CN101069399B - 具有减少的移动站处理的多天线多载波通信系统和方法 - Google Patents

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Abstract

在多输入多输出(MIMO)多载波通信系统中，移动站向基站发送信道传递函数的量化的时域表示，供基站在生成用于对移动站的后续发射的波束成形系数时使用。在某些实施例中，信道传递函数的量化的时域表示可从初始估计采样信道脉冲响应中选择的最有效的射线中生成。可能描述并要求其它实施例。

Description

具有减少的移动站处理的多天线多载波通信系统和方法
技术领域
本发明的实施例与无线多载波通信有关。某些实施例与多载波通信有关。
背景技术
许多无线通信系统使用反馈以允许发射站使其发射适应于变化的信道条件。与使用许多副载波的多载波通信系统(如采用正交频分复用(OFDM)信号的系统)有关的一个问题是信道条件可能对于每个副载波或副载波群而不同。为适应于变化的信道条件的反馈量可能是显著的；消耗了带宽以及使用了额外的能量。当使用多根天线在相同副载波上传播额外的数据流时，这尤其是个问题，例如多输入多输出(MIMO)系统的情况。在电池供电的移动单元中，这种处理缩短了电池寿命，同时提高了移动单元的复杂性。
附图说明
图1是根据本发明的某些实施例的多载波接收站的框图；
图2是根据本发明的某些实施例的多载波发射站的框图；
图3例示出根据本发明的某些实施例的初始估计信道脉冲响应与近似信道脉冲响应之间的比较；
图4例示出根据本发明的某些实施例的初始估计信道传递函数和近似信道传递函数之间的比较；
图5是根据本发明的某些实施例的信道反馈过程的流程图。
具体实施方式
下面的描述和附图例示出本发明的具体实施例，足以使本领域的技术人员能够实施。其它实施例可结合结构、逻辑、电气、处理以及其它改变。示例仅仅代表可能的变型。除非明确要求，否则各组件和功能是任选的，并且操作顺序可变化。某些实施例的部分和特征可能被包含于其它实施例的部分或特征中，或被其它实施例的部分或特征所替代。权利要求中阐述的本发明的实施例包含了这些权利要求的所有可用的等价物。在这里，本发明的实施例可被个别地或共同地由术语“发明”来指代，这仅仅是为了方便，而并非意图在实际上揭示了多个发明的情况下主动地将本申请的范围局限于任何单个发明或发明概念。
图1是根据本发明的某些实施例的多载波接收站的框图。多载波接收站100可使用两根或更多天线102接收多载波通信信号，并可生成解码的位流115。图2是根据本发明的某些实施例的多载波发射站的框图。多载波发射站200可使用两根或更多天线216发射从位流201生成的多载波通信信号。
参考图1和图2，虽然没有单独例示出，但是多载波接收站100也可包括用于发射多载波通信信号的电路，而多载波发射站200也可包括用于接收多载波通信信号的电路。在某些实施例中，多载波接收站100可被称为移动站，而多载波发射站200可被称为基站。在这些实施例中，基站可与作为无线网络的一部分的一个或多个移动站通信，无线网络例如无线城域网(WMAN)或无线局域网(WLAN)，但本发明的范围不限于此。在某些实施例中，多载波接收站100和多载波发射站200可包括多输入多输出(MIMO)通信系统，使用多根发射和/或多根接收天线来传送一个或多个空间数据流。虽然多载波接收站100和多载波发射站200分别都被例示为具有四根天线和相关的信号通路电路，但是本发明的范围并不局限于此，因为也可使用不同数量的天线。此外，并不要求多载波接收站100和多载波发射站200具有相同数量的天线。在某些WLAN实施例中，多载波发射站200可被称为是接入点(AP)。
根据某些实施例，诸如接收站100这样的移动站向诸如发射站200这样的基站发送信道传递函数的量化的时域表示，用于由基站在生成波束成形系数时使用。波束成形系数可用于到移动站的随后的发射。在某些实施例中，信道传递函数的量化的时域表示可从估计的采样信道脉冲响应中选择的最有效的射线(ray)生成。这些实施例在下面更为详细地描述。
多载波接收站100包括射频(RF)和模数转换(ADC)电路104，用于将通过两根或更多天线102接收的多载波通信信号转换成数字信号105。在某些实施例中，RF和ADC电路104从多载波分组中去除循环前缀，但本发明的范围并不局限于此。
多载波接收站100还包括傅立叶变换(FT)电路106，对数字信号105进行傅立叶变换以生成频域采样107。在某些实施例中，傅立叶变换电路106可对数字信号进行快速傅立叶变换(FFT)。在某些实施例中，各傅立叶变换电路106可生成与多载波通信信号的多个副载波中的各副载波相关的频域采样107。
多载波接收站100还包括均衡器108，用于对频域采样107进行均衡以基于信道估计和其它参数117生成均衡的频域采样109。在某些实施例中，均衡器108能够对由发射站发射的一个或多个空间数据流进行分离，但是本发明的范围并不局限于此。
多载波接收站100还包括去映射器110，用于将均衡的频域采样109从码元转换(即去映射)成位。在某些实施例中，去映射器110可对被发射的每个空间流生成去映射的位，但是本发明的范围并不局限于此。
多载波接收站100还包括去交织器112，用于对去映射的位进行去交织操作，以生成一个或多个编码的位流。在一个实施例中，去交织器112可以是块去交织器，对位块进行去交织，但是本发明的范围并不局限于此。
多载波接收站100还包括解码器114，用于对由去交织器112提供的一个或多个经编码的位流进行解码操作，以生成经解码的位流115。在某些实施例中，解码器114可以是前向纠错(FEC)解码器，而在其它实施例中，解码器114可以是卷积解码器。
根据本发明的某些实施例，当作为移动站操作时，多载波接收站100可向基站发送信道传递函数的量化的时域表示130，供基站使用。在某些实施例中，基站可使用信道传递函数的量化的时域表示来生成波束成形系数，供对多载波接收站100的后续发射中使用，但是本发明的范围并不局限于此。在某些实施例中，信道传递函数可以是表示由多个接收和发射天线限定的MIMO信道的信道传递函数的信道传递函数矩阵(H)，但是本发明的范围并不局限于此。
从多载波接收站100(即作为移动站)到基站的信道传递函数的量化的时域表示的传输减少了移动站提供信道反馈信息所需的处理量，因为例如移动站不必生成整个信道传递函数矩阵。信道传递函数的量化的时域表示的传输还减少了反馈量，降低了带宽消耗。
在某些实施例中，多载波接收站100可包括为移动站和基站之间的每条信道路径生成初始采样信道脉冲响应估计123的电路。对于每条信道路径，初始采样信道脉冲响应估计123可包括多条射线(ray)。每条射线可与一延迟相关联，并可具有幅度分量和相位分量。在某些实施例中，与每条射线相关联的延迟可对应于相关联的采样脉冲响应的采样时间。在某些实施例中，多载波接收站100可包括信道估计器120，用于从频域采样107生成初始信道传递函数估计121。多载波接收站100还可包括傅立叶逆变换(IFT)电路122，用于对初始信道传递函数估计121进行傅立叶逆变换，以生成初始采样信道脉冲响应估计123。在某些实施例中，FT电路106可以再用于IFT电路122。
在某些实施例中，信道估计器120可从基站在不同发射天线上发射的正交训练码元或前同步码生成初始信道传递函数估计121。在某些实施例中，正交训练码元可包括不同时间在不同发射天线上发射的已知训练码元。在其它实施例中，正交训练码元可包括在不同发射天线上同时发射的不同频率的已知训练码元。
多载波接收站100还包括射线选择器124，以从初始采样信道脉冲响应估计123中为每条信道路径选择最有效的射线。所选择的射线可被看作信道传递函数的时域表示。多载波接收站100还可包括优化器126，用于优化所选的有效射线值以及为所选的射线计算信道传递函数的最优时域表示(Aij)127。多载波接收站100还可包括量化器128，用于对优化的时域表示127进行量化，以生成信道传递函数的量化的时域表示130，用于发送到基站。
在某些实施例中，当优化器126为所选的射线计算信道传递函数的优化的时域表示127时，通过在频域中与初始信道传递函数估计121的比较可使得新的信道传递函数的均方误差(MSE)最小。例如，可通过对时域表示(Aij)的傅立叶逆变换来计算新的信道传递函数，但是本发明的范围并不局限于此。在某些实施例中，可使用多载波通信信道的副载波的副载波频率对初始频域信道传递函数估计(如信道传递函数估计121)进行傅立叶逆变换，来计算信道传递函数的初始时域估计(如对应于初始采样信道脉冲响应估计123)。
在某些实施例中，可由射线选择器124选择预定数量的最有效射线。该预定数量可以从两条射线到四条射线，但是在某些实施例中，可以选择多于四条的射线。在某些实施例中，选择的射线可具有最大幅度，但是本发明并不局限于此。在某些实施例中，量化器128可以预定数量的位来表示采样信道脉冲响应的每条所选的射线的相关延迟、幅度分量和相位分量。这在下文中更为详细的描述。
图3例示出根据本发明的某些实施例的初始估计信道脉冲响应和近似信道脉冲响应之间的比较。图3使用四个选择的射线306例示出初始估计信道脉冲响应304和信道脉冲响应的近似302。在该例子中，使用频域中的均方误差(MSE)标准来生成近似302。所选的射线306可以是采样信道脉冲响应中多条有效射线中的一些，在本例中对应于抽头号5、7、8和9。每个抽头可与可能依赖于采样时间的延迟相关联。在某些实施例中，估计信道脉冲响应304可对应于初始采样信道脉冲响应估计123(图1)。
在某些实施例中，基站和移动站可至少包括多输入多输出(MIMO)正交频分复用(OFDM)多载波通信系统的一部分。基站可包括至少两根发射天线，而移动站可包括至少两根接收天线，以在其间定义通信路径。在这些实施例中，对于每条信道路径，射线选择器124可选择有效射线306，优化器126可对有效射线的值进行优化，量化器128可计算并量化信道传递函数的时域表示，以为通信信道生成信道传递函数的量化的时域表示130。
在接收到来自移动站的信道传递函数的量化的时域表示之后，基站可对信道传递函数的量化的时域表示进行傅立叶变换，以为每个副载波生成信道传递函数矩阵(H)。基站还可对信道传递函数矩阵进行奇异值分解(SVD)，以生成波束成形系数，供基站在生成供发射天线与移动站通信的信号时使用。
图4例示出根据本发明的某些实施例的初始估计信道传递函数和近似信道传递函数之间的比较。近似信道传递函数404可由基站从移动站所发送的信道传递函数的量化的时域表示生成。在该例子中，可使用四个最有效射线306(图3)的量化表示来生成近似信道传递函数404。如图所示，近似信道传递函数404接近于可能利用更为精确的数据(即没有这里所述的量化处理)生成的估计信道传递函数402。
参考图2，多载波发射站200可包括编码位流201的编码器202，以及用以生成两个或多个位流205的位流分离器204。在某些实施例中，编码器202可以是FEC编码器，而在其它实施例中，编码器202可以是卷积编码器。在某些实施例中，每个位流205可与发射到移动站的单独的空间数据流相关联。
多载波发射站200还可包括交织器206，用于对每个位流205进行交织操作，如块交织操作。多载波发射站200还可包括映射器208，用于将交织的位流的位映射到码元，并将码元与多载波通信信道的副载波相关联。在某些实施例中，映射器可生成频域码元调制的副载波209。
多载波发射站200还可包括发射波束成形器210，基于波束成形系数223对频域码元调制的副载波209进行操作。多载波发射站200还可包括傅立叶逆变换(IFT)电路212，可对频域码元调制的副载波211进行傅立叶逆变换，以生成时域采样213。在某些实施例中，IFT电路212可执行快速傅立叶逆变换(IFFT)，但是本发明的范围并不局限于此。
多载波发射站200还可包括RF和数模转换器(DAC)电路214，用于对时域采样213数字化，并生成RF信号，供天线216发射。在某些实施例中，RF和DAC电路214可向多载波分组的码元添加循环前缀，但本发明的范围并不局限于此。
在某些实施例中，多载波发射站200在其接收器部分还可包括接收波束成形器，并可使用波束成形系数223来接收来自移动站的多载波信号。在这些实施例中，多载波发射站200的接收器部分可类似于多载波接收站100(图1)的元件，而可在均衡器108前的频域信号路径中提供接收波束成形器。
在某些实施例中，多载波发射站200接收来自移动站的信道传递函数的量化的时域表示230，用于生成波束成形系数223。多载波发射站200可包括傅立叶逆变换(IFT)电路220，用于对信道传递函数的量化的时域表示进行傅立叶逆变换，以为多载波通信信道的每个副载波生成信道传递函数矩阵(H)221。多载波发射站200还可包括奇异值分解(SVD)电路222，用于对信道传递函数矩阵221进行奇异值分解，以生成波束成形系数223。波束成形器210可将波束成形系数223运用于频域采样209。运用波束成形系数223可包括对频域采样209所表示的信号的复分量进行加权。
虽然例示的多载波站100和200具有若干分开的功能元件，但是这些功能元件的一个或多个可组合，并可由诸如包含数字信号处理器(DSP)的处理元件之类的软件配置的元件和/或硬件元件的组合来实现。例如，处理元件可包括一个或多个微处理器、DSP、专用集成电路(ASIC)、以及用于至少执行这里所述的功能的各种硬件和逻辑电路的组合。在某些实施例中，功能元件可涉及一个或多个处理元件上运行的一个或多个进程。在某些实施例中，图1和2所例示的功能元件所示的操作可以与所示不同的顺序来进行。在某些实施例中，接收站100和发射站200可包括系统控制器电路(未单独示出)以在其中分配参数和协调操作。
图5是根据本发明的某些实施例的信道反馈过程的流程图。过程500可由MIMO多载波通信系统执行，用于生成供基站使用的信道反馈信息。在某些实施例中，操作502至510可由移动站执行，操作512至514可由基站执行。应当注意，使用术语基站和移动站是为了便于指定执行的功能，在某些实施例中，可以互换地使用术语基站和移动站。
操作502包括为基站和移动站之间的每条信道路径生成初始采样信道脉冲响应估计。信道路径可包括每个发射和接收天线组合之间的信号路径。在某些实施例中，操作502可包括对频域信道估计进行IFT，以生成采样信道脉冲响应的初始估计，而某些实施例可包括生成初始时域信道估计。在某些实施例中，操作502可由信道估计器120(图1)、IFT电路122(图1)、和/或FT电路106(图1)执行，以生成初始采样信道脉冲响应估计123(图1)。对于每条信道路径，初始采样信道脉冲响应估计可包括多条射线，每条射线可与一延迟相关联，并可具有幅度分量和相位分量。
操作504包括从估计的采样信道响应中选择预定数量的最有效的射线。在某些实施例中，操作504可由射线选择器124(图1)执行。所选的最有效射线可被看作信道传递函数的时域表示(Aij)。
操作506包括为所选的最有效的射线计算信道传递函数的最优时域表示(Aij)。在某些实施例中，当为所选的射线计算信道传递函数的最优时域表示(Aij)时，可采用用于频域中的最优信道传递函数近似的均方误差(MSE)标准，但是本发明的范围并不局限于此。在某些实施例中，操作506可由优化器126(图1)执行。
操作508包括对信道传递函数的优化的时域表示(Aij)进行量化。在某些实施例中，操作508包括用预定数量的位来表示信道传递函数的优化的时域表示(Aij)的所选的射线的相关联的延迟、幅度分量以及相位分量中的每一个。在某些实施例中，信道传递函数的量化的时域表示(复值Aij)可减少从移动站发射到基站的位数。这种量化可以是以较少的位(例如4而不是12)进行的粗(rough或coarse)量化。在这些实施例中，Aij的复值(幅度和相位)可以被量化。下文中更详细地描述了某些示例性实施例。在某些实施例中，操作508可由量化器128(图1)执行。
操作510包括从移动站向基站发送信道传递的量化的时域表示(Aij)。在某些实施例中，操作510可包括向基站发送每条信道路径的每个所选的射线的量化的延迟、量化的幅度分量和量化的相位分量。
操作512包括对接收自移动站的信道传递的量化的时域表示(Aij)进行傅立叶逆变换，以生成信道传递函数近似。信道传递函数近似可对应于信道传递函数近似404(图4)。操作512可由IFT电路220(图2)执行。
操作514包括对信道传递函数近似进行SVD，以生成波束成形系数。操作514可由SVD电路222(图2)执行以生成波束成形系数223(图2)。波束成形系数可由多载波发射站200(图2)使用，用于对移动站的后续发射。
在某些实施例中，接收自移动站的量化的信道信息可由基站以不同于或除了生成波束成形系数之外的方式来使用。例如，量化的信道信息可用于每个副载波和/或每个空间信道的自适应位装载(bit-loading)和功率负载技术。
虽然过程500的各操作被例示和描述为分开的操作，但是可以同时执行各操作中的一个或多个，不要求以所例示的顺序执行操作。
参考图1和图2，在某些实施例中，多载波接收站100和多载波发射站200可包括具有Ntx根发射天线和Nrx根接收天线的MIMO-OFDM系统。在每个副载波上接收的信号可如下表示：
r(k)＝H(k)s(k)+n(k)    (1)
其中，k＝1，...，Nsc表示副载波号，r(k)＝{r1(k)，r2(k)，...，rNrx(k)}T是第k个副载波处的接收信号矢量，H(k)是第k个副载波的Nrx×Ntx信道传递矩阵，它取决于副载波号，s(k)＝{s1(k)，s2(k)，...，sNtx(k)}T是发射信号矢量，n(k)是噪声矢量。在传统的具有52个副载波的2×2、20MHz带宽MIMO多载波系统中，208(即2×2×52)个复值被发射以提供信道传递矩阵信息。如此大量的信息消耗了显著的带宽，要求移动站进行许多处理。根据本发明的某些实施例，信道传递矩阵的量化的时域表示可减少由移动站进行的处理，并可进一步减少反馈。
在时域中，每个发射/接收天线组合可具有长度一般小于保护间隔的信道脉冲响应。在给定频谱(例如20MHz信道)内采样的信道脉冲响应可包括若干射线。在典型的指数衰减功率分布图的情况下(例如τrms＝50ns)，仅仅少数第一射线一般包含大部分信号能量。从而，信道脉冲响应的这些最有效的少数射线可被用于波束成形，而在闭环性能中没有显著损耗。
在某些实施例中，可从自信道脉冲响应估计的起始取到的第一少数采样中选择射线。然而，信道可被群集化(clustered)，具有更有效功率的射线可能以大延迟而彼此远离。与从第一少数采样中选择射线有关的另一个问题是信道脉冲响应估计可能不可获得，因此可使用信道传递函数估计。信道传递函数可能是不完整的，因为在边带保护带和零频率处可能没有训练副载波码元。由于这种不完整性，信道传递函数的傅立叶变换可能不能非常好地匹配信道脉冲响应。与从第一少数采样中选择射线有关的另一个问题是码元定时估计算法可能影响估计的信道脉冲响应中的第一射线位置。
为了帮助克服这些困难，本发明的某些其它实施例选择有效射线以按照复正弦曲线的复合来表示更为平滑的信道传递函数(即对于每对天线)。如图4所示，选择并非必须对应于第一少数射线的有效射线406。
根据某些实施例，信道脉冲响应估计矩阵可直接通过信道估计器120的时域信道估计获得，或可由信道传递矩阵估计的傅立叶变换产生。多载波接收器一般在频域中执行信道估计，但是，该估计有时是不完整的，因为训练码元一般仅在数据和导频副载波上发送，结果，此信道传递函数估计的傅立叶变换不与信道脉冲响应匹配。本发明的某些实施例对于这种失真来说更为稳健，因为信道脉冲响应可用于确定最大射线。
在某些实施例中，对于每对发射和接收天线(i，j)，选择具有最大值的L个抽头(例如，包含最大信号功率的L个最有效的射线)。可以存储最有效射线的相应的延迟dij(l)，l＝1...L(信道脉冲响应估计中的射线的位置)。
通过使用带有信道的频率的复指数，信道传递函数的时域表示(Aij)可按照如下来计算，以在最小平方误差的意义上提供Hij的近似：
Figure GSB00000069600900101
Σ k = 1 N | H ~ ij ( k ) - H ij ( k ) | 2 → min - - - ( 3 ) .
通过使用带有延迟dij(n)的有效射线，复矢量
Figure GSB00000069600900103
提供Hij的时域表示，并可如下从公式(2)和(3)中计算出：
Aij＝(FHF)-1FHij    (4)。
在公式(4)中，F是给定一组频率(即数据和导频位置)和给定一组延迟(最有效射线)的傅立叶变换矩阵，并可如下表示：
F mn = exp { - j 2 πmn N } - - - ( 5 )
其中，m∈数据和导频副载波索引，n＝dij表示最有效射线索引，Hij是定义从第i个发射天线到第j个接收天线的信道传递函数的1×N列矢量。
根据某些实施例，幅度Aij(l)和相位可如下所讨论的那样被量化，表示有效射线延迟、幅度和相位的位可以被调制、编码(例如使用编码率为1/2的BPSK调制)并作为信号场的一部分发射到基站。在基站，可以通过使用傅立叶变换根据公式(2)恢复信道传递矩阵Hij用于SVD处理。
在图3中，估计的信道脉冲响应302被示为用于一对发射-接收天线。号为5、7、8和9的抽头被选择为最大射线。可以计算时域近似矢量(Aij)(即估计304)。在图4中，示出了相应的信道传递函数404及其按照矢量Aij的近似402。
在某些实施例中，可使用可能影响反馈信息的精确性和数量的若干可调节的和/或可选择的参数。表1示出了示例性的一组参数，可适用于基于IEEE802.11a标准的闭环MIMO-OFDM系统，但是本发明并不局限于此。
表1
  参数名   值间隔(位数)
  有效射线数   3或4
  有效射线索引(延迟)   0，1，...，15(4位表示)
  射线幅度   0-1(4位量化)
  射线相位   0-2π(4位量化)
根据这些实施例，对于每对发射-接收天线以及使用4个有效射线表示，使用48个位(即4×(4+4+4))用于反馈。
在某些实施例中，多载波接收站100(图1)和/或多载波发射站200(图2)可发射和/或接收正交频分复用(如OFDM)通信信号。在某些实施例中，多载波接收站100(图1)和/或多载波发射站200(图2)可在多载波通信信道上传播OFDM分组。多载波信道可位于预定频谱中，并可包括多个正交的副载波。在某些实施例中，副信道的正交的副载波可以是紧密间隔的OFDM副载波。为了在紧密间隔的副载波之间实现正交，在某些实施例中，特定多载波信道的副载波在该副载波信道的其它副载波的中心频率处可基本为0。
在某些实施例中，多载波接收站100(图1)和/或多载波发射站200(图2)可在多载波通信信道上与一个或多个其它通信站通信。在某些实施例中，OFDM通信信道可包括标准吞吐量多载波信道或高吞吐量多载波通信信道。在这些实施例中，标准吞吐量多载波信道可包括一个多载波信道，而高吞吐量信道可包括一个或多个多载波信道和与每个多载波信道相关联的一个或多个空间信道的组合。空间信道可在频率上重叠，可通过波束成形和/或分集来实现正交性。
根据某些实施例，多载波发射站200(图2)可根据各个副载波调制分配对副载波进行码元调制。这可被称为是自适应位装载(ABL)。相应地，一个或多个位可由副载波上调制的码元来表示。各个副信道的调制分配可基于该副载波的信道特征或信道条件，并可从接收自移动站的信道传递函数的量化的时域表示230(图2)产生，但是本发明并不局限于此。在某些实施例中，副载波调制分配可从每码元0个位到每码元10个或更多位。按照调制等级，副载波调制分配可包括每码元传播一个位的二进制相移键控(BPSK)、每码元传播两个位的正交相移键控(QPSK)、每码元传播三个位的8PSK、每码元传播四个位的16-正交幅度调制(16-QAM)、每码元传播五个位的32-QAM、每码元传播六个位的64-QAM、每码元传播七个位的128-QAM、以及每码元传播八个位的256-QAM。也可以使用具有每副载波更高数据通信率的调制等级。
在某些实施例中，多载波信道的频谱可包括5GHz频谱或2.4GHz频谱。在这些实施例中，5GHz频谱可包括范围从约4.9至5.9GHz的频率，2.4GHz频谱可包括范围从约2.3至2.5GHz的频率，但是本发明并不局限于此，因为其它频谱也可同样适用。
在某些实施例中，多载波接收站100(图1)和/或多载波发射站200(图2)可以是无线通信设备的一部分。在这些实施例中，无线通信设备可以是个人数字助理(PDA)、具有无线通信能力的膝上型或便携式计算机、web tablet、无线电话机、无线耳机、寻呼机、即时消息设备、数码相机、接入点或可无线接收和/或发射信息的其它设备。在某些实施例中，多载波接收站100(图1)和/或多载波发射站200(图2)可根据特定的通信标准发射和/或接收RF通信，如电气和电子工程师协会(IEEE)标准，包括用于无线局域网(WLAN)的IEEE802.11(a)、802.11(b)、802.11(g/h)和/或802.11(n)标准，以及/或者用于无线城域网(WMAN)的802.16标准。
天线102(图1)和天线216(图2)可包括定向或全向天线，包括例如偶极天线、单极天线、接线天线(patch antenna)、环形天线、微带天线或任何其他适用于由多载波接收站100(图1)和/或多载波发射站200(图2)接收和/或发射RF信号的天线。
除非另外特别指出，否则诸如处理、计算、运算、确定、显示之类的术语可指代可操作由处理系统的寄存器和存储器中的物理(如电子)量表示的数据并将其变换成由处理系统的寄存器或存储器中的物理量类似表示的其它数据的一个或多个处理或计算系统或类似设备的动作和/或进程，或其它此类信息存储、传送或显示设备。
本发明的实施例可以硬件、固件和软件中的一种或其组合来实现。本发明的实施例还可按照存储在机器可读介质上的指令来实现，指令可由至少一个处理器读取并执行，以执行这里所述的操作。机器可读介质可包括用于以机器(如计算机)可读的形式存储或传送信息的机制。例如，机器可读介质可包括只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，磁盘存储介质，光学存储介质，闪存设备，电、光、声或其它形式的传播信号(如载波、红外信号、数字信号等)及其它。
提供了摘要以符合37C.F.R.第1.72(b)节，该法条规定需要摘要使读者能够确定技术揭示的本质和要点。可以理解的是提交的摘要并不用作限制或解释权利要求的范围或含义。
在上述详细描述中，各种特征有时被一起组合在单个实施例中以用于揭示流畅的目的。所揭示的方法不应被解释成反映出所要求保护的主题的实施例需要比每个权利要求中所明确表述的特征数更多的特征的意图。相反，如下面的权利要求所反映的那样，本发明可以展现与比单个揭示的实施例的全部特征少的特征中。从而，下面的权利要求被结合于详细说明中，每条权利要求本身作为单独的实施例。

Claims (27)

1.一种多载波通信方法，包括：
对多天线移动站和多天线基站之间的多个信道路径中的每一个，利用所接收的信号的频域表示生成正交频分复用(OFDM)通信信道的初始信道传递函数估计；
通过对所述初始信道传递函数估计进行傅立叶逆变换生成采样信道脉冲响应，其中，对于每条信道路径，估计的采样信道脉冲响应由多条射线表示，并且每条射线与一延迟相关联且具有幅度分量和相位分量；
对所述信道路径中的每一个，从所述采样信道脉冲响应生成所述初始信道传递函数估计的量化的时域表示，其中，该生成步骤还包括，对于每条信道路径，从估计的采样信道响应中选择预定数量的最有效的射线，为所选的最有效的射线计算信道传递函数的最优时域表示，以及对信道传递函数的优化的时域表示进行量化；以及
从所述移动站向所述基站发送所述初始信道传递函数的所述量化的时域表示，供所述基站在生成用于对所述移动站的后续发射的波束成形系数时使用。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，量化包括用预定数量的位来表示估计的采样信道脉冲响应的所选的射线的相关联的延迟、幅度分量和相位分量中的每一个。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，每条信道路径由发射和接收天线对的组合来定义，
其中，移动站和基站之间的通信信道包括它们之间的信道路径。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括从基站在不同发射天线上发射的正交训练码元生成所述初始信道传递函数估计。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收来自移动站的信道传递函数的量化的时域表示之后，基站对所述信道传递函数的量化的时域表示进行傅立叶变换，以对每个副载波生成信道传递函数矩阵。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，基站对信道传递函数矩阵进行奇异值分解，以生成供基站在生成用于多个发射天线的信号时使用的波束成形系数。
7.一种多载波移动站，包括：
信道估计器，其对多天线移动站和多天线基站之间的多个信道路径中的每一个，利用所接收的信号的频域表示生成正交频分复用(OFDM)通信信道的初始信道传递函数估计；
傅立叶逆变换电路，其对所述初始信道传递函数估计进行傅立叶逆变换以估计采样信道脉冲响应，其中，对于每条信道路径，估计的采样信道脉冲响应由多条射线表示，并且每条射线与一延迟相关联且具有幅度分量和相位分量；
从所述采样信道脉冲响应生成所述初始信道传递函数的量化的时域表示的电路，其中，该电路还包括，对于每条信道路径，从估计的采样信道响应中选择预定数量的最有效的射线的射线选择器，为所选的最有效的射线计算信道传递函数的最优时域表示的优化器，以及对信道传递函数的优化的时域表示进行量化的量化器；以及
向所述基站发射所述初始信道传递函数的所述量化的时域表示、以供所述基站在生成用于对所述移动站的后续发射的波束成形系数时使用的电路。
8.如权利要求7所述的移动站，其特征在于，所述量化器用预定数量的位来表示所述采样信道脉冲响应的所选的射线的相关联的延迟、幅度分量和相位分量中的每一个。
9.如权利要求7所述的移动站，其特征在于，每条信道路径由发射和接收天线对的组合来定义，
其中，移动站和基站之间的通信信道包括它们之间的信道路径。
10.如权利要求7所述的移动站，其特征在于，所述信道估计器从基站在不同发射天线上发射的正交训练码元生成所述初始信道估计。
11.如权利要求7所述的移动站，其特征在于，在接收来自移动站的信道传递函数的量化的时域表示之后，基站对所述信道传递函数的量化的时域表示进行傅立叶变换，以对每个副载波生成信道传递函数矩阵。
12.如权利要求11所述的移动站，其特征在于，基站对信道传递函数矩阵进行奇异值分解，以生成供基站在生成用于多个发射天线的信号时使用的波束成形系数。
13.一种由多天线基站执行的方法，包括接收来自多天线移动站的信道传递函数的量化的时域表示，供所述基站在生成用于对所述移动站的后续发射的波束成形系数时使用，
其中，所述信道传递函数是对所述移动站和所述基站之间的多个信道路径中的每一个利用所接收的信号的频域表示生成的正交频分复用(OFDM)通信信道的初始信道传递函数估计，
其中，通过对所述初始信道传递函数估计进行傅立叶逆变换来估计采样信道脉冲响应，其中，对于每条信道路径，估计的采样信道脉冲响应由多条射线表示，并且每条射线与一延迟相关联且具有幅度分量和相位分量；以及
其中，对所述信道路径中的每一个，从所述采样信道脉冲响应生成所述初始信道传递函数估计的所述量化的时域表示，并且其中，对于每条信道路径，从估计的采样信道响应中选择预定数量的最有效的射线，为所选的最有效的射线计算信道传递函数的最优时域表示，以及对信道传递函数的优化的时域表示进行量化。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，在接收来自移动站的信道传递函数的量化的时域表示之后，所述方法还包括：
对所述信道传递函数的量化的时域表示进行傅立叶逆变换，以对多载波通信信道的每个副载波生成信道传递函数矩阵。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括对信道传递函数矩阵进行奇异值分解，以生成波束成形系数。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，量化包括用预定数量的位来表示所述采样信道脉冲响应的所选的射线的相关联的延迟、幅度分量和相位分量中的每一个。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，每条信道路径由发射和接收天线对的组合来定义，
其中，移动站和基站之间的通信信道包括它们之间的信道路径。
18.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述移动站从基站在不同发射天线上发射的正交训练码元生成所述初始信道估计。
19.一种多天线基站，包括：
接收来自多天线移动站的信道传递函数的量化的时域表示的电路；以及
生成用于对所述移动站的后续发射的波束成形系数的电路，
其中，所述信道传递函数是对所述移动站和所述基站之间的多个信道路径中的每一个利用所接收的信号的频域表示生成的正交频分复用(OFDM)通信信道的初始信道传递函数估计，
其中，通过对所述初始信道传递函数估计进行傅立叶逆变换来估计采样信道脉冲响应，其中，对于每条信道路径，估计的采样信道脉冲响应由多条射线表示，并且每条射线与一延迟相关联且具有幅度分量和相位分量；以及
其中，对所述信道路径中的每一个，从所述采样信道脉冲响应生成所述初始信道传递函数估计的所述量化的时域表示，并且其中，对于每条信道路径，从估计的采样信道响应中选择预定数量的最有效的射线，为所选的最有效的射线计算信道传递函数的最优时域表示，以及对信道传递函数的优化的时域表示进行量化。
20.如权利要求19所述的基站，其特征在于，包括傅立叶逆变换电路，用于对所述信道传递函数的量化的时域表示进行傅立叶逆变换，以对多载波通信信道的每个副载波生成信道传递函数矩阵。
21.如权利要求20所述的基站，其特征在于，包括：
奇异值分解电路，对信道传递函数矩阵进行奇异值分解，以生成波束成形系数；以及
波束成形器，将波束成形系数运用于频域信号。
22.如权利要求19所述的基站，其特征在于，移动站用预定数量的位来表示所述采样信道脉冲响应的所选的射线的相关联的延迟、幅度分量和相位分量中的每一个。
23.如权利要求19所述的基站，其特征在于，移动站和基站之间的每条信道路径由发射和接收天线对的组合来定义，
其中，移动站和基站之间的通信信道包括它们之间的信道路径。
24.如权利要求19所述的基站，其特征在于，所述移动站从基站在不同发射天线上发射的正交训练码元生成所述初始信道估计。
25.一种多载波通信系统，包括：
基站；以及
移动站，所述移动站生成信道传递函数的量化的时域表示，并向基站发送所述信道传递函数的量化的时域表示，供基站在生成用于对移动站的后续发射的波束成形系数时使用，
其中，所述基站对信道传递函数的量化的时域表示进行傅立叶逆变换，以对多载波通信信道的每个副载波生成信道传递函数矩阵，
其中，所述信道传递函数是对所述移动站和所述基站之间的多个信道路径中的每一个利用所接收的信号的频域表示生成的正交频分复用(OFDM)通信信道的初始信道传递函数估计，
其中，通过对所述初始信道传递函数估计进行傅立叶逆变换来估计采样信道脉冲响应，其中，对于每条信道路径，估计的采样信道脉冲响应由多条射线表示，并且每条射线与一延迟相关联且具有幅度分量和相位分量；以及
其中，对所述信道路径中的每一个，从所述采样信道脉冲响应生成所述初始信道传递函数估计的所述量化的时域表示，并且其中，对于每条信道路径，从估计的采样信道响应中选择预定数量的最有效的射线，为所选的最有效的射线计算信道传递函数的最优时域表示，以及对信道传递函数的优化的时域表示进行量化。
26.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述基站包括：
奇异值分解电路，对信道传递函数矩阵进行奇异值分解，以生成波束成形系数；以及
波束成形器，将波束成形系数运用于频域信号。
27.一种多载波通信装置，包括：
用于对多天线移动站和多天线基站之间的多个信道路径中的每一个，利用所接收的信号的频域表示生成正交频分复用(OFDM)通信信道的初始信道传递函数估计的装置；
用于通过对所述初始信道传递函数估计进行傅立叶逆变换生成采样信道脉冲响应的装置，其中，对于每条信道路径，估计的采样信道脉冲响应由多条射线表示，并且每条射线与一延迟相关联且具有幅度分量和相位分量；
用于对所述信道路径中的每一个，从所述采样信道脉冲响应生成所述初始信道传递函数估计的量化的时域表示的装置，其中，该装置还包括，对于每条信道路径，从估计的采样信道响应中选择预定数量的最有效的射线的装置，为所选的最有效的射线计算信道传递函数的最优时域表示的装置，以及对信道传递函数的优化的时域表示进行量化的装置；
用于从所述移动站向所述基站发送所述初始信道传递函数的所述量化的时域表示，供所述基站在生成用于对所述移动站的后续发射的波束成形系数时使用的装置。
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