Mimo通信系統中的遞增冗余傳輸的制作方法

專利名稱：Mimo通信系統中的遞增冗余傳輸的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及通信，尤其涉及用于在多進多出(MIMO)通信系統中發送數據的 技術。
背景技術：
MIMO系統采用多個(Nt)發射天線和多個(Nk)接收天線進行數據通信，故被表示 為(ΝΤ，ΝΚ)系統。可以把由Nt個發射天線和Nk個接收天線形成的一個MIMO信道分解成Ns 個空間信道，其中Ns彡min{NT,NE}。如果由多個發射天線和接收天線創建的Ns個空間信道 用于數據傳輸，則該MIMO系統可以提供更大的傳輸容量。MIMO系統中的主要挑戰是基于信道狀況，為數據傳輸選擇合適的速率。“速率” 可以表示特定的數據速率或信息比特率、特定的編碼方案、特定的調制方案、特定的數據分 組大小等等。速率選擇的目的是在滿足特定質量目標的同時將這Ns個空間信道上的吞吐 量最大化，質量目標可以用特定的分組出錯率(如，PER)進行量化。MIMO信道的傳輸容量取決于這Ns個空間信道達到的信號噪聲干擾比(SNR)。而 SNR又取決于信道狀況。在一個傳統的MIMO系統中，發射機按照基于靜態MIMO信道模型而 選擇的速率，對數據進行編碼、調制和發送。如果該模型準確并且如果MIMO信道相對靜態 (即，不隨時間而改變)，則可能會取得良好的性能。在另一個傳統的MIMO系統中，接收機 估計MIMO信道，基于信道估計選擇適當的速率，并將選中的速率發送給發射機。然后，發射 機按照選中的速率處理數據，并將其發送出去。該系統的性能取決于MIMO信道的特性和信 道估計的準確性。對于上述兩個傳統的MIMO系統，發射機通常處理各數據分組，并按為該數據分組 選擇的速率將其發送出去。接收機對由發射機發送的各數據分組進行解碼，從而判斷分組 解碼正確還是錯誤。如果解碼正確，則接收機回送一個確認(ACK)，如果解碼出錯，則回送一 個否定性確認(NAK)。收到來自接收機的針對各數據分組的NAK后，發射機可以把接收機解 碼出錯的該數據分組全部進行重發。上述兩種MIMO系統的性能很大程度上取決于速率選擇的準確性。如果某一數據 分組的選中速率太保守(例如，因為實際SNR遠好于SNR估計)，則發送該數據分組會消耗 過多的系統資源，因此信道容量未得到充分利用。相反，如果該數據分組的選中速率太積 極，則接收機對該分組的解碼可能會出錯，因此需要消耗系統資源來重發該數據分組。MIMO系統的速率選擇是很有挑戰性的，因為(1)MM0信道的信道估計是比較復雜的；(2)MIMO 信道的多個空間信道的時變和獨立特性。因此，本領域中需要在MIMO系統中高效地發送數據并且不需要準確的速率選擇 就能達到良好性能的技術。

發明內容
本發明提供了用于在MIMO系統中執行遞增冗余(IR)傳輸的技術。首先，MIMO系 統中的接收機或發射機估計MIMO信道，并為在該MIMO上進行數據傳輸選擇合適的速率。如 果接收機執行速率選擇，則將選中的速率提供給發射機。發射機基于選中的速率，處理(例如，編碼、分割、交織和調制)數據分組，從而獲 得該數據分組的多個(Nb)數據符號塊。第一個數據符號塊包含的信息通常足以使接收機能 夠在良好信道狀況下恢復出該數據分組。剩余的各數據符號塊包含附加的冗余，以使接收 機能夠在不太好的信道狀況下恢復出該數據分組。發射機從Nt個發射天線向接收機處的 Ne個接收天線發送第一個數據符號塊。此后，發射機發送這Nb個數據符號塊中的剩余者， 一次一塊，直到接收機正確地恢復出該數據分組或發送完所有這Nb個數據符號塊為止。如果從這Nt個發射天線同時發送Np個數據分組的多個(Np個)數據符號塊，則發 射機進一步處理這Np個數據符號塊，以便使這Np個數據符號塊經歷類似的信道狀況。這 樣，可以使用單一速率在MIMO信道上同時發送所有的數據分組。接收機獲取由發射機發送的各數據符號塊的接收符號塊。接收機“檢測”各接收 符號塊，以獲得檢測符號塊，檢測符號塊是相應數據符號塊的估計。然后，接收機處理(例 如，解調、解交織、重組和解碼)為該數據分組而獲取的所有檢測符號塊，并提供一個解碼 分組。如果該解碼分組是正確解碼的，則接收機回送一個ACK，如果該解碼分組是有錯的，則 發送一個NAK。如果解碼分組出錯，那么，當獲得由發射機發送的另一數據符號塊的另一接 收符號塊時，接收機重復上述處理。接收機也可以使用迭代檢測和解碼(IDD)方案，來恢復數據分組。對于IDD方案， 當獲取到該數據分組的一個新接收符號塊時，對所有接收符號塊迭代地執行檢測和解碼多 次⑴皿次)，以獲得解碼分組。檢測器對所有接收符號塊執行檢測，并提供檢測符號塊。解 碼器對所有檢測符號塊執行解碼，并提供由檢測器在后續迭代中使用的解碼器先驗信息。 基于最后一次迭代的解碼器輸出，生成解碼分組。下面進一步詳細地說明本發明的各個方面和實施例。


通過下面結合附圖的詳細描述，本發明的特色和本質將變得更加顯而易見，在所 有附圖中，相同的標記表示相同的部件，其中圖1的框圖示出了執行IR傳輸的MIMO系統中的發射機和接收機；圖2示出了在MIMO系統中發送和接收IR傳輸的過程；圖3的時序圖示出了 IR傳輸；圖4A示出了發射機中的發送(TX)數據處理器；圖4B示出了 TX數據處理器中的Turbo編碼器；
圖5示出了 TX數據處理器對一個數據分組的處理；圖6A至6D示出了發射機中的TX空間處理器的四個實施例；圖7A和7B分別示出了一個示例性MIM0-0FDM系統對于一個數據符號塊和兩個數 據符號塊的解復用；圖8A示出了接收機的一個實施例；圖8B示出了圖8A的接收機中的接收(RX)數據處理器；圖9A示出了一個執行迭代檢測和解碼的接收機；以及圖9B示出了 一個Turbo解碼器。
具體實施例方式這里使用的“示例性的” 一詞意味著“用作例子、例證或說明”。這里被描述為“示 例性”的任何實施例或設計不應被解釋為比其他實施例或設計更優選或更具優勢。對于具有Ns個空間信道的MIMO系統，從Nt個發射天線可以同時發送Np個數據分 組，其中1 < Np < Ns。單一速率可用于同時發送的所有數據分組，而不管Np的值。使用單 一速率可以簡化MIMO系統中發射機和接收機兩端的處理。圖1示出了執行IR傳輸的MIMO系統100中的發射機110和接收機150的框圖。 在發射機110中，TX數據處理器120從數據源112接收數據分組。TX數據處理器120按照 為各數據分組選擇的速率，處理(例如，格式化、編碼、分割、交織和調制)該數據分組，以獲 得該分組的Nb個數據符號塊，其中Nb > 1且可能依賴于選中的速率。每個數據分組的選中 速率可以指明該分組的數據速率、編碼方案或碼率、調制方案、分組大小、數據符號塊的數 量等等，這些由控制器120提供的各種控制來表示。對于IR傳輸，一次一塊地發送每個數 據分組的Nb個數據符號塊，直到該分組被接收機150正確解碼或發送完所有Nb個數據符號 塊為止。TX空間處理器130接收數據符號塊，并執行必要的處理，以便于在一個時隙(或 者，簡稱為“隙”)內從所有Nt個發射天線發送各數據符號塊。一個時隙是MIMO系統100 的一個預定時間段。TX空間處理器130可以執行解復用、空間處理等等，如下所述。對于每 個時隙，TX空間處理器130處理一個數據符號塊，必要時在導頻符號中進行復用，并向發射 機單元(TMTR) 132提供Nt個發射符號序列。每個發射符號可能針對一個數據符號或一個 導頻符號。發射機單元132接收和修整(例如，轉換成模擬、上變頻、濾波和放大)這Nt個發 射符號序列，以獲得Nt個調制信號。然后，從相應的發射天線(圖1中未顯示)并經由MIMO 信道向接收機150發送各調制信號。MIMO信道用信道響應H扭曲這Nt個發射信號，并用加 性白色高斯噪聲以及可能來自其他接收機的干擾，進一步降低發射信號。在接收機150中，Nk個接收天線(圖1中未顯示)各自接收這Nt個發射信號，并 從這Nk個接收天線把這Nk個接收信號提供給接收機單元(RCVR) 154。接收機單元154修 整、數字化和預處理各接收信號，以獲得各時隙的接收符號序列。接收機單元154向RX空 間處理器160提供Nk個接收符號序列(對應于數據)，并向信道估計器172提供接收導頻 符號(對應于導頻)。RX空間處理器160處理各時隙的Nk個接收符號序列，以獲得檢測符 號塊，檢測符號塊是發射機110對于該時隙發送的數據符號塊的估計。
RX數據處理器170接收為正在恢復的數據分組(即，“當前”分組)接收的所有檢 測符號塊，根據選中的速率處理(例如，解調、解交織、重組和解碼)這些檢測符號塊，并提 供一個解碼分組，該解碼分組是由發射機110發送的數據分組的估計。RX數據處理器170 還提供解碼分組的狀態，以表示該分組解碼正確還是錯誤。信道估計器172處理接收導頻符號和/或接收數據符號，以獲得MIMO信道的信道 估計(例如，信道增益估計和SNR估計)。速率選擇器174接收信道估計，并選擇將下一數 據分組發送到接收機150的速率。控制器180接收來自速率選擇器174的選中速率和來自 RX數據流處理器170的分組狀態，并為發射機組裝反饋信息。反饋信息包括下一分組的選 中速率、當前分組的ACK或NAK等等。反饋信息由TX數據/空間處理器190處理，由發射 機單元192進一步修整，并經由反饋信道發送到發射機110。在發射機110中，接收機150發送的信號由接收機單元146接收和修整，并由RX 空間/數據處理器148進一步處理，以恢復出接收機150發送的反饋信息。控制器140接 收恢復出來的反饋信息，使用選中的速率處理向接收機150發送的下一數據分組，并使用 ACK/NAK來控制當前分組的IR傳輸。控制器140和180分別控制發射機110和接收機150中的操作。存儲器單元142 和182分別存儲由控制器140和180使用的程序代碼和數據。存儲器單元142和182可以 位于控制器140和180的內部，如圖1所示，或者，也可以位于這些控制器的外部。下面詳 細描述圖1所示的處理單元。圖2示出了用于在MIMO系統中發送和接收IR傳輸的過程200的流程圖。首先， 接收機基于從發射機接收的導頻和/數據符號，估計MIMO信道(步驟210)。接收機基于 信道估計，選擇在該MIMO信道上進行數據傳輸的單一速率，并把選中的速率發送給發射機 (步驟212)。發射機接收選中的速率，并根據選中的速率對數據分組進行編碼，以獲得編碼 分組(步驟220)。然后，發射機把編碼分組分割成Nb個子分組，其中，Nb也可以由選中的速 率來確定，并進一步處理各子分組，以獲得相應的數據符號塊(也是在步驟220中)。發射 機從Nt個發射天線一次發送一個數據符號塊，直到發送完所有Nb個數據符號塊或從接收機 收到針對該數據分組的ACK為止(步驟222)。接收機經由Nk個接收天線接收每個發送的數據符號塊(步驟230)。當收到一個 新的數據符號塊時，接收機對為該數據分組接收的所有數據符號塊進行檢測和解碼(步驟 232)。接收機還檢測解碼分組，以判斷該分組解碼正確(好的)還是出錯(被刪除的)(也 是在步驟232中)。如果解碼分組是被刪除的，則接收機向發射機發送一個NAK，發射機使 用該反饋發起該數據分組的下一數據符號塊的傳輸。或者，發射機也可以一次發送一個數 據符號塊，直到收到來自接收機的ACK為止，接收機可能會或可能不會回送NAK。如果該分 組解碼正確或如果已經收到該分組的所有Nb個數據符號塊，則接收機終止所述數據分組的 處理(步驟234)。圖2示出了在MIMO系統中進行IR傳輸的一個具體實施例。也可以通過其他方式 執行IR傳輸，而這同樣落入本發明的保護范圍之內。IR傳輸在頻分復用(FDD)和時分復 用(TDD)系統中都可以實現。對于FDD系統，前向MIMO信道和反饋信道使用不同的頻帶， 因此可能會觀測到不同的信道狀況。在這種情況下，接收機可以估計前向MIMO信道，并回 送選中的速率，如圖2所示。對于TDD系統，前向MIMO信道和反饋信道共享相同的頻帶，因此可能會觀測到類似的信道狀況。在這種情況下，發射機可以基于接收機發送的導頻信號， 估計前向MIMO信道，并使用該信道估計，來選擇向接收機進行數據傳輸所用的速率。信道 估計和速率選擇可由接收機執行，或由發射機執行，或由二者執行。圖3示出了 MIMO系統中的IR傳輸。接收機估計MIMO信道，選擇速率rl，并在時 隙0中向發射機發送選中的速率。發射機接收來自接收機的選中速率，按照選中的速率處 理一個數據分組(分組1)，并在時隙1中發送該數據分組的第一個數據符號塊(塊1)。接 收機接收、檢測和解碼第一個數據符號塊，判定分組1解碼出錯，于是在時隙2中發送一個 NAK。發射機接收該NAK，然后在時隙3中發送分組1的第二個數據符號塊(塊2)。接收機 接收塊2，對前兩個數據符號塊進行檢測和解碼，判定分組1仍然解碼出錯，于是在時隙4中 回送一個NAK。塊傳輸和NAK響應可以重復任意次數。在圖3所示的例子中，發射機接收到 數據符號塊Nx-I的NAK，并在時隙m中發送分組1的數據符號塊Nx，其中Nx小于或等于分 組1的塊的總數量。接收機接收、檢測和解碼為分組1接收的所有Nx個數據符號塊，判定 該分組解碼正確，并在時隙m+1中回送一個ACK。接收機還估計MIMO信道，為下一數據分 組選擇速率r2，然后在時隙m+1內把選中的速率發送給發射機。發射機接收數據符號塊Nx 的ACK，并停止分組1的傳輸。發射機還按照選中速率，處理下一數據分組(分組2)，并在 時隙m+2中發送分組2的第一個數據符號塊(塊1)。對于經由MIMO信道傳輸的各數據分 組，接收機和發射機的處理以相同的方式繼續。對于圖3所示的實施例，來自接收機的ACK/NAK響應對于每個塊傳輸有一個時隙 的延遲。為了改進信道利用率，多個數據分組可以按照交錯的方式傳輸。例如，一個業務信 道的數據分組可以在奇數編號的時隙中傳輸，而另一業務信道的數據分組可以在偶數編號 的時隙中傳輸。如果ACK/NAK延遲長于一個時隙，則兩個以上的業務信道也可以交錯開來。1、發射機圖4A的框圖示出了發射機110內的TX數據處理器120的一個實施例。TX數據處 理器120接收數據分組，基于其選中的速率處理各分組，然后提供該分組的Nb個數據符號 塊。圖5示出了 TX數據處理器120處理一個數據分組。在TX數據處理器120內，循環冗余校驗(CRC)生成器412接收數據分組，生成該 數據分組的CRC值，并把該CRC值附加到該數據分組的尾部，從而形成一個格式化的分組。 接收機使用CRC值，檢查分組解碼正確或錯誤。如果不使用CRC，也可以使用其他差錯檢測 碼。然后，前向糾錯(FEC)編碼器414按照選中速率指明的編碼方案或碼率，對格式化的分 組進行編碼，并提供一個編碼分組或“碼字”。編碼增加了數據傳輸的可靠性。FEC編碼器 414可以實現塊碼、卷積碼、Turbo碼、其他碼或其組合。圖4B的框圖示出了并行鏈接卷積編碼器(或Turbo編碼器)414a，其可由圖4A中 的FEC編碼器414使用。Turbo編碼器414a包括兩個卷積編碼器452a和452b、一個編碼交 織器454和一個復用器(MUX) 456。編碼交織器454根據編碼交織方案，把格式化分組(表 示為5d7tvxt)中的數據比特進行交織。編碼器452a接收這些數據比特，并用第一編碼對其進 行編碼，然后提供第一奇偶比特(表示為IcpJ )。同樣，編碼器452b從編碼交織器454接收 交織的數據比特，并用第二編碼對其進行編碼，然后提供第二奇偶比特(表示為{cp2})。編 碼器452a和452b可以分別用碼率R1和R2,實現兩個遞歸系統組成碼，其中Rl和R2可以 相等，也可以不相等。復用器456從編碼器452a和452b接收數據比特和奇偶比特，并將其復用，從而提供編碼比特的編碼分組(表示為{c})。編碼分組包括數據比特jfrrxjz，數據比特 它也被稱為系統比特，故被表示為IcdatJ，后面跟著的是第一奇偶比特IcpJ，再后面跟著的 是第二奇偶比特lcp2}。回到圖4A中，分割單元416接收編碼分組，并將其分割成Nb個編碼子分組，其中 Nb依賴于選中的速率，并由來自控制器140的分割控制指明。第一個編碼子分組通常包含 所有的系統比特和零或多個奇偶比特。這樣，接收機在理想信道狀況下只用第一個編碼子 分組就能夠恢復出該數據分組。其他Nb-I個編碼子分組包含剩余的第一和第二奇偶比特。 這Nb-I個編碼子分組中的每一個通常都包含一些第一奇偶比特和一些第二奇偶比特，奇偶 比特橫跨整個數據分組。例如，如果Nb = 8并且剩余的第一和第二奇偶比特的標號從0開 始，那么，第二編碼子分組可以包含剩余的第一和第二奇偶比特的比特0、7、14...，第三編 碼子分組可以包含剩余的第一和第二奇偶比特的比特1、8、15...，依此類推，第八和最后編 碼子分組可以包含剩余的第一和第二奇偶比特的比特6、13、20...。通過把奇偶比特擴展在 其他Nb-I個編碼子分組中，可以提高解碼性能。信道交織器420包括Nb個塊交織器422a到422nb，它們從分割單元416接收Nb個 編碼子分組。每個塊交織器422根據一種交織方案，對其子分組的編碼比特進行交織(即， 重新排序)，并提供交織后的子分組。交織提供碼比特的時間、頻率和/或空間分集。復用 器424連接到所有Nb個塊交織器422a到422nb，并提供Nb個交織子分組，如果收到來自控 制器140的IR傳輸控制指示，一次提供一個子分組。具體而言，復用器424首先提供來自 塊交織器422a的交織子分組，然后提供來自塊交織器422b的交織子分組，依此類推，最后 提供來自塊交織器422nb的交織子分組。如果收到針對該數據分組的NAK，則復用器424提 供下一交織子分組。當收到ACK時，則可以跳過所有Nb個塊交織器422a到422nb。符號映射單元426從信道交織器420接收交織子分組，并把每個子分組中的交織 比特映射成調制符號。符號映射是根據選中速率指示的調制方案執行的。符號映射可以通 過以下方式實現(1)對B個比特的集合進行分組，以形成B比特的二進制值，其中B彡1 ； (2)把每個B比特的二進制值映射成具有2B個點的信號圖(signalconstellation)中的一 點。該信號圖對應于選中的調制方案，后者可以是BPSK、QPSK、2B-PSK、2B-QAM等。這里使 用的措詞“數據符號”是數據的調制符號，“導頻符號”是導頻的調制符號。符號映射單元 426提供各編碼子分組的數據符號塊，如圖5所示。對于每個數據分組，TX數據處理器120提供Nb個數據符號塊，它們總共包括Nsym 個數據符號，故可被表示為{s}=[A S1… sw ]。每個數據符號Si (其中i = 1. . . Nsym)是通過 如下映射B個編碼比特而得到的Si = Hiap(I2i)，其中色=[b^Aa…\」。這里描述的IR傳輸技術可以實現在利用單個載波進行數據通信的單載波MIMO 系統和利用多個載波進行數據通信的多載波MIMO系統中。多載波可通過正交頻分復用 (OFDM)、其他多載波調制技術或其他構思來提供。OFDM把整個系統帶寬有效地分成多個 (Nf)正交的子帶，這些子帶通常也被稱為音頻帶(tone)、頻率段(bin)和頻率信道。采用 OFDM,使每個子帶與一個相應的子載波相關聯，該子載波可用數據進行調制。由發射機110內的TX空間處理器130和發射機單元132執行的處理依賴于是否 同時發送一個或多個數據分組以及數據傳輸是否使用一個或多個載波。下面描述這兩個單 元的一些示例性設計。為簡單起見，下面的描述假設一個滿秩MIMO信道，Ns = Nt <NK。在
這種情況下，在每個符號周期的每個子帶內，可以從這Nt個發射天線中的每個天線發送一 個調制符號。圖6A的框圖示出了 TX空間處理器130a和發射機單元132a，它們可用于在多載波 MIMO系統中一次進行一個分組的IP傳輸。TX空間處理器130a包括一個復用器/解復用 器(MUX/DEMUX)610，其接收數據符號塊，并把該塊內的數據符號解復用到Nt個發射天線的 Nt個子塊中。復用器/解復用器610還復用導頻符號(例如，以時分復用(TDM)方式)，并 提供Nt個發射天線的Nt個發射符號序列。每個發射符號序列被指定在一個時隙內從一個 發射天線進行發送。每個發射符號針對一個數據符號或導頻符號。發射機單元132a包括NTfTX RF單元652a至652t，用于Nt個發射天線。每個 TX RF單元652從TX空間處理器130a接收相應的發射符號序列，并進行修整，以生成調制 信號。從Nt個發射天線672a至672t分別發送來自TX RF單元652a至652t的Nt個調制 信號。圖6B的框圖示出了 TX空間處理器130b和發射機單元132a，它們可用于在單載 波MIMO系統中同時進行多個分組的IR傳輸。TX空間處理器130b包括一個矩陣相乘單元 620，其接收要在一個時隙內傳輸的Np個數據符號塊，其中1 < Np < Ns。單元620用一個發 射基本矩陣和一個對角矩陣，對這Np個塊中的數據符號執行矩陣相乘，如下； = MAy公式(1)其中，s是一個{NTX1}數據向量；ι是一個{NTX 1}預先修整的數據向量；M是一個{NTXNT}發射基本矩陣，其是一元矩陣(unitary matrix)；以及A是一個{NTXNT}對角矩陣。向量S包括用于Nt個發射天線的Nt個條目，其中的Np個條目被設為來自Np個塊 的Np個數據符號，剩余的Nt-Np個條目被設為0。向量f包括Nt個條目，用于在一個符號周 期內從這Nt個發射天線發送的Nt個預先修整的符號。發射基本矩陣M使得各數據符號塊 能夠從所有Nt個發射天線發送出去。這樣，所有Np個數據符號塊會經歷相同的信道狀況， 并且，所有Np個數據分組可以使用單一速率。矩陣M使得數據傳輸可以使用各發射天線
的全功率Pant。矩陣M可被定義為M = ^=U，其中，Π是一個Walsh-Hadamard矩陣。矩
陣M也可被定義為叢，其中，Y是離散傅立葉變換(DFT)矩陣，其具有的第(k，i) 個條目被定義為^其中m是矩陣Y的行號，η是列號，m= 1... Nt，而η =
m,η
1. · · Ντ。對角矩陣A可用來給Np個數據符號塊分配不同的發射功率，同時對于各發射天線 遵守總發射功率約束Pt。t。于是，接收機觀測到的“有效”信道響應是Heff = Hm。在2003年 2 ^ 14"Rate Adaptive TransmissionScheme for ΜΙΜΟ Systems" ^^
同轉讓美國專利申請No. 10/367，234中進一步詳細描述了這種傳輸方案。復用器622從矩陣相乘單元620接收預先修整的符號，復用導頻符號，并為Nt個 發射天線提供Nt個發射符號序列。發射機單元132a接收和修整Nt個發射符號序列，并生成Nt個調制信號。圖6C的框圖示出了 TX空間處理器130a和發射機單元132b，它們可用于在 MIM0-0FDM系統中一次進行一個分組的IR傳輸。在TX空間處理器130a內，復用器/解復 用器610接收和解復用數據符號，復用到導頻符號中，并為Nt個發射天線提供Nt個發射符 號序列。發射機單元132b包括Nt個OFDM調制器660a至660t以及用于Nt個發射天線的 NTfTX RF單元666a至666t。每個OFDM調制器660包括快速傅立葉反變換(IFFT)單元 662和循環前綴生成器664。每個OFDM調制器660從TX空間處理器130a接收相應的發 射符號序列，并將這Nf個子帶的Nf個發射符號和零信號值的各集合進行分組。(不用于進 行數據通信的子帶用零填充)。IFFT單元662使用Nf點快速傅立葉變換，將每個集合的Nf 個發射符號和零轉換到時域，然后提供包含Nf個碼片的相應變換后符號。循環前綴生成器 664重復每個變換后符號的一部分，以獲得相應OFDM符號，其包含NF+N。P個碼片。重復部分 被稱為循環前綴，而N。P表示被重復的碼片的數量。循環前綴確保在存在由頻率選擇性衰 落(即，不平的頻率響應)導致的多徑時延擴展的情況下，OFDM符號保持其正交特性。循 環前綴生成器664為發射符號序列提供OFDM符號序列，由關聯的TX RF單元666對其做進 一步修整，以生成調制信號。圖7A示出了具有四個發射天線(Nt = 4)和16個子帶(Nf = 16)的示例性 MIM0-0FDM系統的數據符號塊的解復用。數據符號塊可以表示為 … ·]。對于圖 7A所示的實施例，執行解復用，以使得該塊中的前四個數據符號S1至S4分別在發射天線1 至4的子帶1上發送，接下來的四個數據符號S5至S8分別在發射天線1至4的子帶2上發 送，依此類推。圖6D的框圖示出了 TX空間處理器130c和發射機單元132b，它們可用于在 MIM0-0FDM系統中同時進行多個分組的IR傳輸。在TX空間處理器130c內，復用器/解復 用器630接收Np個數據符號塊，其中1 < Np < Ns，并把各塊中的數據符號提供給不同的子 帶和不同的發射天線，如下所示。復用器/解復用器630還復用到導頻符號中，并為Nt個 發射天線提供Nt個發射符號序列。圖7B示出了具有四個發射天線(Nt = 4)和16個子帶的示例性MIM0-0FDM系統的 兩個數據符號塊(Np = 2)的復用/解復用。對于第一個數據符號塊，前四個數據符號Sl>1、 S1,2、S1,3和S1,4分別在發射天線1、2、3和4的子帶1、2、3和4上傳輸。接下來的四個數據 符號塊S1^siPsu和Sl,8卷繞(wrap around)，分別在發射天線1、2、3和4的子帶5、6、7 和8上傳輸。對于第二個數據符號塊，前四個數據符號^pSpdu*^^分別在發射天線 3、4、1和2的子帶1、2、3和4上傳輸。接下來的四個數據符號塊s2,5、s2,6、s2,7和s2,8卷繞， 分別在發射天線3、4、1和2的子帶5、6、7和8上傳輸。對于圖7B所示的實施例，每個符號 周期內每個發射天線的Nf個頻域值的集合包括用于一些子帶的發射符號和用于其他子帶 的零。圖7B示出了跨越Nf個子帶和Nt個發射天線同時發送兩個數據符號塊。通常，跨 越這些子帶和發射天線可以同時發送任意數量的數據符號塊。例如，在圖7B中，可以同時 發送一個、兩個、三個或四個數據符號塊。但是，可以同時可靠發送的數據符號塊的數量取 決于MIMO信道的秩，所以，Np應當小于或等于Ns。圖7B所示的傳輸方案可以很容易地被改
11編為基于MIMO信道的秩，同時傳輸不同數量的數據符號塊。對于圖7B所示的實施例，各數據符號塊跨越Nf個子帶，從所有Nt個發射天線， 被對角地發送出去。這樣為同時發送的所有Np個數據符號塊提供頻率和空間分集，從而 所有數據分組可以使用單一速率。但是，同時發送的不同數據分組也可以使用不同的速 率。使用不同速率可以為有些接收機提供更好的性能，例如，不執行IDD方案的線性接收 機。在 2004 年 2 月 23 日提交的、題目為 “IncrementalRedundancy Transmission for Multiple Parallel Channels in a MlMOCommunication System，，的共同轉讓美國專利申 請No. 10/785，292中描述了用不同速率同時進行多個數據分組的IR傳輸。也可以按照其他方式執行復用/解復用，同時取得頻率和空間分集。例如，復用/ 解復用可以是各發射天線的所有Nf個子帶用于承載發射符號。由于每個發射天線的全功 率限于Pant，所以每個發射天線可用的發射功率量依賴于承載有發射符號的子帶的數量。回到圖6D中，發射機單元132b從TX空間處理器130c接收Nt個發射符號序列， 并對其進行修整，然后產生Nt個調制信號。2、接收機圖8A的框圖示出了接收機150a，它是圖1的接收機150的一個實施例。在接收 機150a中，Ne個接收天線810a至SlOr接收由發射機110發送的Nt個調制信號，并把Nk 個接收信號分別提供給接收單元154內的Nk個RX RF單元812a至812r。每個RX RF單 元812修整和數字化其接收信號，并提供符號/碼片流。對于單載波MIMO系統而言，不需 要OFDM解調器814a至814r，各RX RF單元812直接把符號流提供給相應的解復用器816。 對于MIM0-0FDM系統而言，各RX RF單元812把碼片流提供給相應的OFDM解調器814。每 個OFDM解調器814通過以下方式，對其碼片流執行OFDM解調(1)去除每個接收OFDM符 號中的循環前綴，以獲得接收變換符號；(2)使用快速傅立葉變換(FFT)，把每個接收變換 符號變換到頻域，以獲得Nf個子帶的Nf個接收符號。對于這兩種系統而言，解復用器816a 至816r從RX RF單元812或OFDM解調器814接收Nk個符號流，把各時隙的Nk個接收符號 序列(對應于數據)提供給RX空間處理器160a，并把收到的導頻符號提供給信道估計器 172。RX空間處理器160a包括檢測器820和復用器822。檢測器820對Nk個接收符號 序列執行空間或空_時處理(或“檢測”)，以獲得Nt個檢測符號序列。每個檢測符號是發 射機發送的一個數據符號的估計。檢測器820可以實現最大比率合并(MRC)檢測器、線性 迫零(ZF)檢測器(也被稱為信道相關矩陣倒置(CCMI)檢測器)、最小均方誤差(MMSE)檢 測器、MMSE線性均衡器(MMSE-LE)、判決反饋均衡器(DFE)或其他檢測器/均衡器。如果在 發射機中沒有執行空間處理，則可以基于信道響應矩陣H的估計，執行檢測。或者，如果數 據符號預先乘以了單載波MIMO系統的發射機中的發射基本矩陣M，則可以基于有效信道響 應矩陣Hrff =厘，執行檢測。為簡單起見，下面的描述假設未使用發射基本矩陣M。MIM0-0FDM系統的模型可以表示為r(k) = H(k)s(k)+n(k),k = 1. . . Nf 公式(2)其中，s(k)是一個{NTX1}數據向量，其具有在子帶k上從Nt個發射天線發送的 Nt個數據符號的Nt個條目；r(k)是一個{NKX1}接收向量，其具有在子帶k上通過Nk個發射天線獲得的Nk個接收符號的Nk個條目；H(k)是子帶k的{NKXNT}信道響應矩陣；以及n(k)是加性高斯白噪聲(AWGN)的向量。假設向量n(k)均值為0，協方差矩陣為An= o2I，其中，ο2是噪聲的方差，工是 單位矩陣，其對角線上為1，其他地方為0。對于MIM0-0FDM系統而言，接收機對用于數據傳輸的各子帶單獨地執行檢測。下 面的描述針對一個子帶，并且，為簡單起見，在數學推導中省略了子帶編號k。下面的描述還 適用于單載波MIMO系統。為簡單起見，假設向量S包括從Nt個發射天線發送的Nt個數據 符號。MRC檢測器的空間處理可以表示為公式⑶其中，I。是MRC檢測器的響應，即Imrc = H ；^是MRC檢測器的檢測符號的{NTX 1}向量；以及 “H”表示共軛轉置。發射天線i的檢測符號可以表示為 ⑴=wH ^，其中，I 。,i是1 。的第i列，表
示為Imi =仏，其中，hi是發射天線i和Nk個接收天線之間的信道響應向量。MMSE檢測器的空間處理可以表示為公式⑷ 其中，對于匪SE檢測器，Enmse = (HHh+ σ 2I) 發射天線i的匪SE檢測器響應可 以表示為^i = (HHh+ο 2I) _1。迫零檢測器的空間處理可以表示為L,=)^" 公式(5) 其中，對于迫零檢測器，Ezf = HOfiT1。發射天線i的迫零檢測器響應可以表示為 Ezf = ^咖人對于每個時隙，檢測器820提供與1的Nt個條目相對應的Nt個檢測符號序列。復
用器822從檢測器820接收這Nt個檢測符號序列，其執行的處理與發射機中的TX空間處 理器130執行的處理相反。如果在每個時隙中僅僅發送一個數據符號塊，例如對于圖6A和 6C中TX空間處理器130a，那么，復用器822把這Nt個序列中的檢測符號復用到一個檢測符 號塊中。如果在每個時隙中發送多個數據符號塊，例如對于圖6B和6D中的TX空間處理器 130b和130c，那么，復用器822把這Nt個序列中的檢測符號復用和解復用到Np個檢測符號 塊中(圖8A中未顯示)。在任何情況下，每個檢測符號塊都是由發射機發送的數據符號塊 的估計。信道估計器172估計MIMO信道的信道響應矩陣H和接收機處的本底噪聲(例如， 基于收到的導頻符號)，并向控制器180提供信道估計。在控制器180內，矩陣計算單元176 基于上述的估計信道響應矩陣，導出檢測器響應可能是L。、Iiamse或Izf)，并把檢測器響 應提供給檢測器820。檢測器820將接收符號的向量 預先乘以檢測器響應 ，從而得到檢
13測符號的向量2。速率選擇器174 (是由圖8A所示的接收機實施例的控制器180實現的)基 于信道估計，執行速率選擇，如下所述。查找表(LUT) 184存儲一組由MIMO系統支持的速率 以及與各速率相關聯的一組參數值(例如，數據速率、分組尺寸、編碼方案或碼率、調制方 案等)。速率選擇器174從LUT 184中訪問速率選擇所用的信息。圖8B的框圖示出了 RX數據處理器170a，RX數據處理器170a是圖1和8A中的RX 數據處理器170的一個實施例。在RX數據處理器170a內，符號解映射單元830從RX空間 處理器160a中接收檢測符號塊，一次一塊。對于每個檢測符號塊，符號解映射單元830根 據該塊所用的調制方案(由來自控制器180的解調控制表示)，對檢測符號進行解調，并把 解調后的數據塊提供給信道解交織器840。信道解交織器840包括解復用器842和Nb個塊 解交織器844a至844nb。在收到新的數據分組之前，解交織器844a至844nb用刪除信息進 行初始化。刪除信息(erasure)是替代丟失的編碼比特(即，尚未收到的比特)且在解碼 過程中給予適當權重的值。解復用器842從符號解映射單元830接收解調后的數據塊，并 把各解調后的數據塊提供給合適的塊解交織器844。每個塊解交織器844將其塊內的解調 后數據進行解交織，方式與發射機中對該塊執行的交織互補。如果交織取決于選中的速率， 則控制器180把解交織控制提供給塊解交織器844，如虛線所示。當從發射機收到一個數據分組的一個新數據符號塊時，對為該分組接收的所有塊 重新執行解碼。重組單元848形成解交織數據分組，以便于以后解碼。解交織的數據分組 包含(1)為當前分組接收的所有數據符號塊的解交織數據塊；(2)為當前分組尚未接收的 數據符號塊的刪除信息。重組單元848執行重組的方式與發射機執行分割的方式互補，由 來自控制器180的重組控制來表示。FEC解碼器850對解交織的數據分組進行解碼，方式與發射機執行的FEC編碼相 反，由來自控制器180的解碼控制表示。例如，如果在發射機中執行了 Turbo或卷積編碼， 則FEC解碼器850分別可以使用Turbo解碼器或Viterbi解碼器。FEC解碼器850提供當 前分組的解碼分組。CRC檢查器852檢查解碼分組，以判斷該分組解碼正確還是錯誤，并提 供解碼分組的狀態。圖9A的框圖示出了接收機150b，它是圖1的接收機150的另一實施例。接收機 150b實現迭代檢測和編碼(IDD)方案。為清楚起見，下面針對圖4B和5中所示的編碼方案， 描述IDD方案，其將一個數據分組編碼成三個部分系統比特IcdatJ、第一奇偶比特IcpJ和 第二奇偶比特lcp2}。接收機150b包括檢測器920和FEC解碼器950，它們對一個數據分組的接收符號 執行迭代檢測和解碼，以獲得一個解碼分組。IDD方案利用信道編碼的糾錯能力，來提高性 能。這是通過在檢測器920和FEC解碼器950之間傳遞Ndd次先驗信息而實現的，其中Ndd >1，如下所述。先驗信息表示發送比特的可能性。接收機150b包括RX空間處理器160b和RX數據處理器170b。在RX空間處理器 160b內，緩沖器918接收和存儲由接收機單元154在每個時隙提供的接收符號序列。當從 發射機收到對于一個數據分組的一個新數據符號塊時，對為該分組接收的所有塊的接收符 號重新(即，從開始)執行迭代檢測和解碼。檢測器920對各接收塊的Nk個接收符號序列 執行空間處理或檢測，并提供該塊的Nt個檢測符號序列。檢測器920可以實現MRC檢測器、 迫零檢測器、MMSE檢測器或其他檢測器/均衡器。為清楚起見，下面描述使用MMSE檢測器
14進行檢測。對于具有迭代檢測和解碼能力的MMSE檢測器，發射天線i的檢測符號‘可以表示 為
其中，Ei和Ui是基于匪SE標準導出的，可以表示為 公式(7)中提出的優化問題的解可以表示為 其中，I是信道響應矩陣H的第i列；Hi等于第i列被設為0的H ；&是通過去除s的第i列元素而獲得的{(NT-l)Xl}向量；E[a]是向量旦的條目的期望值；以及VAR [aaH]是向量g的協方差矩陣。矩陣￡是發射天線i的信道響應向量^的外積。矩陣Q是對發射天線i的干擾的協方差矩陣。向量Z是對發射天線i的干擾的期望值。 其中，、=見1，Jli是高斯噪聲采樣，其均值為0，方差為Vi = IiHhi-(EiHili)2。高 斯噪聲采樣η i假設來自其他發射天線的干擾在MMSE檢測器之后是高斯的。在下面的說明中，上標η表示第η次檢測/解碼迭代，下標m表示為正在恢復的當 前分組而接收的第m個數據符號塊。對于第一次迭代(即η = 1)，檢測僅僅基于接收符號， 因為沒有來自FEC解碼器的先驗信息。因此，假設比特為“1”或“0”的概率相等。在這種 情況下，公式(8)就變為線性匪SE檢測器，可以表示為Ii = (ffif+σ 2ΙΓ1。對于各次后續 迭代(即η > 1)，檢測器使用由FEC解碼器提供的先驗信息。隨著迭代次數的增加，干擾降 低，而檢測器會聚成實現完全分集的MRC檢測器。對于為當前分組接收的各數據符號塊，圖9Α中的檢測器920對該塊的Nk個接收 符號序列執行檢測，并提供Nt個檢測符號序列。復用器922將這Nt個序列中的檢測符號進 行復用，以獲得一個檢測符號塊，并將其提供給RX數據處理器170b。在對于第m個數據符
號塊的第η次檢測解碼迭代中獲得的檢測符號塊表示為{ 在RX數據處理器170b內，對數似然比(LLR)計算單元930從RX空間處理器160b 接收檢測符號，并計算各檢測符號的B個編碼比特的LLR。每個檢測符號;；是數據符號Si的 估計，它是通過把B個編碼比特色=‘、...、j映射到信號圖中的一個點而獲得的。檢測 符號&的第j個比特的LLR可表示為 其中，by是檢測符號的第j個比特；ρΓ(5, I bi } = 1)是檢測符號&的by比特為1的概率；PrG I、二-1)是檢測符號&的by比特為-1的概率(即“0”)；以及Xy 是比特 by 的 LLR。LLRIxi, j}表示由檢測器向FEC解碼器提供的先驗信息，故也被稱為檢測器LLR。為簡單起見，假設交織使得每個檢測符號&的B個比特是獨立的。所以，公式(14) 可以表示為
0137]
0138]
0139]
0140]
0141]
0142]
其中，Ω“是信號圖中第j個比特等于q的點的集合； s是被評估集合Ω “中的調制符號或點(即，“假設的”符號) α i是發射天線i的增益，在上面已經做了定義；
Vi是檢測符號&的高斯噪聲采樣Jli的方差；
是假設符號s的B個比特的集合；
0143]L
0144]L
(j)等于去除了第j行比特的h ；
是對于假設符號s的B個比特從FEC解碼器獲得的LLR的集合；
(j)等于去除了第j行比特的解碼器LLR的艮口，
；以及
0145]“T”表示轉置。
0146]第(i，j)個比特的解碼器LLR可以表示為
0147]
0148]其中，PHbiij = 1)是比特by為1的概率；以及
0149]
是比特by為-1的概率。0150] 對于第一次迭代(n= l)，U(j)的所有條目被設為0，以表示每個比特等于1或-1 的概率相等，因為該比特沒有先驗信息可用。對于后續的每次迭代，UCi)的條目基于來自FEC解碼器的比特的“軟”值進行計算。LLR計算單元930提供從RX空間處理器160b接收 的各檢測符號的編碼比特的LLR。在第m個數據符號塊的第η次檢測/解碼迭代中獲得的 LLR的塊表示為{￡}。信道解交織器940從LLR計算單元930接收各LLR塊，并將其解交織，從而提供該 塊的解交織LLR。重組單元948形成LLR分組，其包含(1)來自信道解交織器940的解交 織LLR塊，其對應于從發射機接收的所有數據符號塊；(2)零值LLR塊，其對應于未收到的 數據符號塊。第η次檢測/解碼迭代的LLR分組表示為{xn}。FEC解碼器950接收來自重 組單元948的LLR分組，并將其解碼，如下所述。圖9Β的框圖示出了 Turbo解碼器950a，其可分別用于圖9A和8B中的FEC解碼器 950和850。Turbo解碼器950a對于并行鏈接卷積碼執行迭代解碼，如圖4B所示。在Turbo解碼器950a內，解復用器952接收來自重組單元948的LLR分組{χ11}
(表示為輸入LLR)，并將其解復用成數據比特LLR{ Xdata }、第一奇偶比特LLR{ χ"ρ1 }和
第二奇偶比特LLR{X:2}。軟輸入軟輸出(SIS0)解碼器954a從解復用器952接收數據
比特LLR丨Xdata }和第一奇偶比特LLR{ Xpl }，從編碼解交織器958接收解交織的數據比
特LLR丨^^。然后，SISO解碼器954a基于第一卷積碼，導出該數據和第一奇偶比特的
新LLRIxdataJ和{ JC:1 }，。編碼交織器956根據發射機端使用的編碼交織方案，交織數據比
特LLRIxdataJ，并提供交織后的數據比特LLR{ Xdalai }。同樣，SISO解碼器954b從解復用器
952接收數據比特LLR{ Xdata }和第二奇偶比特LLR{ χρ2}，并從編碼交織器956接收交織
后的數據比特LLIU^atoal }。然后，SISO解碼器954b基于第二構成卷積碼，導出該數據和第
二奇偶比特的新LLRf Xdata2 }和{ Xp+2 }。編碼解交織器958對數據比特LLR {xdata2}進行解交
織，方式與編碼交織相反，并提供解交織后的數據比特LLR丨Xdala2 } O SISO解碼器954a和 954b可以實現BCJR SISO最大先驗(MAP)算法或其更低復雜度的變形、軟輸出維特比(SOV) 算法或其他解碼算法，這些在本領域中都是公知的。對于當前檢測/解碼迭代n，SISO解碼器954a和954b的解碼迭代Ndee次，其 中Nde。^ 1。在所有Nde。次解碼迭代全部完成之后，組合器/復用器960從SISO解碼器
954a接收最終的數據比特IxdataJ和最終的第一奇偶比特{χ:1}，從編碼解交織器958接
收解交織的最終數據比特LLR丨^flto2丨,從SISO解碼器954b接收最終的第二奇偶比特
{ X；；1 }。組合器/復用器960計算下一次檢測/解碼n+1的解碼器LLR{ x2l }，方式如下
{Ok^+;-2^1,^·解碼器llr{x=}對應于公式_中的，并且表示由
FEC解碼器向該解碼器提供的先驗信息。 在所有Ndd次解碼迭代全部完成之后，組合器/復用器960計算最終的數據比特 lxdata}，方式如下:{Xdala }=\x^Xdatax +^4其中{義:}是LLR計算單元93O為最后一
次檢測/解碼迭代提供的數據比特LLR。切片器962把最終的數據比特IxdatJ分片，并為 正在恢復的分組提供解碼分組·^丨。CRC檢查器968檢查該解碼分組，并提供分組狀態。
回到圖9A中，信道交織器970將來自FEC解碼器950的解碼器LLR{ χ^ }進行 交織，并將交織后的解碼器LLR提供給檢測器920。檢測器920基于接收符號IrJ和解碼
Λ Λ + 1
器LLR{X=}，導出新的檢測符號{5m }。解碼器LLR{X=}用于計算山)干擾的期望值
(即，E[&])，它用于導出公式(12)中的圣；(b)干擾的方差(即，VARbi])，它用于導出公式 (11)中的Q。
Λ W+1來自RX空間處理器160a的所有接收數據符號塊的檢測符號丨再次由RX數據
處理器170b進行解碼，如上所述。檢測和解碼處理迭代Ndd次。在迭代檢測和解碼處理期 間，每一次檢測/解碼迭代都改進檢測符號的可靠性。如公式⑶所示，匪SE檢測器響應Ii依賴于Q，而Q又依賴于干擾的方差VAR[&]。 因為對于每一次檢測/解碼迭代，Q都不同，所以，MMSE檢測器響應也對于每一次迭代也不 同。為了簡化接收機150b，檢測器920可以實現(1)用于Nddl次檢測/解碼迭代的匪SE 檢測器；⑵用于Ndd2次后續檢測/解碼迭代的MRC檢測器(或具有不隨迭代改變的響應的 其他類型的檢測器/均衡器)，其中Nddl和Ndd2都可以是1或更大。例如，匪SE檢測器可用 于第一次檢測/解碼迭代，而MRC檢測器可用于后五次檢測/解碼迭代。作為另一個例子， MMSE檢測器可用于前兩次檢測/解碼迭代，而MRC檢測器可用于后四次檢測/解碼迭代。MRC檢測器可用項Ui實現，如公式(6)中所示，其中，用Inffc^i取代見。如公式(6)、 (9)和(12)所示，項 取決于干擾的期望值E[&]。為了進一步簡化接收機150b，在從MMSE 檢測器切換到MRC檢測器之后，可以省略項Ui。迭代檢測和解碼方案提供各種優點。例如，對于經由Nt個發射天線同時發送的所 有數據分組，IDD方案支持使用單一速率，故可以抵抗頻率選擇性衰落，并且可以靈活地使 用各種編碼和調制方案，包括圖4B所示的并行鏈接卷積碼。3、速率選擇對于單載波MIMO和MIM0-0FDM系統，接收機和/或發射機可以估計MIMO信道，并 為MIMO信道上的數據傳輸選擇合適的速率。速率選擇可以通過多種方式執行。下面描述 一些示例性的速率選擇方案。在第一種速率選擇方案中，MIMO信道上的數據傳輸速率是基于度量標準而選擇 的，后者是用對Nt個發射天線的信道響應進行建模的等價系統導出的。該等價系統被定義 為具有AWGN信道(S卩，具有平信道響應)，并且其頻譜效率等于Nt個發射天線的平均頻譜 效率。該等價系統的總容量等于Nt個發射天線的總容量。可以通過以下步驟確定平均頻 譜效率(1)估計各發射天線的接收SNR(例如，基于接收導頻和/或數據符號)；(2)根據 接收SNR和基于(約束或非約束)頻譜效率函數f(x)，計算每個發射天線的頻譜效率；(3) 基于各發射天線的頻譜效率，計算NT個發射天線的平均頻譜效率。可以把該度量標準定義 為該等價系統為支持平均頻譜效率所需的SNR。該SNR可以根據平均頻譜效率和基于反函 數P(X)來確定。可以將系統設計為支持一組速率。其中一個所支持的速率可以是零速率(例如， 零數據速率)。剩余的每個速率與AWGN信道的一個特定的非零數據速率、一個特定的編碼 方案或碼率、一個特定的調制方案和達到目標性能等級(例如，PER)所需的特定最小
18SNR相關聯。對于具有非零數據速率的各支持速率，基于具體的系統設計(即，由系統用于 該速率的特定的碼率、交織方案、調制方案等)和針對該AWGN信道，獲得所需的SNR。所需 的SNR可以通過計算機模擬、經驗測量等獲得，這些在本領域中都是公知的。可以把這組支 持速率以及它們所需的SNR存儲在一張查找表(例如，圖8A中的LUT 184)中。可以把該度量標準與由系統支持的各速率所需的SNR進行比較。選擇具有小于或 等于該度量標準的所需SNR的最高速率，以用于MIMO信道上的數據傳輸。在2002年6月 20 提交的、題目為 “RateControl for Multi-Channel Communication Systems” 的共同轉 讓美國專利申請No. 10/176，567中詳細描述了第一種速率選擇方案。在第二種速率選擇方案中，基于Nt個發射天線的接收SNR，選擇MIMO信道上的數 據傳輸速率。首先確定每個發射天線的接收SNR，然后計算這Nt個發射天線的平均接收 SNRYn,avg。接下來，基于平均接收SNR avg和SNR偏移或退避(back-off)因子Y。s，計算 工作SNR γ。p (例如，Yop= Yrx+Y。s，其中單位是dB)。SNR偏移用于考慮估計誤差、MIMO信 道的可變性和其他因素。可以把工作SNR γ。p與系統所支持的各速率的所需SNR進行比較。 選擇具有小于或等于(即，Yreq^ Yop)該度量標準的所需SNR的最高速率，以用于MIMO信 道上的數據傳輸。在2003年3月20提交的、題目為“TransmissionMode Selection for Data Transmission in a Mul ti-Channe ICommuni cat ion System，，的共同轉讓美國專禾丨J 申 請No. 10/394，529中詳細描述了第二種速率選擇方案。這里描述的IR傳輸技術可通過多種方式來實現。例如，這些技術可以用硬件、軟 件或軟硬件結合的方式來實現。對于硬件實現，用于在發射機中執行IR傳輸的處理單元 可以實現在一個或多個專用集成電路(ASIC)、數字信號處理器(DSP)、數字信號處理器件 (DSPD)、可編程邏輯器件(PLD)、現場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微 處理器、用于執行此處所述功能的其他電子單元或其組合中。用于在接收機中接收IR傳輸 的處理單元也可以實現在一個或多個ASIC、DSP、DSPD, PLD, FPGA、處理器、控制器等中。對于軟件實現，這里描述的IR傳輸技術可用執行此處所述功能的模塊(例如，過 程、函數等)來實現。這些軟件代碼可以存儲在存儲器單元(如，圖1中的存儲器單元142 或182)中，并由處理器(如控制器140或180)執行。存儲器單元可以實現在處理器內或 處理器外，在后一種情況下，它經由本領域內公知的各種手段，可通信地連接到處理器。這里包括的子標題用于參考和幫助定義特定的部分。這些并不限制其下面描述的 概念的保護范圍，并且這些概念可應用于整個說明書的其他部分中。所述公開實施例的上述描述可使得本領域的技術人員能夠實現或者使用本發明。 對于本領域技術人員來說，這些實施例的各種修改是顯而易見的，并且這里定義的總體原 理也可以在不脫離本發明的精神和范圍的基礎上應用于其他實施例。因此，本發明并不限 于這里給出的實施例，而是與符合這里公開的原理和新穎特征的最廣范圍相一致。
權利要求
一種用于在無線多進多出(MIMO)通信系統中發送遞增冗余(IR)傳輸的方法，包括處理一個數據分組，以便于獲得多個符號塊，每個符號塊包括針對所述數據分組的不同的編碼信息；從發射機處的多個發射天線向接收機處的多個接收天線發送所述多個符號塊中的第一符號塊；以及當所述接收機基于所述第一符號塊未正確地解碼出所述數據分組時，從所述發射機向所述接收機發送所述多個符號塊中的第二符號塊。
2.如權利要求1所述的方法，還包括接收來自所述接收機的針對所述數據分組的否定性確認(NAK)，并且其中，所述第二符 號塊是響應于接收到所述NAK而發送的。
3.如權利要求1所述的方法，還包括發送所述多個符號塊中的剩余符號塊，一次發送一個符號塊，直到所述接收機正確地 解碼出所述數據分組或者所述多個符號塊全部被發送出去為止。
4.如權利要求1所述的方法，還包括獲取在所述多個發射天線和所述多個接收天線之間的MIMO信道上進行數據傳輸的選 中速率，并且其中，根據所述選中速率處理所述數據分組。
5.如權利要求4所述的方法，其中，處理所述數據分組包括根據所述選中速率指明的編碼方案，對所述數據分組進行編碼，以獲得一個編碼分組；將所述編碼分組分割成多個編碼子分組；以及根據所述選中速率指明的調制方案，對所述多個編碼子分組進行調制，以獲得所述多 個符號塊。
6.如權利要求1所述的方法，其中，發射所述第一符號塊包括將所述第一符號塊中的每個符號復用到所述多個發射天線中的一個天線。
7.如權利要求1所述的方法，其中，發射所述第一符號塊包括用預編碼矩陣來對所述第一符號塊中的符號進行預編碼，以便從所述多個發射天線中 的所有發射天線發送各符號。
8.如權利要求7所述的方法，其中，所述預編碼矩陣包括離散傅立葉變換(DFT)矩陣。
9.如權利要求1所述的方法，還包括處理第二數據分組以獲取第二組多個符號塊，所述第二組多個符號塊中的每個符號塊 包括針對所述第二數據分組的不同的編碼信息；以及在從所述發射機向所述接收機發送第一組多個符號塊中的第一符號塊地同時發射所 述第二組多個符號塊中的第一符號塊。
10.如權利要求1所述的方法，其中，處理Np個數據分組，以獲得Np組多個符號塊，為 每個數據分組獲得一組多個符號塊，其中，Np等于或大于1，并且其中，在多個子帶上從所述 多個發射天線同時發送所述Np個數據分組的Np個符號塊。
11.一種用于在無線多進多出(MIMO)通信系統中發送遞增冗余(IR)傳輸的裝置，包括權利要求，每個符號塊包括針對所述數 據分組的不同的編碼信息；用于從發射機處的多個發射天線向接收機處的多個接收天線發送所述多個符號塊中 的第一符號塊的模塊；以及用于當所述接收機基于所述第一符號塊未正確地解碼出所述數據分組時，從所述發射 機向所述接收機發送所述多個符號塊中的第二符號塊的模塊。
12.如權利要求11所述的裝置，還包括用于接收來自所述接收機的針對所述數據分組的否定性確認(NAK)的模塊，并且其 中，所述第二符號塊是響應于接收到所述NAK而發送的。
13.如權利要求11所述的裝置，還包括用于發送所述多個符號塊中的剩余符號塊，一次發送一個符號塊，直到所述接收機正 確地解碼出所述數據分組或者所述多個符號塊全部被發送出去為止的模塊。
14.如權利要求11所述的裝置，還包括用于獲取在所述多個發射天線和所述多個接收天線之間的MIMO信道上進行數據傳輸 的選中速率的模塊，并且其中，根據所述選中速率處理所述數據分組。
15.如權利要求14所述的裝置，其中，用于處理所述數據分組的模塊包括用于根據所述選中速率指明的編碼方案，對所述數據分組進行編碼，以獲得一個編碼 分組的模塊；用于將所述編碼分組分割成多個編碼子分組的模塊；以及用于根據所述選中速率指明的調制方案，對所述多個編碼子分組進行調制，以獲得所 述多個符號塊的模塊。
16.如權利要求11所述的裝置，其中，用于發射所述第一符號塊的模塊包括用于將所述第一符號塊中的每個符號復用到所述多個發射天線中的一個天線的模塊。
17.如權利要求11所述的裝置，其中，用于發射所述第一符號塊的模塊包括用于用預 編碼矩陣來對所述第一符號塊中的符號進行預編碼，以便從所述多個發射天線中的所有發 射天線發送各符號的模塊。
18.如權利要求17所述的裝置，其中，所述預編碼矩陣包括離散傅立葉變換(DFT)矩陣。
19.如權利要求11所述的裝置，還包括用于處理第二數據分組以獲取第二組多個符號塊的模塊，所述第二組多個符號塊中的 每個符號塊包括針對所述第二數據分組的不同的編碼信息；以及用于在從所述發射機向所述接收機發射第一組多個符號塊中的所述第一符號塊地同 時發射所述第二組多個符號塊中的第一符號塊的模塊。
20.如權利要求11所述的裝置，其中，處理Np個數據分組，以獲得Np組多個符號塊，為 每個數據分組獲得一組多個符號塊，其中，Np等于或大于1，并且其中，在多個子帶上從所述 多個發射天線同時發送所述Np個數據分組的Np個符號塊。
全文摘要
對于MIMO系統中的遞增冗余(IR)，發射機基于選中的速率，處理(例如，編碼、分割、交織和調制)一個數據分組，從而獲得多個數據符號塊。發射機一次發送一個數據符號塊，直到接收機正確地恢復出該數據分組或者所有塊都被發送出去為止。只要接收到來自發射機的一個數據符號塊，接收機就檢測收到的符號塊，從而獲得一個檢測符號塊，處理(例如，解調、解交織、重組和解碼)為該數據分組而獲得的所有檢測符號塊，然后提供一個解碼分組。如果該解碼分組有錯，那么，當收到該數據分組的另一數據符號塊時，接收機重復所述處理。接收機也可以對該數據分組的接收符號塊多次執行迭代檢測和解碼，從而獲得該解碼分組。
文檔編號H04LGK101917262SQ20101028344
公開日2010年12月15日 申請日期2004年9月9日 優先權日2003年9月9日
發明者塔梅爾·卡多斯 申請人:高通股份有限公司