CN1815941A - 多天线传输系统中的天线选择和比特分配方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种多天线通信系统中的天线选取和比特分配装置，包括：信道估计装置，用于根据接收信号估计当前的信道特性矩阵；天线选取和比特分配装置，利用信道特性矩阵得到天线选取参数和自适应调制和编码参数并反馈给信号发送端，对发送端的发送天线进行选取和比特分配；多输入多输出检测装置，用于根据信道特性矩阵和天线选取参数和自适应调制和编码参数对各个发送数据子流进行检测，从而得到原始的发送数据；和天线选取装置，用于在所有发送天线中选取至少一个发送天线进行数据的发送。

Description

多天线传输系统中的天线选择 和比特分配方法及装置

技术领域

本发明涉及一种多天线无线通信系统中的天线选择和自适应传输方法及装置。特别是，涉及多天线通信系统中的天线选取和比特分配方法及装置。

背景技术

随着无线网络与因特网的逐渐融合，人们对无线通信业务的类型和质量的要求越来越高，而传输速率是未来无线通信系统所要解决的主要问题之一。为满足无线多媒体和高速率数据传输的要求，需要开发新的无线通信系统。人们以往的研究主要集中在如何利用时域资源与频域资源进行通信上。

近年来，多天线多输入多输出(MIMO)技术的提出，给研究者们提供了一个新的思路。在MIMO系统中，发送端利用多根天线进行信号的发送，接收端利用多根天线进行信号的接收。研究表明，相比于传统的单天线传输方法，MIMO技术可以显著地提高信道容量，从而提高信息传输速率。另外，由于空间资源相比较于时频资源几乎是无限可利用的，因此MIMO技术有效突破了传统研究中的瓶颈，成为了下一代无线通信系统的核心技术之一。

在多天线系统中，目前研究较多是空分复用和空时编码两类。前者通过在每根天线发射不同的符号来提高系统速率，后者通过在不同天线的发送符号间引入编码冗余来提高系统误比特率。近来，多天线输入和输出(MIMO)和正交频分复用(OFDM)相结合的MIMO OFDM技术受到广泛关注。

图1是一种传统的MIMO系统的结构示意图。该MIMO系统包括发送端和接收端。其中发送端包括串/并变换单元101，多个编码和调制单元102，和多个发送天线103。接收端包括多个接收天线104，MIMO检测单元105和信道估计单元106。下面结合图1说明传统的MIMO系统的操作。

在图1所示的结构中，发送端和接收端分别采用n_T和n_R个(n_T和n_R是自然数)天线进行信号的发送和接收。在发送端，待发送的数据首先经过串/并变换单元101分成n_T个数据子流，每个数据子流对应一个发送天线103。每个待发送的数据子流首先输入到其对应的编码和调制单元102。编码和调制单元102对输入的数据子流进行编码和调制。然后将编码和调制后的数据提供给其对应的发送天线103，从其对应的发送天线103上发送出去。

在接收端，首先由n_R个接收天线104将全部空间信号接收下来，然后由信道估计单元106根据该接收信号中的导频信号或采用其他方法进行信道估计，估计出当前的信道特性矩阵H(对于MIMO系统来说，其信道特性可以用一个矩阵来描述)。接着，MIMO检测单元105利用所得到的H，通过对各天线接收的信号进行检测得到原始的发送数据。MIMO检测可以采用多种方法，比如常用的迫零(ZF)、最小均方误差(MMSE)，串行干扰抵消(SIC)，或其他方法。

这里，MIMO检测单元105中包含了两部分操作：用于检测解出发端各天线发送的信号；对该信号进行解调和译码。在实际的MIMO检测中，解出各天线发送的信号与解调和译码这两部分往往并不是独立进行的。前者的输出提供给后者，而前者的进行又往往需要后者的输出。这也就是一般把解调与译码单元也归入MIMO检测单元的原因。

图1所示这种结构的MIMO系统通常被称为V-BLAST(垂直Bell实验室分层空时结构)系统。在实际的MIMO系统中，也可以有其它变化。通过变换各个发送数据流和各个发送天线之间的对应关系，可以得到其他结构的MIMO系统，例如，D-BLAST(对角Bell实验室分层空时结构)系统，等等。另外，在发送端的调制与编码单元102之后加入串/并变换单元、反快速傅立叶变换(IFFT)单元、并/串变换单元、循环前缀(CP)加入单元等也可变换成一个MIMO正交频分复用(OFDM)系统。

然而，现有的MIMO系统中一般不对发送天线进行选取，而是在全部的发送天线上都发送信号。我们知道，由于信道的衰落，使得MIMO系统中不同的发送天线所对应的信道特性是不同的，实际中往往会出现某些发送天线所对应的信道特性特别差的情况。此时，如果对发送天线不加选取，仍然在所有天线上都发送数据的话，接收端的误码性能会受到很大的影响。

因此，需要一种对发送天线进行选取的方法，该方法能够在每个发送时刻根据信道特性选取最好的若干个发送天线进行信号发送，在不牺牲吞吐量的情况下可以有效地提高多天线传输的误码性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于多天线传输系统中的天线选取和比特分配方法和装置，以便提高MIMO系统的误码性能。

根据本发明的一个方面，提供一种多天线通信系统中的天线选取和比特分配装置，包括：信道估计装置，用于根据接收信号估计当前的信道特性矩阵；天线选取和比特分配装置，利用信道特性矩阵得到天线选取参数和自适应调制和编码参数并反馈给信号发送端，对发送端的发送天线进行选取和比特分配；多输入多输出检测装置，用于根据信道特性矩阵以及天线选取参数及自适应调制和编码参数对各个发送数据子流进行检测，从而得到原始的发送数据。

根据本发明的另一个方面，提供一种多天线通信系统中的天线选取和比特分配装置，包括：信道估计装置，用于根据接收信号估计当前的信道特性矩阵；天线选取和比特分配装置，利用信道特性矩阵得到天线选取参数及自适应调制和编码参数并反馈给信号发送端，对发送端的发送天线进行选取和比特分配；多输入多输出检测装置，用于根据信道特性矩阵和天线选取参数及自适应调制和编码参数对各个发送数据子流进行检测，从而得到原始的发送数据；和天线选取装置，用于在所有发送天线中选取至少一个发送天线进行数据的发送。

根据本发明的再一个方面，提供一种多天线通信系统中的天线选取和比特分配系统，包括发送端和接收端，其中所述接收端包括：信道估计装置，用于根据接收信号估计当前的信道特性矩阵；天线选取和比特分配装置，利用信道特性矩阵得到天线选取参数及自适应调制和编码参数并反馈给信号发送端，对发送端的发送天线进行选取和比特分配；多输入多输出检测装置，用于根据信道特性矩阵以及天线选取参数及自适应调制和编码参数对各个发送数据子流进行检测，从而得到原始的发送数据；和所述发送端包括：天线选取装置，用于在所有发送天线中选取至少一个发送天线进行数据的发送；和自适应调制和编码装置，用于对天线选取装置选取的数据流进行自适应调制和编码。

根据本发明的再一个方面，提供一种多天线通信系统中的天线选取和比特分配方法，包括步骤：利用接收到的信号估计当前的信道特性矩阵；根据信道特性矩阵获得天线选取参数及自适应调制和编码参数；将获得的天线选取参数及自适应调制和编码参数反馈到发送端并根据这些参数对发送天线进行选取和比特分配；根据信道特性矩阵以及天线选取参数及自适应调制和编码参数检测各个发送数据子流，以得到原始发送数据。

根据本发明的再一个方面，提供一种多天线通信系统中的天线选取和比特分配方法，包括步骤：a)向至少一个发送天线中的每个发送天线分配数据比特；b)根据信道估计选取当前发送天线中信道特性最差的一个天线；c)从当前的发送天线中去掉所选取的信道特性最差的发送天线，并将所有要发送的数据比特在剩余的发送天线发送；d)比较去掉信道特性最差的发送天线之前和之后，接收端获得的比特误差率(BER)性能；e)如果去掉信道特性最差的发送天线之后的比特误差率性能比去掉信道特性最差的发送天线之前的比特误差率性能好，则继续重复步骤b)至d)；和f)如果去掉信道特性最差的发送天线之后的比特误差率性能不比去掉信道特性最差的发送天线之前的比特误差率性能好，则利用当前的发送天线发送数据比特。

根据本发明的方法和装置采用递归方法对发送天线组合进行优化，同时将所有要发送的信息比特在选中的发送天线上平均分配。这样系统经天线选择后可以保证不会带来总体吞吐性能的损失，同时使MIMO系统易于实现。

与现有技术的方法相比，本发明提出的方法在保证了系统易于实现的前提下，可以有效提高多天线传输系统的误码性能。

附图说明

通过阅读和理解下面参考附图对本发明优选实施例所做的详细描述，将使本发明的这些和其它目的、特征、和优点变得显而易见。其中：

图1是一种根据现有技术的MIMO无线通信系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的执行天线选取和比特分配的MIMO无线通信系统的结构示意图；

图3是说明根据本发明实施例执行天线选取和比特分配方法的流程图；

图4是说明根据本发明实施例的天线选取和比特分配方法的流程图；

图5是表示本发明所采用方法与传统方法的性能比较的示意图；和

图6是表示本发明所采用方法与传统方法的性能比较的示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施例进行详细的说明，在描述过程中省略了对于本发明来说是不必要的细节和功能，以防止对本发明的理解造成混淆。

图2是根据本发明一个实施例的执行天线选取和比特分配的MIMO无线通信系统的结构示意图。

本发明的具有天线选取和比特分配的MIMO无线通信系统包括发送端和接收端。其中发送端(或称为发射机)包括串/并变换单元201，与串/并变换单元201连接的多个发送天线选取单元202，连接多个天线选取模块202的多个编码和调制单元203，以及多个发送天线204。接收端(或称为接收端)包括多个接收天线205，MIMO检测单元209，信道估计单元206以及天线选取和比特分配单元207。信道估计单元206以及天线选取和比特分配单元207与MIMO检测单元209连接。下面结合图2说明根据本发明实施例的MIMO系统的操作。应该指出，本发明不限于在此说明的具体实施例，而是可以具有其它结构和变化。

如图2所示，MIMO系统的发送端和接收端分别采用n_T和n_R个(n_T和n_R是自然数)天线进行信号的发送和接收。在发送端，待发送的数据首先经过串/并变换单元201的变换，复用成n_T个数据子流，每个数据子流对应一个发送天线204。天线选取单元202用于在所有发送天线中选取若干个发送天线进行数据的发送。自适应调制和编码模块203对经天线选取单元202选取的数据流进行自适应调制和编码。天线选取单元202所需的控制参数C₁，C₂，...，C_nT，其中，C_k即表示天线k的选取状态，k＝1，2，...，n_T。C_k为一二进制数字，其值为1和0分别表示天线k被选取和未被选取两种情况。以及自适应调制和编码模块203所需的参数M，其中参数M表示当前每个发送天线上传输的信息比特数目，在本实施例中，在同一时刻发送端的自适应调制和编码模块采用相同的参数M)均由接收端估计所得，并通过反馈信道208发送回到发送端。应该指出，本发明不限于上述结构，发送天线选取单元202也可以设置在接收端，并通过反馈信道控制发送天线的选取和比特分配，或者可由接收端中的天线选取和比特分配单元207来执行。

在接收端，首先由n_R个接收天线205将空间全部信号接收下来，然后由信道估计单元206根据该接收信号进行信道估计(例如，利用信号中的导频或采用其他方法)，估计出当前的信道特性矩阵H。天线选取和比特分配单元207根据矩阵H，采用本发明方法(将在后面说明)来对发送端的发送天线进行选取和比特分配，得到天线选取参数C和自适应调制和编码参数M，并将这些参数通过反馈信道208发送回发送端，用于在发送端对数据的发送进行控制。最后，由MIMO检测单元209根据信道特性矩阵H，以及天线选取和比特分配单元207输出的参数C和M，采用普通的MIMO检测方法对各个发送数据子流进行检测，从而得到原始的发送数据。

与图1所示现有的MIMO系统的结构相比，本发明的MIMO系统主要有两点区别：

(1)在每个发送时刻，都根据当前的信道特性选取认为最合适的若干个发送天线进行发送，而不是如图1中所示的在所有时刻都用全部发送天线进行数据发送。在本发明中，天线选取和比特分配单元207根据当前的信道特性矩阵H，采用本发明所给方法得到天线选取参数C₁，C₂，...，C_nT，并将其发回到发送端。

(2)对发送的数据子流采用自适应调制和编码。这样做的目的是保证天线选取不会造成系统吞吐性能的损失。例如：在某个时刻天线选取的结果只有一半的天线发送数据，此时为了保证不会给系统带来传输速率的损失，需要将这些天线上分配的传输比特数增加一倍，这里分配传输比特数目随天线选取的变化通过自适应调制和编码来实现。在本发明中，要求在同一时刻，发送端的自适应调制与编码器采用相同的调制和编码参数，即选中的发送天线上分配的传输比特数相同。这种方法可以有效地降低参数的反馈开销，同时降低系统的实现复杂度。与发送端采用自适应调制与编码相对应，接收端的MIMO检测单元209中采用自适应的解调和译码，其参数来源于天线选取和比特分配单元207。

需要指出的是，本发明中提出的方法并不仅仅局限于图2中的MIMO系统结构。因为在实际的MIMO系统中，可以在图2的基础上有所变化。例如，通过变换各个发送数据流和各个发送天线之间的对应关系，可以得到其他结构的MIMO系统。另外，还可以加入反快速傅立叶变换、加入循环前缀等单元成为一个MIMO-OFDM系统。

图3描述的是根据本发明实现天线选取和比特分配的整体流程图。首先，在步骤S301，接收端中的信道估计单元206对根据接收到的信号对信道进行估计，以获得当前的信道特性矩阵H。信道估计可以采用用于MIMO系统中的一般信道估计方法，例如基于导频的信道估计方法。将通过信道估计得到的当前信道特性矩阵H提供给天线选取和比特分配单元207。然后，在步骤S302，天线选取和比特分配单元207根据所得到的信道特性矩阵H进行天线选取和比特分配，以获得天线选取参数C和自适应调制和编码参数M，这一过程将在下面进行详细介绍。此后，在步骤S303，天线选取和比特分配单元207通过反馈信道208将天线选取参数C和自适应调制和编码参数M发送回到发送端，以便对发送端的数据发送进行实际控制。

接下来，发送端在步骤S311根据接收端反馈回的天线选取参数C和自适应调制和编码参数M对要发送的数据进行天线选择和自适应调制与编码，并选取相应的发送天线向接收端发送信号。此后，在步骤S304，接收端对所接收到的信号进行MIMO检测以得到原始数据。

图4描述了本发明的MIMO系统中的进行天线选取和比特分配方法，即图3中的步骤S302的实现方法的流程图。下面结合图4描述本发明提出的天线选取和比特分配方法。

本实施例的天线选取和比特分配方法的实现是一个递归过程。具体地说，首先，在步骤S401进行初始化。令发送天线集合S中包含全部发送天线，即S＝{1，2，...，n_T}，其中n_T为发送天线的总数。令系统的总吞吐量要求为R_total bit/s/Hz，S内每个发送天线上分配的吞吐量均为R＝R_total/length(S)，其中length(S)表示集合S的长度，即S内包含的发送天线数。

这里，发送端的自适应调制与编码的参数可以用分配的平均传输信息比特数R来表示。在实际的数据发送中，发送端自己根据R的数值选取合适的调制和编码的参数。实际的操作中，可以固定调制参数，然后根据R的数值来改变编码效率，从而达到自适应传输的目的。例如：固定调制方式为64QAM，当R＝2时选取编码效率为1/3的Turbo码，当R＝3时选取编码效率为1/2的Turbo码。

此后，在步骤S302，从发送天线集合中选取信道特性最差的一根发送天线，将其标作天线j。在此，确定信道特性最差的天线有以下两种方法：

(1)比较信道特性矩阵H中的各个列向量的范数值，哪个列向量的范数值最小，则认为其发送天线所对应的信道特性最差。

MIMO系统的信道特性可以用一个n_R×n_T的矩阵H来表示，其中矩阵元素H(i，j)即表示从第j个天线发送到第i个天线接收的空间路径的信道特性。因此，矩阵H中的列向量1，2...n_T分别对应发送天线1，2...n_T的信道特性。计算并比较H中各列向量的范数值(向量中各元素平方和的值再开方)，认为范数值最小的列对应的发送天线的信道特性最差。具体地说，方法(1)的实现步骤如下：

(a)计算矩阵H中各列1，2，...，n_T的范数值，得到norm(1)，norm(2)，...，norm(n_T)，其中矩阵H第k列的范数值计算表达式为：

$\mathrm{norm}\left(k\right)=\sqrt{\underset{i=1}{\overset{n_R}{\mathrm{\Σ}}}{\left|H_{i,k}\right|}^2}$

(b)比较发送天线集合S中各个发送天线所对应的矩阵H中列的范数值，将范数值最低的列所对应的发送天线标作天线j，认为该发送天线所对应的信道特性最差，其中： $j=\arg \underset{k\∈S}{\min }\left\{\mathrm{norm}\left(k\right)\right\}.$ 需要注意的是，这里，天线集合S中不包含的发送天线不参与比较。

(2)计算MIMO检测后各个天线对应的检测后的信号干扰比(SINR)，哪个天线所对应的SINR最低，则认为对应的信道特性最差。

这里，可以采用的MIMO检测方法可以有多种，例如，常见的最小均方误差(MMSE)，串行干扰抵消(SIC)，或其他方法。具体说来，方法(2)的实现步骤如下：

(a)计算发送天线集合S中各个天线所对应的检测后的SINR值，该SINR的值随实际采用的MIMO检测方法的不同而不同，许多参考文献都给出了相关的计算公式。例如，对于ZF检测来说，来自第k个发送天线的信号经检测后的SINR值为： $\mathrm{SINR}\left(k\right)=\frac{E_s}{n_T{N}_0{{\left[{\tilde{H}}^{*}\tilde{H}\right]}_{\mathrm{kk}}}^{-1}},$ 其中E_s和N₀分别表示信号和噪声功率， 由发送天线集合S中包含的发送天线所对应的矩阵H中的列向量组成(即对于矩阵H中的每列来说，如果该列所对应的发送天线已不属于S，则将使矩阵H中的该列置0，经过这样处理后得到对于MMSE检测来说，来自第k个发送天线的信号经检测后的SINR值为： $\mathrm{SINR}\left(k\right)=\frac{E_s}{n_T{N}_0[{\tilde{H}}^{*}\tilde{H}+N_0/E_s{I}_{n_T}{{]}_{\mathrm{kk}}}^{-1}}-1,$ 其中I_nT为n_T维的单位阵；

(b)比较发送天线集合S中各天线所对应的检测后的SINR值，将最低的SINR值所对应的发送天线标作天线j，认为该发送天线所对应的信道特性最差，其中： $j=\arg \underset{k\∈S}{\min }\left\{\mathrm{SINR}\left(k\right)\right\}.$

接下来，流程进行到步骤S403，从当前发送天线集合S中去掉发送天线j，得到集合S’＝S\{j}，并将所有要发送的信息比特在剩余的发送天线，即集合S’中的所有天线上平均分配。此时发送天线集合S’中每个发送天线上对应的传输信息比特数为R’＝R_total/length(S’)。此后，在步骤S404，比较去掉天线j之前和之后的接收端获得的比特误差率(BER)性能，即，采用发送天线集合S，其中每个天线上对应的吞吐量为R＝R_total/length(S)的情况下与采用发送天线集合S’，其中每个天线上对应的吞吐量为R’＝R_total/length(S’)的情况下，接收端获得的比特误差率(BER)性能。为了简化起见，我们可以设采用发送天线集合S，其中每个天线上对应的吞吐量为R＝R_total/length(S)的情况为情况A，采用发送天线集合S’，其中每个天线上对应的吞吐量为R’＝R_total/length(S’)的情况为情况B。在步骤S404，判断A情况和B情况下的比特误差率，即判断是否得到BER(B)＜BER(A)。如果B情况下的BER性能更好，而且天线集合S中包含的天线数目大于1时，流程则进行到步骤S405，将天线集合S更新为S’，即S＝S’，吞吐量为R＝R’，然后返回到步骤S402，继续进行递归操作。如果步骤S404的判断结果表明比特误差率性能没有改善，则结束整个参数选取和比特分配过程，在步骤S406选择(S，R)作为最终的选取结果。

这里，对A情况和B情况下BER性能的比较可以采用以下两种方法：

(1)计算A情况下各发送天线信号在MIMO检测后的SINR，然后再根据各个发送天线上分配的吞吐量确定各个发送天线的信号在MIMO检测后的BER(可以通过仿真或者理论估计的方法得到BER数值)。将各个发送天线对应的BER数值进行平均后的数值作为A情况下的BER，这里表示成BER(A)；按同样的步骤得到BER(B)；再对BER(A)和BER(B)进行比较。具体地说，方法(1)的实现步骤如下：

(a)计算A情况和B情况下各发送天线信号在MIMO检测后的SINR值，其中第k个发送天线的信号在A情况和B情况下检测后的SINR值分别表示成SINR_A(k)和SINR_B(k)，其具体的计算方法同上面描述的步骤S402；

(b)确定SINR与BER的对照表，即通过该表可以直接查出某个SINR所对应的BER数值，该对照表可以通过实际仿真或者理论公式得到；

(c)通过查表确定A情况和B情况下各发送天线信号在MIMO检测后的BER值，其中第k个发送天线信号在A情况和B情况下检测后的BER值分别表示成BER_A(k)和BER_B(k)，其中BER_A(k)＝f(SINR_A(k))，BER_B(k)＝f(SINR_B(k))，f()为对照表函数；

(d)计算A情况和B情况下的平均BER，分别表示成BER(A)和BER(B)，其中： $\mathrm{BER}\left(A\right)=\frac{1}{\mathrm{length}\left(S\right)}\underset{k\∈S}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{BER}}_A\left(k\right),\mathrm{BER}\left(B\right)=\frac{1}{\mathrm{length}\left(S^{\′}\right)}\underset{k{\∈S}^{\′}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{BER}}_B\left(k\right).$

(2)仅仅计算A情况的MIMO检测后SINR最低的发送天线信号所对应的BER值，记成BER(A)；按同样的方法得到BER(B)；再对BER(A)和BER(B)进行比较。与前一种方法相比，此方法可以大大减少运算量。具体说来，该方法(2)的实现步骤如下：

(a)计算A情况和B情况下各发送天线信号在MIMO检测后的SINR值，其中第k个发送天线信号在A情况和B情况下检测后的SINR值分别表示成SINR_A(k)和SINR_B(k)，其具体的计算方法同上面描述的步骤S402；

(b)确定SINR与BER的对照表，即通过该表可以直接查出某SNR所对应的BER数值，该对照表可以通过实际仿真或者理论公式得到；

(c)分别确定A情况和B情况下的最低检测后SINR，表示成SINR_min(A)和SINR_min(B)，其中 ${\mathrm{SINR}}_{\min }\left(A\right)=\arg \underset{k\∈S}{\min }\left\{\mathrm{SIN}{R}_A\left(k\right)\right\},$ ${\mathrm{SINR}}_{\min }\left(B\right)=\arg \underset{k\∈S^{\′}}{\min }\left\{{\mathrm{SINR}}_B\left(k\right)\right\};$

(c)通过查表确定该最低SINR所对应的BER值，即BER(A)＝f(SINR_min(A))，BER(B)＝f(SINR_min(B))，其中f()为对照表函数。

整个参数选取和比特分配过程结束之后，得到选择后的天线集合S，和S内每个发送天线对应的吞吐值R。即得到天线选取参数C和比特分配值M。C可以是一组二进制序列，用1和0分别表示对应发送天线的使用与否。M的数值与R一样。

图5和图6分别示出了本发明所采用的方法与传统方法的性能比较。图中横坐标代表信噪比(SNR)Db，纵坐标代表比特误差率。

其中，图5表示发送天线和接收天线分别为4根，即n_T＝4和n_R＝4的比较结果。图6表示发送天线和接收天线分别为2根，即(n_T＝2，n_R＝2)的比较结果。图5和6中带有星号的曲线表示现有技术的信噪比(SNR)Db与比特误差率的关系，带有圆圈的曲线包括根据本发明获得了的信噪比(SNR)Db与比特误差率的关系。仿真中的信道采用了平坦衰落信道，系统总吞吐考虑了8bps/Hz和12bps/Hz两种情况。由图5和图6的结果可见，与传统方法相比，采用本发明申请中提出的方法可以获得更好的BER性能。

至此已经结合优选实施例对本发明进行了描述。本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种其它的改变、替换和添加。因此，本发明的范围不应该被理解为被局限于上述特定实施例，而应由所附权利要求所限定。

Claims (18)

1.一种多天线通信系统中的天线选取和比特分配装置，包括：

信道估计装置，用于根据接收信号估计当前的信道特性矩阵；

天线选取和比特分配装置，利用信道特性矩阵得到天线选取参数和自适应调制和编码参数并反馈给信号发送端，对发送端的发送天线进行选取和比特分配；

多输入多输出检测装置，用于根据信道特性矩阵以及天线选取参数及自适应调制和编码参数对各个发送数据子流进行检测，从而得到原始的发送数据。

2.一种多天线通信系统中的天线选取和比特分配装置，包括：

信道估计装置，用于根据接收信号估计当前的信道特性矩阵；

天线选取和比特分配装置，利用信道特性矩阵得到天线选取参数及自适应调制和编码参数并反馈给信号发送端，对发送端的发送天线进行选取和比特分配；

多输入多输出检测装置，用于根据信道特性矩阵和天线选取参数及自适应调制和编码参数对各个发送数据子流进行检测，从而得到原始的发送数据；和

天线选取装置，用于在所有发送天线中选取至少一个发送天线进行数据的发送。

3.根据权利要求1或2所述的天线选取和比特分配装置，其中进一步包括自适应调制和编码装置，用于对选取的数据流进行自适应调制和编码。

4.根据权利要求1或2所述的天线选取和比特分配装置，其中所述多天线通信系统是多输入多输出正交频分复用通信系统。

5.根据权利要求1或2所述的天线选取和比特分配装置，其中所述多输入多输出检测装置根据天线选取和比特分配装置提供的天线选取参数及自适应调制和编码参数进行自适应的解调和译码。

6.一种多天线通信系统中的天线选取和比特分配系统，包括发送端和接收端，其中所述接收端包括：

信道估计装置，用于根据接收信号估计当前的信道特性矩阵；

天线选取和比特分配装置，利用信道特性矩阵得到天线选取参数及自适应调制和编码参数并反馈给信号发送端，对发送端的发送天线进行选取和比特分配；

多输入多输出检测装置，用于根据信道特性矩阵以及天线选取参数及自适应调制和编码参数对各个发送数据子流进行检测，从而得到原始的发送数据；和

所述发送端包括：

天线选取装置，用于在所有发送天线中选取至少一个发送天线进行数据的发送；和

自适应调制和编码装置，用于对天线选取装置选取的数据流进行自适应调制和编码。

7.根据权利要求6所述的天线选取和比特分配系统，其中所述多天线通信系统是多输入多输出正交频分复用通信系统。

8.一种多天线通信系统中的天线选取和比特分配方法，包括步骤：

利用接收到的信号估计当前的信道特性矩阵；

根据信道特性矩阵获得天线选取参数及自适应调制和编码参数；

将获得的天线选取参数及自适应调制和编码参数反馈到发送端并根据这些参数对发送天线进行选取和比特分配；

根据信道特性矩阵以及天线选取参数及自适应调制和编码参数检测各个发送数据子流，以得到原始发送数据。

9.一种多天线通信系统中的天线选取和比特分配方法，包括步骤：

a)向至少一个发送天线中的每个发送天线分配数据比特；

b)根据信道估计选取当前发送天线中信道特性最差的一个天线；

c)从当前的发送天线中去掉所选取的信道特性最差的发送天线，并将所有要发送的数据比特在剩余的发送天线发送；

d)比较去掉信道特性最差的发送天线之前和之后，接收端获得的比特误差率(BER)性能；

e)如果去掉信道特性最差的发送天线之后的比特误差率性能比去掉信道特性最差的发送天线之前的比特误差率性能好，则继续重复步骤b)至d)；和

f)如果去掉信道特性最差的发送天线之后的比特误差率性能不比去掉信道特性最差的发送天线之前的比特误差率性能好，则利用当前的发送天线发送数据比特。

10.根据权利要求9所述的方法，其中每个发送天线分配数据比特的步骤是向每个天线平均分配数据比特。

11.根据权利要求9所述的方法，其中选取所有发送天线中信道特性最差的一个天线的步骤包括比较信道特性矩阵中的各个列向量的范数值的步骤，其中范数值最小所对应的发送天线的信道特性最差。

12.根据权利要求11所述的方法，其中比较范数值的步骤包括计算信道特性矩阵中的每一列的范数值，并比较每列的范数值的步骤。

13.根据权利要求9所述的方法，其中选取所有发送天线中信道特性最差的一个天线的步骤包括计算天线对应的检测后的信号干扰比的步骤，其中信号干扰比最低的天线对应的信道特性最差。

14.根据权利要求13所述的方法，其中计算天线对应的检测后的信号干扰比的步骤包括计算发送天线集合S中的每一个天线所对应的检测后的信号干扰比的值，并比较所计算的每个信号干扰比的值。

15.根据权利要求9所述的方法，其中步骤d)进一步包括计算去掉信道特性最差的发送天线之前的信号干扰比和去掉信道特性最差的发送天线之后的信号干扰比，根据每个发送天线上分配的吞吐量确定每个发送天线的信号在多输入多输出检测后的比特误差率的步骤。

16.根据权利要求15所述的方法，其中确定比特误差率的步骤进一步包括确定信号干扰比与比特误差率的对照表，并通过查询对照表得到特定的信号干扰比所对应的比特误差率的值。

17.根据权利要求9所述的方法，其中步骤d)进一步包括分别计算去掉信道特性最差的发送天线之前的信号干扰比最低的发送天线信号所对应的比特误差率值，与去掉信道特性最差的发送天线之后的信号干扰比最低的发送天线信号所对应的比特误差率值，和比较两个比特误差率的步骤。

18.根据权利要求9至17中的任何一项所述的方法，其中计算多输入多输出检测采用迫零法，最小均方误差法，或串行干扰抵消法。

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