專利名稱：一種自適應(yīng)mimo系統(tǒng)及其信號處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種自適應(yīng)的MIMO (Multiple-Input Multiple-Out-put,多輸入多輸出)天線系統(tǒng)及其信號處理方 法。
背景技術(shù)：
移動通信中的MIMO技術(shù)指的是利用多根發(fā)射天線和多根接收天線進(jìn) 行無線傳輸?shù)募夹g(shù)，任何一個無線通信系統(tǒng)，只要其發(fā)射端和接收端均采用 了多個天線或者天線陣列，就構(gòu)成了 一個無線MIMO系統(tǒng)。在MIMO系統(tǒng)中， 信號通過發(fā)射端和接收端的多個天線傳送和接收，從而改善每個用戶的服務(wù) 質(zhì)量(誤比特率或數(shù)據(jù)速率)。無線MIMO系統(tǒng)采用空時處理技術(shù)進(jìn)行信 號處理。在多徑環(huán)境下，無線MIMO系統(tǒng)可以極大地提高頻譜利用率，增 加系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸率。根據(jù)收發(fā)兩端天線數(shù)量，相對于普通的 SISO(Single-Input Single-Output,單輸入單輸出)天線系統(tǒng)，利用MIMO信道 可以成倍地提高無線信道容量，在不增加帶寬和天線發(fā)送功率的情況下，頻 譜利用率可以成倍地提高。同時也可以提高信道的可靠性，降低誤碼率。
在一般的多天線技術(shù)中，較為典型的是基站配備多根天線，因為一般認(rèn) 為基站比移動終端更能承擔(dān)額外的成本和空間。
在過去幾年中，無線業(yè)務(wù)變得越來越重要，同時對更高網(wǎng)絡(luò)容量和更高 性能的需求不斷增長。幾種選擇方式如更高帶寬、優(yōu)化的調(diào)制方式甚至代碼 復(fù)用系統(tǒng)實際上提高頻譜效率的潛力有限。MIMO系統(tǒng)通過采用天線陣列， 利用空間復(fù)用技術(shù)來提高所使用帶寬的效率。
通過一個以上的天線發(fā)送多組數(shù)據(jù)流稱為空間復(fù)用，其中有兩種類型第一種類型為VBLAST (Vertical Bell實驗室分層空間-時間)，它發(fā)送 空間未編碼的數(shù)據(jù)流，不需要考慮在接收器上對信號進(jìn)行均衡處理。
第二種類型是通過空間-時間編碼(即空時編碼)實現(xiàn)的。與VBLAST 相比，空時編碼提供正交編碼方式，因此是獨立的數(shù)據(jù)流。VBLAST方法不 能分離數(shù)據(jù)流，因此會出現(xiàn)多個數(shù)據(jù)流的干擾，這會使傳輸變得不穩(wěn)定，而 前向錯誤編碼并不總是能解決這個問題?？諘r編碼信號的檢測基于一種簡單 的線性處理，并獲得合理的結(jié)果?？臻g復(fù)用的優(yōu)勢是，容量的增加與發(fā)送天 線的數(shù)量線性相關(guān)。
對MIMO通信傳統(tǒng)的研究焦點一直是只有接收端已知信道信息(CSIR), 然而如果無線傳播環(huán)境是慢衰落信道(信道參數(shù)隨時間變化較慢)，例如室內(nèi) 環(huán)境和本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)，我們可以通過上行鏈路將信道信息反饋到發(fā)送端，發(fā) 送端利用反饋的信道信息對要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理便可提高系統(tǒng)性能?；?于這個假設(shè)，反饋-預(yù)編碼方案設(shè)計逐漸成為研究的焦點。現(xiàn)有的反饋-預(yù) 編碼方案是基于SVD (奇異值分解)的。簡便起見，以2發(fā)2收的MIMO 系統(tǒng)為例，此方案的系統(tǒng)如圖l所示。
參照圖1所示，該SVD系統(tǒng)包括發(fā)射端及接收端，并包括反饋路徑113。 發(fā)射端包括信息源模塊101,調(diào)制模塊102，預(yù)編碼模塊103，串并轉(zhuǎn)換 模塊104, VBLAST發(fā)射模塊105，及2個發(fā)射天線106;接收端包括2 個接收天線107,預(yù)處理模塊108,信道估計模塊109,信號檢測模塊IIO, SVD分解模塊111,解調(diào)模塊112。
發(fā)射端首先對信息源101的0 1序列利用調(diào)制模塊102進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制 過后利用從接收端經(jīng)反饋路徑113反饋的預(yù)編碼矩陣V對調(diào)制信號進(jìn)行預(yù) 編碼，預(yù)編碼在預(yù)編碼模塊103中完成，最后通過串并轉(zhuǎn)換模塊104進(jìn)行串 并轉(zhuǎn)換后在VBLAST模塊中以VBLAST的形式從發(fā)射天線106發(fā)射。這里 VBLAST發(fā)射就是發(fā)送端的每根天線同時發(fā)送并行數(shù)據(jù)的其中 一個。
接收端首先通過信道估計模塊109對信道進(jìn)行估計，以得到當(dāng)前的信道 參數(shù)，輸入SVD分解模塊111，對信道矩陣進(jìn)行SVD分解。SVD分解產(chǎn)生 3個矩陣f/、 S、 K ( i/ = t/xSxr') , F反饋到發(fā)射端的預(yù)編碼模塊103作 為預(yù)編碼矩陣，t/作為接收端的預(yù)處理矩陣，發(fā)送到預(yù)處理;漠塊108， S作為信號檢測中的虛擬信道矩陣，發(fā)送到信號檢測模塊110。其中S是對角元
素為信道矩陣奇異值、，X2 , ......， k的對角矩陣，所以SVD分解會將
MIMO信道分解成多個并行的虛擬子信道，參照圖2所示，為SVD方案的 虛擬信道模型。其中Xl，X2,……，XK為各虛擬子信道的發(fā)射信號，yi,y2,……， yK為各虛擬子信道的接收信號，2為加性高斯白噪聲。在接收端的信號檢測 模塊110中我們可以使用"迫零算法，，等檢測算法。檢測完后在解調(diào)模塊112 中對信號進(jìn)行解調(diào)得到0 1信息序列。
SVD方案實現(xiàn)簡單，但是有以下缺點
1、不能適應(yīng)不同相關(guān)性的信道
實際的MIMO信道是非常復(fù)雜的，信道的參數(shù)受很多因素的影響。在 接收端如果兩個天線之間接收相同信號時信號的包絡(luò)很"相似"，我們就稱此 對天線的相系數(shù)較大。相關(guān)系數(shù)較大的信號實際上是信號沒有通過足夠的 散射過程就到達(dá)接收端，而MIMO系統(tǒng)的增益很大程度上是依靠信號的散 射得到的，所以在相關(guān)系數(shù)較大的信道MIMO系統(tǒng)的性能往往會變差。
傳統(tǒng)的SVD方案對信道的相關(guān)性很敏感，在相關(guān)性較大的信道SVD方 案的性能會變得很差，甚至無法使用。
2、對天線的數(shù)量有限制
SVD方案結(jié)合傳統(tǒng)使用的VBLAST方案，均要求發(fā)射天線數(shù)(Nt)不 能大于接收天線數(shù)(Nr)。在實際應(yīng)用中基站處的天線數(shù)往往大于移動終端 (如手機(jī))的天線數(shù)，所以SVD方案對天線數(shù)量的限制在一定程度上影響 了MIMO的實際應(yīng)用。
為了解決SVD方案在接收天線數(shù)小于發(fā)射天線數(shù)即NKNt的情況下無 法適用的不足，在進(jìn)行VBLAST系統(tǒng)的接收端信號檢測時，現(xiàn)有技術(shù)為對 所有發(fā)射天線進(jìn)行空時編碼，以4發(fā)2收MIMO為例，系統(tǒng)如圖3所示
參照圖3所示，為利用空時編碼的4發(fā)2收VBLAST系統(tǒng)。該系統(tǒng) 包括發(fā)射端和接收端，發(fā)射端包括信息源模塊301,調(diào)制模塊302，預(yù)編 碼模塊303，串并轉(zhuǎn)換模塊304,空時編碼模塊314， VBLAST模塊305， 4 個發(fā)射天線306;接收端包括2個接收天線307，線性組合模塊308,信道估計模塊309，空時解碼模塊310,及判決模塊311，解調(diào)模塊312。該系統(tǒng) 在發(fā)射端利用空時編碼;漠塊314對信號進(jìn)行空時編碼，相應(yīng)地在接收端31 通過空時解碼模塊310對信號進(jìn)行空時解碼。
空時編碼本來的用途是通過發(fā)送端重復(fù)發(fā)射相同的數(shù)據(jù)的不同形式(如 發(fā)射其負(fù)值、共軛值或多個信號的不同線性組合)來達(dá)到接收端的性能提升， 這里利用空時碼還有虛擬增加接收端天線數(shù)目的作用。
例如4發(fā)2收的MIMO系統(tǒng)，如果不用空時碼，接收端將是一個只有2 個方程的4元方程組(不將噪聲看成未知數(shù))，不能求解。使用空時碼后發(fā)送 端反復(fù)發(fā)射相同數(shù)據(jù)的不同形式4次，接收端的方程組的方程數(shù)變成8個， 可以求解。
但是上述的利用對所有發(fā)射天線進(jìn)行空時編碼的方法也存在以下問題
首先，與傳統(tǒng)的SVD方案類似，該技術(shù)方案在高相關(guān)性的信道條件下 性能4艮差。
其次，該方案的容量較低。
如4個發(fā)送天線的空時編碼，4個發(fā)送天線在4個時隙發(fā)送了 4個不同 的數(shù)據(jù)，碼率(平均每個時隙發(fā)送的不同數(shù)據(jù)數(shù)目)為1，這只相當(dāng)于SISO 系統(tǒng)的發(fā)送速率，系統(tǒng)容量大大下降。
可見，利用SVD分解對信號進(jìn)行處理在相關(guān)性較大的信道中性能很差， 甚至無法使用，同時又不能適應(yīng)不同的天線數(shù)目；而利用空時編碼雖然能適 應(yīng)不同的天線數(shù)目，但是同樣在高相關(guān)性的信道條件下性能很差，并且系統(tǒng) 容量較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的4支術(shù)問題是提供一種自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)，對系統(tǒng)進(jìn)行 優(yōu)化，使之能適應(yīng)高相關(guān)性信道的性能。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)，包括 發(fā)射端、接收端，及從所述接收端到所述發(fā)射端的反饋路徑，所述發(fā)射端包 括天線，所述接收端包括信號檢測模塊，所述接收端還包括統(tǒng)一信道分解模塊，所述統(tǒng)一信道分解模塊對信道矩陣進(jìn)行分解，分解出預(yù)編碼矩陣經(jīng)所述 反饋路徑反饋到所述發(fā)射端，分解出加權(quán)系數(shù)矩陣發(fā)送到所述信號檢測模 塊。
進(jìn)一步，所述天線被分為多組；所述系統(tǒng)還包括空時編碼模塊，所述空 時編碼模塊分別與分組的天線連接，對信號分組進(jìn)行空時編碼。
進(jìn)一步，所述天線兩個分為一組。
進(jìn)一步，所述信號檢測模塊為SIC - MMSE檢測模塊。
本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)，使 之能適應(yīng)不同的發(fā)射、接收天線數(shù)。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)，包括 發(fā)射端、接收端，所述發(fā)射端包括天線，所述天線被分為多組，還包括與天 線組數(shù)相對應(yīng)的空時編碼模塊，所述天線組分別與空時編碼模塊連接。
進(jìn)一步，所述接收端包括信號檢測模塊及矩陣分解模塊，所述矩陣分解 模塊對信道矩陣進(jìn)行分解，分解出預(yù)編碼矩陣反饋到發(fā)射端，分解出加權(quán)系
數(shù)矩陣發(fā)送到所述信號檢測模塊。
進(jìn)一步，所述矩陣分解模塊為統(tǒng)一信道分解模塊。
本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)，使 之能適應(yīng)高相關(guān)性信道的性能，同時能適應(yīng)不同的發(fā)射、接收天線數(shù)，并提 升系統(tǒng)的容量、性能。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)，包括 發(fā)射端、接收端，及從所述接收端到所述發(fā)射端的反饋路徑，所述發(fā)射端包 括天線，所述接收端包括信號檢測模塊及矩陣分解模塊，所述天線分組，還 包括與天線組數(shù)相對應(yīng)的空時編碼模塊，所述天線組分別與空時編碼模塊連 接；所述矩陣分解模塊對信道矩陣進(jìn)行分解，分解出預(yù)編碼矩陣反饋到發(fā)射 端，分解出加權(quán)系數(shù)矩陣到所述信號檢測模塊。
進(jìn)一步，所述矩陣分解模塊為統(tǒng)一信道分解模塊。
本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種接收端，使之能適應(yīng)高相關(guān)性信道的性能，并提升系統(tǒng)的容量、性能。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種接收端，用于對MIMO系 統(tǒng)發(fā)射端的信號進(jìn)行接收，包括信號檢測模塊，還包括統(tǒng)一信道分解模塊， 所述統(tǒng)一信道分解模塊對信道矩陣進(jìn)行分解，分解出預(yù)編碼矩陣反饋到發(fā)射 端，分解出加權(quán)系數(shù)矩陣發(fā)送到所述信號檢測模塊。
進(jìn)一步，所述信號檢測模塊為SIC-MMSE檢測模塊。
本發(fā)明所要解決的另 一個技術(shù)問題是提供一種發(fā)射端，使之能適應(yīng)不同 的發(fā)射、接收天線數(shù)。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種發(fā)射端，用于對MIMO系 統(tǒng)的信號進(jìn)行發(fā)送，包括天線及空時編碼模塊，所述天線被分為多組，所述 空時編碼模塊數(shù)量與天線組數(shù)相對應(yīng)，所述空時編碼模塊分別與天線組連 接，對信號進(jìn)行空時編碼后經(jīng)分組的天線發(fā)出。
進(jìn)一步，所述天線兩個分為一組。
本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)的信 號處理方法，使之能適應(yīng)高相關(guān)性信道的性能，同時能適應(yīng)不同的發(fā)射、接 收天線數(shù)，并提升系統(tǒng)的容量、性能。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)的信號 處理方法，用于對發(fā)射端到接收端的信號進(jìn)行處理，其特征在于，包括以下 步驟
(1) 將發(fā)射端的天線進(jìn)行分組；
(2) 發(fā)射端產(chǎn)生信號，并對所述信號分組進(jìn)行空時編碼；
(3) 空時編碼后的信號通過分組的天線發(fā)出；
(4) 接收端接收到所述分組的信號，進(jìn)行矩陣分解后反饋到發(fā)射端。
進(jìn)一步，所述接收端包括信道估計模塊、信號檢測模塊及矩陣分解模塊， 所述信道估計模塊與矩陣分解模塊連接，在步驟(4)中，信道估計模塊接 收到所述分組的信號后進(jìn)行處理，得到信道參數(shù)發(fā)送到所述矩陣分解模塊，所述矩陣分解模塊對信道矩陣進(jìn)行矩陣分解，分解出預(yù)編碼矩陣反饋到發(fā)射 端，分解出加權(quán)系數(shù)矩陣發(fā)送到所述信號檢測模塊。
進(jìn)一步，步驟(4)中所述矩陣分解模塊為統(tǒng)一信道分解模塊。
本發(fā)明使用了 UCD分解反饋方案，該方案可以在保證系統(tǒng)容量最大的 情況下大幅提升系統(tǒng)的誤碼率性能，使系統(tǒng)在不同的信道環(huán)境下(如高相關(guān) 性信道)，仍能正常工作。另外，在接收天線數(shù)少于發(fā)送天線數(shù)的情況下結(jié) 合空時編碼、天線分組和UCD分解反饋技術(shù)，不僅使系統(tǒng)可以適應(yīng)這樣的 天線數(shù)，進(jìn)行正常工作，而且較現(xiàn)有方案提升了系統(tǒng)容量和誤碼率性能。


圖1為基于SVD分解的2發(fā)2收MIMO系統(tǒng)示意圖2為SVD方案的虛擬信道模型；
圖3為利用空時編碼的4發(fā)2收VBLAST系統(tǒng)；
圖4為本發(fā)明基于UCD分解的2發(fā)2收自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)示意圖5為本發(fā)明利用空時編碼和發(fā)送端天線分組實現(xiàn)4發(fā)2收MIMO系 統(tǒng)示意圖6為本發(fā)明對2個發(fā)射天線同時進(jìn)行空時編碼的示意圖7為本發(fā)明基于UCD分解的4發(fā)2收自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式
從SVD方案的角度來看，信道的高相關(guān)性導(dǎo)致了信道奇異值的降低， 也就導(dǎo)致了虛擬子信道信號增益的降低。信道參數(shù)一定的情況下各子信道的 總增益是一定的，所以對于不同的MIMO方案，信道相關(guān)性的升高可以認(rèn) 為是信道增益的下降，而對于具有多個子信道的MIMO架構(gòu)，系統(tǒng)的誤碼 率性能是由最差子信道決定的，所以在保證系統(tǒng)容量的前提下優(yōu)化最差信道 (也就是使各子信道增益相同)，便可最大限度提高系統(tǒng)性能。
本發(fā)明通過采用一種稱為"統(tǒng)一信道分解，，(Uniform ChannelDecomposition, UCD )的方案來進(jìn)行發(fā)送端的預(yù)編碼和接收端的信號檢測， 保證系統(tǒng)容量最大的同時在MMSE (使誤差均方值和最小)檢測準(zhǔn)則下使 各虛擬子信道的增益相同。
本發(fā)明還通過對發(fā)射端的天線進(jìn)行分組，及對信號分組進(jìn)行空時編碼， 使系統(tǒng)能適應(yīng)不同的天線數(shù)目。
另外，本發(fā)明結(jié)合UCD分解、空時編碼、天線分組，提供了一種自適 應(yīng)MIMO系統(tǒng)架構(gòu)，在提高系統(tǒng)性能的同時能適應(yīng)不同天線數(shù)量的要求。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。 優(yōu)選實施例一
參照圖4所示，為本發(fā)明基于UCD分解的2發(fā)2收自適應(yīng)MIMO系統(tǒng) 示意圖。該系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端及反饋路徑413，發(fā)射端包括信息源 模塊401，調(diào)制模塊402，預(yù)編碼模塊403,串并轉(zhuǎn)換模塊404, VBLAST 模塊405,及2個發(fā)射天線406;接收端包括2個接收天線407，線性組合 器408,信道估計模塊409， MIC-MMSE檢測模塊410, UCD分解模塊411, 解調(diào)模塊412。
對于信號檢測模塊，本實施例采用MIC-MMSE檢測模塊，當(dāng)然實際 應(yīng)用中還可以使用其他類型的信號檢測模塊。這對于優(yōu)選實施例三同樣適 用。
UCD分解模塊410分解出矩陣F及矩陣W,矩陣F為預(yù)編碼矩陣，經(jīng) 反饋路徑413反饋到發(fā)射端的預(yù)編碼模塊403，參與信號的預(yù)編碼處理；矩 陣W為SIC(連續(xù)干擾消除，即對需要檢測的信號分層，每一層檢測完后的 結(jié)果代入下一層以消除層間干擾)-MMSE檢測需要的加權(quán)系數(shù)矩陣，經(jīng)UCD 分解模塊410發(fā)送至SIC - MMSE檢測模塊409,參與信號的檢測處理。 UCD分解模塊的具體工作過程參照優(yōu)選實施例三所述。 如前所述，對于具有多個子信道的MIMO架構(gòu)，系統(tǒng)的誤碼率性能是 由最差子信道決定的。UCD方案最大程度地優(yōu)化了最差子信道，從而優(yōu)化 了系統(tǒng)性能，使之在高相關(guān)性信道條件下也可以使用。優(yōu)選實施例二
在接收天線少于發(fā)送天線的情況下，相對于現(xiàn)有技術(shù)空時編碼方案碼率 較低的問題，我們提出將發(fā)送天線分組的方案。以4發(fā)2收MIMO為例， 該方案的框圖如圖5所示。
參照圖5所示，為本發(fā)明利用空時編碼和發(fā)送端天線分組實現(xiàn)4發(fā)2收 MIMO系統(tǒng)示意圖。該系統(tǒng)發(fā)射端包括信息源模塊501,調(diào)制模塊502， 串并轉(zhuǎn)換模塊503,空時編碼模塊504,發(fā)射天線505;接收端包括接收 天線506，線性組合器模塊507, SIC-MMSE檢測模塊508，解調(diào)模塊509。 本實施例中接收天線506為2個，發(fā)射天線505為4個，接收天線506少于 發(fā)射天線505的數(shù)目，將發(fā)射天線每2個分為一組。本實施例中的空時編碼 才莫塊504為2個，與天線的組^t相對應(yīng)。
本實施例僅實例性地給出了天線分組的數(shù)目及空時編碼模塊的數(shù)目，當(dāng) 然天線也可以采用其他的數(shù)目進(jìn)行分組，并且所述空時編碼模塊的數(shù)目與天 線的組數(shù)相對應(yīng)。這對于優(yōu)選實施例三是同樣適用的。
假設(shè)一共分了 K組，那么每組發(fā)送天線在兩個時隙發(fā)送2個不同數(shù)據(jù)， 參照圖6所示，為本發(fā)明對2個發(fā)射天線同時進(jìn)行空時編碼的示意圖。發(fā)射 端在當(dāng)前時刻空時編碼前的數(shù)據(jù)分別為c, c2,經(jīng)過空時編碼后形成第一、
二天線組的數(shù)據(jù)為卜—，)，其中Z表示c的共軛，且分別在t、 t+T時刻發(fā)
送第一列、第二列數(shù)據(jù)。發(fā)送端平均每個時隙發(fā)送K個不同數(shù)據(jù)，效率比 現(xiàn)有方案二提高了K倍。此方案要求接收天線數(shù)不少于K。
優(yōu)選實施例三
為了使MIMO系統(tǒng)能適應(yīng)不同的天線數(shù)、不同的相關(guān)性信道環(huán)境，我 們提出 一種新的自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)。
參照圖7所示，為本發(fā)明基于UCD分解的4發(fā)2收自適應(yīng)MIMO系統(tǒng) 示意圖。該系統(tǒng)包括發(fā)射端和接收端及反饋路徑713。發(fā)射端包括信息源模塊701,調(diào)制模塊702,預(yù)編碼模塊703,串并轉(zhuǎn)換模塊704，空時編碼模 塊705,發(fā)射天線706;接收端包括接收天線707,線性組合器708，信道 估計模塊709， SIC-MMSE檢測模塊710， UCD分解模塊711，解調(diào)模塊 712。
由圖中可以看出，本實施例的發(fā)射天線706為4個，分為兩組，每組為 2個，相應(yīng)的空時編碼才莫塊705為也為兩個。而接收端71的接收天線為2 個。信號在發(fā)射端經(jīng)過串并轉(zhuǎn)換模塊704進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換后，分為兩組輸入到 兩個空時編碼;漢塊705，進(jìn)行空時編碼后經(jīng)過兩組發(fā)射天線706分別發(fā)出。 空時編碼的示意圖如上述的圖6所示。接收端接收到信號后，首先由信道估 計模塊709得到信道參數(shù)，發(fā)送到UCD分解模塊711，再由UCD分解模塊 711分解出矩陣F及矩陣W,矩陣F經(jīng)反饋路徑713反饋到發(fā)射端的預(yù)編碼 模塊703,矩陣W經(jīng)UCD分解模塊711發(fā)送至SIC _ MMSE檢測模塊710, 參與信號的檢測處理。
接收端4企測過程如下
假設(shè)當(dāng)前信道為塊衰落(在較短時間內(nèi)信道參數(shù)不變)，信道矩陣為
Al Al gll 《21 ,爽2 gl2 g22V1
(信道矩陣的行數(shù)等于接收天線數(shù)，列數(shù)等于發(fā)射天線
數(shù)),發(fā)射端在當(dāng)前時刻第1、2天線組空時編碼前的數(shù)據(jù)分別為q ^、A &。 接收端的第一個接收天線707在連續(xù)兩個時隙接收到的字符&、 ^可
寫為
&=+v _ g"++"12(2)
令n—"n 《f、 c = (cc2)r、 s = (^ s2)r、 /7!—Z7n 《2f,于是1 、 2式 可寫為
^ = //f + Gp + 7^ ( 3 )
其中巧是均值為零的加性高斯白噪聲。
同理可得接收端第二個接收天線707處的接收信號&、 r22 (令 r2 )可寫為
r2 = i/2c + G2>y + ;72
其中
<formula>formula see original document page 15</formula>
我們定義全局接受信號向量r為:
<formula>formula see original document page 15</formula>
7式中的c、 s為空時編碼前的原始調(diào)制數(shù)據(jù)，//為4行4列的4矩陣， 可是看為虛擬的傳輸信道。對7式進(jìn)行SIC-MMSE檢測便可得到原始數(shù)據(jù)。
本發(fā)明使用UCD分解反饋來對發(fā)送信息進(jìn)行預(yù)編碼。在接收天線數(shù)少 于發(fā)射天線數(shù)時，通過對天線分組和空時編碼對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，能適應(yīng) 不同的天線數(shù)。結(jié)合UCD分解、天線分組和空時編碼對發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行再次 處理，在提高系統(tǒng)性能的同時，能適應(yīng)不同的天線數(shù)。
當(dāng)然，本發(fā)明的優(yōu)選實施例不是對本發(fā)明技術(shù)方案的限定，對本發(fā)明的 技術(shù)特征所作的等同替換，或相應(yīng)的改進(jìn)，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)，包括發(fā)射端、接收端，及從所述接收端到所述發(fā)射端的反饋路徑，所述發(fā)射端包括天線，所述接收端包括信號檢測模塊，其特征在于，所述接收端還包括統(tǒng)一信道分解模塊，所述統(tǒng)一信道分解模塊對信道矩陣進(jìn)行分解，分解出預(yù)編碼矩陣經(jīng)所述反饋路徑反饋到所述發(fā)射端，分解出加權(quán)系數(shù)矩陣發(fā)送到所述信號檢測模塊。
2、 如權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)，其特征在于，所述天線被 分為多組；所述系統(tǒng)還包括空時編碼模塊，所述空時編碼模塊分別與分組的 天線連接，對信號分組進(jìn)行空時編碼。
3、 如權(quán)利要求2所述的自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)，其特征在于，所述天線兩 個分為一組。
4、 如權(quán)利要求l所述的自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)，其特征在于，所述信號檢 測才莫塊為SIC - MMSE ^r測才莫塊。
5、 一種自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)，包括發(fā)射端、接收端，所述發(fā)射端包括天 線，其特征在于，所述天線;陂分為多組，還包括與天線組數(shù)相對應(yīng)的空時編 碼模塊，所述天線組分別與空時編碼模塊連接。
6、 如權(quán)利要求5所述的MIMO系統(tǒng)，其特征在于，所述接收端包括信 號檢測模塊及矩陣分解模塊，所述矩陣分解模塊對信道矩陣進(jìn)行分解，分解 出預(yù)編碼矩陣反饋到發(fā)射端，分解出加權(quán)系數(shù)矩陣發(fā)送到所述信號檢測模 塊。
7、 如權(quán)利要求6所述的MIMO系統(tǒng)，其特征在于，所述矩陣分解模塊 為統(tǒng)一信道分解模塊。
8、 一種自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)，包括發(fā)射端、接收端，及從所述接收端到 所述發(fā)射端的反饋路徑，所述發(fā)射端包括天線，所述接收端包括信號檢測模 塊及矩陣分解;^莫塊，其特征在于，所述天線分組，還包括與天線組數(shù)相對應(yīng) 的空時編碼模塊，所述天線組分別與空時編碼才莫塊連接；所述矩陣分解模塊對信道矩陣進(jìn)行分解，分解出預(yù)編碼矩陣反饋到發(fā)射端，分解出加權(quán)系數(shù)矩 陣到所述信號檢測模塊。
9、 如權(quán)利要求8所述的MIMO系統(tǒng)，其特征在于，所述矩陣分解模塊 為統(tǒng)一信道分解;f莫塊。
10、 一種接收端，用于對MIMO系統(tǒng)發(fā)射端的信號進(jìn)行接收，包括信 號檢測模塊，其特征在于，還包括統(tǒng)一信道分解模塊，所述統(tǒng)一信道分解模 塊對信道矩陣進(jìn)行分解，分解出預(yù)編碼矩陣反饋到發(fā)射端，分解出加權(quán)系數(shù) 矩陣發(fā)送到所述信號檢測模塊。
11、 如權(quán)利要求IO所述的接收端，其特征在于，所述信號檢測模塊為 SIC-MMSE檢測模塊。
12、 一種發(fā)射端，用于對MIMO系統(tǒng)的信號進(jìn)行發(fā)送，包括天線及空 時編碼模塊，其特征在于，所述天線被分為多組，所述空時編碼模塊數(shù)量與 天線組數(shù)相對應(yīng)，所述空時編碼模塊分別與天線組連接，對信號進(jìn)行空時編 碼后經(jīng)分組的天線發(fā)出。
13、 如權(quán)利要求12所述的發(fā)射端，其特征在于，所述天線兩個分為一組。
14、 一種自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)的信號處理方法，用于對發(fā)射端到接收端 的信號進(jìn)行處理，其特征在于，包括以下步驟(1) 將發(fā)射端的天線進(jìn)行分組；(2) 發(fā)射端產(chǎn)生信號，并對所述信號分組進(jìn)行空時編碼；(3) 空時編碼后的信號通過分組的天線發(fā)出；(4) 接收端接收到所述分組的信號，進(jìn)行矩陣分解后反饋到發(fā)射端。
15、 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述接收端包括信道估 計模塊、信號檢測模塊及矩陣分解模塊，所述信道估計模塊與矩陣分解模塊連接，在步驟(4)中，信道估計模塊接收到所述分組的信號后進(jìn)行處理，得到信道參數(shù)發(fā)送到所述矩陣分解模塊，所述矩陣分解模塊對信道矩陣進(jìn)行 矩陣分解，分解出預(yù)編碼矩陣反饋到發(fā)射端，分解出加權(quán)系數(shù)矩陣發(fā)送到所 述信號檢測模塊。
16、如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，步驟(4)中所述矩陣分 解模塊為統(tǒng)一信道分解模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)及其信號處理方法，包括發(fā)射端、接收端，及從接收端到發(fā)射端的反饋路徑，發(fā)射端包括天線，接收端包括信號檢測模塊，接收端還包括統(tǒng)一信道分解模塊，統(tǒng)一信道分解模塊對信道矩陣進(jìn)行分解，分解出預(yù)編碼矩陣經(jīng)反饋路徑反饋到發(fā)射端，分解出加權(quán)系數(shù)矩陣發(fā)送到信號檢測模塊。本發(fā)明還公開了一種自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)，對發(fā)射端的天線進(jìn)行分組，并包括與天線組數(shù)相對應(yīng)的空時編碼模塊，天線組分別與空時編碼模塊連接。本發(fā)明還公開了一種自適應(yīng)MIMO系統(tǒng)，將上述的兩種系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合。本發(fā)明的MIMO系統(tǒng)及其信號處理方法能適應(yīng)高相關(guān)性信道的性能，同時能適應(yīng)不同的發(fā)射、接收天線數(shù)，并提升系統(tǒng)的容量、性能。
文檔編號H04B7/06GK101321009SQ20071011063
公開日2008年12月10日 申請日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日
發(fā)明者力 張, 王文煥, 王衍文 申請人:中興通訊股份有限公司