CN101023643B - Mimo-ofdm系统的自适应导频插入 - Google Patents

Abstract

发射实体在每个协议数据单元(PDU)中发送“基本”导频符号。在正常(或大多数)信道状况下，接收实体能够利用基本导频符号对MIMO信道进行足够准确的信道响应估计。发射实体根据需要，例如，基于信道状况和/或其它因素，有选择性地发送附加导频符号。附加导频符号可以在几乎任何符号周期中自适应地插入PDU内。接收实体能够利用附加导频符号得出改良的信道响应估计。发射实体发送用于指明正在发送附加导频符号的信令。该信令可以嵌在通过用于载波导频符号的一组导频子带传输的导频符号内，载波导频符号在PDU的大部分内传输。该信令指明附加导频符号是否正在传输以及可能的其它相关信息。

Description

MIMO-OFDM系统的自适应导频插入

发明领域

概括地说，本发明涉及通信，具体地说，本发明涉及用于在多输入多输出(MIMO)通信系统内传输导频信号和信令的技术。

技术背景

为了进行数据传输，MIMO系统在发射实体处使用多个(T)发射天线，而在接收实体处使用多个(R)接收天线。T个发射天线和R个接收天线形成的MIMO信道可分解成S个空间信道，其中S≤min{T，R}。这S个空间信道可以用于并行地传输数据从而提高吞吐量和/或冗余地传输数据从而提高可靠性。

正交频分复用(OFDM)是一种多载波调制技术，它将全部系统带宽有效地分割成多个(K)正交的频率子带。这些子带也被称为音频带(tone)、子载波、频率段(bin)和频率信道。采用OFDM，每个子带关联于相应的子载波，该子载波上可调制有数据。在每个OFDM符号周期内，在K个子带上最多可传输K个调制符号。

MIMO-OFDM系统是采用OFDM的MIMO系统。对于K个子带中的每一个，MIMO-OFDM系统有S个空间信道。每个子带的每个空间信道可被称为“传输信道”，可用于在每个符号周期内传输一个调制符号。每个传输信道可能经历各种恶劣的信道状况，如衰落、多径和干扰效应。MIMO信道的S·K个传输信道还可能经历不同的信道状况，故可能关联于不同的复增益和信号一噪声加干扰比(SNR)。

为了实现高性能，经常需要表征MIMO信道。例如，为了向接收实体发送数据，发射实体需要估计MIMO信道响应，以便执行空间处理(下面将对此进行描述)。为了恢复所发送的数据，接收实体通常需要估计MIMO信道响应，以便对从发射实体接收到的信号执行接收机空间处理。

发射实体通常发送导频符号，以帮助接收实体执行多种功能。导频符号通常包括按照已知方式传输的已知调制符号。接收实体可以使用导频符号进行信道估计、时间和频率获取、数据检测等等。由于导频符号在系统中构成了一项开销，所以，人们希望将传输导频符号所用的系统资源量最小化。因此，系统可以采用一种能在正常(或大多数)信道状况下为大多数接收实体提供足量导频符号的导频结构。但是，这种导频结构对于经历了不利信道状况的特定接收实体可能还是不够的。

因此，本领域中需要针对各种信道状况传输导频符号的技术。

发明内容

本申请描述的技术可以，例如，根据信道状况和/或其它因素，自适应和灵活地发送附加导频符号，从而实现良好的性能。发射实体在每个协议数据单元(PDU)中发送“基本”导频符号。在正常(或大多数)信道状况下，接收实体能够用基本导频符号对在发射和接收实体间的MIMO信道进行足够准确的信道响应估计。发射实体根据需要，例如，基于信道状况和/其它因素，有选择性地发送附加导频符号。附加导频符号可以在任何符号周期内自适应地插入PDU内，但有其它指定传输的符号周期除外。接收实体能够用附加导频符号得出改良的信道响应估计。在正常(或大多数)信道状况下，基本导频符号占有固定的开销，故选择它能提供良好的性能。附加导频符号可以在需要的时候才发送，从而对于不利的信道状况提供良好的性能，而不必为导频符号招致固定和很高的开销。

发射实体发送用于指明正在发送附加导频符号的信令。该信令可以方便地嵌在载波导频符号内，该载波导频符号在PDU的大部分内通过由P(例如P＝4)个子带构成的指定集合传输。在传输载波导频符号的每个符号周期内，由P个导频符号所构成的一个集合通过P个子带构成的该集合传输。对于不同的信令值(例如，一个信令值指明数据符号正通过剩余的可用子带进行传输，而另一信令值指明附加导频符号正在传输，等等)，可以形成不同的由P个导频符号构成的集合。选择由P个导频符号构成的合适集合，并将这P个导频符号通过用于载波导频的P个子带进行发送，这样，就可以发送附加导频符号所对应的信令。因此，附加导频符号及其信令可以有选择性地和同时地在几乎任何符号周期内在PDU中发送。附加导频符号所对应的信令也可以采用其它方式发送。

下面进一步详细地描述本发明的各个方面和实施例。

附图说明

图1示出了IEEE 802.11a使用的OFDM子带结构；

图2示出了适于MIMO系统的示例性PDU格式；

图3示出了发送附加导频符号的流程；

图4示出了接收和使用附加导频符号的流程；

图5示出了发射实体和接收实体的框图；

图6示出了发射(TX)空间处理器的框图；以及

图7示出了TX导频信令处理器的框图。

具体实施方式

本申请中使用的“示例性的”一词意味着“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。

本申请中描述的导频传输和信令技术可用于单输入单输出(SISO)系统、单输入多输出(SIMO)系统、多输入单输出(MISO)系统和MIMO系统。这些技术可用于OFDM系统和其它多载波通信系统。这些技术还可用于各种OFDM子带结构。为清楚起见，下面具体针对使用由IEEE 802.11a定义的OFDM子带结构的MIMO-OFDM系统来描述这些技术。

IEEE 802.11OFDM子带结构将整个系统带宽分为64个正交子带(即，K＝64)，这64个正交子带分得的索引是-32到+31。在这64个正交子带中，索引为±{1，...，6，8，...，20，22，...，26}的48个子带可用于数据和导频传输，故被称作“数据”子带，索引为±{7，21}的4个子带可用于载波导频和可能的信令，故被称作“导频”子带，索引为0的DC子带未投入使用，剩余的11个子带也未投入使用，故作为保护子带。因此，全部的64个子带包括52个“可用”子带和12个“未用”子带，这52个“可用”子带包括48个数据子带和4个导频子带。标题为“Part 11：Wireless LAN Medium Access Control(MAC)and Physical Layer(PHY)Specifications：High-speed PhysicalLayer in the 5 GHz Band”的IEEE标准802.11a(1999年9月)文件描述了这种OFDM子带结构，该文件是公众可得到的。通常，OFDM系统可使用具有任意个数据子带、导频子带和保护子带的任何OFDM子带结构。

图1示出了由IEEE 802.11定义的适用于各种通信系统的PDU格式100。在IEEE 802.11的协议栈的物理(PHY)层上，处理数据并将其在PHY协议数据单元(PPDU)中传输，在本申请中，为简单起见，也将PPDU称作“PDU”。IEEE 802.11的各个PDU 110包括前导码部分120、信号部分130和数据部分150。前导码部分120承载着短训练符号和长训练符号，下面将对此进行描述。信号部分130承载着一个用于PDU信令的OFDM符号。数据部分150承载着PDU的业务/分组数据所对应的可变数量的OFDM符号。信号部分130中的信令指明数据部分150的长度。

前导码部分120承载着在两个OFDM符号周期中发送的10个短训练符号，然后紧接着是在两个OFDM符号周期中发送的2个长训练符号。4个短训练符号是通过对一个特定集合执行离散傅立叶反变换(IDFT)而形成的，该特定集合有12个导频符号，是通过索引为{-24，-20，-16，-12，-8，-4，4，8，12，16，20，24}的12个子带发送的。“导频符号”是导频的调制符号，它通常为发射实体和接收实体先验知晓。由12个导频符号构成的相同集合用于所有短训练符号。每个长训练符号是通过对一个特定集合执行IDFT而形成的，该特定集合有52个导频符号，是通过52个可用子带发送的。由52个导频符号构成的相同集合也用于这两个长训练符号。接收实体可以使用短训练符号进行信号检测、粗略的频率偏移估计、时间同步、自动增益控制(AGC)等等。接收实体可以使用长训练符号进行信道估计、精确的频率偏移估计等等。

信令和数据分别在相应的信令部分130和数据部分150中通过48个数据子带发送。载波导频符号在信号和数据部分中通过4个导频子带发送。载波导频符号包括4个导频符号，后者是在信号和数据部分中通过4个导频子带发送的。在发送之前，将每个导频子带对应的导频符号乘以127码片循环扩展的伪随机数(PN)序列，从而产生该导频子带的预定符号序列。接收实体可以使用载波导频符号来跟踪信号和数据部分中的载波信号的相位。

图1所示的导频结构包括10个短训练符号、2个长训练符号和上述载波导频符号。这种导频结构通常适用于SISO系统。

MIMO系统可以使用不同类型的导频符号，来支持适当的系统操作所需的各种功能，如时间和频率捕获、信道估计、校准等等。表1列出了4种导频符号及其简单说明。导频符号也被称作“参考符号”，这两个术语经常可互换地使用。表1--导频符号类型

导频符号类型	说明
		信标导频符号	从所有发射天线发射且用于时间和频率捕获的导频符号。
非受控MIMO导频符号	从所有发射天线发射且用于信道估计的导频符号，其中，从每个发射天线发射的导频符号由接收实体识别。
		受控MIMO导频符号	通过MIMO信道的“本征模式”发送且用于信道估计和可能用于速率控制的导频符号。
载波导频符号	用于对载波信号进行相位跟踪的导频符号。

下面将详细描述非受控(unsteered)MIMO导频符号和受控(steered)MIMO导频符号。

图2示出了适用于MIMO系统的示例性PDU格式200。采用该格式的PDU 210包括前导码部分220、信号部分230、MIMO导频部分240和数据部分250。前导码部分220承载着信标导频符号。对于图2所示的实施例，信标导频符号包括10个短训练符号和2个长训练符号。因此，前导码部分220类似于图1中的前导码部分120。信号部分230承载着PDU 210的信令，该信号部分230可包括：(1)用于指明PDU采用格式200还是其它格式(例如，格式100)的字段；(2)用于指明MIMO导频部分240的长度的字段。MIMO导频部分240承载着“基本”MIMO导频符号，后者可以是非受控的或受控的。基本MIMO导频符号通常在每个PDU中发送，其传输方式与PDU中的数据相同。数据部分250承载着PDU 210的数据。载波导频符号在信号部分230、MIMO导频部分240和数据部分250中通过四个导频子带发送。PDU也可称作分组、数据单元、帧、时隙、块或者其它术语。

PDU格式200包括用于MIMO系统的示例性导频结构。在正常信道状况下，为使开销最小化，导频结构可以包括适当的系统操作所需的最小(即，正常)量的导频(基本导频)符号。例如，MIMO导频部分240可以承载T个OFDM符号，后者对应于T个发射天线的MIMO导频符号。为了提高性能，附加导频符号可以根据需要自适应地插入和发送。在一些不利信道状况下(如由多普勒效应引起的衰落率增加、不断变化的干扰和/或干扰特性等等)，导频符号是很有用处的。附加导频符号也可以根据其它因素发送，例如，如果因为未收到PDU的先前传输所对应的确认(ACK)而需要重发PDU。附加导频符号可以插入PDU的数据部分中。用以指明附加导频符号之传输的信令可以高效地插入载波导频符号内，下面将对此进行描述，或者，在信号部分230中发送。

发射实体和接收实体之间的MIMO信道可以用每个子带k的一个R×T信道响应矩阵H(k)来表征，该矩阵可表示为：

其中k＝1，...，K，公式        (1)式中，项h_i，j(k)表示子带k的发射天线j与接收天线i之间的耦合或复信道增益，其中i＝1...R，j＝1...T。为简单起见，假设MIMO信道为满秩的，其中S＝T≤R。

接收实体可以根据发射实体发送的非受控MIMO导频符号，得到每个子带k的H(k)的估计值。非受控MIMO导频符号包括从T个发射天线发送的T个导频传输，其中，从每个发射天线发出的导频符号可被接收实体识别出来。这可以通过如下方式实现：使用编码复用根据不同的正交(例如，Walsh)序列，在不同子带上通过子带复用，在不同符号周期内通过时间复用，等等，对每个发射天线发送导频传输。用编码复用发送非受控MIMO导频符号可以表示为： ${\underset{\‾}{X}}_{\mathrm{pilot}}^u(k,n)=\underset{\‾}{W}\left(n\right)\·\underset{\‾}{p}(k,n)$ 其中k∈K_u公式                 (2)式中，p(k，n)是要在符号周期n内通过子带k从T个发射天线发送的T个导频符号构成的向量；W(n)是在符号周期n内T个发射天线的对角Walsh矩阵；X _pilot ^u(k，n)是符号周期n内子带k的非受控MIMO导频符号的发射符号构成的向量；K_u是用于发送非受控MIMO导频符号的一组子带。“发射符号”是要从发射天线发送的符号。相同的Walsh矩阵W(n)可用于所有子带，故可以不是子带索引k的函数。

举一个例子，如果T＝4，那么，可以给四个发射天线分配四个Walsh序列，即W1＝{1，1，1，1}、W2＝{1，-1，1，-1}、W3＝{1，1，-1，-1}和W4＝{1，-1，-1，1}。于是，Walsh矩阵W(1)在其对角线上包含这四个Walsh序列的第一个元素，W(2)包含这四个Walsh序列的第二个元素，W(3)包含这四个Walsh序列的第三个元素，W(4)包含这四个Walsh序列的第四个元素。这四个Walsh矩阵W(1)到W(4)可用于在四个符号周期中发送非受控MIMO导频符号。通常情况下，一个完整的非受控MIMO导频符号可以采用编码复用在T个(连续或不连续的)符号周期中发送，或者在正交序列的每个码片的一个符号周期内发送。接收到完整的非受控MIMO导频符号后，接收实体就可以对收到的导频符号执行互补的处理，从而估计H(k)。

为了提高性能，发射实体可以通过每个子带k的信道响应矩阵H(k)的S个本征模式发送数据。可将每个子带k的信道响应矩阵H(k)“对角化”，从而获得该子带的MIMO信道的S个本征模式。对角化可通过执行H(k)的奇异值分解或H(k)的相关矩阵的本征值分解来实现，即，R(k)＝H ^H(k)·H(k)，式中，H ^H表示H的共轭转置。H(k)的奇异值分解可表示为：H(k)＝U(k)·∑(k)·V ^H(k)                     公式(3)其中，U(k)是H(k)的左本征向量的R×R酉矩阵；∑(k)是H(k)的奇异值的R×T对角矩阵；以及V ^H(k)是H(k)的右本征向量的T×T酉矩阵。酉矩阵M用性质M ^H·M＝I来表征，其中I是单位矩阵。酉矩阵的各列互相正交。发射实体可以使用V(k)中的右本征向量进行空间处理，从而通过H(k)的S个本征模式发送数据。接收实体可以使用U(k)的左本征向量进行接收机空间处理，从而恢复通过H(k)的S个本征模式发送的数据。对角矩阵∑(k)中沿着对角线为非负实数值，而在其它地方为零。这些对角项被称为H(k)的奇异值，并代表着H(k)的S个本征模式的信道增益。Gilbert Strang在“Linear Algebra and Its Applications”(第二版，Academic Press，1980年)中描述了奇异值分解。

发射实体可以如下发送受控MIMO导频符号： ${\underset{\‾}{X}}_{\mathrm{pilot},m}^s\left(k\right)={\underset{\‾}{V}}_m\left(k\right)\·p_m\left(k\right)$ 其中k∈K_s                                        公式(4)其中，v _m(k)是V(k)的第m个本征向量/列；p_m(k)是通过H(k)的第m个本征模式发送的导频符号；X _pilot，m ^s(k)是H(k)的第m个本征模式的受控MIMO导频符号的发射向量；K_s是用于发送受控MIMO导频符号的一组子带。

接收实体收到的受控MIMO导频符号可表示为： ${\underset{\‾}{r}}_{\mathrm{pilot},m}^s\left(k\right)=\underset{\‾}{H}\left(k\right)\·{\underset{\‾}{X}}_{\mathrm{pilot},m}^s\left(k\right)+\underset{\‾}{n}\left(k\right),$ $=\underset{\‾}{U}\left(k\right)\·\underset{\‾}{\mathrm{\Σ}}\left(k\right)\·{\underset{\‾}{V}}^H\left(k\right)\·{\underset{\‾}{v}}_m\left(k\right)\·p_m\left(k\right)+\underset{\‾}{n}\left(k\right),$ 其中k∈K_s，                                          公式(5) $={\underset{\‾}{u}}_m\left(k\right)\·{\mathrm{\σ}}_m\left(k\right)\·p_m\left(k\right)+\underset{\‾}{n}\left(k\right)$ 式中，r_pilot，m ^s(k)是H(k)的第m个本征模式的受控MIMO导频符号对应的接收符号构成的向量；σ_m(k)是∑(k)的第m个对角元素；u _m(k)是U(k)的第m个本征向量/列。“接收符号”是从接收天线获得的符号。发射实体可以在S个符号周期内通过H(k)的所有S个本征模式发送一个完整的受控MIMO导频符号，例如，使用时间复用，在每个符号周期内在一个本征模式上发送，如公式(4)所示。接收实体可以根据使用时间复用发送的受控MIMO导频符号，获得U(k)的估计，一次一列，如公式(5)所示。

发射实体也可以使用编码复用，同时在S个符号周期内通过H(k)的所有S个本征模式发送受控MIMO导频符号。使用编码复用的受控MIMO导频符号可以表示为： ${\underset{\‾}{X}}_{\mathrm{pilot},m}^s(k,n)=\underset{\‾}{V}(k,n)\·\underset{\‾}{W}\left(n\right)\·\underset{\‾}{p}(k,n)$ 其中k∈K_s                                 公式(6)式中，V(k，n)是符号周期n中子带k的H(k，n)的右本征向量的矩阵。接收实体在收到完整的受控MIMO导频符号后可以获得U(k，n)的估计。

发射实体也可以使用子带复用，在一个符号周期内通过S个子带k到k+S-1发送H(k)的所有S个本征模式所对应的完整受控MIMO导频符号。发射实体也可以通过少于S个本征模式发送受控MIMO导频符号。例如，发射实体可以如下发送受控MIMO导频符号：在一个符号周期中通过最佳或主本征模式，在两个符号周期中通过两个最佳本征模式，等等。

通常，发射实体可以使用编码复用、子带复用和/或时间复用，借助于多种方式发送非受控和受控的MIMO导频符号。编码复用使得发射实体能够使用每个发射天线可用的最大发射功率来进行导频传输，从而可以提高信道估计性能。

附加导频符号可以是如上所述的MIMO导频符号。附加导频符号也可以是其它类型的导频符号。例如，发射实体可以通过单个本征模式发送导频符号的单个流，或者，可以采用其它方式对导频符号的单个流进行波束控制。该附加导频符号可用于，例如，导出时间偏移量、纠正残留频率偏移量等等。

导频结构包括基本导频符号(例如图2的MIMO导频部分240)，后者在正常信道状况下提供良好的性能。这样可以降低导频符号的开销。附加导频符号可以根据需要发送。要发送的附加导频符号量，以及，附加导频符号在PDU中的位置可以根据信道状况和/或其它因素灵活地加以选择。例如，在信道状况比较差的情况下，可以发送较大量的附加导频符号。附加导频符号可以在或接近于PDU的开始处发送，这样可以简化信道估计和数据检测，还可以进一步降低缓冲需求。附加导频符号也可以散布在PDU内，这样可以提高时变信道的性能。

参见图2，4个导频符号可以在每个符号周期内在数据部分250中通过四个导频子带发送。这些导频符号可用于指示/传送通过48个数据子带发送的内容。如果每个导频符号是用B个比特形成的，那么，用通过这四个导频子带上发送的四个导频符号可定义最多2^4B个不同的信令值。例如，使用二进制移相键控(BPSK)，每个导频符号是用1个比特形成的，故而这四个导频符号可以定义最多2⁴＝16个不同的信令值。

通常情况下，这四个导频符号内嵌入的信令的检测性能跟定义这些导频符号的信令值的数量成比例地降低。接收实体收到四个导频符号的噪声版本，需要根据这些有噪声的接收导频符号，确定发射实体发送的特定信令值。接收实体可以计算每个有效信令值的导频符号集合和接收导频符号之间的度量(例如，距离)。然后，接收实体选择具有最佳度量(例如，最短的距离)的信令值，作为发射实体发送的值。当可选择的有效信令值较多时，出现检测错误的可能性比较大。

在一个实施例中，这四个导频符号用于指示OFDM符号中是否正在发送数据或附加导频符号。表2给出了该实施例的示例性信令集，其中的四个比特b₁、b₂、b₃、b₄由采用BPSK的四个导频符号承载。表2

附加MIMO导频符号可以是受控的或非受控的，例如，发送方式可以与PDU中的数据符号相同。“数据符号”是数据的调制符号。

在另一实施例中，4B个比特用于指示附加导频符号是否正在OFDM符号中发送，如果是，则指示附加导频符号的特定信息。表3给出了该实施例的示例性信令集，其中的四个比特b₁、b₂、b₃、b₄由采用BPSK的四个导频符号承载。表3

对于表3所示的实施例，比特b₁和b₂表示OFDM导频符号中正在发送的是非受控MIMO导频还是受控MIMO导频，或者是没有发送附加导频符号。比特b₃表示正在用编码/时间复用或子带复用发送MIMO导频符号。对应于编码复用，MIMO导频符号是用正交序列通过多个符号周期发送的。例如，非受控MIMO导频符号可以使用4码片的Walsh序列在四个符号周期内从四个发射天线发送出去，如公式(2)所示。受控MIMO导频符号可以使用4码片的Walsh序列，在四个符号周期内通过所有四个本征模式同时发送，如公式(6)所示。对于子带复用，MIMO导频符号是在一个周期内通过多个子带发送的。例如，在一个符号周期内，非受控MIMO导频符号可以通过四个不同子带从四个发射天线发送出去(例如，通过子带k从发射天线1发送，通过子带k+1从发射天线2发送，通过子带k+2从发射天线3发送，通过子带k+3从发射天线4发送)。在一个符号周期内，受控MIMO导频符号可以使用四个不同子带通过四个本征模式发送(例如，使用子带k通过本征模式1发送，使用子带k+1通过本征模式2发送，使用子带k+2通过本征模式3发送，使用子带k+3通过本征模式4发送)。比特b₄表示附加导频符号所用的子带的数量。例如，附加导频符号可以通过所有48个数据子带发送，或者仅通过24个子带发送(例如，每隔一个数据子带)。

表2和3示出了使用BPSK在四个比特情况下嵌在四个导频子带内的信令的两个特定实施例。一般情况下，载波导频符号的4B个比特可用于为附加导频符号传送任何类型的信息，例如：(1)是否在发送附加导频符号；(2)正在发送的附加导频符号的类型(例如，非受控MIMO导频符号、受控MIMO导频符号，等等)；(3)导频符号的发送方式(例如，编码复用、子带复用、时间复用等等)；(4)附加导频符号所用的子带的数量(例如，数据子带的全部、一半、四分之一或其它数量)；(5)其它可能的有关信息。信令值越多，附加导频符号的传输灵活性就越高。但是，信令值越多，检测性能也越差。可以在检测性能和导频插入灵活性之间进行权衡。

给定PDU中的附加导频符号的信令也可以在PDU的信号部分230中发送。该信令可以表示附加导频符号对应的上述任何或所有可能信息。此外，该信令可以表示附加导频符号在哪个特定的符号周期内发送(例如，在数据部分250中间、在数据部分的每个四分之一处、在每第L个符号周期中，等等)。

如上所述，载波导频符号可用来发送附加导频符号的信令。载波导频符号还可以用来发送其它类型的信令，例如，正在发送的PDU所用的速率(例如，编码和调制方案)、其它链路(例如，下行链路或上行链路)所用的速率、功率控制信息(例如，用于调整发射功率的上调和下调功率控制命令)、传输参数(例如，分配的业务信道、频率子带等)、经由其它链路接收到的PDU之确认(ACK)或否定性确认(NAK)、用于通信的一组基站，等等。不同类型的信令可能有不同的可靠性需求，故可能采用不同的编码方案和/或不同的信令集。无论发送的信令的类型，发射实体可以很方便地通过导频子带发送该信令，而接收实体可以快速地检测到该信令。

图3的流程图示出了由发射实体执行的用于发送附加导频符号的流程300。可以针对每个PDU执行流程300。发射实体复用基本导频符号，并将其在PDU中发送(模块310)。发射实体还根据，例如，信道状况和/或其它因素，判断是否在PDU中发送附加导频符号(模块312)。如果模块314确定不在PDU中发送附加导频符号，则发射实体按常规方式处理和发送不带有附加导频符号的PDU(模块316)。否则，如果要发送附加导频符号，则发射实体根据，例如，信道状况和/或其它因素，确定要在PDU中发送的附加导频符号的量、类型、位置等等(模块318)。然后，发射实体发送在PDU中的附加导频符号的信令，例如，嵌在通过四个导频子带发送的导频符号内(模块320)。发射实体还按信令所指示的那样复用和发送附加导频符号(模块322)。发射实体还按照附加导频符号，处理和发送PDU(模块324)。例如，可以按PDU中发送的附加导频符号的量，扩展PDU的长度。

图4的流程图示出了由接收实体执行的用于接收和利用附加导频符号的流程400。也可以针对每个PDU执行流程400。接收实体接收基本导频符号(例如，在MIMO导频部分240中发送的MIMO导频符号)，并根据收到的基本导频符号得出MIMO信道响应估计(模块410)。接收实体，例如，从通过四个导频子带发送的导频符号，接收附加导频符号的信令(模块412)。接收实体根据收到的信令，判断是否正在发送附加导频符号(模块414)。如果没有发送附加导频符号，则流程进入模块420。否则，接收实体接收附加导频符号，并按收到的信令所指示的那样对附加导频符号进行解复用(模块416)。然后，接收实体用附加导频符号，得出改良的MIMO信道响应估计(模块418)。接收实体使用信道响应估计，对PDU的接收数据符号执行数据检测(模块420)。

图5示出了MIMO系统500内的发射实体510和接收实体550的框图。发射实体510可以是接入点或用户终端。接收实体550也可以是接入点或用户终端。

在发射实体510中，TX数据处理器512对业务/分组数据进行处理(如，编码、交织和符号映射)，以获得数据符号。TX空间处理器520接收导频符号和数据符号，并将其解复用到适当的子带上，进行适当的空间处理，然后，将T个发射天线的T个发射符号流提供给T个OFDM调制器(Mod)530a至530t。每个OFDM调制器530对相应的发射符号流进行OFDM调制，然后将采样流提供给对应的发射机单元(TMTR)532。每个发射机单元532对其采样流进行处理(如，转换为模拟、放大、滤波以及上变频)，以产生调制信号。发射机单元532a至532t提供T个调制信号，以便分别从相应的T个天线534a至534t发射出去。

在接收实体550中，R个天线552a至552r接收T个发射信号，每个天线552把接收信号提供给相应的接收机单元(RCVR)554。每个接收机单元554处理其接收信号并把相应的采样流提供给相关的OFDM解调器(Demod)560。每个OFDM解调器560对其输入采样流进行OFDM解调，并把接收的数据符号提供给接收(RX)空间处理器570，以及，把接收的导频符号提供给控制器580中的信道估计器584。信道估计器584针对每个用于数据传输的子带，获取介于发射实体510和接收实体550之间的MIMO信道的信道响应估计。信道响应估计可以用由发射实体510发送的基本导频符号和/或附加导频符号导出。控制器580也可以基于MIMO信道响应估计，导出空间滤波器矩阵。RX空间处理器570利用为每个子带获取的空间滤波器矩阵，对该子带的接收数据符号进行空间处理(或空间匹配滤波)，并为该子带提供检测数据符号。每个检测数据符号是由发射实体510发送的数据符号的估计。接着，RX数据处理器572处理所有子带的检测数据符号，并提供解码数据。

控制器540和580分别控制发射实体510和接收实体550中的处理器单元的操作。存储器单元542和582分别存储由控制器540和580使用的数据和/或程序代码。

图6的框图示出了发射实体510中的TX空间处理器520的实施例。在处理器520中，TX数据空间处理器610接收数据符号，并对其进行空间处理，以便经由T个发射天线或者每个数据子带的S个本征模式进行发送。TX数据空间处理器610把与T个发射天线相对应的T个经过空间处理的数据符号流提供给T个符号复用器(Mux)640a至640t。TX导频符号空间处理器620对导频符号进行空间处理，并提供：(1)非受控MIMO导频符号，以便将其从T个发射天线发送出去；或者(2)受控MIMO导频符号，以便通过用于导频传输的各个子带的最多S个本征模式将其发送出去。TX导频符号空间处理器620把T个发射天线对应的经过空间处理的导频符号流提供给T个符号复用器640a至640t。

TX导频信令处理器630生成附加导频符号的信令(如果有附加导频符号正在发送的话)。对于图6所示的实施例，附加导频符号的信令嵌在通过载波导频的四个导频子带发送的导频符号内。TX导频信令处理器630把嵌着信令的载波导频符号提供给符号复用器640a至640t。每个符号复用器640接收其发射天线对应的经过空间处理的数据符号、经过空间处理的导频符号和载波导频符号，并将其复用到合适的子带和符号周期上。T个符号复用器640a至640t把T个发射天线对应的T个发射符号流提供给T个OFDM调制器530a至530t。

每个OFDM调制器530对其相应的发射符号执行OFDM调制，并提供相应的OFDM符号流。在每个符号周期内，每个OFDM调制器530获取，例如，对应于要通过48个数据子带发送的48个数据和/或导频符号、要通过4个导频子带发送的四个载波导频符号、12个未用子带的12个零信号值的K个频域值。快速傅立叶反变换(IFFT)单元650使用K点IFFT，把K个频域值变换到时域，并提供含有K个时域码片的“变换”符号。为了防止频率选择性衰落引起的符号间串扰(ISI)，循环前缀生成器652重复每个变换符号的一部分，从而形成一个相应的OFDM符号。重复部分常被称为循环前缀或保护间隔。OFDM符号周期(或者，简称之为符号周期)是一个OFDM符号的持续时间。

图7的框图示出了TX导频信令处理器630的一个实施例。控制器540把附加导频符号的信令值提供给信令查找表(LUT)710，LUT 710然后把与该信令值相对应的四个导频符号提供给四个乘法器712a至712d。每个乘法器712还从PN生成器714接收PN序列，然后，在每个符号周期内，将该符号周期对应的导频符号乘以该符号周期对应的PN值，从而生成加扰的导频符号。乘法器712a至712d把四个导频子带对应的四个加扰导频符号提供给T个符号复用器640a至640t。每个符号复用器640i(其中的i＝1...T)将加扰的导频符号复用到载波导频所用的四个导频子带上，并进一步将发射天线i的经过空间处理的数据和导频符号复用到数据子带上。

本申请描述的导频传输和信令技术可采用各种手段来实现。例如，这些技术可以通过硬件、软件或其组合来实现。对于硬件实现，用于发送附加导频和信令的处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合中。用于接收附加导频符号和信令的处理单元也可以实现在一个或多个ASIC、DSP等中。

对于软件实现，本申请描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元(如，图5的存储器单元542和/或582)中，并由处理器(如，图5的控制器540和/或580)执行。存储器单元可以实现在处理器内，或者，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由本领域中的各种公知手段，可通信地连接到处理器。

为使本领域技术人员能够实现或者使用本发明，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本申请定义的总体原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本发明并不限于本申请给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

Claims (15)

1.一种在使用正交频分复用的多输入多输出通信系统中发送信令的方法，其中所述信令指明正在发送的附加导频符号的类型并且有多个信令值中的一个信令值与之对应，该方法包括：

形成一组导频符号，其中这组导频符号对应于所述一个信令值；以及

将这组导频符号复用到载波导频符号所用的第一组频率子带上。

2.权利要求1的方法，其中，所述载波导频符号适于由接收实体用来跟踪发射实体所用的载波信号的相位。

3.权利要求1的方法，其中，所述多个信令值包括第一信令值，所述第一信令值指明附加导频符号正在通过第二组频率子带进行发送。

4.权利要求3的方法，其中，在一个符号周期内，这组导频符号通过所述第一组频率子带进行发送，而所述附加导频符号通过所述第二组频率子带同时进行发送。

5.权利要求3的方法，其中，所述多个信令值还包括第二信令值，所述第二信令值指明数据符号正在通过所述第二组频率子带进行发送。

6.权利要求1的方法，其中，所述一个信令值指明用于发送附加导频符号的一组频率子带。

7.权利要求1的方法，其中，所述一个信令值指明正在发送的附加导频符号的传输模式。

8.一种在使用正交频分复用的多输入多输出通信系统中发送信令的装置，其中所述信令指明正在发送的附加导频符号的类型并且有多个信令值中的一个信令值与之对应，该装置包括：

处理器，配置成形成一组导频符号，其中这组导频符号对应于所述一个信令值；以及

复用器，配置成将这组导频符号复用到载波导频符号所用的第一组频率子带上。

9.权利要求8的装置，其中，所述多个信令值包括第一信令值，所述第一信令值指明附加导频符号正在通过第二组频率子带进行发送。

10.权利要求9的装置，其中，在一个符号周期内，这组导频符号通过所述第一组频率子带进行发送，而所述附加导频符号通过所述第二组频率子带同时进行发送。

11.权利要求8的装置，其中，所述一个信令值指明用于发送附加导频符号的一组频率子带。

12.一种在使用正交频分复用的多输入多输出通信系统中发送信令的装置，其中所述信令指明正在发送的附加导频符号的类型并且有多个信令值中的一个信令值与之对应，该装置包括：

用于形成一组导频符号的模块，其中这组导频符号对应于所述一个信令值；以及

用于将这组导频符号复用到载波导频符号所用的第一组频率子带上的模块。

13.权利要求12的装置，其中，所述多个信令值包括第一信令值，所述第一信令值指明附加导频符号正在通过第二组频率子带进行发送。

14.权利要求13的装置，其中，在一个符号周期内，这组导频符号通过所述第一组频率子带进行发送，而所述附加导频符号通过所述第二组频率子带同时进行发送。

15.权利要求12的装置，其中，所述一个信令值指明用于发送附加导频符号的一组频率子带。

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