[发明专利]用于MIMO设计的基于性能的秩预测

说明书

技术领域

[0001]本发明通常涉及通信，并且更具体地涉及用于确定经由多信道(例如多输入多输出(MIMO))正交频分复用(OFDM)通信系统传输的数据流的分配的技术。

背景技术

[0002]在无线通信系统中，来自发射机的RF调制信号可以经由多条传播路径到达接收机。由于诸如衰落和多径之类的多个因素，传播路径的特性通常随时间而变化。为了提供分集以抵消有害的路径效应并且改善性能，可以使用多个发射和接收天线。如果发射天线和接收天线之间的传播路径至少在一定程度上是线性独立的(即，在一条路径上的传输不是由其它路径上的传输的线性组合所组成)，那么随着天线数量的增加，正确接收数据传输的可能性也增加。通常，随着发射和接收天线数量的增加，能够增加分集并改善性能。

[0003]多输入多输出(MIMO)通信系统使用多个(N_T)发射天线和多个(N_R)接收天线用于数据传输。可以把由N_T个发射和N_R个接收天线组成的MIMO信道分解成N_S个独立的信道，其中N_S≤min{N_T，N_R}。N_S个独立信道中的每一个都可被称为MIMO信道的空间子信道(或传输信道)，并对应于一个维数。如果使用了由该多个发射和接收天线创建的额外的维数，那么MIMO系统可以提供改善的性能(例如，传输容量增加)。

[0004]对满秩MIMO信道，其中N_S＝N_T≤N_R，可以从N_T个发射天线中的每一个来传输独立数据流。该传输的数据流可以经历不同的信道环境(例如，不同的衰落和多经效应)并且对于给定量的发射功率可以获得不同的信干噪比(SNR)。此外，如果在接收机使用了连续干扰抵消处理以恢复发送的数据流(下面描述)，那么取决于用于恢复这些数据流的具体顺序，这些数据流可以获得不同的SNR。因此，取决于不同的数据流所获得的SNR，不同的数据流可以支持不同的数据速率。由于信道条件通常随时间变化，每个数据流所支持的数据速率也随时间变化。

[0005]MIMO设计有两种操作模式——单码字(SCW)和多码字(MCW)。

[0006]在MCW模式中，发射机可以独立地，有可能以不同的速率，对在每个空间层上传输的数据进行编码。接收机使用连续干扰抵消(SIC)算法，其操作如下：对第一层进行解码，然后在重编码和用“估计的信道”乘以已编码的第一层之后，从接收的信号中减去第一层，然后对第二层进行解码，等等。这种“洋葱剥离”方法意味着每个连续解码的层经历信噪比(SNR)增加，并因此可以支持更高的速率。在没有错误传播的情况下，具有SIC的MCW设计能获得预期的容量。这种设计的缺点缘于“管理”每个空间层的速率的负担——(a)增加的CQI反馈(每层一个CQI)；(b)增加的ACK/NACK消息传递(每层一个)；(c)混合ARQ(HARQ)中的复杂化，因为每层可以在不同的传输终止；(d)SIC对于具有增加的多普勒以及/或者低SNR的信道估计误差的性能敏感性；以及(e)增加的解码等待时间要求，因为每个连续的层只有在其之前的层被解码后才能得以解码。

[0007]在常规的SWC模式设计中，发射机用“相同的数据速率”对在每个空间层上传输的数据进行编码。对每个音调(tone)，接收机可以使用低复杂度线性接收机，例如最小均方差(MMSE)或零频率(ZF)接收机；或使用非线性接收机，例如QRM。

[0008]SCW设计克服了上述MCW设计的执行烦扰。SCW模式的缺点是，其不能在空间相关信道和具有高K因子的视距(LOS)信道中支持MCW速率。这两种情况都导致信道秩的损失，或者导致信道条件数增加和层间干扰增加。这显著地降低了每个空间层的有效SNR。因此降低了每层所支持的数据速率，从而降低了总的数据速率。

[0009]K因子是LOS信道功率和非LOS信道功率之间的比率。秩是具有非零能量的信道中的本征模的数量。条件数是MIMO信道的最大本征值与最小本征值之间的比率。

[0010]因此在本领域需要一种用于动态地分配经由多信道(例如多输入多输出(MIMO))正交频分复用(OFDM)通信系统传输的数据流的技术。

发明内容