CN100561884C

CN100561884C - 基于分布式发射源的多输入多输出通信方式

Info

Publication number: CN100561884C
Application number: CN200480042317.6A
Authority: CN
Inventors: 刘晟
Original assignee: UTStarcom Telecom Co Ltd
Current assignee: UTStarcom Telecom Co Ltd
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2024-04-14
Also published as: WO2005101690A1; US20070280370A1; JP2007533216A; JP4416820B2; CN1926781A; US7809073B2; EP1739852A4; EP1739852A1

Abstract

分布发射源的MIMO方法，在M个发射端天线与具有P个接收天线的移动终端间传输下行流，M，P＞1，其中至少两个发射端天线与接收天线之一间有不同的多径分布，该方法包括用同一扩频码发送相应M个子流到移动终端；估计多径信道矩阵；和根据多径信道矩阵处理信号以恢复出下行数据流，该估计包括测量发送信号的不同时延的实际多径接收分量的总数目；以该数目为多径数构造信道矩阵，使得如果一发射端天线到该接收天线的信号无对应一时延的多径分量，将对应该发射端天线、接收天线和时延的信道参数置0，而该发送包括根据该移动终端到M个发射端天线的上行平均信号质量测量调节M个子流的增益，使得相应各下行信道的平均路径损耗相等。

Description

基于分布式发射源的多输入多输出通信方法

技术领域

本发明涉及移动通信系统的基站中无线信号的通信方法，尤其涉及在采用射频单元拉远方式的集中式基站系统中基于多输入多输出(MIMO)技术的通信方法。

背景技术

1.采用射频单元拉远结构的集中式基站

在移动通信系统中，基站(BTS)完成无线信号的发射、接收和处理。如图1所示，传统的BTS 10主要由基带处理子系统11、射频(RF)子系统12和天线13组成。一个BTS可以通过多个天线覆盖不同的蜂窝(小区14)。图2给出了另一种采用分布式发射源的基站，即采用射频单元拉远方式的集中式基站的系统结构。与传统基站相比，这种采用射频单元拉远方式的集中式基站具有许多优点：允许采用多个微小区替代一个基于传统基站的宏小区，从而能更好地适应不同的无线环境，提高系统的容量和覆盖等无线性能；集中式的结构使得在传统基站中的软切换可以用更软的切换来完成，从而获得额外的处理增益；集中式的结构还使得昂贵的基带信号处理资源成为多个小区共用的资源池，从而获得统一共享的好处，以减低系统成本。PCT专利“W09005432，通信系统”；美国专利“US5657374，具有集中式基站和分布式天线单元的蜂窝系统”，“US6324391，具有集中控制和信号处理的蜂窝系统”；中国专利申请“CN1464666，一种基于光纤拉远的软基站系统及其同步方法”，“CN1471331，移动通信的基站系统”；及美国专利申请“US20030171118，蜂窝无线传输设备和蜂窝无线传输方法”等均披露了这一技术的有关实现细节。

如图2所示，采用射频单元拉远方式的集中式基站系统20包括集中式的中央信道处理子系统21和远程射频单元24，它们之间通过宽带传输链路或网络相连。中央信道处理子系统主要由信道处理资源池22和信号路由分配单元23等功能单元组成，其中，信道处理资源池由多个信道处理单元堆叠而成，完成基带信号处理等工作，信号分配单元则根据各小区业务量(Traffic)的不同，动态分配信道处理资源，实现多小区对处理资源的有效共享。信号路由分配单元除了如图2所示在集中式基站内部实现外，也可以作为单独的设备在集中式基站外部实现。远程天线单元主要由发射通道的射频功率放大器、接收通道的低噪声放大器以及天线等功能单元构成。中央信道处理子系统与远程天线单元的链路通常可以采用光纤、铜缆、微波等传输介质；信号传输方式可以是经采样后的数字信号，或者是经调制的模拟信号；信号可以采用基带信号，中频信号或者射频信号。

然而，采用射频单元拉远方式的集中式基站系统的微小区结构会带来频繁切换的问题。为克服该问题，发明人在题为“采用集中式基站的移动通信系统中的微小区管理方法”的专利申请中，针对这一问题提出了一种有效的解决方法，其中针对基站所覆盖的小区，根据有关UE的移动速率、小区负载状况、集中式基站处理资源占用状况等等的参数，进行动态小区控制。这种动态小区控制是将上述参数接近的地理上相邻的多个小区，动态地组合成一个小区。针对这个动态生成的小区，使用相同的下行扰码，而组成该动态生成小区的原先各微小区所对应的远程射频单元，则构成该动态生成小区的分布式射频收发系统。另外，根据该专利申请，还可以采取固定配置的方法将相邻微小区合并为一个小区，即根据预定系统配置固定地将一些区域内地理上相邻的微小区合并为一个小区。这主要适用于网络建设初期系统设计容量较小时。为了便于说明，这种由地理上相邻的微小区采用动态或固定方法合并而成的小区称为复合小区(Combined Cell)。

发明人并不满足于以上的成果，而是继续寻求新的改进。发明人认识到，当若干微小区被合并为复合小区时，由于码资源(即信道资源)并未增加，而小区规模变大，因此与原微小区相比，信道容量相对不足。

发明人还发现，由于复合小区由不止一个微小区构成，自然具有不止一个天线，因而在复合小区中有可能采用多天线发射/接收(MIMO)技术来提高通信容量，从而缓解或克服上述不利影响。

2.多天线发射脓收(MIMO)技术

多天线发射/接收(MIMO)技术是最近发展起来的一种有效提高频谱效率的新技术。目前，在3GPP(第三代合作项目)的UMTS(通用移动通信系统)的标准化工作中，也正在对这一技术进行研究。关于MIMO技术及其在UMTS中的应用，可以参考“From theory to practice：an overview of MIMO space-time coded wireless systems，IEEE Journalon Selected Areas in Communications，vol.21，no.3，April 2003”、3GPP工作文档“R2-010504，Overview of Multiple-Input Multiple-OutputTechniques for HSDPA”等文献。目前主要有两类MIMO技术，一类是最大化分集增益的基于多天线发射分集与接收分集的技术，另一类是最大化数据速率的基于信道码重用方案的MIMO技术，其中基于信道码重用方案的MIMO是最具代表性的技术。

图3所示为HSDPA(高速下行分组接入)等多码系统中基于信道码重用方案的MIMO系统发射端的结构30，经信道编码的高速数据流被分路器31分路为M·N条子流，其中M为发射端天线数目，N为HSDPA等多码系统中并行的下行码道数，由M路子流构成的每个数据流组分别在扩频单元32中由对应的下行信道码进行扩频，然后合成为M路信号，再经附加彼此正交的专用导频序列后分别经M个天线进行发射。可以看到，由于每组M路子流重用一个下行信道码，因此数据率增加了M倍。

在现有技术中，MIMO系统发送端和接收端的天线都是集中设置的。如图4所示，为了尽可能减小各天线间的相关性，通常需要保证天线间距至少在半个波长以上。尽管收发端天线分开一定距离，但由于基站与移动终端的距离相对较大，因此，在下行链路方向，现有的MIMO系统适用于具有以下条件的理想信道：

(1)不同发送天线到任一接收天线的多径数及多径时延均相同；

(2)不同发送天线到任一接收天线的平均路径损耗均相同；

(3)任一发送天线到任一接收天线的传播路径的多径信道衰落是互不相关的；

(4)不同接收天线接收的干扰与噪声功率谱均相同且彼此独立。

在上述理想信道条件下，假定接收天线数为P(P≥M)，该MIMO信道多径数为L，从第m个发射天线到第p个接收天线的多径信道向量为：

h_m，p＝(h_m，p，1，h_m，p，2，…h_m，p，L)^T (1)

其信道参数的估计可利用专用导频序列获得。若采用码重用方案，由第k个信道码扩频并且通过M个发射天线发射的M路子流信号向量为：

x_k＝(x_k，1，x_k，2，…x_k，M)^T (2)

图5提供了现有技术的基于V-BLAST检测器的MIMO接收机40的原理框图。如图5所示，在通过多径跟踪解扩单元41对采用第k个信道码的所有(L个)多径分量进行多径跟踪及解扩后，第p个接收天线的接收信号的信号向量为：

y_k，p＝(y_k，p，1，y_k，p，2，…y_k，p，L)^T (3)

令第p个接收天线的L×M维多径信道矩阵为Hp＝[h_1，p，h_2，p，...h_M，p]，则有：

y_k，p＝F_kH_px_k+v_k (4)

其中V_k为噪声向量，F_k为由第k个信道码的相应信道经下行加扰后的自相关特性决定的L×L维码相关矩阵。利用上式，图5所示的空时RAKE合并单元43的处理可用下式表示为：

z_{k} = Σ_{p = 1}^{P} {H_{P}}^{H} y_{k, p} = R_{k} x_{k} + n_{k} - - - (5)

其中z_k＝(z_k，1，z_k，2，...，z_k，M)^T为第k个信道码对应信道的M路子流信号相应的空时RAKE合并输出，n_k为该输出中所含的噪声分量，R_k为第k个信道码对应的码-信道相关矩阵：

R_{k} = Σ_{p = 1}^{P} ({H_{p}}^{H} F_{k} H_{p}) - - - (6)

实际上，含有发射天线j发射的符号x_k，j的接收信号中可能还存在两种类型的路径分量：一种是时延相同但由不同接收天线接收的路径分量，另一种是同一接收天线接收但时延不同的多径分量。这些路径分量中存在因信道码重用而导致的空间干扰，以及因下行扰码与其时延副本并非完全正交而导致的多径干扰。不难看出，式(5)所示的空时RAKE接收处理，其实质就是对每个发射天线j发射的符号x_k，j，将其相应的上述所有空间域及时域路径分量进行最大比合并。空时RAKE处理之后V-BLAST检测器44的处理是根据式(5)求解x_k的最小均方误差(MMSE)解向量。若忽略多径之间的非正交性而将F真近似为单位矩阵，则V-BLAST相当于一个仅用于消除空间干扰的多用户检测器。反之，则相当于一个同时消除空间干扰和多径干扰的多用户检测器。

关于基于信道码重用技术的MIMO系统，以及基于空时RAKE接收与V-BLAST检测器的接收机，可以进一步参考美国专利“US6370129，使用多个发送天线的调整数据服务”、“Performance Of space-time codingfor 3GPP HSDPA service under fiat and frequency selective fadingconditions，International Conference on 3G Mobile CommunicationsTechnologies，2002。等文献。

然而如下文所详细描述的，在这里提到的复合小区的环境中，如果采用MIMO技术，则信道条件不同于现有技术的MIMO系统的理想信道条件，其中由于发射端发射天线地理位置的不同，导致各发射端发射天线距移动终端的空间距离及传播路径均不同，因此不同发送天线到移动终端接收天线的平均路径损耗均不同。不同发射端发射天线到移动终端任一接收天线的多径数及相应时延不同。因此，不能直接在复合小区中使用现有MIMO技术。

因此，希望提供一种采用射频单元拉远方式的集中式基站系统和相应的方法，其中能够在复合小区中实施与复合小区信道特点相适应的MIMO技术。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种集中式基站系统中基于分布式发射源的多输入多输出(MIMO)通信方法，用于在M个发射端天线与其覆盖区域内的一个移动终端之间以MIMO方式传输一个下行数据流，其中所述移动终端具有P个接收天线，M＞1，并且P＞1，所述M个发射端天线中的至少两个发射端天线到所述P个接收天线之一的第一和第二信道具有不同的多径分布，所述方法包括：通过使用同一个扩频码，从所述M个发射端天线分别将所述下行数据流分成的M个子数据流中的一个子数据流发送到所述移动终端，其中各个发射端天线发送的子数据流各不相同；对于该移动终端的P个接收天线的每个接收天线，估计在使用该扩频码时从所述M个发射端天线到该接收天线的信道的多径信道矩阵；和根据每个接收天线的所述多径信道矩阵处理该接收天线接收的，对应于所述M个子数据流的发送信号，以恢复出所述下行数据流，其中所述估计每个接收天线的对应于该扩频码的多径信道矩阵的步骤包括：测量实际接收的对应于该扩频码的发送信号的不同时延的所有多径接收分量的总数目；和以该时延数目作为MIMO系统的多径数，构造多径信道矩阵，使得如果其中一个发射端天线发送到该接收天线的信号深有对应于其中一个时延的多径分量，则将对应于该发射端天线、接收天线和时延的信道参数设置为0，并且所述发送步骤包括：根据该移动终端到所述M个发射端天线的上行信号的平均信号质量来调节所述M个子数据流的发射支路增益，使得相应各个下行信道的平均路径损耗基本相等。

根据本发明，在采用射频单元拉远方式的集中式基站系统中，在由多个相邻小区合并而成的复合小区中，可以利用该复合小区中的各远端射频单元构成分布式的发射天线系统，从而利用MIMO技术极大地提高下行链路速率。这一技术与现有的集中式基站技术相比，具有以下的突出优点：

●由于复合小区是合并多个微小区而组合成，自然具有多个天线，因此利用现有天线系统即可实现单天线系统与多天线系统的灵活配置，从而无需更换或升级基站的天线及射频子系统，即可支持先进的MIMO功能；

●通过采用基于信道码重用的MIMO技术，可抵消在采用复合小区技术时因小区增大而导致的下行容量相对减小的不利因素，从而在获得采用复合小区技术所带来的切换性能改进与资源灵活分配等好处的同时，又能减轻或抵消下行容量下降等不利因素；

●对支持MIMO功能的移动终端，采用该技术能为其提供高速率的下行分组接入。

附图说明

根据下面结合附图对实施例所进行的描述可更加全面地理解本发明的上述和其它目的，特征和优点，其中：

图1是具有多个小区的基站系统的示意结构图；

图2是采用射频单元拉远的集中式基站的示意结构图；

图3是基于信道码重用方案的MIMO系统的发射端的数据流图；

图4示意说明了现有技术中MIMO系统的天线配置；

图5是基于V-BLAST检测器的MIMO接收机的示意模块图；

图6是基于分布式发射天线系统的MIMO信道的示意图；

图7是有关空时路径分量的示意图；

图8的模块图根据本发明的一个实施例示出了MIMO系统的发射端中涉及平均路径损耗检测的部分；

图9的模块图根据本发明的实施例示出了MIMO系统的发射端中涉及平均路径损耗补偿的部分。

具体实施方式

如上所述，当在复合小区中使用MIMO技术时，其信道有其自身的特点。

1.基于分布式发射天线的MIMO系统的信道特征

图6示意性说明了一个基于本发明的采用分布式发射天线的2～2MIMO系统。图中所示远端天线单元RAU1到移动终端共有3条多径，编号为#1、#2、#3，远端天线单元RAU2到移动终端共有2条多径，编号为#4、#5。与常规MIMO系统类似，在RAU1和移动终端之间的任一多径上，从RAU1到两个接收天线的信道的多径时延相同。在RAU2和移动终端之间的任一多径上，从RAU2到两个接收天线的信道的多径时延也相同。RAU1和RAU2到移动终端两个天线的各个多径的信道衰落互不相关。图7给出了该MIMO系统的一次空时路径分量快拍(Snapshot)，可以看到，移动终端两个接收天线接收的信号的多径时延是相同的，但其信号强度的随机起伏(相位的随机变化图中未表示)是不相关的，其中RAU1的多径#1、#2以及RAU2的多径#5由于时延不相同而无空间干扰，但是，RAU1的多径#3和RAU2的多径#4由于时延相同而重叠在一起。

与前述现有技术中MIMO的无线传播信道相比，在复合小区中，下行链路方向基于集中式基站系统中分布式的发射天线单元构成的MIMO信道具有以下不同：

由于地理上位置的不同，导致各远端射频单元的天线距某移动终端的空间距离及传播路径均不同，因此不同发送天线到移动终端接收天线的平均路径损耗均不同。也就是说，不满足MIMO系统中理想信道的条件(1)；

某发射天线到移动终端任一接收天线的多径数及相应时延相同，但不同发射天线到移动终端接收天线的多径数及相应时延不同。也就是说，不满足MIMO系统中理想信道的条件(2)；

但以下特性与现有技术中MIMO无线信道相同：

任一发送天线到任一接收天线的传播路径的多径信道衰落是互不相关的。就是说，满足MIMO系统中理想信道的条件(3)；

不同接收天线接收的干扰与噪声功率谱均相同且彼此独立。也就是说，满足MIMO系统中理想信道的条件(4)。

实际上，由于在本发明中各发射天线的分布式结构，与通常的MIMO技术相比，能够获得理想的多径信道衰落的统计独立性。

根据以上比较可以认识到，在基于本发明的采用分布式发射天线的MIMO系统的接收信号中，仍然存在前述两种空、时干扰，但与现有技术的MIMO系统相比，复合小区的MIMO系统中的空时干扰有以下特点：

(1)由于部分发射信号因时延不同而可以分辨，因信道码重用而导致的空间干扰减小；

(2)相应地，由于时域上多径分量增加，又使得多径干扰有所增加。

前面提到的基于理想信道条件的现有技术的信道处理模型显然不能适应复合小区的信道特点。

总之，与常规MIMO系统相比，本发明的MIMO系统需要考虑复合小区的信道特点，即不满足理想信道条件(1)和(2)的特点所带来的问题。

如下文中所描述的，本发明通过在信道矩阵的构造中反映移动终端的各接收天线上实际接收的多径分量的差异，使各接收天线接收信号向量的构成仍然具有与常规MIMO系统相同的形式，从而可应用常规MIMO系统中已有的接收机技术(例如空时RAKE及V-BLAST检测器等)来实现接收信号的处理，从而解决了在所述复合小区中应用MIMO技术所面临的因不同发送天线到移动终端接收天线的多径数及多径时延不同而导致的不满足常规MIMO系统中所要求的理想信道条件(1)的问题。

此外，本发明在M1100系统发射端通过补偿不同发射天线的支路之间的平均路径损耗差，使得各多径的平均路径损耗基本相同，以克服现有MIMO系统不能主动适应各多径的平均路径损耗可能不相同的情况的不足，从而将信道条件调节到满足MIMO系统中理想信道的条件(2)。

2.基于分布式发射天线的下行MIMO发射控制技术

根据本发明，在射频单元拉远的集中式基站系统中采用复合小区技术时，可以基于分布式发射天线实现下行MIMO功能。为此，该集中式基站根据对上行平均路径损耗的测量，自适应地调整作为MIMO发射源的各远端射频单元天线的该移动终端下行发射信号的相对大小，从而补偿作为MIMO发射源的各远端射频单元天线到移动终端接收天线的平均路径损耗的差异。此外，根据一个优选实施例，为了便于补偿，选择具有较小下行平均路径损耗的远端射频单元作为MIMO的发射源，而该复合小区中其它下行平均路径损耗较大的远端射频单元不发射该移动终端的任何下行信号。

时分双工(TDD)系统的上下行路径损耗可以认为是相同的，而频分双工(FDD)系统由于上下.行频带不同，上下行信道的快衰落是不相关的，因此瞬时下行路径损耗与瞬时上行路径损耗是不同的，但是，在一段时间上平均的上下行路径损耗主要是由传播路径的空间距离决定的，因而是近似相等的，因此，可以将上行平均路径损耗的测量作为下行均路径损耗的估计值。因此，根据本发明，基于上行方向该复合小区各远端射频单元接收的该移动终端的信号质量(例如，信号强度值或码道功率值或信干比(SIR)，其中信号强度为该支路包括干扰及噪声分量在内的总的信号电平，码道功率为该支路除去干扰及噪声分量的有用信号功率，SIR为码道功率与干扰及噪声分量功率之比值)，确定各远端射频单元到该UE的下行平均路径损耗的相对大小，从而用于下行MIMO发射控制。

图8的模块图根据本发明的一个实施例示出了MIMO系统的发射端中涉及平均路径损耗检测的部分。为了说明方便，图中仅示出了集中式基站接收机中对应于一个移动终端的扩频接收装置50。如该图所示；来自该复合小区的各远端射频单元54的上行接收信号经宽带传输链路送至集中式基站进行基带处理，对上行而言，复合小区的扩频接收装置即为接收分集RAKE接收机，即需要通过相关接收、多径搜索和跟踪单元5重对所有接收支路信号分别进行相关接收、多径搜索和跟踪处理，同时通过信道估计52进行各接收支路的信道估计处理，最后，RAKEFinger选择单元53从所有接收支路中选出强度大于一定门限的路径在最大比合并单元55中作最大比合并。根据本发明，在现有的技术基础上，支路信号质量测量单元56从上行分集RAKE接收单元获得各远端射频单元支路的信号质量(信号强度值/码道功率值/SIR)，经平均单元57的累积平均后，输出至下行MIMO发射控制单元。

为了便于具体说明，以下仍以基于信道码重用方案的M1MO系统为例进行说明，但本发明的精神和原理对于其它形式的MIMO系统也是同样适用的。

图9给出了基于本发明的采用分布式发射天线的MIMO系统发射端结构60的示意图，与通常的MIMO系统，例如基于信道码重用方案的MIMO系统相比，增加了一个MIMO发射控制单元64。该单元利用图8所示由上行分集RAKE接收单元获取的各远端射频单元支路的平均信号质量(平均信号强度值/码道功率值/SIR)，确定各发射支路增益G_i(i＝1，2，...M)。各发射支路的功率经由该增益G_i调整后，通知到相应的远端射频单元以进行发射。

本领域技术人员知道，可以有各种方法来达到所述补偿目的。其中，作为一个非限制性的实施例，可以由下式确定各发射支路增益：

G_{i} = \frac{1 / S_{i}}{Σ_{m = 1}^{M} (1 / S_{m})} - - - (7)

式中，S_i(i＝1，2，...M)为相应远端射频单元支路的平均信号强度值/码道功率/SIR。在一个优选实施例中，MIMO发射控制单元64选择平均信号质量较大(例如大于指定阈值)的M个远端射频单元作为MIMO的发射源。

本领域的技术人员明白，除上述例子之外，还存在许多其它的可选方式来达到所述补偿目的。例如计算均值并且逼近该均值y等等。

3.基于分布式发射天线的下行MIMO接收技术

根据如上所述本发明对下行MIMO发射技术的改进，与现有技术MIMO系统的理想信道条件(1)譬(4)，本发明的MIMO系统的信道满足了条件(2)-(4)。

由于常规MIMO系统关于理想信道条件(1)的假设在本发明的MIMO系统中并不成立，导致不同发射天线到同一接收天线的多径数和多径时延可能不同。

为此，根据本发明，对于本发明提出的采用分布式发射天线的MIMO系统的接收处理，.通过根据移动终端的各接收天线上实际接收的所有多径分量来构造信道矩阵，从而可应用常规MIMO系统中已有的接收机技术(例如空时RAKE及V-BLAST检测器等)来实现接收信号的处理，从而解决了在所述复合小区中应用MIMO技术所面临的因不同发送天线到移动终端接收天线的平均路径损耗均不同而导致的不满足常规MIMO系统中所要求的理想信道条件(1)的问题。

因此，根据本发明，本发明提出.的采用分布式发射天线的MIMO系统的接收仍然沿用常规MIMO系统中基于空时RAKE接收与V-BLAST检测器的接收机结构，同时，本发明提出的采用分布式发射天线的MIMO系统的接收机中的多径信道矩阵仍具有与常规MIMO技术相同的形式，即：

H_{p} = [h_{1, p}, h_{2, p}, . . . h_{M, p}] = [\begin{matrix} h_{1, p, 1} & h_{2, p, 1} & \cdot \cdot \cdot & h_{M, p, 1} \\ h_{1, p, 2} & h_{2, p, 2} & \cdot \cdot \cdot & h_{M, p, 2} \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ \cdot & \cdot & \cdot & \cdot \\ h_{1, p, L} & h_{2, p, L} & \cdot \cdot \cdot & h_{M, p, L} \end{matrix}] - - - (8)

其中，M为图9所示本发明中采用分布式发射天线的MIMO系统中作为MIMO发射源的远端射频单元数，P为移动终端的接收天线数(P≥M)，L为该采用分布式发射天线的MIMO系统信道的多径数，但是，根据本发明，与常规MIMO系统中每个接收天线接收信号具有相同的多径数不同，该L定义为接收端接收的所有发射天线信号具有的多径时延不同的多径分量的总数目。

仍以图7为例，RAU1对应3条多径#1、#2、#3，RAU2对应2条多径#4、#5，来自RAU1与RAU2的信号在移动终端的接收端共有4条时延不同的多径(其中RAU1的多径#3和RAU2的多径由于时延相同而重叠在一起)，因此，根据本发明L＝4，其两个接收天线所对应的多径信道矩阵可表示为：

H_{1} = [\begin{matrix} h_{1,1,1} & h_{2,1,1} \\ h_{1,1,2} & h_{2,1,2} \\ h_{1,1,3} & h_{2,1,3} \\ h_{1,1,4} & h_{2,1,4} \end{matrix}],

H_{2} = [\begin{matrix} h_{1,2,1} & h_{2,2,1} \\ h_{1,2,2} & h_{2,2,2} \\ h_{1,2,3} & h_{2,2,3} \\ h_{1,2,4} & h_{2,2,4} \end{matrix}] - - - (9)

这样，根据上述多径数上的定义，式(8)给出的本发明中多径信道矩阵中的某些元素将为零，即若某元素h_m，p，l＝0(其中m＝1，2，...M，l＝1，2，...L)，则表明接收端所有L个多径分量中的第l个多径时延上的多径信号中，不包含从第m个发射天线到第p个接收天线的信号，也就是说，该多径分量是其它的某个或某些发射天线的信号造成的。

在常规MIMO系统中，每个发射天线到移动终端接收天线的多径数均相同，但在本发明的基于分布式发射天线的MIMO系统中，多径信道矩阵所描述的多径信道的数目上大于或等于各发射天线到移动终端接收天线的多径数，当工大于某发射天线到移动终端接收天线的多径数时，该发射天线到任一个接收天线的信道向量中某些多径时延上的多径信号中，必然不包含从该发射天线到相应接收天线的信号。

仍以图7为例，由于L＝4，对移动终端的两个接收天线而言，多径信道矩阵的维数为4X2维，根据上述零元素的特点，该多径信道矩阵可进一步表示为：

H_{1} = [\begin{matrix} h_{1,1, 1} & 0 \\ 0 & h_{2,1,2} \\ h_{1,1,3} & h_{2,1,3} \\ h_{1,1,4} & 0 \end{matrix}],

H_{2} = [\begin{matrix} h_{1,2,1} & 0 \\ 0 & h_{2,2,2} \\ h_{1,2,3} & h_{2,2,3} \\ h_{1,2,4} & 0 \end{matrix}] - - - (10)

尽管上述根据优选实施例对本发明进行了阐述，但这些描述只是为了说明本发明的目的，不应理解为对本发明的任何限制。例如，虽然实施例中针对基于传输速率最大化的MIMO技术进行了说明，然而也可以使用基于分集增益最大化的MIMO技术，如本领域技术人员根据本发明的原理所知的，发送到同一终端的重复数据分别使用不同的扩频码。本领域技术人员可以对本发明进行各种可能的修改和改进，但这些修改和改进都包括在随附权利要求书中所限定的本发明的范围和精神内。

Claims

1、一种集中式基站系统中基于分布式发射源的多输入多输出(MIMO)通信方法，用于在M个发射端天线与其覆盖区域内的一个移动终端之间以MIMO方式传输一个下行数据流，其中所述移动终端具有P个接收天线，M＞1，并且P＞1，所述M个发射端天线中的至少两个发射端天线到所述P个接收天线之一的第一和第二信道具有不同的多径分布，所述方法包括：

通过使用一个扩频码，从所述M个发射端天线分别将所述下行数据流分成的M个子数据流中的一个子数据流发送到所述移动终端，其中各个发射端天线发送的子数据流各不相同；

对于该移动终端的P个接收天线的每个接收天线，估计在使用该扩频码时从所述M个发射端天线到该接收天线的信道的多径信道矩阵；和

根据每个接收天线的所述多径信道矩阵处理该接收天线接收的、对应于所述M个子数据流的发送信号，以恢复出所述下行数据流，

其中所述估计每个接收天线的对应于该扩频码的多径信道矩阵的步骤包括：

测量实际接收的对应于该扩频码的发送信号的不同时延的所有多径接收分量的总数目；和

以该时延数目作为MIMO系统的多径数，构造多径信道矩阵，使得如果其中一个发射端天线发送到该接收天线的信号没有对应于其中一个时延的多径分量，则将对应于该发射端天线、接收天线和时延的信道参数设置为0，并且

所述发送步骤包括：

根据该移动终端到所述M个发射端天线的上行信号的平均信号质量来调节所述M个子数据流的发射支路增益，使得相应各个下行信道的平均路径损耗基本相等。

2、根据权利要求1的通信方法，其特征在于，所述多径分布包括多径数。

3、根据权利要求1的通信方法，其特征在于，所述多径分布包括多径延迟。

4、根据权利要求1的通信方法，其特征在于，所述M个发射端天线属于组合多个小区而成的复合小区。

5、根据权利要求1的通信方法，其特征在于，所述构造步骤包括：

通过测量相应于所述M个发射端天线的每个的导频序列，确定所述每个时延上是否包括相应于所述M个发射端天线的每个所发射的子数据流的接收分量。

6、根据权利要求1的通信方法，其特征在于，所述调节步骤包括通过下述方式确定每个子数据流的增益G_i，i＝1，2，....M：

G_{i} = \frac{1 / S_{i}}{Σ_{m = 1}^{M} (1 / S_{m})}

其中，S_i，i＝1，2，...M为相应于所述M个发射端天线的所述平均信号质量。

7、根据权利要求1的通信方法，其特征在于，所述发送步骤还包括：

从多个发射端天线中选择到所述移动终端的平均路径损耗较小的天线，以作为所述M个发射端天线。

8、根据权利要求1的方法，其特征在于，所述调节步骤包括在使得上行和下行信道的平均路径损耗基本相等的时间段上测量平均信号质量。

9、根据权利要求1的方法，其特征在于，所述信号质量是信号强度，码道功率和信干比之一。