CN1926781A - 基于分布式发射源的多输入多输出通信方式 - Google Patents
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Abstract
分布发射源的MIMO方法,在M个发射端天线与具有P个接收天线的移动终端间传输下行流,M,P>1,其中至少两个发射端天线与接收天线之一间有不同的多径分布,该方法包括用同一扩频码发送相应M个子流到移动终端;估计多径信道矩阵;和根据多径信道矩阵处理信号以恢复出下行数据流,该估计包括测量发送信号的不同时延的实际多径接收分量的总数目;以该数目为多径数构造信道矩阵,使得如果一发射端天线到该接收天线的信号无对应一时延的多径分量,将对应该发射端天线、接收天线和时延的信道参数置0,而该发送包括根据该移动终端到M个发射端天线的上行平均信号质量测量调节M个子流的增益,使得相应各下行信道的平均路径损耗相等。
Description
基于分布式发射源的多输入多输出通信方法 技术领域
本发明涉及移动通信系统的基站中无线信号的通信方法, 尤 其涉及在采用射频单元拉远方式的集中式基站系统中基于多输入 多输出 (MIMO )技术的通信方法。 背景技术
1. 釆用射频单元拉远结构的集中式基站
在移动通信系统中, 基站 (BTS ) 完成无线信号的发射、 接 收和处理。 如图 1所示, 传统的 BTS 10主要由基带处理子系统 11、 射频 (RF ) 子系统 12和天线 13组成。 一个 BTS可以通过 多个天线覆盖不同的蜂窝 (小区 14 )。 图 2给出了另一种采用分 布式发射源的基站, 即采用射频单元拉远方式的集中式基站的系 统结构。 与传统基站相比, 这种采用射频单元拉远方式的集中式 基站具有许多优点: 允许采用多个微小区替代一个基于传统基站 的宏小区, 从而能更好地适应不同的无线环.境, 提高系统的容量 和覆盖等无线性能; 集中式的结构使得在传统基站中的软切换可 以用更软的切换来完成, 从而获得额外的处理增益; 集中式的结 构还使得昂贵的基带信号处理资源成为多个小区共用的资源池, 从而获得统一共享的好处, 以减低系统成本。 PCT 专利 "WO9005432, 通信系统" ; 美国专利 "US5657374, 具有集中式 基站和分布式天线单元的蜂窝系统" , "US6324391, 具有集中控 制和信号处理的蜂窝系统" ; 中国专利申请 "CN1464666, —种 基于光纤拉远的软基站系统及其同步方法" , "CN1471331, 移 动通信的基站系统"; 及美国专利申请 "US20030171118,蜂窝无 线传输设备和蜂窝无线传输方法" 等均披露了这一技术的有关实
现细节。
如图 2 所示, 采用射频单元拉远方式的集中式基站系统 20 包括集中式的中央信道处理子系统 21和远程射频单元 24, 它们 之间通过宽带传输链路或网絡相连。 中央信道处理子系统主要由 信道处理资源池 22和信号路由分配单元 23等功能单元组成, 其 中, 信道处理资源池由多个信道处理单元堆叠而成, 完成基带信 号处理等工作, 信号分配单元则根据各小区业务量(Traffic ) 的 不同, 动态分配信道处理资源, 实现多小区对处理资源的有效共 享。信号路由分配单元除了如图 2所示在集中式基站内部实现外, 也可以作为单独的设备在集中式基站外部实现。 远程天线单元主 要由发射通道的射频功率放大器、 接收通道的低噪声放大器以^ 天线等功能单元构成。 中央信道处理子系统与远程天线单元的链 路通常可以采用光纤、 铜缆、 微波等传输介质; 信号传输方式可 以是经采样后的数字信号, 或者是经调制的模拟信号; 信号可以 采用基带信号, 中频信号或者射频信号。
然而, 采用射频单元拉远方式的集中式基站系统的微小区结 构会带来频繁切换的问题。 为克服该问题, 发明人在题为 "采用 集中式基站的移动通信系统中的微小区管理方法 "的专利申请中, 针对这一问题提出了一种有效的解决方法, 其中针对基站所覆盖 的小区, 根据有关 UE的移 速率、 小区负载状况、 集中式基站 处理资源占用状况等等的参数, 进行动态小区控制。 这种动态小 区控制是将上述参数接近的地理上相邻的多个小区, 动态地组合 成一个小区。 针对这个动态生成的小区, 使用相同的下行扰码, 而組成该动态生成小区的原先各微小区所对应的远程射频单元, 则构成该动态生成小区的分布式射频收发系统。 另外, 根据该专 利申请, 还可以釆取固定配置的方法将相邻微小区合并为一个小 区, 即根据预定系统配置固定地将一些区域内地理上相邻的微小
区合并为一个小区。 这主要适用于网络建设初期系统设计容量较 小时。 为了便于说明, 这种由地理上相邻的微小区釆用动态或固 定方法合并而成的小区称为复合小区 ( Combined Cell ) 。
发明人并不满足于以上的成果, 而是继续寻求新的改进。 发 明人认识到, 当若千微小区被合并为复合小区时,由于码资源(即 信道资源)并未增加, 而小区规模变大, 因此与原微小区相比, 信道容量相对不足。
发明人还发现, 由于复合小区由不止一个微小区构成, 自然 具有不止一个天线, 因而在复合小区中有可能采用多天线发射 / 接收(MIMO )技术来提高通信容量, 从而緩解或克服上述不利 影响。
2. 多天线发射 /接收(MIMO )技术
多天线发射 /接收( MIMO )技术是最近发展起来的一种有效 提高频谱效率的新技术。 目前, 在 3GPP (第三代合作项目 ) 的 UMTS (通用移动通信系统) 的标准化工作中, 也正在对这一技 术进行研究。 关于 MIMO技术及其在 UMTS中的应用, 可以参 考 "From theory to practice: an overview of MIMO space-time coded wireless systems, IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol.21, no.3, April 2003" 、 3GPP 工作文档 " R2-010504, Overview of Multiple-Input Multiple - Output Techniques for HSDPA" 等文献。 目前主要有两类 MIMO技术, 一类是最大化分集增益的基于多天线发射分集与接收分集的技 术,另一类是最大化数据速率的基于信道码重用方案的 MIMO技 术, 其中基于信道码重用方案的 MIMO是最具代表性的技术。
图 3所示为 HSDPA (高速下行分组接入)等多码系统中基于 信道码重用方案的 MIMO系统发射端的结构 30, 经信道编码的
高速数据流被分路器 31分路为 M,iV条子流, 其中 Μ为发射端天 线数目, Ν为 HSDPA等多码系统中并行的下行码道数, 由 子流构成的每个数据流组分别在扩频单元 32 中由对应的下行信 道码进行扩频, 然后合成为 Μ路信号,再经附加彼此正交的专用 导频序列后分别经 Μ个天线进行发射。 可以看到, 由于每组 Μ 路子流重用一个下行信道码, 因此数据率增加了 Μ倍。
在现有技术中, ΜΙΜΟ系统发送端和接收端的天线都是集中 设置的。 如图 4所示, 为了尽可能减小各天线间的相关性, 通常 需要保证天线间距至少在半个波长以上。 尽管收发端天线分开一 定距离, 但由于基站与移动终端的距离相对较大, 因此, 在下行 链路方向, 现有的 ΜΙΜΟ系统适用于具有以下条件的理想信道:,
( 1 ) 不同发送天线到任一接收天线的多径数及多径时延均 相同;
( 2 ) 不同发送天线到任一接收天线的平均路径损耗均相同;
( 3 ) 任一发送天线到任一接收天线的传播路径的多径信道 衰落是互不相关的;
( 4 ) 不同接收天线接收的干扰与噪声功率谱均相同且彼此 独立。
在上述理想信道条件下, 假定接收天线数为 Ρ ( Ρ≥Μ) , 该 ΜΙΜΟ信道多径数为 L,从第 个发射天线到第 p个接收天线的 多径信道向量为:
其信道参数的估计可利用专用导频序列获得。 若采用码重用 方案, 由第 A:个信道码扩频并且通过 M个发射天线发射的 M路
子流信号向量为
图 5提供了现有技术的基于 V-BLAST检测器的 MIMO接收 机 40的原理框图。 如图 5所示, 在通过多径跟踪解扩单元 41对 采用第 个信道码的所有 (L个) 多径分量进行多径跟踪及解扩 后, 第 7个接收天线的接收信号的信号向量为: y ~ iyk,P,i, yk,p,2, ' ' ' yu,P,L (3)
其中 νΑ为噪声向量, FA为由第 个信道码的相应信道经下行 加扰后的自相关特性决定的 £χΖ维码相关矩阵。 利用上式, 图 5 所示的空时 RAKE合并单元 43的处理可用下式表示为: p
H
1 (5) 其中^ =(¾1,¾2,'"'¾1^为第 ;个信道码对应信道的 M路 子流信号相应的空时 RAKE合并输出, nA为该输出中所含的噪声
分量, RA为第 A:个信道码对应的码-信道相关矩阵:
实际上,含有发射天线 j发射的符号 Xk,j的接收信号中可能还 存在两种类型的路径分量: 一种是时延相同但由不同接收天线接 收的路径分量, 另一种是同一接收天线接收但时延不同的多径分 量。 这些路径分量中存在因信道码重用而导致的空间干扰, 以及 因下行扰码与其时延副本并非完全正交而导致的多径干扰。 不难 看出, 式 (5 )所示的空时 RAKE接收处理, 其实质就是对每个 发射天线 j发射的符号 xk' 将其相应的上述所有空间域及时域路 径分量进行最大比合并。 空时 RAKE处理之后 V-BLAST检测器 44的处理是根据式 (5 )求解 xA的最小均方误差 (MMSE )解向 量。 若忽略多径之间的非正交性而将 近似为单位矩阵, 则 V-BLAST相当于一个仅用于消除空间干扰的多用户检测器。 反 之,则相当于一个同时消除空间干扰和多径干扰的多用户检测器。
关于基于信道码重用技术的 MIMO 系统, 以及基于空时 RAKE接收与 V-BLAST检测器的接收机, 可以进一步参考美国 专利 " US6370129 , 使用多个发送天线的调整数据服务" 、
"Performance of space-time coding for 3 GPP HSDPA service under flat and frequency selective fading conditions, International Conference on 3G Mobile Communications Technologies, 2002" 等文献。
然而如下文所详细描述的,在这里提到的复合小区的环境中, 如果采用 MIMO技术, 则信道条件不同于现有技术的 MIMO系 统的理想信道条件, 其中由于发射端发射天线地理位置的不同,
― g―
导致各发射端发射天线距移动终端的空间距离及传播路径均不 同, 因此不同发送天线到移动终端接收天线的平均路径损耗均不 同。 不同发射端发射天线到移动终端任一接收天线的多径数及相 应时延不同。因此,不能直接在复合小区中使用现有 MIMO技术 ff 因此, 希望提供一种采用射频单元拉远方式的集中式基站系 统和相应的方法, 其中能够在复合小区中实施与复合小区信道特 点相适应的 MIMO技术。 发明内容
为解决上述问题, 本发明提供了一种集中式基站系统中基于 分布式发射源的多输入多输出(MIMO )通信方法, 用于在 M个 发射端天线与其覆盖区域内的一个移动终端之间以 MIMO 方式 传输一个下行数据流, 其中所述移动终端具有 P 个接收天线, - M>1, 并且 P>1, 所述 M个发射端天线中的至少两个发射端天线 到所述 P 个接收天线之一的第一和笫二信道具有不同的多径分 布, 所述方法包括: 通过使用同一个扩频码, 从所述 M个发射端 天线分别将所述下行数据流分成的 M 个子数据流中的一个不同 子数据流发送到所述移动终端; 估计对应于该移动终端的 P个接 收天线的使用该扩频码从所述 M 个发射端天线到该接收天线的 信道的多径信道矩阵; 和根据每个接收天线的所述多径信道矩阵 处理该接收天线接收的、 对应于所述 M个子数据流的发送信号, 以恢复出所述下行数据流, 其中所述估计每个接收天线的对应于 该扩频码的多径信道矩阵的步骤包括: 测量实际接收的对应于该 扩频码的发送信号的不同时延的所有多径接收分量的总数目; 和 以该时延数目作为 MIMO系统的多径数,构造多径信道矩阵,使 得如果其中一个发射端天线发送到该接收天线的信号没有对应于 其中一个时延的多径分量, 则将对应于该发射端天线、 接收天线
W 和时延的信道参数设置为 0, 并且所述发送步骤包括: 根据该移 动终端到所述 M个发射端天线的上行信号的平均信号质量测量 调节所述 M个子数据流的增益,使得相应各个下行信道的平均路 径损耗基本相等。
根据本发明,在采用射频单元拉远方式的集中式基站系统中, 在由多个相邻小区合并而成的复合小区中, 可以利用该复合小区 中的各远端射频单元构成分布式的发射天线系统, 从而利用
MIMO技术极大地提高下行链路速率。 这一技术与现有的集中式 基站技术相比, 具有以下的突出优点:
• 由于复合小区是合并多个微小区而组合成, 自然具有多个 天线, 因此利用现有天线系统即可实现单天线系统与多天线系统 的灵活配置, 从而无需更换或升级基站的天线及射频子系统, 即 可支持先进的 MIMO功能;
• 通过采用基于信道码重用的 MIMO技术, 可抵消在釆用 复合小区技术时因小区增大而导致的下行容量相对減小的不利因 素, 从而在获得采用复合小区技术所带来的切换性能改进与资源 灵活分配等好处的同时, 又能减轻或抵消下行容量下降等不利因 素;
• 对支持 MIMO 功能的移动终端, 采用该技术能为其提供 高速率的下行分组接入。 附图说明
根据下面结合附图对实施例所进行的描迷可更加全面地理解 本发明的上述和其它目的、 特征和优点, 其中:
图 1是具有多个小区的基站系统的示意结构图;
图 2是采用射频单元拉远的集中式基站的示意结构图; 图 3是基于信道码重用方案的 MIMO系统的发射端的数据流
图;
图 4示意说明了现有技术中 MIMO系统的天线配置; 图 5是基于 V-BLAST检测器的 MIMO接收机的示意模块图; 图 6是基于分布式发射天线系统的 MIMO信道的示意图; , 图 7是有关空时路径分量的示意图;
图 8的模块图根据本发明的一个实施例示出了 MIMO系统的 发射端中涉及平均路径损耗检测的部分;
图 9的模块图根据本发明的实施例示出了 MIMO系统的发射 端中涉及平均路径损耗补偿的部分。 具体实施方式
如上所述, 当在复合小区中使用 MIMO技术时,其信道有其 自身的特点。
1. 基于分布式发射天线的 MIMO系统的信道特征
图 6示意性说明了一个基于本发明的采用分布式发射天线的 2X2 MIMO系统。 图中所示远端天线单元 RAU1到移动终端共 有 3条多径, 编号为 #1、 #2、 #3, 远端天线单元 RAU2到移动终 端共有 2条多径, 编号为 #4、 #5。 与常规 MIMO 系统类似, 在 RAU1和移动终端之间的任一多径上, 从 RAU1到两个接收天线 的信道的多径时延相同。在 RAU2和移动终端之间的任一多径上, 从 RAU2 到两个接收天线的信道的多径时延也相同。 RAU1 和 RAU2到移动终端两个天线的各个多径的信道衰落互不相关。 图 7给出了该 MIMO系统的一次空时路径分量快拍 ( Snapshot ) , 可以看到, 移动终端两个接收天线接收的信号的多径时延是相同 的, 但其信号强度的随机起伏(相位的随机变化图中未表示)是 不相关的, 其中 RAU1的多径 #1、 #2以及 RAU2的多径 #5由于 时延不相同而无空间千扰, 但是, RAU1的多径 #3和 RAU2的多
径 #4由于时延相同而重叠在一起。
与前述现有技术中 MIMO的无线传播信道相比,在复合小区 中, 下行链路方向基于集中式基站系统中分布式的发射天线单元 构成的 MIMO信道具有以下不同:
由于地理上位置的不同, 导致各远端射频单元的天线距某移 动终端的空间距离及传播路径均不同, 因此不同发送天线到移动 终端接收天线的平均路径损耗均不同。 也就是说, 不满足 MIMO 系统中理想信道的条件 (1 ) ;
某发射天线到移动终端任一接收天线的多径数及相应时延相 同, 但不同发射天线到移动终端接收天线的多径数及相应时延不 同。 也就是说, 不满足 MIMO系统中理想信道的条件 (2 ) ; 但以下特性与现有技术中 MIMO无线信道相同:
任一发送天线到任一接收天线的传播路径的多径信道衰落是 互不相关的。 就是说, 满足 MIMO系统中理想信道的条件(3 ); 不同接收天线接收的干扰与噪声功率谱均相同且彼此独立。 也就是说, 满足 MIMO系统中理想信道的条件 (4 ) 。
实际上, 由于在本发明中各发射天线的分布式结构, 与通常 的 MIMO技术相比, 能够获得理想的多径信道衰落的统计独立 性。
根据以上比较可以认识到, 在基于本发明的采用分布式发射 天线的 MIMO系统的接收信号中,仍然存在前述两种空、时干扰, 但与现有技术的 MIMO系统相比, 复合小区的 MIMO系统中的 空时干扰有以下特点:
( 1 ) 由于部分发射信号因时延不同而可以分辨, 因信道码 重用而导致的空间干扰减小;
( 2 ) 相应地, 由于时域上多径分量增加, 又使得多径干扰 有所增加。
前面提到的基于理想信道条件的现有技术的信道处理模型显 然不能适应复合小区的信道特点。
总之, 与常规 MIMO系统相比, 本发明的 MIMO系统需要 考虑复合小区的信道特点, 即不满足理想信道奈件(1 )和 (2 ) 的特点所带来的问题。
如下文中所描述的, 本发明通过在信道矩阵的构造中反映移 动终端的各接收天线上实际接收的多径分量的差异, 使各接收天 线接收信号向量的构成仍然具有与常规 MIMO系统相同的形式,, 从而可应用常规 MIMO 系统中已有的接收机技术(例如空时 RAKE及 V-BLAST检测器等)来实现接收信号的处理, 从而解 决了在所述复合小区中应用 MIMO技术所面临的因不同发送天 线到移动终端接收天线的多径数及多径时延不同而导致的不满足 常规 MIMO系统中所要求的理想信道条件 (1 ) 的问题。
此外,本发明在 MIMO系统发射端通过补偿不同发射天线的 支路之间的平均路径损耗差, 使得各多径的平均路径损耗基本相 同,以克 J§艮现有 MIMO系统不能主动适应各多径的平均路径损耗 可能不相同的情况的不足,从而将信道条件调节到满足 MIMO系 统中理想信道的条件 (2 ) 。
2. 基于分布式发射天线的下行 MIMO发射控制技术 根据本发明, 在射频单元拉远的集中式基站系统中采用复合 小区技术时,可以基于分布式发射天线实现下行 MIMO功能。 为 此, 该集中式基站根据对上行平均路径损耗的测量, 自适应地调 整作为 MIMO 发射源的各远端射频单元天线的该移动终端下行 发射信号的相对大小,从而补偿作为 MIMO发射源的各远端射频 单元天线到移动终端接收天线的平均路径损耗的差异。 此外, 根 据一个优选实施例, 为了便于补偿, 选择具有较小下行平均路径
损耗的远端射频单元作为 MIMO的发射源,而该复合小区中其它 下行平均路径损耗较大的远端射频单元不发射该移动终端的任何 下行信号。
时分双工(TDD )系统的上下行路径损耗可以认为是相同的, 而频分双工 (FDD ) 系统由于上下行频带不同, 上下行信道的快 衰落是不相关的, 因此瞬时下行路径损耗与瞬时上行路径损耗是 不同的, 但是, 在一段时间上平均的上下行路径损耗主要是由传 播路径的空间距离决定的, 因而是近似相等的, 因此, 可以将上 行平均路径损耗的测量作为下行均路径损耗的估计值。 因此, 根 据本发明, 基于上行方向该复合小区各远端射频单元接收的该移 动终端的信号质量 (例如, 信号强度值或码道功率值或信干比 ( SIR ) , 其中信号强度为该支路包括干扰及噪声分量在内的总 的信号电平, 码道功率为该支路除去干扰及噪声分量的有用信号 功率, SIR为码道功率与干扰及噪声分量功率之比值) , 确定各 远端射频单元到该 UE的下行平均路径损耗的相对大小, 从而用 于下行 MIMO发射控制。
图 8的模块图根据本发明的一个实施例示出了 MIMO系统的 发射端中涉及平均路径损耗检测的部分。 为了说明方便, 图中仅 示出了集中式基站接收机中对应于一个移动终端的扩频接收装置 50。如该图所示, 来自该复合小区的各远端射频单元 54的上行接 收信号经宽带传输链路送至集中式基站进行基带处理, 对上行而 言, 复合小区的扩频接收装置即为接收分集 RAKE接收机, 即需 要通过相关接收、多径搜索和跟踪单元 51对所有接收支路信号分 别进行相关接收、 多径搜索和跟踪处理, 同时通过信道估计 52 进行各接收支路的信道估计处理, 最后, RAKE Finger选择单元 53 从所有接收支路中选出强度大于一定门限的路径在最大比合 并单元 55中作最大比合并。 根据本发明, 在现有的技术基础上,
支路信号质量测量单元 56从上行分集 RAKE接收单元获得各远 端射频单元支路的信号质量(信号强度值 /码道功率值 /SIR ) , 经平均单元 57的累积平均后,输出至下行 MIMO发射控制单元。
为了便于具体说明, 以下仍以基于信道码重用方案的 MIM0 系统为例进行说明, 但本发明的精神和原理对于其它形式的 MIMO系统也是同样适用的。
图 9给出了基于本发明的采用分布式发射天线的 MIMO系统 发射端结构 60的示意图, 与通常的 MIMO系统, 例如基于信道 码重用方案的 MIMO系统相比, 增加了一个 MIMO发射控制单 元 64。 该单元利用图 8所示由上行分集 RAKE接收单元获取的 各远端射频单元支路的平均信号质量(平均信号强度值 /码道功率 值 /SIR ) , 确定各发射支路增益 G ( i = l,2,...M)。 各发射支路 的功率经由该增益 调整后,通知到相应的远端射频单元以进行 发射。
式中, Si ( = 1,2, ...M) 为相应远端射频单元支路的平均信 号强度值 /码道功率 /SIR。 在一个优选实施例中, MIMO发射控 制单元 64选择平均信号盾量较大(例如大于指定阈值) 的 M个 远端射频单元作为 MIMO的发射源。
本领域的技术人员明白, 除上述例子之外, 还存在许多其它 的可选方式来达到所述补偿目的。例如计算均值并且逼近该均值, 等等。
3. 基于分布式发射天线的下行 MIMO接收技术 根据如上所述本发明对下行 MIMO发射技术的改进,与现有 技术 MIMO系统的理想信道条件 ( 1 ) - ( 4 ) , 本发明的 MIMO 系统的信道满足了奈件 (2 ) - ( 4 ) 。
由于常规 MIMO系统关于理想信道奈件 ( 1 ) 的假设在本发 明的 MIMO系统中并不成立,导致不同发射天线到同一接收天线 的多径数和多径时延可能不同。
为此, 根据本发明, 对于本发明提出的采用分布式发射天线 的 MIMO系统的接收处理,通过根据移动终端的各接收天线上实 际接收的所有多径分量来构造信道矩阵,从而可应用常规 MIMO 系统中已有的接收机技术(例如空时 RAKE及 V-BLAST检测器 等) 来实现接收信号的处理, 从而解决了在所述复合小区中应用 MIMO技术所面临的因不同发送天线到移动终端接收天线的平 均路径损耗均不同而导致的不满足常规 MIMO 系统中所要求的 理想信道条件 (1 ) 的问题。
因此, 根据本发明, 本发明提出的采用分布式发射天线的 MIMO系统的接收仍然沿用常规 MIMO系统中基于空时 RAKE 接收与 V-BLAST检测器的接收机结构, 同时, 本发明提出的采 用分布式发射天线的 MIMO 系统的接收机中的多径信道矩阵仍 具有与常规 MIMO技术相同的形式, 即:
( 8 ) 其中, M为图 9所示本发明中采用分布式发射天线的 MIMO系
统中作为 MIMO发射源的远端射频单元数, P为移动终端的接收 天线数( ≥M) , L为该采用分布式发射天线的 MIMO系统信道 的多径数, 但是,根据本发明, 与常规 MIMO系统中每个接收天 线接收信号具有相同的多径数不同, 该£定义为接收端接收的所 有发射天线信号具有的多径时延不同的多径分量的总数目。
仍以图 7为例, RAU1对应 3条多径 #1、 #2, #3, RAU2对应 2条多径 #4、 #5, 来自 RAU1与 RAU2的信号在移动终端的接收 端共有 4条时延不同的多径(其中 RAU1的多径 #3和 RAU2的多 径由于时延相同而重叠在一起), 因此, 根据本发明 = 4, 其两 个接收天线所对应的多径信道矩阵可表示为:
这样, 根据上述多径数 L 的定义, 式(8 )给出的本发明中 多径信道矩阵中的某些元素将为零, 即若某元素 '^ = () (其中 m = W'M , l = ^-L ) , 则表明接收端所有 L个多径分量中的 第 个多径时延上的多径信号中, 不包含从第 个发射天线到笫 p 个接收天线的信号, 也就是说, 该多径分量是其它的某个或某 些发射天线的信号造成的。
在常规 MIMO系统中,每个发射天线到移动终端接收天线的 多径数均相同,但在本发明的基于分布式发射天线的 MIMO系统 中, 多径信道矩阵所描述的多径信道的数目 £大于或等于各发射 天线到移动终端接收天线的多径数, 当 Z大于某发射天线到移动 终端接收天线的多径数时, 该发射天线到任一个接收天线的信道 向量中某些多径时延上的多径信号中, 必然不包含从该发射天线
到相应接收天线的信号。
仍以图 7为例,由于 1 = 4,对移动终端的两个接收天线而言, 多径信道矩阵的维数为 4>< 2维, 根据上述零元素的特点, 该多径 信道矩阵可进一步表示为:
H1
Claims (10)
- 权 利 要 求1. 一种集中式基站系统中基于分布式发射源的多输入多输 出 (MIMO )通信方法, 用于在 M个发射端天线与其覆盖区域内 的一个移动终端之间以 MIMO方式传输一个下行数据流,其中所 述移动终端具有 P个接收天线, M>1, 并且 P>1, 所述 M个发射 端天线中的至少两个发射端天线到所述 P个接收天线之一的第一 和第二信道具有不同的多径分布, 所述方法包括:通过使用同一个扩频码,从所述 M个发射端天线分别将所述 下行数据流分成的 M个子数据流中的一个不同子数据流发送到 所述移动终端;估计对应于该移动终端的 P个接收天线的使用该扩频码从所 述 M个发射端天线到该接收天线的信道的多径信道矩阵; 和 根据每个接收天线的所述多径信道矩阵处理该接收天线接收 的、对应于所述 M个子数据流的发送信号, 以恢复出所述下行数 据流,其中所述估计每个接收天线的对应于该扩频码的多径信道矩 阵的步骤包括:测量实际接收的对应于该扩频码的发送信号的不同时延的所 有多径接收分量的总数目; 和以该时延数目作为 MIMO 系统的多径数, 构造多径信道矩 阵, 使得如果其中一个发射端天线发送到该接收天线的信号没有 对应于其中一个时延的多径分量, 则将对应于该发射端天线、 接 收天线和时延的信道参数设置为 0, 并且所述发送步骤包括:根据该移动终端到所述 M个发射端天线的上行信号的平均 信号质量测量调节所述 M个子数据流的增益,使得相应各个下行 信道的平均路径损耗基本相等。2. 根据权利要求 1 的通信方法, 其特征在于, 所述多径分 布包括多径数。3. 根据杈利要求 1 的通信方法, 其特征在于, 所述多径分 布包括多径延迟。4. 根据权利要求 1的通信方法, 其特征在于, 所述 M个发 射端天线属于组合多个小区而成的复合小区。5. 根据权利要求 1 的通信方法, 其特征在于, 所述构造步 骤包括:通过测量相应于所述 M个发射端天线的每个的导频序列,确 定所述每个时延上是否包括相应于所述 M 个发射端天线的每个 所发射的子数据流的接收分量。其中, Si , f = , ... M为相应于所述 M个发射 端天线的所述平均信号质量。7. 根据权利要求 1 的通信方法, 其特征在于, 所述发送步 骤还包括:从多个发射端天线中选择到所述移动终端的平均路径损耗较 小的天线, 以作为所述 M个发射端天线。8. 根据权利要求 1 的方法, 其特征在于, 所述调节步骤包 括在使得上行和下行信道的平均路径损耗基本相等的时间段上测 量平均信号质量。9. 根据权利要求 1 的方法, 其特征在于, 所述信号质量是 信号强度, 码道功率和信千比之一。10. 根据权利要求 1的通信方法, 其特征在于, 所述发送步 骤包括使用另一个扩频码,通过所述 M个发射端天线分别将所述 M个子数据流中的一个不同子数据流发送到所迷移动终端, 所述 估计步骤包括估计每个接收天线的对应于所述另一个扩频码的多 径信道矩阵, 而所述处理步骤包括根据对应于所述另一个扩频码 的多径信道矩阵处理该接收天线的接收信号,以恢复出所述 M个 子数据流,以及根据恢复出的针对所述不同扩频码的所迷 M个子 数据流, 获得最终的下行数据流。
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