专利名称：用于多输入多输出通信系统的奇异值分解波束成形的制作方法
技术领域：
本发明的实施例涉及无线通信，并且更具体地，涉及采用天线波束成 形的无线通信。
背景技术：
多径无线信道能够具有较大信道容量，并且可以通过使用多输入多输
出MIMO通信系统而被适当地利用。MIMO系统采用多个发射天线和多个 接收天线。有时被称为移动微波接入全球互通(移动WiMAX)的正EE 802.16e标准支持MIMO天线技术。未来的无线网络也将支持MIMO天线 技术。例如，TGn Sync是多工业组，其致力于为下一代高性能无线网络提 出统一提案。该提案在正EE标准协会的指导下进行开发，并且被提交给 正EE 802.1 ln任务组N(TGn)。TGn Sync提案的目标之一是能够进行MIMO 空分复用，从而能够利用两个天线达到315兆比特每秒(Mbps)的可靠传 输速度，以及利用多于两个天线的更大系统达到630 Mbps的可靠传输速度。
MIMO通信系统可以利用波束成形，以便不仅增加整体天线增益，还 减少在接收机处所接收的多径信号之间的干扰。当前，考虑了两种MIMO 技术开环和闭环技术。已经发现，闭环MIMO技术优于开环MIMO技术 达4至10分贝(dB)。 一种用于闭环MIMO技术的有前景的方案是奇异值 分解(SVD)发射波束成形。
SVD波束成形是一种强大的波束成形技术，其在MIMO通信系统中显 现出有前景的效果。SVD波束成形需要执行信道矩阵的奇异值分解，其中， 信道矩阵表示物理信道、发射机和接收机。 一般地，SVD波束成形需要通 过电路执行迭代算法，其中，电路可以是可编程电路。执行该迭代算法消 耗晶片空间和功率。
一些现有的用于开环MIMO技术的接收机采用最小均方差接收机或者 迫零接收机。这些接收机求解最小二乘准则。通常，QR分解或者采用酉变
换的其它类型分解被用来求解最小二乘准则。可以期望利用现有的QR分解 电路来执行信道矩阵的奇异值分解。
图1示出了 MIMO系统的单向信道。
图2A和图2B分别示出了 MIMO系统的上行链路和下行链路信道。
图3示出了波束成形信道。
图4是示出本发明实施例的流程图。
图5示出了用于实现本发明实施例的协议。
图6在较高层上示出了具有用来实现本发明实施例的QR处理模块的 MIMO系统。
图7在较高层上示出了用来实现本发明实施例的计算机系统的一部分。
具体实施例方式
图1是利用"个发射天线102和m个接收天线104的MIMO系统的一 部分的高层系统图。具体地，(hl，...，n是将要发送的n个复数值数据量。 可以通过将一个或多个数据流解复用为w个数据流来形成这些数据量，其 中，所述数据流可能已被应用了编码。向量编码功能单元106将《，/ = 1，...，《编 码为"个复数值量x,，f = 。将丄定义为具有元素「^1 =《,f = 的"维列
向量，并且将L定义为具有元素<formula>formula see original document page 8</formula>的"维列向量，可以将向量
编码写为<formula>formula see original document page 8</formula>
其中，？:表示复数值w乘w矩阵。(稍后将讨论下标w的意义)。
复数值量^/=1，...，《表示在信道上发送的例如电压信号的基带信号的同
相和正交分量。功能单元108 (例如，发射机)指示调制器在天线102进行 发送之前将基带信号上变频为RF (射频)信号，然而所述实施例的范围并
不局限于此。
接收机110将通过天线104提供的接收信号下变频为m个复数值基带 信号^/ = 1，...，附。向量解码功能单元112指示将m个复数值基带信号
X，bl，...,附解码为"个复数值基带信号i,z'-l,...，"。将l定义为具有元素 =二/ = 1,...,"的"维列向量，并且将A定义为具有元素[L],-:v,，!l，...，附
的w维列向量，可以将向量解码写为
工=及丄
其中，尺表示复数值"乘m矩阵。期望所述量入hl,...,"在某种意义上是对 所发送的量(/ = 1,...，"的"良好"估计。
存在用于定义通信信道的多种方式。在图1中，可以将通信信道定义
为包括虚线方框114内的组件。对于该通信信道，信道输入是^/ = 1,...,"，
且信道输出是乂，/ = 1，...,附。如果向量编码106和发射机108与移动台相关联，
而向量解码112和接收机110与接入点相关联，则可以将由方框114定义的
信道称为上行链路信道。如果另一方面，向量编码106和发射机108与接
入点相关联，而向量解码112和接收机110与移动台相关联，则可以将由
方框114定义的信道称为下行链路信道。虽然图1仅示出了单向信道，但
是实际上，除上行链路信道之外还存在下行链路信道。为方便起见，将图1
中的信道称为上行链路信道。这是在上述讨论中使用下标"的原因。
虽然针对移动台和接入点对上述实例进行描述，但是本文所描述的方 法和装置可以很容易地应用于其它通信设备，例如用户台和基站。
可以如图2A中所示，对由方框114定义的上行链路信道进行抽象。为
简化起见，在图2A中描绘的上行链路信道是平稳无噪声信道。然而，实际
上，将存在噪声源，并且信道转移函数可能衰落。在图2A中，
~,/ = 1,...，";_/ = 1，...，附是复数值乘法器，其表示由发射天线、接收天线、发射 机和接收机的增益引起的总增益。即，^是(7X)(7^)^(i^)(^)的乘积， 其中，rxi是发射机对符号jc,的增益；r(^是与;c,关联的发射天线在朝向与符
号>0关联的接收天线的方向上的天线增益；及^是与符号乃关联的接收天线
对从与符号^关联的天线方向上接收的信号的天线增益；以及i^.是接收机
对符号:c,的增益，并且w,是发射天线/和接收天线/之间物理传输介质的响 应。将"乘m下行链路信道矩阵"定义为具有元素= v'= L…，";乂' = L，加， 通过上行链路信道矩阵HT定义的输入-输出关系为-
其中，『表示转置。注意，^^是m乘n矩阵。
我们应该使用如下标记，其中，具有适当下标的符号x是指发送信号， 以及具有适当下标的符号y是接收信号。具体地，；u是指上行链路信道的 发送信号的"维向量；^是指下行链路信道的发送信号的m维向量；7 是 指上行链路信道的接收信号的m维向量；以及^是指下行链路信道的接收 信号的"维向量。我们还应该使用如下标记，其中，具有适当下标的符号" 是指将被发送的数据。即，^是上行链路信道的将被发送的"维数据向量， 以及^是下行链路信道的将被发送的维数据向量。
通常，正在发送^/ = 1,...^并且接收^,，/ = 1,...，"的下行链路信道矩阵与孖 不同。这是因为对于下行链路信道，使用接收机而不是发射机108来生成 W-l,...，"，并且使用发射机而不是接收机110来生成;^ = 1，...,/ ，因此，总 信道增益可能不同。然而，如果假定在考虑到发射机和接收机增益对于上 行链路和下行链路通信的差异的情况下来对信道进行校准，那么如在图2A 中指出的相同信道增益^' = 1，...，";_/ = 1,...附也可用于图2B的下行链路信道。 根据该假设，双向信道被称为是互逆的，并且通过下式给出下行链路信道 的输入-输出关系-
为了执行svd波束成形，计算信道矩阵的svd。考虑图2a中具有信 道矩阵/T的上行链路信道。/T的svd是
其中，"表示复共轭转置(Hermitian操作符)，f^是m乘/w酉矩阵，艺 是 m乘"对角矩阵，其中，对角线值是/T的奇异值，以及K是"乘"酉矩阵。 一旦计算出信道矩阵的svd，就通过将发送数据向量丄乘以^来构成svd 波束成形。即，选择向量编码106，其中t;-k，使得
= 。
使用上述svd波束成形器和j^的svd，上行链路的接收信号向量、
是
其中，我们使用了酉属性^，=/。如果现在向量解码112将^乘以f/f ，即 在向量解码112中凡=^ ，那么通过下式给出l:
<formula>formula see original document page 11</formula>
因为Su是对角线矩阵，我们看到通过采用svd波束成形，消除了由于多
径上行链路信道造成的不同发送信号分量的"混合"。即，
<formula>formula see original document page 11</formula>,其中，0",，f-l，…,W是奇异值。
在上述讨论中，我们假定了无噪声信道。如果假定将零均值、具有协
方差矩阵i (不要与向量解码112中的i^混淆)的平稳高斯噪声添加到上行 链路信道，那么由于C/"的酉属性，得到l-Z义+;，其中，乙是具有协
方差矩阵/ 的高斯噪声。从而我们看到，估计向量l的每个元素的信噪比 取决于所述奇异值以及^。
上述/T的svd需要知道/T。通过在;u中只有一个元素为非零的情况
下进行发送，可以容易地观测到信道矩阵/T的列。例如，如果^的第一个 元素是1且所有其它元素为零，那么^将是/^的第一列。
对于下行链路信道，除了现在信道矩阵是//而不是/^之外，以相同的
方式执行SVD波束成形。我们可以将下行链路信道的//的SVD写为 ^ = ^2>/，那么，下行链路信道的SVD波束成形是-
通过简单的矩阵运算，得到^-"。显然，在上行链路信道的SVD波束成 形和下行链路信道的SVD波束成形之间不存在概念上的差异。在对实施例 的描述中，我们可以考虑构成/Z或/^的SVD。在不失去一般性的情况下， 我们按照执行7/的SVD来描述实施例。
本发明的实施例通过执行分布在例如移动台和接入点的两个通信设备 之间的QR分解，来执行信道矩阵/Z的SVD。(如在线性代数和数学分析中
众所周知的，矩阵J的QR分解是^-2及，其中，2是酉矩阵，i 是上对角 矩阵。可以使用例如Gram-Schmidt或Householder变换的各种方法进行QR
分解。)因为SVD包括迭代过程，所以进行有限数目的QR分解，生成对
信道矩阵SVD的近似。
在描述实施例之前，定义"波束成形信道"是有用的。在图3中，方
框304定义了通过将向量编码功能单元302视为上行链路信道的一部分所
构成的波束成形上行链路信道。向量编码302是波束成形器。通过在波束
成形上行链路信道的定义中包括向量编码302，对波束成形信道的输入信号
此时是《,/ = 1，...，"。图3中波束成形上行链路信道的输入-输出关系是<formula>formula see original document page 12</formula>
对于下行链路信道,将波束成形下行链路信道的输入-输出关系给出为
一般说来，波束成形信道在信道的定义内包括波束成形器。
可以利用之前针对该信道所讨论的相同方法，来观测波束成形信道，
但是现在对1或^的元素进行运算，使得接收通信设备观测到波束成形信
道。例如，通过在只有丄的一个元素为非零的情况下进行发送，可以容易 地观测到波束成形信道矩阵//、的列。例如，如果^的第一个元素是1且
所有其它元素为零，那么^将是/^r"的第一列。在"次传输^(/)，/ = 1,...,"之
后，其中p"(/)]j^，观测到/^7;的全部"列。(《是KroneckerS函数。)实
际上，所述观测可能是有噪声的，从而实际上仅观测到对i/、的估计。
不必为观测波束成形信道/^Tu而发送[丄(/)],《。更一般地，为观测
波束成形信道Wt:，可以发送^(/^ = 1，...,^，其中，a^"，并且矩阵 化(AT)sp"(l)^(2)…丄(iV)]的秩为"，其中，将^(0,!' = 1""，〃视为列向量， 并且化(^)的列由丄(^ = 1，...^组成。数据向量集丄(/),、1,...^对发射机和 接收机都是已知的，并且可以通过算法生成。可以将根据丄W,hl，...,W的接
收信号向量L (! )，/=1,...,^排列为观测矩阵K (AO s[A (1)A (2)…、W)]，其中， 将^(/),/ = 1，...^视为列向量。通常，对构成观测矩阵i;(AO的列向量进行处 理，以便提供波束成形信道H乂的估计。该处理通常，但不必须，采用对 K(iV)的列进行线性组合的形式。可以通过将3^A0后乘(post-multiply)矩 阵尸来表示该处理，所述矩阵P是化0V)的函数。因为^(0,/ = 1，...，^对发射 机和接收机都是已知的，所以矩阵^是可确定的。
对于无噪声信道，ru(A0=^^a(iv)，其遵循
<formula>formula see original document page 13</formula> 。
将参量Af ( W)[ A (W)W ( AO丁1认为是化(iV)的伪逆矩阵，可以将其写为 "(W)^^(A0[A(A0Af(A0]—1 。因此，对于具有噪声的信道，可以用
i;(AO"(w)表示对上行链路方向中波束成形信道的估计，其被称为在上行
链路方向中所观测的波束成形信道。应当注意，对于^ ="且[丄(/)1=^的
特定情况，得到"乘"单位矩阵/ (^0=/"，使得所观测的波束成形信道被 简化为观测矩阵i;(AO。类似的说明适用于下行链路信道。其它实施例可以
使用除A(AT)的伪逆矩阵之外的矩阵。
图4中示出了对实施例进行说明的流程图，其中，两个站，站o和站i， 代表两个通信设备。假定站o向站i发送的通信信道具有信道矩阵^，并 且假定站i向站o发送的通信信道具有信道矩阵/^。为了简化讨论，假定
站0具有m个发射天线和m个接收天线，以及站1具有w个发射天线和w 个接收天线。
在图4中，方框402将索引/初始化为零，并且将矩阵"初始化为单 位矩阵。矩阵"是加乘m矩阵，因此在方框404中，将"初始化为m乘w 单位矩阵。通常，具有索引/且使得0"mod2的矩阵是w乘m矩P车，而具 有索引/且使得1-/! 0(12的矩阵是"乘"矩阵。这里，*表示复共轭。
在方框406中，将站fmod2处的波束成形器设置为"，并且在方框408 处，在站(/ + 1)111()(12处观测所得到的波束成形信道。(注意对于/ = 0，波束 成形器"是单位矩阵，使得对波束成形信道进行观测与对信道进行观测是 相同的。)在方框408中观测到波束成形信道之后，在方框410中对所观测 到的波束成形信道矩阵进行QR分解，以生成仏,《+,。在方框412中应用了 停止功能。该停止功能可以是简单的，例如在索引/到达某个固定整数之后 停止。或者，可以应用准则优度，其中，例如，将^的非对角线元素与i ,+, 的对角线元素进行比较，并且如果《+，充分对角化，就停止迭代。可以为停 止功能设计很多准则优度。其它实施例可以不使用停止功能。例如，只要 具有时间和可用的处理资源，就可以以开放式的形式执行迭代。
如果在方框412中停止迭代，那么方框414指示将信道矩阵H因式分 解成H-QJCSf+,。众所周知，可以执行迭代QR技术以逼近SVD。因此， 本发明的实施例利用该因式分解作为对i/的SVD的近似。该近似随着迭代 次数增加而改善。
如果迭代没有在方框412中停止，那么将控制交给方框416，其中，索
引z'递增l，并且然后控制返回方框406。
应当注意，通过两个通信设备之间的合作过程来实现SVD。更详细地 考虑图4流程图的多次迭代是有意义的，其中，站O是接入点(AP)而站 1是移动台(MS)。在这种情况下，MS向AP发送数据的通信信道是上行 链路信道，以及AP向MS发送数据的通信信道是下行链路信道。下行链路 信道矩阵的信道矩阵是//。
根据上述内容，初始时索引/为零，使得方框406指示在AP处将单位
矩阵用于波束成形。接下来，在方框408中，MS观测信道矩阵"。在方框 410中，计算H的QR分解，其中，if = 0^。然后，假定没有应用停止功 能，使得在方框416中索引递增到1并将控制交给方框406，在MS处应用 波束成形器"，并且在方框408中，AP观测波束成形信道i/》，'。但是因为 // = 2,及,，根据Q的酉属性，得到//^;=《。在方框410中，AP此时对所 观测的波束成形信道矩阵《执行QR分解，其中《-込及2 。
如果现在停止迭代，那么// = 2,《"，并且期望^比H更加"对角化"。 实际上，// = 21《"将是对//的svd的粗略近似，从而可能要求进行更多
次迭代。如果在索引递增到2之后将控制返回方框406，那么在方框406中， AP采用込'作为波束成形器，并且在方框408中，MS观测到波束成形信道 矩阵i/込'。在方框410中，MS将进行QR分解/Z込、込/ 3。如果在索引递增 到3之后控制再次被交给方框406，那么在方框406中，MS将使用波束成 形器込'，并且在方框408中，AP将观测到波束成形信道矩阵/^込'。在方框 410中，AP将进行QR分解以便得到//》3'=込及4 。如果停止功能412停止 迭代，那么^的因式分解将是〃 =込《"。
对于上述实例，考虑了四次迭代，其中，索引/从0递增到3，下面的 表格对结果进行了总结。通常，在"次迭代之后，信道矩阵^将被因式分解
链路传输所观测信道QR分解有效SVD
力=//^/^=朋
《《=込及2
2,《e,及卜込及3
込《
可以通过简单的协议实现两个通信设备之间的协作过程。参照图5，例 如，在不使用波束成形的情况下，可以将请求-发送(RTS)分组从一个设 备AP发送到其它设备MS (510)。这对应于图4的方框406。作为响应， 可以将清除-发送(CTS)分组从MS发送到AP，其中，对应于执行方框408 至410，此时采用波束成形器"(520)，并且然后将索引递增到1并在MS 处执行方框406。作为响应，可以通过将"用作波束成形器而将数据分组从 AP发送到MS (530)。可以通过将込'用作波束成形器而将确认(ACK)分 组从MS发送到AP (540)。然后，继续执行序列，在AP和MS之间交换 数据和ACK分组(550和560)，其中，每次迭代都遵循图4中的流程图。 在图5中示出了该协议。
上面仅仅是在两个通信设备之间交换波束成形信道信息的一种具体方 式。可以采用很多协议交换该信息，使得可以通过在每个通信设备处进行 QR分解，来逼近信道矩阵的SVD。
在其它实施例中， 一旦通信设备获知所观测的信道，它就可以在将信 号发送到另一个设备之前进行多次QR分解。通过进行所述多次分解，可以 提供对SVD的更好的估计。例如，接入点可能具有空闲的计算和时间资源， 使得接入点可以在没有将信号发送到另一个设备之前，进行一次以上QR 分解，其中，在下列等式中给出了所述多次QR分解
<formula>formula see original document page 16</formula><formula>formula see original document page 17</formula>在上面的等式中，信道矩阵^^是所观测的从其它设备到进行多次分解的设 备的信道，并且信道矩阵H是从进行多次分解的设备到其它设备的信道。 可以在任意时刻停止迭代。通过多次QR分解得到的、酉的、表示为^和^ 的矩阵乘积提供了比通过单次QR分解得到的酉矩阵更好的近似。如果信号
将被发送到其它设备，则当前设备可以使用P作为波束成形矩阵。
已经将利用最小均方估计或迫零接收机的MIMO通信设备设计为具有 QR分解能力。通过图6中的简图在较高层上示出了该特征，即，通信设备 602包括QR分解功能单元604，以及通信设备606包括QR分解功能单元 608。可以通过一个或多个ASIC (专用集成电路)实现QR分解功能单元。 或者，可以通过利用软件或固件和运行该代码的处理器来实现该功能。可 以采用各种其它方式实现QR分解功能。通过开发这些功能，可以期望本发 明的实施例仅利用适当数量的附加电路就能执行信道矩阵的SVD。
应当注意，除了 QR分解之外，其它类型的分解也可以被用于以迭代形 式来逼近SVD。例如，可以采用Householder变换序列来提供能量"集中" 在对角线的矩阵。然而，因为QR分解利用了已为MIMO系统设计的现有 电路，所以QR分解实施例是有优势的。
通信设备可以是无线路由器或膝上型电脑，但不限于这些设备。作为 实例，图7以非常简单的形式示出了例如膝上型电脑的计算机系统的一部 分，其中，微处理器702经由前端总线706与芯片组704进行通信。芯片 组704与物理层(PHY) 705进行通信，所述物理层705将RF信号提供给 一个或多个天线708。芯片组704可以包含一个以上集成电路，以及PHY705
可以驻留在这些集成电路中的一个上。QR分解功能可以驻留在芯片组704 内，或者可以在软件控制下由微处理器702来实现。
在不偏离如权利要求所述的本发明的范围的情况下，可以对所公开的 实施例进行各种修改。
上述说明的大部分内容位于无线通信信道的背景内。然而，本发明的 实施例不限于无线信道。对于一些有线通信系统，在传输线路之间可能存 在耦合。例如，在DSL (数字用户线路)通信系统中，多个信号线路将多 个信号在局之间进行传播。在这些信号线路之间可能存在信号耦合，使得 可以将通信系统建模为多输入多输出系统。在这种情况下，这里所描述的 实施例可以得到应用。
应该注意，在权利要求中出现各种向量和矩阵，其中为方便起见，将 这些向量表示为列向量，并且将各种矩阵定义为包含多个列向量所构成的 序列。应该理解，这样做仅仅是为了方便，而不是旨在限制权利要求的范 围。即，可以将各种向量容易地表示为行向量，在这种情况下，可以将各 种矩阵定义为包含多个行向量所构成的序列。例如，如果将矩阵y定义为包
含列向量X， l,.』以使得hb^.^]，并且将r后乘某个矩阵尸以便执行 矩阵乘法运算IT，则可以将矩阵义定义为包含行向量,,,'=1，..丄，以使得
% =[,《...^]。从而，在后乘JT与前乘i^Z之间不存在概念性差异，其中， 认为义仅仅是r的转置。因此，应该理解，在权利要求中仅仅以简便方式指 示出各种列向量以及由所述各种列向量定义的相伴矩阵，以表示各种信号 分量之间的关系。
贯穿对实施例的描述，使用了各种数学关系来描述一个或多个量之间 的关系。例如，数学关系可以表示一种关系，通过该关系以各种数学运算 的方式从一个或多个其它量中导出一个量，所述数学运算例如加、减、乘、 除等。更简单地，可以将一个量设置为某个已知值，例如实数，其仅仅是 普通的数学关系。实际上，这些数字关系不能完全满足需求，因此，应该 将这些数字关系解释为"用于设计的"关系。即，本领域技术人员可以设 计各种有效的实施例以满足各种数学关系，但是仅可以在专业人员可用技 术的容许范围内满足这些关系。在下列权利要求中，使用词语"基本"反 映该事实。例如，权利要求可以记载一个电阻基本等于另一个电阻，或者
一个电压基本等于另一个电压。或者，权利要求可以通过声明这些量基本 满足或者是由数学关系或等式基本给定的方式，来将一个量与一个或多个 其它量相关联。应该理解，"基本"是本领域的术语，其旨在表达上述原则， 即数学关系、等式等不能充分满足，但是仅在所讨论技术领域的专业人员 可用技术的容许范围内。
权利要求
1.一种设备，包括通信装置，所述通信装置包括接收机，用来提供所观测波束成形信道矩阵；处理器，用来对所述所观测波束成形信道矩阵进行QR分解，以便提供酉矩阵；以及波束成形器，用来利用所述酉矩阵发送波束成形信号。
2、 如权利要求1所述的设备，还包括第二通信装置，所述第二通信装 置包括波束成形器；接收机，用来根据所述通信装置发送所述波束成形信号的操作，提供 第二所观测波束成形信道矩阵；以及处理器，用来对所述第二所观测波束成形信道矩阵进行QR分解，以便 提供第二酉矩阵，所述第二通信装置的所述波束成形器利用所述第二酉矩 阵来发送第二波束成形信号。
3、 如权利要求2所述的设备，其中，所述第二通信装置的所述波束成 形器利用用于波束成形的单位矩阵来发送波束成形信号，所述通信装置根 据所述波束成形信号提供所述所观测波束成形信道矩阵。
4、 如权利要求l所述的设备，其中，所述通信装置的所述波束成形器 对所述酉矩阵取复共轭。
5、 一种通信方法，包括 发送第一波束成形信号；根据所述第一波束成形信号，观测第一所观测波束成形信道； 对所述第一所观测波束成形信道进行QR分解，以便提供第一酉矩阵;以及利用所述第一酉矩阵进行波束成形，以便发送第二波束成形信号。
6、 如权利要求5所述的通信方法，还包括 根据所述第二波束成形信号，观测第二所观测波束成形信道； 对所述第二所观测波束成形信道进行QR分解，以便提供第二酉矩阵；以及利用所述第二酉矩阵进行波束成形，以便发送第三波束成形信号。
7、 如权利要求5所述的通信方法，其中，发送所述第一波束成形信号 包括利用单位矩阵进行波束成形。
8、 如权利要求5所述的通信方法，其中，利用所述第一酉矩阵进行波 束成形包括对所述第一酉矩阵取复共轭。
9、 一种通信装置，包括波束成形器，用来根据"个信号《,;'=1，...^,提供"个信号^/ = 1，...,"，其中，w是大于l的整数，所述信号满足关系；-T^，其中，S是具有元素 向,=《,/ = 1，..."的"维列向量，；是具有元素p],W-l，...，"的"维列向量，并且r是n乘w波束成形器矩阵；w个接收机，用来在M个接收时间间隔期间提供M个信号向量 7(/)，/ = l，...,M，其中，MM且可以将每个7(i)表示为"维列向量；以及处理器，用来对w乘m矩阵y(Mp进行QR分解以便提供w乘"酉矩 阵2，其中，r(M)是"乘M矩阵，其第,'列是只O，并且D是可确定的M 乘"矩阵，以及其中，基本上y(ikOZ^0 且及是/"乘m上对角矩阵，并且所述波束成形器r是r-《。
10、 如权利要求9所述的通信装置，其中，为了提供所观测波束成形 信道，所述波束成形器发送由；(/),/=D表示的分别包括"个信号的JV组信号，其中，对于每个hi,...,iv， ^/)是/z维列向量，；Gp-i,...,jv基本满足所述关系；(/) = 7^(/)，以及SG),i-l，...,AT是可确定的包括Ar个分别为"维的列 向量的序列，使得所述矩阵p①^2), J(JV)]的秩为"。
11、 如权利要求10所述的通信装置，其中，W ="。
12、 如权利要求11所述的通信装置，其中，对于每个/ = 1，...，"， —3(/)1=《，其中，《是KroneckerS函数。
13、 一种通信系统，包括 第一通信装置，包括波束成形器，用来在M个发送时间间隔期间发送M个信号向量^(/),/ = l，...,M，其中，M是大于1的整数，每个^(i)是基本满足关系;d (/) = rrf^ (/)的m维信号向量，7;是m乘波束成形器矩阵，并且每个^ W是从可确定的包括A/个M维列向量的序列中选择的维列向量，使得矩阵 A(M)的秩为/n，其中化(Af)spd(l)^(2)".丄(M)];以及第二通信装置，包括n个接收机，用来在M个接收时间间隔期间提供M个信号向量 义(f),hl,...，M，其中，"是大于1的整数，每个^W可被表示为w维列向量， 并且对于每个/-1,...,肘，根据^(/)来接收^(/);以及处理器，用来对w乘m矩阵&(M)i^进行QR分解以便提供w乘"酉矩 阵Q，其中，^(M)的第f列是^(0， A是A(M)的M乘m矩阵函数，以及其中，基本上^(M)i^^ ,且A是m乘m上对角矩阵。
14、 如权利要求13所述的通信系统，所述第二通信装置包括波束成形 器，用于在^个发送时间间隔期间发送^个信号向量； (^/ = 1,...,^，其中， 每个^W是基本满足关系^W-"丄W的"维信号向量，其中JV2"，并且每 个3 (/)， / = 1，...，JV，是从可确定的序列中选择的《维列向量，使得w乘iV矩 阵D (AO的秩为"，其中化(AT) s p (1)^ (2)，..丄(AT)]。
15、 如权利要求14所述的通信系统，所述第一通信装置包括 加个接收机，用来在W个接收时间间隔期间提供iV个信号向量^(/)，/ = l，...,W，其中，每个义W可被表示为w维列向量，并且对于每个 kl,…，JV，根据^(/)来接收乂(0;以及处理器，用来对w乘"矩阵K(WK进行QR分解以便提供w乘w酉矩 阵込，其中，K(AO的第z'列是^(!')，且《是A(AO的W乘"矩阵函数，以 及其中，基本上11(A0《-込及2且A是"乘"上对角矩阵。
16、 如权利要求15所述的通信系统，其中，所述第一通信装置根据接 收到所述JV个信号向量kW,hl,...,iV，将所述波束成形器矩阵7;设置为込'。
17、 如权利要求13所述的通信系统，其中，所述波束成形器矩阵7^是 w乘m单位矩阵。
18、 如权利要求13所述的通信系统，其中，M-w且Z)d(M)是w乘w 单位矩阵。
19、 一种计算机系统，包括 微处理器；与所述微处理器进行通信的芯片组；波束成形器，用来根据"个信号《"=1,...,"，提供"个信号;^' = 1，...,"， 其中，w是大于1的整数，并且所述信号满足关系"7^,其中，5是具有 元素「3 =《,/ =的"维列向量，；是具有元素 :c] =x,，/ = l,.,"w的w会隹歹[J向_ 丄' L 丄量，并且r是"乘"波束成形器矩阵；"个接收机，用来在m个接收时间间隔期间提供m个信号向量R/),z=i，...,m，其中，Mz且每个只o可被表示为"维列向量；以及处理器，用来对w乘m矩阵r(M)D进行QR分解以便提供"乘"酉矩 阵2，其中，y(M)是"乘M矩阵，其第/列是W^，并且"是可确定的M 乘"矩阵，以及其中，基本上^AOD-0 且i 是m乘m上对角矩阵，其中，所述波束成形器r是r-0'。
20、 如权利要求19所述的计算机系统，其中，所述处理器进行多次 QR分解，以便提供所述波束成形器r。
全文摘要
在一个实施例中提供了一种MIMO(多输入多输出)通信系统，其中，发送第一波束成形信号序列，根据第一波束成形信号序列的发送来观测波束成形信道，对所观测波束成形信道进行QR分解以便提供酉矩阵，以及使用该酉矩阵作为波束成形器来发送第二波束成形信号序列。描述并要求保护了其它实施例。
文档编号H04B7/06GK101375527SQ200780003254
公开日2009年2月25日 申请日期2007年1月11日 优先权日2006年1月18日
发明者Q·李, X·林 申请人:英特尔公司