CN101292442A - 虚拟天线选择方法和装置 - Google Patents

Abstract

描述了用于从虚拟天线代替物理天线来发射数据的技术。每一虚拟天线可由不同的映射来映射到一些或全部物理天线。不同的有至少一个虚拟天线的集合的性能基于诸如信号质量、吞吐、总速率等一个或多个度量被评价。具有最好性能的虚拟天线集被选择使用。如果虚拟天线的选择是由接收机执行的，那么关于所选虚拟天线集的信道状态信息可被发送给发射机。此信道状态信息可传达所选的虚拟天线、所选虚拟天线的信号质量或速率、用于形成所选虚拟天线的一个或多个前置编码矩阵、等等。发射机和接收机使用所选虚拟天线来进行数据传输。

Description

虚拟天线选择方法和装置

I.在35U.S.C.119下的优先权要求

本申请要求已转让给本申请受让人并被援引纳入于此的于2005年8月22日提交的题为“A METHOD OF SELECTIVE-PSEUDO RAMDOM VIRTUALANTENNA PERMUTATION(选择性伪随机虚拟天线置换方法)”的临时美国申请S/N.60/710,371、以及于2005年8月24日提交的题为“METHOD ANDAPPARATUS FOR ANTENNA DIVERSITY IN MULTI-INPUTMULTI-OUTPUT COMMUNICATION SYSTEMS(多输入多输出通信系统中实现天线分集的方法和装置)”的S/N.60/711,144、以及于2005年10月27日提交的题为“METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING ANTENNADIVERSITY IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM(用于在无线通信系统中提供天线分集的方法和装置)”的美国申请No.11/261,823的优先权。

背景

I.领域

本公开一般涉及通信，尤其涉及用于在无线通信系统中传输数据的技术。

II.背景

在无线通信系统中，发射机(例如，基站或终端)可利用多个(T个)天线来向装备有多个(R个)接收天线的接收机进行数据传输。这多个发射和接收天线可用于提高吞吐和/或提升可靠性。例如，发射机可从这T个发射天线同时发射T个码元以提高吞吐。替换地，发射机可从所有T个发射天线冗余地发射相同码元以改善接收机的接收。

来自每一发射天线的传输对来自其他诸发射天线的传输造成干扰。在一些实例中，通过从这T个发射天线同时传送未臻T个码元将可达成提升的性能。这可通过选择这T个发射天线的一个子集并从所选的发射天线子集发射未臻T个码元来达成。未被用于传送的发射天线不会对用于传送的发射天线造成干扰。因此，对于所选子集的发射天线而言可达成提升的性能。

每一发射天线通常与可对该天线使用的某一峰值发射功率相关联。峰值发射功率可由对该发射天线使用的功率放大器、调控约束、和/或其他因素来决定。对于未被用于传送的每一发射天线而言，该天线的发射功率实质上是被浪费了。

因此本领域中需要能够更有效地利用发射天线可用的发射功率的技术。

概要

本文中描述了用于从虚拟天线代替物理天线来发射数据的技术。物理天线是用于辐射信号的天线。物理天线通常具有有限的最大发射功率，其往往是由相关联的功率放大器来决定的。虚拟天线是可从其发送数据的天线。虚拟天线可对应于由通过系数或权重矢量组合多个物理天线形成的波束。用多个物理天线可形成多个虚拟天线以如下面描述地使得每一虚拟天线藉由一不同的映射而被映射到一些或全部物理天线。虚拟天线使得能够高效率地使用物理天线的可用发射功率。

在一个方面，不同的有至少一个虚拟天线的集合的性能被评价，并且具有最好性能的那个虚拟天线集合被选择使用。性能可由诸如信号质量、吞吐、总速率等各种度量来量化。在一个实施例中，基于至少一个度量来评价多重假言。每一假言对应于一不同的有至少一个虚拟天线的集合。具有最好性能(例如，最高信号质量、吞吐、或总速率)的假言从所有被评价的假言当中被选择。如果虚拟天线的选择是由接收机执行的，那么关于所选虚拟天线集的信道状态信息可被发送给发射机。此信道状态信息可传达所选的虚拟天线、所选虚拟天线的信号质量或速率、用于形成所选虚拟天线的一个或多个矩阵、等等。发射机和/或接收机可使用所选虚拟天线来进行数据传输。

本发明的各个方面和实施例在下面进一步具体说明。

附图简要说明

结合附图理解下面阐述的具体说明，本发明的特征和本质将变得更加显而易见，在附图中，相同附图标记贯穿始终作相应标示。

图1示出发射机和接收机的框图。

图2示出发射(TX)空间处理器的框图。

图3示出虚拟天线的传输模型。

图4A和4B示出来自虚拟天线的两个示例性传输。

图5示出针对4个虚拟天线的虚拟天线选择。

图6示出注水式功率分配的一个示例。

图7示出选择和使用虚拟天线的过程。

图8示出选择和使用虚拟天线的装置。

图9示出从虚拟天线发射数据的过程。

图10示出从虚拟天线发射数据的装置。

具体说明

本文中使用术语“示例性的”来表示“起到示例、实例、或例示的作用”。本文中描述为“示例性”的任何实施例或设计不必被解释为优于或胜过其他实施例或设计。

图1示出通信系统100中的发射机110和接收机150的一个实施例的框图。发射机110装备有多个(T个)天线，并且接收机150装备有多个(R个)天线。每一发射天线和每一接收天线可以是物理天线或天线阵。对于下行链路(或前向链路)传输，发射机110可以是基站、接入点、B节点、和/或其他某个网络实体的一部分并可包含其功能集中的一些或全部。接收机150可以是移动站、用户终端、用户装备、和/或其他某个设备的一部分并可包含其功能集中的一些或全部。对于上行链路(或反向链路)传输，发射机110可以是移动站、用户终端、用户装备等的一部分，而接收机150可以是基站、接入点、B节点等的一部分。

在发射机110处，TX数据处理器120接收来自数据源112的话务数据并处理(例如，格式化、编码、交织、以及码元映射)此话务数据并生成数据码元。如本文中使用的，数据码元是数据的调制码元，导频码元是导频的调制码元，调制码元是关于信号星座(例如，M-PSK或M-QAM所用的信号星座)中的一点的复值，并且码元通常是复值。导频是发射机和接收机双方皆先验已知的数据，并且也可被称作训练、基准、前同步码等等。TX信号处理器130将数据码元与导频码元多路复用，对经多路复用的数据和导频码元执行信号处理器，并将T股传送码元流提供给T个发射机单元(TMTR)132a到132t。每一发射机单元132处理(例如，调制、转换到模拟、滤波、放大、以及上变频)其传送码元流并生成已调制信号。来自发射机单元132a到132t的T个已调制信号各自从天线134a到134t被发射。

在接收机150处，R个天线152a至152r接收这T个已调制信号，并且每一天线152将接收到的信号提供给各自的接收机单元(RCVR)154。每一接收机单元154用与发射机单元132执行的处理互补的方式来处理其接收到的信号以获得收到码元，将关于话务数据的收到码元提供给接收(RX)空间处理器160，并将关于导频的收到码元提供给信道处理器194。信道处理器194基于关于导频的收到码元(并且还可能基于关于话务数据的收到码元)来估计从发射机110到接收机150的多输入多输出(MIMO)信道的响应，并将信道估计提供给RX空间处理器160。RX空间处理器160用这些信道估计来对关于话务数据的收到码元执行检测并提供数据码元估计。RX数据处理器170进一步处理(例如，解交织并解码)这些数据码元估计并将经解码的数据提供给数据阱172。

接收机150可评价信道状况并可向发射机110发送信道状态信息。此信道状态信息可指示例如特定集合的可供用于传输的至少一个虚拟天线、用于形成所选虚拟天线的一个或多个矩阵、用于传输的一个或多个速率或分组格式、所选虚拟天线的信号质量、针对接收机150所解码的分组的确认(ACK)和/或否定确认(NAK)、其他类型的信息、或其任意组合。此信道状态信息由TX信令处理器180处理(例如，编码、交织、以及码元映射)，由TX空间处理器182作空间处理，并由发射单元154a到154r作进一步处理以生成R个已调制信号，其经由天线152a到152r被发射。

在发射机110处，这R个已调制信号被天线134a到134t接收到，由接收机单元132a到132t处理，由RX空间处理器136作空间处理，并由RX信令处理器138作进一步处理(例如，解交织并解码)以恢复出信道状态信息。控制器/处理器140基于此信道状态信息来控制向接收机150所作的数据传输。信道处理器144可估计从接收机150到发射机110的MIMO信道的响应，并可提供用于向接收机150作数据传输的有关信息。

控制器/处理器140和190各自控制发射机110和接收机150处的操作。存储器142和192各自存储供发射机110和接收机150使用的数据和程序代码。

本文中描述的技术可用于各种无线通信系统，诸如频分多址(FDMA)系统、码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、空分多址(SDMA)系统、正交FDMA(OFDMA)系统、单载波FDMA(SC-FDMA)系统、等等。OFDMA系统利用正交频分复用(OFDM)。OFDM和SC-FDMA将系统总带宽分划成多个(K个)正交副载波，其也可称作频调、频槽、等等。每一副载波可用数据作调制。一般而言，调制码元在OFDM下是在频域中发送，而在SC-FDMA下是在时域中发送。

1.发射机处理

在每一码元周期里在每一副载波上从这T个发射天线同时发射一个或多个输出码元。每一输出码元对于OFDM可以是调制码元，对于SC-FDMA可以是频域码元，或者可以是其他某个复值。发射机可使用各种传输方案来传送这些输出码元。

在一个实施例中，发射机处理输出码元如下以供传输：

x(k)＝U·P(k)·G·s(k)，    式(1)

在此s(k)＝[s₁(k)s₂(k)...s_V(k)]^T是包含要在一个码元周期里于副载波k上发送的V个输出码元的V×1矢量，

G是包含关于这V个输出码元的增益的V×V对角阵，

P(k)是关于副载波k的T×V置换矩阵，

U＝[u ₁ u ₂...u _T]是一T×T标准正交矩阵，

x(k)＝[x₁(k)x₂(k)...x_T(k)]^T是包含要在一个码元周期里于副载波k上从这T个发射天线发送的T个传送码元的T×1矢量，并且

“^T”标示转置。

为简单化，本文中的说明假定矢量s(k)中的每一元素s_i(k)的平均功率是单位功率。式(1)是关于一个副载波k的。发射机可对用于传输的每一副载波执行相同的处理。

T是发射天线的数目。T也是可供使用并且是以标准正交矩阵U的T列u ₁到u _T形成的虚拟天线的数目。虚拟天线也可由有效天线或其他某个术语来称呼。V是在一个码元周期里于一个副载波上正被同时发送的输出码元的数目。V也是用于传输的虚拟天线的数目。一般而言，1≤V≤min{T，R}。V可以是可如下描述地来选择的可配置参数。

尽管在式(1)中没有示出，但是发射机可采用循环延迟分集来提升虚拟天线的频率选择性。循环延迟分集可(1)通过跨每一发射天线的K个副载波施加一不同的相位斜坡而在频域中实现，或(2)通过对这T个发射天线施加T个不同的循环延迟而在时域中实现。为简单化，下面的说明是针对式(1)中所示的无循环延迟分集的实施例。

在式(1)中，增益矩阵G决定对正被同时发送的V个输出码元中的每一个使用的发射功率的量。在一个实施例中，此增益矩阵被定义为使得给予这T个发射天线的总发射功率P_total不拘于正被发送的输出码元的数目——即不拘于V的值——地被用于发射。在一个实施例中，总发射功率被均一地或均匀地跨这V个输出码元分配，并且增益矩阵可被定义为：

$\underset{\‾}{G}=\sqrt{\frac{T}{V}\·\frac{P_{\mathrm{tx}}}{K}}\·\underset{\‾}{I},$

在此I是单位矩阵，并且P_tx是给每一发射天线的最大发射功率。式(2)假定所有K个副载波皆被用于传输。在此实施例中，如果正在发送较少的输出码元，则可对每一输出码元使用较高的发射功率。在其他实施例中，总发射功率可被非均一地或非均匀地跨这V个输出码元分配。

置换矩阵P(k)从这T个可用虚拟天线当中选择V个特定虚拟天线(或U的特定V列)用于副载波k。此置换矩阵可如下面描述地用各种方式来定义。对于这K个副载波可使用相同或不同的置换矩阵。

标准正交矩阵U由性质U ^H·U＝I表征，在此U ^H是U的共轭转置。U的这T列彼此正交，并且每一列具有单位功率。在一个实施例中，U被定义为使得每一行中的这T个条目的幅值的平方和等于一常数值。此性质导致对所有T个发射天线使用相等的发射功率。U也可以是由性质U ^H·U＝U·U ^H＝I表征的酉阵。

可使用各种标准正交矩阵以及酉阵来形成虚拟天线。在一个实施例中，U使用T×T的Walsh/Hadamard矩阵W。在另一个实施例中，U使用T×T的傅立叶矩阵F。在再一个实施例中，U被形成为U＝Λ·F，在此Λ是包含针对F的T行的T个比例定标值的对角阵。例如，Λ可被定义为 $\underset{\‾}{\mathrm{\Λ}}=\mathrm{diag}\left\{\begin{array}{cccc}1& e^{j{\mathrm{\θ}}_1}& \·\·\·& e^{j{\mathrm{\θ}}_{T-1}}\end{array}\right\},$ 在此t＝1，...，T-1的θ_i可以是改变F的诸列所描绘的空间方向的随机相位。在又一个实施例中，U是具有伪随机元素的标准正交矩阵。U还可使用各种其他矩阵。

在一个实施例中，在所有码元周期里对所有K个副载波使用单个标准正交矩阵U。在此实施例中，U不是副载波索引k或码元索引n的函数。在另一个实施例中，对不同的副载波使用不同的标准正交矩阵。在又一个实施例中，对可被指派给不同用户的不同副载波集合使用不同的标准正交矩阵。在另一个实施例中，对不同的时间区间使用不同的标准正交矩阵，在此每一时间区间可横跨一个或多个码元周期。在又一个实施例中，从可供使用的标准正交矩阵的集合当中选择一个或多个标准正交矩阵来使用。一般而言，可使用一个或多个标准正交矩阵来传送数据和导频，从而使得接收机能够基于导频来估计信道响应并使用此信道估计来恢复出发送给该接收机的数据。

可在不具备MIMO信道响应知识的情况下选择一标准正交矩阵(例如，Walsh/Hadamard矩阵或傅立叶矩阵)来使用。也可基于MIMO信道响应的知识来选择一标准正交矩阵，并在此后将其称作前置编码矩阵。前置编码矩阵可由接收机选择并向发射机指示，或者在TDD通信系统中可由发射机来选择。

图2示出TX空间处理器130的一个实施例，其执行式(1)中所示的处理。TX空间处理器130包括功率比例定标单元210、码元-虚拟天线映射单元220、以及空间映射单元230。在单元210内，V个乘法器212a到212各自接收矢量s(k)中的V个输出码元s₁(k)到s_V(k)，将这些输出码元各自与增益矩阵G中的增益g₁到g_V相乘，并提供V个经比例定标的码元。乘法器212a到212v执行矩阵乘法G·s(k)。

在图2中所示的实施例中，由单元220将每一经比例定标的码元映射到一个虚拟天线。V个虚拟天线a₁到a_V从T个可用虚拟天线1到T当中被选择使用，在此a₁，a₂，...，a_V∈{1，...，T}。单元220包括V个复用器(Mux)222a到222v。每一复用器222从乘法器212a到212v接收这V个经比例定标的码元并在其输出处提供这V个经比例定标的码元之一。复用器222a到222v执行与T×V的置换矩阵P(k)的矩阵乘法并提供给V个选中的天线虚拟的V个映射得到的码元

到

以及T-V个被丢弃的空码元。在其他实施例中，可将经比例定标的输出码元映射到多个虚拟天线。

单元230将每一映射得到的码元与矩阵U中相应的一列相乘并生成关于该码元的矢量。单元230包括属这V个虚拟天线的V个乘法器组232a到232v以及属这T个发射天线的T个累加器236a到236t。每一乘法器组232包括属这T个发射天线的T个乘法器234。由T个乘法器234aa到234at将给虚拟天线a₁的映射得到的码元

与矩阵U中的列

的T个元素相乘以生成具有T个元素的矢量。这T个元素指示此映射得到的码元中给这T个发射天线的分量。把将给其余每一虚拟天线的映射得到的码元与U的相应一列相乘以生成该映射得到的码元的矢量。累加器236a将V个乘法器234aa到234va的输出累加并生成给发射天线1的传送码元x₁(k)。其余每一累加器236将相应一组V个乘法器234的输出累加并生成给其发射天线的传送码元。累加器236a到236t在矢量x(k)中提供给这T个发射天线的T个传送码元x₁(k)到x_T(k)。诸乘法器234和诸累加器236执行与矩阵U的矩阵乘法。

如图2中所示，每一映射得到的码元是从一个虚拟天线发送但是从所有T个发射天线发送出去的。为在V个选定的虚拟天线上发射V个映射得到的码元而获得V个矢量。这V个矢量被相加以生成传送码元矢量x(k)。

图3示出式(1)所给出的传输方案的模型300。发射机处的TX空间处理器130接收给每一副载波和码元周期的输出码元矢量s(k)。在TX空间处理器130内，功率比例定标单元210将输出码元矢量s(k)与增益矩阵G相乘。码元-虚拟天线映射单元220将经比例定标的码元矢量与置换矩阵P(k)相乘并生成包含要在这V个选中的虚拟天线上发送的V个映射得到的码元和要被丢弃的T-V个空码元的T×1矢量。空间映射单元230将经置换的码元矢量与标准正交矩阵U相乘并生成传送码元矢量x(k)。传送码元矢量x(k)从这T个发射天线被发射并经由MIMO信道250传送至接收机处的这R个接收天线。

接收机处接收到的码元可被表达为：

r(k)＝H(k)·x(k)+n(k)，

    ＝H(k)·U·P(k)·G·s(k)+n(k)，

    ＝H _virtual(k)·P(k)·G·s(k)+n(k)，   式(3)

    ＝H _used(k)·s(k)+n(k)，

在此H(k)是关于副载波k的R×T实际MIMO信道响应矩阵，

H _virtual(k)是关于副载波k的R×T虚拟MIMO信道响应矩阵，

H _used(k)是关于副载波k的R×V的使用的MIMO信道响应矩阵，

r(k)是包含在一个码元周期里于副载波k上自这R个接收天线的接收到的R个码元的R×1矢量，

n(k)是关于副载波k的R×1噪声矢量。为简单化，噪声可假设是具有零均值矢量和 $\underset{\‾}{n}\left(k\right)={\mathrm{\σ}}_n^2\·\underset{\‾}{I}$ 的协方差矩阵的加性高斯白噪声(AWGN)，其中σ_n ²是此噪声的方差。

虚拟的和使用的MIMO信道响应矩阵可被给为：

H _virtual(k)＝H(k)·U，

           ＝[H(k)·u ₁   H(k)·u ₂...H(k)·u _T]，式(4)

${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{used}}\left(k\right){\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{virtual}}\left(k\right)\·\underset{\‾}{P}\left(k\right)\·\underset{\‾}{G},$

$=\left[\begin{array}{cccc}\underset{\‾}{H}\left(k\right)\·{\underset{\‾}{u}}_{a_1}\·g_1& \underset{\‾}{H}\left(k\right)\·{\underset{\‾}{u}}_{a_2}\·g_2& \·\·\·& \underset{\‾}{H}\left(k\right)\·{\underset{\‾}{u}}_{a_V}\end{array}\·g_V\right],$             式(5)

在此t＝1，...，T的u _t是U中给第t个可用虚拟天线的第t列，

v＝1，...，V的

是U中给第v个使用的虚拟天线的那一列。

diag{G}＝{g₁ g₂...g_V}是自这V个使用的虚拟天线发送的V个数据流的增益，并且

$\left\{\begin{array}{cccc}{\underset{\‾}{u}}_{a_1}& {\underset{\‾}{u}}_{a_2}& \·\·\·& {\underset{\‾}{u}}_{a_v}\end{array}\right\}\⋐\left\{\begin{array}{cccc}{\underset{\‾}{u}}_1& {\underset{\‾}{u}}_2& \·\·\·& {\underset{\‾}{u}}_T\end{array}\right\}.$

这T个发射天线与T个实际信道响应矢量h ₁(k)到h _T(k)相关联。这T个可用的虚拟天线与T个虚拟信道响应矢量h _virtual，1(k)＝H(k)·u ₁到h _virtual，T(k)＝H(k)·u _T相关联。每一矢量h _virtual，t(k)是用整个实际MIMO信道响应矩阵H(k)来形成的。

如式(4)中示出并在图3中图解的，具有T个虚拟天线的虚拟MIMO信道是用标准正交矩阵U形成的。使用的MIMO信道是由用于发射的V个虚拟天线形成的。H(k)与U的相乘并不改变H(k)的统计性质。因此，实际MIMO信道H(k)和虚拟MIMO信道H _virtual(k)具有相似的性能。但是，与U相乘为充分利用所有T个发射天线的总发射功率提供了余地。给每一发射天线的峰值发射功率可被记为P_tx，并且给这T个发射天线的总发射功率可记为P_total＝T·P_tx。如果不经与U相乘地从V个发射天线发射V个输出码元，则被关掉的每一发射天线导致给该发射天线的发射功率P_tx被浪费掉。但是，如果经与U相乘地从V个发射天线发射V个输出码元，则每一输出码元是从全部T个发射天线被发送，给每一发射天线的全发射功率P_tx可不拘于选择使用的虚拟天线的数目而被使用，并且给所有T个发射天线的总发射功率P_total可跨这V个虚拟天线分配。

对于式(1)中所示的传输方案，R×T的MIMO系统在实效上被约简成R×V的MIMO系统。发射机表现得就好象有V个虚拟天线而不是T个发射天线那样，其中1≤V≤T。

发射机可在V个选中的虚拟天线上发射V个数据流。这V个选中的虚拟天线可与不同的信号质量相关联，并且可具有不同的传输容量。在一个实施例中，每一数据流从相应一虚拟天线被发送。可基于用于数据流的虚拟天线的传输容量来为每一数据流选择一合适的速率。在另一个实施例中，每一数据流是跨所有V个选中的虚拟天线发送的以图对所有V个数据流达成相似的性能。如果有单个副载波可供传输之用，那么每一数据流可在不同码元周期里从这V个选中的虚拟天线被发送。如果有多个副载波可供传输之用，那么每一数据流可在不同副载波上从这V个选中的虚拟天线被发送。如果每一数据流是从所有V个选中的虚拟天线被发送的，那么可基于这V个选中的虚拟天线的平均传输容量来为所有V个数据流选择单个速率。

图4A示出从两个虚拟天线发射两个数据流的一个实施例。在此实施例中，有4个虚拟天线可用，虚拟天线2和4被选择使用，而虚拟天线1和3不被使用。属数据流1的输出码元在所有K个副载波上从虚拟天线2发送。属数据流2的输出码元在所有K个副载波上从虚拟天线4发送。

在图4A中所示的实施例中，可对所有K个副载波使用单个置换矩阵，并可将其定义如下：

$\underset{\‾}{P}\left(k\right)=\left[\begin{array}{cc}0& 0\\ 1& 0\\ 0& 0\\ 0& 1\end{array}\right],k=1,...,K.$                      式(6)

置换矩阵P(k)的每一行对应于一个可用虚拟天线，并且P(k)的每一列对应于一个数据流。对于未被用于发射的每一虚拟天线，P(k)中相应的一行包含全零。对于每一数据流，P(k)中相应的一列对于用于该数据流的虚拟天线包含条目‘1’。

图4B示出了跨三个虚拟天线的K个副载波循环地发射三个数据流的一个实施例。在此实施例中，有4个虚拟天线可用，虚拟天线1、3和4被选择使用，而虚拟天线2不被使用。属数据流1的输出码元在副载波1、4、7、......上从虚拟天线1发送，在副载波2、5、8、......上从虚拟天线3发送，并且在副载波3、6、9、......上从虚拟天线4发送。属其他两个数据流中的每一个的输出码元也是如图4B中所示地跨所有三个选中的虚拟天线的K个副载波被发送的。

在图4B中所示的实施例中，置换矩阵可被定义如下：

$\underset{\‾}{P}\left(1\right)=\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& 0& 0\\ 0& 1& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right],$ $\underset{\‾}{P}\left(2\right)=\left[\begin{array}{ccc}0& 0& 1\\ 0& 0& 0\\ 1& 0& 0\\ 0& 1& 0\end{array}\right],$ $\underset{\‾}{P}\left(3\right)=\left[\begin{array}{ccc}0& 1& 0\\ 0& 0& 0\\ 0& 0& 1\\ 1& 0& 0\end{array}\right]$ 依此类推。式(7)

数据流1、2和3各自与每一置换矩阵的列1、2、和3相关联。对于每一数据流，用于该数据流的虚拟天线是由对应于该虚拟天线的那一行中的‘1’条目指示的。如图4B中示出并由式(7)指示的，每一数据流跨这K个副载波从一个选中的虚拟天线跳跃到下一选中的虚拟天线并在到达最后一个选中的虚拟天线之际卷绕回第一个选中的虚拟天线。

图4A和4B示出将数据流映射到虚拟天线的具体实施例。一般而言，可从任意数目个虚拟天线发送任意数目个数据流。这些数据流能以确定性的方式(例如，循环地或顺序地使用所有可能的置换)或以基于发射机和接收机双方皆已知的伪随机数(PN)序列的伪随机方式被映射到选中的虚拟天线。可使用任何流置换或映射方案将一给定数据流映射到所有选中的虚拟天线，其一个示例在图4B中示出。

2.接收机处理

接收机可使用各种检测技术来恢复出发射机所发送的输出码元。这些检测技术包括最小均方误差(MMSE)技术、迫零(ZF)技术、最大比值合并(MRC)技术、以及逐次干扰消去(SIC)技术。接收机可基于MMSE、ZF、或MRC技术推导空间滤波器矩阵如下：

${\underset{\‾}{M}}_{\mathrm{mmse}}\left(k\right)={\underset{\‾}{D}}_{\mathrm{mmse}}\left(k\right)\·{[{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{used}}^H\left(k\right)\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{used}}\left(k\right)+{\mathrm{\σ}}_n^2\·\underset{\‾}{I}]}^{-1}\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{used}}^H\left(k\right)$              式(8)

${\underset{\‾}{M}}_{\mathrm{zf}}\left(k\right)={[{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{used}}^H\left(k\right)\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{used}}\left(k\right)]}^{-1}\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{used}}^H\left(k\right),$ 以及         式(9)

${\underset{\‾}{M}}_{\mathrm{mrc}}\left(k\right)={\underset{\‾}{D}}_{\mathrm{mrc}}\left(k\right)\text{\·}{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{used}}^H\left(k\right),$              式(10)

在此， $\underset{\‾}{Q}\left(k\right)={[{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{used}}^H\left(k\right)\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{used}}\left(k\right)+{\mathrm{\σ}}_n^2\·\underset{\‾}{I}]}^{-1}\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{used}}^H\left(k\right)\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{used}}\left(k\right),$

D _mmse(k)＝[diag{Q(k)}]^-1，并且

${\underset{\‾}{D}}_{\mathrm{mrc}}\left(k\right)={\left[\mathrm{diag}\right\{{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{used}}^H\left(k\right)\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{used}}\left(k\right)\left\}\right]}^{-1}.$

在式(8)和(10)中，D _mmse(k)和D _mrc(k)是用于获得输出码元的经归一化估计的比例定标值的V×V对角阵。

接收机可执行检测如下：

$\underset{\‾}{\overset{^}{s}}\left(k\right)=\underset{\‾}{M}\left(k\right)\·\underset{\‾}{r}\left(k\right)=\underset{\‾}{s}\left(k\right)+\underset{\‾}{\overset{~}{n}}\left(k\right),$                       式(11)

在此M(k)是可为M _mmse(k)、M _zf(k)、或M _mrc(k)的V×R空间滤波器矩阵，

是具有V个码元估计的V×1矢量，并且

是检测之后的噪声的矢量。

接收机可基于接收自发射机的导频来获得H(k)、H _virtual(k)和/或H _used(k)的估计。为简单化，本文中的说明假定没有信道估计误差。接收机可基于H(k)或H _virtual(k)以及已知的U、P(k)和G来推导H _used(k)。接收机然后可基于这V个选中的虚拟天线的H _used(k)来推导M(k)。M(k)的维度取决于用于发射的虚拟天线的数目。

中的码元估计是对s(k)中的输出码元的估计。

接收机可在每个码元周期n里对每一副载波k如式(11)中所示地执行检测以获得针对该副载波和码元周期的码元估计。接收机可用与发射机所作的码元-虚拟天线映射互补的方式将针对所有副载波和码元周期的码元估计解映射成流。接收机然后可处理(例如，解调、解交织、以及解码)这些码元估计流以获得经解码的数据流。

码元估计的质量取决于接收机所使用的检测技术。一般而言，信号质量可由信噪比(SNR)、信噪干扰比(SINR)、每码元能量噪声比(Es/No)等来量化。为清楚起见，在下面的说明中使用SNR来代表信号质量。

MMSE技术的SNR可被表达为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{mmse},v}\left(k\right)=\frac{q_v\left(k\right)}{1-q_v\left(k\right)},v=1,...,T,$                            式(12)

在此q_v(k)是关于副载波k的Q(k)的第v个对角元素，并且

γ_mmse，v(k)是在MMSE检测下虚拟天线v的副载波k的SNR。

ZF技术的SNR可被表达为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{zf},v}\left(k\right)=\frac{1}{r_v\left(k\right)\·{\mathrm{\σ}}_n^2},v=1,...,T,$                          式(13)

在此r_v(k)是关于副载波k的diag{[H _used ^H(k)·H _used(k)]^-1}的第v个对角元素，并且

γ_zf，v(k)是在ZF检测下虚拟天线v的副载波k的SNR。

式(12)和(13)假定传送码元矢量s(k)的每一元素的平均功率是单位功率。其他检测技术的SNR在本领域中是已知的并且在本文中不再加以描述。

式(12)和(13)以线性单位给出SNR。SNR也可以分贝(dB)来给出如下：

SNR_v(k)＝10log₁₀{γ_v(k)}，    式(14)

在此γ_v(k)是线性单位下的SNR，而SNR_v(k)是dB下相对应的SNR。

对于SIC技术，接收机在V级或层中恢复出这V个数据流，每一级一个数据流，并先从每一解码出的数据流消去干扰再恢复下一数据流。对于第一级，接收机对接收到的码元执行检测(例如，使用MMSE、ZF或MRC技术如式(11)中所示那样)并获得对一个数据流的码元估计。接收机然后处理(例如，解调、解交织、以及解码)这些码元估计以获得解码出的数据流。接收机然后通过(1)以发射机对此数据流所执行的相同的方式来重新编码、交织、以及码元映射此解码出的数据流，以及(2)将重构出的输出码元与所使用的MIMO信道响应矢量相乘来获得因此流而产生的干扰分量来估计因此数据流而产生的干扰。接收机然后从接收到的码元扣除这些干扰分量以获得经修正的收到码元。对于后续每一级，接收机以与第一级相同的方式处理来自前级的经修正的收到码元以恢复一个数据流。

对于SIC技术，每一解码出的数据流的SNR取决于(1)对该流使用的检测技术(例如，MMSE、ZF、或MRC)，(2)在其中恢复该数据流的特定级，以及(3)因在后面各级中恢复的数据流而产生的干扰量。一般而言，对于在后面各级中恢复的数据流而言SNR将有所提高，因为来自在前面各级中恢复出的数据流的干扰被消去了。这可允许对在后面各级中恢复的数据流使用较高速率的数据流。

在一个方面，不同集合或组合的虚拟天线性能被评价，并且具有最好性能的那个虚拟天线集合被选择使用。性能可由诸如信号质量(例如，SNR)、吞吐、总速率等各种度量来量化。虚拟天线的选择可用各种方式来执行。

在一个实施例中，所有可能的有一个或多个虚拟天线的集合被评价。每一可能的虚拟天线集也被称作一个假言。对于T个可用虚拟天线而言总共有2^T-1个假言——关于T个虚拟天线的假言有一个，关于T-1个虚拟天线的假言有T个，依此类推，并且关于一个虚拟天线的假言有T个。可评价M个假言，在此如果所有可能的假言皆被评价，那么M＝2^T-1。m＝1，...，M的假言m是关于记为A_m的一特定的虚拟天线集合。这M个假言是关于M个不同的虚拟天线集合。

在一个实施例中，性能是用跨所选虚拟天线的总发射功率的均一分配来确定的。对于具有V个虚拟天线的假言——在此1≤V≤T，总发射功率可被分配如下：

$P_{m.v}\left(k\right)=\frac{T\·R_{\mathrm{tx}}}{V\·K},v\∈A_m,$                    式(15)

在此P_m.v(k)是给假言m中的虚拟天线v的副载波k的发射功率。在式(15)中，总数据发射功率P_total＝T·P_tx跨这V个虚拟天线均一地分配，并且每一虚拟天线被分配了P_total＝T·P_tx/V。给每一虚拟天线分配的发射功率P_va由此跨该虚拟天线的K个副载波均一分配。对于具有较少虚拟天线的假言，P_va和P_m.v(k)较大。式(15)还指示仅集合A_m中的虚拟天线才被分配发射功率，而其他虚拟天线被分配零发射功率(除了可能的对导频发射的分配)。

对于每一假言m，该假言中每一虚拟天线的每一副载波的SNR可如例如式(12)到(14)中所示地来计算。应当注意到，q_v(k)和r_v(k)依赖于用于计算H _used(k)的功率P_m.v(k)。因此，此SNR取决于该假言中虚拟天线的数目，并且在该假言具有较少虚拟天线的情况下此SNR因P_m.v(k)较大而较大。

在一个实施例中，性能是由平均SNR来量化的，其可计算如下：

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{avg},m}=\frac{1}{V\·K}\·\underset{v\∈A_m}{\mathrm{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{SNR}}_{m,v}\left(k\right),$ 式(16)

在此SNR_m，v(k)是假言m中的虚拟天线v的副载波k的SNR，并且

SNR_avg，m是假言m的平均SNR。

SNR_m，v(k)和SNR_avg，m是以dB为单位。

在另一个实施例中，性能是由吞吐来量化的，其也称为频谱效率、容量、等等。假言m的吞吐可基于不受约束容量函数来确定如下：

${\mathrm{TP}}_m=\underset{v\∈A_m}{\mathrm{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\log }_2[1+{\mathrm{\γ}}_{m,v}\left(k\right)],$                  式(17)

在此γ_m，v(k)是假言m中的虚拟天线v的副载波k的SNR，并且

TP_m是假言m的吞吐。

在式(17)中，γ_m，v(k)是在线性单位下，并且每一虚拟天线的每一副载波的吞吐是以log₂[1+γ_m，v(k)]给出的。假言m中的所有虚拟天线的所有副载波的吞吐被累积以获得该假言的总吞吐。式(17)中的不受约束容量函数假定数据在MIMO信道的最大容量下能被可靠地传送。

假言m的吞吐还可基于受约束容量函数来确定如下：

${\mathrm{TP}}_m=\underset{v\∈A_m}{\mathrm{\Σ}}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\log }_2[1+{Q\·\mathrm{\γ}}_{m,v}\left(k\right)],$                      式(18)

在此Q是用于计及诸如调制方案、编码方案、码率、分组大小、信道估计误差等各种因素的惩罚因子。吞吐也可基于其他容量函数来计算。

在又一个实施例中，性能是由总速率来量化的。系统可支持一组速率。每一个速率与特定的编码和调制方案、特定的码率、特定的频谱效率、以及达成目标性能水平——例如1％的分组差错率——所要求的特定最小SNR相关联。对于每一假言m，可基于虚拟天线的SNR来为该假言中的每一虚拟天线选择一个速率。速率选择可用各种方式来执行。

对于假言m，可为每一虚拟天线计算平均SNR如下：

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{avg},m,v}=\frac{1}{K}\·\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{SNR}}_{m,v}\left(k\right),v\∈A_m,$                        式(19)

在此SNR_avg，m，v是假言m中的虚拟天线v的平均SNR。

每一虚拟天线的有效SNR还可计算如下：

SNR_eff，m，v＝SNR_avg，m，v-SNR_bo，m，v，v∈A_m，    式(20)

在此SNR_bo，m，v是假言m中的虚拟天线v的退避因子，并且

SNR_eff，m，v是假言m中的虚拟天线v的有效SNR。

退避因子可用来计及跨虚拟天线v的这K个副载波的SNR中的可变性，并可被设为 ${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{bo},m,v}=K_{\mathrm{snr}}\·{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{snr},m,v}^2,$ 在此σ_snr，m，v ²是虚拟天线v的SNR的方差，并且K_snr是一常数。此退避因子还可用于计及诸如对虚拟天线v使用的编码和调制、当前PER等其他因素。

每一虚拟天线的等效SNR也可被计算如下：

${\mathrm{TP}}_{m,v}=\frac{1}{K}\·\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\log }_2[1+{Q\·\mathrm{\γ}}_{m,v}\left(k\right)],$ 以及             式(21a)

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{eq},m,v}=10\log \left(\frac{2^{{\mathrm{TP}}_{m,v}}-1}{Q}\right)_{10},v\∈A_m,$                  式(21b)

在此TP_m，v是假言m中的虚拟天线v的每一副载波的平均吞吐，并且

SNR_eq，m，v是假言m中的虚拟天线v的等效SNR。

式(21a)基于所有K个副载波的SNR来计算每一副载波的平均吞吐。式(21b)给出提供来自式(21a)的平均吞吐的SNR。

每一虚拟天线的SNR_avg，m，v、SNR_eff，m，v或SNR_eq，m，v可被提供给一张速率相对于所需SNR的查找表。由此该查找表可提供对每一虚拟天线可使用的最高速率。对假言m中的所有虚拟天线选择的速率可被累积以获得假言m的总速率。

性能还可由其他度量来量化，并且这是落在本发明范围之内的。对于被评价的M个假言获得M个度量值。这些度量值可以是关于平均SNR、吞吐、总速率、等等。这M个假言当中具有最好度量值(例如，最高平均SNR、最高吞吐、或最高总速率)的假言可被标识出来。属具有最好度量值的假言的虚拟天线集合可被选择使用。

图5示出针对有4个可用虚拟天线的情形的虚拟天线选择。在T＝4的情况下，共有2^T-1＝15个假言，其被记为假言1到15。四个假言1到4是关于一个虚拟天线的，六个假言5到10是关于两个虚拟天线的，四个假言11到14是关于三个虚拟天线的，并且一个假言15是关于4个虚拟天线的。属每一假言的虚拟天线集合在图5中示出。例如假言2是关于一个虚拟天线2(a₁＝2)，假言6是关于两个虚拟天线1和3(a₁＝1并且a₂＝3)，假言12是关于三个虚拟天线1、2和4(a₁＝1、a₂＝2并且a₃＝4)，并且假言15是关于所有四个虚拟天线1到4(a₁＝1、a₂＝2、a₃＝3并且a₄＝4)。

总发射功率4P_tx可跨每一假言中的所有虚拟天线均一地分配。对于具有一个虚拟天线的每一假言，4P_tx被分配给单个虚拟天线。对于具有两个虚拟天线的每一假言，2P_tx被分配给每一虚拟天线。对于具有三个虚拟天线的每一假言，4P_tx/3被分配给每一虚拟天线。对于具有四个虚拟天线的假言，P_tx被分配给每一虚拟天线。每一假言的性能可基于上面描述的度量中的任何一个来确定。具有最高度量值的假言可被标识出来，并且属此假言的虚拟天线集合可被选择使用。

在另一个实施例中，总发射功率P_total是基于注水来跨诸虚拟天线非均一地分配的。注水也称为灌水。对于每一假言m，每一虚拟天线的每一副载波的SNR可初始地基于P_tx被分配给该虚拟天线这一假定来确定。每一虚拟天线的平均SNR由此可被确定，例如像式(19)中所示那样来确定。随即可跨该假言中诸虚拟天线来分配总发射功率P_total，以使得具有最高平均SNR的虚拟天线被分配最多发射功率，并且具有最低平均SNR的虚拟天线被分配最少量的发射功率。一般而言，非均一功率分配在其中发射机易于通过信道互易性获得无线信道的完整知识的TDD通信系统中更为实用。在FDD通信系统中，非均一功率分配通常要求诸如最好的前置编码矩阵等大量的反馈信息来作该无线信道的本征模分解。替换地，对于每一假言，接收机可评价跨诸虚拟天线的多个预先确定的不等功率分配，并可将最好的功率分配和最好的虚拟天线子集发送给发射机。

图6示出用注水来跨三个虚拟天线a₁、a₂和a₃作功率分配的一个示例。v＝1，2，3的每一虚拟天线a_v的平均SNR——

是在P_tx被分配给该虚拟天线这一假设下确定的。每一虚拟天线的平均SNR的倒数——

被计算出并在图6中标绘。跨这三个虚拟天线分配总发射功率P_total，以使得最终功率电平P_top跨这三个虚拟天线恒定。总发射功率由图6中打阴影的区域表示。分配给每一虚拟天线的发射功率

等于最终功率电平减去该虚拟天线的SNR的倒数，或即P_top-

注水由Robert G.Gallager在可公开获得的John Wiley andSons出版社1968年的“Information Theory and Reliable Communication(信息论与可靠通信)”中描述。

对于每一假言，可用注水来跨该假言中诸虚拟天线分配总发射功率。该假言的性能由此可基于分配给每一虚拟天线的发射功率来评价。该假言中每一虚拟天线的每一副载波的SNR可被确定。然后可基于该假言中所有副载波和虚拟天线的SNR来为该假言计算一度量值。具有最好度量值的假言可被选择使用。

在又一个实施例中，基于信道求逆跨诸虚拟天线非均一地分配总发射功率P_total。对于每一假言m，该假言中每一虚拟天线的平均SNR可基于P_tx被分配给该虚拟天线这一假定来确定。随后可将总发射功率P_total跨该假言中诸虚拟天线分配以使得这些虚拟天线达成相似的平均SNR。用于执行信道求逆的技术在共同受让的于2002年6月24日提交的题为“SIGNAL PROCESSING WITHCHANNEL EIGENMODE DECOMPOSITION AND CHANNEL INVERSIONFOR MIMO SYSTEMS(针对MIMO系统以信道本征模分解和信道求逆进行信号处理)”的美国专利申请S/N.10/179,442的优先权。信道求逆可允许对所有虚拟天线使用相同的速率并可简化发射机和接收机双方处的处理。

性能还可基于其他用于跨诸虚拟天线非均一地分配总发射功率P_total的方案来确定。

3.反馈

在一个实施例中，接收机执行虚拟天线选择，评价不同的虚拟天线集合，并选择具有最好性能的虚拟天线集合。接收机然后将关于所选虚拟天线集合的信道状态信息发送给发射机。此信道状态信息可传达各种类型的信息。

在一个实施例中，此信道状态信息指示所选集合的V个虚拟天线，在此V≥1。由于对于T个虚拟天线而言有2^T-1个可能的假言，因此最好的假言——进而所选集合的V个虚拟天线可用T比特来传达。发射机可执行简化的和量化的注水，并可跨这V个选中的虚拟天线均一地分配总发射功率P_total。

在一个实施例中，此信道状态信息指示每一选中虚拟天线的SNR，其可如在式(19)到(21)中所示地来计算。发射机可基于虚拟天线的SNR来为每一虚拟天线选择一个速率。发射机可(1)跨这V个选中的虚拟天线均一地或(2)跨这V个选中的虚拟天线(例如，使用注水或信道求逆)基于这V个虚拟天线的SNR非均一地分配总发射功率P_total。基于SNR的非均一功率分配在关于最好前置编码矩阵的信息在发射机处可用时尤为有效。此实施例可对于例如图4A中所示的从每一选中的虚拟天线发送一个数据流的传输方案使用。

在另一个实施例中，此信道状态信息指示所有V个选中的虚拟天线的平均SNR，其可如式(16)中所示地来计算。发射机可基于此平均SNR来为所有V个虚拟天线选择一个速率。此实施例可对于例如图4B中所示的每一数据流从所有V个选中的虚拟天线发送并且这V个数据流达成相似的SNR的传输方案使用。

在又一个实施例中，此信道状态信息指示一基SNR以及关于这V个选中的虚拟天线的充足数目个ΔSNR。此实施例对于图4B中所示的每一数据流跨所有V个选中的虚拟天线发送并且使用SIC接收机来恢复这些数据流的传输方案尤为有效。此基SNR可以使这V个选中的虚拟天线的最低SNR、这V个数据流的最低SNR、用SIC技术首先监测的数据流的SNR、等等。每一ΔSNR可指示两个虚拟天线、两个数据流等的SNR之差。

在一个实施例中，可将这V个虚拟天线的SNR从最低到最高排行，基SNR可以是最低SNR，第一ΔSNR可以是最低SNR与次最低SNR之差，第二ΔSNR可以是次最低SNR与第三最低SNR之差，以此类推。在另一个实施例中，可将这V个数据流的SNR从最低到最高排行，并且基SNR和ΔSNR可如上所描述地定义。如果V个数据流以使得它们在线性检测下观察到相似SNR的方式(例如，如图4B中所示)被传送，那么基SNR可指示这V个数据流的平均SNR，并且ΔSNR可等于零。在发射机执行前置编码并跨前置编码矩阵诸列矢量置换这些数据流时也可能是这种情形。理想状态下，如果这多个数据流由接收机处的前置编码分隔开——奇异值分解就是这种情形，那么接收机就不需要执行SIC来达成最大频谱效率。但是，在实践中，前置编码矩阵通常并非与奇异分解矩阵理想匹配，并且接收机可执行SIC来使吞吐最大化。如果在线性检测下观察到相似SNR的诸数据流使用SIC技术恢复的，那么基SNR可指示首先恢复的数据流的SNR，并且每一后续恢复的数据流的ΔSNR可指示在前一恢复的数据流之上的SNR提升。

在一个实施例中，可使用仅一个ΔSNR，并且每一虚拟天线或数据流的SNR可被给为：

SNR_v＝SNR_base+(v-1)·SNR_Δ，v＝1，...，V，   式(22)

在此SNR_v是虚拟天线a_v或数据流v的SNR。式(22)中所示的实施例假定SNR跨这V个选中的虚拟天线或V个数据流提升相同的量并且相继各级或层之间的SIC增益几乎是恒定的。

在另一个实施例中，信道状态信息指示每一选中虚拟天线的速率。该系统可如上面描述地支持一组速率，并且每一虚拟天线的速率可基于该虚拟天线的SNR来选择。在又一个实施例中，信道状态信息指示所有V个选中的虚拟天线的单个速率，其可基于这些虚拟天线的平均SNR来选择。在又一个实施例中，此信道状态信息指示基速率以及所选虚拟天线的一个或多个Δ速率。此实施例对于图4B中所示的具有SIC接收机的传输方案可能有用。在又一个实施例中，此信道状态信息指示这V个选中的虚拟天线的速率组合。该系统可支持包含数个允许的速率组合的矢量量化速率集合，这些速率组合也可称为调制编码方案(MCS)。每一允许的速率组合与特定数目个要传送的数据流以及每一数据流的特定速率相关联。可基于诸虚拟天线的SNR来为这V个选中的虚拟天线选择速率组合。

在又一个实施例中，此信道状态信息指示从可供使用的标准正交矩阵的集合当中选择使用的一个或多个标准正交矩阵(或前置编码矩阵)。发射机用这一个或多个选中的标准正交矩阵来执行前置编码。每一标准正交矩阵的所有假言的性能可如上面描述地来评价。具有最好性能的标准正交矩阵以及虚拟天线集合可由此信道状态信息来提供。

一般而言，此信道状态信息可传达各种类型的信息，诸如所选集合的V个虚拟天线、信号质量(例如，SNR)、速率、发射功率、矩阵、导频、其他信息、或其组合。

在另一个实施例中，发射机执行虚拟天线选择，例如使用来自接收机的信道状态信息来作此选择。

在一个实施例中，发射机以允许接收机即便在仅于V个选中的虚拟天线上发送了数据的情况下也能估计所有T个可用虚拟天线的SNR的方式来传送导频。发射机可通过在不同码元周期里循环遍历这T个虚拟天线——例如在码元周期n里是虚拟天线1，然后在码元周期n+1里是虚拟天线2，以此类推——来传送导频。发射机还可在不同副载波上从这T个虚拟天线传送导频，例如在虚拟天线1的副载波k₁上，在虚拟天线2的副载波k₂上，以此类推。在另一个实施例中，发射机在V个选中的虚拟天线上传送主导频，并在未被选中的虚拟天线上传送辅助导频。主导频可比辅助导频更频繁地和/或在更多副载波上传送。发射机还可用各种其他方式来传送导频。

图7示出选择并使用虚拟天线的过程700的一个实施例。基于至少一个度量——例如，信号质量、吞吐、总速率等来评价用多个物理天线形成的多个虚拟天线的多个假言(框712)。每一假言对应于不同的有至少一个虚拟天线的集合。这多个虚拟天线是用将每一虚拟天线映射到一些或所有物理天线的一个或多个矩阵来形成的。具有最好性能的假言从被评价的这多个假言当中被选择(框714)。

在一个实施例中，每一假言的信号质量被确定，并且具有最高信号质量的假言被选择。在另一个实施例中，每一假言的吞吐被确定，并且具有最高吞吐的假言被选择。在又一个实施例中，每一假言的总速率被确定，并且具有最高总速率的假言被选择。对于所有实施例，每一假言可在总发射功率跨该假言中诸虚拟天线均一地或非均一地分布的情况下被评价的。诸假言可用其他方式来评价。

框714本质上是从多个虚拟天线当中选择至少一个虚拟天线。如果虚拟天线选择是由接收机执行的，那么关于所选虚拟天线的信道状态信息被发送给发射机(框716)。此信道状态信息可传达各种类型的信息，诸如所选虚拟天线、所选虚拟天线的信号质量或速率等。发射机和/或接收机可基于信号质量为所选虚拟天线选择至少一个速率。所选虚拟天线被用于进行数据传输(框718)。

图8示出选择并使用虚拟天线的装置800的一个实施例。装置800包括用于评价用多个物理天线形成的多个虚拟天线的多个假言的装置(框812)、用于从这多个假言当中选择一假言的装置(框814)、用于将关于这至少一个选中的虚拟天线的信道状态信息发送给发射机的装置(框816)、以及用于使用所选虚拟天线进行数据传输的装置(框818)。

图9示出从虚拟天线发射数据的过程900的一个实施例。接收到关于用多个物理天线形成的多个虚拟天线当中选择至少一个虚拟天线的信道状态信息(框912)。此信道状态信息可传达上面描述的信息中的任何信息。总发射功率可(1)跨所选虚拟天线均一地或(2)基于此信道状态信息跨所选虚拟天线非均一地分配(框914)。基于此信道状态信息和功率分配为所选虚拟天线选择至少一个速率(框916)。在所选速率下从所选虚拟天线发送数据传输(框918)。此数据传输可包括一个或多个数据流。每一数据流可被映射到选中的相应虚拟天线(例如，如图4A中所示)或可被映射到所有选中的虚拟天线(例如，如图4B中所示)。

图10示出从虚拟天线发射数据的装置1000的一个实施例。装置1000包括用于接收关于从用多个物理信道形成的多个虚拟天线当中选择的至少一个虚拟天线的信道状态信息的装置(框1012)、用于跨所选虚拟天线均一地或非均一地分配总发射功率的装置(框1014)、用于基于信道状态信息和功率分配为所选虚拟天线选择至少一个速率的装置(框1016)、以及用于在所选速率下从所选虚拟天线发送数据传输的装置(框1018)。

上面描述的技术可用各种装置来实现。例如，这些技术可在硬件、固件、软件、或其组合中实现。对于硬件实现，用于选择虚拟天线、从所选虚拟天线发射数据、和/或接收来自所选虚拟天线的数据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、电子设备、设计成执行本文中描述的功能的其他电子单元、或其组合内实现。

对于固件和/或软件实现，这些技术可用执行本文中描述的功能的模块(例如，过程、函数等等)来实现。固件和/或软件代码可被存储在存储器(例如，图1中的存储器142或192)中并由处理器(例如，处理器140或190)执行。存储器可实现在处理器内或外置于处理器。

本文中包括小标题以供参考并协助定位某些章节。这些小标题并非试图限定文中在其下描述的概念的范围，并且这些概念在贯穿本说明书始终的其他章节中可具有适用性。

提供以上对所公开的实施例的描述是为了使本领域任何技术人员皆可制作或使用本发明。对这些实施例的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文中定义的普适原理可被应用于其他实施例而不会脱离本发明的精神或范围。由此，本发明并非意在被限定于本文中所示出的实施例，而是应被授予与本文中公开的原理和新颖性特征相一致的最宽泛的范围。

Claims (42)

1.一种装置，包括：

至少一个处理器，其被配置成从用多个物理天线形成的多个虚拟天线当中选择至少一个虚拟天线，并提供使用所述至少一个选中的虚拟天线进行数据传输的指示；以及

耦合到所述至少一个处理器的存储器。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成评价多个假言——每一假言对应于不同的有至少一个虚拟天线的集合，并从所述多个假言当中选择一个假言，其中所述至少一个选中的虚拟天线属所选中的假言。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成基于至少一个度量来确定所述多个假言中的每一个的性能，并选择具有最好性能的假言。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成确定所述多个假言中的每一个的信号质量，并选择具有最好信号质量的假言。

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成确定所述多个假言中的每一个的吞吐，并选择具有最高吞吐的假言。

6.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成确定所述多个假言中的每一个的总速率，并选择具有最高总速率的假言。

7.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成跨属所述多个假言中的每一个的所述至少一个虚拟天线均一地分配总发射功率。

8.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成跨属所述多个假言中的每一个的所述至少一个虚拟天线非均一地分配总发射功率。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成基于所述至少一个选中的虚拟天线的信号质量来为所述至少一个选中的虚拟天线选择至少一个速率。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成指令经由耦合到所述处理器的所述至少一个选中的虚拟天线向接收机发送所述数据传输。

11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成将关于所述至少一个选中的虚拟天线的信道状态信息发送给发射机，并经由所述至少一个选中的虚拟天线接收来自所述发射机的所述数据传输。

12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述信道状态信息标识出所述至少一个选中的虚拟天线。

13.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述信道状态信息指示所述至少一个选中的虚拟天线的信号质量或至少一个速率。

14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述信道状态信息指示基信息质量和至少一个Δ信号质量，其中所述基信号质量是关于一个选中的虚拟天线或一个数据流的，并且其中所述至少一个Δ信号质量是关于其余选中的虚拟天线或其余数据流的。

15.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述信道状态信息指示用于形成所述至少一个选中的虚拟天线的至少一个矩阵。

16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多个虚拟天线是用至少一个将每一虚拟天线映射到多个物理天线的矩阵来形成的。

17.一种方法，包括：

从用多个物理天线形成的多个虚拟天线当中选择至少一个虚拟天线；以及

提供所述至少一个选中的虚拟天线可供用于数据传输的指示。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述选择至少一个虚拟天线包括

评价多个假言，每一假言对应于不同的有至少一个虚拟天线的集合，以及

从所述多个假言当中选择一个假言，其中所述至少一个选中的虚拟天线属所选中的假言。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述评价多个假言包括基于至少一个度量确定所述多个假言中的每一个的性能，并且其中所述选择假言包括选择具有最好性能的假言。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述评价多个假言包括跨所述多个假言中的每一个的所述至少一个虚拟天线均一地分配总发射功率。

21.如权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括：

将关于所述至少一个选中的虚拟天线的信道状态信息发送给发射机；以及

经由所述至少一个选中的虚拟天线接收来自所述接收机的所述数据传输。

22.一种装置，包括：

用于从用多个物理天线形成的多个虚拟天线当中选择至少一个虚拟天线的装置；以及

用于提供所述至少一个选中的虚拟天线可供用于数据传输的指示的装置。

23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述用于选择至少一个虚拟天线的装置包括

用于评价多个假言的装置，每一假言对应于不同的有至少一个虚拟天线的集合；以及

用于从所述多个假言当中选择一个假言的装置，其中所述至少一个选中的虚拟天线属所选中的假言。

24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述用于评价多个假言的装置包括用于基于至少一个度量来确定所述多个假言中的每一个的性能的装置，并且其中所述用于选择假言的装置包括用于选择具有最好性能的假言的装置。

25.如权利要求22所述的装置，其特征在于，进一步包括：

用于将关于所述至少一个选中的虚拟天线的信道状态信息发送给发射机的装置；以及

用于经由所述至少一个选中的虚拟天线接收来自所述发射机的数据传输的装置。

26.一种用于存储指令的处理器可读介质，所述指令用于：

从用多个物理天线形成的多个虚拟天线当中选择至少一个虚拟天线；以及

使用所述至少一个选中的虚拟天线进行数据传输。

27.一种装置，包括：

至少一个处理器，其被配置成接收关于从用多个物理天线形成的多个虚拟天线中选择的至少一个虚拟天线的信道状态信息，并经由所述至少一个选中的虚拟天线发送数据传输；以及

耦合到所述至少一个处理器的存储器。

28.如权利要求27所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成跨所述至少一个选中的虚拟天线均一地分配总发射功率。

29.如权利要求27所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成基于所述信道状态信息为所述至少一个选中的虚拟天线选择至少一个速率，并在所述至少一个选中的速率下发送所述数据传输。

30.如权利要求27所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成发送属所述数据传输的至少一个数据流，并将每一数据流映射到所述至少一个选中的虚拟天线中的所有虚拟天线。

31.如权利要求30所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成基于预先确定的流置换将每一数据流映射到所述至少一个选中的虚拟天线中的所有虚拟天线。

32.如权利要求30所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成通过跨多个副载波循环遍历所述至少一个选中的虚拟天线来将每一数据流映射到所述至少一个选中的虚拟天线中的所有虚拟天线。

33.如权利要求27所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成发送属所述数据传输的至少一个数据流，并将每一数据流映射到相应的一个选中的虚拟天线。

34.如权利要求27所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成接收指示用于形成所述至少一个选中的虚拟天线的至少一个矩阵的信道状态信息，并用所述至少一个矩阵来处理所述数据传输。

35.如权利要求34所述的装置，其特征在于，所述至少一个处理器被配置成发送属所述数据传输的至少一个数据流，并将每一数据流映射到所述至少一个选中的虚拟天线中的所有虚拟天线。

36.一种方法，包括：

接收关于从用多个物理天线形成的多个虚拟天线当中选择的至少一个虚拟天线的信道状态信息；以及

经由所述至少一个选中的虚拟天线发送数据传输。

37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，进一步包括：

跨所述至少一个选中的虚拟天线分配总发射功率。

38.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述发送数据传输包括

基于所述信道状态信息为所述至少一个选中的虚拟天线选择至少一个速率，以及

在所述至少一个选中的速率下发送所述数据传输。

39.一种装置，包括：

用于接收关于从用多个物理天线形成的多个虚拟天线当中选择的至少一个虚拟天线的信道状态信息的装置；以及

用于经由所述至少一个选中的虚拟天线发送数据传输的装置。

40.如权利要求39所述的装置，进一步包括：

用于跨所述至少一个选中的虚拟天线分配总发射功率的装置。

41.如权利要求39所述的装置，其特征在于，所述用于发送数据传输的装置包括

用于基于所述信道状态信息为所述至少一个选中的虚拟天线选择至少一个速率的装置，以及

用于在所述至少一个选中的速率下发送所述数据传输的装置。

42.一种用于存储指令的处理器可读介质，所述指令用于：

接收关于从用多个物理天线形成的多个虚拟天线当中选择的至少一个虚拟天线的信道状态信息；以及

经由所述至少一个选中的虚拟天线发送数据传输。

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