CN101933268B - 无线通信系统、无线通信设备和通信控制方法 - Google Patents

Abstract

信道估计和预测单元(18)对信道进行估计并针对下一传输时隙预测信道。SVD单元(19)对每个信道预测值执行奇异值分解。本征值计算单元(20)计算时隙中的本征值，而本征模质量计算单元(21)基于从本征值计算单元(20)获得的本征值来计算每个本征模的质量，并将该质量输出至传输自适应控制单元(22)。传输自适应控制单元(22)基于较低本征模的质量的变化等来识别信道变化的频率，并根据信道变化的频率相对于时隙长度正在增大，将较高本征模的质量校正为较小值。

Description

无线通信系统、无线通信设备和通信控制方法

相关申请的交叉引用

本申请要求日本专利申请No.2008-19538(于2008年1月30日提交)和日本专利申请No.2008-19551(于2008年1月30日提交)的优先权，其全部内容以引用的方式并入于此。

技术领域

本发明涉及使用MIMO通信的无线通信系统、无线通信设备和通信控制方法。

背景技术

近年来，当在使用多个天线发送和接收数据的MIMO(多输入多输出)通信中，SVD(奇异值分解)方案使用称作本征模的独立信道时，通信系统通过根据本征模的本征值来控制传输功率以及每个本征模的调制方案，显著地增大了传输容量。然而，如果由于某种原因而使正交性破坏，则在使用本征模的MIMO通信中传输特性严重恶化。

为了解决这种问题，专利文献1提出，利用作为已知信息的多普勒频率等等，通过基于该已知信息计算SINR(信号与干扰加噪声比)并执行控制，防止在正交性破坏时特性恶化。专利文献1涉及：用于对信道进行估计的时隙与用于实际发送数据的时隙不同，并且信道由于多普勒变化而改变。作为用于解决这种问题的技术，该文献提出了一种MIMO本征模自适应传输系统，用于基于由于多普勒变化而引起的信道估计差错的估计值、本征波束的增益损失的估计值和本征波束之间的干扰的估计值，来计算本征模的SINR值，从而在考虑到具有多普勒变化的实际环境的情况下结合自适应编码调制功能以及简单且高效的自适应功率控制功能。

专利文献1：日本专利申请未审公开No.2005-252834

发明内容

本发明要解决的技术问题

另一方面，普遍研究了一种用于预测信道变化的方案。如果提供了信道预测方案，则上述本征波束的增益损失变小，从而，MIMO本征模自适应传输受到较小影响。然而，这种效率依赖于信道预测方案，此外，即使向接受侧提供了信道预测方案，发送侧也不可能知道接受侧的信道预测方案有多么有效，或者甚至不可能知道接受侧是否具有信道预测方案。

此外，如果多普勒变化变大，则不论信道预测方案的存在和性能如何，都不能忽视时隙中的信道变化，并且在传输时隙中本征波束的增益恶化。这是由于，如果有多个信息被上述SVD分解至时隙，则SVD背负太多计算负担，并且，由于在从接收侧反馈发送权重或信道信息时开销的增大使吞吐量恶化，因此，优选地，基本上进行如下处理：仅一个信道信息被SVD分解至时隙。

即，尽管依赖于信道预测方案的存在和性能，传统技术所涉及的特性恶化可能非常小，但是只要对于传输时隙仅有一组发送权重，则由时隙中的信道变化引起特性恶化就不可避免。

此外，如果提供了高度精确的信道变化预测方案，则上述本征波束的增益损失的估计值和本征波束之间的干扰的估计值变小，从而，MIMO本征模自适应传输受到较小影响。

相反，如果多普勒变化变大，则不仅信道估计时隙与数据传输时隙之间的信道变化变大，而且时隙之内的信道变化变大。如果高度精确的信道变化预测方案甚至在这种条件下也足够有效，即，如果该方案能够预测数据传输时隙中的信道变化，还能够根据在数据传输时隙中预测的信道来更新传输权重，则增益损失的估计值以及本征波束之间的干扰的估计值保持较小。

然而，每个本征模的本征值根据信道变化而在时隙内改变。图7是示意了本征值的累积分布的图，其指示了当信道预测值适当时每个本征模的质量，而图8是示例了时隙内每个本征模的本征值的变化的图。图7和图8示出了本征值大的较高本征模具有较小的本征值变化，本征值小的较低本征模具有较大的本征值变化。

在这种条件下，如果基于时隙中每个本征模的本征值的平均值来计算本征模的质量(SINR)并将本征模的质量用于传输自适应控制，则特别是在较低本征模中，产生具有比所设想的要低的本征值的多个符号，这导致传输特性恶化。

本发明的目的是提供无线通信系统、无线通信设备和通信控制方法，即使终端高速移动，导致显著信道变化，也能够在不测量多普勒频率的情况下，高效地对MIMO等执行自适应控制。

技术方案

根据本发明，提供了一种无线通信系统，用于通过多个本征模来执行发送设备与接收设备之间的无线通信，所述无线通信系统包括：信道估计单元，用于计算所述发送设备与所述接收设备之间的信道估计值；信道预测单元，用于基于由所述信道估计单元计算的信道估计值，计算所述发送设备在传输时的信道预测值；本征值计算单元，用于基于由所述信道预测单元计算的信道预测值，在预定时间段中计算本征值；本征模质量计算单元，用于基于由所述本征值计算单元计算的本征值，计算用于指示所述预定时间段中的本征模的质量的值；以及控制单元，用于基于由所述本征模质量计算单元计算的值，对所述发送设备在传输时的预定处理进行控制，其中，所述控制单元基于所计算的信道估计值和/或信道预测值，根据信道变化的频率，控制使得对于较高本征模，用于指示质量的值较小。

优选地，所述本征模质量计算单元基于所述预定时间段中的本征值来计算用于指示每个本征模的质量的值，并且，所述控制单元根据信道变化的频率，基于等于或小于所述本征值的值，来计算用于指示每个本征模的质量的值。此外，优选地，所述控制单元根据本征模的顺序来控制所述本征值的减少值，还将所述本征值的减少值控制为对最高本征模最大。

优选地，所述控制单元根据用于指示每个本征模的质量的值的比值，控制所述本征值的减少值。此外，优选地，所述控制单元根据用于指示每个本征模的质量的值的差值，控制所述本征值的减少值。

根据本发明，提供了一种无线通信设备，用于通过多个本征模来执行无线通信，所述无线通信设备包括：信道估计值获得单元，用于获得所述无线通信设备与对等无线通信设备之间的信道估计值；信道预测单元，用于基于由所述信道估计值获得单元获得的信道估计值，计算传输时的信道预测值；本征值计算单元，用于基于由所述信道预测单元计算的信道预测值，在预定时间段中计算本征值；本征模质量计算单元，用于基于由所述本征值计算单元计算的本征值，计算用于指示所述预定时间段中的每个本征模的质量的值；以及控制单元，用于基于由所述本征模质量计算单元计算的值，对传输时的预定处理进行控制，其中，所述控制单元基于所获得的信道估计值和/或所计算的信道预测值，根据信道变化的频率，控制使得对于较高的本征模，用于指示质量的值较小。

根据本发明，提供了一种无线通信系统的通信控制方法，所述无线通信系统用于通过多个本征模来执行发送设备与接收设备之间的无线通信，所述通信控制方法包括以下步骤：计算所述发送设备与所述接收设备之间的信道估计值，并基于所计算的信道估计值，计算所述发送设备在传输时的信道预测值；基于所述信道预测值，在预定时间段中计算本征值；基于所计算的本征值，计算用于指示所述预定时间段中的每个本征模的质量的值；基于所计算的信道估计值和/或信道预测值，根据信道变化的频率，控制使得对于较高的本征模，用于指示质量的值较小；以及基于所控制的用于指示每个本征模的质量的值，对所述发送设备在传输时的预定处理进行控制。

根据本发明，提供了一种无线通信系统，用于通过多个本征模来执行发送设备与接收设备之间的无线通信，所述无线通信系统包括：信道估计单元，用于计算所述发送设备与所述接收设备之间的信道估计值；信道预测单元，用于基于由所述信道估计单元计算的信道估计值，计算所述发送设备在传输时的信道预测值；本征值计算单元，用于基于由所述信道预测单元计算的信道预测值，在预定时间段中计算多个本征值；本征模质量计算单元，用于基于由所述本征值计算单元计算的多个本征值，计算用于指示所述预定时间段中的本征模的质量的值；以及控制单元，用于基于由所述本征模质量计算单元计算的值，对传输时的预定处理进行控制，其中，所述控制单元基于所计算的信道估计值和/或信道预测值，根据信道变化的频率，控制使得对于较低的本征模，用于指示质量的值较小。

优选地，所述本征模质量计算单元基于所述预定时间段中的所述多个本征值的平均值来计算用于指示每个本征模的质量的值，并且，所述控制单元根据信道变化的频率，基于等于或小于所述平均值的值，计算用于指示每个本征模的质量的值。

优选地，所述控制单元根据本征模的顺序，控制所述平均值的减少值，还将所述平均值的减少值控制为对最低本征模最大。

优选地，所述控制单元根据用于指示每个本征模的质量的值的比值，控制所述平均值的减少值。此外，优选地，根据用于指示每个本征模的质量的值的差值，控制所述平均值的减少值。

根据本发明，提供了一种无线通信设备，用于通过多个本征模来执行无线通信，所述无线通信设备包括：信道估计值获得单元，用于获得所述无线通信设备与对等无线通信设备之间的信道估计值；信道预测单元，用于基于由所述信道估计值获得单元获得的信道估计值，计算传输时的信道预测值；本征值计算单元，用于基于由所述信道预测单元计算的信道预测值，在预定时间段中计算多个本征值；本征模质量计算单元，用于基于由所述本征值计算单元计算的多个本征值，计算用于指示所述预定时间段中每个本征模的质量的值；以及控制单元，用于基于由所述本征模质量计算单元计算的值，对传输时的预定处理进行控制，其中，所述控制单元基于所获得的信道估计值和/或所计算的信道预测值，根据信道变化的频率，控制使得对于较低的本征模，用于指示质量的值较小。

根据本发明，提供了一种无线通信系统的通信控制方法，所述无线通信系统用于通过多个本征模来执行发送设备与接收设备之间的无线通信，所述通信控制方法包括以下步骤：计算所述发送设备与所述接收设备之间的信道估计值，并基于所计算的信道估计值，计算所述发送设备在传输时的信道预测值；基于所计算的信道预测值，在预定时间段中计算多个本征值；基于所计算的多个本征值，计算用于指示所述预定时间段中的每个本征模的质量的值；基于所计算的信道估计值和/或信道预测值，根据信道变化的频率，控制使得对于较低的本征模，用于指示质量的值较小；以及基于所控制的用于指示每个本征模的质量的值，对传输时的预定处理进行控制。

本发明的有益效果

根据本发明，即使由于终端的高速移动等原因而造成显著的信道变化，也可以通过考虑信道变化的频率来高效地对MIMO等执行自适应控制。从而可以对高速移动性能的改进做出贡献。

附图说明

图1是示意了根据本发明第一实施例的无线通信系统的基本配置的图；

图2是示意了根据第一实施例的无线通信系统的操作的流程图；

图3是示意了基于多个信道估计值、针对传输时隙预测单个信道的状态的图；

图4是示意了根据本发明第二实施例的无线通信系统的基本配置的图；

图5是示意了根据第二实施例的无线通信系统的操作的流程图；

图6是示意了基于多个信道估计值、针对传输时隙预测多个信道的状态的图；

图7是示意了本征值的累积分布作为每个本征模的质量的图；以及

图8是示例了时隙中每个本征模的本征值的变化的图。

具体实施方式

将参照附图来如下描述本发明的优选实施例。

(第一实施例)

图1是示意了根据本发明第一实施例的无线通信系统的基本配置的图。如图1所示，发送设备1具有S/P单元11、自适应调制和编码单元12、自适应传输功率控制单元13和发送波束成形单元14，而接收设备2具有接收天线处理单元15、解调处理单元16和P/S单元17。可以向发送设备1或接收设备2提供信道估计和预测单元18(包括信道估计单元和信道预测单元)、SVD单元19、本征值计算单元20、本征模质量计算单元21和传输自适应控制单元22。

S/P单元11对发送数据执行串行至并行转换，并输出每个本征模的发送数据。自适应调制和编码单元12根据传输自适应控制单元22的输出来对每个本征模的发送数据进行调制和编码。自适应传输功率控制单元13根据来自传输自适应控制单元22的输出，控制从自适应调制和编码单元12输出的每个本征模的发送信号的传输功率。发送波束成形单元14通过将从自适应传输功率控制单元13输出的发送信号与从SVD单元19输出的发送权重相乘来形成发送本征波束，并且还对每个发射天线的信号进行复用。

在多个发射天线与多个接收天线之间形成MIMO信道。接收天线处理单元15通过基于从信道估计和预测单元18输出的信道估计结果来计算接收权重，从而执行空间滤波，或通过执行最大似然接收过程，来提取每个本征模的信号。解调处理单元16基于来自传输自适应控制单元22的输出信息来对每个本征模的信号执行纠错解调等，并输出接收数据。P/S单元17对每个本征模的接收数据执行并行至串行转换。

信道估计和预测单元18具有：信道估计单元(未示出)，用于计算发送设备11与接收设备2之间的信道估计值(用于对发送设备1与接收设备2之间的信道进行估计)；以及信道预测单元(未示出)，用于基于由信道估计单元计算的信道估计值，计算发送设备1在传输时的信道预测值。SVD单元19对由信道估计和预测单元18计算的每个信道预测值执行奇异值分解。本征值计算单元20基于从SVD单元19获得的每个本征模的奇异值，在预定时间段中(在一个时隙中)计算本征值。本征模质量计算单元21基于由本征值计算单元20计算的本征值来计算用于指示预定时间段中的本征模的质量的值，并根据无线通信中的信道变化的频率来控制使得对于较高的本征值，用于指示质量的值较小。传输自适应控制单元22基于由本征模质量计算单元21计算的值来对传输时的预定处理(传输功率控制和/或调制和编码控制)进行控制。

图2是示意了根据本发明第一实施例的无线通信系统的操作的流程图。该流程图假定信道由于终端的移动等原因而改变。

首先，信道估计和预测单元18执行信道估计并对时隙执行信道预测，以实际发送数据(步骤101)。在发送侧或接收侧可以提供信道估计和预测单元18。对于FDD(频分双工)，例如，在接收侧提供信道估计和预测单元18，而对于TDD(时分双工)，在发送侧和接收侧都提供信道估计和预测单元18。还可以在接收侧和在发送侧分别设计估计和预测。例如，将在接收侧估计的信道(信道估计值)反馈给发送侧，并且，发送侧获得由信道估计值获得单元(未示出)反馈的信道估计值，并基于由信道估计值获得单元获得的信道估计值来预测时隙的信道，以实际发送数据。这里，针对一个时隙预测单一信道。图3是示意了以下状态的图：其中，根据信道估计时隙的训练信号(Tr)来执行信道估计，并根据多个信道估计值、针对传输时隙来执行单一信道预测。

此外，信道估计和预测单元18估计(计算)该时隙中信道变化的频率(或终端的移动速度、多普勒频率等等)(步骤102)。在这种情况下，基于由信道估计和预测单元18计算的信道估计值和/或信道预测值来估计信道变化的频率。信道变化的频率(或终端的移动速度、多普勒频率等等)可以由SVD 19来估计。

接下来，SVD单元19对信道矩阵执行奇异值分解(步骤103)。

如果发射天线的数目是N_T并且接收天线的数目是N_R，则信道估计和预测单元18所预测的信道矩阵是矩阵N_T×N_R并表达为：

[公式1]

H

可以利用奇异值分解来处理信道矩阵，如下所示：

[公式2]

H＝U∑V^H

[公式3]

∑

是对角矩阵，具有指示M＝min[N_T，N_R]个正交信道(本征模)的转移函数的奇异值作为元素，如下所示：

[公式4]

$\mathrm{\Σ}=\mathrm{diag}[\sqrt{{\mathrm{\λ}}_1},...,\sqrt{{\mathrm{\λ}}_M}]$

其中假定λ_m以降序来排序。

接下来，本征值计算单元20基于从SVD单元19获得的、每个本征模的奇异值来计算时隙中的本征值，本征模质量计算单元21计算每个本征模的质量(有效SNR(信噪比))(步骤104)。通过以下公式来针对第m个本征模的本征值计算SNR：

[公式5]

${\mathrm{SNR}}_m=\frac{{\mathrm{\λ}}_m}{{\mathrm{\σ}}^2}$

其中σ²指示噪声功率。

当多普勒变化较显著时，由于时隙中的信道变化，本征波束的增益恶化(特别是在较高本征模中)，不论是否存在信道预测方案。

为了解决这种问题，传输自适应控制单元22基于较低本征模的质量的变化，来识别信道变化的频率(例如多普勒频率)，并根据信道变化的频率相对于时隙长度正在增大，将较高本征模的质量的值校正为较小值(步骤105)。例如，第m个本征模的校正后的SNR用作有效SNR(Eff.SNR_m)。

[公式6]

$\left\{\begin{array}{cc}\mathrm{Eff}.{\mathrm{SNR}}_m={\mathrm{SNR}}_m,& f_D<\frac{\mathrm{\&alpha;}}{T_{\mathrm{slot}}}\\ \mathrm{Eff}.{\mathrm{SNR}}_m={\mathrm{\&beta;}}_m\left(f_D\right)\&CenterDot;{\mathrm{SNR}}_m,& f_D\&GreaterEqual;\frac{\mathrm{\&alpha;}}{T_{\mathrm{slot}}}\end{array}\right.$

其中β_m(f_D)是：对于通过对(特别是在本征模的质量中)较低本征模的值进行连续监视而识别的多普勒频率f_D，第m个本征模的质量的校正因子(＜1)，并且关于f_D单调减小，其中，m越小，减小的斜率越陡。T_slot为时隙长度。

传输自适应控制单元22根据无线通信中的信道变化的频率，基于等于或小于本征值的值，计算用于指示每个本征模的质量的值。此外，由于更高的本征模获得更大的本征波束增益，因此由于信道变化而引起的增益损失更大，并且由于在利用传输自适应控制而处理的信号中产生了比预期要多的低质量符号，使得特性恶化，因此传输自适应控制单元22将用于指示本征模的质量的值校正为在本征模更高时更小。对于最高的本征模，将该值校正为具有最大的减少值。

此外，由于预期随着本征模的质量更高，本征波束的增益更大并且增益的损失也更大，因此不仅可以使用本征模的顺序，而且可以使用用于指示本征模的质量的值的比值或差值，来确定减少值。

此外，如果系统通过使用查找表而不是通过校正本征模的质量，来根据本征模确定调制方案和编码方案，则例如在信道变化显著的情况下，针对最高本征模而选择的调制方案和编码方案可以将级别降低一级。

本发明将时隙中的信道变化的频率视作一个问题，该信道变化比传统信道估计时隙与传输时隙之间的信道变化要小。相应地，可以进行配置以便如上所述在信道变化的频率(例如，对于时隙长度的不可忽视的多普勒频率)超过某个点时启动控制，而不是连续地进行控制。

此外，传输自适应控制单元22基于校正后的有效SNR，计算要使用的本征模的数目、每个本征模的编码调制方案、以及传输功率(步骤106)。

此外，自适应调制和编码单元12根据传输自适应控制单元22的计算结果来对每个本征模的发送数据进行调制和编码，自适应传输功率控制单元13根据传输自适应控制单元22的计算结果来控制从自适应调制和编码单元12输出的每个本征模的发送信号的传输功率，以产生本征模发送信号(步骤107)。

在发送波束成形单元14中将所产生的本征模发送信号与从SVD单元19输出的发送权重相乘，以形成发送本征波束然后从发射天线发送(步骤108)。通过在多个发射天线与多个接收天线之间形成的MIMO信道来传播本征波束(步骤109)。

接收侧处理本征模的接收信号(步骤110)。即，接收天线处理单元15通过基于由信道估计和预测单元18输出的信道估计结果来计算接收权重，从而执行空间滤波，或执行最大似然接收过程，以提取每个本征模的信号。此外，解调处理单元16根据传输自适应控制单元22的计算结果来对每个本征模的信号执行如纠错解码之类的处理。

应当注意，SVD单元不是必须执行奇异值分解。例如，SVD单元可以执行以下过程：从预定的权重组(称为码本)中找到用于最大化本征值的权重的码号。即，此时SVD单元可以执行找到发送权重和本征模的本征值(奇异值)的过程。

如上所述，即使在由于多普勒变化等而引起显著的信道变化的环境下，本发明也可以通过考虑传输时隙中的信道变化的频率，来适当地执行传输自适应控制。

(第二实施例)

图4是示意了根据本发明第二实施例的无线通信系统的基本配置的图。如图4所示，发送设备3具有S/P单元31、自适应调制和编码单元32、自适应传输功率控制单元33和发送波束成形单元34，而接收设备4具有接收天线处理单元35、解调处理单元36和P/S单元37。可以向发送设备3或接收设备4提供信道估计和预测单元38(包括信道估计单元和信道预测单元)、SVD单元39、本征值计算单元40、本征模质量计算单元41和传输自适应控制单元42。

S/P单元31对发送数据执行串行至并行转换，并输出每个本征模的发送数据。自适应调制和编码单元32根据传输自适应控制单元42的输出来对每个本征模的发送数据进行调制和编码。自适应传输功率控制单元33根据来自传输自适应控制单元42的输出，控制从自适应调制和编码单元32输出的每个本征模的发送信号的传输功率。发送波束成形单元34通过将从自适应传输功率控制单元33输出的发送信号与从SVD单元39输出的发送权重相乘来形成发送本征波束，并且还对每个发射天线的信号进行复用。

在多个发射天线与多个接收天线之间形成MIMO信道。接收天线处理单元35通过基于从信道估计和预测单元38(信道估计单元)输出的信道估计结果来计算接收权重，从而执行空间滤波，或通过执行最大似然接收过程，来提取每个本征模的信号。解调处理单元36基于来自传输自适应控制单元42的输出信息来对每个本征模的信号执行如纠错解调之类的处理。P/S单元37对每个本征模的接收数据执行并行至串行转换。

信道估计和预测单元38具有：信道估计单元(未示出)，用于计算发送设备3与接收设备4之间的信道估计值(用于对发送设备3与接收设备4之间的信道进行估计)；以及信道预测单元(未示出)，用于基于由信道估计单元计算的信道估计值，计算发送设备3在传输时的多个信道预测值。SVD单元39对由信道估计和预测单元38计算的多个信道预测值中的每一个执行奇异值分解。本征值计算单元40基于从SVD单元39获得的每个本征模的多个奇异值，在预定时间段中(在一个时隙中)计算多个本征值。本征模质量计算单元41基于由本征值计算单元40计算的多个本征值来计算用于指示预定时间段中的本征模的质量的值，并根据无线通信中的信道变化的频率，进行控制以使得本征模越低，用于指示本征模的质量的值越小。传输自适应控制单元42基于由本征模质量计算单元41计算的值来对传输时的预定处理(传输功率控制和/或调制和编码控制)进行控制。

图5是示意了根据本发明第二实施例的无线通信系统的操作的流程图。该流程图假定了信道由于终端的移动等而改变。

首先，信道估计和预测单元38执行信道估计并对时隙执行信道预测，以实际发送数据(步骤101)。在发送侧或接收侧可以提供信道估计和预测单元38。对于FDD(频分双工)，例如，在接收侧提供信道估计和预测单元38，而对于TDD(时分双工)，在发送侧和接收侧都提供信道估计和预测单元38。还可以在接收侧和在发送侧分别设计估计和预测。例如，将在接收侧估计的信道(信道估计值)反馈给发送侧，并且，发送侧获得由信道估计值获得单元(未示出)反馈的信道估计值，并基于由信道估计值获得单元获得的信道估计值来预测时隙的信道，以实际发送数据。这里，针对一个时隙预测不止一个信道。图6是示意了以下状态的图：其中，根据信道估计时隙的训练信号(Tr)来执行信道估计，并根据多个信道估计值、针对传输时隙预测多个信道。

此外，信道估计和预测单元38估计(计算)该时隙中的信道变化的频率(或终端的移动速度、多普勒频率等等)(步骤102)。在这种情况下，基于由信道估计和预测单元38计算的信道估计值和/或信道预测值，来估计信道变化的频率。信道变化的频率(或终端的移动速度、多普勒频率等等)可以由SVD 39来估计。

接下来，SVD单元39对信道矩阵执行奇异值分解(步骤103)。由于信道估计和预测单元38针对单个时隙预测多个信道，因此SVD针对该时隙存在多个结果。

如果发射天线的数目是N_T并且接收天线的数目是N_R，则信道估计和预测单元38所预测的信道矩阵是矩阵N_T×N_R并表达为：

[公式7]

H(l)

其中l是传输时隙的样本数，样本数是所预测的信道的数目L。L是单个时隙的最大符号数。可以利用奇异值分解来处理信道矩阵，如下所示：

[公式8]

H(l)＝U(l)∑(l)V^H(l)

[公式9]

∑(l)

是对角矩阵，具有用于指示M＝min[N_T，N_R]个正交信道(本征模)的转移函数的奇异值作为元素，如下所示：

[公式10]

$\mathrm{\&Sigma;}\left(l\right)=\mathrm{diag}[\sqrt{{\mathrm{\&lambda;}}_1\left(l\right)},...,\sqrt{{\mathrm{\&lambda;}}_M\left(l\right)}]$

其中假定λ_m(l)以降序来排序。

接下来，本征值计算单元40基于从SVD单元39获得的每个本征模的多个奇异值，来计算时隙中的多个本征值，本征模质量计算单元41计算每个本征模的质量(有效SNR(信噪比))(步骤104)。应当注意，基本上，针对每时隙每个本征模有一个计算结果。这是由于为了在该时隙中采用多个传输自适应控制，有必要向接收侧通知控制信息，但控制信息的增加使吞吐量减小。通过以下公式来针对第m个本征模的本征值来计算SNR：

[公式11]

${\mathrm{SNR}}_m\left(l\right)=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_m\left(l\right)}{{\mathrm{\&sigma;}}^2}$

其中σ²指示噪声功率。

当根据L个本征值计算的平均SNR用作指示每个本征模的质量的有效SNR(Eff.SNR_m)时，有效SNR(Eff.SNR_m)如下所示：

[公式12]

$\mathrm{Eff}.{\mathrm{SNR}}_m=10\log 10\left(\frac{1}{L}\underset{l=0}{\overset{L-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_m\left(l\right)}{{\mathrm{\&sigma;}}^2}\right)$

当多普勒变化较小时，这不是问题。当多普勒变化变大时，SNR低于平均值的符号的数目增多。如图7和图8所示，本征模越低，这一现象越显著。如果传输自适应控制单元42没有预期到时隙中本征值有大的变化，则特别是在更低的本征模中，这将导致特性恶化。

为了解决这种问题，传输自适应控制单元42根据由信道估计和预测单元38(或SVD单元39)识别的信道变化频率(或终端的移动速度、多普勒频率等等)，针对从本征模质量计算单元41获得的每个本征模的质量，将较低本征模的质量校正为较小值(步骤105)。例如，校正并使用第m个本征模的有效SNR如下：

[公式13]

Eff.SNR_m′＝Eff.SNR_m-β_m(f_D)

其中β_m(f_D)是：对于通过对由信道估计和预测单元38识别的多普勒频率f_D，第m个本征模的质量的校正因子(＞0)，并且关于f_D单调增大，其中，m越大，增大的斜率越陡。

传输自适应控制单元42根据无线通信中的信道变化的频率，基于等于或小于平均值的值，计算用于指示每个本征模的质量的值。此外，如上所述，传输自适应控制单元42将用于指示本征模的质量的值校正为在本征模更低时更小。对于最低的本征模，将该值校正为具有最大的减少值。

此外，由于预期随着本征模的质量更低，本征值的分布更宽，因此不仅可以使用本征模的顺序，而且可以使用用于指示本征模的质量的值的比值或差值，来确定减少值。由于可能存在某个传输环境，其中在例如图7所示的第三本征模与第四本征模之间没有很大差别，则仅基于本征模的顺序的确定导致复杂的控制。

此外，如果系统通过使用查找表而不是通过校正本征模的质量，来根据本征模确定调制方案和编码方案，则例如在信道变化显著的情况下，针对最低本征模而选择的调制方案和编码方案可以将级别降低一级。

此外，传输自适应控制单元42基于校正后的有效SNR，计算要使用的本征模的数目、每个本征模的编码调制方案、以及传输功率(步骤106)。

接下来，自适应调制和编码单元42根据传输自适应控制单元42的计算结果来对每个本征模的发送数据进行调制和编码，自适应传输功率控制单元33根据传输自适应控制单元42的计算结果来控制从自适应调制和编码单元32输出的每个本征模的发送信号的传输功率，以产生本征模发送信号(步骤107)。

在发送波束成形单元34中将所产生的本征模发送信号与从SVD单元39输出的发送权重相乘，以形成发送本征波束并从发射天线发送(步骤108)。通过在多个发射天线与多个接收天线之间形成的MIMO信道来传播本征波束(步骤109)。

接收侧处理本征模的接收信号(步骤110)。即，接收天线处理单元35通过基于由信道估计和预测单元38输出的信道估计结果来计算接收权重，从而执行空间滤波，或执行最大似然接收过程，以提取每个本征模的信号。此外，解调处理单元36根据传输自适应控制单元42的计算结果来对每个本征模的信号执行如纠错解码之类的处理。

应当注意，SVD单元不是必须执行奇异值分解。例如，SVD单元可以执行以下过程：从预定的权重组(称为码本)中找到用于最大化本征值的权重的码号。即，此时SVD单元可以执行找到发送权重和本征模的本征值(奇异值)的过程。

如上所述，根据本发明，即使在由于多普勒变化等而引起显著的信道变化的环境下，也可以通过考虑信道变化的频率，来适当地执行传输自适应控制。

Claims (15)

1.一种无线通信系统，用于通过多个本征模来执行发送设备与接收设备之间的无线通信，所述无线通信系统包括：

信道估计单元，用于计算所述发送设备与所述接收设备之间的信道估计值；

信道预测单元，用于基于由所述信道估计单元计算的信道估计值，计算所述发送设备在传输时的信道预测值；

本征值计算单元，用于基于由所述信道预测单元计算的信道预测值，在预定时间段中计算本征值；

本征模质量计算单元，用于基于由所述本征值计算单元计算的本征值，计算用于指示所述预定时间段中的本征模的质量的值；以及

控制单元，用于基于由所述本征模质量计算单元计算的值，对所述发送设备在传输时的预定处理进行控制，

其中，所述控制单元基于所计算的信道估计值和／或信道预测值，根据信道变化的频率，控制使得对于较高本征模，用于指示质量的值较小。

2.根据权利要求1所述的无线通信系统，其中，所述本征模质量计算单元基于所述预定时间段中的本征值来计算用于指示每个本征模的质量的值，以及

所述控制单元根据信道变化的频率，基于等于或小于所述本征值的值，来计算用于指示每个本征模的质量的值。

3.根据权利要求2所述的无线通信系统，其中，所述控制单元根据本征模的顺序来控制所述本征值的减少值。

4.根据权利要求3所述的无线通信系统，其中，所述控制单元将所述本征值的减少值控制为对最高本征模最大。

5.根据权利要求2所述的无线通信系统，其中，所述控制单元根据用于指示每个本征模的质量的值的比值，控制所述本征值的减少值。

6.根据权利要求2所述的无线通信系统，其中，所述控制单元根据用于指示每个本征模的质量的值的差值，控制所述本征值的减少值。

7.一种无线通信系统的通信控制方法，所述无线通信系统用于通过多个本征模来执行发送设备与接收设备之间的无线通信，所述通信控制方法包括以下步骤：

计算所述发送设备与所述接收设备之间的信道估计值，并基于所计算的信道估计值，计算所述发送设备在传输时的信道预测值；

基于所计算的信道预测值，在预定时间段中计算本征值；

基于所计算的本征值，计算用于指示所述预定时间段中的每个本征模的质量的值；

基于所计算的信道估计值和／或信道预测值，根据信道变化的频率，控制使得对于较高的本征模，用于指示质量的值较小；以及

基于所控制的用于指示每个本征模的质量的值，对所述发送设备在传输时的预定处理进行控制。

8.一种无线通信系统，用于通过多个本征模来执行发送设备与接收设备之间的无线通信，所述无线通信系统包括：

信道估计单元，用于计算所述发送设备与所述接收设备之间的信道估计值；

信道预测单元，用于基于由所述信道估计单元计算的信道估计值，计算所述发送设备在传输时的信道预测值；

本征值计算单元，用于基于由所述信道预测单元计算的信道预测值，在预定时间段中计算多个本征值；

本征模质量计算单元，用于基于由所述本征值计算单元计算的多个本征值，计算用于指示所述预定时间段中的本征模的质量的值；以及

控制单元，用于基于由所述本征模质量计算单元计算的值，对传输时的预定处理进行控制，

其中，所述控制单元基于所计算的信道估计值和／或信道预测值，根据信道变化的频率，控制使得对于较低的本征模，用于指示质量的值较小。

9.根据权利要求8所述的无线通信系统，其中，所述本征模质量计算单元基于所述预定时间段中的所述多个本征值的平均值来计算用于指示每个本征模的质量的值，以及

所述控制单元根据信道变化的频率，基于等于或小于所述平均值的值，计算用于指示每个本征模的质量的值。

10.根据权利要求9所述的无线通信系统，其中，所述控制单元根据本征模的顺序，控制所述平均值的减少值。

11.根据权利要求10所述的无线通信系统，其中，所述控制单元将所述平均值的减少值控制为对最低本征模最大。

12.根据权利要求9所述的无线通信系统，其中，所述控制单元根据用于指示每个本征模的质量的值的比值，控制所述平均值的减少值。

13.根据权利要求9所述的无线通信系统，其中，所述控制单元根据用于指示每个本征模的质量的值的差值，控制所述平均值的减少值。

14.一种无线通信设备，用于通过多个本征模来执行无线通信，所述无线通信设备包括：

信道估计值获得单元，用于获得所述无线通信设备与对等无线通信设备之间的信道估计值；

信道预测单元，用于基于由所述信道估计值获得单元获得的信道估计值，计算传输时的信道预测值；

本征值计算单元，用于基于由所述信道预测单元计算的信道预测值，在预定时间段中计算多个本征值；

本征模质量计算单元，用于基于由所述本征值计算单元计算的多个本征值，计算用于指示所述预定时间段中每个本征模的质量的值；以及

控制单元，用于基于由所述本征模质量计算单元计算的值，对传输时的预定处理进行控制，

其中，所述控制单元基于所获得的信道估计值和／或所计算的信道预测值，根据信道变化的频率，控制使得对于较低的本征模，用于指示质量的值较小。

15.一种无线通信系统的通信控制方法，所述无线通信系统用于通过多个本征模来执行发送设备与接收设备之间的无线通信，所述通信控制方法包括以下步骤：

计算所述发送设备与所述接收设备之间的信道估计值，并基于所计算的信道估计值，计算所述发送设备在传输时的信道预测值；

基于所计算的信道预测值，在预定时间段中计算多个本征值；

基于所计算的多个本征值，计算用于指示所述预定时间段中的本征模的质量的值；

基于所计算的信道估计值和／或信道预测值，根据信道变化的频率，控制使得对于较低的本征模，用于指示质量的值较小；以及

基于所控制的用于指示每个本征模的质量的值，对传输时的预定处理进行控制。

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