CN1535508A - 多信道通信系统内使用选择性信道传输处理传输数据的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种选择用于数据传输的传输信道以及处理并发射选定的传输信道上的数据的技术。可用的传输信道被分为一个或多个组，且每个组内包括任何数量的信道。使用选择性信道传输，只有每个组中的“好”信道被选用(例如根据信道接收到的SNRs和SNR阀值)，“坏”信道不被使用，且组的总可用发射功率只在组内的好信道上分配(例如均匀地)。每个组还与相应的编码和调制方案相关，且每个组的数据可能根据为该组选择的方案而经编码和调制。通过只使用每个组内的好信道并将每个选定的信道的数据处理与信道可获得的容量相匹配而获得改善的性能。

Description

多信道通信系统内使用选择性信道 传输处理传输数据的方法和装置

                             背景

领域

本发明一般涉及数据通信，且更特定地涉及一种在无线通信系统内使用选择性信道传输和定义的(例如一致的)发射功率分配处理传输数据的技术。

背景

多信道通信系统一般用于提供各种类型的通信(诸如声音、数据等)增加的传输能力。该种多信道系统可能是多输入多输出(MIMO)通信系统、正交频分调制(OFDM)系统、采用OFDM的MIMO系统或一些其它类型的系统。MIMO系统使用多个发射天线和多个接收天线使用空间分集以支持多个空间子信道，每个可以用于发射数据。OFDM系统有效地将操作频带分为多个频率子信道(或频率仓)，其中每个与相应的子载波相关，数据可能在子载波上调制。多信道通信系统因此支持多个“传输”信道，其中每个对应MIMO系统内的空间子信道、OFDM系统内的频率子信道或采用OFDM的MIMO系统中的频率子信道的空间子信道。

多信道通信系统的传输信道一般经历不同的链路条件(例如由于不同的衰落和多径效应)且可能获得不同的信号-噪声加干扰比(SNRs)。所以对特定性能水平传输信道可能支持的传输容量(即信息比特速率)在信道间可能各不相同。而且，链路条件一般随时间改变。所以传输信道支持的比特速率也随时间改变。

传输信道的不同传输容量加上这些容量的时变特性使得很难提供一种在信道上传输前能处理数据的有效编码和调制方案。而且，考虑到实际情况，编码和调制方案应能简单实现且在发射机和接收机系统内都能使用。

因此在领域内需要一种技术能有效并高效地处理在容量不同的多个传输信道上传输的数据并减少复杂度。

                              概述

本发明的各方面提供了一种选择传输信道用于数据传输并在选定的传输信道上处理并发射数据的技术。在一定的实施例中，可用的传输信道被分为一个或多个组，每个组包括任何数量的传输信道。对采用OFDM的MIMO系统而言，可用的传输信道对应空间子信道和频率子信道，每个组可能对应例如相应的发射天线，且每个组内的传输信道可能是对应的发射天线的频率子信道。

在一方面，在此称为选择性信道传输(SCT)，只有每个组内SNRs(或功率增益)处于或超过某特定(SNR或功率增益)阀值的“好”传输信道被选择用于数据传输，“坏”传输信道则不使用。好的传输信道可能定义为那些SNRs或功率增益处在或在特定SNR或功率增益阀值之上的传输信道。每个组的总可用发射功率根据预定的分配方案被分配给好的传输信道。在另一实施例中，定义的分配方案将总可用发射功率在好的传输信道间一致分配。还可能使用其它分配方案。

另一方面，选择性信道传输可能与一般编码和调制一起使用，它能简化发射机系统处的的编码/调制以及接收机系统处的互补的解码/解调。每个传输信道组可能与相应的编码和调制方案相关，且每个组的数据可能根据为组选择的方案经编码和调制。每个组因此与以下相关(1)用于选择用于数据传输的传输信道的相应(SNR或功率增益)阀值，(2)用于处理该组的数据的相应的编码和调制方案。

选择性信道传输可能提供改善的性能，这是由于以下组合的好处(1)只使用从组内所有可用传输信道中选出的每个组内的最佳传输信道，(2)只将总可用发射功率在选出的传输信道间分配以及(3)将每个选出的传输信道的的数据处理与这些信道可获得的容量相匹配。

本发明还提供实现本发明的各个方面、实施例以及特征的方法、系统和装置，将在以下详细描述。

                        附图的简要描述

通过下面提出的结合附图的详细描述，本发明的特征、性质和优点将变得更加明显，附图中相同的部分具有相同的标识，其中：

图1是设计用来实现本发明的各个方面和实施例的多输入多输出(MIMO)通信系统的图示；

图2A是根据本发明的实施例，使用选择性信道传输选择传输信道并分配发射功率的处理流程图；

图2B是根据本发明的实施例确定用于导出数据传输的传输信道的阀值α的处理流程图；

图3是能实现本发明各个方面和实施例的MIMO通信系统图示；

图4A到4D是根据本发明的四个特定实施例能处理数据的四个MIMO发射机系统的框图；

图5是根据本发明的实施例能接收数据的MIMO接收机系统的框图；

图6A和6B是图5示出的MIMO接收机系统内信道MIMO/数据处理器和干扰对消器的实施例相应的框图；以及

图7是根据本发明的另一实施例能接收数据的MIMO接收机系统的框图。

                        详细描述

本发明的各个方面、实施例以及特征可能应用于任何多信道通信系统，其中有多个传输信道可用于数据传输。该种多信道通信系统包括多输入多输出(MIMO)系统、正交频分调制(OFDM)系统、采用OFDM的MIMO系统等。多信道通信系统还可能实现码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、频分多址(FDMA)或一些其它的多址技术。多址通信技术能用于支持多个终端的进发通信。

图1是设计用来实现本发明的各个方面和实施例的多输入多输出(MIMO)通信系统100的图示。MIMO系统100使用多个(N_T)个发射天线和多个(N_R)接收天线用于数据传输。MIMO系统100有效地为多址通信系统形成，后者带有同时与多个终端(T)106通信的基站(BS)104。在该情况下，基站104使用多个天线，且代表了用于上行链路传输的多输入(MI)，和用于下行链路传输的多输出(MO)。下行链路(即前向链路)指的是从基站到终端的传输，上行链路(即反向链路)是从终端到基站的传输。

MIMO系统使用多个(N_T)发射天线和多个(N_R)接收天线用于数据传输。N_T个发射天线和N_R个接收天线形成的MIMO信道可分解成N_C个独立信道，其中N_C≤min{N_T，N_R}。N_C个独立信道的每个还被称为MIMO信道的空间子信道并对应一维。在一个普通的MIMO系统实现中，N_T个发射天线位于单个发射机系统并与之相关，且N_R个接收天线也类似地位于单个接收机系统内并与之相关。还可能为多址通信系统有效地形成MIMO系统，每个多址通信系统带有同时与多个终端通信的一个基站。在该情况下，基站有多个天线且每个终端可能有一个或多个天线。

OFDM系统有效地将操作频带分为一定数目(N_F)的频率子信道(即频率仓或子频带)。在每个时隙处，调制码元可能在N_F个频率子信道中的每一个上发射。每个时隙对应于特定的取决于频率子信道带宽的时间间隔。

多信道通信系统可能用于通过多个传输信道发射数据。对于不采用OFDM的MIMO系统而言，一般只有一个频率子信道且每个空间子信道可能被称为传输信道。对采用OFDM的MIMO系统而言，每个频率子信道的每个空间子信道可能被称为传输信道。对不使用MIMO的OFDM系统而言，对每个频率子信道只有一个空间子信道，且每个频率子信道可能被称为传输信道。

多信道通信系统内的传输信道一般经历不同链路条件(例如由于不同的衰落或多径效应)且可能获得不同的信号-噪声加干扰比(SNRs)。结果是，传输信道的容量可能随信道各不相同。该容量可以通过对特定性能等级(例如特定比特差错率(BER)或分组差错率(PER))在传输信道上发射的信息比特速率(即每调制码元的信息比特数)来衡量。由于链路条件一般随时间变化，所以传输信道支持的信息比特速率也随时间变化。

为充分利用传输信道的容量，可能(一般在接收机系统处)确定描述链路条件的信道状态信息(CSI)并提供给发射机系统。发射机系统然后可能对数据处理(例如编码调制以及加权)使得每个传输信道发射的信息比特速率与信道的传输容量匹配。CSI可能被归类为“全CSI”或“部分CSI”。全CSI包括在N_T×N_R的MIMO矩阵(即每个传输信道特性)内的每个发射-接收天线对间的传输路径的整个系统频带上充分的特性(例如幅度和相位)。部分CSI可能包括例如传输信道的SNRs。

可能使用多种技术以在多个传输信道上传输前处理数据。在一种技术中，每个传输信道的数据可能根据基于信道的CSI而为该信道选择的特定的编码和调制方案而被编码和调制。通过对每个传输信道分开编码和调制，编码和调制可能对每个传输信道的SNR而被优化。在该种技术的一实施例中，使用固定的基码对数据编码，且每个传输信道的经编码比特然后经截短(即选择性地删除)以获得该信道支持的码率。在该实现中，每个传输信道的调制方案也根据信道的码率和SNR而经选择。该编码和调制方案在美国专利号09/776075内有进一步详细描述，题为“CODING SCHEME FOR A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM”，提交于2001年2月1日，转让给本发明受让人并在此引入作为参考。对该技术，实际的实现复杂性一般与每个传输信道带有不同的码率和调制方案相关。

根据本发明的一方面，提供技术以(1)确定用于数据传输的一传输信道集合，该集合包括可用的传输信道的所有或子集，(2)以已定义的方式将总可用发射功率分配给选定的传输信道，以及(3)根据一种或多种编码和调制方案处理所有选定的传输信道的数据，该方案可以部分根据分配给选定的传输新大到的特定发射功率而经确定。使用选择性信道传输，只有带有处于或在某特定SNR(或功率增益)阀值之上的传输容量(例如接收到的SNRs或功率增益)的“好”传输信道被选定用来进行数据传输，且“坏”传输信道不被使用。总可用发射功率然后以已定义的方式在好传输信道上分配(例如均匀地)。

在另一实施例中，所有可用的传输信道被分为组且对每个信道组独立地应用选择性信道传输。例如，每个发射天线的频率子信道可能被组在一起，且对发射天线的每个独立地应用选择性信道传输。该分组使得在每组(例如每发射天线)基础上获得最优化。

选择性信道传输技术可能有利地在发射机处有全CSI或部分CSI时使用。这些技术可能与人同的编码和调制方案一起使用，在这种情况下在能改善与上述的信道特定编码和调制技术相关的复杂性同时也获得高性能。选择性信道传输技术还可能提供优于信道特定的编码和调制技术的改进的性能，这是由于以下组合的好处(1)只使用可用传输信道中的N_U个最好的传输信道以及(2)将编码和调制方案与选定的传输信道获得的SNRs大致匹配。

对采用OFDM以及带有可用的全CSI的MIMO系统，发射机系统可能具有关于每个频率子信道的每个发射-接收天线对间的传输路径的复数值增益的知识。该信息可能用于使得MIMO信道正交，使得每个本征模式(即空间子信道)可能用于独立的数据流。

对采用OFDM且带有可用的部分CSI的MIMO系统，发射机可能只有对传输信道有限的了解。独立数据流可能在可用的发射天线上对应的传输信道上发射，且接收机系统可能使用特定线性(空间)或非线性(空间-时间)处理技术(即均衡)以分离数据流。均衡提供了对应每个传输信道(例如每个发射天线和/或每个频率子信道)的数据流，且这些数据流的每个都有相关的SNR。

如果传输信道的SNRs集合在接收机系统处可用，则该信息可能用于在选定的传输信道间分配总可用发射功率并选择合适的编码和调制方案。在一实施例中，每个组内的可用传输信道按接收到的SNR递减的顺序排列，且总可用发射功率分配并用于组内N_U个最佳传输信道。在一实施例中，带有落在特定SNR阀值下的接收到的SNRs的传输信道不被选择使用。可能选择SNR阀值以最优化吞吐量或一些其它准则。每个组的总可用发射功率以已定义的方式(例如一致地)分配给组内的所有选择使用的传输信道，使得能获得高性能。如果在发射机系统处有信道增益(而不是SNRs)可供使用则可能实现类似的处理。在一实施例中，对每个组内的所有选定的传输信道使用共同的编码方案(例如具有特定码率的特定Turbo码)以及共同的调制方案(例如特定PSK或QAM星座图)。

                     选择性信道传输

如果在发射机系统处可以对传输信道的每个组使用单一(共同)的编码和调制方案，则单个(例如卷积或Turbo)编码器以及码率可能用于对组内所有选择的传输信道的数据进行编码，且产生的编码比特可能使用单个(例如PSK或QAM)调制方案映射到调制码元。产生的调制码元然后所有都是从可能的调制码元的同一“字母表”内得到且以同样的码和码率编码。这可以同时简化在发射机和接收机端的数据处理。

然而，多信道通信系统内的传输信道一般经历不同的链路条件且因此获得不同的SNRs。在该情况下，如果所有可用的传输信道都用于数据传输且对每个选定的传输信道使用相同量的发射功率，则发射的调制码元根据该调制码元发射的特定信道会以不同的SNRs被接收。如果使用了所有的可用传输信道，则结果可能是在选定的传输信道集合上有差别很大的码元差错概率以及相关的频带效率的损失。

根据本发明的一方面，提供技术以选择用于数据传输的传输信道集合并以已定义的方式对选定的传输信道分配总可用发射功率以在获得高性能同时减少实现的复杂性。在一实施例中，对每个组内的所有选定的传输信道使用单个编码和调制方案。该编码和调制方案可能是基于在接收机系统处选定的传输信道获得的SNRs的分布而选定的。每个组的单个编码和调制方案的使用会大大减少在发射机系统处的编码/调制复杂性以及接收机系统处的互补的解调/解码过程的复杂性。

如果发射功率同样的量用于采用OFDM的MIMO系统内的所有可用传输信道，则特定信道的接收功率可以表示为：

$P_{\mathrm{rx}}(j,k)=\frac{P_{\mathrm{tx}\_\mathrm{total}}}{N_T{N}_F}{\left|H(j,k)\right|}^2\·\·\·\left(1\right)$

其中

P_rx′(j，k)是传输信道(j，k)(即第k个频率子信道的第j个空间子信道)的接收到的功率，

P_{tx_total}是发射机处可用的总发射功率，

N_T是发射天线数，

N_F是频率子信道数，以及

H(j，k)是从发射机到接收机的传输信道(j，k)的复数值“有效”信道增益。

等式(1)示出每个传输信道的接收功率取决于该信道的功率增益即|H(j，k)|²。为简洁起见，信道增益H(j，k)包括在发射机和接收机处的处理效果。且为简洁起见，假设空间子信道的数目等于发射天线的数目，以及N_T·N_F代表可用传输信道的总数目。如果对每个可用传输信道发射同样量的功率，则所有的可用传输信道的总接收到的功率P_{rx_total}可表示为：

$P_{\mathrm{rx}\_\mathrm{total}}=\underset{j=1}{\overset{N_T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{N_F}{\mathrm{\Σ}}}\frac{P_{\mathrm{tx}}}{N_T{N}_F}{\left|H(j,k)\right|}^2\·\·\·\left(2\right)$

如果所有的可用传输信道不管它们的信道增益如何使用相等的发射功率，则较差的传输信道会获得较差的接收到的SNR。实际上，为获得特定的接收到SNR，传输信道越差，则需要给该信道分配更多的发射功率。当一个或多个传输信道情况变得很糟糕时，这些信道的SNR会使得不能支持可靠的数据传输，这可能导致整个系统吞吐量的严重下降。

在一方面，每个组内可用的传输信道根据它们的传输容量而经选择，且只有其容量相对于总容量处于或在某特定阀值α之上的信道(例如由接收到功率或SNRs确定的)被选用。相反，删除容量在该阀值以下的传输信道(即不使用)。对选择的传输信道，以已定义的方式(例如一致地)在信道间分配总可用发射功率。该阀值能根据使其化吞吐量或一些其它准则选择，如下描述。可能对每个组的所有选定传输信道使用共同的编码和调制方案以简化处理。

如果使用功率增益确定传输容量且一个组包括系统内所有可用的传输信道，则开始时对所有可用传输信道计算平均功率增益L_ave并可表示为：

$L_{\mathrm{ave}}=\frac{\underset{j=1}{\overset{N_T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{N_F}{\mathrm{\Σ}}}{\left|H(j,k)\right|}^2}{N_T{N}_F}\·\·\·\left(3\right)$

可以导出阀值α(例如如下描述)并用于计算功率增益阀值αL_ave，后者可以用来选择传输信道。每个传输信道的功率增益然后与功率增益阀值相比，且如果其功率增益大于或等于功率增益阀值(即|H(j，k)|²≥αL_ave)则该传输信道被选用。

在一实施例中，总可用发射功率在选定的传输信道间均匀分配，且每个选定传输信道的发射功率可表示为：

其中N_U是从N_T·N_F个可用传输信道中选出使用的传输信道的个数。如果总可用发射功率在所有N_T·N_F个可用传输信道间均匀分配，则每个传输信道分配到的发射功率会是

然而，使用选择性信道传输以及均匀功率分配，则分配给每个传输信道的发射功率会增加因子 $b=\frac{N_T{N}_F}{N_U}.$

在许多通信系统内，接收机处的已知量是传输信道的接收到的SNRs。在该种系统中，选择性信道传输技术可以经修改以根据接收到的SNRs而不是信道增益而操作。

如果总可用发射功率均匀地分配给所有可用传输信道以及噪声方差σ²对所有信道相同，则对传输信道(j，k)接收到的SNRγ(j，k)可表示为：

$\mathrm{\γ}(j,k)=\frac{P_{\mathrm{rx}}(j,k)}{{\mathrm{\σ}}^2}=\frac{P_{\mathrm{tx}\_\mathrm{total}}}{{\mathrm{\σ}}^2{N}_T{N}_F}{\left|H(j,k)\right|}^2\·\·\·\left(5\right)$

每可用传输信道平均接收到的SNRγ_ave可表示为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{ave}}=\frac{P_{\mathrm{tx}\_\mathrm{total}}}{{\mathrm{\σ}}^2{\left(N_T{N}_F\right)}^2}\underset{j=1}{\overset{N_T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{N_F}{\mathrm{\Σ}}}{\left|H(j,k)\right|}^2\·\·\·\left(6\right)$

对所有可用的传输信道的总接收到的SNRγ_total可表示为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{total}}=\frac{P_{\mathrm{tx}\_\mathrm{total}}}{{\mathrm{\σ}}^2}{L}_{\mathrm{ave}}=\frac{P_{\mathrm{tx}\_\mathrm{total}}}{{\mathrm{\σ}}^2{N}_T{N}_F}\underset{j=1}{\overset{N_T}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{N_F}{\mathrm{\Σ}}}{\left|H(j,k)\right|}^2\·\·\·\left(7\right)$

等式(6)和(7)内的平均和总接收到的SNRs γ_ave和γ_total相应地是基于总发射功率在所有可用的传输信道上的平均分配。

可以导出阀值α并用于计算SNR阀值αL_ave，后者可以用来选择传输信道。每个传输信道的SNR然后与SNR阀值相比，且如果其SNR大于或等于SNR阀值(即γ(j，k)≥αL_ave)则该传输信道被选用。如果从N_T·N_F个可用传输信道中选出N_U个传输信道，则总可用发射功率会如等式(4)示出在N_U个选定的传输信道间均匀分配。

如上所述，选择性信道传输可能单独以及独立地应用于传输信道组。在该情况下，通信系统内可用的传输信道在开始时被分为多个组。可以形成任何数量的组，且每个组可能包括任何数量的信道(即每个组内的信道数不一定要相等)。

根据各个系统的限制和考虑对每个组有特定的发射功率量。对选择性信道传输技术，可选用每个组内的可用传输信道的所有或一子集，例如根据为该组确定的特定阀值。然后每个组的总可用发射功率以特定方式分配给组内选择的传输信道。

对每个传输信道组分开处理数据提供了多种附加的灵活性。例如，选择性信道传输可能独立地应用于每个信道组。而且，对这些应用了选择性信道传输的组，可能对所有组使用一个阀值，每个组可能分配以分开的阀值或一些组共享同一阀值而其它组可能被分配以分开的阀值。而且，可能对这些应用了选择性信道传输的组使用同一或不同发射功率分配方案。还可能对每个组使用不同的编码和调制方案，这可以根据组内传输信道的传输容量(例如获得的SNRs)而被选择。

对采用OFDM的MIMO系统，MIMO构造建立了空间域内的多个(N_S)传输信道，OFDM构造建立了频域内的多个(N_T)传输信道。可供发送数据的总传输信道数目为N＝N_S·N_F。N个传输信道然后可能以多种方式被分为多个组。

在一实施例中，传输信道在每发射天线基础上经分组。如果空间子信道的数据等于发射天线数目(即N_T＝N_S)，则可能独立地对N_T个发射天线的每个应用选择性信道传输。在一实施例中，对应N_T个发射天线的N_T个组可能与N_T个相应的阀值相关，每个组或发射天线一个阀值。选择性信道传输然后确定与带有充分传输容量(例如接收到的SNRs)的每个发射天线相关的传输信道(或频率子信道)的子集。这可以通过例如将每个频率子信道接收到的SNR与发射信道的阀值相比较而获得。每个发射天线可用的总可用发射功率然后以已定义的方式(例如一致地)分配给发射天线的选定的频率子信道。

在另一实施例中，可用的传输信道在每频率子信道基础上被分组。在该实施例中，选择性信道传输可能独立应用于N_F个频率子信道的每个。每个组内的空间子信道可能根据该组的阀值而被选用于数据传输。

将可用传输信道分成组使得能在每组(例如每发射天线或每频率子信道)基础上获得优化，这使得能对每组内所有选定的传输信道使用特定的编码和调制方案，这可以简化在发射机和接收机系统处的处理。在一例应用中，一个或多个发射天线可能分配给每个被高度用于数据传输的终端。与每个终端分配的发射天线相关的传输信道可能被放在组内，且可能对到该终端的数据传输使用单个编码和调制方案。

如果在组j内的所有可用传输信道上平均分配组j的总可用发射功率，且噪声方差σ²对所有信道相同，则组j内传输信道k接收到的SNR，γ_j(k)可表示为：

${\mathrm{\γ}}_j\left(k\right)=\frac{P_{\mathrm{rx},j}\left(k\right)}{{\mathrm{\σ}}^2}=\frac{P_{\mathrm{tx}\_\mathrm{total},j}}{{\mathrm{\σ}}^2{N}_j}{\left|H_j\left(k\right)\right|}^2\·\·\·\left(8\right)$

其中

P_rx，j(k)是组j内传输信道k的接收到的功率，

P_{tx_total，j}是组j的总可用发射功率，

H_j(k)是组j内传输信道k从发射机到接收机的有效信道增益，以及

N_j是组j内的传输信道数。组j可能对应特定发射天线j，其中N_j＝N_F。

组j内每个可用传输信道的平均接收SNRγ_ave，j可表示为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{ave},j}=\frac{P_{\mathrm{tx}\_\mathrm{total},j}}{{\mathrm{\σ}}^2{N_j}^2}\underset{k=1}{\overset{N_j}{\mathrm{\Σ}}}{\left|H_j\left(k\right)\right|}^2\·\·\·\left(9\right)$

组j内所有可用的传输信道的总接收到的SNRγ_total，j可表示为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{total},j}=\frac{P_{\mathrm{tx}\_\mathrm{total},j}}{{\mathrm{\σ}}^2}{L}_{\mathrm{ave},j}=\frac{P_{\mathrm{tx}\_\mathrm{total},j}}{{\mathrm{\σ}}^2{N}_j}\underset{k=1}{\overset{N_j}{\mathrm{\Σ}}}{\left|H_j\left(k\right)\right|}^2\·\·\·\left(10\right)$

其中组j的平均功率增益L_ave，j可表示为：

$L_{\mathrm{ave},j}=\frac{1}{N_j}\underset{k=1}{\overset{N_j}{\mathrm{\Σ}}}{\left|H_j\left(k\right)\right|}^2\·\·\·\left(11\right)$

组j的平均和总接收到的SNRSγ_ave，j和γ_total，j是基于组j的总发射功率P_{tx_total，j}在组内的所有可用传输信道上是平均分配的。

可能对组j导出阀值α_j并用于计算SNR阀值α_jγ_ave，j，后者可以用来选择传输信道。组内的每个传输信道的SNR可能与SNR阀值相比，且如果其SNR大于或等于SNR阀值(即γ_j(k)≥α_jγ_ave，j)，则可能选用该传输信道。如果在组内的N_j个可用传输信道中选出N_Uj个传输信道，则组的总可用发射功率可能在N_Uj个选出的传输信道上平均分配。每个在组j内选择的传输信道的发射功率可以表示为：

如等式(25)示出，只有其接收到的SNR大于或等于SNR阀值(即γ_j(k)≥α_jγ_ave，j)的传输信道才被选用。

以上描述的过程可以对传输信道的每个组重复。每个组可能与导出的不同的阀值α_jγ_ave，j相关以提供对该组期望的性能。这种在每组(例如每发射天线)基础上分配发射功率的能力能提供增强的灵活性并可能改善性能。

图2A是根据本发明的实施例，根据选择性信道传输选择传输信道并分配发射功率的处理200的流程图。处理200假设考虑所有可用的传输信道(即通信系统的一个传输信道组)。如果信道增益H(j，k)、接收到的SNRsγ(j，k)或一些其它特征可用于传输信道，则使用处理200。为清楚起见，处理200在以下为信道增益可用情况描述，且接收到的SNRs可用的情况在括弧内示出。

开始时，在步骤212处获取所有可用传输信道的信道增益H(j，k)[或接收的SNRsγ(j，k)]。在步骤214确定选择用于数据传输的传输信道的功率增益阀值αγ_ave[或SNR阀值αγ_ave]。该阀值可按如以下详细描述的进行计算。

每个可用的传输信道然后为可能的使用而被评估。在步骤216标识用于评估的(但尚未被评估)的可用传输信道。对标识的传输信道，在步骤218确定信道的功率增益[或接收到的SNR]是否大于或等于功率增益阀值(即|H(j，k)|²≥αL_ave)[或SNR阀值(即γ(j，k)≥αL_ave)]。如果标识的传输信道满足该准则，则在步骤220，它被选用。否则如果传输信道不满足准则，则在步骤222被丢弃且不用于数据传输。

在步骤224确定是否评估了所有的可用传输信道。如果没有，则处理回到步骤216标识另一要评估的可用传输信道。否则，处理继续进行到步骤226。

在步骤226，总发射功率以已定义的方式分配给选定的传输信道。在一实施例中，总可用发射功率可能在选定的传输信道中平均分配，如等式(4)示出。在其它实施例中，总可用发射功率可能以非一致方式使用各种其它分配方案而经分配。处理中止。

                         阀值选择

阀值用于根据各种准则选择用于数据传输的传输信道。在一实施例中，阀值设定为最优化吞吐量。如下所述，有几种方案可以导出阀值。

在第一阀值导出方案中，阀值是根据信道增益以及选定传输信道的理论传输容量而设定的。开始时，所有可用的传输信道的信道增益用于计算功率增益，后者经排序并按功率增益递减顺序放入列表G(λ)，其中1≤λ≤N_TN_F，使得G(1)＝max{|H(j，k)|²}，...，且G(N_TN_F)＝min{|H(j，k)|²}。

对每个λ，其中1≤λ≤N_TN_F，计算λ个最佳传输信道支持的理论吞吐量。这可以如下获得。首先，总可用发射功率是(平均地)分配给λ个最佳传输信道，且λ个传输信道的每个的发射功率是

接着，对λ个传输信道的每个可获得的接收的SNR根据分配给每个传输信道的发送功率

和信道的功率增益而被计算。对λ个传输信道的每个的接收到的SNRγ_λ(k)可以计算为：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{\λ}}\left(k\right)=\frac{P_{\mathrm{tx}\_\mathrm{total}}}{{\mathrm{\σ}}^2\mathrm{\λ}}G\left(k\right),1\≤k\≤\mathrm{\λ}\·\·\·\left(13\right)$

λ最佳传输信道的理论吞吐量T(λ)可以计算为：

$T\left(\mathrm{\λ}\right)=\mathrm{\λ}\·\underset{k=1}{\overset{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\Σ}}}{\log }_2(1+{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{\λ}}\left(k\right))\·\·\·\left(14\right)$

其中λ是造成使用的调制和编码方案中无效性的实比例因子。

理论吞吐量T(λ)为每个λ的每个值计算，其中1≤λ≤N_TN_F，且存储到数组。在为选定的传输信道的N_TN_F个可能的集合计算了T(λ)的所有N_TN_F个值后，遍历理论吞吐量值数组并确定T(λ)的最大值。对应最大理论吞吐量T_max(λ)的λ值λ_max是产生这样信道条件和平均发射功率分配的最大理论吞吐量的传输信道的数量。

由于可用传输信道的功率增益是在列表G(λ)内以递减顺序排列的，理论吞吐量T(λ)一般随着选择使用更多的传输信道而增加直到达到最优点，在此之后，吞吐量T(λ)减少，这是由于总可用发射功率更多分配给较差的传输信道。因此，不是为所有可能λ值计算理论吞吐量T(λ)，可能将每个λ新值的吞吐量T(λ)与先前λ值的吞吐量量T(λ-1)相比。如果当T(λ)＜T(λ-1)达到峰值吞吐量T_max(λ)，则计算中止。

阀值α可以表示为：

$\mathrm{\α}=\frac{G\left({\mathrm{\λ}}_{\max }\right)}{L_{\mathrm{ave}}}\·\·\·\left(15\right)$

在给定信道条件下，阀值λ最佳化了理论吞吐量。

在以上描述中，选定的传输信道的集合的整体吞吐量根据传输信道的每个获得的理论吞吐量而导出。该导出整体吞吐量的方案可能在一些情况下可能不提供准确结果(例如如果数据流在所有选定的传输信道上发射且一个或多个传输信道特别糟糕，则会影响整个数据传输)。

在另一导出选定传输信道集合的总体吞吐量的方法中，选定的传输信道集合的整个SNRs总集用于导出总体吞吐量和/或编码和调制方案。SNRs的总集和总体吞吐量和/或编码和调制方案间的映射可根据统计测量、计算机仿真等而获得，且可能用一个或多个表格实现。如果对所有的选定的传输信道使用共同的编码和调制方案，则总体吞吐量与选定使用的特定的编码和调制方案以及选定的传输信道个数相关。

例如，SNRs的整个总集的概率分布的确定可能是第一步。给定该SNR概率分布，SNR跌落到低于给定SNR阀值的概率可以通过检查SNR概率分布而找到。这对给定SNR阀值可以标为“擦除”概率。对每个使用的调制和编码方案，描述作为SNR阀值的函数的擦除概率的函数可能通过计算机仿真或在大量试验(即性能数据库)中推导出。给定了SNR概率分布及性能数据库，接收机系统可能选择要使用的合适的调制和编码方案。

在第二中阀值导出方案中，阀值根据选定传输信道可获得的平均SNR而被设定。该方案假设数据能被处理(例如经编码和交织)使得它能通过所有选定的传输信道发射并可靠地被接收，即使这些信道每个有不同的SNRs。

开始时，定义各个设定点(即 $\mathrm{\&Zgr;}=\[$ $z_1,z_2,...,z_{N_Z}\]$ )以及对应的码率向量(即 $R=\[r_1,r_2,...,r_{N_Z}\]$ )。码率包括编码和调制方案的影响，并表示信息比特速率(即每调制码元的信息比特数)。每个向量包括对应可用码率数的N_Z个元素，这些可能是系统可用的码率。或者，可能根据系统支持的操作点定义N_Z个设定点。每个设定点对应需要获得特定性能水平的特定接收到的SNR。设定点一般取决于信息比特速率，这还进一步取决于用于数据传输的特定码率以及调制方案。为简化在发射机和接收机的处理，对所有选定的传输信道使用共同的调制方案。在该情况下信息比特率以及设定点直接与码率相关。

每个码率r_n(其中1≤n≤N_Z)与相应的设定点z_n相关，后者是在为达到要求的性能水平的码率处操作要求的最小接收到SNR。要求的码率r_n的设定点z_n可能根据计算机仿真、数学推导和/或经验测量确定，如在领域内已知的。两个向量R和Z内的元素还可以经排序使得{z₁＞z₂＞...＞z_NZ}以及{r₁＞r₂＞...＞r_NZ}，其中z₁是最大设定点，且r₁是最高支持码率。

所有可用传输信道的信道增益用来计算功率增益，后者经排序并如上所述放入列表G(λ)。然后计算选定的传输信道的N_TN_F个可能集合的平均可获得SNRs的序列Γ(λ)。对λ的每个值(其中1≤λ≤N_TN_F)，总可用发射功率平均地在λ个最佳传输信道上分配，且λ个传输信道的平均SNRγ_avg(λ)可以如下计算：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{avg}}\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{P_{\mathrm{tx}\_\mathrm{total}}}{{\mathrm{\σ}}^2{\mathrm{\λ}}^2}\underset{k=1}{\overset{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\Σ}}}G\left(k\right)\·\·\·\left(16\right)$

其中σ²是单个传输信道上接收到的噪声功率。如果总可用发射功率是平均地分配到所有的λ个信道，则该SNR值γ_avg(λ)代表λ个最佳传输信道的平均SNR。平均SNRγ_avg(λ)然后作为序列Γ(λ)的第λ个元素存储。由于总可用发射功率分配给更多的传输信道且传输信道逐渐变坏，则序列Γ(λ)包括较大λ值的递减的较低γ_avg(λ)值。

对每个码率r_n(其中1≤n≤N_Z)，确定λ的最大值λ_n，max，使得λ个最佳传输信道的平均SNR大于或等于与码率r_n相关的设定点z_n。这可以通过遍历序列Γ(λ)(例如开始于第一个元素即λ＝1)并将序列的每个元素与设定点z_n比较，如下：

            Γ(λ)≥z_n             (17)

因此，对每个码率r_n，λ的每个值(对λ＝1，2，...，λ_n，max)经评估以确定如果总发射功率在所有λ个信道上(平均)分配，λ个最佳传输信道的平均SNR是否能达到相关的设定点z_n。满足该条件的λ的最大值λ_n，max是在达到要求的设定点z_n的同时能为码率r_n选择的传输信道的最大数目。

与每个码率r_n相关的阀值α_n可能表示为：

${\mathrm{\α}}_n=\frac{G\left({\mathrm{\λ}}_{n,\max }\right)}{L_{\mathrm{ave}}}\·\·\·\left(18\right)$

该阀值α_n最优化要求设定点z_n的码率r_n的吞吐量。如果对所有选定的传输信道使用共同的码率，则码率r_n的最大可获得吞吐量T_n可以计算为每个信道的吞吐量(即r_n)乘以选择的信道数目λ_n，max。该对该码率r_n的最大可获得吞吐量T_n可以表示为：

          T_n＝λ_n，maxr_n                         (19)

其中T_n的单位是信息比特每调制码元。

码率向量的最佳吞吐量可以给出为：

          T_opt＝max{T_n}                          (20)

随着码率增加，每调制码元可能发射更多的信息比特，然而，要求的SNR也随之增加，这就要求对给定噪声方差σ²的选定的传输信道更多的发射功率。由于总发射功率有限，则可以通过将总可用发射功率分配在较少的发射功率上而获得更高的要求的SNR。因此，向量R内的每个码率的最大可获得吞吐量可以经计算，且提供该最大吞吐量的特定码率可以被认为是评估的特定信道条件下的最佳码率。最佳阀值α_opt等于对应产生最佳吞吐量T_opt的特定码率r_n的阀值α_n。

在以上描述的阀值推导方案中，最佳阀值α_opt是根据所有传输信道的信道增益而确定的。如果接收到的SNRs可用而不是信道增益，则接收到的SNRs可能经排序并按SNRs递减的顺序放在γ(λ)列表内，其中1≤λ≤N_TN_F，使得列表内的第一元素λ(1)＝max{γ(j，k)}...以及列表内的最后元素λ(N_TN_R)＝min{γ(j，k)}。然后确定选定的传输信道的N_TN_F个可能集合的平均可获得SNRs的序列Γ(λ)。λ个最佳传输信道的平均SNRγ_avg(λ)可以如下计算：

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{avg}}\left(\mathrm{\λ}\right)=\frac{\underset{k=1}{\overset{\mathrm{\λ}}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{\γ}\left(k\right)}{\mathrm{\λ}}\·\·\·\left(21\right)$

平均SNRγ_avg(λ)作为序列Γ(λ)的第λ个元素而存储。

对每个码率r_n(其中1≤n≤N_Z)，确定λ的最大值λ_n，max，使得λ个选定的传输信道的平均SNR大于或等于相关的设定点z_n。该条件可表示为以上等式(17)示出的。一旦确定了λ的最大值λ_n，max，则可以如下确定与该码率相关的阀值α_n：

${\mathrm{\α}}_n=\frac{\mathrm{\Γ}\left({\mathrm{\λ}}_{n,\max }\right)}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{ave}}}\·\·\·\left(22\right)$

其中γ_ave(λ)是所有可用传输信道上的平均SNR(即γ_ave＝Γ(N_TN_F))。最佳阀值α_opt以及最佳吞吐量T_opt还可以如上描述经确定。

对以上的描述，选择阀值以最优化可用传输信道的吞吐量，且基于总可用发射功率在选定的传输信道上的平均分配。还可以选择阀值以最优化其它的性能准则或度量，且这也在本发明的范围内。且也可以使用其它发射功率分配方案，且在本发明的范围内。

图2B是确定用于选择数据传输的传输信道的阀值α并实现如上所述的第二阀值推导方案的处理240流程图。如果传输信道的信道增益、接收到的SNRs或一些其它的特性可用，则可能使用处理240。为简洁起见，处理240在以下情况中描述，其中信道增益可用以及其中接收到的SNRs可用并在方括弧中示出。

开始时，在步骤250定义设定点向量 $(\mathrm{\&Zgr;}=\[z_1,z_2,...,z_{N_Z}\])$ 并确定支持该相关 设定点的码率向量 $(R=[r_1,r_2,...,r_{N_Z}\left]\right).$ 在步骤252，检取所有可用的传输信道的信道增益H(j，k)[或接收到的SNRsγ(j，k)]并从最好排到最差。在步骤254，然后根据等式(16)示出的信道增益[或根据等式(21)示出的接收到的SNRs]计算选定的传输信道的N_TN_F个可能集合平均可获得的SNRs的序列Γ(λ)。

然后通过环路评估每个可用码率。在环路的第一步，(未经评估)的码率r_n在步骤256经标识以作评估。对第一次通过环路，经标识的码率可能是向量R内的第一码率r₁。对经标识的码率r_n，在步骤258处，确定λ的最大值λ_n，max，使得λ个最佳传输信道的平均SNR大于或等于与被评估的码率r_n相关的设定点z_n。这可以通过如等式(17)示出将序列Γ(λ)的每个元素与设定点z_n相比较而实现。在步骤260，如等式(18)内示出，根据λ_n，max个传输信道的平均SNR，确定与码率r_n相关的阀值α_n。可以按等式(19)示出的在步骤262确定码率r_n的最大可获得吞吐量T_n。

然后在步骤264确定是否所有的N_Z码率均经评估。如果没有，则处理回到步骤256，并标识另一码率以作评估。否则，可能在步骤266处如等式(20)示出的确定最佳吞吐量T_opt以及最佳阀值α_opt。然后处理中止。

在以上的阀值推导描述中，由于对所有信道实现选择性信道传输，所以对通信系统内所有的可用的传输信道确定一个阀值。在实施例中，其中传输信道被分为多个组，可能对每个组推导一个用于该组的阀值。每个组的阀值可能根据各个准则推导，诸如优化包括在组内的传输信道的吞吐量。

为确定每个组的阀值，可能使用上述的推导。然而，每个组的列表G_j(λ)可能只包括组内包括的传输信道的功率增益[或接收到的SNRs]。而且，根据组内的传输信道的信道增益[或接收到的SNRs]而定义平均SNRs的序列Γ_j(λ)。

在第二阀值推导方案中，与组j的码率r_n相关的阀值α_j，n可表示为：

${\mathrm{\α}}_{j,n}=\frac{G_j\left({\mathrm{\λ}}_{n,\max }\right)}{L_{\mathrm{ave},j}}$ 或 ${\mathrm{\α}}_{j,n}=\frac{{\mathrm{\Γ}}_j\left({\mathrm{\λ}}_{n,\max }\right)}{{\mathrm{\γ}}_{\mathrm{ave},j}}...\left(23\right)$

组j的最优阀值α_opt，j等于对应于产生组j的最优吞吐量T_opt，j的特定码率r_n的阀值α_j，n。

如上所述每个传输信道组可能与相应的阀值相关。或者，多个组可能共享同一阀值。例如可能期望对多个发射天线使用同一编码和调制方案且在这些发射天线间共享可用的发射功率。

在以上描述的方案中，阀值α可以根据总可用发射功率在选定的传输信道间的均匀分布获得的最高吞吐量而导出。在一些其它方案中，阀值可能根据一些其它条件和/或度量导出。

在一些方案中，阀值可能根据将总可用发射功率在选定的传输信道上不均匀分配而导出。例如，功率分配方案可能设计为将更多的发射功率分配给更好的传输信道，这可以改善吞吐量。作为另一例，功率分配方案可能设计为将更多的发射功率分配给更差的传输信道(到一定限度)，如果较差信道限制性能则这可以改善吞吐量。

例如，可以根据传输信道获得的SNRs的分布以及可用的编码和调制方案(即可用的码率和调制方案)设计多个方案使得总可用发射功率能不均匀地被分配。作为特定的例子，可用的传输信道可能根据它们获得的SNRs经排序并被分为多个集合。最差集合内的传输信道可能略去不用，总可用发射功率的第一部分(即x％)可能分配给第二集合内的传输信道，总可用发射功率的第二部分(即y％)可能分配给第三集合内的传输信道等。在一些方案中，可能选择阀值以最大化根据不相等发射功率分配而获得的吞吐量。

在另一特定方案中，阀值可能仅是特定(固定)的目标SNR，且选用所有其接收到SNRs大于或等于目标SNR的传输信道，接收到的SNR是基于最佳传输信道间的平均发射功率分配。

还可能实现各种其它发射功率分配方案，且在发明范围内。

                     多信道通信系统

图3是能实现本发明各个方面和实施例的MIMO通信系统300图示。系统300包括与第二系统350(例如终端106)通信的第一系统310(例如图1中的基站104)。系统300可能用于使用天线、频率以及时间分集的组合以增加频谱效率、改善性能并增强灵活性。

在系统310处，数据源312提供数据(即信息比特)给发射(TX)数据处理器314，它(1)根据特定的编码方案对数据编码，(2)根据特定的交织方案对编码后的数据交织(即重新排序)以及(3)将交织的比特映射到选用于数据传输的一个或多个传输信道的调制码元。编码增加了数据传输的可靠性。交织提供了被编码的比特的时间分集，使得数据能根据选定的传输信道的平均SNR被发射，对抗衰落并进一步去除用于形成每个调制码元的被编码的比特间的相关。如果被编码的比特在多个频率子信道上发射则交织还能进一步提供频率分集。在一方面，可能根据控制器334提供的控制信号实现编码、码元映射以及加权。

TX信道处理器320接收并对从TX数据处理器314来的调制码元进行解多路复用并提供每个选定传输信道的调制码元流，每时隙一个调制码元。如果有全CSI可供使用，则TX信道处理器320还进一步对选定的传输信道的调制码元进行预调整。

如果没有采用OFDM，则TX信道处理器320提供用于数据传输的每个天线的调制码元流。且如果采用OFDM，则TX信道处理器320提供用于数据传输的每个天线的调制码元向量流。且如果实现全CSI处理，则TX信道处理器320提供给每个用于数据传输的天线的经预调整的调制码元流或预调整的调制码元向量流。每个流然后被接收并由相应的调制器(MOD)322调制并通过相关的天线324发射。

在接收机350处，多个接收天线352接收发射的信号并提供接收的信号给相应的解调器(DEMOD)354。每个解调器354实现与调制器322处实现的处理互补的处理。从所有解调器354来的调制码元提供给接收(RX)信道/数据处理器356并经处理以恢复发射的数据流。RX信道/数据处理器356实现与TX数据处理器314以及TX信道处理器320实现的处理互补的处理并提供解码后数据给数据宿360。接收机系统350的该处理在以下将详细描述。

                     MIMO发射机系统

图4A是根据本发明的实施例处理数据的一个MIMO发射机系统310a的框图。发射机系统310a是图3的系统310的发射机部分的一实施例。系统310a包括(1)接收并处理信息比特以提供调制码元的TX数据处理器314a，以及(2)TX信道处理器320a，它多路分解选定传输信道的调制码元。

在图4A示出的实施例中，TX数据处理器314a包括编码器412、信道交织器414、截短器416、码元映射元件418。编码器412接收总体要发射的信息比特并根据特定的编码方案对接收到的比特编码以提供编码后的比特。信道交织器414根据特定的交织方案对编码后的比特进行交织以提供分集。在一实施例中，实现交织使得发射的比特可能根据选用的传输信道的平均SNR而恢复。截短器416截去(即删除)经交织和编码的比特的零个或多个比特以提供期望数目的编码数据。码元映射元件418将未截去的比特映射到选定传输信道的调制码元。

导频数据(例如已知模式的数据，诸如全零或全一序列)还可能与处理过的信息比特多路复用。处理后的导频数据可能(例如以时分复用(TDM)方式)在选定的传输信道的一子集或全部或可用的传输信道的子集或所有上发射。导频数据还可能以码分复用(CDM)方式连同传输信道的所有或子集内的经编码数据一起发射。导频数据还可能在接收机处用于实现信道估计和解调，如下所述。

如图4A示出，数据编码、交织以及截短可能根据一个或多个编码控制信号而达到，该信号标识要使用的特定编码、交织以及截短方案。码元映射可能根据调制控制信号而获得，该信号标识要被使用的特定调制方案。

在一种编码和调制方案中，编码是通过使用固定的基码以及调整截短以获得例如由选定的传输信道的平均SNR支持的期望的码率而实现的。基码可能是Turbo码、卷积码、级链码或一些其它码。基码还可能具有特定的码率(例如1/3码率)。对该方案，截短可能在信道交织后实现以获得选定的传输信道的期望码率。

码元映射元件416可以设计成将未经截短的比特集合分组以形成非二进制码元，且将每个非二进制码元映射到与选择用于选定的传输信道的调制方案对应的信号星座图上的一点。调制方案可能是QPSK、M-PSK、M-QAM或一些其它方案。每个映射的信号点对应调制码元。

发射机310a处的编码、交织、截短以及码元映射可以根据多个方案实现。一种特定方案在前述的美国专利申请序列号09776075中有描述。

对于特定的性能水平(例如百分之一的PER)每个调制码元可能发射的信息比特数取决于接收到的SNR。因此，选定的传输信道的编码和调制方案可根据信道特性(例如，信道增益、接收到的SNRs或一些其它信息)而确定。信道交织还可能根据编码控制信号而经调整。

表1列出可能用于多个接收SNR范围的编码速率以及调制方案的各种组合。每个传输信道支持的比特率可能通过使用多种可能的编码速率和调制方案的组合的一种而获得。例如每调制码元一信息比特可能使用以下组合获得(1)1/2编码速率以及QPSK调制，(2)1/3编码速率以及8-PSK调制，(3)1/4编码速率以及16-QAM，或一些其它编码速率以及调制方案的组合。在表1中，QPSK、16-QAM以及64-QAM用于列出的SNR范围。还可以使用其它的调制方案，诸如8-PSK、32-QAM、128-QAM等，且在本发明的范围内。

                                     表1

接收到的SNR范围	每码元信息比特数	调制码元	每码元经编码的比特数	编码速率
					1.5-4.4	1	QPSK	2	1/2
4.4-6.4	1.5	QPSK	2	3/4
					6.4-8.35	2	16-QAM	4	1/2
8.35-10.4	2.5	16-QAM	4	5/8
					10.4-12.3	3	16-QAM	4	3/4
12.3-14.15	3.5	64-QAM	6	7/12
					14.15-15.55	4	64-QAM	6	2/3
15.55-17.35	4.5	64-QAM	6	3/4
					＞17.35	5	64-QAM	6	5/6

从TX数据处理器314a来的调制码元提供给TX信道处理器320a，它是图3内的TX信道处理器320的一实施例。在TX信道处理器320a内，多路分解器424接收并将调制码元多路分解为多个调制码元流，每个选用的传输信道一个流。每个调制码元流提供给相应的调制器322。如果采用OFDM，每个发射天线的所有选定的频率子信道的每个时隙处的调制码元被组合成调制码元向量。每个调制器322将调制码元(对未采用OFDM的系统而言)或调制码元向量(对采用OFDM的系统而言)转变为模拟信号，且进一步将信号放大、滤波、正交调制并上变频以生成合适在无线链路上传输的已调信号。

图4B是根据本发明的另一实施例处理数据的一个MIMO发射机系统310b的框图。发射机系统310b是图3的系统310的发射机部分的另一实施例并包括TX数据处理器314b耦合到TX信道处理器320b。

在图4B示出的实施例中，TX数据处理器314b包括编码器412、信道交织器414、码元映射元件418。编码器412接收总体要发射的信息比特并根据特定的编码方案对其编码以提供编码后的比特。编码可以根据控制器334选择的特定编码和码率而实现，这是由编码控制信号标识的。在该实施例中，由编码器412实现截短和/或比特重复(如果有)。信道交织器414对编码后的比特进行交织，且码元映射元件418将经交织的比特映射成选定传输信道的调制码元。

在图4B示出的实施例中，发射机310b能根据全CSI对调制码元进行预调整。在TX信道处理器320b内，信道MIMO处理器422将调制码元多路分解为多个(多达N_C个)调制码元流，对用于发射调制码元的每个空间子信道(即本征模)一个流。对于全CSI处理，信道MIMO处理器422对每个时隙处的(多达N_C个)的调制码元预调整以生成N_T个预调整的调制码元，如下所示：

$\left[\begin{array}{c}{x}_1\\ x_2\\ M\\ x_{N_T}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cccc}{e}_{11},& e_{12},& \mathrm{\Λ}& e_{1N_C}\\ e_{21},& e_{22},& & e_{2N_C}\\ M& & O& M\\ e_{N_{T}1},& e_{N_{T}1},& \mathrm{\Λ}& e_{N_T{N}_C}\end{array}\right]\·\left[\begin{array}{c}{b}_1\\ b_2\\ M\\ b_{N_c}\end{array}\right]\·\·\·\left(24\right)$

其中，b₁，b₂，...b_NC分别是空间子信道1，2，...N_C的调制码元；

e_ij是与从发射天线到接收天线的传输特性相关的本征向量矩阵E的元素；以及

x₁，x₂，...x_NT是预调整的调制码元，这可以表示为：

$x_1=b_1\·e_{11}+b_2\·e_{12}+...+b_{N_C}\·e_{1N_C},$

$x_2=b_1\·e_{21}+b_2\·e_{22}+...+b_{N_C}\·e_{2N_C},$ 及

$x_{N_T}=b_1\·e_{N_{T}1}+b_2\·e_{N_{T}2}+...+b_{N_C}\·e_{N_T{N}_C}$

该本征向量矩阵E可以由发射机计算或(由接收机)提供给发射机。

对于全CSI处理，对特定发射天线i而言，每个经预调整的调制码元x_i代表多达N_C个空间子信道的调制码元的线性组合。对每个时隙，由信道MIMO处理器422生成的(多达)N_T个预调整的调制码元由多路分解器424多路分解并提供给(多达)N_T个调制器322。每个调制器322将经预调整的调制码元(对不采用OFDM的系统而言)或经预调整的调制码元向量(对采用OFDM的系统而言)转变为适合在无线链路上传输的已调信号。

图4C是根据本发明的另一实施例处理数据的一个采用OFDM的MIMO发射机系统310c的框图。发射机系统310c是图3的系统310的发射机部分的一实施例并包括TX数据处理器314c耦合到TX信道处理器320c。TX数据处理器314c可能用于根据为组特定选定的编码和调制方案对每个传输信道组独立地进行编码和调制。每个组可能对应一个发射天线，且每个组的传输信道可能对应发射天线的频率子信道。

在图4C示出的实施例中，TX数据处理器314c包括多个空间子信道数据处理器410a到410t，一个数据处理器410使得每个传输信道组能独立地被编码和调制。每个数据处理器410包括编码器412、信道交织器414、以及码元映射元件418。数据处理器410的这些元件用于对数据处理器处理的组的信息比特编码、对编码后的比特交织、将交织后的比特映射以生成调制码元。如图4C示出，可能为每个组提供单独的编码和调制控制。

从每个数据处理器410来的调制码元提供给TX信道处理器320c内相应的组合器434，后者为特定的发射天线组合调制码元。如果每个组包括特定发射天线选定的频率子信道，则组合器434组合选定的频率子信道的调制码元以形成每个时隙的调制码元向量，这些向量然后提供给相应的调制器322。每个调制器322生成已调信号的处理在以下描述。

图4D是根据本发明的另一实施例处理数据的另一个采用OFDM的MIMO发射机系统310d的框图。在该实施例中，可能独立处理每个频率子信道的传输信道。在TX数据处理器314c内，要发射的信息比特由多路分解器428多路分解为多个(多达N_F个)频率子信道数据流，每个用于数据传输的频率子信道一个流。每个频率子信道数据流提供给相应的频率子信道数据处理器430。

每个数据处理器430为OFDM系统的相应的频率子信道处理数据。每个数据处理器430可能以类似于图4A的TX数据处理器314a、图4B的TX数据处理器314b或一些其它设计方式实现。在一实施例中，数据处理器430将频率子信道数据流多路分解为多个数据子流，每个用于频率子信道的空间子信道一个数据子流。每个数据子流然后经编码、交织、码元映射以生成数据子流的调制码元。每个频率子信道数据流或每个数据子流的编码和调制可能根据编码和调制控制信号经调整。每个数据处理器430然后提供给选用于频率子信道的多达N_C个空间子信道的多达N_C个经加权的调制码元流。

对采用OFDM的MIMO系统而言，调制码元可能在多个频率子信道上从多个发射天线发射。在MIMO处理器320d内，从每个数据处理器430来的多达N_C个调制码元流提供给相应的子信道空间处理器432，后者根据信道控制和/或可用的CSI处理接收到的调制码元。如果未执行全CSI处理，则每个空间处理器432可能简单地实现为一多路分解器(如图4A示出)，如果执行全CSI处理，则可实现为信道MIMO处理器后接一多路分解器(诸如图4B示出)。对采用OFDM的MIMO系统而言，可能在每个频率子信道上实现全CSI处理(即预调整)。

每个子信道空间处理器432将每个时隙多达N_C个的调制码元多路分解为该频率子信道选用的发射天线的多达N_T个调制码元。对每个发射天线而言，组合器434接收为该发射天线选用的多达N_F个频率子信道的调制码元，将每个时隙的码元组合成调制码元向量V，并将调制码元向量提供给下一处理阶段(即相应的调制器322)。

TX信道处理器320d因此接收并处理调制码元以提供多达N_T个调制码元向量V₁到V_Nt，对于为数据传输选用的每个发射天线提供一个调制码元向量。每个调制码元向量V覆盖单个时隙，且调制码元向量V的每个元素与特定频率子信道相关，该子信道带有调制码元在其上发射的唯一子载波。

图4D还示出了OFDM的调制器322的一实施例。从TX信道处理器320d来的调制码元向量V₁到V_Nt相应地提供给调制器322a到322t。在图4D示出的实施例中，每个调制器322包括反向快速傅立叶变换(IFFT)440、循环前缀发生器442以及上变频器444。

IFFT 440将每个接收到的调制码元向量用IFFT转变成其时域表示(在此称为OFDM码元)。IFFT 440可能设计成在任何数量的频率子信道(例如8、16、32，...N_F等)上实现IFFT。在一实施例中，对转变为OFDM码元的每个调制码元，循环前缀发生器442重复OFDM码元时域表示的一部分以形成特定发射天线的“传输码元”。循环前缀保证传输码元在有多径延时扩展时保持某正交特性，因此改善了恶化的路径效应的影响。IFFT 440以及循环前缀发生器442的实现在本领域内是已知的，在此不作详细描述。

每个循环前缀发生器442来的时域表示(即每个天线的传输码元)然后由上变频器444经处理(例转变为模拟信号，经调制、放大以及滤波)以生成已调信号，它然后从相应的天线324经发射。

OFDM调制在题为“Multicarrier Modulation for Data Transmission：An IdeaWhose Time Has Come”的论文中有详细描述，作者为John A.C.Bingham，IEEECommunication Magazine，1990年5月，在此引入作为参考。

图4A到4D示出能实现本发明的各个方面和实施例的MIMO发射机的四种设计。本发明还能应用在不采用MIMO的OFDM系统中。在该情况下，可用的传输信道对应OFDM系统的频率子信道。一般，在此描述的技术可应用于由能支持多个并行传输信道的MIMO、OFDM或任何其它通信方案(例如CDMA方案)支持的多个并行传输信道。

多个其它发射机设计也能实现在此描述的各个发明技术，且这些设计是在本发明的范围内。这些发射机设计中的一些在以下的专利申请中进一步详细描述，在此转让给发明的受让人，并在此引入作为参考：

●以上描述的美国专利申请号09/776075；

●美国专利申请序列号09/532492，题为“HIGH EFFICIENCY，HIGHPERFORMANCE COMMUNICATIONS SYSTEM EMPLOYING MULTI-CARRIER MODULATION”，提交于2000年3月22日；

●美国专利申请序列号09/826481，题为“METHOD AND APPARATUS FORUTILIZING CHANNEL STATE INFORMATION IN A WIRELESS COMMUNICATIONSYSTEM”，提交于2001年3月23日；

●美国专利申请序列号09/854235，题为“METHOD AND APPARATUS FORPROCESSING DATA IN A MULTIPLE-INPUT MULTIPLE-OUTPUT(MIMO)COMMUNICATION SYSTEM UTILIZING CHANNEL STATE INFORMATION”，提交于2001年3月11日；

●美国专利申请序列号09/860274以及[代理人号10445.1]，两者题均为“METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING DATA IN A MULTIPLE-CHANNELCOMMUNICATION SYSTEM USING SELECTIVE CHANNEL INVERSION”，分别提交于2001年5月17日以及2001年6月14日。

这些专利申请还详细描述了MIMO处理以及CSI处理。

图4C示出一实施例，其中每个发射天线的数据可能根据该发射天线选择的编码和调制方案独立地被编码和调制。同样地，图4D示出一实施例，其中每个频率子信道的数据可能根据为该频率子信道选择的编码和调制方案独立地被编码和调制。一般，所有可用传输信道(例如所有频率子信道的所有空间子信道)可能被分为任何数量的组，且每个组可能包括任何数量的传输信道。例如，每个组可能包括空间子信道、频率子信道或同时在两个域内的子信道。

                        MIMO接收机系统

图5是根据本发明的实施例能接收数据的MIMO接收机系统350a的框图。接收机系统350a是图3的接收机系统350的一特定实施例，且实现逐次对消接收机处理技术以接收并恢复发射的信号。从(多达)N_T个发射天线来的发射的信号由N_R个天线352a到352r的每个接收并路由到相应的解调器(DEMOD)354(在此称为前端处理器)。

每个解调器354对相应的接收到的信号调整(例如滤波和放大)，将调整后的信号下变频到中频或基带，并将下变频后的信号数字化以提供采样。每个解调器354还可能用接收到的导频对采样解调以生成接收到的调制码元流，它提供给RX信道/数据处理器356a。

如果OFDM被用于数据传输，则每个解调器354进一步实现与图4D中示出的调制器322实现的处理互补的处理。在该情况下，每个解调器354包括FFT处理器(未示出)，它生成采样的经转变表示并提供调制码元向量流。每个向量包括多达N_F个选用的频率子信道的多达N_F个调制码元，且为每个时隙提供一个向量。对发射处理方案而言，其中每个频率子信道经独立处理(例如如图4D示出)，从所有的N_R个解调器的FFT处理器来的调制码元向量流提供给多路分解器(图5中未示出)，它将从每个FFT处理器来的调制码元向量流多路分解用为多达N_F个对应用于数据传输的频率子信道数的调制码元流。多路分解器然后将多达N_F个调制码元流的每个提供给相应的RX MIMO/数据处理器356a。

对不采用OFDM的MIMO系统而言，可能用一个RX MIMO/数据处理器356a以处理从N_R个接收天线来的N_R个调制码元流。对采用OFDM的MIMO系统，可能使用一个RX MIMO/数据处理器356a以处理N_R个调制码元流，它们来自用于数据传输的多达N_F个频率子信道的每个的N_R个接收天线。或者，可能使用单个RX信道/数据处理器356a以分开处理与每个频率子信道相关的调制码元流集合。

在图5示出的实施例中，RX信道/数据处理器356a(这是图3的RX信道/数据处理器356的一实施例)包括多个相继(级联)的接收机处理器级510，对每个由接收机系统350a恢复的发射的数据流使用一级。在一发射处理方案中，对所有可用的传输信道应用选择性信道传输。在该情况下，选择的传输信道可能用于发射一个或多个数据流，其中的每个可独立地用共同的编码方案编码。在另一发射处理方案中，分开对每个发射天线应用选择性信道传输。在该情况下，每个发射天线的选定的传输信道可用于发射一个或多个数据流，其中每个用为该发射天线选定的编码方案被独立地编码。一般，如果一个数据流被独立编码且在每个空间子信道上被发射，则可能用逐次对消接收机处理技术以恢复发射的数据流。为简洁起见，对一个实施例描述RX信道/数据处理器356a，其中一个数据流被独立编码并在数据处理器356a处理的给定频率子信道的每个空间子信道上发射。

每个接收机处理级510(除了最后级510n)包括耦合到干扰对消器530的信道MIMO/数据处理器520，而最后级510n只包括信道MIMO/数据处理器520n。对第一接收机处理级510a，信道MIMO/数据处理器520a接收并处理从解调器354a到354r来的N_R个调制码元流以提供第一传输信道的解码后的数据流(或第一发射信号)。且对第二到最后级510b到510n的每一级，该级的信道MIMO/数据处理器520接收并处理从先前阶段内的干扰对消器520来的N_R个修改后的码元流以导出由该级处理的传输信道的解码后数据流。每个信道MIMO/数据处理器520进一步提供相关的传输信道的CSI(例如接收到的SNR)。

对第一接收机处理阶段510a，干扰对消器530a从所有N_R个解调器354接收N_R个调制码元流。且对第二到倒数第二级的每一级，干扰对消器530接收先前级内的干扰对消器来的N_R个修改后的码元流。每个干扰对消器530还从同一级内的信道MIMO/数据处理器520接收解码后的数据流，并实现处理(例如编码、交织、调制、信道响应等)以导出N_R个重新调制的码元流，它们是由于该解码的数据流的接收到的调制码元流的干扰分量的估计。重新调制的码元流然后从接收到的调整码元流中减去以导出N_R个修改后码元流，它们包括了所有除了减去的(即消去的)干扰分量外的所有内容。N_R个修改后的码元流然后提供给下一级。

在图5中，控制器362可能耦合到RX信道/数据处理器356a，且可能用于引导由处理器356a实现的逐次对消接收机处理中的各个步骤。

图5示出当每个数据流在相应的发射天线上发射时(即对应每个发射的信号一个数据流)可能直接使用的接收机结构。在该情况下，每个接收机处理级510可用于恢复发送到接收机系统350a的发射的信号的一个，并提供对应恢复的发射信号的经解码的数据流。

对一些其它的发射处理方案，数据流可能在多个发射天线、频率子信道和/或时间间隔上发射以分别提供空间、频率以及时间分集。对这些方案，接收机处理开始导出在每个频率子信道的每个发射天线上发射的信道的接收到的调制码元流。多个发射天线、频率子信道和/或时间间隔的调制码元可能以互补的方式组合起来，如在发射机系统处实现的多路分解。组合的调制码元流然后经处理以提供对应的解码数据流。

图6A是信道MIMO/数据处理器520x的一实施例的框图，它是图5示出的信道MIMO/数据处理器520的一实施例。在该实施例中，信道MIMO/数据处理器520x包括(1)RX信道处理器620，它处理(多达)N_R个接收到的调制码元流以提供对应于正在恢复的数据流的恢复后的调制码元流，以及(2)RX数据处理器630，它对恢复的调制码元流解码以提供解码后的数据流。RX信道处理器620包括空间/空间-时间处理器622、选择器624、CSI处理器626，而RX数据处理器630包括解调元件632、解交织器634以及解码器636。

在一实施例中，空间/空间-时间处理器622在N_R个接收到的信号上(为带有平坦衰落的非弥散MIMO信道)执行线性空间处理，在N_R个接收到的信号上(为带有频率选择性衰落的弥散MIMO信道)实现空间-时间处理。空间处理可能使用线性空间处理技术获得，诸如信道相关矩阵求逆(CCMI)技术、最小均方误差(MMSE)技术以及其它。这些技术可能用于去除不期望的信号和/或最大化在存在噪声和来自其它信号的干扰情况下每个组成信号的接收到的SNR。空间-时间处理可能使用空间-时间处理计算而实现，诸如MMSE线性均衡器(MMSE-LE)、判决反馈均衡器(DFE)、最大似然序列估计器(MLSE)等。CCMI、MMSE、MMSE-LE以及DFE技术在前述的美国专利申请序列号09854235中得到进一步描述。DFE以及MLSE技术由S.L.Ariyavistakul et al.在题为“OptimumSpace-Time Processors with Dispersive Interference：Unified Analysisand Required Filter Span”论文中有详细描述，IEEE Trans. Oncommunication，Vol.7，1999年7月，在此引入作为参考。

CSI处理器626确定用于数据传输的每个传输信道的CSI。例如，CSI处理器626可能根据接收到的导频信号估计噪声协方差矩阵，然后计算用于要解码的数据流的第k个传输信道的SNR。SNR可能类似常规的导频辅助单载波和多载波系统而被估计，如在本领域内已知的。所有用于数据传输的选定的传输信道的SNR可能包括报告回发射机系统的CSI。CSI处理器626可能进一步提供给选择器624一控制信号，它能标识由该接收机处理级恢复的特定数据流。

选择器624从空间/空间-时间处理器622接收多个码元流，并抽取接收到的调制码元的部分或所有以提供对应要解码的数据流的恢复的调制码元流。导出恢复的调制码元流的码元抽取可能根据从CSI处理器626来的控制信号实现。抽取的调制码元流然后提供给RX数据处理器630。

对一实施例，其中每个传输信道的数据流基于共同的编码和调制方案被独立编码和调制，选定的传输信道恢复的调制码元根据解调方案被解调(例如M-PSK、M-QAM)，该调制方案与用于传输信道的共同的调制方案互补。从解调元件632来的解调数据然后由解交织器634以与由信道交织器执行的方式互补的方式解交织，解交织的数据还进一步由解码器636以与编码器实现的方式互补的方式被解码。例如，如果在发射机系统处实现Turbo或卷积编码，则可能对解码器636使用Turbo解码器或Viterbi解码器。从解码器636来的经解码的数据流代表对被恢复的发射的数据流的估计。

图6B是干扰对消器530x的框图，它是图5的干扰对消器530的一实施例。在干扰对消器530x内，从同一级内的信道MIMO/数据处理器520来的解码后数据流由信道数据处理器624重新编码、交织以及重新调制以提供重新调制的码元，这是在MIMO处理和信道失真前在发射机系统处的对调制码元的估计。信道数据处理器624执行在发射机系统处对数据流执行的同一处理(例如编码、交织以及调制)。重调码元然后提供给信道仿真器644，它用估计的信道响应处理该码元以提供由于解码的数据流产生的干扰的估计

信道响应估计可能根据导频和/或发射机系统发射的数据以及根据前述美国专利申请序列号09/854235内描述的技术导出。

干扰向量

内的N_R个元素对应由于在第k个发射天线上发射的码元流在N_R个接收天线上接收到的信号的分量。干扰向量的每个元素代表在相应接收到的调制码元流内第k个解码后的数据流产生的估计分量。这些分量是对在N_R个接收到的调制码元流内(即向量 r ^k)剩余(尚未检测到的)发射的信号的干扰，且由求和器632从接收到的信号向量 r ^k中被减去(即消去)以提供带有从第k个去除的解码后数据流来的分量的修改后向量 r ^k+1。修改后的向量 r ^k+1提供作为到下一接收机处理级的输入向量，如图5示出。

逐次对消接收机处理的各个方面在前述的美国专利申请序列号09854235中有进一步详细描述。

图7是根据本发明的另一实施例能支持OFDM并接收数据的MIMO接收机系统350b的框图。从(多达)N_T个发射天线来的发射的信号由N_R个天线352a到352r的每个接收并路由到相应的解调器354。每个解调器354对相应的接收到的信号调整、处理并数字化以提供采样，然后提供这些采样给RX MIMO/数据处理器356b。

在RX MIMO/数据处理器356b内，提供每个接收天线的采样给相应的FFT处理器710，它生成接收到的采样的变换形式，并提供相应的调制码元向量流。从FFT处理器710a到710r来的N_R个调制码元向量流然后提供给处理器720。处理器720首先将从每个FFT处理器710来的调制码元向量流解多路复用为多个(多达N_F个)子信道码元流。处理器720还可能在N_R个子信道码元流上实现空间处理或空间-时间处理以提供(多达)N_T个处理后调制码元。

对在多个频率子信道和/或多个空间子信道上发射的每个数据流，处理器720还将所有用于发射数据流的频率和空间子信道的调制码元组合成一个恢复的调制码元流，然后将其提供给数据流处理器730。每个数据流处理器730接收特定的恢复后调制码元流，实现与在发射机单元对流实现的互补的解调、解交织以及解码并提供相应的解码后数据流。

使用逐次对消接收机处理计算的接收机系统以及那些不使用逐次对消接收机处理计算的接收机系统可能用来接收、处理并恢复发射的数据流。一些能处理在多个传输信道上接收到的信号的接收机系统在以上的美国专利申请序列号09/532492、09/776075、09/826481、09/854235以及09/860274中有描述。

                      获得发射机系统的CSI

选择性信道传输可能以多种方式实现，且可能有多种类型的CSI由接收机系统报告给发射机系统。在一实施例中，在接收机系统处确定通信链路特性，并用于选择传输信道以及它们的编码和调制方案。选定的传输信道以及编码和调制方案的标识包括送回发射机系统并用于处理传输数据的CSI。在另一实施例中，在接收机系统处确定链路特性，且特性包括提供给发射机系统的CSI。发射机系统然后使用报告的CSI以选择传输信道以及编码和调制方案。

由接收机系统汇报给发射机系统的CSI可能因此包括任何类型的信息，这些信息指示(1)通信链路的特性，(2)选定的传输信道以及它们的编码和调制方案，或一些其它的信息或以上的组合。可能提供多种类型和形式的信息作为CSI，其中一些例子描述如下。

在一实施例中，CSI由指示所有选用的传输信道以及使用的编码和调制方案的指示组成。在一特定实现中，可能定义信道掩码以包括对可能选用的每个传输信道的一个比特。在数据传输前，可能评估并在接收机系统处选择可用的传输信道。每个选定的传输信道的比特然后可以启用(例如设定到逻辑高)且可能禁用每个未选择的传输信道的比特(例设定为逻辑低)。在另一实现中，选定的传输信道可能由游程长度编码或一些其他类型的编码而标识。对OFDM系统而言(采用或不采用MIMO)，可能利用频率的相关以减少为CSI反馈的数据量。作为一例，如果选用某特定空间子信道的M个频率子信道，则可以报告如下(1)空间子信道和第一和最后选定的频率子信道的标识(2)空间子信道和第一选定频率子信道和M的标识(3)指示空间子信道和第一选定频率子信道和M的标识的特定码，或(4)一些其它值、码或消息。

在另一实施例中，CSI由每个经独立处理(即编码和调制)的数据流的数据率指示符组成。可能在开始时确定用于发射经独立处理的数据流的一个或多个传输信道的组的质量(例如根据组内传输信道的估计的SNRs)且可能标识对应确定的信道质量的数据率(例如根据查找表)。经标识的数据率指示为达到要求的性能水平发射数据流的最大数据率。该数据率可能映射为且由数据率指示符(DRI)表示，该指示符可以经高效编码。在一般实现中，SNR估计根据例如查找表直接映射到DRI。

在另一实施例中，CSI由在发射机系统处为选定的每个传输信道组或每个经独立处理的数据流使用的特定处理方案的指示组成。

在另一实施例中，CSI由为每个选定的传输信道或每个经独立处理的数据流估计的SNR或信道增益组成。SNR或信道增益估计可能被量化为带有任意比特数目的值。

在另一实施例中，CSI由每个选定传输信道、数据流、组或传输信道或任何其它的传输单元的功率控制信息组成。功率控制信息可能包括每个传输单元的单个比特以指示更多或更少功率请求，或可能包括多个比特以指示请求的功率电平内的变化幅度。要求增加发射功率的请求会指示相关的传输信道的接收到的SNR已恶化，要求减少发射功率的请求会指示相关的传输信道的接收到的SNR已得到改善。在一实施例中，发射机系统使用从接收机系统来的功率控制信息以估计相关的传输信道的SNR，确定选择哪个传输信道，并选择合适的编码和调制方案。

在另一实施例中，CSI由传输信道、数据流、组或传输信道或一些其它的传输单元的特定质量测量的差分指示符组成。开始时，确定传输单元的SNR或DRI或一些其它的质量测量并作为参考测量值被报告。此后，继续传输信道的质量监控，并确定上次报告的测量与当前测量之差。该差值可以量化并映射为要报告的差分指示符。差分指示符可能指明以特定频的大小增长或减少最近报告的测量(或维持最近汇报的测量)。该参考测量可能周期性地发射以保证差分指示符内的误差和/或这些指示符的错误接收不会累积。

还可以使用其它形式的CSI并在本发明的范围内。一般，CSI包括任何类型和形式的信息用于标识一选定传输信道集合以及其编码和调制方案。根据信道特性的估计而导出一定的CSI类型和形式的处理(例如信道掩码、数据速率指示符、差分指示符等)可以在接收机系统处由图3示出的控制器362执行。

CSI可以基于由从发射机系统发射并在接收机系统处接收到的信号而导出。在一实施例中，CSI是基于包括在发射的信号中的导频参考而导出。或者或另外地，CSI可以基于包括在发射信号内的数据导出。虽然数据可只在选定的传输信道上发射，导频数据可以在未被选择的传输信道上发射以使得接收机系统能估计信道特性。

在另一实施例中，CSI由一个或多个从接收机系统发射到发射机系统的信号组成。在一些系统中，可能在上行链路和下行链路间存在一定的相关性(例如在时分双工(TDD)系统中，其中上行链路和下行链路以时分多路复用方式共享同一频带)。在这些系统中，可能根据下链路的质量估计上行链路的质量(到必须的精确度)，反之亦然，可能根据来自接收机系统的发射的信号(例如导频信号)估计。导频信号是一种发射机系统能估计在接收机系统处观察到的CSI的方法。对该种类型的CSI，不需要报告信道特性。TDD系统的CSI进一步在美国专利申请序列号[代理人号PD000141]中有描述，提交于2001年6月22日，转让给本发明的受让人，并在此引入作为参考。

信号质量可能在发射机系统处根据各种技术而被估计。其中一些技术在以下专利中有描述，这些专利转让给本发明的受让人，并在此引入作参考：

●美国专利号5799005，题为“SYSTEM AND METHOD FOR DETERMININGRECEIVED PILOT POWER AND PATH LOSS IN A CDMA COMMUNICATION SYSTEM”，提交于1998年8月25日，

●美国专利号5903554，题为“METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING LINKQUALITY IN A SPREAD SPECTRUM COMMUNICATION SYSTEM”，提交于1999年5月11日，

●美国专利号5056109以及5265119，两者均题为“SYSTEM AND METHOD FORCONTROLLING TRANSMISSION POWER IN A CDMA CELLULAR MOBILE TELEPHONESYSTEM”，相应提交于1991年10月8日和1993年11月23，

●美国专利号6097972，题为“METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSINGPOWER CONTROL SIGNALS IN CDMA MOBILE TELEPHONE SYSTEM”，提交于2000年8月1日。

根据导频信号或数据传输估计单个传输信道的方法还可以在领域内有的多篇论文中找到。一种该种信道估计方法由F.Ling在其论文中描述，题为“Optimal Reception，Performance Bound，and Cutoff-Rate Analysis ofReferences-Assisted Coherent CDMA Communications withApplications”，IEEE Transaction On Communication，1999年10月，且在此引入作为参考。

各种类型的CSI的信息以及各种CSI报告机制还在美国专利申请序列号08/963386中描述，题为“METHOD AND APPARATUS FOR HIGH RATE PACKET DATATRANSMISSION”，提交于1997年11月3日，转让给本发明的受让人，还在“TIE/EIA/IS-856 cdma2000 High Rate Packet Data Air InterfaceSpecification”内有描述，两者同时在此引入作为参考。

CSI可能使用各种CSI传输方案从接收机系统报告回发射机。例如，CSI可能以全或差分形式或以它们的组合发送。在一实施例中，CSI被周期性地报告，且根据先前发送的CSI发送差分的更新。在另一实施例中，CSI只在有变化时发送(例如如果变化超过某特定阀值)，这可能降低反馈信道的有效速率。作为一例，可能在其改变时送回信道掩码或SNRs(例如以差分形式)。还可能使用其它为减少反馈的CSI的数据量的压缩或反馈信道差错恢复技术，且在本发明范围内。

参考图3，提供给TX数据处理器364可能有：包括由RX信道/数据处理器356估计的信道特性的全/部分CSI，和/或指示选定的传输信道以及它们的由控制器362确定的编码和调制方案，该TX数据处理器364处理CSI并提供处理后的数据给一个或多个调制器354。调制器354进一步对处理后的数据调整并将CSI通过反向信道发送回发射机系统310。

在系统310处，由天线324接收发射的反馈信号，由解调器322解调，并提供给RX数据处理器332。RX数据处理器332实现与TX数据处理器362实现的处理互补的处理并恢复被报告的CSI，然后将其提供给控制器334。

控制器334使用该报告的CSI以执行多种功能，包括(1)选择用于数据传输的每个组内最佳可用传输信道集合，以及(2)确定要用于在选定的传输信道组的编码和调制方案。控制器334或可根据一些其它的性能准则或度量选择传输信道以获得高吞吐量，且还可进一步确定用于选择传输信道的阀值，如上所述。

在此描述的技术可以用于在下行链路上从基站到一个或多个终端的数据传输，也可以用于在上行链路上从每个终端到基站的数据传输。对于下行链路，图3和4A到4D的发射机系统310可代表基站的一部分且图3、5和6内的接收机系统350可能代表终端的一部分。对于上行链路，图3和4A到4D的发射机系统310可能代表终端的一部分，且图3、5和7内的接收机系统350可能代表基站一部分。

发射机和接收机系统的元件可能用一个或多个数字信号处理器(DSP)、应用专用集成电路(ASIC)、处理器、微处理器、控制器、微控制器、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑器件、其它电子元件或任何以上的组合而实现。在此描述的一些功能和处理还可能用在处理器上执行的软件来实现。本发明的一些方面还可能使用软件和硬件组合实现。例如，确定阀值α并选择传输信道的计算可能根据处理器(图3的控制器334或362)上执行的程序代码而实现。

在此包括的标题仅作参考并帮助定位一些部分。这些标题不是为了限制之后描述的发明范围，这些概念在整个说明中还可以应用于其它部分。

上述优选实施例的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例中而不使用创造能力。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，而要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。

Claims (40)

1.一种在多信道通信系统中处理在多个传输信道上传输的数据的方法，其特征在于包括：

估计可用于数据传输的多个传输信道的特征；

将多个传输信道分为一个或多个传输信道组；以及

对每个传输信道组，

根据估计的特性和阀值选择一个或多个可用传输信道用于数据传输，

根据定义的分配方案将组可用的总发射功率给在一个或多个选定的传输信道间分配，

对一个或多个选定的传输信道的数据进行编码和调制，以及

根据分配的发射功率发射每个选定的传输信道的编码和调制后的数据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于每个组可用的总发射功率大致相等地在组内的一个或多个选定的传输信道间分配。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于每个组可用的总发射功率是不均匀地在组内的一个或多个选定的传输信道间分配的。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于更多的发射功率是分配给能获得更高性能的传输信道的。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于每个组内的一个或多个传输信道是部分地根据通过定义的分配方案所分配的总发射功率可获得的性能而选择的。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于还包括：

根据交织方案对每个组的数据进行交织。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于每个组的数据在组内所有选定的传输信道上经交织。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于每组的一个或多个传输信道进一步根据阀值选择的。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于每个组的阀值的选择是为了提供组内的选定传输信道的高吞吐量。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于每个组的阀值的选择是为了提供组内可用的传输信道的最高可能吞吐量。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于每个组的阀值是特定的目标接收信号一噪声加干扰比(SNR)。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于每个组与用于选择一个或多个传输信道的相应阀值相关。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于每个组的一个或多个选定传输信道的数据根据共同的编码和调制方案经编码和调制。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于每个组的数据根据为该组选择的相应的编码和调制方案而被编码和调制。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于每个组的编码和调制方案是从多个可能的编码和调制方案中选出的。

16.如权利要求1所述的方法，其特征在于多信道通信系统是正交频分调制(OFDM)系统，且其中多个传输信道对应多个频率子信道。

17.如权利要求1所述的方法，其特征在于多信道通信系统是多输入多输出(MIMO)通信系统，且其中多个传输信道对应MIMO信道的多个空间子信道。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于所述的MIMO系统采用OFDM，且其中多个传输信道对应多个频率子信道的多个空间子信道。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于每个组对应于相应的发射天线并包括多个与多个频率子信道对应的传输信道。

20.如权利要求1所述的方法，其特征在于估计的信道特征是信道增益。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于对每个组，选择其功率增益大于或等于特定功率增益阀值的传输信道，且其中功率增益是从信道增益被导出。

22.如权利要求1所述的方法，其特征在于估计的信道特性是接收到的信号一噪声加干扰比(SNRs)。

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于对每个组，选择其SNRs大于或等于特定SNR阀值的传输信道。

24.一种在多信道通信系统中控制数据传输的方法，其特征在于包括：

接收通过多个传输信道的多个传输；

根据接收到的传输估计多个传输信道的特性；

根据估计的信道特性以及度量选择用于数据传输的一个或多个传输信道；以及

发送多个传输信道的信道状态信息(CSI)，且其中多个传输信道的总可用发射功率在一个或多个选定的传输信道间根据已定义的分配方案分配，且其中数据根据分配的发射功率在每个选定的传输信道上发射。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于定义的分配方案均匀地将总发射功率在一个或多个选定的传输信道间分配。

26.如权利要求24所述的方法，其特征在于CSI标识一个或多个选定的传输信道。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于CSI包括信道掩码以标识一个或多个选定的传输信道。

28.如权利要求24所述的方法，其特征在于CSI标识用于一个或多个选定的传输信道的特定编码和调制方案。

29.如权利要求24所述的方法，其特征在于CSI标识用于一个或多个选定的传输信道的特定数据率。

30.如权利要求24所述的方法，其特征在于CSI包括标识上次发送的CSI以后的变化的差分指示符。

31.如权利要求24所述的方法，其特征在于一个或多个选定的传输信道上发射的数据根据共同的编码和调制方案被编码和调制。

32.在多信道通信系统中，一种用于选择用于数据传输的传输信道的方法，其特征在于包括：

定义一码率集合，其中每个码率是可选择用于在传输前为数据编码；

定义一设定点集合，其中每个设定点对应相应的码率，且指示在对应码率的特定性能水平要求的目标信号—噪声加干扰比(SNR)；

对每个码率，

标识一个或多个可能用于数据传输的传输信道，其中当根据已定义的分配方案将总可用发射功率在一个或多个经标识的传输信道上分配时，一个或多个经标识的传输信道获得对应于码率的设定点，以及

根据一个或多个经标识的传输信道以及分配的发射功率确定码率的性能度量；以及

选择与带有用于数据传输的最高性能度量的码率相关的经标识的传输信道。

33.如权利要求32所述的方法，其特征在于已定义的分配方案将总可用发射功率在经标识的传输信道上平均分配。

34.如权利要求32所述的方法，其特征在于每个码率的性能度量是经标识的传输信道可获得的总体吞吐量。

35.一种多信道通信系统内的发射机系统，其特征在于包括：

控制器，用于接收可用于数据传输的多个传输信道的信道状态信息(CSI)，将可用传输信道分为一个或多个组，且根据接收到的CSI在每个组内选择一个或多个可用传输信道用于数据传输；以及

发射数据处理器，它耦合到控制器，并用于根据特定的编码和调制方案对每个组的数据进行接收、编码和调制以提供调制码元，并根据已定义的分配方案将每组的总可用发射功率在组内的一个或多个选定的传输信道间分配，并根据分配的发射功率发射每个选定的传输信道的调制码元。

36.如权利要求35所述的发射机，其特征在于所述的已定义的分配方案将每个组的总可用发射功率均匀地在组内的一个或多个选定的传输信道间分配。

37.如权利要求35所述的发射机，其特征在于还包括：

发射信道处理器，它耦合到发射数据处理器，并用于接收调制码元并将其解多路复用为一个或多个码元流，对用于发射调整码元的每个天线一个流。

38.如权利要求37所述的发射机，其特征在于所述的发射信道处理器还用于根据接收到的CSI对调制码元预调整。

39.一种在多信道通信系统内的接收机单元，其特征在于包括

接收数据处理器，用于处理通过多个传输信道接收到的多个传输，并根据经处理的传输估计多个传输信道的特性；

控制器，耦合到接收数据处理器，并用于根据估计的信道特性和度量选择一个或多个用于数据传输的传输信道；以及

发射数据处理器，耦合到控制器并用于发射多个传输信道的信道状态信息(CSI)，以及

其中多个传输信道的总可用发射功率根据已定义的分配方案而分配给一个或多个选定的传输信道，且其中数据根据分配的发射功率在每个选定的传输信道上发射到接收机单元。

40.如权利要求39所述的接收机，其特征在于定义的分配方案将总可用发射功率平均地在一个或多个选定的传输信道上分配。

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