[发明专利]在多输入多输出系统中使用码本的通信方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及多输入多输出(MIMO)系统，具体地涉及在MIMO系统中使用将每个码字映射到至少两个不同的天线的码本来发送和接收信号的方法和装置。

背景技术

近来，在无线通信系统中，广泛的研究已经集中在正交频分多址(OFDMA)和单载波频分多址(SC-FDMA)以实现在无线信道上的高速数据传输。在长期演进(LTE)中，作为下一代无线通信标准，采用正交频分复用(OFDM)用于下行链路传输以及采用SC-FDMA用于上行链路传输。在OFDM系统中，由于它的高的峰值平均功率比(PAPR)，需要增大功率放大器的输入信号的回退(back-off)以免信号的非线性失真，因而限制了最大发送功率，引起了功率效率的退化。需要回退来将发送功率限制到功率放大器的最大值以便保证发送信号的线性度。例如，假定功率放大器具有23dBm的最大值以及回退是3dB，则发送功率的最大值变为20dBm。这在作为下行链路复用技术的OFDMA中不会引起问题，因为发射器存在于基站中，而基站在功率方面没有限制。但是，在采用OFDMA作为上行链路复用的情况下，功率受限的用户设备的发射器在发送功率方面受限制，引起基站覆盖范围的减小。结果，第三代伙伴项目(3GPP)已经采用SC-FDMA用于LTE上行链路以作为OFDM的替换。

各种无线通信技术已被发展用于支持近来的无线通信环境中的各种多媒体服务，其中需要高数据率来提供高质量的多媒体服务。为了满足高数据率需要，正在进行广泛的研究，并且MIMO是用于该目的的基本技术之一。

MIMO是用于通过使用多个天线扩展有限的频率资源内的信道容量的技术。在散射环境中使用多个天线，可以保证信道容量逻辑上与天线的数目成比例。为了提高MIMO系统中的数据传输效率，需要MIMO系统提前编码数据。此过程被称为预编码。预编码数据的规则由被称为码本的预编码矩阵的集合表示。在高级LTE(LTE-A)中，使用预编码矩阵的MIMO技术是为了在单用户和多用户环境中的上行线路传输的性能改善而提出的关键技术之一。基于码本的预编码目前被认为是用于简单地改善LTE系统的技术。虽然前述的SC-FDMA由于比OFDM低的PAPR而被用作有希望的上行链路技术，但是SC-FDMA在与基于预编码的MIMO技术结合时引起以下问题。如果多个天线预编码矩阵应用于SC-FDMA并且如果选择混合不同的层的数据的预编码矩阵，则PAPR在每个天线处增大。

在使用4个发送天线和4个接收天线的SC-FDMA MIMO系统的情况下，可以使用不同的预编码矩阵在发送和接收天线之间生成最大4个秩(rank)的数据信道。例如，如果确定在发送和接收天线之间建立秩1信道，则可以使用如表1所示的预编码矩阵。

表1阐述用于4个发送天线的预编码矩阵的示范性的秩1码本。

表1

在表1中，每个预编码矩阵具有4行(即，四个天线)和1列(即，秩1，即一层)。在秩1预编码矩阵中，层的数目是1，因而单个天线的输出没有混合。在这种情况下，在每个天线的功率放大器处PAPR没有增大。

如果确定在发送和接收天线之间建立秩2信道，则可以使用如表2所示的预编码矩阵。

表2阐述用于4个发送天线的预编码矩阵的示范性秩2码本。

表2

在表2中每个预编码矩阵具有4行(即，四个天线)和2列(即，秩2，即两层)。由于即使是两层，但是一个零元素包括在每行中，因此各层没有混合。也就是说，在每个天线的功率放大器处PAPR没有增大。

如果确定在发送和接收天线之间建立秩3信道，则可以使用如表3所示的预编码矩阵。

表3阐述用于4个发送天线的预编码矩阵的示范性秩3码本。

表3

在表3中，每个预编码矩阵具有4行(即，四个天线)和3列(即，秩3，即三层)。假定从表3中选择预编码矩阵(数学图1)：

数学图1