[发明专利]闭环MIMO系统和方法

说明书

本申请是申请号为200780017127.2，申请日为2007年3月19日，发明名称为“闭环MIMO系统和方法”的专利申请的分案申请。

相关申请

本申请要求在2006年3月17日提交的申请号为60/783711的美国临时专利申请的优先权，在此通过引用将其整体并入。

技术领域

本发明涉及一种闭环MIMO（多输入多输出）技术，更具体地，涉及与预编码有关的闭环MIMO技术。

背景技术

闭环MIMO旨在显著提高流动用户设备（UE）的吞吐率和可靠性。

在UMTS（通用移动电信系统）LTE（长期演进）中，推荐预编码作为闭环MIMO的主要方案之一。采用预编码的系统在发射前用预编码矩阵F乘以对于每根发射天线包含一个元素的数据符号矢量接收信号被定义为其中H是信道矩阵，是噪声。对于有两根发射天线和两根接收天线的系统，每个都是具有两个元素的矢量，H是2×2矩阵，并且F是2×2矩阵。预编码矩阵F从称为码本{F}的一组预定义的矩阵中挑选。在一些情况下，接收机指示发射机使用哪个预编码矩阵。对于FDD（频分双工）空中接口，识别预编码矩阵的信息可以通过信道探测（sounding）方案和码本索引方案之一反馈。TDD（时分系统）也可以使用基于码本的方案。D.J.Love等在2005年8月，IEEE Trans.Inf.Theory,第51卷、第8号、第2967－2976页的文章“Limited Feedback Unitary Pre-coding for Spatial Multiplexing Systems”中描述了用于MIMO发射的预编码方案的一个具体例子。

码本索引反馈涉及接收机用信号通知发射机将使用哪个预编码矩阵的索引（所谓的码字索引）。存在多个索引，其中每一个对应于各自的预编码矩阵。然而，有一个问题是码本索引反馈方案使用大量的上行链路无线电资源。

对于基于公共导频的预编码方案出现另一个问题。在基于公共导频的方案中，导频不进行预编码，因而具有不同于数据的信道矩阵。在这种情况下如果接收机知道发射机使用的预编码矩阵，它就可以用预编码效应重建所述信道矩阵。但是，如果接收机使用不同于发射机所使用的预编码矩阵，则所构造的有效数据信道矩阵将是错误的。结果，由于不正确的信道基准，所以检测到的数据将是无用的。在这种情形下，不正确检测的数据也不能用于H-ARQ用途。

图1示出对于两根发射天线情形的公共导频的一个例子。在图1中（以及下面描述的其它图），水平轴210是频率（OFDM（正交频分复用）子载波），垂直轴212是时间（OFDM符号）。每个小圆圈代表在特定OFDM符号期间在特定子载波上的一次发射。在位置214处通过第一发射天线Tx-1发射导频，在位置216处通过第二发射天线Tx-2发射导频。剩余的位置可用于两根天线的数据发射。在图示的例子中，数据包括第一UE（UE-1）的预编码数据218以及第二UE（UE-2）的预编码数据220。典型地，应用于预编码数据218的预编码不同于应用于预编码数据220的预编码。对于公共导频方案，两个UE使用相同的导频，因此这些导频不可能被预编码。

在一些现有方案中，码字索引以不同的方式反馈。换句话说，当前索引和前一索引之间的差异被反馈而不是码字索引本身被反馈。基于公共导频的闭环MIMO方案的另一个问题与发射差分码字索引时出现的错误相关。闭环MIMO一般供信道条件不会快速变化的流动UE使用。对于每个给定的当前使用的预编码矩阵，定义可能的下一码字的小子集，例如，由于慢信道变化最有可能从全集中选择的那些。码字的子集可以用几种方式来确定，例如空间相关和矩阵相关。如果与这个子集相关联的索引被反馈而不是来自整个码字集合的索引被反馈，则只需要较少的位。但是，如果出现反馈错误，对于随后的预编码更新，发射机将继续使用错误的子集。也就是说，反馈错误在差分码字索引反馈中传播。考虑下面的例子。假定发射机和接收机在开始时是同步的，并且都使用码字V₀。现在利用差分码本索引反馈，新的码字将是与V₀相关联的小差分码本中的V₁。由于出现错误，发射机认为应该使用也来自与V₀相关联的小差分码本中的V₂。对于接下来的反馈，接收机将反馈与V₁相关联的差分索引，但是发射机将从与V₂相关联的差分码本中得到新的码字，并且这将继续进行。这就是错误传播的方式。