CN101228712B

CN101228712B - 针对采用harq的mimo scw设计的秩步降方法和装置

Info

Publication number: CN101228712B
Application number: CN200680026675.7A
Authority: CN
Inventors: A·埃格瓦尔; A·坎得卡尔; T·卡多斯; H·萨姆帕斯
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2026-05-31
Also published as: CN103997363B; JP5788286B2; WO2006130541A2; JP2013128300A; JP2012054960A; US8842693B2; KR20080020654A; US20070011550A1; KR100957435B1; CN102386956B; CN103997363A; JP2008546314A; CN101228712A; JP5405505B2; WO2006130541A3; JP5639028B2; TW200713881A; JP2011142654A; EP1889379A2; JP2012075109A

Abstract

描述了便于随着发自(例如，用户设备)的传输的数目增长而对其进行降秩的系统和方法集。此类秩步降可提高抗干扰性并便于无论传输传播如何皆能维持码率。另外，秩步降信息可随CQI信息一起被编码以生成一5比特CQI信号，该CQI信号可便于在每次CQI传输之际(例如，约每5ms)更新用户的秩。所描述的系统和/或方法可在具有混合式自动请求(HARQ)协议的单码字(SCW)无线通信环境中采用。

Description

针对采用HARQ的MIMO SCW设计的秩步降方法和装置

在35 U.S.C.§119下的优先权要求

本申请要求2005年5月31日提交且题为“A METHOD AND APPARATUSFOR MIMO SINGLE CODE WORD DESIGN WITH RANK PREDICTION(一种具有秩预测的MIMO单码字设计的方法和装置)”的美国临时专利申请S/N.60/686,111以及2005年10月28日提交且题为“RANK STEP-DOWN FOR MIMOSCW DESIGN EMPLOYING HARQ(针对采用HARQ的MIMO SCW设计的秩步降)”的美国临时专利申请S/N.60,731,146的优先权，其两者皆已被转让给本发明受让人并由此被明确地援引纳入于此。

背景

I.领域

以下说明一般涉及无线通信，尤其涉及在无线通信环境中随着一个或多个传输帧内传输的数目的增长而降低与用户设备相关联的秩。

II.背景

无线通信系统已成为世界范围里大多数人藉以实现通信的盛行手段。无线通信设备已变得更小并且更强大以期满足消费者需求并提高便携性和便利性。诸如蜂窝电话等的移动设备中处理能力的增强已导致对无线网络传输系统的要求的增加。此类系统通常不像在其上通信的蜂窝设备那样易于更新。随着移动设备能力的拓展，要以便于充分利用新型的和改良的无线设备能力的方式来维护较老的无线网络系统可能是困难的。

更具体地，基于频分的技术通常通过将频谱分划成均匀的大块带宽来将其分成不同的信道，例如，为无线通信分配的频带的分割可被划分成30个信道，其中每一个可承载语音对话，或者在数字业务的情形中可承载数字数据。每一信道在一个时刻可被指派给仅一个用户。一种已知的变形是有效地将系统总带宽划分成多个正交子带的正交频分技术。这些子带也被称作频调、载波、副载波、槽、和/或频率信道。每一子带与一可用数据调制的副载波相关联。在采用基于时分的技术的情形中，频带被按时间分划成多个顺序的时间片或时隙。信道的每一用户被以循环方式提供一时间片用于传送和接收信息。例如，在任何给定时刻t，用户被提供一个短脉冲串的对信道的访问机会。然后，访问机会切换到另一用户，其被提供一短脉冲串的时间供传送和接收信息。“轮流”的循环继续进行，并且最终每一用户被提供多个传送和接收脉冲串。

基于码分的技术通常在一定范围里的任何时间可用的多个频率上传送数据。一般而言，数据被数字化并扩展在可用带宽上，其中多个用户可被重叠在信道上，并且各个用户可被指派一唯一性的序列码。多个用户可在同一宽带的大块频谱上传送，其中每一用户的信号由其各自的唯一性扩展码扩展在整个带宽上。此技术可提供共享，其中一个或多个用户可并发地传送和接收。这样的共享可通过扩频数字调制来实现，其中用户的比特流被编码并以伪随机方式跨一非常宽的信道扩展。接收机被设计成识别出相关联的唯一性序列码，并逆转随机化来以相干方式收集对应于特定用户的各比特。

典型的无线通信网络(例如，采用频分、时分、以及码分技术)包括提供覆盖区域的一个或多个基站以及可在该覆盖区域内传送和接收数据的一个或多个移动(例如，无线)终端。典型的基站可同时传送对应于广播、多播、和/或单播业务的多个数据流，其中数据流是一移动终端可能有兴趣独立接收的数据的流。该基站的覆盖区内的移动终端可能有兴趣接收由复合流承载的数据流中的一个、一个以上、或全部。类似地，移动终端可向基站或另一个移动终端传送数据。基站与移动终端之间或是各移动终端之间的这种通信可能会因信道变化和/或干扰功率变化而劣化。

常规的MIMO无线系统利用“静态MIMO传输秩”来进行一个或多个分组的多重传输。有多种这一传输限制可能会导致性能劣化的情景。

反向链路控制开销限制：典型的MIMO系统采用从接入终端至接入点的反馈信道，在此每数毫秒一CQI和合需的MIMO传输秩信息被发送。在重负荷(因有许多用户而导致高话务)的情景中，可能会因为有限的反向链路反馈容量或很高的反向链路信道擦除而导致此CQI暨秩反馈有延迟。在没有经更新的CQI暨秩信息的情况下，不能在一个或多个分组的多重传输上无缝地更新MIMIO传输秩的常规 MIMO系统在变化的信道状况、干扰程度面前可能不够稳健，从而导致滞后的HARQ传输解码或者分组解码失败。

前向链路控制开销限制：为使成功的分组解码得以实现，接入点需要使用FL(前向链路)中的共享控制信道来向接收机发信令通知秩暨分组格式。但是，在重负荷的情景中，接入点可能因为开销限制而无法就每一传送的分组向接收机发信令通知秩暨分组格式。结果，不能在一个或多个分组的多重传输上无缝地更新MIMO传输秩的常规MIMO系统在变化的信道状况、干扰程度面前可能不够稳健，从而导致滞后的HARQ传输解码或者分组解码失败。

部分负荷的情景：在部分负荷的情景(网络中的少数几个用户产生猝发型的话务)中，一帧的多重HARQ传输上的干扰程度可能基本不同。此外，在接入终端处计算出的CQI和秩信息通常是使用受到相对于数据传输而言不同的干扰程度不利影响的导频来计算的。对一个分组的多重HARQ传输使用一“静态MIMO传输秩”的MIMO传输方案在此类干扰变化面前可能不够稳健，从而导致滞后的终止以及分组解码失败。

码重复：在采用HARQ的系统中，码率随着HARQ传输次数增加而下降。这是因为随着HARQ传输次数的增加，更多的冗余码元被发送。经由码元重复达到低于基码率(例如1/5的码率)的码率。遗憾的是，码元重复导致性能损失。避免码元重复的一种方法是在越后期的传输上传送越少的冗余比特以维持有效码率大于基码率。MIMO传输方案(潜在地)能很容易地通过在较后期的HARQ传输上降低MIMO传输的秩来实现这一方法。遗憾的是，采用“静态MIMO传输秩”的MIMO系统不能实现变秩。结果，采用“静态MIMO传输秩”的MIMO系统的性能因HARQ传输的增加而受到不利影响。

概要

以下给出一个或多个实施例的简化概要以期提供对此类实施例的基本理解。此概要不是所有构想了的实施例的详尽综览，并且既非旨在指出所有实施例的关键性或决定性要素，亦非旨在界定任何或所有实施例的范围。其纯粹的目的在于以简化形式给出一个或多个实施例的一些概念以为稍后给出的更加具体的说明之序。

根据一个或多个实施例机器相应的公开，描述了与随着传输和至其的分组数目的增加而降低MIMO传输的秩以提高对抗干扰和信道变化、CQI暨秩反馈延迟、前向链路信道开销信令延迟的稳健性、并使码元重复性最小化相关的各个方面。此类系统和/或方法可在具有混合式自动请求(HARQ)协议的单码字(SCW)无线通信环境中采用。

根据一个有关方面，一种在接入点处在一传输帧里执行秩步降的方法可包括：在接入点处生成多个已编码的码元，更新对应于向一用户设备的MIMO传输的秩“M”，分用这些已编码的码元以生成其M个MIMO传输层，并利用一“空间映射矩阵”来空间地映射这“M”个MIMO传输层。“空间映射”可以是一广义的延迟分集矩阵、一置换矩阵等，并且可以是一M_T×M矩阵，其中1≤M≤M_T。该方法可进一步包括使用一具有预定义的秩的分组格式来传送这些已编码的码元，和/或用于随这些已编码的码元向接入终端传送一秩指示符信号以向该接入终端指示在解码这些已编码的码元时要使用的秩的指令。

根据一个有关方面，一种在接入点处在一传输帧里执行秩步降的方法可包括：在接入点处生成多个已编码的码元，更新对应于向一用户设备的MIMO传输的秩“M”，分用这些已编码的码元以生成具有信息码元的M个MIMO传输层以及具有擦除码元的(M_T-M)个MIMO层，并利用一“空间映射矩阵”来空间地映射这M_T 个MIMO传输层。“空间映射”可以是一广义的延迟分集矩阵、一置换矩阵等，并且可以是一M_T×M_T矩阵，其中1≤M≤M_T。该方法可进一步包括使用一具有预定义的秩的分组格式来传送这些已编码的码元，和/或用于随这些已编码的码元向接入终端传送一秩指示符信号以向该接入终端指示在解码这些已编码的码元时要使用的秩的指令。

根据另一个方面，一种在接入终端处生成CQI和秩更新信息的方法可包括确定对应于这一个或多个候选MIMO传输秩的有效SNR，生成与这些有效SNR对应的容量数，从候选容量数的集合中选择使容量最大化的秩，并通过量化对应于所选秩的有效SNR来生成CQI信息。

另一个方面涉及一种在无线通信环境中便于在一传输帧内更新对应于一用户设备的MIMO传输秩的无线通信装置，该无线通信设备可包括执行以下处理所需的接收机、处理器、和存储器功能集：为这一个或多个候选MIMO传输秩确定有效SNR，生成对应于以上这些有效SNR数字的容量数，在以上候选容量数的集合中选择使容量最大化的秩，并通过量化对应于所选秩的有效SNR来生成CQI信息。该接收机可以是例如为候选MIMO传输秩生成有效SNR值的最小均方误差(MMSE)接收机。该装置仍可进一步包括传送经更新的CQI和经更新的秩信息的接入终端发射机。根据有关方面，此信号可包括具有相关联的预定义的秩的分组格式的已编码码元。补充地或替换地，该接收机可接收向接入终端指示在解码来自该接入点的信息信号时要使用的秩的秩指示符信号。

又一个方面涉及一种无线通信装置，包括用于在接入终端处接收包括多个MIMO传输层的信号的装置，用于为M的所有候选值解调并解码该信号的装置，以及用于对M的所有候选值执行假设解码技术来确定MIMO传输秩的装置。

又一个方面涉及一种无线通信装置，包括用于在接入终端处接收包括多个MIMO传输层的信号的装置，用于解调并检测有擦除码元的(M_T-M)个MIMO层的装置，以及用于为至少一个MIMO传输确定MIMO传输秩M的装置。该装置可进一步包括用于使用所确定的秩M来解码其中具有信息码元的至少一个MIMO层的模块。根据一些方面，该信号可包括已编码成具有相关联的预定义的秩的分组格式的已编码码元。补充地或替换地，该接收机可接收向接入终端指示在解码从接入点接收到的信号时要使用的秩的秩指示符信号。

又一个方面涉及一种其上存储有计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机可执行指令用于在接入点处生成多个已编码的码元；根据来自接入终端的反馈、或以反映秩步降的确定性方式更新MIMO传输秩M；分用这些已编码的码元以确定各MIMO层的值M，其中M是一整数；并利用一空间映射矩阵来空间地映射M个层。该计算机可读介质可进一步包括用于分用这些已编码的码元以生成具有信息码元的M个MIMO传输层和具有擦除码元的(M_T-M)个MIMO层，其中M和M_T是整数并且1≤M≤M_T。该计算机可读介质可再进一步存储用于利用具有预定义的秩的分组格式来传送这些已编码的码元的指令，和/或用于随这些已编码的码元向接入终端传送一秩指示符信号以向该接入终端指示在解码这些已编码的码元时要使用的秩的指令。

一个进一步的方面提供一种执行指令的处理器，所述指令用于在接入点处生成多个已编码的码元；根据来自接入终端的反馈、或以反映秩步降的确定性方式更新MIMO传输秩M；分用这些已编码码元以确定各MIMO层的值M，其中M是一整数；以及利用一空间映射矩阵来空间地映射M个层。该处理器可进一步执行用于分用这些已编码的码元以生成具有信息码元的M个MIMO传输层以及具有擦除码元的(M_T-M)个MIMO层的指令，其中M和M_T是整数并且1≤M≤M_T。

该处理器可再进一步执行用于利用具有预定义的秩的分组格式来传送这些已编码的码元的指令，和/或用于随这些已编码的码元向接入终端传送一秩指示符信号以向该接入终端指示在解码这些已编码的码元时要使用的秩的指令。

又一个方面涉及一种在无线通信环境中便于为用户设备执行秩步降的装置，包括：接收机，用于从用户设备接收信号；解调器，用于解调所接收到的信号；处理器，用于分析已解调的信息以评价与该用户设备有关的CQI、秩、传输方案、分组格式、以及资源指派中的至少一个；前向链路指派消息(FLAM)生成器，用于向由该处理器生成以供向该用户设备传输的信号追加更新信息；以及发射机，用于向该用户设备传送该FLAM。该FLAM生成器可生成若干补充FLAM以供向该用户设备传送，其中补充FLAM包括与秩步降有关的信息。另外，FLAM包括与分组格式有关的信息，并且多种分组格式中的每一种可有一唯一性的秩与其相关联，这些分组格式允许用户设备能确定其秩。

为实现上述及有关目的，这一个或多个实施例包括以下充分描述并在所附权利要求书中特别指出的特征。以下说明和附图具体阐明了这一个或多个实施例的某些说明性方面。然而，这些方面只不过是可采用各个实施例的原理的各种方式中的数种的指示，并且所描述的这些实施例旨在涵盖所有此类方面及其等效技术方案。

附图简要说明

图1图解了根据本文中给出的各个实施例的一种无线网络通信系统。

图2是根据一个或多个实施例的一种多址无线通信系统的图解。

图3是根据各个方面的一种执行秩预测协议的SCW发射机的图解。

图4是根据各个方面的一种便于进行基于容量的秩预测的系统的图解。

图5图解了根据一个或多个方面的用于在一传输帧内执行秩预测并更新用户秩的方法集。

图6图解了根据各个方面的用于在一传输帧内执行秩预测并更新用户秩的方法集。

图7是根据本文中阐述的一个或多个方面的在MIMO-SCW无线通信环境中的一种便于执行秩步降的用户设备的图解。

图8是根据各个方面的在无线通信环境中的一种便于在一传输事件期间执行秩步降的系统的图解。

图9是可与本文中所描述的各个系统和方法联用的一种无线网络环境的图解。

图10是根据各个方面的在无线通信环境中的一种便于执行秩步降的系统的图解。

图11是根据各个方面的在无线通信环境中的一种便于执行秩步降的系统的图解。

具体说明

现在参考附图来对各个实施例进行说明，在附图中始终使用相同的附图标记来标示相似的要素。在以下说明中，为便于解释，阐述了众多具体细节以期提供对一个或多个实施例的透彻理解。但是，显然无需这些具体细节也可实践此类实施例。在其他实例中，公知的结构和设备以框图形式示出以便于描述一个或多个实施例。

如在本申请中使用的，术语“组件”、“系统”等旨在表示计算机相关实体，无论是硬件、软件、执行中的软件、固件、中间件、微代码、和/或其任意组合。例如，组件可以是但不限于在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行件、执行的线程、程序、和/或计算机。一个或多个组件可驻留在进程和/或执行的线程内，并且组件可被本地化在一台计算机上和/或可分布在两台或多台计算机之间。这些组件还可从其上存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行。这些组件可借助于本地和/或远程进程来通信，诸如根据具有一个或数据分组的信号来通信(例如，来自借助于该信号与本地系统、分布式系统中的另一组件、和/或跨诸如因特网等的网络与其他系统交互的组件的数据)。另外，如本领域技术人员将可认识到的，本文中描述的系统的各组件可被重排和/或由外加的组件来补充以便于实现关于但不限于在给定图中阐明的精确配置描述的各个方面、目标、优势等。

此外，本文中结合订户站对各个实施例进行说明。订户站也可被称为系统、订户单元、移动站、移动机、远程站、接入点、远程终端、接入终端、用户终端、用户代理、用户设备、或用户装备。订户站可以是蜂窝电话、无绳电话、会话发起协议(SIP)电话、无线本地环路(WLL)站、个人数字助理(PDA)、具有无线连接能力的手持式设备、或是连接到无线调制解调器的其他处理设备。

另外，本文中描述的各个方面或特征可使用标准编程和/或工程技术来被实现为方法、装置、或制品。如本文中所使用的术语“制品”旨在涵盖可从任何计算机可读设备、载体、或介质访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可包括但不限于磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条……)、光盘(例如，紧凑盘(CD)、数字多功能盘(DVD)……)、智能卡、以及闪存器件(例如，卡、棒、钥匙驱动器……)。另外，本文中描述的各种存储介质可代表用于存储信息的一个或多个设备和/或其他机器可读介质。术语“机器可读介质”可包括但不限于无线信道以及能够存储、包含、和/或承载指令和/或数据的各种其他介质。

在常规的多输入多输出(MIMO)单码字(SCW)设计中，SCW信道质量指标(CQI)反馈包括5比特的CQI和2比特的秩信息。秩是在接入终端(AT)或用户设备处基于先前的(一个或多个)传输帧里的前向链路(FL)导频计算出的。使传输容量最大化(具有一些容错边际)的秩被选为最优秩。在具有干扰变化的部分负荷系统中，最优秩会随着每一次混合式自动请求(HARQ)传输而改变。

现在参见图1，图解了根据本文中给出的各个实施例的无线网络通信系统100。网络100可包括在一个或多个扇区中的向彼此和/或向一个或多个移动设备104进行无线通信信号的接收、传送、中继等的一个或多个基站102(例如，接入点)。如本领域技术人员将可认识到的，每一基站102可包括发射机链和接收机链，其各自可进而包括与信号传送和接收相关联的多个组件(例如，处理器、调制器、复用器、解调器、分用器、天线等)。移动设备104可以是例如蜂窝电话、智能电话、膝上机、手持式通信设备、手持式计算设备、卫星无线电、全球定位系统、PDA、和/或适用于在无线网络100上通信的任何其他设备。

根据各个方面，阐述了一种具有秩预测特征的SCW设计，其可在诸如网络100等的无线通信网络中采用。例如，用于进行稳健秩预测以及对其性能进行量化的算法可被采用。例如，对于＜15dB(例如，约90％的用户)的信噪比(SNR)，具有低复杂度MMSE接收机和秩预测特征的SCW设计的性能可接近于具有逐次干扰消去(SIC)特征的多码字(MCW)设计。在没有HARQ协议的情况下，SCW会显现出超越MCW的提高的性能，因为后者对信道估计误差更为敏感。这些因素使得SCW因与MCW系统相比实现复杂度降低且计算开销减少而成为可供与MIMO系统联用的合乎需要的替换方案。

例如，当SNR[15，20]dB(例如，约10％的用户)时，SCW与MCW之间的性能差距对于低K信道而言低于1.0dB，而对于高K信道而言为2-5dB。对于高K信道，通过采用双极化天线，高SNR上的性能劣化可被降低到1-2dB。由此，实际上，SCW设计甚至在高SNR上也在MCW设计的2dB之内，同时显现出以上讨论的合需的复杂度降低和处理开销减少。

现在参见图2，图解了根据一个或多个实施例的多址无线通信系统200。3扇区基站202包括多个天线群：一群包括天线204和206，另一群包括天线208和210，第三群包括天线212和214。根据此图，每一天线群仅示出了两个天线，但是每一天线群可采用更多或更少的天线。移动设备216在与天线212和214通信，在此天线212和214在前向链路220上向移动设备216传送信息，并在反向链路218上接收来自移动设备216的信息。移动设备222在与天线204和206通信，在此天线204和206在前向链路226上向移动设备222传送信息，并在反向链路224上接收来自移动设备222的信息。

每一群天线和/或其被指定通信的区域常被称为基站202的一个扇区。在一些实施例中，各天线群各自被设计成向由基站202覆盖的区域中的一个扇区里的各移动设备通信。在前向链路220和226上的通信中，基站202的各发射天线可利用波束成形技术来提高对应于不同移动设备216和222的前向链路的信噪比。另外，利用波束成形来向随机分散在其覆盖区域中各处的各移动设备进行传送的基站与通过单个天线向其覆盖区域中的所有移动设备传送的基站相比对邻近蜂窝小区/扇区里的移动设备造成较少的干扰。基站可以是用于与各终端通信的固定站，并且也可被称为接入点、B节点、或其他某个术语。移动设备也可被称为移动站、用户装备(UE)、无线通信设备、终端、接入终端、用户设备、或其他某个术语。

根据本文中给出的一个或多个方面，可以提供在干扰有限的系统中的一种具有HARQ特征的SCW设计，其中用户秩随着传输次数的增加而被减小。秩步降可提高对抗延迟的CQI暨秩反馈、FL控制信道开销限制、伴随时变干扰程度的部分负荷情景的稳健性。

根据本文中描述的各个其他方面，秩步降可就像在SISO系统中那样与调制步降或步升联用以确保充足数目的比特在每次传输中被发送，并确保有效码率落在合乎需要的范围(例如，1/5＜码率＜1/2)内。秩步降可被延迟到直至^*N^*次传输之后，由此使得步降协议无需继第一次传输之后被立即执行。

频谱效率(SE)可估算为：

SE＝秩*调制(比特)*码率*传输次数。

根据其中给定传输的最小可接受码率被确定为是1/5、且SE被假设地设为6bps/Hz的一个示例，则在不进行秩步降的情况下各次传输如下进行：

第一次传输：秩＝3，比特＝4，码率＝1/2

第二次传输：秩＝3，比特＝4，码率＝1/4

第二次传输：秩＝3，比特＝4，码率＝1/6

将可注意到，至第三次传输，码率已降至1/6，这低于预设为1/5的可接受码率阈级。但是，通过随每次相继的传输降秩，码率可在很长时间里被维持在可接受阈级之上。例如根据同一示例但在进行秩步降的情况下，传输如下进行：

第一次传输：秩＝3，比特＝4，码率＝1/2

第二次传输：秩＝2，比特＝4，码率＝3/8

第二次传输：秩＝1，比特＝4，码率＝1/4

将可注意到，秩步降序列可以应传输信号的分组格式而变(例如，终端自动知道在哪次传输里要使用什么秩)，在此情形中，显性的信号是不必要的。替换地，基站可提供对应于每次传输的秩指示符信号以通知终端在解码传输信号时要使用的秩。

图3是根据各个方面的执行秩预测协议的SCW发射机300。发射机300包括turbo编码器302、QAM映射组件304、以及码率预测组件306，其以类似于上面参考图3描述的方式操纵接收到的输入并将已编码的经映射信号提供给分用器308。已编码的码元然后由分用器308分用以生成满足1≤M≤M_T的M个流或层，其中M是作为5比特CQI反馈信号的补充经由反馈(例如，约每5ms)由接收机318指定的1≤M≤M_T的2比特整数。这M个流然后由空间映射组件310空间地映射到M_T个天线，此后传输处理的其余内容与SISO设计相似。多个相应的OFDM调制器312、314和316随后可调制这M_T个流以供由M_T个天线发射。

空间映射组件310(例如，前置编码器)可生成为每一OFDM频调k将M个码元映射到M_T个天线上的M_T×M矩阵P(k)。空间映射组件310在将码元映射到天线时可采用多个选项。

例如，空间映射组件310可生成一置换矩阵，从而：

其中∏(0)、∏(1)、……、∏(M_T-1)是从单位矩阵I_MT×MT的M列推导出的M_T×M子置换矩阵，而B是控制等效信道的频率选择性的参数。进一步深化此例，如果M_T＝4，M＝2，则：

Π (0) = [\begin{matrix} 1 & 0 \\ 0 & 1 \\ 0 & 0 \\ 0 & 0 \end{matrix}]

Π (1) = [\begin{matrix} 0 & 0 \\ 1 & 0 \\ 0 & 1 \\ 0 & 0 \end{matrix}]

Π (2) = [\begin{matrix} 0 & 0 \\ 0 & 0 \\ 1 & 0 \\ 0 & 1 \end{matrix}]

Π (3) = [\begin{matrix} 0 & 1 \\ 0 & 0 \\ 0 & 0 \\ 1 & 0 \end{matrix}]

根据另一个示例，空间映射组件310可生成一广义的延迟分集矩阵，从而：

P_{M} (k) = \frac{1}{\sqrt{M}} Δ_{M_{T} \times M_{T}} Θ_{M_{T} \times M}

其中Θ_MT×M是从M_T×M_T的DFT矩阵的M列得到的M_T×M子DFT矩阵，而Δ_MT×MT 是M_T×M_T的对角矩阵，其第(j，j)个元项由给定。参数δ是延迟参数，它也控制信道的频率选择性，而N是OFDM频调的数目。

图4是根据各个方面的一种便于进行基于容量的秩预测的系统的图解。系统400包括对应于多个接收频调中的每一个的多个MMSE接收机402到404。尽管出于简化考虑图4是关于4天线的示例来描述的，但是本领域技术人员将可认识到，可将更少或更多的频调、以及相应的组件与本文中描述的各个方面联用。对于每一频调，第一到第四层传输的对应于每一频调的后处理SNR——SNR₁(k)、SNR₂(k)、SNR₃(k)、SNR₄(k)计算如下：

SN R_{M} (k) \approx \frac{1}{M} Σ_{m = 0}^{M - 1} {[diag < {[P_{M} {(k)}^{*} H {(k)}^{*} H (k) P_{M} (k) + σ^{2} I]}^{- 1} >]}_{m, m}^{- 1}

，_M＝[1，4]。

然后由容量映射组件406-408为每一频调执行64-QAM受约束式容量映射来为第一到第四层传输生成在所有频调上求平均的有效SNR，其可记为EffSNR₁、EffSNR₂、EffSNR₃、EffSNR₄。对应于这些有效SNR的容量可被记为Cap₁、Cap₂、Cap₃、Cap₄。可由选择/量化组件410选择使总频谱效率最大化的最优秩，从而

\hat{M} = \arg \max [M \times Ca p_{M}]

。一5比特CQI随后可被反馈给诸如关于图3描述的接收机318等的接收机，其中

CQI (\hat{M}) = Quant [EffSN R_{\hat{M}}] .

参见图5和6，图解了为在接收的传输帧里相继的各次传输步降与一消息层相关的秩的方法集。例如，该方法集可涉及FDMA环境、OFDMA环境、CDMA环境、WCDMA环境、TDMA环境、SDMA环境、或任何其他合适的无线环境中的秩预测。尽管为解释起来简单，将这些方法集图示并描述为一系列的动作，但是应当理解并认识到，这些方法集不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中所图示和描述的其他动作并发地发生。例如，本领域技术人员将可理解并认识到，一方法集可被替换表示为一系列相互关联的状态或事件，就像在状态图中那样。此外，不是所有图解的动作都是实现根据一个或多个实施例的方法集所必要的。

图5示出根据一个或多个方面的用于为给定用户以及为新的传输帧更新MIMO传输秩的方法集500。在502，可生成已编码的码元。在504，这些已编码的码元可被分用成M个流或层，(例如，其中1≤M≤M_T)，其中M是作为5比特的CQI的补充由接收机反馈(例如，约每5ms)指定的在1与M_T之间的一2比特的“秩”。在506，这M个流可被空间地映射到M_T个天线，此际，在508可按与典型的SISO协议相似和/或相同的方式进行发射处理的其余内容以供在 MIMO无线通信环境中进行传输。另外，藉此在510为后续传输更新秩，并且在512可发射与后续传输相关联的已编码的信号。

图6是一种在接入点处在一传输帧里执行秩步降的方法的图解，其可包括在602在接入点处生成多个已编码的码元。在604，可更新对应于向用户设备的MIMO传输的秩“M”。这些已编码的码元可被分用(例如，解调并解码)以生成具有信息码元的M个MIMO传输层以及具有擦除码元的(M_T-M)个MIMO层。在608，可利用一“空间映射矩阵”来空间地映射这M_T个MIMO传输层。该“空间映射矩阵”可以是一广义的延迟分集矩阵、一置换矩阵等，并且可以是一M_T×M矩阵。另外，M和M_T可以是整数值。

空间映射可包括为每一OFDM频调k生成将M个码元映射到M_T个天线上的M_T×M矩阵P(k)。根据各个方面，如以上关于图3所阐述地，空间映射可包括生成和/或采用一置换矩阵、一广义延迟分集矩阵等。

将可认识到，根据本文中描述的一个或多个方面，可作出关于秩步降、传输终止等的推断。如本文中所使用的，术语“推断(动词)”或“推断(名词)”一般指从经由事件和/或数据捕捉到的一组观察推理或推论系统、环境、和/或用户的状态的过程。推断可用来例如标识出特定上下文或动作，或可生成多个状态上的概率分布。推断可以是似然性的——亦即，基于数据和事件的考虑计算在感兴趣的状态上的概率分布。推断还可指用于从一组事件和/或数据组合出高层次事件的技术。这样的推断导致从一组观察到的事件和/或存储的事件数据构建出新的事件或动作，无论这些事件在时间上是否密切相关，也无论这些事件和数据是来自于一个还是数个事件和数据源。

根据一个示例，以上给出的一个或多个方法可包括作出关于何时执行秩步降、如何初始地为层或频调定秩、何时要基于不足的码率来终止传输等的推断。例如，可以确定一用户设备处的干扰就在很短的时间(例如，数微秒、毫秒等)里急剧增大。根据一个方面，响应于此，该用户设备的秩可被降低以便于维持可接受的码率。如果进一步的降秩已经不可能或是不合需要，则传输会话可被终止。在这一情形中，用户设备无需等数个传输帧(例如，数十毫秒)以待秩变化或会话终止。

根据另一个示例，可作出关于一传输帧里多次连贯传输的秩的推断。例如，在4频调情景中，可推断第一次传输具有秩4，可推断第二传输具有秩3，依此类推，由此码率可被如上所述地维持。将可认识到，前例本质上是说明性的，而并非旨在限定可作出的推断的数目或是联合本文中所描述的各个实施例和/或方法作出此类推断的方式。

图7是根据本文中阐述的一个或多个方面的在MIMO-SCW无线通信环境中便于执行秩步降的用户设备700的图解。用户设备700包括接收机702，其从例如接收天线(未示出)接收信号，并对接收到的信号执行典型动作(例如，滤波、放大、下变频等)并将经调理的信号数字化以获得采样。接收机702可以是例如MMSE接收机，并可包括能够将接收到的码元解调并将它们提供给处理器706进行信道估计的解调器704。处理器706可以是专用于分析接收机702所接收到的信息和/或生成供发射机716发射的信息的处理器、控制用户设备700的一个或多个组件的处理器、和/或既分析接收机702接收到的信息、生成供发射机716发射的信息、又控制用户设备700的一个或多个组件的处理器。

用户设备700可另行包括存储器708，其起效地耦合到处理器706，并存储与MIMO信道矩阵、秩预测、用户设备和/或传输层的秩、SNR阈值查找表、分组格式、资源指派有关的信息、以及其他适用于如关于本文中各图描述地在MIMO-SCW无线通信系统中执行秩步降的信息。存储器708可另行存储与执行秩预测(例如，基于性能的、基于容量的、……)、生成信道矩阵、选择每层的最优秩、生成秩更新信息等相关联的协议，由此用户设备700可采用存储的协议和/或算法来执行秩调整以如本文中所描述地将码率维持在合需的容限内。

将可认识到，本文中所描述的数据存储(例如，存储器)组件或可以是易失性存储器或可以是非易失性存储器，或者可包括易失性和非易失性存储器两者。作为例示而非限定，非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除ROM(EEPROM)、或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)，其担任外部高速缓存存储器的角色。作为例示而非限定，RAM有许多形式可用，诸如同步RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双倍数据率SDRAM(DDR SDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路DRAM(SLDRAM)、以及直接存储器总线RAM(DDRAM)。本发明的系统和方法的存储器708旨在包括而不限于这些以及任何其他合适类型的存储器。接收机702进一步起效地耦合到CQI暨秩计算器710，其如上所述地执行秩步降和CQI信息生成。

图8是根据各个方面的在无线通信环境中便于在一传输事件期间执行秩步降的系统800的图解。系统800包括基站802，其具有用于通过多个接收天线806接收来自一个或多个用户设备804的信号的接收机810、以及通过发射天线808向这一个或多个用户设备804进行发射的发射机824。接收机810可从接收天线806接收信息，并起效地与用于将接收到的信息解调的解调器812相关联。已解调码元由被耦合到存储器816的处理器814分析，存储器816用于存储与用户秩、秩更新和/或步降、从用户设备804接收到的CQI信息、CQI传输调度(例如，约每5ms、……)、分组格式、资源指派有关的信息、和/或与执行本文中阐述的各个动作和功能有关的任何其他合适的信息。处理器814被进一步耦合到用于生成针对用户设备的指派消息的前向链路指派消息(FLAM)生成器818。此消息在FL共享控制信道上被发送。例如，根据一个或多个方面，FLAM生成器818可将与针对给定用户设备804的指派、分组格式、秩等有关的信息追加到由处理器生成的信号以供向用户设备804传输。调制器820可复用该信号以供发射机822通过发射天线808向(各)用户设备804发射。

根据一个示例，FLAM生成器818可生成FLAM或补充FLAM以向一用户设备指示用户秩已被变更、改变、步降等。

在一些情形中，FLAM可包括与用于向用户设备传输的分组格式有关的信息，并且分组格式定义可包括固有的秩属性。例如，第一分组格式可有一秩3与其相关联，而第二分组格式可有一秩2与其相关联，依此类推。本领域技术人员将可认识到，这些分组格式和相关联的秩可包括对关联的任何合乎需要的置换(例如，直接关系、倒转关系、升序和/或降序关系或其倒转、随机相关、……)，并且不限于上面描述的示例。

补充FLAM可向用户设备804提供与用户秩更新有关的信息，用户设备804随后可进而从此确定其秩。例如，在秩与分组格式相连系的情形中，用户设备804可从接收到的分组格式来推断其新的秩指派。

根据一个有关方面，用户设备804可如关于前图描述地执行假设解码技术(例如，生成多个MIMO矩阵并通过与一SNR阈级相比较来评估秩)以确定其新的秩指派。

根据一个有关方面，用户设备804可采用擦除解码器824来执行一个或多个MIMO层的擦除解调以确定该新的MIMO传输秩。

以此方式，基站802可通过减轻常规的静态秩指派系统和/或方法集显现出的与秩更新相关联的、会不必要地将用户束缚在某一秩上达数秒或更长时间的等待时间来执行具有微秒粒度的秩步降并提供更稳健的用户通信体验。

图9示出示例性无线通信系统900。无线通信系统900为简明起见描绘了一个基站和一个终端。但是应当认识到，该系统可包括一个以上的基站和/或一个以上的终端，其中外加的基站和/或终端可与以下描述的示例性基站和终端基本相似或不同。另外，应当认识到，该基站和/或终端可采用本文中所描述的系统(图1-4及7-8)和/或方法(图5和6)以便于在其间进行无线通信。

现在参见图9，在下行链路上，在接入点905处，发射(TX)数据处理器910接收、格式化、编码、交织、并调制(或码元映射)话务数据并提供调制码元(“数据码元”)。码元调制器915接收并处理这些数据码元以及导频码元，并提供码元流。码元调制器915复用数据和导频码元并将它们提供给发射机单元(TMTR)920。每一发射码元可以是数据码元、导频码元、或零值信号。导频码元可在每一码元周期里被连续发送。这些导频码元可以被频分复用(FDM)、正交频分复用(OFDM)、时分复用(TDM)、频分复用(FDM)、或码分复用(CDM)。

TMTR 920接收码元流并将其转换成一个或多个模拟信号，并进一步调理(例如，放大、滤波、以及上变频)这些模拟信号以生成适合在无线信道上传输的下行链路信号。该下行链路信号然后通过天线925向各终端发射。在终端930处，天线935接收到该下行链路信号，并将接收到的信号提供给接收机单元(RCVR)940。接收机单元940调理(例如，滤波、放大、以及下变频)接收到的信号并将经调理的信号数字化以获得采样。码元解调器945解调接收的导频码元并将其提供给处理器950进行信道估计。码元解调器945进一步从处理器950接收针对下行链路的频率响应估计，对接收的数据码元执行数据解调以获得数据码元估计(它们是对发射的数据码元的估计)，并将这些数据码元估计提供给RX数据处理器955，由其将这些数据码元解调(即，码元解映射)、解交织、并解码以恢复出所发射的话务数据。由码元解调器945和RX数据处理器955进行的处理分别与接入点905处由码元调制器915和TX数据处理器910进行的处理互补。

在上行链路上，TX数据处理器960处理话务数据并提供数据码元。码元调制器965接收这些数据码元并将其与导频码元复用，执行调制，并提供码元流。发射机单元970接收并处理该码元流以生成上行链路信号，该信号由天线935向接入点905发射。

在接入点905处，来自终端903的上行链路信号被天线925接收到，并由接收机单元975处理以获得采样。码元解调器980然后处理这些采样并提供接收的导频码元以及针对上行链路的数据码元估计。RX数据处理器985处理这些数据码元估计以恢复出终端930所传送的话务数据。处理器990执行针对在上行链路上进行传送的每一活动的终端的信道估计。多个终端可在上行链路上在其各自被指派的导频子带集上并发地传送导频，其中各导频子带集可被交织。

处理器990和950分别指导(例如，控制、协调、管理等)接入点905和终端930处的操作。可使相应的处理器990和950与用于存储程序代码和数据的存储器单元(未示出)相关联。处理器990和950还可分别执行计算以推导出针对上行链路和下行链路的频率和冲激响应估计。

对于多址系统(例如，FDMA、OFDMA、CDMA、TDMA等)，多个终端可在上行链路上并发地传送。对于这样一个系统，导频子带可在不同终端间被共享。在用于每一终端的导频子带跨越整个工作频带(可能除却频带边缘以外)的情形中可使用各种信道估计技术。这样一种导频子带结构对于为每一终端获得频率分集而言是合乎需要的。本文中描述的技术可通过各种手段来实现。例如，这些技术可在硬件、软件、或其组合中实现。对于硬件实现，用于进行信道估计的处理单元可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、其他设计成执行本文中所描述的功能的电子单元、或其组合内实现。在采用软件的情况下，实现可通过执行本文中描述的功能的模块(例如，过程、函数等)来作出。软件代码可被存储在存储器单元中，并由处理器990和950来执行。

图10图解了根据一个或多个方面的在无线通信环境中便于联合假设解码技术来执行秩步降的系统。系统1000被表示为一系列相互关联的功能块或“模块”，其可代表由处理器、软件、或其组合(例如，固件)实现的功能。例如，系统1000可提供用于执行诸如以上关于前图描述的那些动作等的各种动作的模块。系统1000包括用于接收包含多个MIMO传输层的信号的模块1002。系统1000进一步包括用于解调和处理接收到的信号以确定多个候选秩值M的模块1004。例如，每一MIMO传输层可能有一唯一性候选秩值与其相关联。然后可实现一用于如以上关于各前图描述地执行假设解码技术来为用户设备确定MIMO传输秩的模块。应当理解，系统1000和其所包括的各个模块可实行以上描述的方法和/或可将任何必要的功能集赋予本文中所描述的各个系统。

图11是根据本文中描述的各个方面的便于联合擦除码元解调来执行秩步降的系统1100。系统1100被表示为一系列相互关联的功能块或“模块”，其可代表由处理器、软件、或其组合(例如，固件)实现的功能。例如，系统1100可提供用于执行诸如以上关于前图描述的那些动作等的各种动作的模块。系统1100包括用于接收具有多个MIMO传输层的信号的模块1102。一用于解调和解码的模块1104可解码并解调接收到的信号以检测其中有擦除码元的M_T-M个层，其中M_T和M是整数。一用于确定秩的模块1106可确定对应于至少一个MIMO传输层的秩M，并且一用于解码具有信息码元的至少一个传输层的模块1108可利用所确定的秩M来解码该至少一个信息MIMO层。以此方式，系统1100和其所包括的各个模块可实行以上描述的方法和/或可将任何必要的功能集赋予本文中描述的各个系统。

对于软件实现，本文中描述的这些技术可用执行本文中描述的功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。软件代码可被存储在存储器单元中，并由处理器来执行。存储器单元可被实现在处理器内或外置于处理器，在后一种情形中，其可经由本领域中已知的各种手段被通信地耦合到处理器。

以上描述的包括一个或多个实施例的示例。当然，要为描述前面提及的实施例的目的而描述组件或方法集的每一种可构想的组合是不可能的，但是本领域普通技术人员将可认识到各个实施例的许多进一步的组合和置换是可能的。相应地，所描述的实施例旨在涵盖落在所附权利要求的精神和范围内的所有此类替换、修改、和变形。此外，就术语“包括”在此具体说明或所附权利要求书中使用的程度而言，该术语旨在以与术语“包含”在权利要求中用作过渡词时所解释的那样作可兼之解。

Claims

1.一种跨一传输帧里的多次传输执行秩步降以保持码率的方法，包括：

在接入点处生成多个已编码的码元；

根据来自接入终端的反馈、或以反映秩步降的确定性方式来更新MIMO传输秩M；

分用所述已编码的码元以确定各MIMO层的值M，其中M是一整数；以及

利用一空间映射矩阵来空间映射M个层。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间映射矩阵是一广义延迟分集矩阵。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述空间映射矩阵是一置换矩阵。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述空间映射矩阵生成为一M_T×M矩阵，其中1≤M≤M_T。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括使用具有预定义的秩的分组格式来传送所述已编码的码元。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括将一秩指示符信号随所述已编码的码元传送给一接入终端以向所述接入终端指示在解码所述已编码的码元时要使用的秩。

7.在无线通信环境中的一种在接入点处在一传输帧里执行秩步降的方法，包括：

在接入点处生成多个已编码的码元；

更新用于向一用户设备的MIMO传输的秩M；

分用所述已编码的码元以生成具有信息码元的M个MIMO传输层和具有擦除码元的(M_T-M)个MIMO层，其中M和M_T是整数并且1≤M≤M_T；以及

利用一空间映射矩阵来空间映射所述M_T个MIMO传输层。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述空间映射矩阵是一广义延迟分集矩阵。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述空间映射矩阵是一置换矩阵。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述空间映射矩阵生成为一M_T×M_T矩阵。

11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括使用具有预定义的秩的分组格式来传送所述已编码的码元。

12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括将一秩指示符信号随所述已编码的码元传送给一接入终端以向所述接入终端指示在解码所述已编码的码元时要使用的秩。

13.一种用于跨一传输帧里的多次传输执行秩步降以保持码率的设备，包括：

用于在接入点处生成多个已编码的码元的装置；

用于根据来自接入终端的反馈、或以反映秩步降的确定性方式来更新MIMO传输秩M的装置；

用于分用所述已编码的码元以确定各MIMO层的值M的装置，其中M是一整数；以及

用于利用一空间映射矩阵来空间映射M个层的装置。

14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述空间映射矩阵是一广义延迟分集矩阵。

15.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述空间映射矩阵是一置换矩阵。

16.如权利要求15所述的设备，其特征在于，进一步包括将所述空间映射矩阵生成为一M_T×M矩阵的装置，其中1≤M≤M_T。

17.如权利要求13所述的设备，其特征在于，进一步包括用于分用所述已编码的码元以生成具有信息码元的M个MIMO传输层和具有擦除码元的(M_T-M)个MIMO层的装置，其中M和M_T是整数并且1≤M≤M_T。

18.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述空间映射矩阵是一广义延迟分集矩阵。

19.如权利要求17所述的设备，其特征在于，所述空间映射矩阵是一置换矩阵。

20.如权利要求19所述的设备，其特征在于，进一步包括用于将所述空间映射矩阵生成为一M_T×M_T矩阵的装置。

21.如权利要求13所述的设备，其特征在于，进一步包括用于使用具有预定义的秩的分组格式来传送所述已编码的码元的装置。

22.如权利要求13所述的设备，其特征在于，进一步包括用于将一秩指示符信号随所述已编码的码元传送给一接入终端以向所述接入终端指示在解码所述已编码的码元时要使用的秩的装置。