專利名稱：閉環(huán)多路輸入多路輸出移動通信系統(tǒng)中通過選擇的特征向量發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種移動通信系統(tǒng)，尤其涉及一種用于在閉環(huán)多路輸入多路輸出(MIMO)移動通信系統(tǒng)中選擇和發(fā)送傳輸特征向量(eigenvector)的裝置和方法。
背景技術：
通常在作為下一代通信系統(tǒng)的4G(第四代)通信系統(tǒng)中，正在進行向用戶提供具有各種服務質量(‘QoS’)并支持大約100Mbps的傳輸速度的服務的研究。目前，3G(第三代)通信系統(tǒng)在具有相對不利的信道環(huán)境的室外信道環(huán)境中支持大約384kbps的傳輸速度，而在具有相對有利的信道環(huán)境的室內信道環(huán)境中支持2Mbps的最大傳輸速度。
無線局域網(wǎng)(LAN)系統(tǒng)和無線城域網(wǎng)(MAN)系統(tǒng)通常支持20至50Mbps的傳輸速度。此外，4G通信系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到保證支持較高傳輸速度的無線MAN系統(tǒng)和無線LAN系統(tǒng)中的移動站移動性和QoS。因此，正在進行開發(fā)能夠支持將由4G通信系統(tǒng)提供的高速服務的新通信系統(tǒng)的研究。
為了提供高速服務(即，無線多媒體服務)，采用了寬帶頻譜。由于多路傳播會導致出現(xiàn)碼間干擾。碼間干擾會惡化系統(tǒng)的整體傳輸效率。為了補償上述由于多路傳播而導致的碼間干擾，已經(jīng)提出了正交頻分復用(OFDM)方案。在OFDM方案中，將整個頻帶劃分為多個副載波，并且發(fā)送副載波。當使用OFDM方案時，一個碼元的持續(xù)時間會增加。因此，可以最小化碼間干擾。
此外，OFDM方案是一種用于通過使用多載波來發(fā)送數(shù)據(jù)的方案，并且是一種特定類型的多載波調制(MCM)方案，在該方案中，將串行碼元序列轉換成并行碼元序列，并且并行碼元序列在被發(fā)送前用多個相互正交的副載波進行調制。
對于OFDM方案，在1971年Weinstein等就提出了可以使用離散傅立葉變換(DFT)來有效地執(zhí)行OFDM調制/解調，其是OFDM方案發(fā)展背后的驅動力。而且，引入防護間隔和循環(huán)前綴作為防護間隔進一步緩解了延遲擴展和多路傳播對系統(tǒng)的不利影響。盡管硬件復雜性妨礙了OFDM方案的廣泛實施，但在包括快速傅立葉變換(FFT)和快速傅立葉逆變換(IFFT)的數(shù)字信號處理技術方面的新發(fā)展已經(jīng)使得OFDM方案能夠以較為不復雜的方式來實施。
類似于現(xiàn)有的頻分復用(FDM)方案的OFDM方案以高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴褌鬏斝识詾楹?，因為OFDM在發(fā)送副載波上的數(shù)據(jù)的同時保持它們之間的正交性。最佳傳輸效率進一步歸功于良好的頻率使用效率和對抗OFDM方案中的多路衰退的健壯性。更明確地來說，重疊的頻譜導致了有效的頻率使用和對抗頻率選擇性衰退和多路衰退的健壯性。OFDM方案通過使用防護間隔降低了ISI的影響，并使得簡單均衡器硬件結構的設計成為可能。此外，由于OFDM方案能夠健壯地對抗脈沖噪聲，所以其在通信系統(tǒng)中日益普及。
基于OFDM方案的多路訪問方案是正交頻分多址(OFDMA)方案。在OFDMA方案中，將一些副載波重構成副載波組，并且將副載波組指定給特定移動用戶站(MSS)。在OFDMA方案中，可以執(zhí)行動態(tài)資源分配，其能夠根據(jù)無線傳輸路徑的衰退動態(tài)地分配指定給特定移動用戶站的副載波組。
此外，為了高速數(shù)據(jù)傳輸，已經(jīng)開發(fā)了在發(fā)送機和接收機中都使用多個天線的方法。從Tarokh于1997年提出的時空編碼(STC)方法開始，就已經(jīng)提出了Bell實驗室發(fā)明的Bell實驗室分層時空(Bell Lab Layered Space Time)BLAST方法。尤其是，由于BLAST方法具有與發(fā)送/接收天線的數(shù)目成比例地線性增長的傳輸率，所以其已經(jīng)被應用于以高速數(shù)據(jù)傳輸為目標的系統(tǒng)。
現(xiàn)有的BLAST算法已經(jīng)在開環(huán)方法中使用。在這樣的情況下，由于上述的動態(tài)資源分配是不可能的，所以最近已提出了一種閉環(huán)方法。在BLAST算法中，一種代表性的算法就是用于奇異值分解多路輸入多路輸出(SVD-MIMO)系統(tǒng)的算法，其中通過使用線性代數(shù)中采用的SVD技術，將矩陣類型信道轉換成對應于虛擬發(fā)送/接收天線的數(shù)目的信道。
將簡要地描述SVD技術以便理解SVD-MIMO系統(tǒng)。
在描述SVD技術之前，將描述特征值分解(EVD)。當m×m方形矩陣A與大小為m×1的預定向量x的乘積等于復數(shù)λ與向量χ的乘積λχ時，可以得到方程式1。
Aχ＝λχ……(1)在方程式1中，λ表示矩陣A的特征值，而χ表示特征向量。為了得到向量λ，確定滿足方程式2的λ。
det(A-λI)＝0……(2)在方程式2中，det表示矩陣的行列式。根據(jù)從方程式2得到的λ來確定滿足方程式1的向量χ。例如，方程式3用于計算矩陣A=4-52-3]]>的特征值和特征向量。
det(A-λI)=det4-λ-52-3-λ=λ2-λ-2=0;λ1=-1,λ2=2---(3)]]>在方程式3中，可以通過方程式4和5來計算對于λ1＝-1和λ2＝2的特征向量。
(A-λI)x=5-52-2yz=00;x1=11---(4)]]>(A-λI)x=2-52-5yz=00;x2=52---(5)]]>可以將上述特征向量計算方法概括成以下步驟步驟1)計算(A-λI)的行列式；步驟2)計算步驟1)的根，并且計算特征值；和步驟3)對于步驟2)中計算出的特征值，計算滿足Ax＝λx的特征向量。
當計算出的特征向量彼此線性獨立時，可以通過計算出的特征值和特征向量重構矩陣A?？梢酝ㄟ^方程式6來定義矩陣D，其中將特征值用作對角元素，而除了對角元素之外的其它元素為0。
D=λ10···00λ2···0············00···λm---(6)]]>此外，可以通過方程式7來定義將上述特征向量排列成列的矩陣S。
S＝[x1x2…xm]……(7)當基于方程式6定義的矩陣D和方程式7定義的矩陣S來定義矩陣A時，可以通過方程式8來表示矩陣A。
A＝SΛS-1……(8)
當將上述例子應用于方程式8時，可以通過方程式9來表示A=4-52-3.]]>A=4-52-3=1212-10021512-1---(9)]]>在下文中，將基于上述EVD來描述SVD。
首先，只能對于方形矩陣獲得EVD。因此，可以將類似于EVD的方法用于不是方形矩陣的m×n矩陣。也就是說，當定義了不是方形矩陣的矩陣B時，可以如方程式10所示來對矩陣B進行因式分解。
B＝UDVH……(10)在方程式10中，U是上述的m×m酉矩陣，并且BBH的特征向量構成U的列。BHB的特征向量構成n×n矩陣V的列。此外，奇異值(矩陣D的對角元素)是BBH或BHB的特征值之中(除了0之外)的值的平方根。
可以通過以下方法將上述SVD應用于MIMO系統(tǒng)。
當假設MIMO系統(tǒng)中發(fā)送天線的數(shù)目為NT，而接收天線的數(shù)目為NR時，用于傳送從發(fā)送機發(fā)送的數(shù)據(jù)直到在接收機中接收到該數(shù)據(jù)的信道H可以變成隨機矩陣NR×NT。在這樣的情況下，當通過SVD方案來分離信道矩陣H時，可以通過方程式11來表示矩陣H。
H＝UDVH……(11)在方程式11中，U是NR×NT酉矩陣，HHH的特征向量構成U的列。U將被稱為接收特征向量矩陣。此外，HHH的特征向量組成NT×NT矩陣V的列，并且V將被稱為傳輸特征向量矩陣。此外，奇異值(矩陣D的對角元素)是HHH或HHH的特征值之中(除了0之外)的值的平方根。D將被稱為奇異值矩陣。此外，用作上標的運算符H表示復共軛轉置操作(厄密共軛)。
通常通過方程式12來表示使用多個天線的通信系統(tǒng)。
Y＝HX+N……(12)在方程式12中，Y表示NR×1的接收碼元矩陣，而X表示NT×1的發(fā)送碼元矩陣。此外，H表示NR×NT的信道矩陣，而N表示NR×1的加性白高斯噪聲(AWGN)矩陣。通過矩陣H的信道發(fā)送將要發(fā)送的碼元矩陣X。將碼元矩陣X發(fā)送到接收機，并且碼元矩陣X包括作為噪聲分量的矩陣N。
將通過使用上述SVD方案來描述SVD-MIMO系統(tǒng)。
當發(fā)送機使用諸如矩陣V的前置濾波器時，可以通過方程式13來表示發(fā)送碼元矩陣X。
X′＝V·X……(13)此外，當接收機使用諸如矩陣UH的后置濾波器時，可以通過方程式14來表示接收碼元矩陣Y。
Y′＝UH·Y……(14)因此，可以通過方程式15來表示SVD-MIMO系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中發(fā)送機將矩陣V用作前置濾波器，而接收機將矩陣UH用作后置濾波器。
Y′＝UH·Y＝UHHVX+UHN＝UHUDVHVX+UHN……(15)＝DX+UHN當根據(jù)每個矩陣的每個元素來分解方程式15時，可以將方程式15表示為方程式16。為了便于描述，假設NT≤NR。
Y′=y1′y2′···yNR′=λ10···00λ2···0············00···λNTx1x2···xNT+n1′n2′···nNR′---(16)]]>如方程式16所表示的，在SVD-MIMO中，可以把用于將數(shù)據(jù)從多個發(fā)送天線發(fā)送到多個接收天線的系統(tǒng)看作是多路單輸入單輸出(SISO)系統(tǒng)。也就是說，通過發(fā)送機中矩陣V的處理和接收機中矩陣UH的處理，可以將信道矩陣H簡化為包括對角元素的信道D，所述對角元素是稍少于或等于min(NT，NR)的特征值。如上所述，在使用SVD方案重新布置信道H的情況下，發(fā)送機使用預處理器，而接收機使用后處理器，如果發(fā)送機僅確定特征向量V值，就可以將MIMO信道簡化成多個SISO信道以便于分析。此外，如上所述，SVD-MIMO系統(tǒng)變成多個將λi用作信道值的SISO系統(tǒng)。根據(jù)預定V和λi，發(fā)送機可以執(zhí)行最佳動態(tài)分配。在這樣的情況下，接收機必須將關于V的信息和關于λi的信息發(fā)送給發(fā)送機。
將參照圖1描述采用上述SVD方案的OFDM系統(tǒng)。
圖1是采用根據(jù)現(xiàn)有技術的SVD-MIMO方案的MIMO系統(tǒng)的方框圖。
圖1示出了將SVD-MIMO方案應用于OFDM系統(tǒng)的例子。需要注意的是，除了采用MIMO的OFDM系統(tǒng)之外，SVD-MIMO方案也可以應用于其他采用碼分多址(CDMA)、時分多址(TDMA)、或頻分多址(FDMA)等的通信系統(tǒng)。
在發(fā)送將由發(fā)送機發(fā)送的數(shù)據(jù)之前，通過預定信道編碼器等對該數(shù)據(jù)進行編碼。為了便于描述，將參照圖1來描述編碼后的處理。
參見圖1，當通過串-并(S/P)轉換器101對編碼數(shù)據(jù)進行并行轉換時，在預處理運算器103中將如上所述的信道矩陣H與方程式1的已進行過SVD的矩陣V相乘。通過映射到多個發(fā)送天線的多個IFFT單元105a-105n對通過與矩陣V相乘而得到的每個計算結果進行快速傅立葉逆變換(IFFT)，然后通過多個并-串轉換器107a-107n和多個發(fā)送天線109a-109n將所述計算結果發(fā)送給接收機。
可以通過接收機中的多個(例如，NR)接收天線111a-111n來接收通過發(fā)送機中多個(例如，NT)發(fā)送天線109a-109n所發(fā)送的信號。也就是說，可以在NR個接收天線中的每一個接收從第一發(fā)送天線109a發(fā)送的信號。這里，通過不同的信道接收每個接收天線中接收到的信號。同樣的，可以通過NR個接收天線來接收從第二發(fā)送天線或第NT發(fā)送天線所發(fā)送的信號。因此，根據(jù)發(fā)送天線與接收天線之間的信道，可以通過方程式17來表示發(fā)送信道H。
H=H11H12···H1NH21H22···H2N···HM1HM2···HMN---(17)]]>通過NR個接收天線中的每一個來接收通過發(fā)送信道H發(fā)送的信號。通過串-并轉換器113a-113m來對通過每個接收天線接收到的信號進行并行轉換，然后通過FFT單元115a-115m對其進行FFT。然后在后處理運算器117中，通過上述SVD方案將對其已進行過FFT的接收信號與矩陣UH相乘，然后通過并-串(P/S)轉換器119對其進行串行轉換。
同時，SVD-MIMO系統(tǒng)的接收機估計從多路發(fā)送天線發(fā)送到多路接收天線的信道值，通過使用SVD方案獲得矩陣H的矩陣V、D和U，然后將獲得的信息反饋給發(fā)送機。當將矩陣V和D從接收機發(fā)送到發(fā)送機時，發(fā)送機可以基于λi，根據(jù)信道條件來使用最佳資源分配，所述λi為矩陣D的對角元素和信道H的奇異值。
但是，在這樣的情況下，由于接收機必須將矩陣V和D都反饋給發(fā)送機，所以需要大量的反饋信息。此外，SVD系統(tǒng)可以通過具有作為矩陣D的元素的特征值之中的較小值的信道來發(fā)送數(shù)據(jù)。這樣，誤差概率增加，從而迅速惡化數(shù)據(jù)的傳輸效率。因此，需要提供一種能夠在SVD-MIMO系統(tǒng)中更有效地執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ā?br>
發(fā)明內容
因此，本發(fā)明旨在解決至少上述出現(xiàn)在現(xiàn)有技術中的問題，并且本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在閉環(huán)SVD-MIMO系統(tǒng)中執(zhí)行高度可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)难b置方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠在SVD-MIMO系統(tǒng)中通過選擇和發(fā)送對應于高奇異值的特征向量來執(zhí)行高度可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)难b置和方法。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于在閉環(huán)多路輸入多路輸出(MIMO)移動通信系統(tǒng)中發(fā)送/接收用作反饋信息的數(shù)據(jù)的方法。所述方法包括以下步驟反饋通過信道矩陣的奇異值分解(SVD)所確定的傳輸特征向量選擇信息，將傳輸特征向量選擇信息發(fā)送到發(fā)送機，接收反饋的傳輸特征向量選擇信息，根據(jù)接收到的傳輸特征向量選擇信息選擇傳輸數(shù)據(jù)，將所選擇的傳輸數(shù)據(jù)映射到至少一個發(fā)送天線，并且將傳輸數(shù)據(jù)發(fā)送給接收機。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于在多路輸入多路輸出(MIMO)移動通信系統(tǒng)中，通過基于從接收機反饋的信息所確定的多個發(fā)送天線來發(fā)送數(shù)據(jù)的方法。所述方法包括以下步驟在接收機中接收根據(jù)預定傳輸特征向量選擇方法所選擇和反饋的傳輸特征向量選擇信息，根據(jù)接收到的傳輸特征向量選擇信息選擇傳輸數(shù)據(jù)，將所選擇的傳輸數(shù)據(jù)映射到發(fā)送天線，并且發(fā)送傳輸數(shù)據(jù)。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于在多路輸入多路輸出(MIMO)移動通信系統(tǒng)中接收通過多個發(fā)送天線所發(fā)送的數(shù)據(jù)的方法。所述方法包括以下步驟接收通過發(fā)送天線發(fā)送的數(shù)據(jù)，對于發(fā)送天線與接收天線之間的信道條件執(zhí)行奇異值分解(SVD)，基于SVD的結果根據(jù)奇異值確定傳輸數(shù)據(jù)量，反饋關于所確定的傳輸數(shù)據(jù)量的信息，并且將所述信息發(fā)送到發(fā)送機。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于在多路輸入多路輸出(MIMO)移動通信系統(tǒng)中通過多個發(fā)送天線來發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置。所述裝置包括傳輸數(shù)據(jù)選擇器，對于發(fā)送天線與接收天線之間的信道矩陣執(zhí)行奇異值分解(SVD)，接收關于通過將每個特征值與預定閾值相比較而確定的傳輸特征向量的選擇信息，并且根據(jù)接收到的傳輸特征向量選擇信息選擇傳輸數(shù)據(jù)，其中所述每個特征值是根據(jù)SVD的結果的奇異值矩陣的對角分量；和預處理器，用于將傳輸數(shù)據(jù)選擇器所選擇的傳輸數(shù)據(jù)與包括傳輸特征向量的矩陣相乘，并且將傳輸數(shù)據(jù)映射到發(fā)送天線。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于在多路輸入多路輸出(MIMO)移動通信系統(tǒng)中接收通過多個發(fā)送天線所發(fā)送的數(shù)據(jù)的裝置。所述裝置包括奇異值分解器，對于發(fā)送天線與接收天線之間的信道矩陣執(zhí)行奇異值分解(SVD)；和發(fā)送特征向量確定器，用于通過根據(jù)奇異值分解器中的SVD的結果將奇異值矩陣的對角矩陣的每個特征值與預定閾值相比較，確定傳輸特征向量選擇信息，并且將傳輸特征向量選擇信息反饋給發(fā)送機。


通過以下結合附圖所進行的詳細描述，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)勢將變得更加清楚，其中圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術的MIMO系統(tǒng)的方框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施例的閉環(huán)MIMO系統(tǒng)的方框圖；圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的閉環(huán)MIMO系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)發(fā)送方法的流程圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的閉環(huán)MIMO系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)接收方法的流程圖；以及圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的閉環(huán)MIMO系統(tǒng)中的傳輸特征向量選擇方法的流程圖。
具體實施例方式
在下文中將參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在本發(fā)明的以下描述中，當對于在此并入的已知功能和構造的具體描述可能模糊本發(fā)明的主題時，會將其省略。
這里描述了一種用于在使用閉環(huán)MIMO系統(tǒng)的通信系統(tǒng)中選擇和發(fā)送傳輸特征向量以便進行高度可靠的通信的方法和裝置。具體來說，本發(fā)明提出了一種用于在使用SVD方案的MIMO系統(tǒng)(‘SVD-MIMO系統(tǒng)’)中發(fā)送傳輸特征向量的方法，其中所述傳輸特征向量被選擇用來降低復雜性和提高系統(tǒng)的性能。
將參照附圖2來描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的選擇性SVD-MIMO系統(tǒng)。
圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的閉環(huán)SVD-MIMO系統(tǒng)的收發(fā)信機的結構的方框圖。具體來說，為了便于理解，將參照圖2將本發(fā)明描述為應用于OFDM系統(tǒng)。但是，由于本發(fā)明的主題并不局限于OFDM系統(tǒng)，所以本發(fā)明也可以應用于其他采用CDMA、TDMA或FDMA等的通信系統(tǒng)。
此外，為了便于描述，圖2示出了將由發(fā)送機發(fā)送的數(shù)據(jù)已經(jīng)被預定信道編碼器等進行過編碼處理之后的處理。也就是說，編碼之后的傳輸數(shù)據(jù)要進行以下處理。
首先，傳輸數(shù)據(jù)選擇器201根據(jù)從接收機反饋的傳輸特征向量選擇信息選擇傳輸數(shù)據(jù)。也就是說，傳輸數(shù)據(jù)選擇器201接收從接收機的傳輸特征向量確定器223反饋的傳輸特征向量選擇信息，從編碼和輸入的數(shù)據(jù)中選擇對應于選擇信息的特征向量數(shù)目的傳輸數(shù)據(jù)，然后輸出所選擇的傳輸數(shù)據(jù)。例如，當四個天線根據(jù)反饋的傳輸特征向量選擇信息僅發(fā)送三個數(shù)據(jù)時，傳輸數(shù)據(jù)選擇器201僅選擇三個信息數(shù)據(jù)。稍后將描述根據(jù)本發(fā)明的傳輸數(shù)據(jù)選擇器201的具體操作。
將傳輸數(shù)據(jù)選擇器201的輸出數(shù)據(jù)輸入到串-并(S/P)轉換器203，而串-并轉換器203對串行數(shù)據(jù)進行并行轉換。將并行轉換后的數(shù)據(jù)輸入預處理器205，并且用傳輸特征向量矩陣V對其進行計算。例如，將通過在預處理器205中用NT×NT矩陣V與NT×1矩陣相乘得到的輸出數(shù)據(jù)輸出作為NT×1矩陣。輸出數(shù)據(jù)為其數(shù)目對應于從輸入數(shù)據(jù)矩陣中選擇的特征向量的數(shù)目的信息數(shù)據(jù)，并且其他數(shù)據(jù)的值為0。
經(jīng)由分別映射到發(fā)送天線的多個IFFT單元207a-207c和并-串轉換器209a-209c，通過多個發(fā)送天線211a-211c將預處理器205的輸出數(shù)據(jù)發(fā)送到接收機。
接著，通過多個(例如，NR)接收天線213a-213c接收通過傳輸信道H發(fā)送的數(shù)據(jù)。通過串-并轉換器215a-215c對通過接收天線213a-213c接收到的數(shù)據(jù)進行并行轉換。通過FFT單元217a-217c對并行轉換后的數(shù)據(jù)進行FFT。在后處理運算器219中通過上述SVD方案將已經(jīng)進行過FFT的接收數(shù)據(jù)與UH矩陣相乘，然后通過并-串(P/S)轉換器221對其進行串行轉換。
SVD-MIMO系統(tǒng)的接收機通過接收到的信號確定信道條件，通過使用SVD方案根據(jù)從接收信號中估計的矩陣H來計算矩陣V，并且將計算信息反饋給發(fā)送機。
信道估計器225根據(jù)通過接收天線213a-213c接收到的信號執(zhí)行信道估計。通過SVD單元227對信道估計器225的輸出值進行SVD，然后將其輸出為NR×NT矩陣H。將作為SVD單元227的SVD輸出結果的信道矩陣H的奇異值輸入到傳輸特征向量確定器223。根據(jù)本發(fā)明的傳輸特征向量確定器223基于通過SVD方案獲得的奇異值和接收到的信號、按照每個天線分析信道條件，并且通過使用按照每個天線分析出的信道條件來選擇傳輸特征向量。
在以上例子中，假設系統(tǒng)具有2個(NT＝2)發(fā)送天線和3個(NR＝3)接收天線，可以通過方程式18來表示信道矩陣H。
H=200-300=1000-100012003001001---(18)]]>如方程式18所表示的，奇異值是2和3。當僅選擇了奇異值2時，發(fā)送機從接收機接收對應于奇異值2的傳輸特征向量10和所選擇的奇異值數(shù)目1。
將詳細描述根據(jù)本發(fā)明的傳輸特征向量的選擇方法。
在后處理運算器219中通過用UH矩陣計算接收機中接收到的信號而獲得的輸出信號變成如方程式15所示的DX+N信號。矩陣D是如上所述的信道矩陣H的特征值，并且根據(jù)從最大元素到最小元素的順序來排列。矩陣D中的每個值的大小表明了信道是處于有利條件還是不利條件。因此，可以通過方程式19來表示矩陣D。
λ100······00λ20······0····λr······0···············0··000λNR···0NT>NR]]>或D=λ100···0λ20·········λr···············000λNT············0000NT≤NR---(19)]]>在方程式19中，r是信道矩陣H的秩并且取值為r≤min(NT，NR)。如果信道矩陣H的秩小于發(fā)送/接收天線的數(shù)目，對于r＜i＜(NT或NR)，λi在方程式19中的值為0。如上所述，λi(1≤i≤r)是信道矩陣H的特征值。這里，如果i＞j，則λi＞λj。在此，i和j表示下標(index)。也就是說，矩陣D的對角元素根據(jù)從最大元素到最小元素的順序排列。
如方程式19所示，在根據(jù)本發(fā)明構造的SVD-MIMO系統(tǒng)中，通過多個天線發(fā)送的數(shù)據(jù)并不經(jīng)過信道H。此外，可以通過多個SISO信道來構造一個信道，并且可以將λ1到λr看作實際信道。也就是說，如方程式19所示，可以將包括用于處理矩陣V的發(fā)送機和用于處理矩陣UH的接收機的系統(tǒng)看作是一種將重疊信號或并行信號從多個發(fā)送天線發(fā)送到多個接收天線的系統(tǒng)。因此，當秩較高時，信道容量會增加。
如上所述，根據(jù)從最大元素到最小元素的順序將λi(1≤i≤r)排成一行。λi(1≤i≤r)的大小表示用于每個發(fā)送天線的信道條件的高或低質量。因此，當信道條件對每個發(fā)送天線不利，從而不滿足預定條件時，本發(fā)明通過使用λi(1≤i≤r)而不通過相應特征向量來發(fā)送數(shù)據(jù)。
可以選擇特征向量，以便降低發(fā)送信號的誤差概率。將描述用于降低發(fā)送信號的誤差概率的特征向量的選擇方案。
如上所述，可以將選擇性的SVD-MIMO系統(tǒng)看作是多個SISO系統(tǒng)的并聯(lián)組合。此外，可以通過方程式20來表示傳輸數(shù)據(jù)之間的關系。
Y′=y′1y′2···yN′R=λ10···00λ2···0············00···λNR0000x1x2···xNT+n′1n′2···nN′R]]>
或y′1＝λ1·x1+n′1y′2＝λ2·x2+n′2y′r＝λr·xr+n′r……(20)在方程式20中，y’j表示通過將接收信號與后處理運算器219的計算值(UH)相乘得到的NR×1矩陣的第j個信號，xj表示第j個傳輸信號，而n’j表示第j個AWGN信號(AWGN的方差值為σn2)。由于λj是正整數(shù)，當y’j除以λj時，AWGN的方差值為 因此，可以通過方程式21來表示當發(fā)送第j個數(shù)據(jù)xj(1≤j≤r)時的誤差概率。
Pe,j=Q(dmin2(σn/λj))---(21)]]>在方程式21中，dmin表示傳輸數(shù)據(jù)的信號空間的最短距離。σn表示信道的方差值，并且Q表示Q函數(shù)。當假設發(fā)送M-正交調幅(M-QAM)信號，并且信號的方差為σs2時，可以通過方程式22來表示dmin，并且通過方程式23來表示Q函數(shù)。
dmin=6σS2M-1---(22)]]>在方程式22中，dmin表示傳輸數(shù)據(jù)的信號空間的最短距離，σs2表示傳輸信號的方差值，而M表示M-QAM。例如，當M＝4表示4-QAM，M＝16表示16-QAM。
Q(x)=∫s∞12πexp(-u22)du---(23)]]>因此，在方程式21中，當j從最小λj順序增加，從而平均誤差概率(方程式23的結果)大于預定閾值時，則不發(fā)送數(shù)據(jù)。例如，如果平均誤差概率(方程式21的結果)大于0.5，則不選擇特征向量。由于用于確定預定閾值的方法并非是本發(fā)明的主題，所以省略其具體描述。同時，當滿足方程式24時，根據(jù)第j個奇異值來確定第j個傳輸特征向量的傳輸。
Pe,j=Q(dmin2(σn/λj))<th---(24)]]>特別是在CDMA系統(tǒng)中可以考慮以下特征向量選擇方法。由于λ值表示如上所述的根據(jù)每個SVD-MIMO系統(tǒng)中的每個發(fā)送天線的信道條件，所以具有所有λ值中最小值的λi表示SVD-MIMO系統(tǒng)中具有最差信道條件的發(fā)送天線。通過λmin表示具有最小值的λi。因此，首先為對應于λmin的發(fā)送天線確定是否發(fā)送數(shù)據(jù)。由于λmin是與具有通過全部發(fā)送天線發(fā)送的信道H中最差信道條件的發(fā)送天線有關的信道信息，所以λmin滿足方程式25。
‖Hx‖≥λmin‖x‖……(25)根據(jù)方程式25，當不考慮噪聲時，‖Hx‖必須始終大于或等于λmin‖x‖，其中‖Hx‖是傳輸信號x通過信道H之后的信號的正常值，而λmin‖x‖是最小特征值λmin與傳輸信號x的正常值的乘積。
此外，當噪聲信號的正常值大于最小距離的一半時，就會出現(xiàn)誤差。這可以通過方程式26來表示。
||n||≥dmin2---(26)]]>在方程式中，dmin是發(fā)送機中的調制的星座上的最小距離。因此，當假設所有可發(fā)送的向量的集合為S時，在二進制相移鍵控(BPSK)的情況下，S包括(-1，-1)、(-1，+1)、(+1，-1)和(+1，+1)。同時，在使用多個天線的通信系統(tǒng)中，可以通過方程式27來表示最小距離dmin。
dmin＝mini≠j‖H(si-sj‖……(27)如方程式27所示，接收信號的最小距離dmin是通過每個傳輸碼元(Si，Sj)的信道矩陣H接收到的碼元之間的距離的最小值。
當將方程式27中的H(Si-Sj)應用于方程式25中時，可以得到方程式28。
‖H(si-sj)‖≥λmin‖si-sj‖……(28)當將方程式28代入方程式27中時，可以得到方程式29。
dmin≥λminmini≠j‖si-sj‖……(29)在方程式29中，當發(fā)送機中的最小距離(即，mini≠j‖si-sj‖)為d0時，可以將方程式29表示為方程式30。
dmin≥λmind0……(30)在方程式30中，發(fā)送機中最小距離d0是根據(jù)調制方案而確定的常量值。因此，當信道H的最小特征值λmin較大時，dmin值就增大。因此，誤差概率就降低了。但是，dmin值是不可調整的固常量值。當提供預定信道矩陣H時，根據(jù)本發(fā)明來選擇和使用多個天線。因此，可以降低誤差概率。
也就是說，當將方程式30代入方程式26中時，可以獲得方程式31。
‖n‖≥dmin/2≥λmind0/2……(31)通過方程式31來得到根據(jù)本發(fā)明的實施例的發(fā)送天線的選擇標準。在方程式31中，d0是如上所述的常量值，并且噪聲信號的正常值為通過接收信號所測量的值。在普通CDMA系統(tǒng)中，由于發(fā)送傳輸信號之前將傳輸信號與擴展序列相乘，所以對于每個芯片而言傳輸功率和任何噪聲的功率都非常小。獲得接收信號的平均功率，從而可以獲得噪聲的功率。
如上所述，在通過SVD方案，根據(jù)接收信號獲得的如方程式19所示的矩陣D中，根據(jù)每個發(fā)送天線的奇異值(即，λ值)來確定是否選擇發(fā)送天線，所述奇異值是通過構成矩陣的元素來表示的。換言之，當方程式31中右側的λmind0/2值少于噪聲信號的正常值時，很可能在通過相應信道所發(fā)送的信號中出現(xiàn)了誤差。因此，通過相應信道發(fā)送數(shù)據(jù)效率不高。
相反，當所有λ值中的最小λmin值大于預定值(即，相應信道的狀態(tài)變得有利)，從而λmind0/2值大于噪聲信號的正常值時，就最好使用相應發(fā)送天線來發(fā)送數(shù)據(jù)。由于其余信道的特征值大于λmin值，所以特征值滿足以上條件而無需通過方程式31確定。
最好從λmin值開始對λ值進行確定直到不滿足方程式31的條件為止(即，λmind0/2值大于噪聲信號的正常值)。此外，最好不要通過對應于滿足方程式31的條件的信道的發(fā)送天線來發(fā)送數(shù)據(jù)。
將通過上述方法所確定的傳輸特征向量選擇信息從接收機反饋給發(fā)送機。然后，傳輸數(shù)據(jù)選擇器201根據(jù)接收到的傳輸特征向量選擇信息選擇發(fā)送天線，并且通過所選擇的發(fā)送天線發(fā)送數(shù)據(jù)。在如上所提出的本發(fā)明中，不通過具有較差信道環(huán)境的發(fā)送天線來發(fā)送數(shù)據(jù)，從而降低了誤差概率。
同時，為了采用如上所述的SVD方案，接收機最好不僅反饋傳輸特征向量選擇信息，而且還反饋關于向量V的信息。向量V以每個副載波(NT×NR)的大小存在。
當系統(tǒng)為頻分復用(FDD)系統(tǒng)時，使用從接收機反饋的信息。但是，當系統(tǒng)是時分復用(TDD)系統(tǒng)時，可以通過使用所發(fā)送/接收的數(shù)據(jù)和導頻信號執(zhí)行跟蹤，而無需來自接收機的反饋。在TDD系統(tǒng)中，由于發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)在被發(fā)送之前就通過相同的信道環(huán)境進行了時分(time-divided)，所以可以使用通過從接收機接收到的信號所估計的信道來確定用于傳輸數(shù)據(jù)的信道。
將參照圖3和4來描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的數(shù)據(jù)發(fā)送/接收處理。
圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的選擇性SVD-MIMO系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)發(fā)送方法的流程圖。
參見圖3，根據(jù)本發(fā)明，發(fā)送機接收來自接收機的傳輸特征向量選擇信息(步驟301)。如上所述，通過利用由SVD方案獲得的矩陣D的特征值、根據(jù)每個發(fā)送天線估計信道條件，并且基于傳輸信號的誤差概率是否超過參考值、根據(jù)每個信道條件確定特征值(即，λ值)，來確定傳輸特征向量選擇信息。
然后，發(fā)送機根據(jù)接收到的傳輸特征向量選擇信息選擇將要發(fā)送的數(shù)據(jù)(步驟303)。發(fā)送機以以下方式映射數(shù)據(jù)根據(jù)接收到的傳輸特征向量選擇信息，不通過由于較差信道條件而被確定不進行發(fā)送的特征向量來發(fā)送數(shù)據(jù)。
將參照圖2詳細描述通過傳輸數(shù)據(jù)選擇器201執(zhí)行的傳輸數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的映射處理。
假設發(fā)送天線的數(shù)目為4，接收天線的數(shù)目為4(即，NT＝4，NR＝4)，并且最初發(fā)送碼元s1、s2、s3和s4。通過將噪聲信號的正常值和矩陣D的特征值應用于方程式24至31的條件中來確定將用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌l(fā)送天線。
當假設只有第四個天線在發(fā)送天線確定處理中經(jīng)歷了壞信道時，則僅通過所確定傳輸特征向量來發(fā)送后續(xù)碼元，直到接收機確定后續(xù)信道條件(即，確定后續(xù)傳輸特征向量)為止。由于信道條件并不是靜態(tài)條件，所以最好不斷地并且周期性地檢查信道條件。
在發(fā)送機中，將備用狀態(tài)下的向量碼元與碼元s5、s6、s7和s8一起輸入到傳輸數(shù)據(jù)選擇器201。傳輸數(shù)據(jù)選擇器201選擇輸入碼元，從而根據(jù)從接收機反饋的傳輸特征向量選擇信息僅通過第一到第三發(fā)送天線來發(fā)送輸入碼元。也就是說，由于通過傳輸特征向量選擇信息確定要使用第一到第三發(fā)送天線，所以傳輸數(shù)據(jù)選擇器201用方程式32所示的矩陣來計算輸入碼元，從而將輸入碼元映射到天線。
1000010000100001---(32)]]>
因此，當輸入碼元s5、s6、s7和s8時，將輸入碼元與如方程式32所示的矩陣相乘。然后，作為相乘的結果，只有碼元s5、s6和s7被輸入到串-并轉換器203。將0映射為最后數(shù)據(jù)值，也就是說，用最后特征向量計算出的數(shù)據(jù)值為0。
由于為了保持數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性而必須再次從碼元s8開始發(fā)送下一個碼元向量，所以傳輸數(shù)據(jù)選擇器201必須記住還未發(fā)送的碼元。
在通過傳輸數(shù)據(jù)選擇器201將要被發(fā)送的碼元數(shù)據(jù)映射到每個天線之后，根據(jù)SVD方案的應用通過傳輸特征向量矩陣V來計算碼元數(shù)據(jù)(步驟305)。通過每個發(fā)送天線發(fā)送已經(jīng)通過傳輸特征向量矩陣V計算出的碼元數(shù)據(jù)(步驟307)。
將參照附圖4來描述根據(jù)本發(fā)明的實施例的數(shù)據(jù)接收處理。
圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的選擇性SVD-MIMO系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)接收方法的流程圖。
參見圖4，接收機接收從發(fā)送機發(fā)送的數(shù)據(jù)(步驟401)。通過用于應用SVD方案的后處理器，用矩陣UH計算接收到的數(shù)據(jù)(步驟403)。然后接收機通過接收到的數(shù)據(jù)執(zhí)行信道估計(步驟405)。接下來，接收機對通過信道估計而獲得的信道矩陣H執(zhí)行SVD(步驟407)。如上所述，根據(jù)通過采用矩陣UH的操作獲得的輸出值而估計出的信道具有與根據(jù)SVD方案的矩陣D相類似的形式。
此外，如圖2所述，根據(jù)方程式24至31的條件選擇傳輸特征向量(步驟409)。然后，將計算出的傳輸特征向量矩陣V信息和傳輸特征向量選擇信息反饋給發(fā)送機(步驟411)。如上所述，當系統(tǒng)為TDD系統(tǒng)時，可以在發(fā)送機中計算傳輸特征向量矩陣V。因此，將不會發(fā)生反饋傳輸特征向量矩陣V。
如上所述，已經(jīng)參照附圖3和4描述了根據(jù)本發(fā)明的實施例的數(shù)據(jù)發(fā)送/接收方法?，F(xiàn)在將參照附圖5描述一種根據(jù)對于每個發(fā)送天線進行信道估計所得到的值來確定發(fā)送天線的方法。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的閉環(huán)MIMO系統(tǒng)中的傳輸特征向量選擇方法的流程圖。
參見圖5，首先通過SVD對于接收數(shù)據(jù)估計向量D(步驟501)。假設K值為NT(步驟503)。然后，每當從NT值中減去1后就確定是否選擇傳輸特征向量。此外，根據(jù)上述方程式24至31來確定將要選擇的特征向量(步驟505)。存儲滿足方程式24至31的條件的K值(步驟507)，并將K值減去1以便檢查下一個λ(步驟509)。對應于所存儲的K值的發(fā)送天線不用于數(shù)據(jù)傳輸。
當信道條件對預定λ值有利從而不滿足所述條件時(步驟505)，那么甚至對下一個λ值也不滿足所述條件。因此，在不滿足所述條件之前，將不用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏斕卣飨蛄孔罱K確定為用于所存儲的K值的傳輸特征向量(步驟511)。
此外，將所確定的發(fā)送天線信息發(fā)送給發(fā)送機，并且發(fā)送機在下一次傳輸中不使用相應的發(fā)送天線。當相應條件沒有出現(xiàn)在處理中的第一比較中時，即使在下一傳輸中也使用所有的天線。
在如上所述的本發(fā)明中，根據(jù)信道條件來確定發(fā)送天線，以便提高閉環(huán)MIMO系統(tǒng)中的傳輸?shù)目煽啃浴Ｋ龇椒軌蚪鉀Q在信道不具有滿秩時的通信可靠性惡化問題，這是傳統(tǒng)MIMO系統(tǒng)的優(yōu)勢。此外，當將所述方法應用于下一代系統(tǒng)時，可以獲得很多優(yōu)勢。而且，根據(jù)本發(fā)明，在閉環(huán)MIMO系統(tǒng)中選擇和發(fā)送對應于高奇異值的特征向量，從而提高了數(shù)據(jù)傳輸中的可靠性。
盡管為了示例說明已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是本領域的技術人員應當理解，在不背離所附權利要求中公開的本發(fā)明的范圍和精神(包括它們的等價物的所有范圍)的情況下，可以進行各種修改，增加和替換。
權利要求
1.一種用于在閉環(huán)多路輸入多路輸出(MIMO)移動通信系統(tǒng)中發(fā)送/接收用作反饋信息的數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括以下步驟反饋通過信道矩陣的奇異值分解(SVD)所確定的傳輸特征向量選擇信息，并且將所述傳輸特征向量選擇信息發(fā)送到發(fā)送機；接收所反饋的傳輸特征向量選擇信息，根據(jù)所接收的傳輸特征向量選擇信息選擇傳輸數(shù)據(jù)，將所選擇的傳輸數(shù)據(jù)映射到至少一個發(fā)送天線，并且將所述傳輸數(shù)據(jù)發(fā)送給接收機。
2.如權利要求1所述的方法，其中所確定的傳輸特征向量選擇信息是通過下面的方程式來確定的‖n‖≥λkd0/2其中n表示噪聲信號，d0表示發(fā)送機中的最小距離，以及λk表示用于第k個發(fā)送天線的信道的特征值。
3.如權利要求1所述的方法，其中所確定的傳輸特征向量選擇信息是通過下面的方程式來確定的Pe,j=Q(dmin2(σn/λj))<th]]>其中Pe，j表示誤差概率，dmin表示傳輸數(shù)據(jù)的信號空間中的最短距離，σn表示信道的方差值，Q表示Q函數(shù)，以及th表示預定閾值。
4.如權利要求1所述的方法，其中根據(jù)SVD方案、用傳輸特征向量矩陣計算映射到所述發(fā)送天線的傳輸數(shù)據(jù)，然后通過所述發(fā)送天線發(fā)送所述傳輸數(shù)據(jù)。
5.如權利要求1所述的方法，其中通過根據(jù)SVD的結果將對角矩陣的每個特征值與預定閾值相比較來確定映射到所述傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)送天線。
6.如權利要求5所述的方法，其中從對角矩陣的特征值中的最小值到最大值依次確定所述發(fā)送天線。
7.如權利要求5所述的方法，其中在確定所述發(fā)送天線時，將對應于大于預定閾值的預定特征值的天線確定為可用發(fā)送天線，并且將對應于接近預定特征值的特征值的發(fā)送天線確定為可用發(fā)送天線。
8.如權利要求1所述的方法，其中從根據(jù)SVD的方案通過酉矩陣的操作而確定的值中獲得反饋特征向量選擇信息。
9.一種在多路輸入多路輸出(MIMO)移動通信系統(tǒng)中經(jīng)由根據(jù)從接收機反饋的信息確定的多個發(fā)送天線來發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括以下步驟在接收機中接收根據(jù)預定傳輸特征向量選擇方法所選擇和反饋的傳輸特征向量選擇信息；以及根據(jù)所接收的傳輸特征向量選擇信息選擇傳輸數(shù)據(jù)，將所選擇的傳輸數(shù)據(jù)映射到發(fā)送天線，并且發(fā)送所述傳輸數(shù)據(jù)。
10.如權利要求9所述的方法，其中所述傳輸特征向量選擇信息基于通過奇異值分解(SVD)方案所計算的矩陣的特征值按照每個發(fā)送天線估計信道條件。
11.如權利要求10所述的方法，其中根據(jù)傳輸信號的誤差概率與預定參考值的比較結果來確定按照所述每個信道條件的特征值。
12.如權利要求9所述的方法，其中按照所述每個信道條件的特征值是通過下面的方程式來確定的‖n‖≥λkd0/2其中n表示噪聲信號，d0表示發(fā)送機中的最小距離，以及λk表示用于第k個發(fā)送天線的信道的特征值。
13.如權利要求9所述的方法，其中所確定的傳輸特征向量選擇信息是通過下面的方程式來確定的Pe,j=Q(dmin2(σn/λj))<th]]>其中Pe，j表示誤差概率，dmin表示傳輸數(shù)據(jù)的信號空間中的最短距離，σn表示信道的方差值，Q表示Q函數(shù)，以及th表示預定閾值。
14.如權利要求9所述的方法，其中將傳輸數(shù)據(jù)映射到發(fā)送天線的步驟包括以下步驟通過根據(jù)SVD方案所確定的傳輸特征向量矩陣來計算傳輸數(shù)據(jù)，然后通過發(fā)送天線發(fā)送所述傳輸數(shù)據(jù)。
15.如權利要求9所述的方法，其中通過根據(jù)SVD的結果將對角矩陣的每個特征值與預定閾值相比較來確定傳輸數(shù)據(jù)映射到其上的發(fā)送天線。
16.如權利要求15所述的方法，其中從對角矩陣的特征值中的最小值到最大值依次確定發(fā)送天線。
17.如權利要求9所述的方法，其中在確定發(fā)送天線時，將對應于大于預定閾值的預定特征值的天線確定為可用發(fā)送天線，并且將對應于接近預定特征值的特征值的發(fā)送天線確定為可用發(fā)送天線。
18.一種用于在多路輸入多路輸出(MIMO)移動通信系統(tǒng)中接收通過多個發(fā)送天線發(fā)送的數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括以下步驟接收通過發(fā)送天線發(fā)送的數(shù)據(jù)；對于發(fā)送天線與接收天線之間的信道條件執(zhí)行奇異值分解(SVD)；基于SVD的結果根據(jù)奇異值確定傳輸數(shù)據(jù)量；以及反饋關于所確定的傳輸數(shù)據(jù)量的信息，并且將所述信息發(fā)送到發(fā)送機。
19.如權利要求18所述的方法，其中傳輸數(shù)據(jù)量是傳輸特征向量選擇信息。
20.如權利要求18所述的方法，其中通過根據(jù)SVD的結果將對角矩陣的每個特征值與預定閾值相比較來確定奇異值。
21.如權利要求18所述的方法，其中關于所確定的傳輸數(shù)據(jù)量的信息與特征向量一起反饋和發(fā)送，所述特征向量是通過在發(fā)送天線與接收天線之間對于信道矩陣執(zhí)行SVD而獲得的。
22.如權利要求18所述的方法，其中所述傳輸數(shù)據(jù)量是通過下面方程式來確定的‖n‖≥λkd0/2其中n表示噪聲信號，d0表示發(fā)送機中的最小距離，以及λk表示用于第k個發(fā)送天線的信道的特征值。
23.如權利要求18所述的方法，其中所確定的傳輸特征向量選擇信息是通過下面的方程式來確定的Pe,j=Q(dmin2(σn/λj))<th]]>其中Pe，j表示誤差概率，dmin表示傳輸數(shù)據(jù)的信號空間中的最短距離，σn表示信道的方差值，Q表示Q函數(shù)，以及th表示預定閾值。
24.如權利要求18所述的方法，進一步包括以下步驟通過從發(fā)送天線接收到的數(shù)據(jù)執(zhí)行信道估計，并且對通過信道估計所獲得的信道矩陣執(zhí)行SVD。
25.如權利要求18所述的方法，進一步包括以下步驟用酉矩陣對所發(fā)送的數(shù)據(jù)執(zhí)行操作，并且對根據(jù)所述操作的輸出值估計的信道矩陣執(zhí)行SVD。
26.如權利要求18所述的方法，其中通過根據(jù)SVD的結果將對角矩陣的每個特征值與預定閾值相比較來確定傳輸數(shù)據(jù)量。
27.如權利要求18所述的方法，其中從對角矩陣的特征值中的最小值到最大值依次確定傳輸數(shù)據(jù)。
28.如權利要求27所述的方法，其中在確定傳輸數(shù)據(jù)時，將對應于大于預定閾值的預定特征值的數(shù)據(jù)確定為可用傳輸數(shù)據(jù)，并且將對應于接近預定特征值的特征值的傳輸數(shù)據(jù)確定為可用傳輸數(shù)據(jù)。
29.一種用于在多路輸入多路輸出(MIMO)移動通信系統(tǒng)中通過多個發(fā)送天線發(fā)送數(shù)據(jù)的裝置，所述裝置包括傳輸數(shù)據(jù)選擇器，用于對發(fā)送天線與接收天線之間的信道矩陣執(zhí)行奇異值分解(SVD)，接收關于通過將每個特征值與預定閾值相比較而確定的傳輸特征向量的選擇信息，并且根據(jù)所接收的傳輸特征向量選擇信息選擇傳輸數(shù)據(jù)，其中所述每個特征值是根據(jù)SVD的結果的奇異值矩陣的對角分量；和預處理器，用于將傳輸數(shù)據(jù)選擇器所選擇的傳輸數(shù)據(jù)與包括傳輸特征向量的矩陣相乘，并且將所述傳輸數(shù)據(jù)映射到發(fā)送天線。
30.如權利要求29所述的方法，其中所述傳輸特征向量選擇信息是通過下面的方程式來確定的‖n‖≥λkd0/2其中n表示噪聲信號，d0表示發(fā)送機中的最小距離，以及λk表示用于第k個發(fā)送天線的信道的特征值。
31.如權利要求29所述的方法，其中所確定的傳輸特征向量選擇信息是通過下面的方程式來確定的Pe,j=Q(dmin2(σn/λj))<th]]>其中Pe，j表示誤差概率，dmin表示傳輸數(shù)據(jù)的信號空間中的最短距離，σn表示信道的方差值，Q表示Q函數(shù)，以及th表示預定閾值。
32.如權利要求29所述的裝置，其中所述傳輸數(shù)據(jù)選擇器通過使用從接收機反饋的傳輸特征向量選擇信息，根據(jù)所選擇的傳輸特征向量的數(shù)量來選擇傳輸數(shù)據(jù)。
33.如權利要求29所述的裝置，其中在將傳輸數(shù)據(jù)映射到發(fā)送天線時，預處理器通過特征向量矩陣計算傳輸，然后僅將對應于所選擇的傳輸特征向量的數(shù)量的信息數(shù)據(jù)映射到發(fā)送天線。
34.如權利要求33所述的裝置，其中將數(shù)字0輸入到除了對應于所選擇的特征向量的數(shù)量的信息數(shù)據(jù)之外的剩余數(shù)據(jù)中。
35.如權利要求29所述的裝置，其中通過根據(jù)SVD的結果將對角矩陣的每個特征值與預定閾值相比較來確定映射到傳輸數(shù)據(jù)的發(fā)送天線。
36.如權利要求35所述的裝置，其中從對角矩陣的特征值中的最小值到最大值依次確定發(fā)送天線。
37.如權利要求35所述的裝置，其中在確定發(fā)送天線時，將對應于大于預定閾值的預定特征值的天線確定為可用發(fā)送天線，并且將對應于接近預定特征值的特征值的發(fā)送天線確定為可用發(fā)送天線。
38.如權利要求29所述的裝置，其中從通過根據(jù)SVD采用酉矩陣的操作所確定的值來獲得反饋特征向量選擇信息。
39.一種用于在多路輸入多路輸出(MIMO)移動通信系統(tǒng)中接收通過多個發(fā)送天線發(fā)送的數(shù)據(jù)的裝置，所述裝置包括奇異值分解器，用于對發(fā)送天線與接收天線之間的信道矩陣執(zhí)行奇異值分解(SVD)；和發(fā)送特征向量確定器，通過根據(jù)奇異值分解器中的SVD的結果將奇異值矩陣的對角矩陣的每個特征值與預定閾值相比較，確定傳輸特征向量選擇信息，并且將傳輸特征向量選擇信息反饋給發(fā)送機。
40.如權利要求39所述的裝置，其中傳輸特征向量選擇信息是關于傳輸數(shù)據(jù)量的選擇信息。
41.如權利要求39所述的裝置，其中傳輸特征向量確定器反饋并發(fā)送所確定的傳輸特征向量選擇信息以及通過對發(fā)送天線與接收天線之間的信道矩陣執(zhí)行SVD而獲得的特征向量。
42.如權利要求39所述的裝置，其中所述傳輸特征向量是通過下面的方程式來確定的‖n‖≥λkd0/2其中n表示噪聲信號，d0表示發(fā)送機中的最小距離，以及λk表示用于第k個發(fā)送天線的信道的特征值。
43.如權利要求39所述的方法，其中所確定的傳輸特征向量選擇信息是通過下面的方程式來確定的Pe,j=Q(dmin2(σn/λj))<th]]>其中Pe，j表示誤差概率，dmin表示傳輸數(shù)據(jù)的信號空間中的最短距離，σn表示信道的方差值，Q表示Q函數(shù)，以及th表示預定閾值。
44.如權利要求39所述的裝置，進一步包括后處理器，用于通過使用根據(jù)SVD的方案所確定的酉矩陣來計算從發(fā)送天線接收到的數(shù)據(jù)。
45.如權利要求39所述的裝置，進一步包括信道估計器，用于根據(jù)從發(fā)送天線接收到的數(shù)據(jù)執(zhí)行信道估計，并且將通過信道估計所獲得的輸出值提供給后處理器。
46.如權利要求39所述的裝置，其中從對角矩陣的特征值中的最小值到最大值依次確定傳輸特征向量。
47.如權利要求39所述的裝置，其中在確定傳輸特征向量時，將對應于大于預定閾值的預定特征值的特征向量確定為可用傳輸特征向量，并且將對應于接近預定特征值的特征值的傳輸特征向量確定為可用傳輸特征向量。
全文摘要
公開了一種在閉環(huán)多路輸入多路輸出(MIMO)移動通信系統(tǒng)中通過使用反饋信息來發(fā)送/接收數(shù)據(jù)的方法。所述方法包括以下步驟反饋通過信道矩陣的奇異值分解(SVD)所確定的傳輸特征向量選擇信息，并且將傳輸特征向量選擇信息發(fā)送給發(fā)送機；接收所反饋的傳輸特征向量選擇信息，根據(jù)接收到的傳輸特征向量選擇信息選擇傳輸數(shù)據(jù)，將所選擇的傳輸數(shù)據(jù)映射到至少一個發(fā)送天線，并且將傳輸數(shù)據(jù)發(fā)送到接收機。
文檔編號H04J99/00GK1890895SQ200480036132
公開日2007年1月3日 申請日期2004年12月6日 優(yōu)先權日2003年12月5日
發(fā)明者蔡贊秉, 鄭鴻實, 卡茨·M·丹尼爾, 尹皙鉉, 樸東植, 徐彰浩, 金宰烈, 趙暎權 申請人:三星電子株式會社