[发明专利]一种发射和接收数据符号的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一般的电信领域，并且特别地涉及数字通信领域。

更特别地，本发明涉及借助于具有多个接收天线的数字通信系统来发射和接收由数据符号构成的信号，当该系统仅有一个发射天线时也被称为单输入多输出(SIMO)系统，或者当该系统具有多个发射天线时也被称为多输入多输出(MIMO)系统。

因此，本发明以优选方式适用于无线通信，该无线通信例如基于在第三代合作伙伴项目(3GPP)标准中定义的第四代或未来世代的网络(例如，长期演进(LTE)网络)，或者基于光传输网。本发明在下行链路(从基站到终端)或上行链路(从终端到基站)中同样适用良好。

本发明以优选方式还适用于频率平坦(frequency-flat)传播信道，即无回波信道(也被称为“单抽头(single tap)”信道或“平坦衰落(flat fading)”信道)。

背景技术

在已知方式中，多天线系统能够达到非常高的传输速率，MIMO信道的容量与发射天线和接收天线的最小数量成比例地增加。

在这类多天线系统中，使用大量天线(也称为“大规模多天线阵列”)的系统提供了许多优势，特别地诸如更高的数据速率、更大的传输可靠性、节省能量等等，所述的大量天线一般有大约一百或几百个天线，它们被共同置于单个地点或者在地理上分布。

对于具有平坦衰落信道的单载波系统情况下的MIMO系统，已经提议了各种数据符号传输技术。

在平坦衰落信道的特定情况下，发射机的任一天线与接收机的任一天线之间的传播信道可借助复增益来建模。因此，具有多个发射天线的发射机和具有多个接收天线的接收机之间的传播信道能够以复矩阵的形式来记录，该复矩阵被称为MIMO传播信道矩阵，在该矩阵中，每行对应一个接收天线，每列对应一个发射天线。

在那些技术当中，一部分技术依赖于发射端的MIMO传播信道矩阵的知识。该信道知识使得计算聚焦或“波束成形”矩阵Q成为可能，该聚焦或“波束成形”矩阵Q在发射天线发射数据符号之前应用到该数据符号。该预编码矩阵使得每个数据符号能够在特定的接收天线上被聚焦，以便利于接收端对接收到的数据符号的解码。

在发射端可以设想聚焦预编码的不同形式。因此，举例来说，考虑通过时间反转(time reversal)来执行聚焦预编码是可能的。利用平坦衰落信道，时间反转在于如聚焦矩阵一样使用MIMO传播信道矩阵的共轭转置。

在下面的描述中，发射和接收天线之间的传输或传播信道的概念被用来不仅覆盖数字信号在发射和接收天线之间的传播媒介(例如无线电信道或有线连接)的效果，而且被用来覆盖发射和接收天线对数字信号引发的效果。

在发射端执行这种预编码矩阵使得针对接收端的每个天线使用简单的均衡方案成为可能。由预编码矩阵乘以MIMO传播信道矩阵产生的等效信道矩阵是拟对角(quasi-diagonal)矩阵。因此，接收端不需要复杂的矩阵求逆来解码通过接收天线接收的信号。

此外，获得预编码矩阵不需要在发射端执行复杂的矩阵求逆(所需要的只是MIMO信道矩阵的共轭转置)。因此，这类传输方案特别好地适用于基于大天线阵列的MIMO系统。

然而，可以观察到，采用那种发射方案在接收端的数据符号之间留下了干扰(该干扰对应于等效信道的矩阵中的非零非对角项)，而这对性能造成了影响。换言之，采用那种传输方案，每个符号都在不同的目标接收天线上被聚焦，从而生成集中在目标天线上但与邻近接收天线相互干扰的焦点。

其他MIMO传输系统已经被提议以减少残留的符号间干扰。举例来说，这类系统是基于使用以下预编码器：

·迫零(ZF)型的预编码器：这类预编码器用来消去等效信道的矩阵的非对角项，使得集中在目标接收天线上的焦点呈现出与邻近天线的零干扰；或者

·使均方误差(MMSE)最小化的预编码器。

尽管如此，那些系统仍需要在接收端执行复杂的矩阵操作，特别是涉及矩阵求逆的操作。不幸地，第一是无法保证这些求逆运算是可行的，第二是这些矩阵求逆无法在实践中针对大量天线执行。

因此，需要这样一种数字传输方案，该方案可用于具有大量天线的多天线阵列的环境中、并且能避免目前技术水平的缺陷。

发明内容

通过提出一种用于在具有M个发射天线和N+C个接收天线的系统中实现的信号发射方法和信号接收方法，本发明特别用于满足此需要，M、N和C是用于发射N个数据符号的大于或等于1的整数参数。