[发明专利]减少MIMO通信系统中的反馈数据的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于减少通信系统中的反馈数据的方法和装置。具体 来说，本发明涉及用于减少多输入多输出(MIMO)系统中的数据反馈、 特别是信道响应的方法和装置。

背景技术

现有无线移动通信系统提供若干类型的服务，并且主要依靠信道 编码来克服信道的任何劣势。但是，由于例如对于其中用户可与时间 和地点无关地与任何人进行通信的高质量多媒体服务的不断增加的需 求，现有服务正发展成面向数据的服务。因此，存在对于以更低的差 错率传送更大量数据的下一代无线传输技术的高需求。具体来说，在 所需数据量很大的链路中以高速率传送数据是极为重要的。

对于下一代无线通信，已经提出各种天线系统。例如，多输入多 输出(MIMO)系统通过所有传输天线来提高频谱效率，而无需过度使用 频率带宽。一般来说，按照发射器的传输结构和方案将MIMO分为空 时编码(STC)分集、波束形成(BF)和空间复用(SM)，它们均提供高数据 速率和可靠性。

MIMO系统采用多个天线或阵列天线来在发射器和接收器中传送 /接收数据。具有不同衰落特征的多个天线设置在不同的空间位置，因 此，相邻天线的接收信号可近似为完全不相关，只要MIMO系统中用 于传送/接收信号的相邻天线之间的间距足够大。MIMO系统充分利用 多径的空间特性来实现空间分集传输和接收。

图1示出由M个Tx天线103和N个Rx天线104构成的示范简 化MIMO系统100。如前面所述，图1的MIMO系统中的Tx天线与 Rx天线之间的天线间距一般足够大，以便保证信号的空间不相关。如 图1所示，在发射器中，首先，MIMO架构单元101将数据流的信道 变换成并行子数据流的M个信道；然后，多址变换单元102执行复用 处理；最后，对应的M个Tx天线103将信号同时传送到无线信道中。 MIMO架构单元101可采用任一种MIMO处理方法，例如STTC(空时 格码)、空时块码、空时特播(Turbo)码、BLAST码等。同时，多址 变换单元102可实现TDD、FDD或CDMA。

在接收器站点，N个Rx天线104接收广播信号，它们通过多址逆 变换单元105执行多址去复用处理来变换，并被提供给MIMO检测单 元106。

通常，在频率非选择性信道中进行操作的具有n_R个接收和n_T个发 射天线的MIMO天线系统通过以下矩阵表示来描述：

y＝Gx+z(1)

其中，y是n_R×1接收信号向量，G是n_R×n_T MIMO信道响应，z是个 体方差为σ²_z的接收器处的独立且相同分布的元素“加性高斯白噪声 (AWGN)”，以及x是具有某个功率限制的n_T×1发射信号向量。

当信道响应是发射器已知的而使得可相应地设计发射信号时，便 取得这样一种系统的最佳性能。例如，在G.G Raleigh和J.M.Cloffi的“无 线通信的空时编码(Spatio-temporal Coding For Wireless Communication)”(IEEE trans.On Comm.Vol.46，no.3，1998年3月， 第357-366页)以及K.C.Zangi和L.G Krasny的“实现MISO信道的发射 器和接收器对的能力(Capacity achieving Transmitter and Receiver Pairs for MISO Channels)”(IEEE Transaction on Wireless Communications Vol.2No.6，2003年11月，第1204-1216页)中公开了 这种情况。

在许多情况下，信道响应只是通过由发射器在正向链路上发送的 参考信号而为接收器所知的，因此需要在反向链路上明确地向发射器 反馈。这样一种反馈有时可能是极大的开销，特别是对于具有大量天 线的配置。还可能需要大量计算能力。

按照惯例，从接收器反馈整个信道矩阵G。例如，对于两个发射 天线和一个接收器天线的情况，第三代合作伙伴项目计划(3GPP)中的 闭环模式反馈对于频率选择性信道进行优化的一个相位因子，以便调 整发射器天线之一。

发明内容