CN1304218A - 多输入多输出无线系统的时空处理 - Google Patents

Abstract

在MIMO系统中,对各个天线发射的信号进行处理,即使存在一些相关,可以提高接收机从接收的信号中提取它们的能力。更具体地说,在同时发射多个不同加权的每个比特流时,调整同时发射的比特流数目(例如,减少),它与相关水平有关。把不同加权的每个比特流进行组合,产生一个组合的加权信号。接收机处理接收的信号是按照与到达接收天线的所有信号是非相关的相同方法。权重矢量可以由利用正向链路信道性质的正向信道发射机确定。

Description

多输入多输出无线系统的时空处理

本发明一般涉及无线通信技术，具体涉及利用发射机中多个天线和接收机中多个天线的无线通信系统，所谓的MIMO(多输入多输出)系统。

本领域专业人员都知道，与单天线系统(即，单天线到单天线或多天线到单天线的系统)比较，MIMO系统可以获得极大提高的容量。然而，为了获得这种提高，最好是，有一个足够散射的环境，因此，到达多个接收天线的各种信号中多数是非相关的。若多个信号有某种程度的相关，且忽略这种相关，则性能下降和容量减小。

我们发明一种在MIMO系统中开发信号的方法，即使存在一些相关，仍能得到那个相关水平信道可以获得的大部分性能和容量。按照本发明的原理，对各个天线发射的信号进行处理，以提高接收机从接收信号中提取它们的能力。更具体地说，在同时发射多个不同加权的每个比特流时，调整同时发射的比特流数目(例如，减少)，它与相关水平有关。把不同加权的每个比特流进行组合，给每个天线产生一个组合的加权信号，所谓的“发射矢量”。接收机处理接收的信号是按照与到达接收天线的所有信号都是非相关的相同方法。

在本发明的一个实施例中，权重矢量是由利用正向链路信道性质的正向信道发射机确定的，正向链路发射机所以知道这些信道性质，是由于反向链路发射机从正向链路接收机发射的。在本发明的另一个实施例中，权重矢量是由利用正向链路信道性质的正向信道接收机确定的，正向链路发射机所以知道这些确定的权重矢量，是由于反向链路发射机从正向链路接收机发射的。

用于确定权重矢量的信道性质可以包括：从发射机到接收机的信道响应和接收机中测得的噪声和干扰协方差矩阵。

在这些附图中：

图1表示典型的发射机部分，用于开发MIMO系统中发射的信号；即使存在一些相关，按照本发明原理得到那个相关水平信道可以获得的大部分性能和容量；

图2表示按照本发明原理安排的MIMO系统中典型的接收机部分；

图3以流程图形式表示一个典型过程，用于开发MIMO系统中发射的信号；即使存在一些相关，按照本发明原理得到那个相关水平信道可以获得的大部分性能和容量；

图4以流程图形式表示另一个典型过程，用于开发MIMO系统中发射的信号；即使存在一些相关，按照本发明原理得到那个相关水平信道可以获得的大部分性能和容量。

以下仅仅说明本发明的原理。因此可以理解，本领域专业人员能够设计出各种装置，虽然此处没有给以明确地描述或展示这些装置，但是它们体现了本发明的原理，应当包括在本发明的精神和范围内。而且，此处叙述的所有例子和条件语言主要是为了便于读者理解本发明的原理和发明者发展该方法而提出的概念，所以不应当局限于这些具体叙述的例子和条件。此外，此处叙述本发明原理，特征，和实施例以及具体例子的所有声明包含结构和功能两个方面的内容。而且，这些内容包括当前已知的和未来开发的内容，即，任何完成相同功能的要素，它与结构无关。

因此，本领域专业人员可以理解，例如，此处的方框图代表体现本发明原理的说明性电路的基本概念。类似地，可以理解，任何的流程图，状态转变图，伪代码，等等代表各种过程，它们可以用计算机可读介质表示并被计算机或处理器执行，与是否明显地画出这些计算机或处理器无关。

图中所表示的各个单元的功能，包括标记为“处理器”的功能块，可以通过利用专用的硬件以及能够执行相关软件的硬件来提供。若由处理器提供，则这些功能可以由单个专用处理器，单个共享处理器，或多个单独处理器(其中一些是共享处理器)来提供。此外，明确使用术语“处理器”或“控制器”不应当认为是专指能够执行软件的硬件，而可以暗示地包括：数字信号处理器(DSP)硬件，存储软件的只读存储器(ROM)，随机存取存储器(RAM)，和非易失性存储器。还可以包括普通的和/或定制的其他硬件。类似地， 图中所表示的任何开关只是概念化的。它们的功能可以通过运行程序逻辑，通过专用逻辑，通过程序控制与专用逻辑的相互作用，或甚至是通过人工操作来实现，可以根据上下文更具体地理解操作员可选择的特定方法。

在权利要求书中，表示完成特定功能装置的任何单元可以包括完成该功能的任何方法，例如，包括：a)完成该功能的电路单元组合，或b)任何形式的软件(它包括固件，微码，等等)，它与执行那个软件以完成该功能的适当电路组合。按照权利要求书确定的本发明是基于这样一个事实，把各种所述装置提供的功能按照权利要求书的要求组合在一起。因此，申请人把能够提供那些功能的任何装置看成是与此处所表示的那些功能相当。

图1表示典型的发射机部分，用于开发MIMO系统中发射的信号；该系统有带N个发射天线的发射机，通过正向信道发射到有L个接收天线和反向信道的接收机，反向信道用于从所述接收机传输给所述发射机；即使存在一些相关，按照本发明原理得到那个相关水平信道可以获得的大部分性能和容量。图1中所表示的是：a)去复用器(demux)101；b)天线信号开发器103，包括天线信号开发器103-1至103-N；c)权重供给器105；d)N个天线107，包括天线107-1至107-N；e)数模转换器(DAC)115，包括115-1至115-N；和f)上变频器117，包括上变频器117-1至117-N。

去复用器101把数据流作为输入，并提供输入数据流的各个比特给每个子数据流，作为输出的子数据流。一个子数据流可以由去复用器101提供给N个输出中的一个输出。然而，当可以发射的非相关信号数目减少时，同时发射的比特流数目也减少，使它与可以发射的非相关信号数目相匹配。在这种情况下，所用的具体输出是由操作员决定。例如，仅仅利用前Y个输出，其中Y是可以发射的非相关信号数目。

每个子数据流提供给对应的一个天线信号开发器103。每个天线信号开发器103包括：权重块109-1至109-N中的一个权重块和加法器111-1至111-N中的一个加法器。在每个天线信号开发器103内，子数据流提供给一个权重块109内的每个乘法器113。

权重供给器105提供权重值给每个乘法器113。在本发明的一个实施例中，响应于经反向信道从接收机(未画出)接收的信息，权重供给器105实际上开发权重值。在本发明的另一个实施例中，权重值是在接收机中开发的，然后经反向信道提供给发射机，在需要这些权重值之前，它们是存储在权重供给器105中。以下描述按照本发明一个方面开发权重的过程。

每个乘法器113用它接收到的权重乘以它接收到的子数据流。形成的乘积提供给对应的一个加法器111。更具体地说，每个权重块109中第R个乘法器形成的乘积提供给第R个加法器111，其中R的范围是从1至N。对于没有子数据流的那些乘法器，操作员可以利用任何的方法，它们的输出保证为零(0)。

每个加法器111把输入给它的信号相加，并把形成的和值作为输出提供给它相关的一个DAC 115。每个DAC 115得到它从一个加法器111接收的数字信号，并把它转变成模拟基带信号。每个DAC 115产生的模拟基带信号提供给对应的一个上变频器117，它上变频基带模拟信号成射频信号。上变频器117产生的射频信号提供给对应的一个天线107，用于广播给接收机。

图2表示按照本发明原理安排的MIMO系统中典型的接收机部分。图2中所表示的是：a)L个天线，包括天线201-1至201-L；b)下变频器203，包括下变频器203-1至203-L；c)模数转换器(ADC)205，包括模数转换器205-1至205-L；d)估算干扰协方差矩阵和信道响应单元207；e)任选的权重计算器209；和f)任选的开关211。

每个天线201接收无线电信号，并把其电信号提供给它各自相关的一个下变频器203。每个下变频器203下变频它接收的信号成基带信号，并把形成的基带信号提供给它相关的一个ADC 205。每个ADC205把它接收的基带模拟信号转变成数字表示，并把该数字表示提供给估算干扰协方差矩阵和信道响应单元207。

估算干扰协方差矩阵和信道响应单元207按照常规的方法开发干扰协方差矩阵估算和正向矩阵信道响应估算。请注意，矩阵是需要的，因为有多个发射天线和多个接收天线。

干扰协方差矩阵估算和正向矩阵信道响应估算提供给任选的权重计算器209，或者，它们可以经反向信道提供给发射机(图1)。若干扰协方差矩阵估算和正向矩阵信道响应估算是提供给权重计算器209，则按照本发明的一个方面，由权重计算器确定所要用到的权重值，如以下所描述的，并经反向信道把形成的权重值提供给发射机(图1)。

图3以流程图形式表示一个典型过程，用于开发MIMO系统中发射的信号；该系统有带N个发射天线的发射机，通过正向信道发射到有L个接收天线和反向信道的接收机，反向信道用于从所述接收机传输给所述发射机；即使存在一些相关，按照本发明原理得到那个相关水平的信道可以获得的大部分性能和容量。图3的过程可以用在本发明的一个实施例中，该实施例利用图1和图2中的硬件，利用连接到估算干扰协方差矩阵和信道响应单元207的开关211，以及如下所描述的通信协议。首先，需要确定信道特性是稳定的时间长度。这通常是在开发该系统的系统工程阶段完成的，本领域一般专业人员都明白，其中利用部署该系统的环境测量结果。一旦知道信道特性是稳定的时间长度，把那个时间长度考虑为1帧，再把1帧分成多个时隙。每帧有一个前置码，它可以占用一个或多个时隙。帧以及时隙在性质上是重复的。

图3中的过程是在每帧开始时进入步骤301。接着，在步骤303，在接收机中确定干扰协方差矩阵K^N和信道响应H，例如，在正向链路接收机中，如干扰协方差矩阵和信道响应单元207(图2)。此后，在步骤305(图3)，干扰协方差矩阵K^N和信道响应H是由正向链路的接收机提供给正向链路的发射机，例如，经过反向信道。

在步骤307，例如，由权重供给器105(图1)计算权重W_i=[W_i1,…,W_iN]，其中i的范围是从1至N的整数。更具体地说，按照如下方法计算权重。

首先，求解矩阵方程H⁺(K^N)H=U⁺Λ²U，其中：

a)H是信道响应矩阵；

b)H⁺是信道响应矩阵H的共轭转置，+是熟知的共轭转置符号；

c)K^N是干扰协方差矩阵；

d)U是单位矩阵，该矩阵的每列是H⁺(K^N)H的本征矢量；

e)Λ是对角矩阵，定义成Λ=diag(λ¹,…,λ^M)，其中λ¹,…,λ^M是H⁺(K^N)H的每个本征值，M是非零本征值的最大数目，它相当应于实际可以使用的子数据流数目；和

f)U⁺是矩阵U的共轭转置。然后，通过求解ν的联立方程

对本征值λ完成已知的所谓“注水(waterfilling)”，其中：

k的范围是从1至M的整数指数；

P是发射功率；

+是一个算符；当其宗量为负值时，它回到零(0)，而当其宗量为正值时，它回到其宗量本身；和

每个 是一个中间变量，代表每个权重矢量的功率。

定义一个新的矩阵φ,φ=U⁺diag(

，…，

)U，其中diag指出，各个

安排成矩阵的主对角元素，所有其他的元素为零(0)。矩阵φ中的每列是归一化(即，基于单位功率)的权重矢量，表示成φ=[z₁,…,z_N]，而权重矢量是由各个权重z组成的，z_i=[z_i1,…,z_iN]。基于分配给权重矢量的功率，通过去归一化操作确定权重矢量w_i=[W_i1,…,W_iN]，其中各个权重是 $\sqrt{{\widetilde{\mathrm{\λ}}}^i}{z}_{\mathrm{ij}},$ j的范围是从1至N的整数。

在步骤309，输入数据流S(t)(图1)被去复用器101分成N个子数据流S₁,…,S_N。在步骤311(图3)，把每个数据流乘以各自的一个权重矢量W_i1,…,W_iN。换句话说，每个特定数据流的每比特乘以它各自权重矢量中的每个权重，产生每个数据流的N个加权比特。

在步骤313，每个子数据流的加权比特是由每个天线加法器(例如，加法器111)进行组合。其中，来自第一权重的每个子数据流产生的加权比特是在第一天线的加法器中相加，来自第二权重的每个子数据流产生的加权比特是在第二天线的加法器中相加，等等，如图1所示。根据以上的讨论显而易见，数目大于M的任何子数据流为零，因为M相当于实际可以利用的子数据流数目。这些零子数据流对加法器111中产生的和值没有贡献。

然后，该过程在步骤315退出。

图4以流程图形式表示另一个典型过程，用于开发MIMO系统中发射的信号；该系统有带N个发射天线的发射机，通过正向信道发射到有L个接收天线和反向信道的接收机，反向信道用于从所述接收机传输给所述发射机；即使存在一些相关，按照本发明原理得到那个相关水平信道可以获得的大部分性能和容量。图4的过程可以用于采用图1和图2中硬件的本发明一个实施例中，利用连接到权重计算器209的开关211，以及结合图3所描述的通信协议。请注意图4的过程，图1中的权重供给器105并不计算各个权重，而是仅仅存储从权重计算器209接收到的权重，在需要时把它们提供给各个乘法器113。

图4的过程是在每帧开始时进入步骤401。接着，在步骤403，在接收机中确定干扰协方差矩阵K^N和信道响应H，例如，在正向链路接收机中，如干扰协方差矩阵和信道响应单元207(图2)。在步骤405，例如，由权重供给器105(图1)计算权重w_i=[W_i1,…,W_iN]。更具体地说，按照如下方法计算各个权重。首先，求解矩阵方程H⁺(K^N)H=U⁺Λ²U，其中：

a)H是信道响应矩阵；

b)H⁺是信道响应矩阵H的共轭转置，+是熟知的共轭转置符号；

c)K^N是干扰协方差矩阵；

d)U是单位矩阵，该矩阵的每列是H⁺(K^N)H的本征矢量；

e)Λ是对角矩阵，定义成Λ=diag(λ¹,…,λ^M)，其中λ¹,…,λ^M是H⁺(K^N)H的每个本征值，M是非零本征值的最大数目，它相当应于实际可以使用的子数据流数目；和

f)U⁺是矩阵U的共轭转置。然后，通过求解ν的联立方程 ${\widetilde{\mathrm{\λ}}}^k={(\mathrm{\ν}-\frac{1}{{\left({\mathrm{\λ}}^k\right)}^2})}^{+}$ 和 $\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{\widetilde{\mathrm{\λ}}}^k=P,$ 对本征值λ完成已知的所谓“注水操作”，其中：

k的范围是从1至M的整数指数；

P是发射功率；

+是一个算符；当其宗量为负值时，它回到零(0)，而当其宗量为正值时，它回到其宗量本身；和

每个λ是一个中间变量，代表每个权重矢量的功率。定义一个新的矩阵φ,φ=U⁺diag( ，…， )U，其中diag指出，各个

安排成矩阵的主对角元素，所有其他的元素为零(0)。矩阵φ中的每列是归一化(即，基于单位功率)的权重矢量，表示成φ=[z₁,…,z_N]，而权重矢量是由各个权重z组成的，z_i=[z_i1,…,z_iN]。基于分配给权重矢量的功率，通过去归一化操作确定权重矢量W_i=[W_i1,…,W_iN]，其中各个权重是 $\sqrt{{\widetilde{\mathrm{\λ}}}^i}{z}_{\mathrm{ij}},$ j的范围是从1至N的整数。

此后，在步骤407，确定的权重值是由正向链路的接收机提供给正向链路的发射机，例如，经反向信道。把各个权重存储在权重供给器105(图1)中。

在步骤409(图4)，输入数据流S(t)(图1)被去复用器101分成N个子数据流S₁,…,S_N。在步骤411(图4)，把每个数据流乘以各自的一个权重矢量W_i1,…,W_iN,其中i的范围是从1至N的整数。换句话说，每个特定数据流的每比特乘以它各自权重矢量中的每个权重，产生每个数据流的N个加权比特。

在步骤413，每个子数据流的加权比特是由每个天线加法器(例如，加法器111)进行组合。其中来自第一权重的每个子数据流产生的加权比特是在第一天线的加法器中相加，来自第二权重的每个子数据流产生的加权比特是在第二天线的加法器中相加，等等，如图1中所示。根据以上的讨论显而易见，数目大于M的任何子数据流为零，因为M相当于实际可以利用的子数据流数目。这些零子数据流对加法器111中产生的和值没有贡献。

然后，该过程在步骤415退出。

在本发明的另一个实施例中，利用所谓的“时分双工”(TDD)系统，该系统的正向信道和反向信道分享单个信道，可以在无线链路的任何一端完成信道响应的估算。这是因为正向信道和反向信道分享相同的频率信道，在任何一个时间，两个信道之间交替地利用这个频率信道；只要正向信道与反向信道之间的时隙足够地小，正向信道和反向信道的信道响应是相同的。所以，反向信道接收机经受与正向信道接收机相同的信道响应，因此，反向链路接收机可以完成以前由正向链路接收机完成的所有信道估算。同样，正向信道接收机经受与反向信道接收机相同的信道响应，因此，正向链路接收机可以完成以前由反向链路接收机完成的所有信道估算。

Claims (23)

1．一种在通信系统中发射信号的方法，该系统有带N个发射天线的发射机，通过正向信道发射到有L个接收天线和反向信道的接收机，反向信道用于从所述接收机传输给所述发射机，其中所述L个接收天线中两个或多个天线接收的信号中可能存在相关，该方法包括以下步骤：

确定独立信号的数目，这些信号可以从所述N个发射天线发射到所述L个接收天线；

根据数据流建立要发射的每个独立信号的子数据流，这些独立信号可以从所述N个发射天线发射到L个接收天线；

利用N个权重给每个所述子数据流加权，所述N个发射天线中的每个天线有一个权重，用于产生每个子数据流的N个加权的子数据流；

把从每个所述发射天线的每个所述子数据流产生的一个所述加权子数据流进行组合，产生每个述发射天线的发射信号。

2．按照权利要求1的本发明，还包括步骤：从各个所述天线发射所述发射信号。

3．按照权利要求1的本发明，还包括步骤：经所述反向信道接收所述权重。

4．按照权利要求1的本发明，其中所述权重是由所述发射机作为从所述接收机经所述反向信道接收的信道信息和干扰协方差的函数确定的。

5．按照权利要求1的本发明，其中所述权重是通过求解矩阵方程H⁺(K^N)H=U⁺Λ²U确定的，其中：

H是信道响应矩阵，

H⁺是所述信道响应矩阵H的共轭转置，

K^N是干扰协方差矩阵，

U是单位矩阵，该矩阵的每一列是H⁺(K^N)H的本征矢量，

Λ是对角矩阵，定义成Λ=diag(λ¹,…,λ^M)，其中λ¹,…,λ^M是H⁺(K^N)H的每个本征值，M是非零本征值的最大数目，它相应于所述独立信号的数目，和

U⁺是矩阵U的共轭转置；

通过求解ν的联立方程

对本征值λ完成注水操作，其中：

k的范围是从1至M的整数指数；

P是发射功率；

+是一个算符；当其宗量为负值时，它回到零(0)，而当其宗量为正值时，它回到其宗量本身；和

每个

是一个中间变量，代表每个权重矢量的功率；

定义矩阵φ,φ=U⁺diag(

，…，

)U，其中diag指出，各个

安排成矩阵的主对角元素；

其中利用矩阵φ中的每列作为归一化权重矢量，表示成φ=[z₁,…,z_N]，且所述归一化权重矢量是由各个归一化权重z组成的，z_i=[z_i1,…,z_iN]，其中i的范围是从1至N的整数；

开发一个非归一化权重矢量W_i=[W_i1,…,W_iN]，其中每个所述权重是 $\sqrt{{\widetilde{\mathrm{\λ}}}^i}{z}_{\mathrm{ij}},$ j的范围是从1至N的整数。

6．一种在通信系统中发射信号的设备，该系统有带N个发射天线的发射机，通过正向信道发射到有L个接收天线和反向信道的接收机，反向信道用于从所述接收机传输给所述发射机，其中所述L个接收天线中两个或多个天线接收的信号中可能存在相关，该设备包括：

确定独立信号数目的装置，这些独立信号可以从所述N个发射天线发射到所述L个接收天线；

根据数据流建立要发射的每个独立信号的子数据流的装置，这些独立信号可以从所述N个发射天线发射到所述L个接收天线；

利用N个权重给每个所述子数据流加权的装置，所述N个发射天线中的每个天线有一个权重，用于产生每个子数据流的N个加权的子数据流；

组合从每个所述发射天线的每个所述子数据流产生一个所述加权子数据流的装置，用于产生每个天线的发射信号。

7．一种在通信系统中发射信号的设备，该系统有带N个发射天线的发射机，通过正向信道发射到有L个接收天线和反向信道的接收机，反向信道用于从所述接收机传输给所述发射机，其中所述L个接收天线中两个或多个天线接收的信号中可能存在相关，该设备包括：

确定独立信号数目的装置，这些独立信号可以从所述N个发射天线发射到所述L个接收天线；

根据数据流建立要发射的每个独立信号的子数据流的装置，这些独立信号可以从所述N个发射天线发射到所述L个接收天线；

利用N个权重给每个所述子数据流加权的装置，所述N个发射天线中的每个天线有一个权重，用于产生每个子数据流的N个加权的子数据流；

组合从每个所述发射天线的每个所述子数据流产生一个所述加权子数据流的装置，用于产生每个天线的发射信号。

8．按照权利要求7的本发明，其中所述发射机包括：开发所述权重的装置。

9．按照权利要求7的本发明，其中所述发射机包括：存储所述权重的装置。

10．按照权利要求7的本发明，其中所述接收机包括：开发所述权重的装置。

11．一种在通信系统中发射信号的发射机，该系统有带N个发射天线的发射机，通过正向信道发射到有L个接收天线和反向信道的接收机，反向信道用于从所述接收机传输给所述发射机，其中所述L个接收天线中两个或多个天线接收的信号中可能存在相关，该设备包括：

去复用器，根据数据流建立要发射的每个独立信号的子数据流，这些独立信号可以从所述N个发射天线发射到L个接收天线；

乘法器，利用N个权重给每个所述子数据流加权，所述N个发射天线中每个天线有一个权重，用于产生每个子数据流的N个加权子数据流，每个所述权重至少是干扰协方差矩阵估算和所述发射机与所述接收机之间正向矩阵信道响应估算的函数；和

加法器，把从每个所述天线每个所述子数据流产生的一个所述子数据流进行组合，产生每个所述发射天线的发射信号。

12．按照权利要求11的本发明，还包括：数模转换器，用于转变每个所述组合的加权子数据流。

13．按照权利要求11的本发明，还包括：上变频器，用于转变每个所述模拟转换的组合加权子数据流到无线电频率。

14．按照权利要求11的本发明，其中所述权重是在所述发射机中确定的，响应于从所述接收机通过所述反向信道接收的所述干扰协方差矩阵估算和所述正向信道响应估算。

15．按照权利要求11的本发明，其中所述权重是在所述接收机中确定的，并通过所述反向信道发射给所述发射机。

16．按照权利要求11的本发明，其中所述权重是由求解矩阵方程H⁺(K^N)H=U⁺Λ²U确定的，其中：

H是信道响应矩阵，

H⁺是所述信道响应矩阵H的共轭转置，

K^N是干扰协方差矩阵，

U是单位矩阵，该矩阵的每一列是H⁺(K^N)H的本征矢量，

Λ是对角矩阵，定义成Λ=diag(λ¹,…,λ^M)，其中λ¹,…,λ^M是H⁺(K^N)H的每个本征值，M是非零本征值的最大数目，它相当应于所述独立信号的数目，和

U⁺是矩阵U的共轭转置；

通过求解ν的联立方程 对本征值λ完成注水操作，其中：

k的范围是从1至M的整数指数；

P是发射功率；

+是一个算符；当其宗量为负值时，它回到零(0)，而当其宗量为正值时，它回到其宗量本身；和

每个

是一个中间变量，代表每个权重矢量的功率；

定义矩阵φ,φ=U⁺diag(

，…，

)U，其中diag指出，各个

安排成矩阵的主对角元素；

其中利用矩阵φ中的每列作为归一化权重矢量，表示成φ=[z₁,…,z_N]，且所述归一化权重矢量是由各个归一化权重z组成的，z_i=[z_i1,…,z_iN]，i的范围是从1至N的整数；

开发一个非归一化权重矢量W_i=[W_i1, …,w_iN]，其中每个所述权重是 $\sqrt{{\widetilde{\mathrm{\λ}}}^i}{z}_{\mathrm{ij}},$ j的范围是从1至N的整数。

17．按照权利要求11的本发明，其中所述发射机和接收机利用时分多路复用技术(TDD)进行通信，所述权重是在利用正向信道响应估算的所述发射机中确定的，正向信道响应是由所述反向链路接收机为所述发射机而确定的。L个天线；L个下变频器；

估算器，用于确定所述接收机接收的正向信道的干扰协方差矩阵估算；和

反向信道的发射机，用于发射所述干扰协方差矩阵估算到所述反向信道的接收机。

18．一种用在MIMO系统中的接收机，包括：L个天线；L个下变频器；

估算器，用于确定所述接收机接收的正向信道的干扰协方差矩阵估算；

19．一种用在MIMO系统中的接收机，包括：

估算器，用于确定所述接收机接收的正向信道的信道响应估算；

反向信道的发射机，用于发射所述干扰协方差矩阵估算和所述信道响应估算到所述反向信道的接收机。

20．一种用在MIMO系统中的接收机，包括：

估算器，用于确定所述接收机接收的正向信道的干扰协方差矩阵估算；

估算器，用于确定所述接收机接收的正向信道的信道响应估算；和

权重计算器，用于计算所述正向信道发射机发射子数据流到所述接收机所用的权重，作为所述接收机接收的正向信道干扰协方差矩阵所述估算和所述接收机接收的正向信道信道响应所述估算的函数。

21．按照权利要求20的本发明，还包括：反向信道的发射机，用于发射所述权重到所述反向信道的接收机。

22．一种用在MIMO系统中的接收机，包括：

L个天线；

L个下变频器；

估算器，用于确定所述接收机接收的正向信道的干扰协方差矩阵估算；

估算器，用于确定所述接收机接收的正向信道的信道响应估算；

计算权重的权重计算器，所述正向信道的发射机用于发射子数据流到所述接收机，所述权重是在所述权重计算器中通过以下方法确定的

求解矩阵方程H⁺(K^N)H=H⁺Λ²U，其中：

H是信道响应矩阵，

H⁺是所述信道响应矩阵H的共轭转置，

K^N是干扰协方差矩阵，

U是单位矩阵，该矩阵的每一列是H⁺(K^N)H的本征矢量，

Λ是对角矩阵，定义成Λ=diag(λ¹,…,λ^M)，其中λ¹,…,

λ^M是H⁺(K^N)H的每个本征值，M是非零本征值的最大数目，它相当应于所述独立信号的数目，和

U⁺是矩阵U的共轭转置；

通过求解ν的联立方程 ${\widetilde{\mathrm{\λ}}}^k={(\mathrm{\ν}-\frac{1}{{\left({\mathrm{\λ}}^k\right)}^2})}^{+}$ 和 $\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{\widetilde{\mathrm{\λ}}}^k=P,$ 对本征值λ完成注水操作，其中：

k的范围是从1至M的整数指数；

P是发射功率；

+是一个算符；当其宗量为负值时，它回到零(0)，而当其宗量为正值时，它回到其宗量本身；和

每个

是一个中间变量，代表每个权重矢量的功率；

定义矩阵φ,φ=U⁺diag(

，…， )U，其中diag指出，各个 安排成矩阵的主对角元素；

其中利用矩阵φ中的每列作为归一化权重矢量，表示成φ=[z₁,…,z_N]，且所述归一化权重矢量是由各个归一化权重z组成的，z_i=[z_i1,…,z_iN]，i的范围是从1至N的整数；

开发一个非归一化权重矢量w_i=[w_i1,…,w_iN]，其中每个所述权重是 $\sqrt{{\widetilde{\mathrm{\λ}}}^i}{z}_{\mathrm{ij}},$ j的范围是从1至N的整数。

23．一种确定通信系统中发射信号所用权重的方法，该系统有带N个发射天线的发射机，通过正向信道发射到有L个接收天线和反向信道的接收机，反向信道用于从所述接收机传输给所述发射机，其中所述L个接收天线中两个或多个天线接收的信号中可能存在相关，该方法包括以下步骤：

确定可以从所述N个发射天线发射到所述L个天线的独立信号数目M，这是通过确定从数据导出的子数据流权重的过程，它经所述N个天线发射作为形成所述信号的一部分，其中所述权重是如下确定的求解矩阵方程H⁺(K^N)H=H⁺Λ²U，其中：

H是信道响应矩阵，

H⁺是所述信道响应矩阵H的共轭转置，

K^N是干扰协方差矩阵，

U是单位矩阵，该矩阵的每一列是H⁺(K^N)H的本征矢量，

Λ是对角矩阵，定义成Λ=diag(λ¹,…, λ^M)，其中λ¹, …,λ^M是H⁺(K^N)H的每个本征值，M是非零本征值的最大数目，它相当应于所述独立信号的数目，和

U⁺是矩阵U的共轭转置；

通过求解ν的联立方程 ${\widetilde{\mathrm{\λ}}}^k={(\mathrm{\ν}-\frac{1}{{\left({\mathrm{\λ}}^k\right)}^2})}^{+}$ 和 $\underset{k}{\mathrm{\Σ}}{\widetilde{\mathrm{\λ}}}^k=P,$ 对本征值λ完成注水操作，其中：

k的范围是从1至M的整数指数；

P是发射功率；

+是一个算符；当其宗量为负值时，它回到零(0)，而当其宗量为正值时，它回到其宗量本身；和

每个

是一个中间变量，代表每个权重矢量的功率；定义矩阵φ,φ=U⁺diag(

，…， )U，其中diag指出，各个

安排成矩阵的主对角元素；

其中利用矩阵φ中的每列作为归一化权重矢量，表示成φ=[z₁,…,z_N]，且所述归一化权重矢量是由各个归一化权重z组成的，z_i=[z_i1,…,z_iN]，i的范围是从1至N的整数；

开发一个非归一化权重矢量w_i=[w_i1,…,w_iN]，其中每个所述权重是 $\sqrt{{\widetilde{\mathrm{\λ}}}^i}{z}_{\mathrm{ij}},$ j的范围是从1至N的整数。

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