[发明专利]一种在多输入多输出系统中的通信方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信技术，尤其涉及一种在多输入多输出系统中的通信方法和系统。

背景技术

根据信息论，在通信系统的发射端和接收端，或者这两端同时使用多天线阵列可以极大的提高系统的传输比特率。

图1示出了在发射端和接收端同时使用多天线阵列的具有空-时架构的无线通信系统。该系统也称为MIMO(多输入多输出)系统，其工作在瑞利散射环境，信道矩阵的各个元素可以近似看作是统计独立的。在图1所示的系统中，一个数据序列可被分成M个不相关的码元子序列，每个子序列由M个发射天线中的一个发射。M个子序列在经过一个信道矩阵为H的信道的影响后，在接收端可由N个接收天线接收。发射信号s₁，...，s_M可分别通过M个不同的天线单元a-1，...，a-M发射，相应的接收信号x₁，...，x_N分别从N个不同的天线单元b-1，...，b-N接收。在该通信系统中，发射天线单元数M最少是2，而接收天线单元数N最少是M。信道矩阵H是一个N×M的矩阵，矩阵中第i行j列的元素表示第i个接收天线和第j个发射天线通过传输信道的耦合。接收信号x₁，...，x_N在数字信号处理器中被处理以产生恢复的发射信号₁，...，_M。此图中也显示了求和成分c-1，c-2，...，c-N，它们代表包含的无法避免的噪声信号w₁，w₂，...，w_N，这些噪声信号分别加入到接收天线单元b-1，b-2，...，b-N接收到的信号中。

在图1所示的MIMO系统中，可以使用单码字(SCW：Single Code Word)模式。上述单码字模式在IEEE 802.20标准和某公司提交给LTE的提案中，都有介绍。单码字模式下，发射端使用M个虚拟天线端口向接收端发射信号，所述的M大于等于2小于等于4。在多个虚拟发射天线上，每一个时刻只传输一路编码后的数据流，该数据流内的多个符号串并转换后，再分到各个虚拟发射天线上发射。在每一个TTI，接收端只反馈一个CQI信息和一个ACK/NACK信息，其中CQI信息告诉发射端在相应的一个TTI传输一路编码后的数据采用什么样的MCS(The modulation and channel coding scheme：调制与信道编码方案)，而ACK/NACK信息告诉发射端在相应的一个TTI传输一路编码后的数据是否已经被接收端正确解码。

针对上述发送方式，接收机可以是简单的线性接收机，比如公知的MMSE(最小均方误差)equalizer(均衡器)的空时或者空频实现，也可以是复杂的对空间多路传输的数据进行非线性联合解调的接收机，比如采用干扰消除技术的非线性接收机。

IEEE 802.20标准中所规定的SCW模式中，接收端反馈空间复用的维数(Rank)K，发射端根据这个维数K，在一个TTI内的每个时刻，必定使用所有可用的M个发射天线中的K个进行空间多路传输；发射端在一个TTI内的各个时刻，交替使用所有的M个发射天线，即轮流使用各个发射天线，而不是只使用M个中固定的K个。比如发射端有4个发射天线1、2、3、4，如果在信号发射时确定用其中2个发射天线，则每一个时刻都使用2个发射天线，但是使用哪2个发射天线，是随时间变化的，几个时刻用发射天线1、2，几个时刻用发射天线3、4，几个时刻用发射天线2、3...，这样依次交替变化所使用的发射天线，直到遍历所有可能的组合(在这里共有C₄²＝6种组合，即使用天线12，天线34，天线13，天线24，天线14，天线23。

接收端通过CQICHSCW(单码字模式(SCW)信道质量指示(CQI：ChannelQuality Indicator：))信道向发射端反馈控制字CQICHSCW，以控制发射端所用的MCS以及并行发射几路信号。该控制字总共包括10个比特，其中：FormatType域占1个比特，CQIValueSCW域占5个比特，Rank域占2个比特，Reserved(即保留未使用)域占2个比特。