[发明专利]在信道状态信息辅助的多输入多输出(MIMO)系统中的鲁棒无线多媒体传输

说明书

本发明涉及一种基于MIMO的无线多媒体通信系统。

由于日益增长的市场需求，在无线网络上的多媒体传输正在变得更为普遍。当前无线通信协议的组成部分以一种独立的方式被开发，而对特定传输类型的需要没有给以任何特别的关注。物理层、MAC层和信源编码都已经被独立地开发。每一层都已被尽可能最大程度地优化。已经确定了对具有联合信源和信道编码的系统进行优化的可能性，从而有可能增加系统的效率，而不会在系统设计中增加太多的复杂性。许多研究已经涉及找到用于联合信道和信源编码的更好方式。J.P.Meehan和M.van der Schaar的“A Concept for Combined MPEG-4FGS and Hierarchical Modulation for Wireless Video Transmission，”Philips Research USA-TN-2001-044，2001描述了对于单天线系统通过组合精细粒度可伸缩性(FGS)视频编码与自适应调制的一种这样的方法，该文章的全部内容被包括在此以作参考。

当前，对于在MIMO系统上的多媒体可用的解决方案被如下实施。当FGS或多描述码(MDC)编码的系统在MIMO系统上被传输时，所有这些流接收相同的传输功率。因此对于FGS而言，主要的基本层需要以较低的星座来传输，而其他增强层可以以较高的星座调制来传输。然后利用不同的天线来传输它们。MDC对于不同的信源编码流不需要不同的调制。当使用MIMO进行传输时，不同的流可以在不同的天线上被传输。然而，必须正确地接收至少一个流，从而可以对内容进行解码。这种方法只是利用了MIMO系统的空间分集性。可能发生的是，信道条件如此恶劣，以至于任何一个发射机和接收机天线对的SNR都太低，从而不能传送可靠的传输。对于FGS，如果没有正确地接收基本层，就不能恢复多媒体内容。对于MDC，如果这些流中没有一个被无差错地接收，那么就不能完成解码。

本发明的系统和方法提供一种联合信道和信源编码方案，该方案利用了在多输入多输出(MIMO)无线通信系统上的信道状态信息(CSI)。所述信源编码可以是FGS或者多描述码(MDC)。

在一个优选实施例中，基于CSI，信道中传输能量的分配对于不同的流是不同的。考虑一个MIMO系统。通过某种操纵装置，为天线对1上传输的信号分配总能量的80％，而为其他天线对上的信号分配剩余的能量或者总能量的20％。该方法在天线对之间进行区别，并且根据传输时的现有信道条件来完成。这意味着把系统中的最高SNR分配给天线对1。分配给一个天线对的SNR越高，那么使得与在天线对之间平均分配能量的系统相比，它的传输更可靠。这样，对于FGS信源编码，可以在具有根据现有信道条件分配的最大能量的天线对上传输基本层。结果是基本层享有在MIMO信道上最高可能的SNR，而由于其他增强层不如基本层重要，所以它们可以以较低的SNR进行传输。

对于MDC信源编码，在高SNR信道上传输一个流，而在某一较低SNR信道中传输其他流。只要可靠地接收到一个流，就可以对多媒体流进行解码。对于FGS添加增强层或者对于MDC添加更多流只是增强了视频的质量。

图1说明根据本发明的无线设备的CSI辅助MIMO传输；

图2说明本发明的流程图；以及

图3说明根据本发明实施例的自组无线网络中无线设备的简化框图。

在下面的描述中，作为解释而非限制，陈述了特定细节，例如特定架构、接口、技术等等，以便提供对本发明的彻底理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以在背离这些特定细节的其他实施例中被实行。

本发明的系统和方法通过利用信道状态信息(CSI)来提供无线网络内更鲁棒的多媒体传输。本发明的CSI辅助的传输与优化无线多媒体传输系统的信源编码方案进行结合。因此，本发明的系统和方法很好地适合于可伸缩视频/音频传输，因为它对不同的视频流给予不同的保护优先级。

在下面的部分中描述了MIMO系统中第一CSI辅助的传输。然后，公开了本发明的系统和方法如何将不同的多媒体流映射到系统的不同天线上。

在一个优选实施例中，MIMO系统中CSI辅助的传输可以被如下实现。利用来自接收机102的一些测量和反馈，可以使MIMO信道H在发射机侧101可用。许多反馈方法都是可能的。优选的反馈方法是最简单的。在接收机侧估计信道，并将信道系数作为正常的数字信号送回给发射机。尽管关于反馈方案存在一些问题，例如进行信道匹配的RF校准，但是这些问题能够以对本领域普通技术人员而言众所周知的方式来解决。在此所进行的唯一假设是，信道是准静态且可逆(reciprocal)的。