專利名稱：無線通信設(shè)備、無線通信系統(tǒng)和無線通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在通過使用多個天線實(shí)施通信的MIMO(多輸入多輸出)系統(tǒng)中使用的無線通信設(shè)備、無線通信系統(tǒng)和無線通信方法。
背景技術(shù)：
MIMO系統(tǒng)是使用多個傳送天線和多個接收天線用于數(shù)據(jù)通信的通信系統(tǒng)。連接用戶終端的訪問點(diǎn)能夠在任意需要的時間點(diǎn)在下行鏈路和上行鏈路上實(shí)施與一個或多個用戶終端的通信。所述下行鏈路(即，前向鏈路)是從訪問點(diǎn)到所述用戶終端的通信鏈路，而上行鏈路(即，后向鏈路)是從用戶終端到所述訪問點(diǎn)的通信鏈路。所述訪問點(diǎn)通常是由與用戶終端建立通信的固定基站實(shí)現(xiàn)的無線通信設(shè)備，且常常被稱為基站或另一技術(shù)術(shù)語。用戶終端是固定的或移動的無線通信設(shè)備，且常常被稱為基站、無線設(shè)備、移動臺、用戶設(shè)備，或其他技術(shù)術(shù)語。在下面的說明中，基站(BQ被用于訪問點(diǎn)，而用戶設(shè)備(UE)被用于用戶終端。閉環(huán)MIMO系統(tǒng)通常將來自接收器的信道狀態(tài)信息傳送到傳送器。具體地，當(dāng)執(zhí)行預(yù)編碼或束形成(beamforming)操作時，所述閉環(huán)MIMO系統(tǒng)使用通信系統(tǒng)中從所述接收器反饋到傳送器的信道狀態(tài)信息，由此實(shí)現(xiàn)信道優(yōu)化。預(yù)編碼是這樣的技術(shù)當(dāng)MIMO系統(tǒng)中的多個天線進(jìn)行傳送時，通過傳送來自各個天線的加權(quán)數(shù)據(jù)來形成適合于傳播路徑的狀況的束，由此進(jìn)行傳送。為了使所述傳送反映在接收點(diǎn)處獲得的接收信號的觀察狀況(即，傳播路徑狀況)，包括束信息的反饋信號此時被從接收器傳送到傳送器，并且傳送器通過使用反饋信號控制所述束(例如，見專利文獻(xiàn)1)。關(guān)于下一代系統(tǒng)的LTE (長期演進(jìn))的預(yù)編碼已經(jīng)在討論之中，所述下一代系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化活動已經(jīng)在3GPP (第三代合作伙伴項(xiàng)目，即，便攜式電話的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)上進(jìn)行。關(guān)于MIMO系統(tǒng)的傳送，當(dāng)更高階MIMO系統(tǒng)使用最多8個傳送天線用于下行鏈路時，或者當(dāng)在MIMO系統(tǒng)的用戶終端中對用于上行鏈路信道的天線的設(shè)置施加空間限制時， 交叉極化(cross-polarized)天線結(jié)構(gòu)的使用是有效的。如果被分配不同的極化波的交叉極化天線被分別用于傳送器和接收器，則信道矩陣的元素的增益(或功率)以及元素之間的相關(guān)性會出現(xiàn)不平衡。因此，信道矩陣的元素顯示出更復(fù)雜的行為。然而，為了減少實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性并保持用于所有應(yīng)用(各種天線結(jié)構(gòu))的一個碼本，當(dāng)前LTE不包括為交叉極化天線結(jié)構(gòu)專門設(shè)計(jì)的碼本。由于交叉極化天線結(jié)構(gòu)顯示出顯著的有用性，所以在由LTE發(fā)展到下一個高級LTE的時候增加此類型的碼本會產(chǎn)生顯著的性能優(yōu)勢?？梢韵氲绞褂貌糠?section，分塊)對角矩陣的碼本用于使用交叉極化天線結(jié)構(gòu)的MIMO系統(tǒng)(下文稱為“交叉極化的MIMO系統(tǒng)”)的預(yù)編碼操作。理想XPD (Cross Polarization Discrimination，交叉極化鑒別率)的前提被應(yīng)用于此類型的碼本。在這種情況下，所述信道矩陣可以由部分對角矩陣近似。然而，一般地，不能總是期望理想XPD。此時，使用此類型的碼本的預(yù)編碼矩陣不能匹配到信道矩陣的結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)不滿足理想XPD 的條件時，預(yù)編碼性能會惡化。如上所述，本領(lǐng)域存在使用于交叉極化的MIMO系統(tǒng)的預(yù)編碼技術(shù)從傳送性能的角度和信令的角度都有效的需要。參考文獻(xiàn)列表專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 美國專利公布No. 2008/0037681

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題如上所述，在通常的實(shí)際使用環(huán)境中不能為交叉極化的MIMO系統(tǒng)完成理想的 XPD0因此，由于基于理想的XPD而使用部分對角矩陣的碼本被用作預(yù)編碼矩陣，所以不同的極化波之間仍存在干擾，其引起了性能惡化的問題，這還會在執(zhí)行預(yù)編碼時出現(xiàn)。本發(fā)明是考慮到上述情況而構(gòu)想出來的，目的在于提供一種無線通信設(shè)備、無線通信系統(tǒng)和無線通信方法，其能夠使使用交叉極化天線結(jié)構(gòu)的MIMO系統(tǒng)減少不同的極化波之間的干擾，并且即使在所述MIMO系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)理想的XPD時也能夠執(zhí)行有效的預(yù)編碼。問題的解決方案作為第一方面，本發(fā)明提供了具有交叉極化天線結(jié)構(gòu)且被用于能夠通過MIMO執(zhí)行多路復(fù)用通信的無線通信系統(tǒng)中的無線通信設(shè)備，所述無線通信設(shè)備包括空間多路復(fù)用單元，其產(chǎn)生要在多個傳送天線之間空間多路復(fù)用的多個流，作為要被傳送到另一端上的通信設(shè)備的數(shù)據(jù)；預(yù)編碼處理單元，其依據(jù)從另一端上的通信設(shè)備反饋的控制信息，關(guān)于對應(yīng)于多個極化波之一的流，應(yīng)用投影矩陣的預(yù)編碼矩陣，用以使用于各個不同極化波的信道響應(yīng)矩陣彼此正交化或基本正交化，由此執(zhí)行預(yù)編碼；以及傳送單元，其從多個交叉極化的傳送天線傳送接受了預(yù)編碼處理的多個流。作為第二方面，本發(fā)明還包括所述無線通信設(shè)備，其中所述預(yù)編碼處理單元通過對與多個不同極化波對應(yīng)的流應(yīng)用用于形成傳送束的第一預(yù)編碼矩陣來執(zhí)行第一預(yù)編碼， 并且還通過對與所述極化波之一對應(yīng)的流應(yīng)用所述投影矩陣的第二預(yù)編碼矩陣來執(zhí)行第
二預(yù)編碼。作為第三方面，本發(fā)明還包括所述無線通信設(shè)備，其中所述預(yù)編碼處理單元以極化波為基礎(chǔ)(on polarized wave basis)分離對應(yīng)于所述多個不同極化波的流，并且關(guān)于對應(yīng)于各個極化波的流，應(yīng)用作為第一預(yù)編碼矩陣的、對應(yīng)于所述各個極化波的預(yù)編碼矩陣，由此執(zhí)行預(yù)編碼。作為第四方面，本發(fā)明還包括所述無線通信設(shè)備，其中所述預(yù)編碼處理單元使用酉矩陣作為所述投影矩陣的第二預(yù)編碼矩陣，通過所述酉矩陣，應(yīng)用于與所述各個極化波對應(yīng)的流的預(yù)編碼矩陣的內(nèi)積的對角和成為或小于預(yù)定值。作為第五方面，本發(fā)明還包括所述無線通信設(shè)備，其中所述傳送單元具有總共四個傳送天線，其中的兩個被用于兩個不同極化波中的第一極化波，其余兩個被用于所述兩個不同極化波中的第二極化波，以及所述預(yù)編碼處理單元使對應(yīng)于所述第二極化波的流接受源自所述投影矩陣的預(yù)編碼。作為第六方面，本發(fā)明還包括所述無線通信設(shè)備，其中所述傳送單元具有總共四個傳送天線，其中的兩個被用于兩個不同極化波中的第一極化波，其余兩個被用于所述兩個不同極化波中的第二極化波，并且當(dāng)從所述傳送天線傳送空間多路復(fù)用的三個流時，所述傳送單元以將第一個流分配給用于所述第一極化波的兩個天線、將第二和第三個流分別分配給用于所述第二極化波的兩個天線的方式來執(zhí)行天線分配；以及所述預(yù)編碼處理單元使對應(yīng)于所述第二極化波的第二和第三個流接受源自所述投影矩陣的預(yù)編碼。作為第七方面，本發(fā)明還包括所述無線通信設(shè)備，其中所述傳送單元具有總共八個傳送天線，其中的四個被用于兩個不同極化波中的第一極化波，其余四個被用于第二極化波；以及所述預(yù)編碼處理單元使對應(yīng)于所述第二極化波的流接受源自所述投影矩陣的預(yù)編碼。作為第八方面，本發(fā)明提供具有交叉極化天線結(jié)構(gòu)且被用于能夠通過MIMO執(zhí)行多路復(fù)用通信的無線通信系統(tǒng)中的無線通信設(shè)備。所述無線通信設(shè)備包括信道估計(jì)單元， 對從另一端上的通信設(shè)備到所述無線通信設(shè)備的傳播路徑執(zhí)行信道估計(jì)；預(yù)編碼選擇單元，依據(jù)所述信道估計(jì)的結(jié)果，確定要被應(yīng)用到用于極化波之一的信道響應(yīng)矩陣的投影矩陣的預(yù)編碼矩陣，用于使用于各個不同極化波的信道響應(yīng)矩陣相互正交或基本正交；控制信息通知單元，將包括表示所確定的預(yù)編碼矩陣的預(yù)編碼信息的控制信息反饋到所述另一端上的通信設(shè)備；接收單元，通過多個接收天線接收從所述另一端上的通信設(shè)備傳送的數(shù)據(jù)；分離單元，分離所接收到的數(shù)據(jù)，并從所接收到的數(shù)據(jù)中檢測多個流；以及解碼單元， 從多個檢測到的流中解碼接收數(shù)據(jù)。作為第九方面，本發(fā)明還包括所述無線通信設(shè)備，其中所述預(yù)編碼選擇單元根據(jù)從所述另一端上的通信設(shè)備的傳播路徑的信道響應(yīng)矩陣計(jì)算酉矩陣，或者從包括一組預(yù)設(shè)矩陣的碼本中選擇所述酉矩陣，由此確定所述預(yù)編碼矩陣，在所述酋矩陣中，要被應(yīng)用到所述不同極化波中的每個的預(yù)編碼矩陣的內(nèi)積的對角和成為或小于預(yù)定值。作為第十方面，本發(fā)明還包括所述無線通信設(shè)備，其中所述預(yù)編碼選擇單元確定要被應(yīng)用到所述多個不同極化波的、用于形成傳送束的第一預(yù)編碼矩陣，并且確定要被應(yīng)用到所述極化波之一的、來源于所述投影矩陣的第二預(yù)編碼矩陣；以及所述控制信息通知單元向所述另一端上的通信設(shè)備報(bào)告表示所述第一預(yù)編碼矩陣和所述第二預(yù)編碼矩陣的預(yù)編碼信息。作為第十一方面，本發(fā)明還包括所述無線通信設(shè)備，其中所述預(yù)編碼選擇單元為所述多個不同極化波中的每個確定與所述多個不同極化波中的每個相對應(yīng)的預(yù)編碼矩陣， 作為所述第一預(yù)編碼矩陣。作為第十二方面，本發(fā)明提供一種無線通信方法，其與能夠通過MIMO并通過使用具有交叉極化天線結(jié)構(gòu)的無線通信設(shè)備來執(zhí)行多路復(fù)用通信的無線通信系統(tǒng)一起使用，所述無線通信方法包括以下步驟產(chǎn)生要在多個傳送天線之間空間多路復(fù)用的多個流，作為要被傳送到另一端上的通信設(shè)備的數(shù)據(jù)；依據(jù)從所述另一端上的通信設(shè)備反饋的控制信息，關(guān)于對應(yīng)于多個不同極化波之一的流，應(yīng)用投影矩陣的預(yù)編碼矩陣，用于使用于各個不同極化波的信道響應(yīng)矩陣相互正交或基本正交，由此執(zhí)行預(yù)編碼；以及通過多個交叉極化的傳送天線，傳送接受了預(yù)編碼處理的多個流。作為第十三方面，本發(fā)明提供一種無線通信方法，其與能夠通過MIMO并通過使用具有交叉極化天線結(jié)構(gòu)的無線通信設(shè)備來執(zhí)行多路復(fù)用通信的無線通信系統(tǒng)一起使用，所述無線通信方法包括以下步驟對從另一端上的通信設(shè)備到所述無線通信設(shè)備的傳播路徑執(zhí)行信道估計(jì)；依據(jù)所述信道估計(jì)的結(jié)果，確定要被應(yīng)用到用于極化波之一的信道響應(yīng)矩陣的投影矩陣的預(yù)編碼矩陣，以使用于各個不同極化波的信道響應(yīng)矩陣相互正交或基本正交；將包括表示所確定的預(yù)編碼矩陣的預(yù)編碼信息的控制信息反饋到所述另一端上的通信設(shè)備；通過多個接收天線接收從所述另一端上的通信設(shè)備傳送的數(shù)據(jù)；分離所接收到的數(shù)據(jù)，并從所接收到的數(shù)據(jù)中檢測多個流；以及從多個檢測到的流中解碼接收數(shù)據(jù)。即使當(dāng)未實(shí)現(xiàn)理想的XPD時，通過上述結(jié)構(gòu)，將從信道響應(yīng)矩陣導(dǎo)出的投影矩陣的預(yù)編碼矩陣應(yīng)用到極化波之一，從而可以執(zhí)行用于保持不同極化波之間的正交性的有效預(yù)編碼，并最小化不同極化波之間的干擾。本發(fā)明的有益效果即使當(dāng)使用交叉極化天線結(jié)構(gòu)的MIMO系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)理想的XPD時，本發(fā)明也使得能夠減少不同極化波之間的干擾并執(zhí)行有效的預(yù)編碼。


圖1是顯示了具有一個傳送器和一個接收器的MIMO系統(tǒng)的示例結(jié)構(gòu)的框圖；圖2是顯示了作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的、使用蜂窩無線通信網(wǎng)絡(luò)的無線通信系統(tǒng)的第一示例結(jié)構(gòu)的框圖；圖3是顯示了當(dāng)前實(shí)施例的操作過程的流程圖；圖4是顯示了作為本發(fā)明的第二實(shí)施例的、使用蜂窩無線通信網(wǎng)絡(luò)的無線通信系統(tǒng)的第二示例結(jié)構(gòu)的框圖；圖5是顯示了作為本發(fā)明的第三實(shí)施例的、使用蜂窩無線通信網(wǎng)絡(luò)的無線通信系統(tǒng)的第三示例結(jié)構(gòu)的框圖；圖6是顯示了作為本發(fā)明的第四實(shí)施例的、使用蜂窩無線通信網(wǎng)絡(luò)的無線通信系統(tǒng)的第四示例結(jié)構(gòu)的框圖；圖7是顯示了作為本發(fā)明的第五實(shí)施例的、使用蜂窩無線通信網(wǎng)絡(luò)的無線通信系統(tǒng)的第五示例結(jié)構(gòu)的框圖；圖8是顯示了作為本發(fā)明的第六實(shí)施例的、使用蜂窩無線通信網(wǎng)絡(luò)的無線通信系統(tǒng)的第六示例結(jié)構(gòu)的框圖；圖9顯示了在空間多路復(fù)用中的、示例性的碼字到層的映射。
具體實(shí)施例方式作為本發(fā)明的示例無線通信設(shè)備，示例無線通信系統(tǒng)和示例無線通信方法，實(shí)施例顯示了將交叉極化的MIMO應(yīng)用到蜂窩無線通信網(wǎng)絡(luò)的下行鏈路并通過使用交叉極化天線在基站(BS)和用戶設(shè)備(UE)之間建立通信的無線通信系統(tǒng)的示例結(jié)構(gòu)。在此情況下， 閉環(huán)的交叉極化的MIMO系統(tǒng)被假定執(zhí)行預(yù)編碼操作。當(dāng)前實(shí)施例一般涉及遠(yuǎn)程通信，更具體地，涉及在MIMO系統(tǒng)中使用交叉極化天線結(jié)構(gòu)而在多個天線傳送的情況下使用的方法、設(shè)備和產(chǎn)品。首先說明用于在交叉極化的MIMO系統(tǒng)中執(zhí)行預(yù)編碼控制操作的技術(shù)。所述技術(shù)可以與諸如碼分多址(CDMA)、正交頻分多路復(fù)用(OFDM)、時分多址(TDMA)等各種無線技術(shù)聯(lián)合使用。響應(yīng)于從具有多個天線的傳送器到具有多個天線的接收器、或從具有多個天線的接收器到具有多個天線的傳送器的上行鏈路或下行鏈路，所述接收器通過使用充當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)的參考信號測量并估計(jì)信道，由此獲得信道響應(yīng)矩陣。諸如垂直極化的天線和水平極化的天線的多個不同的極化天線被用作各自具有交叉極化天線結(jié)構(gòu)的多個天線。由此獲得的信道響應(yīng)矩陣可以被分成表示所述傳送天線的不同極化波的信道響應(yīng)的兩部分。根據(jù)可以被分成兩部分的信道響應(yīng)矩陣，所述接收器可以為不同極化波的各自的傳送數(shù)據(jù)流選擇不同的預(yù)編碼矩陣。所述接收器將所選的預(yù)編碼矩陣反饋到傳送器。所述傳送器將由此反饋的各個預(yù)編碼矩陣應(yīng)用到對應(yīng)的極化數(shù)據(jù)流，由此執(zhí)行預(yù)編碼。由此預(yù)編碼的數(shù)據(jù)流被分別從不同的極化天線傳送。此時，在意在用于不同的極化波的不同的預(yù)編碼矩陣之中，將更嚴(yán)格的預(yù)編碼矩陣應(yīng)用到來自傳送器的一個極化波，由此執(zhí)行干擾減輕，用以減輕來自不同的極化波的干擾。這里公開的當(dāng)前實(shí)施例的系統(tǒng)和方法通過提供用于在移動電話通信等中使用的蜂窩無線通信系統(tǒng)中從傳送器向接收器傳送數(shù)據(jù)的方法，滿足了聯(lián)系上述問題而描述的需要。通過對使用交叉極化天線結(jié)構(gòu)的MIMO系統(tǒng)應(yīng)用交叉極化的預(yù)編碼來提供當(dāng)前實(shí)施例。 根據(jù)當(dāng)前實(shí)施例，諸如垂直極化波和水平極化波的不同極化波之間的干擾被最小化，從而可以補(bǔ)償交叉極化的MIMO系統(tǒng)的信道的糟糕XPD特征。由此，可以增強(qiáng)預(yù)編碼性能，且可以提高傳送性能。當(dāng)前實(shí)施例包括下面提供的處理過程。(1)接收器通過使用從傳送器傳送的參考信號估計(jì)在傳送器的多個天線和接收器的多個天線之間觀察到的信道響應(yīng)矩陣的步驟。(2)接收器將信道響應(yīng)矩陣分成表示來自不同的極化傳送天線的信道響應(yīng)的兩部分的步驟。(3)接收器為來自傳送器的不同極化波的數(shù)據(jù)傳送選擇兩個預(yù)編碼矩陣的步驟。(4)接收器為來自傳送器的極化波之一的數(shù)據(jù)傳送選擇附加的預(yù)編碼矩陣的步
馬聚ο(5)接收器將選擇的預(yù)編碼矩陣反饋到傳送器的步驟。(6)傳送器根據(jù)分配到對應(yīng)的下行鏈路的信令發(fā)送數(shù)據(jù)流的步驟。(7)接收器接收來自傳送器的數(shù)據(jù)流，從而執(zhí)行MIMO檢測處理并獲得再生 (reproduced)的數(shù)據(jù)流的步驟。根據(jù)一個實(shí)施例，蜂窩無線通信系統(tǒng)包括具有多個交叉極化天線的傳送器和具有多個交叉極化天線的接收器。所述蜂窩無線通信系統(tǒng)具有用于為處理多個空間數(shù)據(jù)流而進(jìn)行預(yù)編碼控制的單元。所述單元包括接收器為數(shù)據(jù)傳送的不同極化波選擇預(yù)編碼矩陣的功能以及傳送器將選擇的預(yù)編碼矩陣分別應(yīng)用到所述數(shù)據(jù)傳送的不同極化波的功能。通過參考對下面提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)說明，連同附圖和權(quán)利要求一起， 本發(fā)明的這些和其他特征和優(yōu)勢會被更清晰地理解。通過參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。出于清晰和簡潔的考慮，實(shí)施例中采用的已知功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)說明在下面被省略。圖1是顯示了具有一個傳送器和一個接收器的MIMO系統(tǒng)的示例結(jié)構(gòu)的框圖。參考圖1所示的示例結(jié)構(gòu)說明使用多個交叉極化天線的MIMO系統(tǒng)。所述MIMO系統(tǒng)使用多個傳送天線和多個接收天線用于數(shù)據(jù)傳送。交叉極化的結(jié)構(gòu)被用于多個傳送天線和多個接收天線。所述傳送器表示多個輸入，同時所述接收器表示多個輸出。數(shù)據(jù)流經(jīng)由無線MIMO信道從交叉極化的傳送器天線傳送到交叉極化的接收器天線。如圖1所示，傳送器150輸入要被傳送的數(shù)據(jù)序列作為輸入比特序列；在信道編碼單元102中編碼所述輸入比特序列；并接下來在碼元映射單元104中調(diào)制由此編碼的輸入比特序列，由此產(chǎn)生已調(diào)制的碼元。空間多路復(fù)用和傳送分集單元106使已調(diào)制的碼元接受空間多路復(fù)用和傳送分集處理，由此產(chǎn)生多個空間流。預(yù)編碼單元108向所述多個空間流應(yīng)用預(yù)編碼。接著，天線映射單元109將已編碼的空間流S1至、映射到多個傳送天線并從各個天線IlOa至IlOcKAntl至Ant4)傳送由此映射的流。從傳送器150傳送的空間流經(jīng)由對應(yīng)的MIMO信道傳送。接收器160的接收天線 112a至112d(Antl至Ant4)接收空間流作為空間流巧至r4。接收器160的信道估計(jì)和預(yù)編碼選擇單元114通過使用參考信號估計(jì)MIMO信道的信道響應(yīng)矩陣。根據(jù)由此估計(jì)的信道響應(yīng)矩陣，所述信道估計(jì)和預(yù)編碼選擇單元選擇預(yù)編碼矩陣，然后將指定所選擇的預(yù)編碼矩陣V的預(yù)編碼信息PMI反饋到傳送器150。MIMO檢測單元116通過使用信道響應(yīng)矩陣使空間流接受MIMO分離處理，由此檢測并分離從所述傳送天線傳遞來的多個數(shù)據(jù)流。接著，執(zhí)行空間多路復(fù)用和傳送分集單元106所執(zhí)行的處理的逆處理的解復(fù)用單元118將已分離的檢測到的流重新安排為一個碼元序列。此外，執(zhí)行碼元映射單元104的處理的逆處理的解映射單元120使所述碼元序列以每碼元為基礎(chǔ)接受解調(diào)處理。接著，執(zhí)行信道編碼單元102的處理的逆處理的解碼單元122使解調(diào)結(jié)果接受錯誤校正解碼處理，由此再生從傳送器150傳送的數(shù)據(jù)序列并輸出由此再生的數(shù)據(jù)序列作為輸出比特序列。由接收器的接收天線和傳送器的傳送天線而形成的MIMO信道由傳送天線的數(shù)量 M和接收天線的數(shù)量N所定義的N乘M(NXM)的信道響應(yīng)矩陣H表征。通過使用奇異值分解將信道響應(yīng)矩陣H分解，從而可以獲得對應(yīng)的投影矩陣，即， 右奇異矩陣。信道響應(yīng)矩陣H的奇異值分解由下面提供的表達(dá)式(1)表示。[數(shù)學(xué)表達(dá)式1]H = UAVh (1)參考符號U表示由H的左特征向量構(gòu)成的N乘N(NXN)的酉矩陣；Λ表示由H的奇異值構(gòu)成的(NXM)對角矩陣；V表示由右特征向量構(gòu)成的(MXM)酉矩陣；上標(biāo)H表示共軛轉(zhuǎn)置矩陣。酉矩陣X由特征方程XhX =I表征，其中I表示單位矩陣。酉矩陣的列是相互正交的。傳送器通過使用信道響應(yīng)矩陣H的右特征值向量V作為預(yù)編碼矩陣使通信數(shù)據(jù)接受空間處理。所述接收器可以根據(jù)傳送器傳送的參考信號估計(jì)實(shí)際的信道響應(yīng)矩陣H"。為此目的，預(yù)編碼矩陣可以由表達(dá)式(ι)導(dǎo)出并可以被量化。這里，不具有符號·■的矩陣 H、矩陣V等表示理論值。相反，矩陣H"、矩陣V~ (符號"放在諸如H的字母上，具體的，可以見下面提供的表達(dá)式)等表示通過參考信號以及使用碼本等確定的矩陣而估計(jì)的信道響應(yīng)矩陣，并且其將被實(shí)際應(yīng)用。這同樣適用于以下說明中的任意對等物。接收器將選擇的預(yù)編碼矩陣反饋到傳送器，由此報(bào)告將在傳送中使用的預(yù)編碼矩陣。傳送器由此可以以 MIMO信道的主特有模式傳送數(shù)據(jù)。在所述實(shí)施例中，假定將遵循碼本的方法用于選擇預(yù)編碼矩陣。在遵循碼本的預(yù)編碼方法下，從一個預(yù)定的碼本C = {C” C2, ... , CJ中選擇預(yù)編碼矩陣，其中碼本C包括數(shù)量為L的酉矩陣。
如已結(jié)合背景技術(shù)提到的，可以想到將使用分塊對角矩陣的碼本用作交叉極化的 MIMO系統(tǒng)的預(yù)編碼。具體地，關(guān)于在具有交叉極化的傳送天線的傳送器和具有交叉極化的接收天線的接收器之間交換的數(shù)據(jù)傳送，包括數(shù)量L個分塊對角矩陣的碼本C被用在傳送器的預(yù)編碼操作中。然而，關(guān)于MIMO信道，對此類型的碼本應(yīng)用了理想XPD的前提。在這種情況下，所述信道矩陣可以由分塊對角矩陣近似地描述。然而，一般地，不能總是期望理想的XPD，而且，此時不能保持垂直極化波和水平極化波之間存在的正交性。為此原因，使用此類型的碼本的預(yù)編碼矩陣此時不能匹配到信道矩陣的結(jié)構(gòu)。因此，當(dāng)不滿足理想XPD的條件時，預(yù)編碼性能會惡化。關(guān)于交叉極化的MIMO結(jié)構(gòu)，垂直極化波和水平極化波之間出現(xiàn)的相互干擾引起極其重要的問題，其在不完整的XPD事件中會導(dǎo)致性能惡化。參考符號α表示XPD的值落在0彡α彡1的范圍內(nèi)。在理想XPD的情況中，α變?yōu)閹缀醯扔?(α竺0)。在使用交叉極化天線時獲得的信道響應(yīng)矩陣H可以通過下面提供的表達(dá)式( 近似。[數(shù)學(xué)表達(dá)式2]H = ΧΘ (Rrl72HffRt172) (2)參考符號表示傳送側(cè)(MtXMt)協(xié)方差矩陣，其表示傳送器的極化波之間存在的相關(guān)系數(shù)。參考符號艮表示接收側(cè)(M^XMJ協(xié)方差矩陣，其表示接收器的極化波之間存在的相關(guān)系數(shù)。參考符號Hw表示復(fù)高斯矩陣，其表示當(dāng)極化波之間不存在相關(guān)性并且當(dāng)極化波相互獨(dú)立時獲得的衰落(fading)分量。參考符號θ表示哈達(dá)瑪(Hadamard)積。此外， 參考符號X表示基于XPD的矩陣。在4乘W4X2)矩陣和4乘Μ4Χ4)矩陣的情況下，矩陣由下面提供的表達(dá)式(3)的表示所定義。[數(shù)學(xué)表達(dá)式3]
權(quán)利要求
1.一種無線通信設(shè)備，其具有交叉極化天線結(jié)構(gòu)并被用在能夠通過MIMO (多輸入多輸出)執(zhí)行多路復(fù)用通信的無線通信系統(tǒng)中，所述無線通信設(shè)備包括空間多路復(fù)用單元，產(chǎn)生要在多個傳送天線之間空間多路復(fù)用的多個流，作為要被傳送到另一端上的通信設(shè)備的數(shù)據(jù)；預(yù)編碼處理單元，根據(jù)從所述另一端上的通信設(shè)備反饋的控制信息，關(guān)于對應(yīng)于多個極化波之一的流，應(yīng)用投影矩陣的預(yù)編碼矩陣，用于使用于各個不同極化波的信道響應(yīng)矩陣相互正交或基本正交，由此執(zhí)行預(yù)編碼；以及傳送單元，從多個交叉極化的傳送天線傳送接受了預(yù)編碼處理的多個流。
2.如權(quán)利要求1所述的無線通信設(shè)備，其中所述預(yù)編碼處理單元通過對與多個不同極化波對應(yīng)的流應(yīng)用用于形成傳送束的第一預(yù)編碼矩陣來執(zhí)行第一預(yù)編碼，并且還通過對與所述極化波之一對應(yīng)的流應(yīng)用所述投影矩陣的第二預(yù)編碼矩陣來執(zhí)行第二預(yù)編碼。
3.如權(quán)利要求2所述的無線通信設(shè)備，其中所述預(yù)編碼處理單元以極化波為基礎(chǔ)分離對應(yīng)于所述多個不同極化波的流，并且關(guān)于對應(yīng)于各個極化波的流，應(yīng)用作為第一預(yù)編碼矩陣的、對應(yīng)于所述各個極化波的預(yù)編碼矩陣，由此執(zhí)行預(yù)編碼。
4.如權(quán)利要求2所述的無線通信設(shè)備，其中所述預(yù)編碼處理單元使用酉矩陣作為所述投影矩陣的第二預(yù)編碼矩陣，通過所述酉矩陣，應(yīng)用于與所述各個極化波對應(yīng)的流的預(yù)編碼矩陣的內(nèi)積的對角和成為或小于預(yù)定值。
5.如權(quán)利要求1所述的無線通信設(shè)備，其中所述傳送單元具有總共四個傳送天線，其中的兩個被用于兩個不同極化波中的第一極化波，并且其余兩個被用于所述兩個不同極化波中的第二極化波，以及所述預(yù)編碼處理單元使對應(yīng)于所述第二極化波的流接受源自所述投影矩陣的預(yù)編碼。
6.如權(quán)利要求1所述的無線通信設(shè)備，其中所述傳送單元具有總共四個傳送天線，其中的兩個被用于兩個不同極化波中的第一極化波，并且其余兩個被用于所述兩個不同極化波中的第二極化波，并且當(dāng)從所述傳送天線傳送空間多路復(fù)用的三個流時，所述傳送單元以將第一個流分配給用于所述第一極化波的兩個天線、將第二和第三個流分別分配給用于所述第二極化波的兩個天線的方式來執(zhí)行天線分配；以及所述預(yù)編碼處理單元使對應(yīng)于所述第二極化波的第二和第三個流接受源自所述投影矩陣的預(yù)編碼。
7.如權(quán)利要求1所述的無線通信設(shè)備，其中所述傳送單元具有總共八個傳送天線，其中的四個被用于兩個不同極化波中的第一極化波，并且其余四個被用于第二極化波；以及所述預(yù)編碼處理單元使對應(yīng)于所述第二極化波的流接受源自所述投影矩陣的預(yù)編碼。
8.一種無線通信設(shè)備，其具有交叉極化天線結(jié)構(gòu)并被用在能夠通過MIMO執(zhí)行多路復(fù)用通信的無線通信系統(tǒng)中，所述無線通信設(shè)備包括信道估計(jì)單元，對從另一端上的通信設(shè)備到所述無線通信設(shè)備的傳播路徑執(zhí)行信道估計(jì)；預(yù)編碼選擇單元，依據(jù)所述信道估計(jì)的結(jié)果，確定要被應(yīng)用到用于極化波之一的信道響應(yīng)矩陣的投影矩陣的預(yù)編碼矩陣，用于使用于各個不同極化波的信道響應(yīng)矩陣相互正交或基本正交；控制信息通知單元，將包括表示所確定的預(yù)編碼矩陣的預(yù)編碼信息的控制信息反饋到所述另一端上的通信設(shè)備；接收單元，通過多個接收天線接收從所述另一端上的通信設(shè)備傳送的數(shù)據(jù)；分離單元，分離所接收到的數(shù)據(jù)，并從所接收到的數(shù)據(jù)中檢測多個流；以及解碼單元，從多個檢測到的流中解碼接收數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求8所述的無線通信設(shè)備，其中所述預(yù)編碼選擇單元根據(jù)從所述另一端上的通信設(shè)備的傳播路徑的信道響應(yīng)矩陣計(jì)算酉矩陣，或者從包括一組預(yù)設(shè)矩陣的碼本中選擇所述酉矩陣，由此確定所述預(yù)編碼矩陣， 在所述酋矩陣中，要被應(yīng)用到所述不同極化波中的每個的預(yù)編碼矩陣的內(nèi)積的對角和成為或小于預(yù)定值。
10.如權(quán)利要求8所述的無線通信設(shè)備，其中所述預(yù)編碼選擇單元確定要被應(yīng)用到所述多個不同極化波的、用于形成傳送束的第一預(yù)編碼矩陣，并且確定要被應(yīng)用到所述極化波之一的、來源于所述投影矩陣的第二預(yù)編碼矩陣；以及所述控制信息通知單元向所述另一端上的通信設(shè)備報(bào)告表示所述第一預(yù)編碼矩陣和所述第二預(yù)編碼矩陣的預(yù)編碼信息。
11.如權(quán)利要求10所述的無線通信設(shè)備，其中所述預(yù)編碼選擇單元為所述多個不同極化波中的每個確定與所述多個不同極化波中的每個相對應(yīng)的預(yù)編碼矩陣，作為所述第一預(yù)編碼矩陣。
12.一種無線通信方法，其與能夠通過MIMO并通過使用具有交叉極化天線結(jié)構(gòu)的無線通信設(shè)備來執(zhí)行多路復(fù)用通信的無線通信系統(tǒng)一起使用，所述無線通信方法包括以下步驟產(chǎn)生要在多個傳送天線之間空間多路復(fù)用的多個流，作為要被傳送到另一端上的通信設(shè)備的數(shù)據(jù)；依據(jù)從所述另一端上的通信設(shè)備反饋的控制信息，關(guān)于對應(yīng)于多個不同極化波之一的流，應(yīng)用投影矩陣的預(yù)編碼矩陣，用于使用于各個不同極化波的信道響應(yīng)矩陣相互正交或基本正交，由此執(zhí)行預(yù)編碼；以及通過多個交叉極化的傳送天線，傳送接受了預(yù)編碼處理的多個流。
13.一種無線通信方法，其與能夠通過MIMO并通過使用具有交叉極化天線結(jié)構(gòu)的無線通信設(shè)備來執(zhí)行多路復(fù)用通信的無線通信系統(tǒng)一起使用，所述無線通信方法包括以下步驟對從另一端上的通信設(shè)備到所述無線通信設(shè)備的傳播路徑執(zhí)行信道估計(jì)；依據(jù)所述信道估計(jì)的結(jié)果，確定要被應(yīng)用到用于極化波之一的信道響應(yīng)矩陣的投影矩陣的預(yù)編碼矩陣，以使用于各個不同極化波的信道響應(yīng)矩陣相互正交或基本正交；將包括表示所確定的預(yù)編碼矩陣的預(yù)編碼信息的控制信息反饋到所述另一端上的通信設(shè)備；通過多個接收天線接收從所述另一端上的通信設(shè)備傳送的數(shù)據(jù)； 分離所接收到的數(shù)據(jù)，并從所接收到的數(shù)據(jù)中檢測多個流；以及從多個檢測到的流中解碼接收數(shù)據(jù)。
全文摘要
在使用交叉極化天線結(jié)構(gòu)的MIMO系統(tǒng)中，即使不能獲得理想的XPD，不同的極化波之間的干擾也能夠被減小，以允許執(zhí)行有效的預(yù)編碼。當(dāng)在各自使用交叉極化天線結(jié)構(gòu)的傳送器(250)和接收器(260)之間執(zhí)行MIMO通信時，接收器(260)的信道估計(jì)和預(yù)編碼選擇單元(214)執(zhí)行對從傳送器到接收器的MIMO信道的信道估計(jì)，確定使用投影矩陣的預(yù)編碼矩陣(P)，使得不同極化波的信道響應(yīng)矩陣相互正交或基板正交化，并將所確定的預(yù)編碼矩陣(P)反饋到傳送器(250)。在傳送器(250)中，預(yù)編碼處理單元(208)將預(yù)編碼矩陣(P)應(yīng)用到對應(yīng)于極化波之一的空間流以執(zhí)行預(yù)編碼，從而允許傳送器(250)在保持極化波之間的正交性的情況下傳送極化波。
文檔編號H04J11/00GK102273115SQ20108000407
公開日2011年12月7日 申請日期2010年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月7日
發(fā)明者于謙, 今村大地, 星野正幸, 黃磊 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社