專利名稱：在使用多個天線的移動通信系統(tǒng)中發(fā)射/接收數(shù)據(jù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種用于在移動通信系統(tǒng)中發(fā)射/接收數(shù)據(jù)的裝置和方法。更具 體而言，本發(fā)明涉及一種在使用多個發(fā)射/接收天線的移動通信系統(tǒng)中實現(xiàn)空間多路復(fù)用 傳輸?shù)臄?shù)據(jù)發(fā)射/接收裝置和方法。
背景技術(shù)：
移動通信系統(tǒng)正在發(fā)展成為提供數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、多媒體業(yè)務(wù)以及語音業(yè)務(wù)的高速、高 質(zhì)量無線數(shù)據(jù)分組通信系統(tǒng)。例如，可以將第三代合作伙伴計劃(3GPP)中正在進行的高速 下行鏈路分組接入(HSDPA)的標準化以及第三代合作伙伴計劃2 (3GPP2)中正在進行的Ix 演進、數(shù)據(jù)和語音(IxEV-DV)的標準化視為在3G移動通信系統(tǒng)中尋找超過2Mbps的高質(zhì)量 無線數(shù)據(jù)分組傳輸業(yè)務(wù)所做的努力的證明。另一方面，第四代GG)移動通信系統(tǒng)用于提供 更高速、更高質(zhì)量的多媒體業(yè)務(wù)。為了在無線通信中提供高速、高質(zhì)量的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，已經(jīng)提出空間多路復(fù)用傳輸方 案，其開發(fā)了在發(fā)射和接收階段利用多個天線的多入多出(MIMO)天線系統(tǒng)。該空間多路復(fù) 用傳輸方案在逐發(fā)射天線(transmit antenna-by transmit antenna)的基礎(chǔ)上同時發(fā)送 不同數(shù)據(jù)流。眾所周知，當發(fā)射/接收天線的數(shù)量增加時，可能的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)容量與發(fā)射/接 收天線的數(shù)量成比例地線性增加，而在理論上不增加額外的頻率帶寬。當發(fā)射/接收天線之間的衰落相互獨立時，空間多路復(fù)用傳輸方案提供與發(fā)射/ 接收天線的數(shù)量成比例的高容量。該容量在具有較高的衰落空間相關(guān)性的環(huán)境中而并非獨 立的衰落環(huán)境中被大大降低。這是因為從發(fā)射天線發(fā)射的信號受到的衰落是類似的，因而 接收階段難以從空間上區(qū)分信號。可能的傳輸容量受到信噪比(SNR)的影響。當所接收到 的SNR降低時，傳輸容量降低。從而，當根據(jù)無線信道的狀態(tài)、或者說衰落的空間相關(guān)性和 接收到的SNR來調(diào)整待同時發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量和每個數(shù)據(jù)流的傳輸速率時，可以將傳輸 數(shù)據(jù)速率最大化。如果待發(fā)射的數(shù)據(jù)的傳輸速率超出了無線信道可承受的傳輸容量，則由 于待同時發(fā)射的數(shù)據(jù)流之間的干擾造成發(fā)生許多錯誤，并且實際數(shù)據(jù)傳輸速率降低。為了提高在空間多路復(fù)用傳輸方案中的傳輸數(shù)據(jù)速率，已經(jīng)進行了關(guān)于預(yù)編碼方 案的深入研究。該預(yù)編碼方案將待從發(fā)射機發(fā)射的數(shù)據(jù)流乘以傳輸權(quán)重，并且利用關(guān)于下 行鏈路信道的信息將該數(shù)據(jù)流從發(fā)射機發(fā)射到接收機。從而，發(fā)射機將知道從發(fā)射機的每 一個發(fā)射天線到接收機的每一個接收天線的下行鏈路信道的狀態(tài)。為此，接收機將對該下 行鏈路信道的狀態(tài)進行估計，并且通過反饋信道將關(guān)于所估計的下行鏈路信道狀態(tài)的信息 進行反饋。但是，接收機將使用上行鏈路反饋信道來發(fā)射大量反饋數(shù)據(jù)以便反饋下行鏈路信道狀態(tài)信息。當待發(fā)射大量反饋數(shù)據(jù)時，使用其帶寬受限的上行鏈路反饋信道將下行鏈 路信道狀態(tài)信息從接收機反饋給發(fā)射機將花費大量時間。傳統(tǒng)的預(yù)編碼方案不能被應(yīng)用于 瞬變(instantaneously varying)無線信道環(huán)境。因此，存在對這樣的技術(shù)的實際需要在 將需要被從接收機發(fā)射到發(fā)射機的反饋數(shù)據(jù)量最小化的同時，通過預(yù)編碼對數(shù)據(jù)傳輸速率 進行最大化。已提出預(yù)編碼器碼本(precoder codebook)方案作為用于降低反饋信息量的傳統(tǒng) 技術(shù)。在預(yù)編碼器碼本方案中，接收機從發(fā)射機和接收機所知的有限數(shù)量的預(yù)編碼所形成 的預(yù)編碼器碼本的候選預(yù)編碼中選擇具有最大傳輸速率的預(yù)編碼，并且將所選擇的預(yù)編碼 的索引(index)反饋給發(fā)射機。發(fā)射機使用被映射到預(yù)編碼器碼本中的反饋索引的預(yù)編碼 來發(fā)射數(shù)據(jù)。例如，當使用了 4位反饋信息時，在發(fā)射機和接收機之間預(yù)置由最多24( = 16) 個預(yù)編碼所形成的預(yù)編碼器碼本。因為衰落隨時間而變化，所以在每一個時隙中將重復(fù)預(yù) 編碼決策處理過程，從而在每個時隙中將所選擇的預(yù)編碼索引反饋給發(fā)射機。與使用反饋信道狀態(tài)信息的預(yù)編碼方案相比較，預(yù)編碼器碼本方案需要較小的反 饋信息量。假設(shè)在MIMO天線系統(tǒng)中發(fā)射天線的數(shù)量和接收天線的數(shù)量分別為ητ和ηκ，則 當反饋信道狀態(tài)信息時，必須反饋總計ητΧηκ個復(fù)信道系數(shù)。當表示一個復(fù)信道系數(shù)需要Q 位時，總計需要！^乂！!!^。位。另一方面，當用于提供足夠數(shù)據(jù)速率的預(yù)編碼的數(shù)量是K時， 預(yù)編碼器碼本方案需要「/og2d位，其中「χ1是等于或大于χ的整數(shù)。在使用信道狀態(tài)信息 的預(yù)編碼方案中，反饋信息量與發(fā)射天線的數(shù)量和接收天線的數(shù)量之積成比例增加。但是， 在預(yù)編碼器碼本方案中，反饋信息量依賴于預(yù)編碼器碼本中所含的預(yù)編碼的數(shù)量，或者說， 預(yù)編碼器碼本的大小。在碼本中，預(yù)編碼器碼本方案包括在空間多路復(fù)用傳輸時間的所有可能情況中量 化的現(xiàn)成預(yù)編碼。預(yù)編碼器碼本方案可以利用預(yù)定的預(yù)編碼來降低反饋信息量，并且還可 以降低預(yù)編碼矩陣中的自由度。當要考慮的因素的數(shù)量較大時，預(yù)編碼矩陣中的自由度會 顯著增加預(yù)設(shè)預(yù)編碼的數(shù)量，從而增加預(yù)編碼器碼本的大小。在下面的兩種情況中，預(yù)編碼 器碼本的大小顯著增加。首先，為了在具有各種空間相關(guān)性的信道環(huán)境中應(yīng)用，因為所有預(yù)編碼都將根據(jù) 信道的空間相關(guān)性被考慮，所以待考慮的預(yù)編碼的數(shù)量以等比級數(shù)的比率增加。最佳預(yù)編 碼器碼本根據(jù)信道的空間相關(guān)性而有所不同。在傳統(tǒng)的預(yù)編碼器碼本技術(shù)中，在這樣的假 設(shè)下設(shè)計預(yù)編碼器碼本衰落信道不具有空間相關(guān)性。但是，有效本征值的分布不同，或者 說本征值較大的本征向量不同，從而根據(jù)衰落信道的空間相關(guān)性，最佳預(yù)編碼不同。結(jié)果， 根據(jù)衰落信道的空間相關(guān)性進行最優(yōu)化的大量預(yù)編碼器碼本將被用于實現(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸速 率。其次，當根據(jù)信道環(huán)境來調(diào)整待同時發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量時，因為根據(jù)待同時發(fā) 射的數(shù)據(jù)數(shù)量來考慮所有預(yù)編碼，所以待考慮的預(yù)編碼的數(shù)量以等比級數(shù)的比率增加。待 同時發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量從1到最大min(nT，nK)(表示發(fā)射天線的數(shù)量與接收天線的數(shù)量 之間的最小值)而變化。預(yù)編碼矩陣的列的數(shù)量根據(jù)待同時發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量而變化。 因為將用于構(gòu)造充當加權(quán)向量的預(yù)編碼矩陣的列向量與數(shù)據(jù)流相乘，所以預(yù)編碼矩陣的列 向量的數(shù)量要與待同時發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量相匹配。例如，當發(fā)射天線的數(shù)量和接收天線 的數(shù)量二者均為4時，能夠被同時發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量從1到4而變化。必須考慮列向量
5的數(shù)量為1的預(yù)編碼、列向量的數(shù)量為2的預(yù)編碼、列向量的數(shù)量為3的預(yù)編碼、以及列向 量的數(shù)量為4的預(yù)編碼。當能夠被同時發(fā)射的數(shù)據(jù)流的最大數(shù)量隨著發(fā)射/接收天線的數(shù) 量增加而增加時，根據(jù)增加的待考慮的預(yù)編碼的數(shù)量，需要顯著增加的反饋信息量。這樣， 預(yù)編碼器碼本方案難以被應(yīng)用于空間多路復(fù)用傳輸方案，以通過根據(jù)信道環(huán)境改變傳輸數(shù) 據(jù)速率和待同時發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量來得到在相關(guān)信道環(huán)境中的最大傳輸速率。在使用如 上所述的一組預(yù)定的預(yù)編碼的預(yù)編碼器碼本方案中，預(yù)編碼器碼本的大小根據(jù)發(fā)射天線的 數(shù)量和待同時發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量而增加，因而其實際應(yīng)用可能會較難。天線的數(shù)量在與一個發(fā)射機通信的接收機之間可能是不同的。例如，當基站天線 的數(shù)量是4而移動站天線的數(shù)量根據(jù)終端類型是1、2、3或4時，能夠被發(fā)射的子數(shù)據(jù)流的 最大數(shù)量變?yōu)?、2、3或4。當應(yīng)用預(yù)編碼器碼本技術(shù)時，必須對基于所有可用接收機天線 數(shù)量的每一個預(yù)編碼器碼本和基于每一個預(yù)編碼器碼本的反饋信道進行定義。接收機將選 擇并使用基于相關(guān)接收機的天線數(shù)量的預(yù)編碼器碼本，以及基于該預(yù)編碼器碼本的反饋信 道。需要用于對將在發(fā)射機與接收機之間使用的預(yù)編碼器碼本和反饋信息進行定義的處 理。因此，需要可應(yīng)用于各種發(fā)射/接收天線結(jié)構(gòu)的靈活的預(yù)編碼方案。因而，需要改進的和有效的預(yù)編碼方案和反饋方案，其能夠被應(yīng)用于空間多路復(fù) 用傳輸方案中，以對將在具有各種空間相關(guān)性的信道環(huán)境中同時發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量進行 調(diào)整，并且能夠利用相當少的反饋信息量提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示范性實施例處理至少上述問題和/或不足，并且提供至少下述的優(yōu) 點。從而，因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于發(fā)射/接收數(shù)據(jù)的裝置和方法，其能夠在使 用多個發(fā)射/接收天線的移動通信系統(tǒng)中根據(jù)信道環(huán)境有效提供數(shù)據(jù)傳輸速率。本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于發(fā)射/接收數(shù)據(jù)的裝置和方法，其能夠在使 用多個發(fā)射/接收天線的移動通信系統(tǒng)中利用較少的反饋信息量提供較高的數(shù)據(jù)傳輸速 率。依照本發(fā)明的示范性方面，提供一種使用多個天線的移動通信系統(tǒng)，包括接收 機，其用于估計所接收到的數(shù)據(jù)的衰落信道，基于所估計的衰落信道從至少一個加權(quán)集合 中選擇加權(quán)集合，并且將包含所選擇的加權(quán)集合和逐信道(charmel-by-charmel)狀態(tài)信 息的反饋信息發(fā)射到發(fā)射機，所述至少一個加權(quán)集合的每個具有多個正交加權(quán)向量的元素 且兩個加權(quán)集合之間具有相位差；和所述發(fā)射機，其用于將基于所述反饋信息而要被發(fā)射 的數(shù)據(jù)解復(fù)用為至少一個子數(shù)據(jù)流，將每一個子數(shù)據(jù)流乘以相關(guān)權(quán)重，并且發(fā)射該數(shù)據(jù)。示范性接收機可以包括下行鏈路信道估計器，其用于使用從發(fā)射機發(fā)射的數(shù) 據(jù)的導頻信道對信道狀態(tài)進行估計；加權(quán)選擇器，其用于基于所述信道狀態(tài)決定加權(quán) 集合和加權(quán)向量，并且將關(guān)于加權(quán)集合和加權(quán)向量的信息發(fā)射到發(fā)射機；和逐子信道 (subchannel-by subchannel)狀態(tài)估計器，其用于根據(jù)所決定的加權(quán)向量對子數(shù)據(jù)流的信 道狀態(tài)進行估計，并且僅將關(guān)于該子數(shù)據(jù)流的信道狀態(tài)的信息發(fā)射到發(fā)射機。示范性接收機可以包括下行鏈路信道估計器，其用于使用從所述發(fā)射機發(fā)射的 數(shù)據(jù)的導頻信道對信道狀態(tài)進行估計；加權(quán)選擇器，其用于基于所述信道狀態(tài)決定加權(quán)集 合和加權(quán)向量，并且將所決定的加權(quán)集合和所決定的加權(quán)向量發(fā)射到發(fā)射機；和逐子信道
6狀態(tài)估計器，其用于對所決定的加權(quán)集合的所有加權(quán)向量的信道狀態(tài)進行估計，并且將關(guān) 于所估計的信道狀態(tài)的信息發(fā)射到發(fā)射機。示范性逐子信道狀態(tài)估計器基于所決定的加權(quán)向量對未使用的信道發(fā)射“無傳 輸”狀態(tài)的信息。

示范性發(fā)射機包括多路分離器，其用于將待發(fā)射的主數(shù)據(jù)流解復(fù)用為至少一個 子數(shù)據(jù)流；至少一個信道編碼器和調(diào)制器，其用于接收所述至少一個子數(shù)據(jù)流并且根據(jù)信 道編碼速率和調(diào)制方案為所述至少一個子數(shù)據(jù)流獨立地執(zhí)行信道編碼和調(diào)制過程；波束形 成器，其用于將所述至少一個經(jīng)信道編碼并調(diào)制后的子數(shù)據(jù)流乘以權(quán)重，并且將該數(shù)據(jù)發(fā) 射到接收機；和控制器，其用于基于從接收機發(fā)射的反饋信息，預(yù)先決定子數(shù)據(jù)流的數(shù)量、 所述至少一個子數(shù)據(jù)流的編碼速率、所述調(diào)制方案、和將被每一個子數(shù)據(jù)流相乘的權(quán)重。所述反饋信息可以包括加權(quán)集合索引信息，其用于表示所選擇的加權(quán)集合；加 權(quán)向量信息，其用于表示從所選擇的加權(quán)集合中選擇的加權(quán)向量；和所述至少一個子數(shù)據(jù) 流的信道狀態(tài)信息。所述發(fā)射機和所述接收機可以根據(jù)發(fā)射天線的數(shù)量、接收天線的數(shù)量、和加權(quán)集 合的數(shù)量預(yù)先存儲加權(quán)集合和加權(quán)向量。依照本發(fā)明的另一個示范性方面，提供一種用于在使用多個天線的移動通信系統(tǒng) 中發(fā)射/接收數(shù)據(jù)的方法，包括a)根據(jù)在接收機中所接收到的數(shù)據(jù)的導頻信道來估計衰 落信道；b)基于所估計的衰落信道，從至少一個加權(quán)集合中選擇加權(quán)集合，所述至少一個 加權(quán)集合的每個具有多個正交加權(quán)向量的元素且兩個加權(quán)集合之間具有相位差；c)估計 相對于所選擇的加權(quán)集合的逐信道狀態(tài)信息；d)將包含所選擇的加權(quán)集合和所述逐信道 狀態(tài)信息的反饋信息發(fā)射到發(fā)射機；以及e)基于所述反饋信息發(fā)射待發(fā)射的逐天線數(shù)據(jù)。設(shè)計所述加權(quán)集合可以包括決定具有根據(jù)發(fā)射天線的數(shù)量和加權(quán)集合的數(shù)量所 定義的相位差的多個加權(quán)向量；并且利用所決定的加權(quán)向量中的正交加權(quán)向量對所述加權(quán) 集合進行配置。
權(quán)利要求
1.一種用于配置在無線通信系統(tǒng)中用來進行預(yù)編碼的碼本的方法，該方法包括以下步驟在所述碼本中設(shè)置與多個碼本索引對應(yīng)的加權(quán)向量，其中，當要通過2個天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量等于1時，所述加權(quán)向量分別等于
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，當要通過2個天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量等于2時，所述加權(quán)向量分別等于規(guī)格化的
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，通過加權(quán)集合索引和加權(quán)向量信息來確定所述 碼本索引。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在發(fā)射機和接收機中配置所述碼本。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在所述碼本中設(shè)置的加權(quán)向量彼此正交。
6.一種包含用于在無線通信系統(tǒng)中用來進行預(yù)編碼的碼本的計算機可讀介質(zhì) 所述碼本包括與多個碼本索引對應(yīng)的加權(quán)向量，其中，當要通過2個天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量等于1時，所述加權(quán)向量分別等于
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的計算機可讀介質(zhì)，其中，當要通過2個天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù) 量等于2時，所述加權(quán)向量分別等于規(guī)格化的
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計算機可讀介質(zhì)，其中，通過加權(quán)集合索引和加權(quán)向量信息 來確定所述碼本索引。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計算機可讀介質(zhì)，其中，在發(fā)射機和接收機中配置所述碼本。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計算機可讀介質(zhì)，其中，在所述碼本中設(shè)置的加權(quán)向量彼此 正交。
11.一種用于在無線通信系統(tǒng)中使用碼本來發(fā)射數(shù)據(jù)的裝置，該裝置包括 存儲器，用于存儲包括與多個碼本索引對應(yīng)的加權(quán)向量的碼本；以及 發(fā)射機，用于使用存儲在所述存儲器中的碼本來發(fā)射數(shù)據(jù)流，其中，當要通過2個天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量等于1時，所述加權(quán)向量分別等于
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，當要通過2個天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量等于2時，所述加權(quán)向量分別等于規(guī)格化的
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，通過加權(quán)集合索引和加權(quán)向量信息來確定所 述碼本索引。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，在發(fā)射機和接收機中配置所述碼本。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，在所述碼本中設(shè)置的加權(quán)向量彼此正交。
16.一種用于在無線通信系統(tǒng)中接收數(shù)據(jù)的裝置，該裝置包括存儲器，用于存儲包括與多個碼本索引對應(yīng)的加權(quán)向量的碼本；以及 接收機，用于使用存儲在所述存儲器中的碼本來接收從發(fā)射機發(fā)射的數(shù)據(jù)流， 其中，當要通過2個天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量等于1時，所述加權(quán)向量分別等于
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，當要通過2個天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量等于2 時，所述加權(quán)向量分別等于規(guī)格化的
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，通過加權(quán)集合索引和加權(quán)向量信息來確定所 述碼本索引。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，在發(fā)射機和接收機中配置所述碼本。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，在所述碼本中設(shè)置的加權(quán)向量彼此正交。
全文摘要
提供了一種在使用多個天線的移動通信系統(tǒng)中發(fā)射/接收數(shù)據(jù)的方法和裝置。一種用于配置在無線通信系統(tǒng)中用來進行預(yù)編碼的碼本的方法，該方法包括以下步驟在所述碼本中設(shè)置與多個碼本索引對應(yīng)的加權(quán)向量，其中，當要通過2個天線發(fā)射的數(shù)據(jù)流的數(shù)量等于1時，所述加權(quán)向量分別等于和
文檔編號H04B7/08GK102098087SQ20111003992
公開日2011年6月15日 申請日期2006年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月30日
發(fā)明者文哲, 權(quán)桓準, 金東熙, 金唯哲, 金大均, 金潤善, 韓臸奎 申請人:三星電子株式會社