[发明专利]MIMO天线系统的预处理系统和方法

说明书

相关申请

本发明涉及美国专利申请[US-10609149]“使用过期信道状态 信息的天线构造选择(Antenna Configuration Selection Using Outdated Channel State Information)”，与本发明一起申请，在此，其披露通过引用 被结合到本文。 技术领域

本发明通常涉及多输入多输出(MIMO)天线系统，特别涉及 在MIMI天线系统里的预处理。 发明背景

与单输入单输出(SISO)天线系统相比，多输入多输出(MIMO) 天线系统在发射机上使用多个天线和在接收机上使用多个天线，以在相同 的带宽和能耗上提高通信吞吐量和/或范围。例如，多个天线通常提高系统 内的范围。而且例如，当使用多组天线时，在系统里可以发送和接收多个 同时的数据流，从而提高数据吞吐量。MIMO系统的一个使用是发送同一 数据的多个流到一个具有多个天线的接收机。接着，在接收机内的一个处 理单元使用冗余数据流以建立一个更可靠的数据副本。这样，MIMO系统 也可以被用来提高数据传送的可靠性。

在发送/接收系统里，通常有至少两种方式来运行一个通信系 统。一种方式被称为“时分双工(TDD)”，其使用一个单信道用于前向 (forward)链路(来自发射机)和反向(reverse)链路(到发射机)。不 同时隙被用于进行前向和反向链路传送。另一种方式是频分双工(FDD)， 其使用一个信道用于前向链路，另一个信道用于反向链路，这两个信道被 一个保护频带(guard band)分隔开。

不管是使用TDD还是FDD，MIMO系统都能够受益于预处理， 其在一个前向或反向链路数据突发(data burst)之前确定天线选择和波束 向量上的功率分配。预处理通常是通过测量一个给定信道的质量并相应地 调整下一次传送而完成的。在一个TDD系统里，发射机可以通过检查反 向链路突发数据来测量其信道的质量。这是因为前向和反向链路使用同一 信道。但是，在FDD系统里，仅是接收机在前向链路信道上接收突发数据。 因此，前向链路信道质量的测量最好是在接收机而不是发射机上进行测量。

此外，由于在第一前向突发数据和第二前向突发数据之间(在 FDD系统里)以及在反向突发和前向突发之间(在TDD系统里)的时间 偏差(time offset)，在测量时的信道质量是过期了一段时间的，预处理即 是为下一次突发时间而做的。基于过期信息的预处理经常导致通信性能降 级。所以，各种系统使用测量的信道质量，并在其上应用一个算法，来预 测在预处理时间上的信道质量。这样有助于确保更多相关信道信息被用于 预处理。

例如，TDD系统有可能采用一种技术，发射机测量信道质量， 立即实施预处理，然后使用特别为突发时间预测的信道质量用于下一次前 向突发。这与FDD系统相反，其中前向信道质量信息是在接收机上进行测 量，并且其中接收机通常对未来前向突发的时间没有认识。这至少产生了 两个问题：1)当信道信息不在发射机上时如何做前向突发的预处理，和2) 当不知道下一次突发的时间时如何预测信道信息。 发明概述

本发明的各种实施例涉及在MIMO天线系统里提供预处理的 系统和方法。在一个示范实施例里，MIMO系统是一个频分双工(FDD) 系统，其在接收机上测量一个前向链路的信道状态信息(CSI)。接着，接 收机产生从基准时间开始的多个时间偏差点的预测的CSI。预测的CSI被 接收机用来产生空时(space time)处理方案。通常，对每个时间偏差产生 至少一个方案。结果是接收机有多个方案，每个方案对应预测的CSI。例 如，方案可能是指定使用一个或多个发射机天线的控制信息。

另外在此例子里，接收机建立一个方案表格。方案可以由从基 准时间开始的时间偏差索引。接收机传送方案表格到发射机。在下一次前 向突发之前，发射机从表格内选择一个对应突发时间的方案，并执行前向 链路突发。

在另一个例子里，方案表格是由可靠性值(即一个显示预测的 CSI的可靠性的值)索引。可靠性与时间偏差相关，从而每个方案有一个 对应的可靠性值。基于可靠性值，发射机可以选择一个方案。