[发明专利]用于在多天线通信系统中发送/接收数据的装置和方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及一种用于在使用多个天线的通信系统(以下文中称为“多天线通信系统”)中发送/接收数据的装置和方法，并且，具体来说，涉及一种用于在多天线通信系统中空间多路复用传输的装置和方法。

背景技术

已经开发出了使用户能够在没有距离限制的情况下执行通信的无线通信系统。移动通信系统是典型的无线通信系统。移动通信系统已经从早期的语音业务通信系统演进为提供数据业务和多媒体业务的高速、高质量的无线分组数据通信系统。可以这样认为，正在进行的、由第三代合作项目(3GPP)领导的高速下行链路分组接入(HSDPA)、以及由第三代合作项目2(3GPP2)领导的数据与语音的演进(EV-DV)和仅仅数据的演进(EV-DO)的标准化是寻找在第三代(3G)移动通信系统中以2Mbps或更高速率进行高速、高质量无线分组数据传输业务的解决方案的典型尝试。

与此同时，正在进行对第四代(4G)移动通信系统的研究，其目的在于使用正交频分复用(OFDM)与正交频分多址接入(OFDMA)来提供更高速、更高质量的多媒体业务。

当前像HSDPA、EV-DV和EV-DO这样的3G无线分组数据通信系统使用自适应调制与编码(AMC)方法和信道敏感调度资源管理方法，以提高传输效率。通过使用AMC方法，发射机能够根据信道状态调整发送数据量。也即，发射机减少状态不佳的信道中的发送数据量，而增加状态良好的信道中的发送数据量，从而在保持期望的接收错误概率的同时有效地发送大量数据。

通过信道敏感调度资源管理方法，发射机选择良好信道状态用户，从而提高数据吞吐量。在AMC方法和信道敏感调度资源管理方法中，发射机接收从接收机反馈的部分信道状态信息，并且应用在最有效率的时刻确定的适合的调制与编码技术。

为了使AMC方法和信道敏感调度资源管理方法有助于充分提高系统容量，由接收机反馈的信道状态信息应当与传输时的信道状态相匹配。但是，一般说来，在移动通信环境中，因为发射机或接收机从一个地方移动到另一个地方，所以信道状态不断地变化。信道状态的不断变化与发射机或接收机的移动速度有关，这被称为多普勒频散。高移动速度使多普勒频散加深。在这种情况下，由接收机反馈的信道状态信息可能会是无效的。

因此，在这种状况下，即使是使用AMC方法和信道敏感调度资源管理方法也无法实现系统的容量的提高。为了弥补该缺陷，3G无线分组数据通信系统采用混合自动重新请求(HARQ)。在HARQ技术中，当接收机没有正常地接收到发射机发送的数据时，接收机立即将该故障通知给发射机，以使得发射机迅速在物理层执行重新发送。

与此同时，近年来在无线通信系统中被关注的OFDM方案，在正交频率信号即副载波上发送调制信号。因此，OFDMA方案是一种基于OFDM方案、在不同的副载波上发送不同的用户信号的方法。在OFDMA方案中，只能在时间轴上执行的信道敏感调度甚至也可以在频率轴上执行。也即，为了数据传输，OFDMA系统通过频率调度在频率选择衰落环境中调度由每个用户优选的副载波，从而与只在时间轴上执行调度的情况相比，提高了系统容量。因此，为了有效执行频率调度，优选使用一束具有相似信道响应的相邻副载波，用于将信道状态反馈的开销考虑在内的数据传输。

另外，作为无线通信中提供高速、高质量数据业务的核心技术，使用多个用于发射机和接收机的天线的多输入多输出(MIMO)系统现在正在积极的讨论中。理论上，已知在MIMO系统中，在频率带宽没有额外增加的情况下，随着发射/接收天线数量的增加，可服务的数据容量与发射/接收天线的数量成比例地线性增长。因此，基于MIMO的技术可以根据其目的被粗略地划分为空间分集技术和空间域复用(SDM)技术。现在将对空间分集技术和SDM技术进行描述。

空间分集技术的开发是为了通过使用多个发射/接收天线来防止发生在移动通信信道中的衰落所造成的链路性能(link performance)的下降。当发射机具有信道状态信息并且不能自适应地调整传输信息量时，空间分集技术能够有效降低接收错误概率。与单个发射/接收天线技术相比，SDM技术的开发是为了使用MIMO方案发送较大量的数据。SDM技术能够在由于具有 充足数量的信道环境的散布的对象而导致空间相关性很低的环境中有效地提高数据吞吐量。