[发明专利]在多天线通信系统中实现信号空间分集的发送端设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种高速无线通信系统，更具体地，本发明涉及一种在多天线通信系统(MIMO：多输入多输出系统)实现信号空间分集的发送端设备、系统和方法，能够在MIMO预编码系统中实现一种空间分集结构，并且利用本发明的空间分集结构，与传统的每个码字的CQI(信道质量信息)反馈相比，能够减少反馈量并提高反馈性能。本发明适用于各种蜂窝体制下的高速无线通信系统及高吞吐量无线局域网系统，特别适用于正交频分复用(OFDM)无线通信系统。

背景技术

当前，对多输入多输出(MIMO)预编码技术已经进行了一定的研究。在下行MIMO系统中，为了提高接收信噪比，降低用户间干扰，在3GPP(第三代伙伴计划)讨论的长期演进(LTE)提案中，建议采用预编码的方式。预编码就是对信道矩阵进行SVD(奇异值分解)，在发送端(基站端)利用右奇异矩阵对数据进行加权，在接收端，利用左奇异矩阵对数据进行加权。

通过以上的处理，可以得到互相独立的并行信道。如图1的上部所示，MCS(调制编码选择)装置100根据反馈的CQI信息对用户数据进行MCS选择。然后，调制装置101根据MCS选择的结果，将数据比特流调制成符号。MIMO预编码装置102根据接收端的反馈，对发送符号进行预编码。

假设发送符号的向量x＝[x₁、x₂、…、x_N]^T，则预编码后的发送符号向量为：

y＝V_Nx    (1)

其中，预编码矩阵V由信道H的SVD分解在接收端的信道处理装置103中得到，

H＝UDV^H  (2)

在(2)中，假设有M个发送天线，K个接收天线，需要输出N个层/流，M≥N，则H为K×M的矩阵.U为H的左奇异矩阵，V为H的右奇异矩阵，D为对角阵，其对角线的元素为H的奇异值。U和V为酉矩阵。D的对角线元素为a₁、a₂、…、a_M，而且a₁＞a₂…＞a_M。V_N为V的前N列，为M×N的矩阵。这样，通过接收端用U^H对信号进行加权。这样，预编码前的符号等效的信道如图1的下部所示。经过预编码，其等效的信道是x₁经过增益为a₁的信道到达接收端，x₂经过增益为a₂的信道，依次类推。其中，x₁，x₂，…，x_N经过预编码后，其等效的信道为互不干扰的并行信道。

为了多用户调度或者MCS(调制编码选择)。移动台(接收端)还通常将CQI的信息反馈给基站(发送端)，然后基站根据该CQI对移动台进行资源分配。在LTE的提案中，对CQI的反馈主要有：每个码字的CQI反馈和每个数据流的CQI反馈。

图2给出了码字到层的映射示意图.对秩＝1和秩＝2的情况，每个码字的CQI反馈和每个流的CQI反馈是一样的。在本发明中，层/流/虚天线均指的是图1的下部中的并行信道，数据流在并行信道上传输。

对于以上所述两种CQI的反馈来说，一个编码流或一个码字根据CQI进行MCS选择的方法主要有两种.一种是每个层根据CQI独立进行调制(流相关调制和流公共编码速率)，一种是所有的层使用同一种调制(流公共调制和编码速率)。图3给出了这两种情况的示意图。

下面将介绍信号空间分集的概念。

信号空间分集是通过变换，将一个信号分解成不同的成分，然后使每个信号通过独立的衰落。这样，这个信号的所有成分都处于深衰落的可能性比较小。在接收端通过多个符号的联合检测可以提高性能。

图4给出了传统的信号空间分集的一种形式。在图4中，调制装置401将信息比特调制为符号。旋转装置402将原始的调制符号旋转一个角度，如图5所示。在图5中，图5(a)表示的是传统的星座图，图5(b)表示的是旋转后的星座图。