专利名称：量化的预编码的空间复用mimo用的改进式选择准则的制作方法
技术领域：
本发明涉及预编码的空间复用MIMO通信系统领域，尤其涉及选 择预编码矩阵的主题.本发明特别涉及一种通信设备、 一种用于操作 通信设备的方法和一种软件程序产品.
背景技术：
公知的是，预编码可以改善MIMO (多输入多输出 (multiple-input-multiple-output))通信系统的性能。图1示出现有 技术的预编码MIMO通信系统，所述通信系统包含发射机100和接收 机101. MIMO通信系统具有N>=2个发射路径(也称作发射端口 (transmit port))和M >= 2个接收路径(也称作接收端口 )，每个 发射端口例如可以对应于用于发射的一个天线，每个接收部分例如可 以对应于用于接收的一个天线。在发射机100处的码元向量(symbol vector) s在预编码器102中乘以MIMO预编码矩阵F。然后，预编码 码元向量Fs由发射机100的调制器103 (对于每个发射路径一个调制 器)调制，并且然后通过通信信道传输，所述通信信道通过信道矩阵H 描述.所发射的信号通过接收机101接收并且通过接收机101的解调 器104(对于每个接收路径一个解调器)解调.在解调之后，由检测器 105将检测应用于所接收的码元向量y.作为检测的结果，获得(检测 到)所估计的码元向量S.在线性检测器的情况下，检测矩阵W被应 用于所接收的码元向量y。然而，非线性接收机，例如像最大似然接收 机或者其它非线性接收机也是可能的.
由以下给出最优线性预编码器(提供最优信噪比)
F=V (1) 其中矩阵V经由众所周知的奇异值分解(SVD)与信道矩阵H有关
H= UDVH (2) (MxA0 (Mx7V)(AWV)
其中<formula>formula see original document page 6</formula>
是对角矩阵并且U和V是单位矩阵(unitary matrix)，也就是说， IT^ljH和V"-VH，其中上标-1表示逆矩阵并且上标H表示Hermitian 转置.当然方程式(3)表示N-2，M-4的情况， 一般化到任意的M和 N是显而易见的.采用单位矩阵V的预编码被称作单位预编码或者特 征波束形成(Eigenbeamforming).所发送的码元向量s可以通过检测 矩阵W-D"IJH重新获得.由于D是对角矩阵，在预编码器102中应用 矩阵v和在检测器105中应用矩阵UH将通信信道H解耦成两个并行 的且独立的传输信道.所述信道被称作解辆传输信道(decoupled transmission channel)或者简单地称作解輛信道.每个解耦信道都通过 矩阵D的对角线值(奇异值)描述.在解耦信道上所传输的信号(码 元)乘以对应的奇异值。
信道状态信息(信道矩阵H)通常通过所发射的码元向量s的接收 机101来确定，然而，就信道资源而言，最优预编码矩阵V的反馈很 昂责.在现有技术中应用预编码矩阵V的量化，以便解决所述问题. 因此，接收机101和发射机100具有码本(codebook),其存储有不同 的单位预编码矩阵.接收机在知道最优预编码矩阵V的情况下选择一 个码本记录(codebook entry)并且将所述码本记录的索引传输到发射 机.假设b是反馈比特数，那么码本记录的数目可达2b。所选择的码 本记录是具有至最优预编码矩阵V最短距离的矩阵。所应用的距离准 则例如可以是单位矩阵的弦距离(chordal distance 〉准则
<formula>formula see original document page 6</formula> (4)
其中V是最优预编码矩阵，Vk是出自于所述码本的预编码矩阵并且 l是矩阵的Frobenhis范数.于是，发射机100选择具有出自于其自 身码本的给定索引的预编码矩阵并且借助于预编码器102应用对应的 预编码.然而，量化的非完美预编码矩阵的采用导致SNR的减小和减 小的数据率。在量化预编码矩阵情况下的检测可以基于在无预编码的空间复用
MIMO情况下的检测来执行.当在发射机100和接收机1M之间的通
信信道通过信道矩阵H来描述时，那么包含利用出自于所述码本的预 编码矩阵V的预编码的通信信道通过等价信道矩阵来描述
H = HV (5)
对应于所述等价信道的检测通过常规的空间复用(spatial multiplexing) MIMO检测技术容易地被执行，所述空间复用MIMO 检测技术例如包含迫零(ZF( Zero Forcing ))、最小均方误差(MMSE (Minimum Mean Square Error ))和最大似然(ML ( Maximum Likelihood))解码器或者其它合适的技术。
在MIMO-OFDM情况下，为每个OFDM副栽波单独执行上述矩 阵搮作.
本发明所要解决的问題是提供提供更高的数据率和/或者降低的计 算复杂性的一种通信设备、 一种通信方法和一种对应的软件程序产品.
发明内容
所述问题通过本发明的根据权利要求1的MIMO通信设备、根据 权利要求9的MIMO通信系统的通信方法和根据权利要求17的软件 程序产品来解决.
根据本发明的MIMO通信设备包含用于存储多个MIMO预编 码矩阵的存储器，所述多个MIMO预编码矩阵实现特征波束形成系统 的发射側预编码；控制器，其用于基于对应的预编码矩阵的至少一部 分为至少一些所存储的预编码矩阵中的每一个计算至少一个解耦传输 信道的SNR指示值，并且用于基于所述计算出的至少一个SNR指示值 选择所述所存储的预编码矩阵中的一个；和MIMO检测器，其用于基 于所述所选择的预编码矩阵检测码元.
因为对预编码矩阵的选择基于SNR指示值，所以所述SNR可以被 优化，这导致更高的数据率。此外，对于根据本发明的预编码矩阵选 择不需要计算上复杂的SVD计算.因此降低了计算复杂性.
有利地，所述所选择的预编码矩阵是与指示最大SNR的SNR指示 值相对应的预编码矩阵.可替代地，所述控制器适于为所述至少一些所存储的预编码矩阵
中的每一个计算所计算的SNR指示值的平均值，其中所选择的预编码 矩阵是与所计算的平均值的极值相对应的预编码矩阵。
有利地，所述通信设备是自适应OFDM通信设备并且所述控制器 适于根据相应副栽波的信道条件确定至少一个OFDM副栽波的调制方 案.
当所迷MIMO检测器适于基于检测矩阵检测所述码元时，其中所 述检测矩阵基于所述所选择的预编码矩阵，所述检测矩阵的每一列或 者行对应于不同的解耦传输信道；当所述控制器适于为所述至少一些 所存储的预编码矩阵中的每一个计算检测矩阵的至少一个行或者列 时，其中所述至少一个行或者列对应于所述至少一个解耦传输信道； 和当对解耦传输信道的所迷SNR指示值的计算基于对应的检测矩阵的 对应的行或者列时，这是有利的.
有利地，解耦传输信道的所述SNR指示值基于所述对应的检测矩 阵的所述对应的行或者列的范数或者由其给出.
有利地，所述链路控制器适于为所述至少一些所存储的预编码矩 阵中的每一个计算检测矩阵的所有行或者列并且计算每个解耦传输信 道的对应的SNR指示值.
有利地，所述链路控制器适于基于信道状态信息产生和存储至少 一些所述所存储的预编码矩阵，
根据本发明操作存储了实现特征波束形成系统的发射側预编码的 多个MIMO预编码矩阵的MIMO通信设备的方法包含以下步稞基 于对应的预编码矩阵的至少一部分为至少一些所存储的预编码矩阵中 的每一个计算至少一个解耦传输信道的SNR指示值；基于所计算的至 少一个SNR指示值选择所述所存储的预编码矩阵中的一个；和基于所 述所选择的预编码矩阵检测码元.
有利地，所述所选择的预编码矩阵是与指示最大SNR的SNR指示 值相对应的预编码矩阵.
有利地，为所述至少一些所存储的预编码矩阵中的每一个计算所 述所计算的SNR指示值的平均值并且所选择的预编码矩阵是与所计算 的平均值的极值相对应的预编码矩阵，
有利地，所述MIMO通信系统是自逸应OFDM通信系统并且所
8述方法还包含以下步骤根据相应副栽波的信道条件确定至少一个 OFDM副栽波的调制方案.
有利地，检测码元的所述步骤基于检测矩阵，所述检测矩阵基于 所述所选择的预编码矩阵，所述检测矩阵的每一列或者行对应于不同 的解耦传输信道；所述方法还包含以下步骤为所述至少一些所存储 的预编码矩阵中的每一个计算检测矩阵的至少一个行或者列，所述至 少一个行或者列对应于所述至少一个解耦传输信道；其中计算解耦传列.
有利地，解耦传输信道的所述SNR指示值基于所述对应的检测矩 阵的所述对应的行或者列的范数或者由其给出，
有利地，在计算检测矩阵的至少一个行或者列的所述步稞中计算 检测矩阵的所有行或者列并且在计算至少一个解輛传输信道的SNR指 示值的所述步骤中为解耦传输信道中的每一个计算SNR指示值.
有利地，所述方法包含基于信道状态信息产生并且存储至少一些 所述所存储的预编码矩阵的步骤.
当由一个或者多个信息处理设备执行时，根据本发明的软件程序 产品适于实施根据本发明的通信方法.
图1示出根据现有技术的空间复用MIMO通信系统的示意图. 图2示出包含根据本发明的MIMO通信设备实施例的MIMO通 信系统.
图3示出对应于根据本发明的操作MIMO通信设备的方法的两个 实施例的流程图.
具体实施例方式
现在参考本发明的特定实施例解释本发明的大体思想，本发明的
大体思想是从预编码矩阵码本中选择提供最优信噪比(SNR (signal-to-noise ratio))的该预编码矩阵，从而使得计算SVD变得没 必要并且提供改进的数据传输性能。
图2示出根据本发明实施例的包含两个通信设备1-1、 1-2的通信系统6。所述通信设备1-1包含发射单元2-1、接收单元3-1和链路控制器4-1,所述通信设备1-2包含发射单元2-2、接收单元3-1和链路控制器4-2.所述通信设备l-l和1-2是相同的.所述通信设备l-l、 1-2都可以作为接收机和作为发射机运行.在图2中所描述的情形中，设备l-l充当发射机的角色，其经由通信信道5发射信息(包含用户数据)到充当接收机角色的通信设备1-2.因为设备l-l和l-2相同，所以它们包含相同的子单元(也就是发射单元2-l和2-2相同，接收单元3-l和3-2相同并且链路控制器4-1和4-2相同).特別地，接收单元3-1包含与针对接收单元3-2所示的相同的子单元，发射单元2-2包含与针对发射单元2-l所示的相同的子单元.通信设备1-1的所有採作适于执行，通信设备l-2也适于执行，反之亦然.然而，根据本发明的通信设备1-2可能只适于以接收机模式运行并且仅仅包含对于以接收机模式运行所需要的子单元.接下来，当没有提及通信设备l-l和l-2中的特定一个或者没有提及设备1-1和1-2的子单元时，可以删去用于区分接收机和发射机的后缀"-2"和.
所述通信设备1可以是任意一种MIMO通信设备.它可以是有线的(例如PLC调制解调器)或者无线的(例如RF无线)MIMO通信设备，它可以是固定的(例如WLAN基站)或者是非固定的(例如便携式)(也即移动电话)通信设备.
现在，解释从发射机1-1向接收机1-2的数据(包含用户数据)传输。
按照信号处理的顺序，所述发射单元2-1包含串行并行转换器(S/P(serial-to-parallel converter) )10、自适应QAM调制器12、 MIMO预编码器14和OFDM调制器16.因此，根据本发明的通信设备的实施例是自适应OFDM通信设备.
所述S/P IO接收输入数据流.输入数据以比特的形式给出并且可以包含用户数据.所述S/P 10将所述输入数据转换成多个、即N=>2个并行流，数目N对应于发射路径T1、 T2的数目并且对应于借助于单位预编码(特征波束形成)所获得的并行的且独立的传输信道(解耦信道)的数目.在困2中，N-2有效.
每个自适应QAM调制器12 (也公知为码元映射器(symbolmapper) 12 )对应一个解耦信道并且根据由链路控制器4-1所提供的
10星座信息(星座图(constellation diagram))对所接收的数据流执行QAM调制.每个OFDM副栽波都可以被分配不同的星座.
多个OFDM副栽波的星座信息也称作OFDM子栽波映射(tonemap).每个自适应QAM调制器12均使用单独的子栽波映射.每个QAM调制器12为每一个副栽波生产一个码元，由多个QAM调制器12为给定的副栽波所生产的码元形成码元向量s.码元向量s包含N个码元(大小为N).为每个副栽波生产一个码元向量s.
MIMO预编码器14基于由链路控制器4-1所提供的预编码矩阵V对码元向量s预编码.由此，预编码器14接收码元向量s，将对应于预编码矩阵V的线性变换应用于所接收的码元向量s并且对于每个OFDM副栽波输出相同大小N的所变换的(预编码的)向量.
所述链路控制器4-1具有存储器(未示出)，其中存储有MIMO预编码矩阵V.所存储的预编码矩阵的集称作码本.所述预编码矩阵可以以需要最小数量存储器的形式被存储.所存储的预编码矩阵被编索引.所述链路控制器4-1从接收器1-2的链路经由接收单元3-1接收用在预编码和OFDM子栽波映射中的矩阵的矩阵索引k以用于QAM调制.
每个OFDM调制器16对应于发射路径Tl、 T2中的一个，接收预编码的矢量的一个码元并且对所接收的码元进行OFDM调制使得所述所接收的码元可以在对应的发射路径上被发射.正如在本领域中已知的，每个OFDM调制器16例如可以包含IFFT、 DAC和模拟RF电路(元件未示出).
经OFDM调制的码元(码元向量)经由MIMO传输信道5被传输到接收机1-2.对于每个OFDM副栽波，MIMO信道5通过大小为M x N的单独信道矩阵H描述.
按照信号处理的顺序，接收单元3-2包含OFDM解调器18、信道估计器20、 MIMO检测器22、自适应QAM解调器24和并行串行转换器(P/S) 26.
对应于所发射的经OFDM调制的码元向量的信息由接收机2-1在多个(M>=2)接收路径Rl、 R2、 R3、 R4上接收，在图2中，M=4有效.所接收的信息形成(经OFDM调制的)所接收的大小为M的码元向量，每个OFDM解调器18对应于接收路径Rl、 R2、 R3、 R4中的一个，接收(经OFDM调制的)所接收的码元向量的一个码元并且对所接收的码元进行OFDM解调.每个副栽波的经OFDM解调的码元形成所接收的码元向量y.正如在本领域中已知的，每个OFDM解调器18例如可以包含FFT、 ADC和模拟RF电路(元件未示出)。
信道估计器20适于计算信道状态信息(CSI)，对于每个OFDM副栽波，所述信道状态信息均包含信道矩阵H.信道估计(也就是说CSI的计算)基于从发射机1-1经由MIMO信道5传输到接收机1-2的信号.所使用的信道估计技术例如可以基于OFDM训练突发(training burst)和导频码元，信道估计、导频码元和OFDM训练突发在本领域中已知并且在这里不再进一步描述.信道估计器20提供CSI到链路控制器4-2,
所述链路控制器4-2具有存储器(未示出)，其中存储有MIMO预编码矩阵V (码本)，所存储的预编码矩阵与在链路控制器4-1中所存储的相同.所存储的预编码矩阵以与在链路控制器4-1中所存储的预编码矩阵相同的方式被编索引。链路控制器4-2确定用于从发射机1-1到接收机1-2的传输中要使用的OFDM子栽波映射，提供所述子栽波映射到自适应OFDM解调器24并且经由发射单元2-2发射所述子栽波映射到发射机l-l.所述链路控制器4-2选择在预编码中要使用的预编码矩阵并且经由发射单元2-2提供对应的预编码矩阵索引k到发射机l-l。稍后再更详细地解幹链路控制器4-2的进一步操作、尤其是对预编码矩阵的选择。
MIMO检测器22执行对所接收的码元向量y的检测并且基于对应的信道矩阵H和所选择的预编码矩阵々获得对于每一个副栽波的码元向量s的估计S.检测也公知为解码，MIMO检测器22也可以称作MIMO解码器22.当根据解码来表达时，所述MIMO解码器22对所接收的码元向量y解码，从而获得码元向量s的估计S,所述码元向量s以已编码的形式包含在所接收的码元向量y中(s在y中被编码).
例如当应用迫零(ZF)解码(像最小均方误差(MMSE)和最大似然(ML)的其它解码技术也是可能的)时，检测矩阵是等价信道矩阵H的Moore-Penrose伪逆，定义在方程式(7)中通过将(5)代入(6),由此得出
W = H,V'Hp (7)并且，由于》是单式的，所以
W = fi,V，. (8)
因此，检测通过首先应用信道矩阵H的伪逆(pseudo-inverse)，然后应用预编码矩阵的Hermitian转置.值得注意的是，在V-W的情况下，检测矩阵 变成D-'IT11 (在无证据的情况下(without proof)),这是用于常规特征波束形成的解码矩阵.
每个自适应QAM解调器24 (也公知为码元解映射器(symboldemapper) 24)对应于一个解耦信道并且根据由链路控制器4-2所提供的星座信息(星座图)对所接收的码元执行QAM解调.所述QAM解调操作对应于在发射机1-1中对应的自适应QAM调制器12中的QAM调制.在自适应QAM解调阶段24之后，以比特的形式提供对于每个OFDM副栽波的码元向量
所述P/S26序列化每一个码元向量S并且提供序列化的码元向量S作为输出数据的单个流.当数据传输是成功的时，输出数据与输入数据相同.
现在，描述预编码矩阵的选择.
选择准则基于检测之后最大化SNR.预编码矩阵V的量化意味着预编码矩阵不完美.预编码矩阵的不完美性对应于解码过程中的噪音增强(这也是在无预编码的情况下空间复用MIMO性能退化的原因).例如假定ZF检测，所估计的码元向量是
S = s + Wn， (9)其中n是噪音向量，在对第n个解辆传输信道的检测之后SNR是
13其中E是所传输的码元的平均能量，^是噪音方差，w"是检测矩阵W
的第n行，lf是向量的欧几里德(Euclidean )范数.如可以看到的，lWn『
越大，则检测后的SNR越低，因此，使lwJ最小化的预编码矩阵^使
检测后的SNR最大化.IwJ是检测后的SNR的指示值。说起来，可以
说lw〗对应于SNR的特定表示.
在预编码矩阵选择的笫一方法中，为解耦矩阵中的每一个计算
SNR指示值并且基于对于各个解耦信道的SNR指示值计算总值或者平
均值A (在解耦传输信道上求平均).总值或者平均值A例如可以、
但非排他地是算术平均、调和平均、广义平均、加权平均、加权调和
平均和某类截断平均(truncated mean),其中不考虑最高和最低指示
值.所述平均值应该适用于SNR的特定表示形式.例如，当以方程式
(9)的形式给出SNR指示值时，可以、但不必使用算术平均并且当
SNR指示值由lwJ给出时，可以、但不必使用调和平均. 选择预编码矩阵的笫一方法包含以下步猓
1. 计算信道矩阵H的伪逆Hp—次.无论如何，对于解码需要伪逆.
因此这个步骤不导致额外的计算复杂性.
2. 计算所有可能的检测矩阵W^VfH"其中k=l，2， ... K是码本记 录的索引并且K是所述码本记录的数目.
3. 对于所有k和n计算lwj2，其中n-l，2，…N是Wk.的行的索引.
4. 对于每个预编码矩阵索引k计算l^lf(n-l， 2，…N)的集的平均 值Ak (例如调和平均).
5. 确定与总SNR的最大值(也就是总的SNR损耗的最小值)相对 应的预编码矩阵索引k.换言之，确定与最小Ak相对应的预编码矩阵 索引k.
然后，对应于所确定的预编码矩阵索引k的预编码矩阵被用于在 MIMO预编码器14中的预编码和用于在MIMO检测器22中的解码/ 检测，
14在选择预编码矩阵的第二方法中，省略了计算平均值或者总值的 步骤，这更进一步降低计算复杂性.仿真已表明，对于使用自适应
OFDM的通信系统(也就是说，在每个OFDM副栽波利用根据副栽波 的SNR所选择的星座被调制的系统中，如同本实施例的情况)，仅仅 考虑提供最强SNR的解耦信道就足够了 .
选择预编码矩阵的笫二方法包含以下步築(步骤1到3与笫一方 法的步骤1到3相同).
1. 计算信道矩阵H的伪逆Hp—次，无论如何，对于解码需要伪逆， 因此这个步骤不导致额外的计算复杂性。
2. 计算所有可能的检测矩阵W口VfH,,其中k=l， 2， ... K是码本 记录的索引并且K是所述码本记录的数目.
3. 对于所有k和n计算lwj2，其中n-l，2，…N是Wk.的行的索引.
4. 确定产生最高SNR的该预编码矩阵索引k.换言之，确定最小 lwj的预编码矩阵索引k.
图3分别示出与选择预编码矩阵的第一和第二方法相对应的、操 作MIMO通信设备的第一和笫二方法的流程图。搮作MIMO通信设 备的所述第一和第二方法对应于根据本发明操作MIMO通信设备的方 法的实施例.
在步稞S2中，基于从发射机1-1接收的信号，由信道估计器20
为每一个OFDM副栽波确定包含信道矩阵H的信道状态信息。
在步骤S4中，由链路控制器4-2计算信道矩阵H的伪逆Hp. 在步骤S6中，由链路控制器4-2计算检测矩阵W^W払，
在步稞S8中，由链路控制器4-2计算每个检测矩阵W的每一行 的欧几里德范数.
在步骤S10中，基于检测矩阵行范数Wt的行的范数，由链路控制 器4-2从所存储的预编码矩阵中选择预编码矩阵.
# 据笫一方法，所迷步骤SIO包含步骤S12和S14,
在步骤S12中，由链路控制器4-2为每个预编码矩阵计算指示总 SNR的平均值Ak,
在步骤S14中，由链路控制器4-2选择对应最低值Ak的预编码矩 阵(预编码矩阵索引k).根据笫二方法，所述步骤SIO包含步骤S16, 在步骤S16中，选择对应于所述检测矩阵m的行的最小范数的预 编码矩阵(预编码矩阵索引k).
步骤S10之后，所述方法继续步稞S18.
在步骤S18中，基于与所选择的预编码矩阵相对应的检测矩阵Wh MIMO检测器22检测码元.
尽管已经解释了预编码矩阵选择的方法，其中，为所有预存储的 编码矩阵计算SNR指示值，未必是该情况。对仅仅某些所存储的预编 码矩阵的指示值的计算，例如可以通过分割预编码矩阵(这些预编码 矩阵被看作对应的数学空间的元素)的空间来获得.由此，例如可以 为每一段的一个有代表性的成员(也即预编码矩阵)计算(总的)指 示值并且选择对应于"最佳的"(总的)指示值的段.之后，对所选 择的段的所有元素实施"精搜索(fine search )"并且选出与"最佳的" (总的)指示值相对应的元素(也即预编码矩阵)作为用于预编码和 检测所使用的预编码矩阵.
通信系统6的实施例可以是PLC通信系统，例如包含第一PLC调 制解调器1-1和第二 PLC调制解调器1-2的家居PLC通信系统6。采 用差动信号馈送(differential signal feeding)的家居PLC通信系统可 以在三线(相、中性、保护地)主电气设备中使用N-2个发射路径T1、 T2和直至N-4个接收路径R1、 R2、 R3、 R4.
PLC调制解调器至少是半稳态的(semi-stationary),因为这一点 并且因为有线传输介质有能力提供恒定的信道条件，所以在两个PLC 调制解调器1-1、 1-2之间的信道特征相对恒定.然而，有相对较小数 量的所定义的信道状态，其可以通过网络拓朴来定义.例如，开关灯 (switching oflight)改变网络拓朴.第一时间恒定信道状态并且因此 第一信道矩阵H和第一预编码矩阵V对应于接通的灯。第二时间恒 定信道状态并且因此第二信道矩阵H和第二预编码矩阵V对应于断 开的灯.
因此，链路控制器4-2有利地适于基于信道状态信息例如通过计 算确定的信道矩阵H的SVD产生至少一些所存储的预编码矩阵(也就 是说，至少一些所存储的预编码矩阵在被存储之前由接收机1-2产生)。 这些自产生的预编码矩阵可以以高数学精确性存储(如果有的话，比高于预存储的预编码矩阵)被存储以便接近理想的(也即计算出的)
预编码矩阵，当接收机1-2确定对应于新预编码矩阵的新信道条件时， 新产生和存储的预编码矩阵也(例如经由发射单元2-2和接收单元3-1) 被传输到发射机1-1.
此外，链路控制器4-2可以产生新计算和存储的信道矩阵的环境
(surrounding)以便应付在所确定的信道状态周围的小信道变化，环 境是预编码矩阵的集，此集接近新计算和存储的预编码矩阵.接近度
(closeness)例如可以通过弦距离准则确定(见方程式4).因此，可 以使用对预编码矩阵空间的精量化.也就是说，环境的预编码矩阵彼 此间比预存储的预编码矩阵(假如有的话)更接近.由于环境的产生 可以通过两个链路控制器4-2、 4-1基于新产生和存储的预编码矩阵和
基于同样的环境产生规則执行，所以不必真正传输所述环境，为了保 持码本大小在一定的极限内，当达到该极限时，最旧的自产生的记录
可以通过新计算的预编码矩阵替代，
因此，建议具有预编矩阵的空间(所述预编矩阵被看作数学对象， 所述数据对象是具有所定义的密度准則的数学空间的元素)，所述空 间以不均匀的方式用预编码矩阵填充.预编码矩阵的密度在自产生的 信道矩阵周围的区域比其它地方高.所述密度准则例如可以基于弦距 离。
从能够发现所存储的预编码矩阵是更靠近完美预编码矩阵这一意 义上来说，自产生提供更好的量化。这导致更好的SNR和更高的数据 率.不需过度扩大码本就获得所述更好的量化.实际上，由于预编码 矩阵密度的不均匀性，甚至可以降低码本大小，较小的码本大小降低 预编码矩阵选择的计算复杂性.自产生不仅可以被应用于PLC系统还 可以被应用于具有相似特征(近似半稳态性和/或者不均匀预编码矩阵
密度)的其它通信系统.
尽管关于OFDM多栽波调制方案解释了本发明，本发明也可以与 其它多栽波调制方案(例如小波多栽波调制)一起被采用并且也可以 与非多栽波调制方案 一起被采用.
权利要求
1. 多输入多输出(MIMO)通信设备(1-2)，包含存储器(4-2)，用于存储多个MIMO预编码矩阵，所述多个MIMO预编码矩阵实现特征波束形成系统的发射侧预编码；控制器(4-2)，用于基于对应的预编码矩阵的至少一部分为至少一些所存储的预编码矩阵中的每一个计算至少一个解耦传输信道的信噪比(SNR)指示值，并且用于基于所述所计算的至少一个SNR指示值选择所述所存储的预编码矩阵中的一个；和MIMO检测器，用于基于所述所选择的预编码矩阵检测码元。
2. 根据权利要求1的通信设备(1-2),其中所述所选择的预编码 矩阵是与指示最高SNR的SNR指示值相对应的预编码矩阵.
3. 根据权利要求l的通信设备(1-2)，其中所述控制器(4-2)适于 为所述至少一些所存储的预编码矩阵中的每一个计算所述所计算的 SNR指示值的平均值并且其中所选择的预编码矩阵是与所计算的平均 值的极值相对应的预编码矩阵.
4. 根据权利要求1、 2或者3的通信设备(1-2),其中所述通信 设备(1-2 )是自适应OFDM通信设备并且所述控制器(4-2)适于根据相 应副栽波的信道条件确定至少一个OFDM副栽波的调制方案.
5. 根据权利要求1到4中任何一项的通信设备(1-2),其中 所述MIMO检测器适于基于检测矩阵检测所述码元，所述检测矩阵基于所述所选择的预编码矩阵，所述检测矩阵的每一列或者行对应 于不同的解耦传输信道；所述控制器(4-2)适于为所述至少一些所存储的预编码矩阵中的每 一个计算检测矩阵的至少一个行或者列，所述至少一个行或者列对应 于所述至少一个解耦传输信道；并且对解耦传输信道的所述SNR指示值的计算基于对应的检测矩阵的 对应的行或者列。
6. 根据权利要求5的通信设备(1-2)，其中解耦传输信道的所 述SNR指示值基于所述对应的检测矩阵的所述对应的行或者列的范数 或者由其给出.
7. 根据权利要求5或者6的通信设备(1-2),其中所述链路控制 器(4-2)适于为所述至少一些所存储的预编码矩阵中的每一个计算检测矩阵的所有行或者列并且适于计算解耦传输信道中的每一个的对应的SNR指示值.
8. 根据权利要求1到7中任何一项的通信设备(1-2 ),其中所述 链路控制器(4-2)适于基于信道状态信息产生和存储至少一些所述所存 储的预编码矩阵.
9. 搮作存储有多个MIMO预编码矩阵的多输入多输出(MIMO) 通信设备的方法，所述多个MIMO预编码矩阵实现特征波束形成系统 的发射側预编码，所述方法包含以下步骤基于对应的预编码矩阵的至少一部分为至少一些所存储的预编码 矩阵中的每一个计算(S8)至少一个解耦传输信道的信噪比(SNR) 指示值；基于所计算的至少一个SNR指示值选择(S10)所述所存储的预 编码矩阵中的一个；并且基于所述所选择的预编码矩阵检测(S18)码元.
10. 根据权利要求9的方法，其中所述所选择的预编码矩阵是与指 示最高SNR的SNR指示值相对应的预编码矩阵。
11. 根据权利要求9的方法，其中为所述至少一些所存储的预编码 矩阵中的每一个计算所述所计算的SNR指示值的平均值，并且其中所 选择的预编码矩阵是与所计算的平均值的极值相对应的预编码矩阵.
12. 根据权利要求9、 10或者11的方法，其中所述MIMO通信设 备是自适应OFDM通信设备，并且所述方法还包含步骤根据相应副 栽波的信道条件确定至少一个OFDM副栽波的调制方案。
13. 根据权利要求9到12中任何一项的方法，其中 检测码元的所述步骤(S18)基于检测矩阵，所述检测矩阵基于所述所选择的预编码矩阵，所述检测矩阵的每一列或者行对应于不同的 解耦传输信道；所述方法还包含为所述至少一些所存储的预编码矩阵中的每一个计算(S6)检测 矩阵的至少一个行或者列，所述至少一个行或者列对应于所述至少一 个解耥传输信道；其中计算解辆传输信道的SNR指示值的所述步骤(S8)基于对应的检测矩阵的对应的行或者列.
14. 根据权利要求13的方法，其中解辆传输信道的所述SNR指示 值基于所述对应的检测矩阵的所述对应的行或者列的范数或者由其给 出。
15. 根据权利要求13或者14的方法，其中在计算检测矩阵的至少一个行或者列的所述步骤(S6)中计算检 测矩阵的所有行或者列，并且其中在计算至少一个解耦传输信道的SNR指示值的所述步骤(S8)中 为所述解耦传输信道的每一个计算SNR指示值.
16. 根据权利要求9到15中任何一项的方法，包含步骤 基于信道状态信息产生并且存储至少一些所述所存储的预编码矩阵，
17. 软件程序产品，其中当由一个或者多个信息处理设备执行时， 所述软件程序产品适于实施根据以上权利要求9到16中任一项的方 法.
全文摘要
本发明涉及量化的预编码的空间复用MIMO用的改进式选择准则，涉及预编码的空间复用MIMO通信系统领域，尤其涉及选择预编码矩阵的主题，特别涉及通信设备、通信方法和软件程序产品。MIMO通信设备包含存储实现特征波束形成系统的发射侧预编码的多个MIMO预编码矩阵的存储器；控制器，用于基于对应的预编码矩阵的至少一部分为至少一些所存储的预编码矩阵中的每一个计算至少一个解耦传输信道的SNR指示值，并且基于所计算的至少一个SNR指示值选择所存储的预编码矩阵中的一个；和MIMO检测器，用于基于所选择的预编码矩阵检测码元。因为对预编码矩阵的选择基于SNR指示值，SNR可以被优化，这导致更高的数据率。此外，对于预编码矩阵选择不需要计算上复杂的SVD计算。
文档编号H04L1/02GK101465717SQ20081018419
公开日2009年6月24日 申请日期2008年12月19日 优先权日2007年12月20日
发明者A·施沃格, D·施奈德, L·斯塔德尔迈耶 申请人:索尼株式会社