專利名稱：用于執行多用戶虛擬多輸入多輸出的方法、設備和系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及無線通信系統。特別地，本發明涉及一種用于為具有一個或
多個天線的無線發射/接收單元(WTRU)執行多用戶虛擬多輸入多輸出 (MIMO)技術的方法、設備和系統。
背景技術：
在傳統的MIMO通信系統中，發射機和接收機都使用多個天線來進行 傳輸和接收。借助多個天線，在發射機與接收機之間可以建立多個無線信道。 一般來說，系統的容量和性能是隨著天線數量的增加而提升的。
對于在包括兩個或多個單獨的WTRU的傳統MIMO系統中執行的虛擬 MIMO技術來說，每個WTRU都配備了一個單獨的天線以在相同的子信道 或子載波群組(SBG)上進行獨立傳輸。基站或調度器通過調度WTRU的 傳輸而對兩個或多個WTRU的協作加以組織，從而在相同的子信道或SBG 上進行傳輸。但是，在傳統的虛擬MIMO系統中，并未提供用于具有一個 以上的天線的WTRU的方案或解決辦法。
因此，需要提供一種用于為具有兩個或更多個天線的WTRU執行虛擬 MIMO的方法。
發明內容
本發明涉及一種用于為具有一個或多個天線的WTRU執行多用戶虛擬 MIMO技術的方法、基站和系統。該系統包括基站以及至少一個WTRU，其 中 一個WTRU具有至少兩個天線。基站的天線的數量不少于任何一個WTRU 上的天線的數量。該基站為WTRU產生信道矩陣，并且根據信道矩陣的測
6量而對從WTRU接收到的信號進行處理。所述WTRU可以使用信道矩陣信 息來執行發射預編碼或本征波束成形。所述WTRU還可以執行發射分集。
從以下關于優選實施方式的描述中可以更詳細地了解本發明，這些優選 實施方式作為實例給出，并且結合附圖來理解，其中-
圖1顯示了根據本發明的為具有兩個或更多個天線的WTRU執行虛擬 MIMO的無線通信系統；以及
圖2是根據本發明配置的基站的框圖。
具體實施例方式
下文引用的術語"WTRU"包括但不局限于用戶設備(UE)、移動站、 固定或移動用戶單元、尋呼機、蜂窩電話、個人數字助理(PDA)、計算機 或其它任何類型的能在無線環境中工作的用戶設備。下文引用的術語"基站" 包括但不局限于節點B、站點控制器、接入點(AP)或是其它任何類型的能 在無線環境中工作的接口設備。
本發明適用于任何允許WTRU使用一個以上的空間流(即有效空間信 道)的無線通信方案。特別地，本發明適用于單載波頻分多址(SC-FDMA) MIMO傳輸、正交頻分多址(OFDMA) MIMO傳輸或多載波OFDMAMIMO 傳輸，其中這些傳輸方法都是可以使用跳頻的。
圖1顯示了根據本發明的為具有兩個或更多個天線的WTRU 120a、120b 執行虛擬MIMO的無線通信系統100。該系統100包括基站110以及多個 WTRU 120a、 120b。基站110包括多個天線。WTRU 120a、 120b中的至少 一個是包括多個天線的。應當注意的是，圖1舉例顯示了兩個(2) WTRU 120a、 120b，其中每一個都具有兩個(2)天線，基站110具有四個(4)天
7線。應當注意的是，在系統100中可以存在任意數量的WTRU,并且WTRU 120a、 120b和基站110可以具有任意數量的天線。
基站110上的天線數量等于或大于任何一個單獨的WTRU 120a、 120b上的天線數量(Ntx)，這些天線構成了 WTRU 120a、 120b與基站110 之間的虛擬信道。眾所周知，MIMO信道的容量是隨著Ntx和H^的最小值 而線性增加的。
舉例來說，如圖l中的圓形所示，基站110可以為每個WTRU 120a、 120b分配一定數量的基站天線(至少是每個WTRU120a、 120b所包括的相 同數量的天線)，并且為基站110與WTRU 120a、 120b之間的信道產生一個 有效信道矩陣。從WTRU 120a、 120b到基站110的有效信道矩陣//#編寫 如下
其中
"11 〃12 .仏1 仏2
^11 、 "21 〃22
等式(1)
等式(2)
其中A.是第i個WTRU與第j個基站天線群組之間的多徑信道矩陣，并且
/7 、 /212、 /22i和/Z22分別是每個WTRU的兩個發射天線和每個基站天線群組
的兩個接收天線的信道系數。等式(1)是多用戶虛擬MIMO的有效MIMO 信道，等式(2)則是用于特定WTRU的單個MIMO信道。應當注意的是， 在等式(1)和(2)中使用的是在基站和WTRU上分別具有兩個(2)天線 的實例。但是，對于在WTRU和基站中的至少一個上具有一個以上的天線 的任何發射和接收天線組合來說，這些組合都是可以考慮的。用于等式(1) 和(2)的矩陣維度隨著所使用的天線數量而擴縮。
空間流與等式(2)給出的MIMO信道傳送的標量信道是等價的。如果滿足了等式(3)，
^22
=0 等式(3)
那么將會建立兩個等價的1(Tx)x2(Rx)系統，其中每個系統都包括了由空間 流定義的標量信道。
圖2是根據本發明的基站110的框圖。基站110包括多個天線122、十
'一
道估計器124以及接收機126。為了簡單起見，在圖2中并未顯示基站110 的其他常規組件。基站110包括多個天線，這些天線的數量等于或大于由 基站110采用虛擬MIMO方案(即，基站110包括至少兩個(2)天線)所 服務的任何一個WTRU 120a、 120b的天線數量。信道估計器124產生用于 WTRU 120a、 120b的信道矩陣。接收機126則使用該信道矩陣對來自WTRU 120a、 120b的信號進行處理。該接收機126可以使用線性最小均方誤差 (LMMSE)技術來為每一個WTRU 120a、 120b恢復數據。采用該方案， 虛擬MIMO技術可以被擴展到具有一個以上天線的WTRU。
WTRU 120a、 120b可以執行本征波束成形、發射預編碼(基于碼本或 者不基于碼本)、空間多路復用、包括空時塊編碼(STBC)、空頻塊編碼 (SFBC)、周期性延遲分集(CDD)的分集技術或是上述這些技術的組合。 對本征波束成形或發射預編碼來說，基站可以發送分解信道矩陣(即通過奇 異值分解(SVD)或類似操作分解信道矩陣而獲取的V矩陣)至WTRU。 系統容量是通過在WTRU上使用數量較少的MIMO天線來提升的(例如在 WTRU 120a、 120b上使用2個天線)。
某些WTRU可能只支持一個空間流(即只具有一個天線)，而其余的 WTRU則可以支持一個以上的空間流(即具有一個以上的天線)。采用該方 案，由于添加了虛擬信道維度，與單天線虛擬MIMO相比，基站可以得到 更大的靈活性。可能減少的小區間干擾則是由于WTRU上的傳輸功率需求
9的減少而得到的另一個益處。 實施例
1. 一種用于在包括基站和多個WTRU的無線通信系統中執行多用戶虛 擬MIMO的加方法，其中該基站包括多個天線，并且至少一個所述WTRU 包括至少兩個天線，基站的天線的數量不少于任何一個WTRU的天線的數
2. 如實施例l所述的方法，包括所述基站產生用于WTRU的信道矩陣。
3. 如實施例2所述的方法，包括所述基站使用信道矩陣來對從WTRU 接收到的信號進行處理。
4. 如實施例2-3中任一實施例所述的方法，其中所述WTRU使用信道
矩陣來執行發射預編碼。
5. 如實施例2-4中任一實施例所述的方法，其中所述WTRU使用信道
矩陣來執行本征波束成形。
6. 如實施例2-5中任一實施例所述的方法，其中所述WTRU執行發射分集。
7. 如實施例6所述的方法，其中所述WTRU執行STBC、 SFBC和CDD
中的至少一者。
8. 如實施例2-7中任一實施例所述的方法，其中至少一個WTRU只支 持一個空間流，并且其余的WTRU支持至少兩個空間流。
9. 如實施例2-7中任一實施例所述的方法，其中所述基站和WTRU執 行SC-FDMA。
10. 如實施例2-7中任一實施例所述的方法，其中所述基站和WTRU 執行OFDMA。
11. 如實施例2-7中任一實施例所述的方法，其中所述基站和WTRU執
10行MC陽OFDMA。
12. —種用于執行多用戶虛擬MIMO的無線通信系統。
13. 如實施例12所述的系統，包括多個WTRU，其中至少一個WTRU 具有至少兩個天線。
14. 如實施例13所述的系統，包括基站，其中該基站包括多個天線， 基站的天線的數量不少于任何一個WTRU的天線的數量。
15. 如實施例14所述的系統，其中所述基站包括用于為WTRU產生信 道矩陣的信道估計器。
16. 如實施例15所述的系統，其中所述基站包括使用信道矩陣來對從 WTRU傳送的信號進行處理的接收機。
17. 如實施例15-16中任一實施例所述的系統，其中所述WTRU使用 信道矩陣來執行發射預編碼。
18. 如實施例15-17中任一實施例所述的系統，其中所述WTRU使用 信道矩陣來執行本征波束成形。
19. 如實施例15-18中任一實施例所述的系統，其中所述WTRU執行 發射分集。
20. 如實施例19所述的系統，其中所述WTRU執行STBC和SFBC中
的至少一者。
21. 如實施例13-20中任一實施例所述的系統，其中至少一個WTRU 只支持一個空間流，并且其余的WTRU支持至少兩個空間流。
22. 如實施例13-21中任一實施例所述的系統，其中所述基站和WTRU 執行SC-FDMA。
23. 如實施例13-21中任一實施例所述的系統，其中所述基站和WTRU 執行OFDMA。
24. 如實施例13-21中任一實施例所述的系統，其中所述基站和WTRU執行MC-OFDMA。
25. 如實施例15-24中任一實施例所述的系統，其中所述WTRU通過 使用單流MIMO和多流MIMO之一來有選擇地傳送信號。
26. —種用于為多個WTRU執行多用戶虛擬MIMO的基站，其中至少 一個WTRU具有至少兩個天線。
27. 如實施例26所述的基站，包括多個天線，基站的天線的數量不 少于任何一個WTRU的天線的數量。
28. 如實施例27所述的基站，包括信道估計器，用于為WTRU產生 信道矩陣。
29. 如實施例28所述的基站，包括接收機，用于使用信道矩陣來對 來自WTRU的信號進行處理。
30. 如實施例29所述的基站，其中所述接收機被配置為對信號進行處 理，所述信號被處理以用于所述WTRU使用所述信道矩陣進行發射預編碼。
31. 如實施例29-30中任一實施例所述的基站，其中所述接收機被配置 為對信號進行處理，所述信號被處理以用于所述WTRU使用所述信道矩陣 進行本征波束成形。
32. 如實施例29-31中任一實施例所述的基站，其中所述接收機被配置 為對信號進行處理，所述信號被處理以用于所述WTRU進行發射分集。
33. 如實施例32所述的基站，其中所述接收機被配置為對信號進行處 理，所述信號是由WTRU進行處理以用于STBC、 SFBC和CDD中的至少 一者。
34. 如實施例27-33中任一實施例所述的基站，其中至少一個WTRU 只支持一個空間流，并且其余的WTRU支持至少兩個空間流。
35. 如實施例27-34中任一實施例所述的基站，其中所述基站執行 SC-FDMA。
1236. 如實施例27-34中任一實施例所述的基站，其中所述基站執行 OFDMA。
37. 如實施例27-34中任一實施例的基站，其中所述基站執行 MC-OFDMA。
雖然本發明的特征和元素在優選的實施方式中以特定的結合進行了描 述，但每個特征或元素可以在沒有所述優選實施方式的其他特征和元素的情 況下單獨使用，或在與或不與本發明的其他特征和元素結合的各種情況下使 用。本發明提供的方法或流程圖可以在由通用計算機或處理器執行的計算機 程序、軟件或固件中實施，其中所述計算機程序、軟件或固件是以有形的方 式包含在計算機可讀存儲介質中的。計算機可讀存儲介質的實例包括只讀存 儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、寄存器、緩沖存儲器、半導體存 儲設備、如內部硬盤和可移動磁盤之類的磁介質、磁光介質以及如CD-ROM 碟片和多功能數字片(DVD)之類的光介質。
舉例來說，恰當的處理器包括通用處理器、專用處理器、常規處理器、 數字信號處理器(DSP)、多個微處理器、與DSP核心相關聯的一個或多個 微處理器、控制器、微控制器、應用型專用集成電路(ASIC)、現場可編程 門陣列(FPGA)電路、任何其它類型的集成電路(IC)和/或狀態機。
與軟件相關的處理器可用于實現射頻收發機，以便在無線發射接收單元 (WTRU)、用戶設備(l正)、終端、基站、無線電網絡控制器(RNC)或 是任何一種主機計算機中使用。WTRU可以與采用硬件和/或軟件形式實施 的模塊結合使用，例如照相機、攝像機模塊、視頻電話、免提電話、振動設 備、揚聲器、麥克風、電視收發機、免提耳機、鍵盤、藍牙⑧模塊、調頻(FM) 無線電單元、液晶顯示器(LCD)顯示單元、有機發光二極管(OLED)顯 示單元、數字音樂播放器、媒體播放器、視頻游戲機模塊、因特網瀏覽器和 /或任何無線局域網(WLAN)模塊。
1權利要求
1. 一種在無線通信系統中用于執行多用戶虛擬多輸入多輸出(MIMO)的方法，所述無線通信系統包括基站和多個無線發射/接收單元(WTRU)，所述基站包括多個天線，并且所述WTRU中的至少一者包括至少兩個天線，其中所述基站的天線的數量不少于所述WTRU中的任何一者的天線的數量，該方法包括所述基站為所述WTRU產生信道矩陣；以及所述基站使用所述信道矩陣對從所述WTRU接收到的信號進行處理。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中所述WTRU使用所述信道矩陣來執行發射預編碼。 .
3. 根據權利要求1所述的方法，其中所述WTRU使用所述信道矩陣來執行本征波束成形。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中所述WTRU執行發射分集。
5. 根據權利要求4所述的方法，其中所述WTRU執行空時塊編碼(STBC)、空頻塊編碼(SFBC)和周期性延遲分集(CDD)中的至少一者。
6. 根據權利要求1所述的方法，其中所述WTRU中的至少一者只支持一個空間流，并且其余所述WTRU支持至少兩個空間流。
7. 根據權利要求1所述的方法，其中所述基站和WTRU執行單載波頻分多址(SC-FDMA)。
8. 根據權利要求1所述的方法，其中所述基站和WTRU執行正交頻分多址(OFDMA)。
9. 根據權利要求1所述的方法，其中所述基站和WTRU執行多載波正交頻分多址(MC-OFDMA)。
10. —種用于執行多用戶虛擬多輸入多輸出(MIMO)的無線通信系統，該系統包括多個無線發射/接收單元(WTRU)，其中至少一個WTRU具有至少兩個天線；以及基站，該基站包括多個天線，所述基站的天線的數量不少于所述WTRU中的任何一者的天線的數量；信道估計器，用于為所述WTRU產生信道矩陣；以及接收機，用于使用所述信道矩陣對從所述WTRU傳送的信號進行處理。
11. 根據權利要求10所述的系統，其中所述WTRU使用所述信道矩陣來執行發射預編碼。
12. 根據權利要求10所述的系統，其中所述WTRU使用所述信道矩陣來執行本征波束成形。
13. 根據權利要求10所述的系統，其中所述WTRU執行發射分集。
14. 根據權利要求13所述的系統，其中所述WTRU執行空時塊編碼(STBC)和空頻塊編碼(SFBC)中的至少一者。
15. 根據權利要求10所述的系統，其中所述WTRU中的至少一者只支持一個空間流，并且其余的WTRU支持至少兩個空間流。
16. 根據權利要求10所述的系統，其中所述基站和WTRU執行單載波頻分多址(SC-FDMA)。
17. 根據權利要求10所述的系統，其中所述基站和WTRU執行正交頻分多址(OFDMA)。
18. 根據權利要求IO所述的系統，其中基站和WTRU執行多載波正交頻分多址(MC-OFDMA)。
19. 根據權利要求10所述的系統，其中所述WTRU通過使用單流MIMO和多流MIMO中的一者來有選擇地傳送信號。
20. —種用于為多個無線發射/接收單元(WTRU)執行多用戶虛擬多輸入多輸出(MIMO)的基站，其中至少一個WTRU具有至少兩個天線，所述基站包括多個天線，所述基站的天線的數量不少于所述WTRU中的任何一者的天線的數量；信道估計器，用于為所述WTRU產生信道矩陣；以及接收機，用于使用所述信道矩陣對來自所述WTRU的信號進行處理。
21. 根據權利要求.20所述的基站，其中所述接收機被配置為對信號進行處理，所述信號被處理以用于所述WTRU使用所述信道矩陣進行發射預編碼。
22. 根據權利要求20所述的基站，其中所述接收機被配置為對信號進行處理，所述信號被處理以用于所述WTRU使用所述信道矩陣進行本征波束成形。
23. 根據權利要求20所述的基站，其中所述接收機被配置為對信號進行處理，所述信號被處理以用于所述WTRU進行發射分集。
24. 根據權利要求23所述的基站，其中所述接收機被配置為對信號進行處理，所述信號被處理以用于所述WTRU進行空時塊編碼(STBC)、空頻塊編碼(SFBC)和周期性延遲分集(CDD)中的至少一者。
25. 根據權利要求20所述的基站，其中所述WTRU中的至少一者只支持一個空間流，并且其余的WTRU支持至少兩個空間流。
26. 根據權利要求20所述的基站，其中所述基站執行單載波頻分多址(SC-FDMA)。
27. 根據權利要求20所述的基站，其中所述基站執行正交頻分多址(OFDMA)。
28. 根據權利要求20所述的基站，其中所述基站執行多載波正交頻分多址(MC-OFDMA)。
全文摘要
公開了一種用于為具有一個或多個天線的無線發射/接收單元(WTRU)執行多用戶虛擬多輸入多輸出(MIMO)技術的方法和系統。該系統包括基站以及至少一個WTRU，所述WTRU具有至少兩個天線。所述基站的天線的數量不少于任何一個WTRU的天線的數量。所述基站為WTRU產生信道矩陣，并且根據信道矩陣的測量而對從WTRU接收到的信號進行處理。所述WTRU可以使用信道矩陣信息來執行發射預編碼或本征波束成形。所述WTRU還可以執行發射分集。
文檔編號H04B7/04GK101502020SQ200780029163
公開日2009年8月5日 申請日期2007年8月2日 優先權日2006年8月7日
發明者D·M·格列可, K·J-L·潘, R·奧勒森 申請人:交互數字技術公司