CN101917257A

CN101917257A - Mimo通信系统中的递增冗余传输

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Publication number: CN101917257A
Application number: CN2010102834495A
Authority: CN
Inventors: 塔梅尔·卡多斯
Original assignee: Qualcomm Inc
Current assignee: Qualcomm Inc
Priority date: 2003-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2024-09-09
Also published as: CN101917262B; JP5204152B2; CN101917262A; DK2146455T3; ATE463894T1; CA2538057C; TWI426724B; HK1112339A1; RU2502197C2; CA2538057A1; JP2007509511A; JP2010252366A; BRPI0414188A; EP2146455B1; EP2146456A3; AU2004303128B2; AU2004303128C1; DE602004026491D1; CN101917257B; US8908496B2

Abstract

对于MIMO系统中的递增冗余(IR)，发射机基于选中的速率，处理(例如，编码、分割、交织和调制)一个数据分组，从而获得多个数据符号块。发射机一次发送一个数据符号块，直到接收机正确地恢复出该数据分组或者所有块都被发送出去为止。只要接收到来自发射机的一个数据符号块，接收机就检测收到的符号块，从而获得一个检测符号块，处理(例如，解调、解交织、重组和解码)为该数据分组而获得的所有检测符号块，然后提供一个解码分组。如果该解码分组有错，那么，当收到该数据分组的另一数据符号块时，接收机重复所述处理。接收机也可以对该数据分组的接收符号块多次执行迭代检测和解码，从而获得该解码分组。

Description

MIMO通信系统中的递增冗余传输

本申请是申请日为2004年09月09日、申请号为200480032553.X、名称为“MIMO通信系统中的递增冗余传输”的中国专利申请的分案申请。

根据35 U.S.C§119要求优先权

本申请要求2003年9月9日提交的美国临时专利申请No.60/501,777和2003年12月19日提交的美国临时专利申请No.60/531,391的优先权，后面的两篇申请全部以引用方式并入此处。

发明领域

本发明一般涉及通信，尤其涉及用于在多进多出(MIMO)通信系统中发送数据的技术。

技术背景

MIMO系统采用多个(N_T)发射天线和多个(N_R)接收天线进行数据通信，故被表示为(N_T，N_R)系统。可以把由N_T个发射天线和N_R个接收天线形成的一个MIMO信道分解成N_S个空间信道，其中N_S≤min{N_T，N_R}。如果由多个发射天线和接收天线创建的N_S个空间信道用于数据传输，则该MIMO系统可以提供更大的传输容量。

MIMO系统中的主要挑战是：基于信道状况，为数据传输选择合适的速率。“速率”可以表示特定的数据速率或信息比特率、特定的编码方案、特定的调制方案、特定的数据分组大小等等。速率选择的目的是在满足特定质量目标的同时将这N_S个空间信道上的吞吐量最大化，质量目标可以用特定的分组出错率(如，1％PER)进行量化。

MIMO信道的传输容量取决于这N_S个空间信道达到的信号噪声干扰比(SNR)。而SNR又取决于信道状况。在一个传统的MIMO系统中，发射机按照基于静态MIMO信道模型而选择的速率，对数据进行编码、调制和发送。如果该模型准确并且如果MIMO信道相对静态(即，不随时间而改变)，则可能会取得良好的性能。在另一个传统的MIMO系统中，接收机估计MIMO信道，基于信道估计选择适当的速率，并将选中的速率发送给发射机。然后，发射机按照选中的速率处理数据，并将其发送出去。该系统的性能取决于MIMO信道的特性和信道估计的准确性。

对于上述两个传统的MIMO系统，发射机通常处理各数据分组，并按为该数据分组选择的速率将其发送出去。接收机对由发射机发送的各数据分组进行解码，从而判断分组解码正确还是错误。如果解码正确，则接收机回送一个确认(ACK)，如果解码出错，则回送一个否定性确认(NAK)。收到来自接收机的针对各数据分组的NAK后，发射机可以把接收机解码出错的该数据分组全部进行重发。

上述两种MIMO系统的性能很大程度上取决于速率选择的准确性。如果某一数据分组的选中速率太保守(例如，因为实际SNR远好于SNR估计)，则发送该数据分组会消耗过多的系统资源，因此信道容量未得到充分利用。相反，如果该数据分组的选中速率太积极，则接收机对该分组的解码可能会出错，因此需要消耗系统资源来重发该数据分组。MIMO系统的速率选择是很有挑战性的，因为：(1)MIMO信道的信道估计是比较复杂的；(2)MIMO信道的多个空间信道的时变和独立特性。

因此，本领域中需要在MIMO系统中高效地发送数据并且不需要准确的速率选择就能达到良好性能的技术。

发明内容

本发明提供了用于在MIMO系统中执行递增冗余(IR)传输的技术。首先，MIMO系统中的接收机或发射机估计MIMO信道，并为在该MIMO上进行数据传输选择合适的速率。如果接收机执行速率选择，则将选中的速率提供给发射机。

发射机基于选中的速率，处理(例如，编码、分割、交织和调制)数据分组，从而获得该数据分组的多个(N_B)数据符号块。第一个数据符号块包含的信息通常足以使接收机能够在良好信道状况下恢复出该数据分组。剩余的各数据符号块包含附加的冗余，以使接收机能够在不太好的信道状况下恢复出该数据分组。发射机从N_T个发射天线向接收机处的N_R个接收天线发送第一个数据符号块。此后，发射机发送这N_B个数据符号块中的剩余者，一次一块，直到接收机正确地恢复出该数据分组或发送完所有这N_B个数据符号块为止。

如果从这N_T个发射天线同时发送N_P个数据分组的多个(N_P个)数据符号块，则发射机进一步处理这N_P个数据符号块，以便使这N_P个数据符号块经历类似的信道状况。这样，可以使用单一速率在MIMO信道上同时发送所有的数据分组。

接收机获取由发射机发送的各数据符号块的接收符号块。接收机“检测”各接收符号块，以获得检测符号块，检测符号块是相应数据符号块的估计。然后，接收机处理(例如，解调、解交织、重组和解码)为该数据分组而获取的所有检测符号块，并提供一个解码分组。如果该解码分组是正确解码的，则接收机回送一个ACK，如果该解码分组是有错的，则发送一个NAK。如果解码分组出错，那么，当获得由发射机发送的另一数据符号块的另一接收符号块时，接收机重复上述处理。

接收机也可以使用迭代检测和解码(IDD)方案，来恢复数据分组。对于IDD方案，当获取到该数据分组的一个新接收符号块时，对所有接收符号块迭代地执行检测和解码多次(N_dd次)，以获得解码分组。检测器对所有接收符号块执行检测，并提供检测符号块。解码器对所有检测符号块执行解码，并提供由检测器在后续迭代中使用的解码器先验信息。基于最后一次迭代的解码器输出，生成解码分组。

下面进一步详细地说明本发明的各个方面和实施例。

附图说明

通过下面结合附图的详细描述，本发明的特色和本质将变得更加显而易见，在所有附图中，相同的标记表示相同的部件，其中：

图1的框图示出了执行IR传输的MIMO系统中的发射机和接收机；

图2示出了在MIMO系统中发送和接收IR传输的过程；

图3的时序图示出了IR传输；

图4A示出了发射机中的发送(TX)数据处理器；

图4B示出了TX数据处理器中的Turbo编码器；

图5示出了TX数据处理器对一个数据分组的处理；

图6A至6D示出了发射机中的TX空间处理器的四个实施例；

图7A和7B分别示出了一个示例性MIMO-OFDM系统对于一个数据符号块和两个数据符号块的解复用；

图8A示出了接收机的一个实施例；

图8B示出了图8A的接收机中的接收(RX)数据处理器；

图9A示出了一个执行迭代检测和解码的接收机；以及

图9B示出了一个Turbo解码器。

具体实施方式

这里使用的“示例性的”一词意味着“用作例子、例证或说明”。这里被描述为“示例性”的任何实施例或设计不应被解释为比其他实施例或设计更优选或更具优势。

对于具有N_S个空间信道的MIMO系统，从N_T个发射天线可以同时发送N_P个数据分组，其中1＜N_P＜N_S。单一速率可用于同时发送的所有数据分组，而不管N_P的值。使用单一速率可以简化MIMO系统中发射机和接收机两端的处理。

图1示出了执行IR传输的MIMO系统100中的发射机110和接收机150的框图。在发射机110中，TX数据处理器120从数据源112接收数据分组。TX数据处理器120按照为各数据分组选择的速率，处理(例如，格式化、编码、分割、交织和调制)该数据分组，以获得该分组的N_B个数据符号块，其中N_B＞1且可能依赖于选中的速率。每个数据分组的选中速率可以指明该分组的数据速率、编码方案或码率、调制方案、分组大小、数据符号块的数量等等，这些由控制器120提供的各种控制来表示。对于IR传输，一次一块地发送每个数据分组的N_B个数据符号块，直到该分组被接收机150正确解码或发送完所有N_B个数据符号块为止。

TX空间处理器130接收数据符号块，并执行必要的处理，以便于在一个时隙(或者，简称为“隙”)内从所有N_T个发射天线发送各数据符号块。一个时隙是MIMO系统100的一个预定时间段。TX空间处理器130可以执行解复用、空间处理等等，如下所述。对于每个时隙，TX空间处理器130处理一个数据符号块，必要时在导频符号中进行复用，并向发射机单元(TMTR)132提供N_T个发射符号序列。每个发射符号可能针对一个数据符号或一个导频符号。

发射机单元132接收和修整(例如，转换成模拟、上变频、滤波和放大)这N_T个发射符号序列，以获得N_T个调制信号。然后，从相应的发射天线(图1中未显示)并经由MIMO信道向接收机150发送各调制信号。MIMO信道用信道响应H扭曲这N_T个发射信号，并用加性白色高斯噪声以及可能来自其他接收机的干扰，进一步降低发射信号。

在接收机150中，N_R个接收天线(图1中未显示)各自接收这N_T个发射信号，并从这N_R个接收天线把这N_R个接收信号提供给接收机单元(RCVR)154。接收机单元154修整、数字化和预处理各接收信号，以获得各时隙的接收符号序列。接收机单元154向RX空间处理器160提供N_R个接收符号序列(对应于数据)，并向信道估计器172提供接收导频符号(对应于导频)。RX空间处理器160处理各时隙的N_R个接收符号序列，以获得检测符号块，检测符号块是发射机110对于该时隙发送的数据符号块的估计。

RX数据处理器170接收为正在恢复的数据分组(即，“当前”分组)接收的所有检测符号块，根据选中的速率处理(例如，解调、解交织、重组和解码)这些检测符号块，并提供一个解码分组，该解码分组是由发射机110发送的数据分组的估计。RX数据处理器170还提供解码分组的状态，以表示该分组解码正确还是错误。

信道估计器172处理接收导频符号和/或接收数据符号，以获得MIMO信道的信道估计(例如，信道增益估计和SNR估计)。速率选择器174接收信道估计，并选择将下一数据分组发送到接收机150的速率。控制器180接收来自速率选择器174的选中速率和来自RX数据流处理器170的分组状态，并为发射机组装反馈信息。反馈信息包括下一分组的选中速率、当前分组的ACK或NAK等等。反馈信息由TX数据/空间处理器190处理，由发射机单元192进一步修整，并经由反馈信道发送到发射机110。

在发射机110中，接收机150发送的信号由接收机单元146接收和修整，并由RX空间/数据处理器148进一步处理，以恢复出接收机150发送的反馈信息。控制器140接收恢复出来的反馈信息，使用选中的速率处理向接收机150发送的下一数据分组，并使用ACK/NAK来控制当前分组的IR传输。

控制器140和180分别控制发射机110和接收机150中的操作。存储器单元142和182分别存储由控制器140和180使用的程序代码和数据。存储器单元142和182可以位于控制器140和180的内部，如图1所示，或者，也可以位于这些控制器的外部。下面详细描述图1所示的处理单元。

图2示出了用于在MIMO系统中发送和接收IR传输的过程200的流程图。首先，接收机基于从发射机接收的导频和/数据符号，估计MIMO信道(步骤210)。接收机基于信道估计，选择在该MIMO信道上进行数据传输的单一速率，并把选中的速率发送给发射机(步骤212)。发射机接收选中的速率，并根据选中的速率对数据分组进行编码，以获得编码分组(步骤220)。然后，发射机把编码分组分割成N_B个子分组，其中，N_B也可以由选中的速率来确定，并进一步处理各子分组，以获得相应的数据符号块(也是在步骤220中)。发射机从N_T个发射天线一次发送一个数据符号块，直到发送完所有N_B个数据符号块或从接收机收到针对该数据分组的ACK为止(步骤222)。

接收机经由N_R个接收天线接收每个发送的数据符号块(步骤230)。当收到一个新的数据符号块时，接收机对为该数据分组接收的所有数据符号块进行检测和解码(步骤232)。接收机还检测解码分组，以判断该分组解码正确(好的)还是出错(被删除的)(也是在步骤232中)。如果解码分组是被删除的，则接收机向发射机发送一个NAK，发射机使用该反馈发起该数据分组的下一数据符号块的传输。或者，发射机也可以一次发送一个数据符号块，直到收到来自接收机的ACK为止，接收机可能会或可能不会回送NAK。如果该分组解码正确或如果已经收到该分组的所有N_B个数据符号块，则接收机终止所述数据分组的处理(步骤234)。

图2示出了在MIMO系统中进行IR传输的一个具体实施例。也可以通过其他方式执行IR传输，而这同样落入本发明的保护范围之内。IR传输在频分复用(FDD)和时分复用(TDD)系统中都可以实现。对于FDD系统，前向MIMO信道和反馈信道使用不同的频带，因此可能会观测到不同的信道状况。在这种情况下，接收机可以估计前向MIMO信道，并回送选中的速率，如图2所示。对于TDD系统，前向MIMO信道和反馈信道共享相同的频带，因此可能会观测到类似的信道状况。在这种情况下，发射机可以基于接收机发送的导频信号，估计前向MIMO信道，并使用该信道估计，来选择向接收机进行数据传输所用的速率。信道估计和速率选择可由接收机执行，或由发射机执行，或由二者执行。

图3示出了MIMO系统中的IR传输。接收机估计MIMO信道，选择速率r1，并在时隙0中向发射机发送选中的速率。发射机接收来自接收机的选中速率，按照选中的速率处理一个数据分组(分组1)，并在时隙1中发送该数据分组的第一个数据符号块(块1)。接收机接收、检测和解码第一个数据符号块，判定分组1解码出错，于是在时隙2中发送一个NAK。发射机接收该NAK，然后在时隙3中发送分组1的第二个数据符号块(块2)。接收机接收块2，对前两个数据符号块进行检测和解码，判定分组1仍然解码出错，于是在时隙4中回送一个NAK。块传输和NAK响应可以重复任意次数。在图3所示的例子中，发射机接收到数据符号块N_x-1的NAK，并在时隙m中发送分组1的数据符号块N_x，其中N_x小于或等于分组1的块的总数量。接收机接收、检测和解码为分组1接收的所有N_x个数据符号块，判定该分组解码正确，并在时隙m+1中回送一个ACK。接收机还估计MIMO信道，为下一数据分组选择速率r2，然后在时隙m+1内把选中的速率发送给发射机。发射机接收数据符号块N_x的ACK，并停止分组1的传输。发射机还按照选中速率，处理下一数据分组(分组2)，并在时隙m+2中发送分组2的第一个数据符号块(块1)。对于经由MIMO信道传输的各数据分组，接收机和发射机的处理以相同的方式继续。

对于图3所示的实施例，来自接收机的ACK/NAK响应对于每个块传输有一个时隙的延迟。为了改进信道利用率，多个数据分组可以按照交错的方式传输。例如，一个业务信道的数据分组可以在奇数编号的时隙中传输，而另一业务信道的数据分组可以在偶数编号的时隙中传输。如果ACK/NAK延迟长于一个时隙，则两个以上的业务信道也可以交错开来。

1、发射机

图4A的框图示出了发射机110内的TX数据处理器120的一个实施例。TX数据处理器120接收数据分组，基于其选中的速率处理各分组，然后提供该分组的N_B个数据符号块。图5示出了TX数据处理器120处理一个数据分组。

在TX数据处理器120内，循环冗余校验(CRC)生成器412接收数据分组，生成该数据分组的CRC值，并把该CRC值附加到该数据分组的尾部，从而形成一个格式化的分组。接收机使用CRC值，检查分组解码正确或错误。如果不使用CRC，也可以使用其他差错检测码。然后，前向纠错(FEC)编码器414按照选中速率指明的编码方案或码率，对格式化的分组进行编码，并提供一个编码分组或“码字”。编码增加了数据传输的可靠性。FEC编码器414可以实现块码、卷积码、Turbo码、其他码或其组合。

图4B的框图示出了并行链接卷积编码器(或Turbo编码器)414a，其可由图4A中的FEC编码器414使用。Turbo编码器414a包括两个卷积编码器452a和452b、一个编码交织器454和一个复用器(MUX)456。编码交织器454根据编码交织方案，把格式化分组(表示为{d})中的数据比特进行交织。编码器452a接收这些数据比特，并用第一编码对其进行编码，然后提供第一奇偶比特(表示为{c_p1})。同样，编码器452b从编码交织器454接收交织的数据比特，并用第二编码对其进行编码，然后提供第二奇偶比特(表示为{c_p2})。编码器452a和452b可以分别用码率R₁和R₂，实现两个递归系统组成码，其中R1和R2可以相等，也可以不相等。复用器456从编码器452a和452b接收数据比特和奇偶比特，并将其复用，从而提供编码比特的编码分组(表示为{c})。编码分组包括数据比特{d}，数据比特它也被称为系统比特，故被表示为{c_data}，后面跟着的是第一奇偶比特{c_p1}，再后面跟着的是第二奇偶比特{c_p2}。

回到图4A中，分割单元416接收编码分组，并将其分割成N_B个编码子分组，其中N_B依赖于选中的速率，并由来自控制器140的分割控制指明。第一个编码子分组通常包含所有的系统比特和零或多个奇偶比特。这样，接收机在理想信道状况下只用第一个编码子分组就能够恢复出该数据分组。其他N_B-1个编码子分组包含剩余的第一和第二奇偶比特。这N_B-1个编码子分组中的每一个通常都包含一些第一奇偶比特和一些第二奇偶比特，奇偶比特横跨整个数据分组。例如，如果N_B＝8并且剩余的第一和第二奇偶比特的标号从0开始，那么，第二编码子分组可以包含剩余的第一和第二奇偶比特的比特0、7、14...，第三编码子分组可以包含剩余的第一和第二奇偶比特的比特1、8、15...，依此类推，第八和最后编码子分组可以包含剩余的第一和第二奇偶比特的比特6、13、20...。通过把奇偶比特扩展在其他N_B-1个编码子分组中，可以提高解码性能。

信道交织器420包括N_B个块交织器422a到422nb，它们从分割单元416接收N_B个编码子分组。每个块交织器422根据一种交织方案，对其子分组的编码比特进行交织(即，重新排序)，并提供交织后的子分组。交织提供码比特的时间、频率和/或空间分集。复用器424连接到所有N_B个块交织器422a到422nb，并提供N_B个交织子分组，如果收到来自控制器140的IR传输控制指示，一次提供一个子分组。具体而言，复用器424首先提供来自块交织器422a的交织子分组，然后提供来自块交织器422b的交织子分组，依此类推，最后提供来自块交织器422nb的交织子分组。如果收到针对该数据分组的NAK，则复用器424提供下一交织子分组。当收到ACK时，则可以跳过所有N_B个块交织器422a到422nb。

符号映射单元426从信道交织器420接收交织子分组，并把每个子分组中的交织比特映射成调制符号。符号映射是根据选中速率指示的调制方案执行的。符号映射可以通过以下方式实现：(1)对B个比特的集合进行分组，以形成B比特的二进制值，其中B≥1；(2)把每个B比特的二进制值映射成具有2^B个点的信号图(signalconstellation)中的一点。该信号图对应于选中的调制方案，后者可以是BPSK、QPSK、2B-PSK、2B-QAM等。这里使用的措词“数据符号”是数据的调制符号，“导频符号”是导频的调制符号。符号映射单元426提供各编码子分组的数据符号块，如图5所示。

对于每个数据分组，TX数据处理器120提供N_B个数据符号块，它们总共包括N_SYM个数据符号，故可被表示为每个数据符号s_i(其中i＝1...N_SYM)是通过如下映射B个编码比特而得到的：s_i＝map(b _i)，其中

这里描述的IR传输技术可以实现在利用单个载波进行数据通信的单载波MIMO系统和利用多个载波进行数据通信的多载波MIMO系统中。多载波可通过正交频分复用(OFDM)、其他多载波调制技术或其他构思来提供。OFDM把整个系统带宽有效地分成多个(N_F)正交的子带，这些子带通常也被称为音频带(tone)、频率段(bin)和频率信道。采用OFDM，使每个子带与一个相应的子载波相关联，该子载波可用数据进行调制。

由发射机110内的TX空间处理器130和发射机单元132执行的处理依赖于是否同时发送一个或多个数据分组以及数据传输是否使用一个或多个载波。下面描述这两个单元的一些示例性设计。为简单起见，下面的描述假设一个满秩MIMO信道，N_S＝N_T≤N_R。在这种情况下，在每个符号周期的每个子带内，可以从这N_T个发射天线中的每个天线发送一个调制符号。

图6A的框图示出了TX空间处理器130a和发射机单元132a，它们可用于在多载波MIMO系统中一次进行一个分组的IR传输。TX空间处理器130a包括一个复用器/解复用器(MUX/DEMUX)610，其接收数据符号块，并把该块内的数据符号解复用到N_T个发射天线的N_T个子块中。复用器/解复用器610还复用导频符号(例如，以时分复用(TDM)方式)，并提供N_T个发射天线的N_T个发射符号序列。每个发射符号序列被指定在一个时隙内从一个发射天线进行发送。每个发射符号针对一个数据符号或导频符号。

发射机单元132a包括N_T个TX RF单元652a至652t，用于N_T个发射天线。每个TX RF单元652从TX空间处理器130a接收相应的发射符号序列，并进行修整，以生成调制信号。从N_T个发射天线672a至672t分别发送来自TX RF单元652a至652t的N_T个调制信号。

图6B的框图示出了TX空间处理器130b和发射机单元132a，它们可用于在单载波MIMO系统中同时进行多个分组的IR传输。TX空间处理器130b包括一个矩阵相乘单元620，其接收要在一个时隙内传输的N_P个数据符号块，其中1≤N_P≤N_S。单元620用一个发射基本矩阵和一个对角矩阵，对这N_P个块中的数据符号执行矩阵相乘，如下：

s_{&OverBar;}^{~} = \underset{&OverBar;}{MΛs}

公式(1)

其中，s是一个{N_T×1}数据向量；

是一个{N_T×1}预先修整的数据向量；

M是一个{N_T×N_T}发射基本矩阵，其是一元矩阵(unitary matrix)；以及

Λ是一个{N_T×N_T}对角矩阵。

向量s包括用于N_T个发射天线的N_T个条目，其中的N_P个条目被设为来自N_P个块的N_P个数据符号，剩余的N_T-N_P个条目被设为0。向量

包括N_T个条目，用于在一个符号周期内从这N_T个发射天线发送的N_T个预先修整的符号。发射基本矩阵M使得各数据符号块能够从所有N_T个发射天线发送出去。这样，所有N_P个数据符号块会经历相同的信道状况，并且，所有N_P个数据分组可以使用单一速率。矩阵M使得数据传输可以使用各发射天线的全功率P_ant。矩阵M可被定义为

其中，U是一个Walsh-Hadamard矩阵。矩阵M也可被定义为

其中，V是离散傅立叶变换(DFT)矩阵，其具有的第(k，i)个条目被定义为其中m是矩阵V的行号，n是列号，m＝1...N_T，而n＝1...N_T。对角矩阵Λ可用来给N_P个数据符号块分配不同的发射功率，同时对于各发射天线遵守总发射功率约束P_tot。于是，接收机观测到的“有效”信道响应是H _eff＝HM。在2003年2月14日提交的、题目为“Rate Adaptive TransmissionScheme for MIMO Systems”的共同转让美国专利申请No.10/367,234中进一步详细描述了这种传输方案。

复用器622从矩阵相乘单元620接收预先修整的符号，复用导频符号，并为N_T个发射天线提供N_T个发射符号序列。发射机单元132a接收和修整N_T个发射符号序列，并生成N_T个调制信号。

图6C的框图示出了TX空间处理器130a和发射机单元132b，它们可用于在MIMO-OFDM系统中一次进行一个分组的IR传输。在TX空间处理器130a内，复用器/解复用器610接收和解复用数据符号，复用到导频符号中，并为N_T个发射天线提供N_T个发射符号序列。

发射机单元132b包括N_T个OFDM调制器660a至660t以及用于N_T个发射天线的N_T个TX RF单元666a至666t。每个OFDM调制器660包括快速傅立叶反变换(IFFT)单元662和循环前缀生成器664。每个OFDM调制器660从TX空间处理器130a接收相应的发射符号序列，并将这N_F个子带的N_F个发射符号和零信号值的各集合进行分组。(不用于进行数据通信的子带用零填充)。IFFT单元662使用N_F点快速傅立叶变换，将每个集合的N_F个发射符号和零转换到时域，然后提供包含N_F个码片的相应变换后符号。循环前缀生成器664重复每个变换后符号的一部分，以获得相应OFDM符号，其包含N_F+N_CP个码片。重复部分被称为循环前缀，而N_CP表示被重复的码片的数量。循环前缀确保：在存在由频率选择性衰落(即，不平的频率响应)导致的多径时延扩展的情况下，OFDM符号保持其正交特性。循环前缀生成器664为发射符号序列提供OFDM符号序列，由关联的TX RF单元666对其做进一步修整，以生成调制信号。

图7A示出了具有四个发射天线(N_T＝4)和16个子带(N_F＝16)的示例性MIMO-OFDM系统的数据符号块的解复用。数据符号块可以表示为对于图7A所示的实施例，执行解复用，以使得该块中的前四个数据符号s₁至s₄分别在发射天线1至4的子带1上发送，接下来的四个数据符号s₅至s₈分别在发射天线1至4的子带2上发送，依此类推。

图6D的框图示出了TX空间处理器130c和发射机单元132b，它们可用于在MIMO-OFDM系统中同时进行多个分组的IR传输。在TX空间处理器130c内，复用器/解复用器630接收N_p个数据符号块，其中1≤N_P≤N_S，并把各块中的数据符号提供给不同的子带和不同的发射天线，如下所示。复用器/解复用器630还复用到导频符号中，并为N_T个发射天线提供N_T个发射符号序列。

图7B示出了具有四个发射天线(N_T＝4)和16个子带的示例性MIMO-OFDM系统的两个数据符号块(N_p＝2)的复用/解复用。对于第一个数据符号块，前四个数据符号s_1，1、s_1，2、s_1，3和s_1，4分别在发射天线1、2、3和4的子带1、2、3和4上传输。接下来的四个数据符号块s_1，5、s_1，6、s_1，7和s_1，8卷绕(wrap around)，分别在发射天线1、2、3和4的子带5、6、7和8上传输。对于第二个数据符号块，前四个数据符号s_2，1、s_2，2、s_2，3和s_2，4分别在发射天线3、4、1和2的子带1、2、3和4上传输。接下来的四个数据符号块s_2，5、s_2，6、s_2，7和s_2，8卷绕，分别在发射天线3、4、1和2的子带5、6、7和8上传输。对于图7B所示的实施例，每个符号周期内每个发射天线的N_F个频域值的集合包括用于一些子带的发射符号和用于其他子带的零。

图7B示出了跨越N_F个子带和N_T个发射天线同时发送两个数据符号块。通常，跨越这些子带和发射天线可以同时发送任意数量的数据符号块。例如，在图7B中，可以同时发送一个、两个、三个或四个数据符号块。但是，可以同时可靠发送的数据符号块的数量取决于MIMO信道的秩，所以，N_P应当小于或等于N_S。图7B所示的传输方案可以很容易地被改编为：基于MIMO信道的秩，同时传输不同数量的数据符号块。

对于图7B所示的实施例，各数据符号块跨越N_F个子带，从所有N_T个发射天线，被对角地发送出去。这样为同时发送的所有N_P个数据符号块提供频率和空间分集，从而所有数据分组可以使用单一速率。但是，同时发送的不同数据分组也可以使用不同的速率。使用不同速率可以为有些接收机提供更好的性能，例如，不执行IDD方案的线性接收机。在2004年2月23日提交的、题目为“IncrementalRedundancy Transmission for Multiple Parallel Channels in a MIMOCommunication System”的共同转让美国专利申请No.10/785,292中描述了用不同速率同时进行多个数据分组的IR传输。

也可以按照其他方式执行复用/解复用，同时取得频率和空间分集。例如，复用/解复用可以是：各发射天线的所有N_F个子带用于承载发射符号。由于每个发射天线的全功率限于P_ant，所以每个发射天线可用的发射功率量依赖于承载有发射符号的子带的数量。

回到图6D中，发射机单元132b从TX空间处理器130c接收N_T个发射符号序列，并对其进行修整，然后产生N_T个调制信号。

2、接收机

图8A的框图示出了接收机150a，它是图1的接收机150的一个实施例。在接收机150a中，N_R个接收天线810a至810r接收由发射机110发送的N_T个调制信号，并把N_R个接收信号分别提供给接收单元154内的N_R个RX RF单元812a至812r。每个RX RF单元812修整和数字化其接收信号，并提供符号/码片流。对于单载波MIMO系统而言，不需要OFDM解调器814a至814r，各RX RF单元812直接把符号流提供给相应的解复用器816。对于MIMO-OFDM系统而言，各RX RF单元812把码片流提供给相应的OFDM解调器814。每个OFDM解调器814通过以下方式，对其码片流执行OFDM解调：(1)去除每个接收OFDM符号中的循环前缀，以获得接收变换符号；(2)使用快速傅立叶变换(FFT)，把每个接收变换符号变换到频域，以获得N_F个子带的N_F个接收符号。对于这两种系统而言，解复用器816a至816r从RX RF单元812或OFDM解调器814接收N_R个符号流，把各时隙的N_R个接收符号序列(对应于数据)提供给RX空间处理器160a，并把收到的导频符号提供给信道估计器172。

RX空间处理器160a包括检测器820和复用器822。检测器820对N_R个接收符号序列执行空间或空一时处理(或“检测”)，以获得N_T个检测符号序列。每个检测符号是发射机发送的一个数据符号的估计。检测器820可以实现最大比率合并(MRC)检测器、线性迫零(ZF)检测器(也被称为信道相关矩阵倒置(CCMI)检测器)、最小均方误差(MMSE)检测器、MMSE线性均衡器(MMSE-LE)、判决反馈均衡器(DFE)或其他检测器/均衡器。如果在发射机中没有执行空间处理，则可以基于信道响应矩阵H的估计，执行检测。或者，如果数据符号预先乘以了单载波MIMO系统的发射机中的发射基本矩阵M，则可以基于有效信道响应矩阵H _eff＝HM，执行检测。为简单起见，下面的描述假设未使用发射基本矩阵M。

MIMO-OFDM系统的模型可以表示为：

r(k)＝H(k)s(k)+n(k)，k＝1...N_F 公式(2)

其中，s(k)是一个{N_T×1}数据向量，其具有在子带k上从N_T个发射天线发送的N_T个数据符号的N_T个条目；

r(k)是一个{N_R×1}接收向量，其具有在子带k上通过N_R个发射天线获得的N_R个接收符号的N_R个条目；

H(k)是子带k的{N_R×N_T}信道响应矩阵；以及

n(k)是加性高斯白噪声(AWGN)的向量。

假设向量n(k)均值为0，协方差矩阵为Λ _n＝σ² I，其中，σ²是噪声的方差，I是单位矩阵，其对角线上为1，其他地方为0。

对于MIMO-OFDM系统而言，接收机对用于数据传输的各子带单独地执行检测。下面的描述针对一个子带，并且，为简单起见，在数学推导中省略了子带编号k。下面的描述还适用于单载波MIMO系统。为简单起见，假设向量s包括从N_T个发射天线发送的N_T个数据符号。

MRC检测器的空间处理可以表示为：

{s_{&OverBar;}^{^}}_{mrc} = {\underset{&OverBar;}{W}}_{mrc}^{H} \underset{&OverBar;}{r}

公式(3)

其中，W _mrc是MRC检测器的响应，即W _mrc＝H；

是MRC检测器的检测符号的{N_T×1}向量；以及

“H”表示共轭转置。

发射天线i的检测符号可以表示为

其中，w _mrc，i是W _mrc的第i列，表示为w _mrc，i＝h _i，其中，h _i是发射天线i和N_R个接收天线之间的信道响应向量。

MMSE检测器的空间处理可以表示为：

{s_{&OverBar;}^{^}}_{mmse} = {\underset{&OverBar;}{W}}_{mmse}^{H} \underset{&OverBar;}{r}

公式(4)

其中，对于MMSE检测器，W _mmse＝(HH ^H+σ² I)^-1 H。发射天线i的MMSE检测器响应可以表示为w _mmse，i＝(HH ^H+σ² I)^-1 h _i。

迫零检测器的空间处理可以表示为：

{s_{&OverBar;}^{^}}_{zf} = {\underset{&OverBar;}{W}}_{zf}^{H} \underset{&OverBar;}{r}

公式(5)

其中，对于迫零检测器，W _zf＝H(H ^H H)^-1。发射天线i的迫零检测器响应可以表示为w _zf＝h _i(H ^H H)^-1。

对于每个时隙，检测器820提供与

的N_T个条目相对应的N_T个检测符号序列。复用器822从检测器820接收这N_T个检测符号序列，其执行的处理与发射机中的TX空间处理器130执行的处理相反。如果在每个时隙中仅仅发送一个数据符号块，例如对于图6A和6C中TX空间处理器130a，那么，复用器822把这N_T个序列中的检测符号复用到一个检测符号块中。如果在每个时隙中发送多个数据符号块，例如对于图6B和6D中的TX空间处理器130b和130c，那么，复用器822把这N_T个序列中的检测符号复用和解复用到N_P个检测符号块中(图8A中未显示)。在任何情况下，每个检测符号块都是由发射机发送的数据符号块的估计。

信道估计器172估计MIMO信道的信道响应矩阵H和接收机处的本底噪声(例如，基于收到的导频符号)，并向控制器180提供信道估计。在控制器180内，矩阵计算单元176基于上述的估计信道响应矩阵，导出检测器响应W(可能是W _mrc、W _mmse或W _zf)，并把检测器响应提供给检测器820。检测器820将接收符号的向量r预先乘以检测器响应W，从而得到检测符号的向量

速率选择器174(是由图8A所示的接收机实施例的控制器180实现的)基于信道估计，执行速率选择，如下所述。查找表(LUT)184存储一组由MIMO系统支持的速率以及与各速率相关联的一组参数值(例如，数据速率、分组尺寸、编码方案或码率、调制方案等)。速率选择器174从LUT 184中访问速率选择所用的信息。

图8B的框图示出了RX数据处理器170a，RX数据处理器170a是图1和8A中的RX数据处理器170的一个实施例。在RX数据处理器170a内，符号解映射单元830从RX空间处理器160a中接收检测符号块，一次一块。对于每个检测符号块，符号解映射单元830根据该块所用的调制方案(由来自控制器180的解调控制表示)，对检测符号进行解调，并把解调后的数据块提供给信道解交织器840。信道解交织器840包括解复用器842和N_B个块解交织器844a至844nb。在收到新的数据分组之前，解交织器844a至844nb用删除信息进行初始化。删除信息(erasure)是替代丢失的编码比特(即，尚未收到的比特)且在解码过程中给予适当权重的值。解复用器842从符号解映射单元830接收解调后的数据块，并把各解调后的数据块提供给合适的块解交织器844。每个块解交织器844将其块内的解调后数据进行解交织，方式与发射机中对该块执行的交织互补。如果交织取决于选中的速率，则控制器180把解交织控制提供给块解交织器844，如虚线所示。

当从发射机收到一个数据分组的一个新数据符号块时，对为该分组接收的所有块重新执行解码。重组单元848形成解交织数据分组，以便于以后解码。解交织的数据分组包含：(1)为当前分组接收的所有数据符号块的解交织数据块；(2)为当前分组尚未接收的数据符号块的删除信息。重组单元848执行重组的方式与发射机执行分割的方式互补，由来自控制器180的重组控制来表示。

FEC解码器850对解交织的数据分组进行解码，方式与发射机执行的FEC编码相反，由来自控制器180的解码控制表示。例如，如果在发射机中执行了Turbo或卷积编码，则FEC解码器850分别可以使用Turbo解码器或Viterbi解码器。FEC解码器850提供当前分组的解码分组。CRC检查器852检查解码分组，以判断该分组解码正确还是错误，并提供解码分组的状态。

图9A的框图示出了接收机150b，它是图1的接收机150的另一实施例。接收机150b实现迭代检测和编码(IDD)方案。为清楚起见，下面针对图4B和5中所示的编码方案，描述IDD方案，其将一个数据分组编码成三个部分：系统比特{c_data}、第一奇偶比特{c_p1}和第二奇偶比特{c_p2}。

接收机150b包括检测器920和FEC解码器950，它们对一个数据分组的接收符号执行迭代检测和解码，以获得一个解码分组。IDD方案利用信道编码的纠错能力，来提高性能。这是通过在检测器920和FEC解码器950之间传递N_dd次先验信息而实现的，其中N_dd＞1，如下所述。先验信息表示发送比特的可能性。

接收机150b包括RX空间处理器160b和RX数据处理器170b。在RX空间处理器160b内，缓冲器918接收和存储由接收机单元154在每个时隙提供的接收符号序列。当从发射机收到对于一个数据分组的一个新数据符号块时，对为该分组接收的所有块的接收符号重新(即，从开始)执行迭代检测和解码。检测器920对各接收块的N_R个接收符号序列执行空间处理或检测，并提供该块的N_T个检测符号序列。检测器920可以实现MRC检测器、迫零检测器、MMSE检测器或其他检测器/均衡器。为清楚起见，下面描述使用MMSE检测器进行检测。

对于具有迭代检测和解码能力的MMSE检测器，发射天线i的检测符号

可以表示为：

\hat{s_{i}} = {\underset{&OverBar;}{w}}_{i}^{H} \underset{&OverBar;}{r} - u_{i}, i = 1 . . . N_{T}

公式(6)

其中，w _i和u_i是基于MMSE标准导出的，可以表示为：

({\underset{&OverBar;}{w}}_{i}, u_{i}) = \min_{({\underset{&OverBar;}{w}}_{i}, u_{i})} E [{| s_{i} - \hat{s_{i}} |}^{2}]

公式(7)

公式(7)中提出的优化问题的解可以表示为：

w _i＝(P+Q+σ² I)^-1 h _i 公式(8)

u_{i} = {\underset{&OverBar;}{w}}_{i}^{H} \underset{&OverBar;}{z}

公式(9)

其中P＝h _i h _i ^H 公式(10)

Q＝H _i[E[(s _i-E[s _i])(s _i-E[s _i])^H]]H _i ^H 公式(11)

＝H _i[VAR[s _i]]H _i ^H

z＝H _iE[s _i] 公式(12)

其中，h _i是信道响应矩阵H的第i列；

H _i等于第i列被设为0的H；

s _i是通过去除s的第i列元素而获得的{(NT-1)×1}向量；

E[a]是向量a的条目的期望值；以及

VAR[aa ^H]是向量a的协方差矩阵。

矩阵P是发射天线i的信道响应向量h _i的外积。

矩阵Q是对发射天线i的干扰的协方差矩阵。向量z是对发射天线i的干扰的期望值。

公式(6)可简化为：

\hat{s_{i}} = α_{i} s_{i} + η_{i}, k = 1 . . . N_{T}

公式(13)

其中，a _i＝w _i ^H h _i，η_i是高斯噪声采样，其均值为0，方差为vi＝w _i ^H h _i-(w _i ^H h _i)²。高斯噪声采样η_i假设来自其他发射天线的干扰在MMSE检测器之后是高斯的。

在下面的说明中，上标n表示第n次检测/解码迭代，下标m表示为正在恢复的当前分组而接收的第m个数据符号块。对于第一次迭代(即n＝1)，检测仅仅基于接收符号，因为没有来自FEC解码器的先验信息。因此，假设比特为“1”或“0”的概率相等。在这种情况下，公式(8)就变为线性MMSE检测器，可以表示为w _i＝(HH ^H+σ² I)^-1 h _i。对于各次后续迭代(即n＞1)，检测器使用由FEC解码器提供的先验信息。随着迭代次数的增加，干扰降低，而检测器会聚成实现完全分集的MRC检测器。

对于为当前分组接收的各数据符号块，图9A中的检测器920对该块的N_R个接收符号序列执行检测，并提供N_T个检测符号序列。复用器922将这N_T个序列中的检测符号进行复用，以获得一个检测符号块，并将其提供给RX数据处理器170b。在对于第m个数据符号块的第n次检测解码迭代中获得的检测符号块表示为

在RX数据处理器170b内，对数似然比(LLR)计算单元930从RX空间处理器160b接收检测符号，并计算各检测符号的B个编码比特的LLR。每个检测符号

是数据符号s_i的估计，它是通过把B个编码比特

映射到信号图中的一个点而获得的。检测符号

的第j个比特的LLR可表示为：

x_{i, j} = \log [\frac{\Pr (\hat{s_{i}} | b_{i, j} = 1)}{\Pr (\hat{s_{i}} | b_{i, j} = - 1)}]

公式(14)

其中，b_i，j是检测符号

的第j个比特；

是检测符号

的b_i，j比特为1的概率；

是检测符号的b_i，j比特为-1的概率(即“0”)；以及

x_i，j是比特b_i，j的LLR。

LLR{x_i，j}表示由检测器向FEC解码器提供的先验信息，故也被称为检测器LLR。

为简单起见，假设交织使得每个检测符号

的B个比特是独立的。所以，公式(14)可以表示为：

x_{i, j} = \log [\frac{\underset{s &Element; Ω_{j, 1}}{Σ} \exp [\frac{- 1}{2 {v_{i}}^{2}} {| \hat{s_{i}} - α_{i} s |}^{2}] \exp [\frac{1}{2} {\underset{&OverBar;}{b}}_{i}^{T} (j) {\underset{&OverBar;}{L}}_{i} (j)]}{\underset{s &Element; Ω_{j, - 1}}{Σ} \exp [\frac{- 1}{2 {v_{i}}^{2}} {| \hat{s_{i}} - α_{i} s |}^{2} [\exp [\frac{1}{2} {\underset{&OverBar;}{b}}_{i}^{T} (j) {\underset{&OverBar;}{L}}_{i} (j)]}]

公式(15)

其中，Ω_j，q是信号图中第j个比特等于q的点的集合；

s是被评估集合Ω_j，q中的调制符号或点(即，“假设的”符号)；

α_i是发射天线i的增益，在上面已经做了定义；

v_i是检测符号的高斯噪声采样η_i的方差；

b _i是假设符号s的B个比特的集合；

b _i(j)等于去除了第j行比特的b _i；

L _i是对于假设符号s的B个比特从FEC解码器获得的LLR的集合；

L _i(j)等于去除了第j行比特的解码器LLR的L _i(即，

以及

“T”表示转置。

第(i，j)个比特的解码器LLR可以表示为：

λ_{i, j} = \log [\frac{\Pr (b_{i, j} = 1)}{\Pr (b_{i, j} = - 1)}]

公式(16)

其中，Pr(b_i，j＝1)是比特b_i，j为1的概率；以及

Pr(b_i，j＝-1)是比特b_i，j为-1的概率。

对于第一次迭代(n＝1)，L _i(j)的所有条目被设为0，以表示每个比特等于1或-1的概率相等，因为该比特没有先验信息可用。对于后续的每次迭代，L _i(j)的条目基于来自FEC解码器的比特的“软”值进行计算。LLR计算单元930提供从RX空间处理器160b接收的各检测符号的编码比特的LLR。在第m个数据符号块的第n次检测/解码迭代中获得的LLR的块表示为

信道解交织器940从LLR计算单元930接收各LLR块，并将其解交织，从而提供该块的解交织LLR。重组单元948形成LLR分组，其包含：(1)来自信道解交织器940的解交织LLR块，其对应于从发射机接收的所有数据符号块；(2)零值LLR块，其对应于未收到的数据符号块。第n次检测/解码迭代的LLR分组表示为{xⁿ}。FEC解码器950接收来自重组单元948的LLR分组，并将其解码，如下所述。

图9B的框图示出了Turbo解码器950a，其可分别用于图9A和8B中的FEC解码器950和850。Turbo解码器950a对于并行链接卷积码执行迭代解码，如图4B所示。

在Turbo解码器950a内，解复用器952接收来自重组单元948的LLR分组{xⁿ}(表示为输入LLR)，并将其解复用成数据比特

第一奇偶比特

和第二奇偶比特软输入软输出(SISO)解码器954a从解复用器952接收数据比特

和第一奇偶比特

从编码解交织器958接收解交织的数据比特

然后，SISO解码器954a基于第一卷积码，导出该数据和第一奇偶比特的新LLR{x_data1}和编码交织器956根据发射机端使用的编码交织方案，交织数据比特LLR{x_data1}，并提供交织后的数据比特

同样，SISO解码器954b从解复用器952接收数据比特

和第二奇偶比特

并从编码交织器956接收交织后的数据比特

然后，SISO解码器954b基于第二构成卷积码，导出该数据和第二奇偶比特的新LLR{x_data2}和

编码解交织器958对数据比特LLR{x_data2}进行解交织，方式与编码交织相反，并提供解交织后的数据比特

SISO解码器954a和954b可以实现BCJR SISO最大先验(MAP)算法或其更低复杂度的变形、软输出维特比(SOV)算法或其他解码算法，这些在本领域中都是公知的。

对于当前检测/解码迭代n，SISO解码器954a和954b的解码迭代N_dec次，其中N_dec≥1。在所有N_dec次解码迭代全部完成之后，组合器/复用器960从SISO解码器954a接收最终的数据比特{x_data1}和最终的第一奇偶比特

从编码解交织器958接收解交织的最终数据比特

从SISO解码器954b接收最终的第二奇偶比特

组合器/复用器960计算下一次检测/解码n+1的解码器

方式如下：解码器

对应于公式(16)中的λ_i，j，并且表示由FEC解码器向该解码器提供的先验信息。

在所有N_dd次解码迭代全部完成之后，组合器/复用器960计算最终的数据比特{x_data}，方式如下：

其中是LLR计算单元930为最后一次检测/解码迭代提供的数据比特LLR。切片器962把最终的数据比特{x_data}分片，并为正在恢复的分组提供解码分组

CRC检查器968检查该解码分组，并提供分组状态。

回到图9A中，信道交织器970将来自FEC解码器950的解码器

进行交织，并将交织后的解码器LLR提供给检测器920。检测器920基于接收符号{r_m}和解码器

导出新的检测符号

解码器

用于计算：(a)干扰的期望值(即，E[s _i])，它用于导出公式(12)中的z；(b)干扰的方差(即，VAR[s _i])，它用于导出公式(11)中的Q。

来自RX空间处理器160a的所有接收数据符号块的检测符号

再次由RX数据处理器170b进行解码，如上所述。检测和解码处理迭代N_dd次。在迭代检测和解码处理期间，每一次检测/解码迭代都改进检测符号的可靠性。

如公式(8)所示，MMSE检测器响应w _i依赖于Q，而Q又依赖于干扰的方差VAR[s _i]。因为对于每一次检测/解码迭代，Q都不同，所以，MMSE检测器响应w _i对于每一次迭代也不同。为了简化接收机150b，检测器920可以实现：(1)用于N_dd1次检测/解码迭代的MMSE检测器；(2)用于N_dd2次后续检测/解码迭代的MRC检测器(或具有不随迭代改变的响应的其他类型的检测器/均衡器)，其中N_dd1和N_dd2都可以是1或更大。例如，MMSE检测器可用于第一次检测/解码迭代，而MRC检测器可用于后五次检测/解码迭代。作为另一个例子，MMSE检测器可用于前两次检测/解码迭代，而MRC检测器可用于后四次检测/解码迭代。

MRC检测器可用项u_i实现，如公式(6)中所示，其中，用w _mrc，i取代w _i。如公式(6)、(9)和(12)所示，项u_i取决于干扰的期望值E[s _i]。为了进一步简化接收机150b，在从MMSE检测器切换到MRC检测器之后，可以省略项u_i。

迭代检测和解码方案提供各种优点。例如，对于经由N_T个发射天线同时发送的所有数据分组，IDD方案支持使用单一速率，故可以抵抗频率选择性衰落，并且可以灵活地使用各种编码和调制方案，包括图4B所示的并行链接卷积码。

3、速率选择

对于单载波MIMO和MIMO-OFDM系统，接收机和/或发射机可以估计MIMO信道，并为MIMO信道上的数据传输选择合适的速率。速率选择可以通过多种方式执行。下面描述一些示例性的速率选择方案。

在第一种速率选择方案中，MIMO信道上的数据传输速率是基于度量标准而选择的，后者是用对N_T个发射天线的信道响应进行建模的等价系统导出的。该等价系统被定义为：具有AWGN信道(即，具有平信道响应)，并且其频谱效率等于N_T个发射天线的平均频谱效率。该等价系统的总容量等于N_T个发射天线的总容量。可以通过以下步骤确定平均频谱效率：(1)估计各发射天线的接收SNR(例如，基于接收导频和/或数据符号)；(2)根据接收SNR和基于(约束或非约束)频谱效率函数f(x)，计算每个发射天线的频谱效率；(3)基于各发射天线的频谱效率，计算N_T个发射天线的平均频谱效率。可以把该度量标准定义为该等价系统为支持平均频谱效率所需的SNR。该SNR可以根据平均频谱效率和基于反函数f^-1(x)来确定。

可以将系统设计为支持一组速率。其中一个所支持的速率可以是零速率(例如，零数据速率)。剩余的每个速率与AWGN信道的一个特定的非零数据速率、一个特定的编码方案或码率、一个特定的调制方案和达到目标性能等级(例如，1％PER)所需的特定最小SNR相关联。对于具有非零数据速率的各支持速率，基于具体的系统设计(即，由系统用于该速率的特定的码率、交织方案、调制方案等)和针对该AWGN信道，获得所需的SNR。所需的SNR可以通过计算机模拟、经验测量等获得，这些在本领域中都是公知的。可以把这组支持速率以及它们所需的SNR存储在一张查找表(例如，图8A中的LUT 184)中。

可以把该度量标准与由系统支持的各速率所需的SNR进行比较。选择具有小于或等于该度量标准的所需SNR的最高速率，以用于MIMO信道上的数据传输。在2002年6月20提交的、题目为“RateControl for Multi-Channel Communication Systems”的共同转让美国专利申请No.10/176,567中详细描述了第一种速率选择方案。

在第二种速率选择方案中，基于N_T个发射天线的接收SNR，选择MIMO信道上的数据传输速率。首先确定每个发射天线的接收SNR，然后计算这N_T个发射天线的平均接收SNRγ_rx，avg。接下来，基于平均接收SNRγ_rx，avg和SNR偏移或退避(back-off)因子γ_os，计算工作SNRγ_op(例如，γ_op＝γ_rx+γ_os，其中单位是dB)。SNR偏移用于考虑估计误差、MIMO信道的可变性和其他因素。可以把工作SNRγ_op与系统所支持的各速率的所需SNR进行比较。选择具有小于或等于(即，γ_req≤γ_op)该度量标准的所需SNR的最高速率，以用于MIMO信道上的数据传输。在2003年3月20提交的、题目为“TransmissionMode Selection for Data Transmission in a Multi-ChannelCommunication System”的共同转让美国专利申请No.10/394,529中详细描述了第二种速率选择方案。

这里描述的IR传输技术可通过多种方式来实现。例如，这些技术可以用硬件、软件或软硬件结合的方式来实现。对于硬件实现，用于在发射机中执行IR传输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、用于执行此处所述功能的其他电子单元或其组合中。用于在接收机中接收IR传输的处理单元也可以实现在一个或多个ASIC、DSP、DSPD、PLD、FPGA、处理器、控制器等中。

对于软件实现，这里描述的IR传输技术可用执行此处所述功能的模块(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1中的存储器单元142或182)中，并由处理器(如控制器140或180)执行。存储器单元可以实现在处理器内或处理器外，在后一种情况下，它经由本领域内公知的各种手段，可通信地连接到处理器。

这里包括的子标题用于参考和帮助定义特定的部分。这些并不限制其下面描述的概念的保护范围，并且这些概念可应用于整个说明书的其他部分中。

所述公开实施例的上述描述可使得本领域的技术人员能够实现或者使用本发明。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种修改是显而易见的，并且这里定义的总体原理也可以在不脱离本发明的精神和范围的基础上应用于其他实施例。因此，本发明并不限于这里给出的实施例，而是与符合这里公开的原理和新颖特征的最广范围相一致。

Claims

1.一种用于在无线多进多出(MIMO)通信系统中接收递增冗余(IR)传输的方法，包括：

在接收机处获取针对数据分组的检测符号块，所述检测符号块是由发射机为所述数据分组生成的多个符号块中的第一符号块的估计，所述多个符号块中的每个符号块包括针对所述数据分组的不同的编码信息，其中，所述第一符号块是从所述发射机处的多个发射天线发送出去且由所述接收机处的多个接收天线接收的；

对由所述接收机获取的针对所述数据分组的所有检测符号块进行重组，而不合并所述检测符号块；

解码所述重组的检测符号块，以获取解码分组；

判断所述解码分组是正确还是错误；以及

如果所述解码分组错误，则对所述多个符号块中的下一个符号块重复所述获取、重组、解码和判断。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

如果所述解码分组错误，则发送否定性确认(NAK)，并且其中，所述下一个符号块是响应于发送所述NAK而被接收和处理的。

3.如权利要求1所述的方法，其中，获取所述检测符号块包括：

获取针对来自所述接收机处的所述多个接收天线的第一符号块的接收符号块；以及

基于最小均方误差(MMSE)检测器、最大比率合并(MRC)检测器或线性迫零(ZF)检测器来执行对于所述接收符号块的检测，以获取所述检测符号块。

4.如权利要求3所述的方法，其中，获取所述接收符号块包括：

获取来自所述多个接收天线且多个子载波的接收符号。

5.如权利要求3所述的方法，还包括：

多次迭代地执行检测和解码，以获取所述解码分组。

6.如权利要求5所述的方法，还包括：

对于前N次迭代，基于所述MMSE检测器执行检测，其中N是1或更大，而对于所述多次迭代中的剩余次迭代，基于所述MRC检测器或所述线性ZF检测器执行检测。

7.如权利要求1所述的方法，还包括：

获取所述多个发射天线和所述多个接收天线之间的MIMO信道的信道估计；以及

基于所述信道估计，选择在所述MIMO信道上进行数据传输的速率。

8.如权利要求1所述的方法，还包括：

导出所述多个发射天线和所述多个接收天线之间的MIMO信道的至少一个信号噪声干扰比(SNR)估计；以及

基于所述至少一个SINR估计，确定在所述MIMO信道上进行数据传输的速率。

9.如权利要求1所述的方法，还包括：

在所述接收机处获取针对第二数据分组的第二检测符号块，所述第二检测符号块是由所述发射机为所述第二数据分组生成的第二组多个符号块中的第一符号块的估计，所述数据分组的第一符号块和所述第二数据分组的第一符号块是同时从所述发射机向所述接收机发送的；

对由所述接收机针对所述第二数据分组获取的所有检测符号块进行重组，而不合并所述检测符号块；

解码针对所述第二数据分组的所述重组的检测符号块，以获取第二解码分组；

判断所述第二解码分组是正确还是错误；以及

如果所述第二解码分组错误，则对所述第二组多个符号块中的下一个符号块重复所述获取、重组、解码和判断。

10.一种用于在无线多进多出(MIMO)通信系统中接收递增冗余(IR)传输的装置，包括：

用于在接收机处获取针对数据分组的检测符号块的模块，所述检测符号块是由发射机为所述数据分组生成的多个符号块中的第一符号块的估计，所述多个符号块中的每个符号块包括针对所述数据分组的不同的编码信息，其中，所述第一符号块是从所述发射机处的多个发射天线发送出去且由所述接收机处的多个接收天线接收的；

用于对由所述接收机获取的针对所述数据分组的所有检测符号块进行重组，而不合并所述检测符号块的模块；

用于解码所述重组的检测符号块，以获取解码分组的模块；

用于判断所述解码分组是正确还是错误的模块；以及

用于如果所述解码分组错误则对所述多个符号块中的下一个符号块重复所述获取、重组、解码和判断的模块。

11.如权利要求10所述的装置，还包括：

用于如果所述解码分组错误则发送否定性确认(NAK)的模块，并且其中，所述下一个符号块是响应于发送所述NAK而被接收和处理的。

12.如权利要求10所述的装置，其中，用于获取所述检测符号块的模块包括：

用于获取针对来自所述接收机处的所述多个接收天线的第一符号块的接收符号块的模块；以及

用于基于最小均方误差(MMSE)检测器、最大比率合并(MRC)检测器或线性迫零(ZF)检测器来执行对于所述接收符号块的检测，以获取所述检测符号块的模块。

13.如权利要求12所述的装置，其中，用于获取所述接收符号块的模块包括：

用于获取来自所述多个接收天线且多个子载波的接收符号的模块。

14.如权利要求12所述的装置，还包括：

用于多次迭代地执行检测和解码，以获取所述解码分组的模块。

15.如权利要求14所述的装置，还包括：

用于对于前N次迭代来基于所述MMSE检测器执行检测，而对于所述多次迭代中的剩余次迭代来基于所述MRC检测器或所述线性ZF检测器执行检测的模块，其中N是1或更大。

16.如权利要求10所述的装置，还包括：

用于获取所述多个发射天线和所述多个接收天线之间的MIMO信道的信道估计的模块；以及

用于基于所述信道估计来选择在所述MIMO信道上进行数据传输的速率的模块。

17.如权利要求10所述的装置，还包括：

用于导出所述多个发射天线和所述多个接收天线之间的MIMO信道的至少一个信号噪声干扰比(SNR)估计的模块；以及

用于基于所述至少一个SINR估计来确定在所述MIMO信道上进行数据传输的速率的模块。

18.如权利要求10所述的装置，还包括：

用于在所述接收机处获取针对第二数据分组的第二检测符号块的模块，所述第二检测符号块是由所述发射机为所述第二数据分组生成的第二组多个符号块中的第一符号块的估计，所述数据分组的第一符号块和所述第二数据分组的第一符号块是同时从所述发射机向所述接收机发送的；

用于对由所述接收机针对所述第二数据分组获取的所有检测符号块进行重组，而不合并所述检测符号块的模块；

用于解码针对所述第二数据分组的所述重组的检测符号块，以获取第二解码分组的模块；

用于判断所述第二解码分组是正确还是错误的模块；以及

用于如果所述第二解码分组错误则对所述第二组多个符号块中的下一个符号块重复所述获取、重组、解码和判断的模块。