[发明专利]一种自适应MIMO系统及其信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体地说，涉及一种自适应的MIMO (Multiple-Input Multiple-Out-put，多输入多输出)天线系统及其信号处理方 法。

背景技术

移动通信中的MIMO技术指的是利用多根发射天线和多根接收天线进 行无线传输的技术，任何一个无线通信系统，只要其发射端和接收端均采用 了多个天线或者天线阵列，就构成了一个无线MIMO系统。在MIMO系统中， 信号通过发射端和接收端的多个天线传送和接收，从而改善每个用户的服务 质量(误比特率或数据速率)。.无线MIMO系统采用空时处理技术进行信 号处理。在多径环境下，无线MIMO系统可以极大地提高频谱利用率，增 加系统的数据传输率。根据收发两端天线数量，相对于普通的 SISO(Single-Input Single-Output，单输入单输出)天线系统，利用MIMO信道 可以成倍地提高无线信道容量，在不增加带宽和天线发送功率的情况下，频 谱利用率可以成倍地提高。同时也可以提高信道的可靠性，降低误码率。

在一般的多天线技术中，较为典型的是基站配备多根天线，因为一般认 为基站比移动终端更能承担额外的成本和空间。

在过去几年中，无线业务变得越来越重要，同时对更高网络容量和更高 性能的需求不断增长。几种选择方式如更高带宽、优化的调制方式甚至代码 复用系统实际上提高频谱效率的潜力有限。MIMO系统通过采用天线阵列， 利用空间复用技术来提高所使用带宽的效率。

通过一个以上的天线发送多组数据流称为空间复用，其中有两种类型：

第一种类型为VBLAST(Vertical Bell实验室分层空间-时间)，它发送 空间未编码的数据流，不需要考虑在接收器上对信号进行均衡处理。

第二种类型是通过空间-时间编码(即空时编码)实现的。与VBLAST 相比，空时编码提供正交编码方式，因此是独立的数据流。VBLAST方法不 能分离数据流，因此会出现多个数据流的干扰，这会使传输变得不稳定，而 前向错误编码并不总是能解决这个问题。空时编码信号的检测基于一种简单 的线性处理，并获得合理的结果。空间复用的优势是，容量的增加与发送天 线的数量线性相关。

对MIMO通信传统的研究焦点一直是只有接收端已知信道信息(CSIR)， 然而如果无线传播环境是慢衰落信道(信道参数随时间变化较慢)，例如室内 环境和本地无线网络，我们可以通过上行链路将信道信息反馈到发送端，发 送端利用反馈的信道信息对要发送的数据进行预处理便可提高系统性能。基 于这个假设，反馈--预编码方案设计逐渐成为研究的焦点。现有的反馈--预 编码方案是基于SVD(奇异值分解)的。简便起见，以2发2收的MIMO 系统为例，此方案的系统如图1所示。

参照图1所示，该SVD系统包括发射端及接收端，并包括反馈路径113。 发射端包括：信息源模块101，调制模块102，预编码模块103，串并转换 模块104，VBLAST发射模块105，及2个发射天线106；接收端包括：2 个接收天线107，预处理模块108，信道估计模块109，信号检测模块110， SVD分解模块111，解调模块112。

发射端首先对信息源101的01序列利用调制模块102进行调制，调制 过后利用从接收端经反馈路径113反馈的预编码矩阵V对调制信号进行预 编码，预编码在预编码模块103中完成，最后通过串并转换模块104进行串 并转换后在VBLAST模块中以VBLAST的形式从发射天线106发射。这里 VBLAST发射就是发送端的每根天线同时发送并行数据的其中一个。