CN102959916A - 具有分布式信道估计和预编码的mimo传输系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有多个服务天线的MIMO系统以及用于数据发送和接收的方法。该系统包括多个服务天线，其中，每个服务天线被配置成同时服务多个终端，并且独立地从多个终端接收导频序列。该系统还包括：多个信道估计单元，该多个信道估计单元被配置成基于接收到的导频序列来独立地生成天线特定的信道估计；以及多个预编码单元，该多个预编码单元被配置成基于数据符号集合和天线特定的信道估计来独立地生成要经由相应的服务天线发送到多个终端的编码信号。

Description

具有分布式信道估计和预编码的MIMO传输系统

优先权信息

本美国非临时专利申请根据35U.S.C.§119要求2010年6月11日提交的美国临时专利申请no.61/353,922的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

背景技术

多输入多输出(MIMO)系统代表了无线通信的进步。MIMO系统在无线链路的发送端和接收端处采用一个或多个(例如，复数个)天线以提高数据传输速率，同时保持无线电带宽和功率恒定。

MIMO发射机使用多个服务天线通过将外出信号解复用成多个子信号并且从分离的天线发送这些子信号来发送外出信号。MIMO利用多个信号传播路径来增加吞吐量、减少误比特率并且降低传输功率。

图1图示了具有传统集中式架构的多用户多输入多输出(MIMO)无线系统。

参考图1，基站100包括多个服务天线120(即，天线120-1至120-M)、一个中央信道估计单元130、以及一个中央预编码单元140。例如，传统系统中的服务天线120的数目通常是4或8。在中央预编码单元140已经对要发送的数据进行了预编码之后(如以下进一步描述的)，基站100使用多个天线120通过将外出信号解复用成多个子信号并且将这些子信号从分离的服务天线发送到多个独立操作的终端110(即，终端110-1至终端110-K)来发送包括预编码数据的外出信号。多个终端110装备有一个或多个天线。为了清楚，假定所有的终端110都仅装备有单个天线。

传统技术中的信道估计的典型方法是线性回归估计器，并且在传统技术中的预编码的典型方法是经由伪逆(pseudo-inverse)的迫零(ZF)，以下将进一步对其进行解释。

中央信道估计单元130对在多个终端110和多个天线120之间的通信信道进行估计。例如，中央估计单元130可以从多个终端110接收导频序列，并且基于该接收到的导频序列来估计信道条件。例如，h_ij可以指在多个终端110中的第i个终端与多个服务天线120中的第j个天线之间的信道系数，其中，第i个指终端110中的任何一个，并且第j个指天线120中的任何一个。即，使由第i个终端发送到第j个天线的信号乘以信道系数h_ij。类似地，根据互逆性，使由第j个天线发送到第i个终端的信号乘以信道系数h_ij。用于第j个天线的信道估计向量可以通过下式来表示：

等式1： $h_j=\left[\begin{array}{c}{h}_{1j}\\ .\\ .\\ .\\ k_{\mathrm{Kj}}\end{array}\right]$

多个服务天线120和多个终端110之间的信道估计可以通过以下矩阵来表示：

等式2：H＝[h₁ h₂…h_M]

矩阵H是通过相应天线的信道向量形成的K乘M的信道矩阵。在导频传输阶段，终端110-1至终端110-K发送导频序列

其中每个导频序列是列向量。有利的是，不同的导频序列基本上相互正交。例如，多个服务天线120的第j个天线接收下面的导频序列向量：

等式3：

参考图1，中央信道估计单元130收集所有向量y_j，其中j＝1，...，M，并且形成下述矩阵：

等式4：Y＝[y₁…y_M]

然后，中央信道估计单元130如下计算对信道矩阵H的估计：等式5：

上标“T”指转置和共轭，并且c是常数。在一些实施方式中，诸如最小均方估计，对K个信道估计中的每一个应用不同的常数。

中央估计单元130将信道估计

传送到中央预编码单元140。中央预编码单元140接收要传送到多个服务天线的数据(即，{q₁，…，q_K})，并且对这些数据进行预编码。然后，经由多个天线120来发送预编码数据。例如，多个服务天线120向多个终端110发送其相应的编码信号(即，{s₁，…，s_M})。预编码是支持在多用户MIMO系统中的空间复用传输的一般化波束成形。预编码使得能够从其中的每个天线都具有独立和适当的加权的多个发射服务天线发出多个信号流，使得每个终端在来自发送到其他终端的数据的干扰最小的情况下接收发向其本身的数据。

在接收到信道估计

之后，中央预编码单元140计算下面的预编码矩阵(例如，信道估计的伪逆)：

等式6： $A=\sqrt{p}\·{\hat{H}}^T\·{\left(\hat{H}\·{\hat{H}}^T\right)}^{-1}$

P是定义基站传输功率的归一化常数。

基于预编码矩阵A，中央预编码单元140通过计算以下向量来对信号{q₁，…，q_K}进行预编码：

等式7： $s=\left[\begin{array}{c}{s}_1\\ .\\ .\\ .\\ s_M\end{array}\right]=A\·\left[\begin{array}{c}{q}_1\\ .\\ .\\ .\\ q_K\end{array}\right]$

将信号s₁至s_M传送到其相应的服务天线以供传输。例如，将信号s₁传送到天线120-1，并且将信号s_M传送到天线120-M。

如上所述，传统系统包括小数目的天线120，这些天线120都连接到信道估计单元130和预编码单元140。然而，如果服务天线的数目增加到基本上大于4或8的数目，则传统系统的复杂度将大大增加。例如，当服务天线的数目增加时，在预编码单元140中计算等式6和等式7的复杂度随着天线的数目成二次方地增长。

在具有传统的集中式架构的多用户MIMO系统中，通常如下通过反向链路来发送数据。K个终端中的每一个发送数据符号，并且M个服务天线中的每一个接收如由信道修改的所有K个数据符号的组合。第j个服务天线接收信号x_j＝q₁·h_1j+...+q_K·h_Kj+加性噪声。中央解码单元使用信道估计来解码M个接收到的信号。所谓的迫零接收机利用信道估计的伪逆来如下获得对于K个数据符号的估计 $\left[\begin{array}{ccc}{\hat{q}}_1& ...& {\hat{q}}_K\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{x}_1& ...& x_M\end{array}\right]\·{\hat{H}}^T\·{\left(\hat{H}{\hat{H}}^T\right)}^{-1}.$ 其他通常使用的解码方案包括最小均方估计和连续调零和消除。所有这些解码方案需要集中式解码器使用所有M个接收到的信号以及信道估计。这些解码方案的计算负担随着服务天线的数目而成二次方地增长。

发明内容

实施例提供了一种具有多个服务天线的MIMO系统以及用于数据发送和接收的方法。

该系统包括多个服务天线，其中每个服务天线被配置成同时服务多个终端，并且独立地从多个终端接收导频序列。该系统进一步包括多个信道估计单元，其中每个信道估计单元与多个服务天线中不同的一个相关联，并且被配置成基于所接收到的导频序列来独立地生成天线特定的信道估计。天线特定的信道估计是在多个终端和多个服务天线中的相应一个之间的信道估计。该系统进一步包括多个预编码单元，其中每个预编码单元与多个信道估计单元中不同的一个相关联，并且被配置成接收要发送的数据符号集合和所生成的相应的天线特定的信道估计。每个预编码单元被配置成基于数据符号集合和天线特定的信道估计来独立地生成要经由相应服务天线发送到多个终端的编码信号。

每个预编码单元基于天线特定的信道估计的共轭转置来生成编码信号。此外，每个预编码单元通过计算在天线特定的信道估计的共轭转置和数据符号集合之间的内积来生成编码信号。

在一个实施例中，多个服务天线随机分布在至少两个不同的位置区域中。替代地，以(i)单个组和(ii)多个组之一的方式来布置多个服务天线，每个组与不同的位置区域相对应。

在一个实施例中，多个服务天线的数目和多个终端的数目之间的比等于或大于阈值水平。

该系统可以进一步包括数据控制器，该数据控制器被配置成独立地向每个预编码单元发送数据符号集合。

在另一实施例中，第一预编码单元可以从数据控制器接收数据符号集合，并且向第二预编码单元发送数据符号集合，并且在多个预编码单元的最后一个预编码单元之前一直重复接收操作和发送操作。

该系统可以包括多个服务天线，其中每个服务天线被配置成同时服务多个终端，并且独立地从多个终端接收导频序列。该系统进一步包括多个信道估计单元，其中每个信道估计单元与多个服务天线中不同的一个相关联，并且被配置成基于所接收到的导频序列来独立地生成天线特定的信道估计。该天线特定的信道估计是在多个终端和多个服务天线中的相应一个之间的信道估计。此外，该系统包括多个解码单元，其中每个解码单元与多个信道估计单元中不同的一个相关联，并且被配置成从多个终端接收数据承载信号集合以及相应的天线特定的信道估计。每个解码单元被配置成基于数据承载信号集合和天线特定的信道估计来针对多个终端中的每一个生成解码信号。

每个解码单元基于天线特定的信道估计的共轭转置来生成所述解码信号。此外，每个解码单元通过使数据承载信号集合与天线特定的信道估计的共轭转置相乘来生成解码信号。

该系统可以进一步包括求和单元，该求和单元被配置成从多个解码单元接收各个解码信号，并且对各个解码信号进行求和以产生作为结果的求和信号。

替代地，该系统可以包括第一解码单元，该第一解码单元向第二解码单元传送第一解码信号，并且第二解码单元使第一解码信号与第二解码信号相加，并且在多个解码单元中的最后一个解码单元之前一直重复传送操作和相加操作。最后一个解码单元生成作为结果的求和信号。

在一个实施例中，多个服务天线随机分布在不同的位置区域中。替代地，以(i)单个组和(ii)多个组之一的方式来布置多个服务天线，每个组与不同的位置区域相对应。

在一个实施例中，多个服务天线的数目和多个终端的数目之间的比等于或大于阈值水平。

该方法可以包括：由每个服务天线独立地从多个终端接收导频序列；由每个信道估计单元基于所接收到的导频序列来独立地生成天线特定的信道估计，其中天线特定的信道估计是在多个终端和多个服务天线中的相应一个之间的信道估计；由每个预编码单元接收要发送的数据符号集合和所生成的相应的天线特定的信道估计；以及由每个预编码单元基于数据符号集合和相应的天线特定的信道估计来独立地生成要经由相应服务天线发送到多个终端的编码信号。

独立生成步骤基于天线特定的信道估计的共轭转置来生成编码信号。此外，独立生成步骤通过计算在天线特定的信道估计的共轭转置和数据符号集合之间的内积来生成编码信号。

该方法还可以包括由每个服务天线独立地从多个终端接收导频序列；由每个信道估计单元基于所接收到的导频序列来独立地生成天线特定的信道估计，其中该天线特定的信道估计是在多个终端和多个服务天线中的相应一个之间的信道估计；由每个解码单元从多个终端接收数据承载信号集合以及相应的天线特定的信道估计；以及由每个解码单元基于数据承载信号集合和天线特定的信道估计来独立地生成解码信号。

独立生成步骤基于天线特定的信道估计的共轭转置来生成解码信号。此外，独立生成步骤通过将数据承载信号集合与天线特定的信道估计的共轭转置相乘来生成解码信号。

附图说明

从这里给出的详细描述和附图中，将更全面地理解本发明的示例性实施例，其中，相同的附图标记表示相同的元素，这仅通过图示的方式给出并且因此并非限制性的，并且在附图中：

图1图示了具有传统架构的多用户多输入多输出(MIMO)无线系统；

图2图示了根据实施例的用于数据发送和接收的多用户MIMO无线系统；

图3图示了根据实施例的多用户MIMO无线系统中包括多个信道估计单元的部分；

图4图示了根据实施例的多用户MIMO无线系统中包括多个预编码单元以用于前向链路上的传输的部分；

图5图示了根据实施例的多用户MIMO无线系统中包括多个预编码单元以用于前向链路上的数据传输的部分；

图6图示了根据实施例的多用户MIMO无线系统中包括多个解码单元以用于反向链路上的数据接收的部分；以及

图7图示了根据另一实施例的多用户MIMO无线系统中包括多个解码单元以用于反向链路上的数据接收的部分。

具体实施方式

现在将参考附图来更全面地描述各种示例性实施例，在附图中示出了一些示例性实施例。在附图的描述中，相同的附图标记指相同的元素。

应当理解，虽然这里可以使用术语第一、第二等来描述各种元素，但是这些元素不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于使一个元素与另一个相区分。例如，在不背离示例性实施例的范围的前提下，第一元素可以被称为第二元素，并且类似地，第二元素可以被称为第一元素。如这里所使用的术语“和/或”包括相关列出的项目中的一个或多个的任何或全部组合。

这里使用的术语仅出于描述具体实施例的目的，并且不意在限制示例性实施例。如这里使用的单数形式“一”和“该”意在还包括复数形式，除非上下文明确做出不同的指示。还应当理解，术语“包括”和/或“包含”当在这里使用时，指定存在阐述的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，但是不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其组的存在或添加。

还应当注意，在一些替代实施方式中，注解的功能/动作可能以附图中所注释的顺序以外的顺序发生。例如，根据所涉及的功能/动作，连续示出的两个附图实际上可以同时被执行或者有时可以以相反的顺序被执行。

除非以其他方式限定，这里使用的所有术语(包括科技术语)具有与示例性实施例所属的领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。还应当理解，例如在通常使用的字典中定义的术语应当被解释为具有符号其在相关领域的背景中的含义，并且将不以理想化或过于正式的含义来解释，除非这里如此明确定义。

在下面的描述中，将参考动作和操作的符号表示来描述说明性实施例(以流程图的形式)，其可以被实现为包括例程、程序、对象、组件、数据结构等的程序模块或功能过程，当这些程序模块或功能过程被执行时，其执行特定的任务或者实现具体抽象数据类型，并且可以在现有的网元处使用现有的硬件来实现。这种现有的硬件可以包括一旦被编程则成为特定机器的一个或多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)计算机等机器。

然而，应当注意，所有这些和类似的术语要与适当的物理量相关联，并且仅仅是适用于这些量的便利标签。除非以其他方式具体阐述，或者如根据讨论而显而易见的，诸如“生成”、“求和”、“配置”等术语指计算机系统或类似电子计算设备的动作或处理，其操纵并且将表示为在计算机系统的寄存器和存储器内的物理、电子量的数据转换为类似地表示为计算机系统存储器或寄存器或者其他这样的信息存储、传输或显示设备内的物理量的其他数据。

如这里使用的术语“终端”可以同义地被认为是并且在下文中可以被偶尔称为客户端、移动单元、移动站、移动用户、用户设备(UE)、订户、用户、远程站、接入终端、接收机等，并且可以描述无线通信网络中的无线资源的远程用户。在MIMO系统中，终端可以具有一个或多个天线。

类似地，如这里使用的术语“基站”可以被同义地认为是并且在下文中可以被偶尔称为节点B、基站收发信机(BTS)等，并且可以描述在无线通信网络中与移动装置通信并且向移动装置提供无线资源的收发信机。如这里所讨论的，除了执行这里讨论的方法的能力之外，基站可以具有与传统的公知基站相关联的全部功能。

本公开的实施例提供了一种用于数据发送和接收的多用户多输入和多输出(MIMO)系统，该系统利用与独立操作的终端相关的相对大量的服务天线。

本公开的发明人已经认识到，使用与独立操作的终端的数目相关的大量服务天线的益处。使用这样的大量服务天线的架构提供了改善的吞吐量和频谱效率。例如，该类型的架构可以使用相同的时间频率时隙(例如，以空间复用方式)一次同时向很多终端发送信息的信号。此外，因为通过通信信道来发送很多不同的信号，所以这些信号的波束成形可以更集中，并且因此降低辐射功率的量。

此外，本公开的发明人已经认识到，与所服务的终端的数目K相比，随着服务天线的数目M的增大，作为频率的函数、对不同终端的M个分量的传播向量越来越渐进正交。这允许传统技术的伪逆预编码器(是传统系统的复杂度的源)被更简单的预编码器替代，其可以是估计的信道矩阵的经调节的共轭转置，如以下进一步描述的。实施例的预编码器支持更分散的架构，其中a)每个服务天线保持其自己对于在其本身和K个终端之间的通信信道的信道估计，并且不与其他服务天线共享该信息，并且b)每个天线独立于其他天线所执行的预编码(除了用于功率控制的幅度调整)而执行预编码。对于上行链路数据传输，存在利用与终端数目相比大量过剩的服务天线进行操作的类似益处。

图2图示了根据实施例的用于数据发送和接收的多用户MIMO无线系统200。

MIMO无线系统200包括数据控制器260、多个信道估计单元230(例如，第一信道估计单元230-1至最后一个信道估计单元230-M)、多个预编码/解码单元240(例如，第一预编码/解码单元240-1至最后一个预编码/解码单元240-M)、多个服务天线220(例如，第一服务天线220-1至最后一个服务天线220-M)、以及多个独立操作的终端210(例如，第一终端210-1至最后一个终端210-K)。当“编码单元”解码信号时，单元240被称为解码单元，并且当“编码单元”预编码信号时，单元240被称为预编码单元。

MIMO系统200可以包括时分双工(TDD)正交频分复用(OFDM)系统。在TDD下，上行链路(从终端到基站)和下行链路(从基站到终端)中的数据传输占用不相交的时间间隔，并且利用相同的频带。时分双工操作对于通过服务天线获取下行链路信道信息来说特别有效，因为导频序列所占用的时间不依赖于服务天线的数目。然而，应当理解，可以在其他MIMO系统以及其他无线通信系统和/或方案中实现这些实施例。例如，这里讨论的方法可以结合频分双工(FDD)或类似的方案来实现。

如图2中所示，对于每个服务天线220独立地提供分离的信道估计单元230和分离的预编码/解码单元240。换言之，各个信道估计单元230与不同的服务天线220相关联，并且各个预编码/解码单元240与不同的信道估计单元230相关联。

替代地，各个信道估计单元230可以间接或直接连接到不同的服务天线220，并且各个预编码/解码单元240可以间接或直接连接到不同的信道估计单元230。这样，一个信道估计单元、一个预编码/解码单元以及一个服务天线可以被绑定为块。在该实施例中，MIMO无线系统200包括多个块，其中每个块具有在没有其他块的介入的情况下独立地估计信道条件、预编码或解码信道并且在反向/前向链路通信信道上发送和/或接收信号的能力。

MIMO无线系统200可以包括对于本领域的普通技术人员来说公知的其他组件。例如，图2图示了系统的操作的基带表示，并且没有示出某些常见特征，包括用于组装和拆分OFDM脉冲的模块、用于添加或移除循环前缀的模块、上变频器和下变频器、以及功率放大器和前置放大器。另外，可以针对预编码/解码单元来提供分离的调制/解调单元。

可以在诸如集中式定位的基站这样的单个位置区域中提供多个服务天线220。替代地，多个服务天线220可以被布置在至少两个不同的位置区域中，诸如位于不同区域中的两个不同的基站。此外，多个天线220可以随机分布在一个或多个位置区域中。

多个服务天线220的数目和多个终端210的数目之间的比可以等于或大于阈值水平。例如，服务天线220的数目可以是400，并且终端210的数目可以是40。这样，在一个具体实施例中，服务天线与终端的比是阈值水平10。然而，实施例包括用于阈值的任何类型的值，使得服务天线220的数目与终端210的数目的比相对大。

多个服务天线220被配置成通过多用户MIMO来同时服务多个终端210。前向链路数据传输包括通过空中接口进行的针对K个终端210的K个分离数据流的同时(通过频率并且通过时间)传输。空中接口可以包括根据本领域普通技术人员所公知的任何类型的标准的、在两个网元之间的任何类型的基于无线电的通信链路。反向链路数据传输包括通过空中接口由K个终端210向服务天线220进行的分离数据流的同时(通过频率并且通过时间)传输。

在前向链路上，数据控制器260向多个预编码/解码单元240发送数据流，而在反向链路上，数据控制器260从多个预编码/解码单元240接收数据流。进一步参考图4和图5来描述数据控制器260的操作。

通过由预编码/解码单元240在前向链路上进行的线性预编码并且通过由预编码/解码单元240在反向链路上进行的线性组合来将小区内干扰(即，K个数据流之间的干扰)减小到可接受的水平。

预编码/解码单元240需要分别用于前向链路信道和反向链路信道的信道估计。对于大数目的服务天线220，该信道状态信息可以通过采用时分双工操作来获得，使得前向和反向链路信道互逆(reciprocal)，并且调度用于K个终端210的时间间隔以在反向链路上发送导频序列，如以下进一步描述的。

图3图示了根据实施例的MIMO无线系统200中包括多个信道估计单元230的部分。

每个信道估计单元230基于接收到的导频序列来独立地生成天线特定的信道估计。天线特定的信道估计是在多个终端210和相应的一个服务天线220(例如，第一服务天线220-1)之间的信道估计。例如，每个信道估计单元230独立地通过空中接口从多个终端210接收导频序列，并且基于接收到的导频序列来独立地估计信道条件。

例如，如图3中所示，多个终端210在反向链路上发送基本上正交的导频序列

其中每个导频序列是列向量。系数h_ij可以指在多个终端210中的第i个终端和多个服务天线220中的第j个服务天线之间的信道系数，其中第i个终端是多个终端210中的任何一个，并且第j个服务天线是多个服务天线220中的任何一个。即，使第i个终端发送到第j个天线的信号乘以信道系数h_ij。类似地，根据互逆性，还使由第j个天线发送到第i个终端的信号乘以信道系统h_ij。用于第j个天线的信道向量可以通过等式1来表示，如以下所述(例如，)。这样，多个服务天线220中的第j个服务天线接收导频序列向量y_j，如等式3中所描述的(例如，

)。

然而，根据实施例，每个信道估计单元230独立于所有其他信道估计单元230来计算其自己的天线特定的信道估计。在一个实施例中，每个信道估计单元230基于下面的等式来计算天线特定的信道估计：

等式8：

上标“T”指转置和共轭，并且c是常数。

在一个示例中，第一信道估计单元230-1从多个终端210接收导频序列

因为第一信道估计单元230-1已知所发送的导频序列

所以第一信道估计单元230-1能够基于以上的等式8来计算天线特定的信道估计。例如，如图3中所示，第一信道估计单元230-1生成天线特定的信道估计

其中天线特定的信道估计中的每个信道系数指在相应终端和第一服务天线220之间的对应的信道系数。针对多个信道估计单元230中的每一个重复相同的操作。

图4图示了根据实施例的MIMO无线系统200中包括多个预编码单元240以用于在前向链路上的传输的部分。

如图4中所示，每个预编码单元240接收与图3的其关联信道估计单元230相对应的相应天线特定的信道估计。此外，每个预编码单元240接收要在前向链路上向多个终端210发送的数据符号集合(例如，{q₁，…q_K})。可以通过图2的数据控制器260来控制该数据符号集合的分布。在图4中所示的实施例中，数据控制器260独立地向预编码单元240中的每一个发送数据符号集合。根据实施例，每个预编码单元240基于要发送的数据符号集合和天线特定的信道估计来生成要经由相应的服务天线220向多个天线210发送的预编码信号，如以下进一步说明的。

在一个实施例中，每个预编码单元240基于天线特定的信道估计的共轭转置来生成编码信号。例如，每个预编码单元240通过计算在天线特定的信道估计的共轭转置和数据符号集合之间的内积来生成编码信号。例如，每个预编码单元240基于下面的等式来生成天线特定的预编码向量：

等式9： $a_j=\sqrt{p}\·{\hat{h}}_j^T$

参数p是归一化因数，并且a_j是具有K项的行向量。K项与K个终端210相对应。

接下来，每个预编码单元240基于下面的等式来生成用于其相应服务天线220的编码信号(例如s_j)：

等式10： $s_j=a_j\·\left[\begin{array}{c}{q}_1\\ .\\ .\\ .\\ q_K\end{array}\right]$

根据实施例，在没有与其他预编码单元和关联信道估计单元的任何协作的情况下执行在一个预编码单元240及其关联信道估计单元230中的操作。

此后，每个服务天线220向多个终端210发送其编码信号。

图5图示了根据另一实施例的MIMO无线系统200中包括多个预编码单元240以用于在前向链路上的数据传输的部分。在图5和图4之间的不同之处在于预编码单元240接收要发送的数据符号集合的方式。在图5中，第一预编码单元240-1通过通信链路从数据控制器260接收要发送的数据符号集合(例如，{q₁，…q_K})，并且然后向第二预编码单元240-2发送该数据符号集合，并且在最后一个预编码单元240-M之前一直重复该接收和发送操作。换言之，以菊花链(daisy-chain)的方式向预编码单元240分配要发送的数据符号集合。此后，预编码单元240以与前面参考图4描述的相同方式进行操作。

可以在MIMO系统200中提供回程通信网络，以允许在每个预编码单元240和/或每个服务天线220之间的通信。例如，因为服务天线220可以以分布式的方式随机地分布，所以回程通信网络提供在每个服务天线220之间的通信。回程网络可以包括任何种类的传统通信链路，包括有线、光纤、自由空间光或无线。

图6图示了根据实施例的MIMO无线系统200中包括多个解码单元240以用于在反向链路上的数据接收的部分。

K个终端210中的每一个在反向链路上向服务天线220中的每一个发送数据符号。这样，每个服务天线220接收与该天线相对应的数据承载信号。例如，第一天线220-1从与第一天线220-1相对应的多个终端210接收从多个数据符号的传输所得到的数据承载信号x₁＝q₁·h₁₁+...+q_K·h_K1+加性噪声。其他天线220以相同的方式进行操作。

根据实施例，每个解码单元240接收数据承载信号以及相应的天线特定的信道估计。从关联的信道估计单元230提供天线特定的信道估计。每个解码单元240被配置成基于数据承载信号集合和天线特定的信道估计来针对K个终端中的每一个独立地生成解码信号。除了解码单元240对通过通信信道传送的数据符号进行解码之外，解码单元240以与图5所示的预编码单元240类似的方式进行操作。例如，与预编码单元240类似，每个解码单元240基于天线特定的估计的共轭转置来生成其解码信号。例如，每个解码单元240通过使数据承载信号乘以天线特定的信道估计的共轭转置来生成解码信号。

在一个示例中，第一解码单元240-1从与第一服务天线240-1相关联的终端210接收与数据符号相对应的数据承载信号x₁。而且，第一解码单元240-1接收与终端210和第一服务天线240-1相关联的天线特定的信道估计(例如，)。第一服务天线信道估计的计算与前面参考图3解释的相同。第一解码单元240-1通过使x₁乘以

来生成其解码数据，例如， $\left[\begin{array}{ccc}{\hat{q}}_{11}& ...& {\hat{q}}_{K1}\end{array}\right]=x_1\·{\left[\begin{array}{ccc}{\hat{h}}_{11}& ...& {\hat{h}}_{K1}\end{array}\right]}^T.$ 其他解码单元以相同方式进行操作。

MIMO无线系统200还可以包括求和单元260，该求和单元260被配置成从多个解码单元240接收各个解码信号，并且对各个解码信号进行求和以产生作为结果的数据信号，即， $\left[\begin{array}{ccc}{\hat{q}}_1& ...& {\hat{q}}_K\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{\hat{q}}_{11}& ...& {\hat{q}}_{K1}\end{array}\right]+\·\·\·+\left[\begin{array}{ccc}{\hat{q}}_{1M}& ...& {\hat{q}}_{\mathrm{KM}}\end{array}\right].$

图7图示了根据另一实施例的MIMO无线系统200中包括解码单元240以用于在反向链路上的数据接收的部分。

作为提供如图6中所示的求和单元的替代，MIMO无线系统200可以以菊花链的方式对来自多个解码单元240的解码信号进行求和。例如，第一解码单元240-1向第二解码单元240-2传送第一解码信号

并且第二解码单元240-2使第一解码信号与第二解码

信号(即，由第二解码单元240-2生成的第二解码信号)相加，以获得和并且在最后一个解码单元240-M之前一直重复该传送和相加操作。最后一个解码单元240-M产生作为结果的求和信号 $\left[\begin{array}{ccc}{\hat{q}}_1& ...& {\hat{q}}_K\end{array}\right].$

Claims (10)

1.一种用于数据传输的多输入和多输出(MIMO)系统(200)，所述系统包括：

多个服务天线(220)，每个服务天线被配置成同时服务多个终端(210)，每个服务天线被配置成独立地从所述多个终端接收导频序列；

多个信道估计单元(230)，每个信道估计单元与所述多个服务天线中不同的一个相关联，并且被配置成基于所接收到的导频序列来独立地生成天线特定的信道估计，所述天线特定的信道估计是在所述多个终端和所述多个服务天线中的相应一个之间的信道估计；以及

多个预编码单元(240)，每个预编码单元与所述多个信道估计单元中不同的一个相关联，并且被配置成接收要发送的数据符号集合和所生成的相应的天线特定的信道估计，每个预编码单元被配置成基于所述数据符号集合和所述天线特定的信道估计来独立地生成要经由相应服务天线发送到所述多个终端的编码信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，每个预编码单元基于所述天线特定的信道估计的共轭转置来生成所述编码信号。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，每个预编码单元通过计算在所述天线特定的信道估计的共轭转置和所述数据符号集合之间的内积来生成所述编码信号。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个服务天线的数目和所述多个终端的数目之间的比等于或大于阈值水平。

5.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

数据控制器(260)，所述数据控制器(260)被配置成独立地向每个预编码单元发送所述数据符号集合。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，第一预编码单元(240-1)从数据控制器(260)接收所述数据符号集合，并且向第二预编码单元(240-2)发送所述数据符号集合，并且在所述多个预编码单元中的最后一个预编码单元(240-M)之前一直重复所述接收和发送操作。

7.一种用于数据接收的多输入和多输出(MIMO)系统(200)，所述系统包括：

多个服务天线(220)，每个服务天线被配置成同时服务多个终端(210)，每个服务天线被配置成独立地从所述多个终端接收导频序列；

多个信道估计单元(230)，每个信道估计单元与所述多个服务天线中不同的一个相关联，并且被配置成基于所接收到的导频序列来独立地生成天线特定的信道估计，所述天线特定的信道估计是在所述多个终端和所述多个服务天线中的相应一个之间的信道估计；以及

多个解码单元(240)，每个解码单元与所述多个信道估计单元中不同的一个相关联，并且被配置成从所述多个终端接收数据承载信号集合以及相应的天线特定的信道估计，每个解码单元被配置成基于所述数据承载信号集合和所述天线特定的信道估计来针对所述多个终端中的每一个生成解码信号。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，每个解码单元基于所述天线特定的信道估计的共轭转置来生成所述解码信号。

9.根据权利要求9所述的系统，其中，每个解码单元通过使所述数据承载信号集合与所述天线特定的信道估计的共轭转置相乘来生成所述解码信号。

10.根据权利要求7所述的系统，进一步包括：

求和单元(260)，所述求和单元被配置成从所述多个解码单元接收各个解码信号，并且对各个解码信号进行求和以产生作为结果的求和信号。

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