线的相关性信息 来选择用于第一收发器单元的数据发送方案，其中所述数据发送方 案从包括至少下面之一 的列表中选择从所述第一收发器单元的每个天线发送不同的数据，从一个天 线发送的数据独立于从另一个天线发送的数据；以及从所述第一收发器单元的每个天线发送相同的数据并且根据无 线信道的特性来控制所述发送的相同数据的方向。
28. 根据权利要求27所述的计算机程序分布介质，其中所述分 布介质包括下面介质中的至少一种计算机可读介质、程序存储介 质、记录介质、计算机可读存储器、计算机可读软件分发包、计算 机可读信号、计算机可读通信信号和计算机可读压缩软件包。
全文摘要
本发明提供一种通信系统中的数据发送方案。根据本发明，基于通信链路的质量和与第一收发器单元相关联的发送天线的相关性信息来选择用于第一收发器单元的数据发送方案，该第一收发器单元包括多个发送天线，其中所述数据发送方案从包括至少以下数据发送方案的列表中选择从第一收发器单元的每个天线发送不同的数据，其中从一个天线发送的数据独立于从另一个天线发送的数据；以及从第一收发器单元的每个天线发送相同的数据并且根据无线信道的特性来控制发送数据的方向。在第一和第二收发器单元之间的活动通信链路期间执行对数据发送方案的选择。
文档编号H04B7/06GK101258694SQ200680033012
公开日2008年9月3日 申请日期2006年9月7日 优先权日2005年9月8日
发明者O·皮伊赖南 申请人:诺基亚公司