[发明专利]基于多输入多输出的通信方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，特别涉及多输入多输出(Multiple InputMultiple Output，简称“MIMO”)技术。

背景技术

MIMO是当前发展的前沿通信技术之一。理论上已经证明，采用多个发射天线能把无线信道分割成多个并行的窄带信道，具有提高信道比特传输率的潜能，且研究结果显示，信道容量随天线数量增加而线性增大。与接收分集和智能天线相比，MIMO系统不但能够提供分集增益和阵行增益，而且可以采用空分复用(Space Division Multiplex，简称“SDM”)的方式提高系统容量。

信道状态信息(Channel State Information，简称“CSI”)对MIMO系统非常重要。CSI包括在接收端的CSIR和在发送端的CSIT。在慢衰落信道，一个MIMO系统如果没有CSIT可能会造成系统中断。如果具有完整CSIT，可以通过调制编码方案(Modulation and Coding Scheme，简称“MCS”)自适应以及预编码自适应来消除系统中断。实际上，完整的CSIT是不容易获得的。我们可以仅获得有限的CSIT。

在IEEE 802.22草案中提供了一个对CSI进行有限比特反馈的解决方案，该方案的波束成形设计在总功率约束之外还满足每个天线功率相同。虽然考虑的是时分双工(Time Division Duplex，简称“TDD”)和慢衰落系统，由于上行和下行的子载波分配可能不一样，此时通过上行估计的CSIT不能应用到下行信道，所以我们仍需要假定CSI由有限比特的反馈得到。该草案中的机制使用自动重传请求(Automatic Repeat Request，简称“ARQ”)来控制传送速率。

但是上述机制存在如下缺陷：

数据流的个数(传送模式)不是由CSIT决定的。

在预编码算法中没有包含功率分配；

仅简单地由ARQ进行控制速率的自适应会导致性能的弱化，这是因为当数据业务是突发的时候ARQ反馈将过时；

用户不会工作在固定的信道上。当信道发生改变的时候，ARQ不能预测新信道的CSI；

当MIMO信道是空间相干时，不能给出哪个传输模式应当被选择(空间复用或空间分集)。

总之，上述机制对MIMO系统性能的提升有限。

发明内容

本发明各实施方式要解决的主要技术问题是提供一种基于MIMO的通信方法及系统，能够在有限的CSI反馈的条件下提高MIMO系统的性能。

本发明的实施方式提供了一种基于多输入多输出的通信方法，包含以下步骤：

预先将接收端CSI可能的取值空间划分为至少两个区域，设定每个区域对应的发送参数；

接收端收到数据后，估计当前的CSI并确定该CSI所属的所述区域，将代表该区域的信息反馈给发送端；

所述发送端根据所述接收端返馈的代表区域的信息，使用该区域所对应的发送参数发送数据。

本发明的实施方式还提供了一种基于多输入多输出的通信系统，包含发送端和接收端，所述接收端保存有对CSI可能的取值空间进行划分后的区域信息，所述发送端保存有每个所述区域对应的发送参数；

所述接收端包含：接收数据的单元，在接收数据时估计当前的CSI的单元，确定所估计的当前的CSI所属区域的单元，和将代表该区域的信息反馈给所述发送端的单元；

所述发送端包含：接收所述接收端返馈的代表区域的信息的单元；使用该区域所对应的发送参数发送数据的单元。

本发明各实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

因为将接收端CSI当前所属的区域通知发送端，所以发送端可以根据预先的设置，使用与该区域相对应的发送参数(包括调制编码方案、模式选择和预编码器)进行数据的发送，提高了反馈的效率，提高了MIMO系统的有效吞吐量。

发送端通过请求消息将开始反馈的帧号、反馈帧的数量和需要反馈的子信道的序号通知接收端，接收端根据该请求消息中的参数，通过响应消息反馈子信道序号和该子信道的CSI所属的区域的信息。通过这种消息机制，发送端可以对所需要的反馈信息进行定制，提高了反馈的效率。

通过迭代方法优化对CSI可能的取值空间(以下简称为CSI空间)的划分方式，及划分出的每个区域对应的发送参数，并以平均的系统有效吞吐量为最优目标，从而使优化结果可以提高MIMO系统的有效吞吐量。

附图说明

图1是根据本发明较佳实施方式的基于MIMO的通信方法流程图；