CN1930790B - 在无线多输入多输出通信系统中发射和接收数据的方法和装置 - Google Patents

Abstract

对于采用空间扩展的数据传输，发射实体：(1)对每个数据分组进行编码和调制，以便获得相应的数据符号块，(2)为了在MIMO信道的N_S个传输信道上进行传输，将数据符号块复用到N_S个数据符号流上，(3)用导向矩阵对N_S个数据符号流进行空间扩展，以及(4)为了在MIMO信道的N_S个本征模式上进行完整CSI传输或者在N_S个空间信道上进行部分CSI传输，对N_S个已扩展的符号流进行空间处理。接收实体：(1)通过N_R个接收天线获得N_R个接收到的符号流，(2)进行用于完整CSI或者部分CSI传输的接收机空间处理，以便获得N_S个检测到的符号流，(3)用与发射实体所使用的导向矩阵相同的导向矩阵对N_S个检测到的符号流进行空间解扩，以便获得N_S个已恢复的符号流，以及(4)对每个已恢复的符号块进行解调和解码，以便获得相应的已解码的数据分组。

Description

在无线多输入多输出通信系统中发射和接收数据的方法和装置

根据35U.S.C.§119的优先权要求 

本专利申请要求2004年1月13日提交的、题目是“DataTransmission with Spatial Spreading in a MIMO CommunicationSystem”的临时申请序列号60/536,307的优先权，该临时申请已转让给本申请的受让人，特此通过引用并入此处。 

技术领域

本发明总体上涉及通信，并且更具体地，涉及用于在多输入多输出(MIMO)通信系统中发送数据的技术。 

背景技术

MIMO系统在发射实体处采用多个(N_T)发射天线并且在接收实体处采用多个(N_R)接收天线用于数据传输。可以将由N_T个发射天线和N_R个接收天线构成的MIMO信道分解成N_S个空间信道，其中N_S≤min{N_T，N_R}。可以使用N_S个空间信道来并行地发送数据以便获得更大的吞吐量，并且/或者有冗余地发送数据以便获得更高的可靠性。 

发射实体和接收实体之间的MIMO信道可能经历诸如衰落、多径和干扰影响这样的各种有害信道状况。一般而言，如果在接收实体处观测到的干扰和噪声是空间“白色的”，即在空间维度上观测到的是平坦或恒定的干扰和噪声功率，那么通过MIMO信道可以为数据传输获得好的性能。然而，如果干扰来自位于特定方向上的干扰源，那么情况就可能不是这样的。如果干扰是空间“有色的”(非白色的)，那么接收实体可以确定干扰的空间特性，并且将波束零陷(null)放置在干扰源的方向上。接收实体还可以将信道状态信息(CSI)提供给发射实体。随后，发射实体可以以最大化接收实体处的信干噪比(SNR)的方式对数据进行空间处理。因此，当发射和接收实体为在存在空间 色干扰情况下的数据传输进行适当的发送和接收空间处理时，可以获得良好的性能。 

为了对干扰进行空间调零(nulling)，典型地，接收实体需要确定干扰的特征。如果干扰特征随时间而变化，那么为了精确地放置波束零陷，接收实体将需要不断地获得最新的干扰信息。接收实体还可能需要以足够的速率不断地发送信道状态信息，以便允许发射实体进行适当的空间处理。对精确的干扰信息和信道状态信息的需要致使对干扰的空间调零对于大多数MIMO系统不实用。 

因此，本领域中存在对在存在空间色干扰和噪声情况下发送数据的技术的需求。 

发明内容

在一个实施例中，说明了一种用于在无线多输入多输出(MIMO)通信系统中将数据从发射实体发送到接收实体的方法，其中，对数据进行处理，以便获得多个数据符号流以用于发射实体和接收实体之间的MIMO信道内的多个传输信道上的传输。用多个导向矩阵对多个数据符号流进行空间扩展(spatial spreading)，以便获得多个已扩展的符号流，其中用多个导向矩阵进行的空间扩展对用于多个数据符号流的多个传输信道进行了随机化。对多个已扩展的符号流进行空间处理，以便获得多个发送符号流以用于从发射实体处的多个发射天线进行的传输。 

在另一个实施例中，说明了一种无线多输入多输出(MIMO)通信系统中的装置，其包括：数据处理器，其对数据进行处理，以便获得多个数据符号流以用于MIMO系统中的发射实体和接收实体之间的MIMO信道中的多个传输信道上的传输；空间扩展器，其用多个导向矩阵对多个数据符号流进行空间扩展，以便获得多个已扩展的符号流，其中用多个导向矩阵进行的空间扩展对用于多个数据符号流的多个传输信道进行了随机化；空间处理器，其对多个已扩展的符号流进行空间处理，以便获得多个发送符号流以用于从发射实体处的多个发射天线进行的传输。 

在另一个实施例中，说明了一种无线多输入多输出(MIMO)通信系统中的装置，其包括：用于对数据进行处理、以便获得多个数据符号流以用于MIMO系统中的发射实体和接收实体之间的MIMO信道中的多个传输信道上的传输的装置；用于用多个导向矩阵对多个数据符号流进行空间扩展、以便获得多个已扩展的符号流的装置，其中用多个导向矩阵进行的空间扩展对用于多个数据符号流的多个传输信道进行了随机化；以及用于对多个已扩展的符号流进行空间处理、以便获得多个发送符号流以用于从发射实体处的多个发射天线进行的传输的装置。 

在另一个实施例中，说明了一种用于在无线多输入多输出(MIMO)通信系统中对由发射实体发送到接收实体的数据传输进行接收的方法，其中，获得针对通过MIMO信道中的多个传输信道发送的多个数据符号流的多个接收到的符号流，其中，该多个数据符号流被用多个导向矩阵进行了空间扩展，并且在通过MIMO信道传输之前被进一步进行了空间处理，并且其中，用多个导向矩阵进行的空间扩展对用于多个数据符号流的多个传输信道进行了随机化。对多个接收到的符号流进行接收机空间处理，以便获得多个检测到的符号流。用多个导向矩阵对多个检测到的符号流进行空间解扩，以便获得多个已恢复的符号流，该多个已恢复的符号流是对多个数据符号流的估计。 

在另一个实施例中，说明了一种无线多输入多输出(MIMO)通信系统中的装置，其包括：多个接收机单元，其获得针对通过从发射实体到接收实体的MIMO信道中的多个传输信道发送的多个数据符号流的多个接收到的符号流，其中，该多个数据符号流被用多个导向矩阵进行了空间扩展，并且在通过MIMO信道传输之前被进一步进行了空间处理，并且其中，用多个导向矩阵进行的空间扩展对用于多个数据符号流的多个传输信道进行了随机化；空间处理器，其对多个接收到的符号流进行接收机空间处理，以便获得多个检测到的符号流；空间解扩器，其用多个导向矩阵对多个检测到的符号流进行空间解扩，以便获得多个已恢复的符号流，该多个已恢复的符号流是对多个 数据符号流的估计。 

在另一个实施例中，说明了一种无线多输入多输出(MIMO)通信系统中的装置，其包括：用于获得针对通过从发射实体到接收实体的MIMO信道中的多个传输信道发送的多个数据符号流的多个接收到的符号流的装置，其中，该多个数据符号流被用多个导向矩阵进行了空间扩展，并且在通过MIMO信道传输之前被进一步了进行了空间处理，并且其中，用多个导向矩阵进行的空间扩展对用于多个数据符号流的多个传输信道进行了随机化；用于对多个接收到的符号流进行接收机空间处理、以便获得多个被检测符号流的装置；以及用于用多个导向矩阵对多个检测到的符号流进行空间解扩、以便获得多个被恢复符号流的装置，该多个已恢复的符号流是对多个数据符号流的估计。 

附图说明

图1示出了具有发射实体、接收实体和两个干扰源的MIMO系统； 

图2示出了采用空间扩展的数据传输的模型； 

图3示出了由发射实体进行的处理； 

图4示出了由接收实体进行的处理； 

图5示出了发射和接收实体的方框图； 

图6示出了在发射实体处的发送(TX)数据处理器和TX空间处理器； 

图7示出了在接收实体处的接收(RX)空间处理器和RX数据处理器； 

图8示出了实施连续干扰消除(SIC)技术的RX空间处理器和RX数据处理器。 

具体实施方式

这里所使用的词语“示例性”指“用作例子、实例、或例证”。这里描述为“示例性”的任何实施例不必被解释为相对于其它实施例 是优选的或有利的。 

这里描述了用于在单载波和多载波MIMO系统中采用空间扩展发送数据的技术。空间扩展指用导向向量同时在MIMO信道的多个本征模式或空间信道(下文进行描述)上进行的数据符号(其是数据的调制符号)传输。空间扩展对由数据符号流观测到的传输信道进行了随机化，其有效地对所发送的数据符号流进行了白化，并且可以提供如下文所描述的多种益处。 

对于采用空间扩展的数据传输，发射实体对每个数据分组进行处理(例如：编码、交织和调制)以便获得相应的数据符号块，并且为了在MIMO信道中的N_S个传输信道上进行传输，将数据符号块复用到N_S个数据符号流上。随后，发射实体用导向矩阵对N_S个数据符号流进行空间扩展，以便获得N_S个已扩展的符号流。如下文所描述，为了在MIMO信道的N_S个本征模式上进行完整CSI传输或者在MIMO信道的N_S个空间信道上进行部分CSI传输，发射实体进一步对N_S个已扩展的符号流进行空间处理。 

接收实体通过N_R个接收天线获得N_R个接收到的符号流，并且进行用于完整CSI或部分CSI传输的接收机空间处理，以便获得N_S个检测到的符号流，该N_S个检测到的符号流是对N_S个已扩展的符号流的估计。接收实体进一步用与发射实体所使用的导向矩阵相同的导向矩阵对N_S个检测到的符号流进行空间解扩，并且获得N_S个已恢复的符号流，该N_S个已恢复的符号流是对N_S个数据符号流的估计。可以联合地或者分别地进行接收机空间处理和空间解扩。随后，接收实体可以对N_S个已恢复的符号流中的每个已恢复的符号块进行处理(例如：解调、解交织和解码)，以便获得相应的已解码的数据分组。 

接收实体还可以对用于数据传输的每个传输信道的信干噪比(SNR)进行估计，并且基于传输信道的SNR为其选择适当的速率。可以为N_S个传输信道选择相同或者不同的速率。发射实体基于每个传输信道所选择的速率为其对数据进行编码和调制。 

下文对本发明的各个方面和实施例进行了更详细的描述。 

图1示出了具有发射实体110、接收实体150和两个干扰源190a 和190b的MIMO系统100。发射实体110通过视线路径(如图1所示)和/或反射路径(图1中未示出)将数据发送到接收实体150。干扰源190a和190b发送信号，该信号作为在接收实体150处的干扰。接收实体150从干扰源190a和190b观测到的干扰可以是空间上有色的。 

1、单载波MIMO系统 

对于单载波MIMO系统，由发射实体处的N_T个发射天线和接收实体处的N_R个接收天线构成的MIMO信道可以由N_R×N_T信道响应矩阵H来表征，可以将其表示为： 

式(1) 

其中项h_i，j(其中i＝1...N_R且j＝1...N_T)表示在发射天线j和接收天线i之间的耦合或复信道增益。 

在MIMO系统中，可以以各种方式发送数据。对于完整CSI传输方案，在MIMO信道的“本征模式”上发送数据(在下文进行描述)。对于部分CSI传输方案，在MIMO信道的空间信道上发送数据(也在下文进行描述)。 

A、完整CSI传输 

对于完整CSI传输方案，可以对H的相关矩阵进行本征值分解，以便获得H的N_S个本征模式，如下： 

R＝H ^H H＝E·Λ·E ^H                               式(2) 

其中，R是H的N_T×N_T相关矩阵； 

E是N_T×N_T酉矩阵，其列是R的本征向量； 

Λ是R的本征值的N_T×N_T对角矩阵；并且 

“H”代表共轭变换。 

通过属性U ^H·U＝I来表示酉矩阵U的特征，其中I是单位矩阵。酉矩阵的列互相正交。 

发射实体可以用R的本征向量进行空间处理，以便在H的N_S个本征模式上发送数据。可以将本征模式视为通过分解所获得的正交空间 信道。Λ的对角线项是R的本征值，其表示对于N_S个本征模式的功率增益。 

发射实体对于完整CSI传输进行如下的空间处理： 

x＝E·s                                           式(3) 

其中，s是具有N_S个非零项的N_T×1向量，该N_S个非零项对应将要在N_S个空间信道上同时发送的N_S个数据符号；并且 

x是具有将要从N_T个发射天线发送的N_T个发送符号的N_T×1向量。 

可以将接收实体处的接收到的符号表示为： 

r＝H·x+j                                        式(4) 

其中，r是具有通过N_R个接收天线获得的N_R个接收到的符号的N_R×1向量；并且 

j是在接收实体处观测到的干扰和噪声的N_R×1向量。 

接收实体以用于完整CSI传输的N_T×N_R空间滤波器矩阵 M＝Λ ^-1·E ^H·H ^H来进行空间处理，如下： 

$\underset{\‾}{\hat{s}}=\underset{\‾}{M}\·\underset{\‾}{r}$

$={\underset{\‾}{\mathrm{\Λ}}}^{-1}\·{\underset{\‾}{E}}^H\·{\underset{\‾}{H}}^H\·(\underset{\‾}{H}\·\underset{\‾}{E}\·\underset{\‾}{s}+j)$

$={\underset{\‾}{\mathrm{\Λ}}}^{-1}\·{\underset{\‾}{E}}^H\·\underset{\‾}{E}\·\underset{\‾}{\mathrm{\Λ}}\·{\underset{\‾}{E}}^H\·\underset{\‾}{E}\·\underset{\‾}{s}+{\underset{\‾}{\mathrm{\Λ}}}^{-1}\·{\underset{\‾}{E}}^H\·{\underset{\‾}{H}}^H\·\underset{\‾}{j}$

$=\underset{\‾}{s}+\underset{\‾}{\overset{~}{j}}$ 式(5) 

其中，是具有N_S个已恢复的符号或数据符号估计的N_T×1向量，该N_S 个已恢复的符号或数据符号估计是对s中的N_S个数据符号的估计；并且 

$\underset{\‾}{\overset{~}{j}}={\underset{\‾}{\mathrm{\Λ}}}^{-1}\·{\underset{\‾}{E}}^H{\·\underset{\‾}{H}}^H\·\underset{\‾}{j}$ 是在接收实体处的空间处理之后的“检测后”干扰和噪声。 

可以将本征模式视为s的元素和的相应元素之间的有效信道，其中发射和接收实体分别进行在式(3)和(5)中所示的空间处理。典型地，发射和接收实体仅具有对信道响应矩阵H的估计，可以基于导频符号获得该估计。导频符号是用于导频的调制符号，而导频是发射和接收实体两者预先已知的数据。为简便起见，这里的描述假定没有信道估计 误差。 

可以将向量j分解成干扰向量i和噪声向量n，如下： 

j＝i+n                                          式(6) 

可以通过N_R×N_R自协方差矩阵 _nn＝E[n·n ^H]来表示噪声的特征，其中，E[x]是x的期望值。如果噪声是具有零均值和方差σ_n ²的加性高斯白噪声(AWGN)，那么可以将噪声自协方差矩阵表示为：

类似地，可以通过N_R×N_R自协方差矩阵 _ii＝E[i·i ^H]来表示干扰的特征。假定干扰和噪声是不相关的，那么可以将j的自协方差矩阵表示为： _jj＝E[j·j ^H]＝ _nn+ _ii。 

如果由于噪声和干扰不相关导致它们的自协方差矩阵是σ²·I的形式，就将干扰和噪声认为在空间上是白色的。对于空间白干扰和噪声，每个接收天线观测到相同量的干扰和噪声，并且在每个接收天线处观测到的干扰和噪声与在所有其它接收天线处观测到的干扰和噪声是不相关的。对于空间色干扰和噪声，由于在不同的接收天线处观测到的干扰和噪声之间的相关性，所以自协方差矩阵具有非零的非对角线项。在这种情况下，每个接收天线i可能观测到不同量的干扰和噪声，其等于矩阵

_jj第i行中的N_R个元素之和。 

如果干扰和噪声是空间上有色的，那么可以得到完整CSI传输的最佳本征向量，如下： 

式(7) 

本征向量E _opt将数据传输导向到接收实体的方向上，并且进一步将波束零陷放置在干扰的方向上。然而，为了得到本征向量E _opt，将需要为发射实体提供自协方差矩阵 _jj。矩阵

_jj是基于在接收实体处观测 到的干扰和噪声的，并且仅可以被接收实体所确定。为了对干扰进行空间调零，接收实体需要将该矩阵或者其等价矩阵发送回发射实体，该矩阵可以表示将要发送回的大量信道状态信息。 

可以使用空间扩展，以便对由接收实体观测到的干扰和噪声进行空间白化，并且可以潜在地提高性能。发射实体用导向矩阵集进行空间扩展，使得在接收实体处的互补空间解扩对干扰和噪声进行空间白化。 

对于采用空间扩展的完整CSI传输，发射实体进行如下处理： 

x _fcsi(m)＝E(m)·V(m)·s(m)                        式(8) 

其中，s(m)是对于传输区间m的数据符号向量； 

V(m)是对于传输区间m的N_T×N_T导向矩阵； 

E(m)是对于传输区间m的本征向量矩阵；以及 

x _fcsi(m)是对于传输区间m的发送符号向量。 

传输区间可以覆盖时间和/或频率维度。例如，在单载波MIMO系统中，传输区间可以对应于一个符号周期，其是发送一个数据符号的持续时间。传输区间还可以覆盖多个符号周期。如式(8)所示，用V(m)的相应列对s(m)中的每个数据符号进行空间扩展，以便获得N_T个已扩展的符号，随后可以在H(m)的所有本征模式上发送该N_T个已扩展的符号。 

可以将接收实体处接收到的符号表示为： 

r _fcsi(m)＝H(m)·x _fcsi(m)+j(m)＝H(m)·E(m)·V(m)·s(m)+j(m)    式(9) 

接收实体得到空间滤波器矩阵M _fcsi(m)，如下： 

M _fcsi(m)＝Λ ^-1(m)·E ^H(m)·H ^H(m)                               式(10) 

接收实体分别使用M _fcsi(m)和V ^H(m)进行接收机空间处理和空间解扩，如下： 

${\underset{\‾}{\overset{^}{s}}}_{\mathrm{fcsi}}\left(m\right)={\underset{\‾}{V}}^H\left(m\right)\·{\underset{\‾}{M}}_{\mathrm{fcsi}}\left(m\right)\·{\underset{\‾}{r}}_{\mathrm{fcsi}}\left(m\right)$

$={\underset{\‾}{V}}^H\left(m\right)\·{\underset{\‾}{\mathrm{\Λ}}}^{-1}\left(m\right)\·{\underset{\‾}{E}}^H\left(m\right)\·{\underset{\‾}{H}}^H\left(m\right)\·[\underset{\‾}{H}\left(m\right)\·\underset{\‾}{E}\left(m\right)\underset{\‾}{\·V}\left(m\right)\·\underset{\‾}{s}\left(m\right)+\underset{\‾}{j}\left(m\right)]$

$=\underset{\‾}{s}\left(m\right)+{\underset{\‾}{j}}_{\mathrm{fcsi}}\left(m\right)$ 式(11) 

其中，j _fcxsi(m)是在接收实体处的空间处理和空间解扩之后的“检测后”干扰和噪声，其为： 

j _fcsi(m)＝V ^H(m)·Λ ^-1(m)·E ^H(m)·H ^H(m)·j(m)        式(12) 

如式(12)所示，通过V(m)、E(m)和H(m)的共轭转置对j(m)中接收到的干扰和噪声进行转换。E(m)是本征向量矩阵，通常情况下，如果自协方差矩阵 _jj(m)是未知的，那么可能没有最优地为空间色干扰和噪声计算E(m)。发射和接收实体可以通过随机的机会以矩阵E(m)进行工作，该矩阵E(m)导致接收实体观测到更多的干扰和噪声。例如，如果E(m)的模式与干扰相关，那么情况可能是这样。如果MIMO信道是静态的，那么发射和接收实体可以连续地以提供低劣性能的矩阵 E(m)进行工作。用导向矩阵V(m)进行的空间解扩对干扰和噪声进行了空间白化。干扰和噪声白化的有效性取决于信道响应矩阵H(m)和干扰j(m)的特性。如果在有用信号和干扰之间存在高度相关，那么这限制了由对干扰和噪声进行白化提供的增益量。 

可以将具有完整CSI传输的每个本征模式的SNR表示为： 

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{fcsi},l}\left(k\right)=\frac{P_l\left(m\right){\mathrm{\λ}}_l\left(m\right)}{{\mathrm{\σ}}_j^2},$ 其中l＝1...N_S                                式(13) 

其中，P_l(m)是用于在传输区间m内的本征模式l上所发送的发送符号的发射功率； 

λ_l(m)是对于在传输区间m内的本征模式l的本征值，其是Λ(m)的第l个对角线元素； 

σ_j ²是接收到的干扰和噪声的方差；以及 

γ_fcsi，l(m)是传输区间m内的本征模式l的SNR。 

B、部分CSI传输 

对于采用空间扩展的部分CSI传输，发射实体进行如下处理： 

x _pcsi(m)＝V(m)·s(m)                                式(14) 

其中，x _pcsi(m)是对于传输区间m的发送符号向量。如式(14)所示，用 V(m)的相应列对s(m)中的每个数据符号进行空间扩展，以便获得N_T 个已扩展的符号，随后可以从所有N_T个发射天线发送该N_T个已扩展的符号。 

可以将接收实体处接收到的符号表示为： 

r _pcsi(m)＝H(m)·V(m)·s(m)+j(m)＝H _eff(m)·s(m)+j(m)        式(15) 

其中，r _pcsi(m)是对于传输区间m的接收到的符号向量；以及 

H _eff(m)是有效信道响应矩阵，其为： 

H _eff(m)＝H(m)·V(m)                                        式(16) 

接收实体可以使用各种接收机处理技术得到对s中的发送的数据符号的估计。这些技术包括信道相关矩阵求逆(CCMI)技术(其通常也被称为迫零技术)、最小均方误差(MMSE)技术、连续干扰消除(SIC)技术等。如下文所描述，接收实体可以联合地或者分别地进行接收机空间处理和空间解扩。在下文的描述中，对于数据符号向量s的每个元素发送一个数据符号流。 

对于CCMI技术，接收实体可以得到空间滤波器矩阵M _ccmi(m)，如下： 

${\underset{\‾}{M}}_{\mathrm{ccmi}}\left(m\right)={[{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}^H\left(m\right)\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}\left(m\right)]}^{-1}\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}^H\left(m\right)={\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{eff}}^{-1}\left(m\right)\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}^H\left(m\right)$ 式(17) 

随后，接收实体可以联合地进行CCMI空间处理和解扩，如下： 

${\underset{\‾}{\overset{^}{s}}}_{\mathrm{ccmi}}\left(m\right)={\underset{\‾}{M}}_{\mathrm{ccmi}}\left(m\right)\·{\underset{\‾}{r}}_{\mathrm{pcsi}}\left(m\right)$

$={\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{eff}}^{-1}\left(m\right)\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}^H\left(m\right)\·[{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}\left(m\right)\·\underset{\‾}{s}\left(m\right)+\underset{\‾}{j}\left(m\right)]$

$=\underset{\‾}{s}\left(m\right)+{\underset{\‾}{j}}_{\mathrm{ccmi}}\left(m\right)$ 式(18) 

其中，j _ccmi(m)是经过CCMI滤波和解扩的干扰和噪声，其为： 

${\underset{\‾}{j}}_{\mathrm{ccmi}}\left(m\right)={\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{eff}}^{-1}\left(m\right)\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}^H\left(m\right)\·\underset{\‾}{j}\left(m\right)={\underset{\‾}{V}}^H{\left(m\right)\underset{\‾}{\·R}}^{-1}\left(m\right)\·{\underset{\‾}{H}}^H\left(m\right)\·\underset{\‾}{j}\left(m\right)$ 式(19) 

如式(19)所示，通过V ^H(m)对干扰和噪声j(m)进行白化。然而，由于 R(m)的结构，CCMI技术可能放大干扰和噪声。 

接收实体还可以分别地进行CCMI空间处理和空间解扩，如下： 

${\underset{\‾}{\overset{^}{s}}}_{\mathrm{ccmi}}\left(m\right)={\underset{\‾}{V}}^H\left(m\right){\·\underset{\‾}{\overset{~}{M}}}_{\mathrm{ccmi}}\left(m\right)\·{\underset{\‾}{r}}_{\mathrm{pcsi}}\left(m\right)$

$={\underset{\‾}{V}}^H\left(m\right)\·{\underset{\‾}{R}}^{-1}\left(m\right){\·\underset{\‾}{H}}^H\left(m\right)\·[\underset{\‾}{H}\left(m\right)\·\underset{\‾}{V}\left(m\right)\·\underset{\‾}{s}\left(m\right)+\underset{\‾}{j}\left(m\right)]$

$=\underset{\‾}{s}\left(m\right)+{\underset{\‾}{j}}_{\mathrm{ccmi}}\left(m\right)$ 式(20) 

其中，  ${\underset{\‾}{\overset{~}{M}}}_{\mathrm{ccmi}}\left(m\right)={\underset{\‾}{R}}^{-1}\left(m\right)\·{\underset{\‾}{H}}^H\left(m\right).$ 在任何情况下，可以将空间信道视为 s的元素和

的相应元素之间的有效信道，其中发射实体用单位矩阵I 进行空间处理，而接收实体进行适当的接收机空间处理以便对s进行估计。 

可以将对于CCMI技术的SNR表示为： 

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{ccmi},l}\left(m\right)=\frac{P_l\left(m\right)}{r_{\mathrm{ll}}\left(m\right){\mathrm{\σ}}_j^2},$ 其中l＝1...N_S                                式(21) 

其中，P_l(m)是对于传输区间m内的数据符号流{s_l}所用的功率； 

r_ll(m)是R _eff ^-1(m)的第l个对角线元素； 

σ_j ²是接收到的干扰和噪声的方差；以及 

γ_ccmi，l(m)是传输区间m内的数据符号流{S_l)的SNR。量P_l(m)/σ_j ²是在接收实体处、在接收机空间处理之前的数据符号流{S_l}的SNR，并且通常被称为接收到的SNR。量γ_ccmi，l(m)是在接收机空间处理之后的数据符号流{S_l}的SNR，并且也被称为检测后的SNR。在下文的描述中，除非另外注明，否则“SNR”指检测后的SNR。 

对于MMSE技术，接收实体可以得到空间滤波器矩阵M _mmse(m)，如下： 

式(22) 

空间滤波器矩阵M _mmse(m)最小化来自空间滤波器的符号估计和数据符号之间的均方误差。通常情况是，如果自协方差矩阵

_jj(m)是未知的，那么可以将空间滤波器矩阵M _mmse(m)近似为： 

${\underset{\‾}{M}}_{\mathrm{mmse}}\left(m\right)={[{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}^H\left(m\right)\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}\left(m\right)+{\mathrm{\σ}}_j^2\·\underset{\‾}{I}]}^{-1}\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}^H\left(m\right)$ 式(23) 

接收实体可以联合地进行MMSE空间处理和解扩，如下： 

${\underset{\‾}{\overset{^}{s}}}_{\mathrm{mmse}}\left(m\right)={\underset{\‾}{D}}_Q\left(m\right)\·{\underset{\‾}{M}}_{\mathrm{mmse}}\left(m\right)\·{\underset{\‾}{r}}_{\mathrm{pcsi}}\left(m\right)$

$={\underset{\‾}{D}}_Q\left(m\right)\·{\underset{\‾}{M}}_{\mathrm{mmse}}\left(m\right)\·{[\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}\left(m\right)\·\underset{\‾}{s}\left(m\right)+\underset{\‾}{j}\left(m\right)]$

$={\underset{\‾}{D}}_Q\left(m\right)\·{\underset{\‾}{Q}\left(m\right)\·\underset{\‾}{s}\left(m\right)+\underset{\‾}{j}}_{\mathrm{mmse}}\left(m\right)$ 式(24) 

其中，Q(m)＝M _mmse(m)·H _eff(m)； 

D _Q(m)是对角矩阵，其对角线元素是Q ^-1(m)的对角线元素，或者说D _Q(m)＝[diag[Q(m)]]^-1；以及 

j _mmse(m)是经过MMSE滤波和解扩的干扰和噪声，其为： 

${\underset{\‾}{j}}_{\mathrm{mmse}}\left(m\right)={\underset{\‾}{D}}_Q\left(m\right)\·{\underset{\‾}{M}}_{\mathrm{mmse}}\left(m\right)\·\underset{\‾}{j}\left(m\right)$

式(25) 

根据空间滤波器矩阵M _mmse(m)的符号估计是对数据符号的非标准化估计。与D _Q(m)相乘提供了对数据符号的标准化估计。类似于上文针对CCMI技术所描述的，接收实体还可以分别地进行MMSE空间处理和空间解扩。 

可以将对于MMSE技术的SNR表示为： 

${\mathrm{\γ}}_{\mathrm{mmse},l}\left(m\right)=\frac{q_{\mathrm{ll}}\left(m\right)}{1-q_{\mathrm{mm}}\left(m\right)}{P}_l\left(m\right),$ 其中l＝1...N_S                    式(26) 

其中，q_ll(m)是Q(m)的第l个对角线元素；以及 

γ_mmse，l(m)是传输区间m内的数据符号流{s_l}的SNR。 

对于SIC技术，接收实体在N_S个连续阶段中对N_R个接收到的符号流进行处理，以便恢复N_S个数据符号流。对于每个阶段l，接收实体对N_R个接收到的符号流或者来自前一阶段的N_R个已修正的符号流进行空间处理和解扩(例如：使用CCMI、MMSE或者某些其它技术)，以便获得一个已恢复的符号流

。随后，接收实体可以对该已恢复的符号流进行处理(例如：解调、解交织和解码)，以便获得相应的已解码的数据流。接着，接收实体对该流对尚未恢复的其它数据符号流造成的干扰进行估计。为了对干扰进行估计，接收实体以在发射实体处对该流进行的相同的方式对已解码的数据流进行重新编码、交 织和符号映射，并且获得“已重新调制的”符号流其是对刚刚恢复的数据符号流的估计。随后，接收实体用导向矩阵V(m)对已重新调制的符号流进行空间扩展，并且进一步将结果与对于每个有利害关系的传输区间的信道响应矩阵H(m)相乘，以便获得由该流引起的N_R 个干扰分量。随后，将N_R个干扰分量从对于当前阶段的N_R个已修正的或者接收到的符号流中减去，以便获得对于下一个阶段的N_R个已修正的符号流。随后，接收实体对N_R个已修正的符号流重复进行相同的处理，以便恢复另一个数据流。 

对于SIC技术，每个数据符号流的SNR取决于：(1)用于每个阶段的空间处理技术(例如：CCMI或MMSE)，(2)数据符号流被恢复的特定阶段，以及(3)由未恢复的数据符号流引起的干扰量。一般而言，因为消除了来自在之前阶段中恢复的数据符号流的干扰，所以用于在较后阶段中恢复的数据符号流的SNR逐渐地提高。于是，这就允许为在较后阶段中恢复的数据符号流使用较高的速率。 

C、系统模型 

图2示出了采用空间扩展的数据传输的模型。发射实体110进行空间扩展(方框220)，并且为完整CSI或者部分CSI传输进行空间处理(方框230)。接收实体150进行用于完整CSI或者部分CSI传输的接收机空间处理(方框260)并进行空间解扩(方框270)。下文的描述参考图2中所示的向量。 

图3示出了在MIMO系统中由发射实体进行、以便用空间扩展发送数据的过程300。发射实体对每个数据分组进行处理(例如：编码和交织)，以便获得相应的已编码的数据块，其也被称为码块或者已编码的数据分组(方框312)。在发射实体处分别对每个码块进行编码，并且在接收实体处分别对每个码块进行解码。发射实体进一步对每个码块进行符号映射，以便获得相应的数据符号块(还是方框312)。发射实体将为所有数据分组生成的所有数据符号块复用到N_S个数据符号流(由向量s表示)上(方框314)。在各自的传输信道上发送每个数据符号流。发射实体用导向矩阵对N_S个数据符号流进行空间扩展，并且获得N_S个已扩展的符号流(由图2中的向量w表示)(方框316)。空 间扩展是使得用多个(N_M)导向矩阵对每个数据符号块进行空间扩展，以便对由该块观测到的传输信道进行随机化。传输信道的随机化源于使用不同的导向矩阵，而不一定是源于导向矩阵的元素中的随机性。如上文所描述，发射实体进一步为完整CSI或者部分CSI传输而对N_S个已扩展的符号流进行空间处理，并且获得N_T个发送符号流(由向量x表示)(方框318)。随后，发射实体对N_T个发送符号流进行调节，并且通过N_T个发射天线将该N_T个发送符号流发送到接收实体(方框320)。 

图4示出了在MIMO系统中由接收实体进行、以便对采用空间扩展发送的数据进行接收的过程400。接收实体通过N_R个接收天线获得N_R个接收到的符号流(由向量r表示)(方框412)。接收实体对MIMO信道的响应进行估计(方框414)、基于MIMO信道估计为完整CSI或者部分CSI传输进行空间处理、并且获得N_S个检测到的符号流(由图2中的向量

表示)(方框416)。接收实体进一步用与发射实体所使用的导向矩阵相同的导向矩阵对N_S个检测到的符号流进行空间解扩，并且获得N_S个已恢复的符号流(由向量

表示)(方框418)。如上文所描述，可以联合地或者分别地进行接收机空间处理和空间解扩。随后，接收实体对N_S个已恢复的符号流中的每个已恢复的符号块进行处理(例如：解调、解交织和解码)，以便获得相应的已解码的数据分组(方框420)。接收实体还可以对用于数据传输的每个传输信道的SNR进行估计，并且基于传输信道的SNR为其选择适当的速率(方框422)。可以为N_S个传输信道选择相同或不同的速率。 

返回参考图2，在MIMO信道的N_S个传输信道上发送N_S个数据符号流。每个传输信道是由在发射实体处的向量s的元素和在接收实体处的向量的对应元素之间的数据符号流观测到的有效信道(例如：第l个传输信道是在s的第l个元素和的第l个元素之间的有效信道)。空间扩展对N_S个传输信道进行了随机化。对于完整CSI传输，在MIMO信道的N_S个本征模式上发送N_S个已扩展的符号流，或者对于部分CSI传输，在MIMO信道的N_S个空间信道上发送N_S个已扩展的符号流。 

D、空间扩展 

如下文所描述的，可以以各种方式生成用于空间扩展的导向矩阵。在一个实施例中，生成具有L个导向矩阵的一个集合，并且将其表示为{V}或V(i)(其中i＝1...L)，其中L可以是大于1的任意整数。这些导向矩阵是具有正交列的酉矩阵。从该集合选择导向矩阵并且用于空间扩展。 

可以以各种方式进行空间扩展。一般而言，期望为每个数据符号块使用尽可能多的不同的导向矩阵，使得在该块上干扰和噪声被随机化。在N_M个传输区间中发送每个数据符号块，其中N_M＞1，并且N_M 还被称为块长度。集合中的一个导向矩阵可以用于每个传输区间。可以对发射和接收实体进行同步，使得两个实体都知道对于每个传输区间使用了哪个导向矩阵。采用空间扩展，接收实体观测到干扰和噪声在每个数据符号块上的分布，即使MIMO信道在整个块上是恒定的也是如此。这避免了以下这种情况，即由于发射和接收实体连续地使用劣质的本征向量矩阵或者接收实体连续地观测到色干扰，而导致接收到高电平的干扰和噪声。 

可以以各种方式选择使用集合中的L个导向矩阵。在一个实施例中，以确定的方式从集合中选择导向矩阵。例如，L个导向矩阵可以是循环的，并且可以以顺序的次序来选择，以第一个导向矩阵V(1)开始、随后是第二个导向矩阵V(2)、等等、并且随后是最后一个导向矩阵V(L)。在另一个实施例中，以伪随机的方式从集合中选择导向矩阵。例如，可以基于伪随机地选择L个导向矩阵之一的函数f(m)来选择用于每个传输区间m的导向矩阵，或者导向矩阵V(f(m))。在另一个实施例中，以“排列的(permutated)”方式从集合中选择导向矩阵。例如，L个导向矩阵可以是循环的，并且可以以顺序的次序被选择使用。然而，可以以伪随机的方式为每个循环选择起始导向矩阵，而不是起始导向矩阵总是第一个导向矩阵V(1)。还可以以其它方式选择L个导向矩阵，并且这也在本发明的范围内。 

导向矩阵选择还可以取决于集合中导向矩阵的数目(L)和块长度(N_M)。一般而言，导向矩阵的数目可以大于、等于、或小于块长度。 如下文所描述的，可以为这三种情况进行导向矩阵选择。 

如果L＝N_M，那么导向矩阵的数目与块长度匹配。在这种情况下，可以为用于发送每个数据符号块的N_M个传输区间中的每个传输区间选择不同的导向矩阵。如上文所描述的，可以以确定的、伪随机的、或者排列的方式选择用于N_M个传输区间的N_M个导向矩阵。 

如果L＜N_M，那么块长度长于集合中的导向矩阵的数目。在这种情况下，为每个数据符号块对导向矩阵进行重用，并且可以如上文所描述的那样进行选择。 

如果L＞N_M，那么为每个数据符号块使用导向矩阵的子集。用于每个数据符号块的特定子集的选择可以是确定的或者伪随机的。例如，用于当前数据符号块的第一个导向矩阵可以是用于之前的数据符号块的最后一个导向矩阵之后的导向矩阵。 

如上文所说明的，传输区间可以覆盖一个或者多个符号周期和/或一个或者多个子带。为了提高性能，期望将传输区间选择得尽可能小，使得：(1)可以为每个数据符号块使用更多的导向矩阵，并且(2)每个接收实体可以获得对于每个数据符号块的尽可能多的MIMO信道“外观”。传输区间还应该短于MIMO信道的相干时间，该相干时间是MIMO信道可以被假定为大约是静态的持续时间。类似地，对于宽带系统(例如：OFDM系统)，传输区间应该小于MIMO信道的相干带宽。 

E、空间扩展的应用 

如上文所描述的，可以使用空间扩展，以便对完整CSI和部分CSI传输的空间色干扰和噪声进行随机化和白化。对于某些信道状况，这可以提高性能。 

还可以使用空间扩展，以便减少在某些工作情况下的中断概率(outage probability)。作为例子，可以将对于码块的数据符号块分割成N_T个数据符号子块。可以基于对每个数据符号子块所期望的SNR来对该子块进行编码和调制。可以将每个数据符号子块作为数据符号向量s的一个元素进行发送，并且可以并行发送N_T个数据符号子块。如果接收实体不能对N_T个数据符号子块中的任何一个进行无误差解 码，那么就可能出现中断。 

如果为N_T个数据符号子块使用不采用空间扩展的部分CSI传输，那么从各自的发射天线发送每个子块。随后，每个数据符号子块将观测到对应于其发射天线的空间信道所达到的SNR。接收实体可以对每个空间信道的SNR进行估计、基于每个空间信道的SNR为其选择适当的速率、并且将用于所有N_T个空间信道的速率提供给发射实体。随后，发射实体可以基于N_T个数据符号子块的所选择的速率对它们进行编码和调制。 

MIMO信道可以在选择速率的时刻n和实际使用速率的时刻n+τ之间变化。例如，如果接收实体已经移动到新的位置，如果MIMO信道比反馈速率变化更快等，就可以是这样的情况。在时刻n+τ处的新的信道响应矩阵H ₁可以与在时刻n处的之前的信道响应矩阵H ₀具有相同的容量，可以将其表示为： 

$\mathrm{Cap}\left({\underset{\‾}{H}}_0\right)=\underset{i=1}{\overset{N_T}{\mathrm{\Σ}}}{\log }_2(1+{\mathrm{\γ}}_i\left(n\right))=\underset{i=1}{\overset{N_T}{\mathrm{\Σ}}}{\log }_2(1+{\mathrm{\γ}}_i(n+\mathrm{\τ}))=\mathrm{Cap}\left({\underset{\‾}{H}}_1\right)$ 式(27) 

其中，γ_i(n)是在时刻n处空间信道i的SNR，而log₂(1+γ_i(n))是在时刻n处空间信道i的容量。即使H ₀和H ₁的容量是相同的，单独的空间信道的容量也可能在时刻n和时刻n+τ之间发生了变化，使得γ_i(n)可以不等于γ_i(n+τ)。 

不采用空间扩展，如果对于任何空间信道i都满足γ_i(n)＜γ_i(n+τ)，那么中断概率增加。这是由于不大可能对在具有较低SNR的空间信道发送的数据符号子块进行无误差解码，并且在上述假设下，被错误解码的任何数据符号子块都会破坏整个数据符号块。 

如果将采用空间扩展的部分CSI传输用于N_T个数据符号子块，那么每个子块被进行空间扩展，并且被从所有N_T个发射天线进行发送。随后，每个数据符号子块将被在由MIMO信道的N_T个空间信道的组合构成的传输信道上发送，并且将观测到一个有效SNR，该有效SNR是对于这些空间信道的SNR的组合。通过用于空间扩展的导 向矩阵来确定用于每个数据符号子块的传输信道。如果使用足够数目的导向矩阵对N_T个数据符号子块进行空间扩展，那么当采用强大的纠错码时，由每个数据符号子块观测到的有效SNR将约等于所有空间信道的平均SNR。采用空间扩展，则中断概率可以取决于空间信道的平均SNR而不是单独的空间信道的SNR。因此，如果在时刻n+τ处的平均SNR约等于在时刻n处的平均SNR，那么，即使各个空间信道的SNR在时刻n和n+τ之间可能发生了变化，中断概率也可以近似相同。 

因此，对于在发射实体和/或接收实体处可利用的部分CSI是不准确的情况，空间扩展可以提高性能。不准确的部分CSI可能源自移动性、不足的反馈速率等。 

2、多载波MIMO系统 

还可以将空间扩展用于多载波MIMO系统。可以通过正交频分复用(OFDM)或某些其它结构来提供多载波。OFDM将整个系统带宽有效地分割成多个(N_F)正交频率子带，这些子带也被称为音调(tone)、子载波、仓(bin)和频率信道。采用OFDM，每个子带与各自的可以被用数据进行调制的子载波相关联。对于基于OFDM的系统，可以在用于数据传输的每个子带上进行空间扩展。 

对于采用OFDM的MIMO系统(即：MIMO-OFDM系统)，可以为每个OFDM符号周期n内的每个子带k构成一个数据符号向量 s(k，n)。向量s(k，n)包含最多N_S个数据符号，该N_S个数据符号是要通过OFDM符号周期n内子带k的N_S个本征模式或者空间信道进行发送的。可以在一个OFDM符号周期内的N_F个子带上同时发送最多N_F 个向量s(k，n)，其中k＝1...N_F。对于MIMO-OFDM系统，传输区间可以覆盖时间和频率维度。因此，传输区间的索引m可以被用对于子带k和OFDM符号周期n的k，n来替代。传输区间可以覆盖一个OFDM符号周期中的一个子带或者多个OFDM符号周期和/或多个子带。 

对于完整CSI传输方案，可以对每个子带k的信道响应矩阵H(k)进行分解，以便获得那个子带的N_S个本征模式。可以对每个对角矩 阵Λ(k)(其中k＝1...N_F)中的本征值进行排序，使得第一列包含最大的本征值、第二列包含次大的本征值，等等，或者说λ₁(k)≥λ₂(k)≥...≥λ_Ns(k)，其中λ_l(k)是排序之后Λ(k)中的第l列中的本征值。当每个矩阵H(k)的本征值被排序时，也相应地对那个子带的相关联的矩阵E(k)的本征向量(或者列)进行了排序。可以将“宽带”本征模式定义为在排序之后所有N_F个子带的相同次序的本征模式的集合(例如：第l个宽带本征模式包括所有子带的第l个本征模式)。每个宽带本征模式与各自的对于N_F个子带的N_F个本征向量的集合相关联。基本宽带本征模式是与排序之后的每个矩阵Λ(k)中的最大本征值相关联的本征模式。可以在N_S个宽带本征模式上发送数据。 

对于部分CSI传输方案，发射实体可以为每个子带进行空间扩展和空间处理，并且接收实体可以为每个子带进行接收机空间处理和空间解扩。 

可以以各种方式在MIMO-OFDM系统中发送每个数据符号块。例如，每个数据符号块可以被作为N_F个子带中的每一个的向量s(k，n)的一项而进行发送。在这种情况下，每个数据符号块被在所有N_F个子带上发送，并且获得了与由空间扩展提供的空间分集相结合的频率分集。每个数据符号块还可以跨越一个或多个OFDM符号周期。这样，每个数据符号块可以跨越频率和/或时间维度(通过系统设计)加上空间维度(采用空间扩展)。 

还可以以各种方式为MIMO-OFDM系统选择导向矩阵。如上文所描述的，可以以确定的、伪随机的、或者排列的方式选择用于子带的导向矩阵。例如，可以对集合中的L个导向矩阵进行循环，并且以的顺序的次序进行选择，先是用于OFDM符号周期n内的子带1到N_F、随后是用于OFDM符号周期n+1内的子带1到N_F、等等。集合中导向矩阵的数目可以小于、等于、或者大于子带的数目。上文所描 述的对于L＝N_M、L＜N_M和L＞N_M的三种情况也可以被应用于子带，其中，以N_F取代N_M。 

3、MIMO系统 

图5示出了发射实体110和接收实体150的方框图。在发射实体110处，TX数据处理器520对数据进行接收和处理(例如：编码、交织和调制)，并且提供数据符号。TX空间处理器530对数据符号进行接收、为完整CSI或者部分CSI传输进行空间扩展和空间处理、对导频符号进行复用、并且将N_T个发送符号流提供给N_T个发射机单元(TMTR)532a到532t。每个发射机单元532进行OFDM调制(如果可用)，并且进一步对各自的发送符号流进行调节(例如：变换到模拟、滤波、放大和上变频)，以便生成已调制的信号。N_T个发射机单元532a到532t分别为从N_T个天线534a到534t上进行的传输提供N_T个已调制的信号。 

在接收实体150处，N_R个天线552a到552r对N_T个已发送的信号进行接收，并且每个天线552将接收到的信号提供给各自的接收机单元(RCVR)554。每个接收机单元554进行与由发射机单元532进行的处理互补的处理(如果可用的话，包括OFDM解调)，并且(1)将接收到的数据符号提供给RX空间处理器560，并且(2)将接收到的导频符号提供给控制器580内的信道估计器584。RX空间处理器560分别用来自控制器580的空间滤波器矩阵和导向矩阵对来自N_R个接收机单元554的N_R个接收到的符号流进行接收机空间处理和空间解扩，并且提供N_S个已恢复的符号流。随后，RX数据处理器570对已恢复的符号进行处理(例如：解映射、解交织和解码)，并且提供已解码的数据。 

信道估计器584可以基于不采用空间扩展发送的导频符号得到 

其是对信道响应矩阵H(m)的估计。可替换地，信道估计器584可以基于采用空间扩展发送的导频符号直接得到

其是对有效信道响应矩阵H _eff(m)的估计。在任何情况下，可以使用或 来得到空间滤波器矩阵。信道估计器584进一步基于接收到的导频符号和/或接收到的数据符号对每个传输信道的SNR进行估计。MIMO 信道包括用于每个子带的N_S个传输信道，但是这些传输信道可以是不同的，这取决于：(1)是使用完整CSI还是部分CSI传输，(2)是否进行空间扩展，以及(3)由接收实体使用的特定空间处理技术。控制器580基于每个传输信道的SNR为其选择适当的速率。每个被选择的速率与特定的编码方案和特定的调制方案相关联，该特定的编码方案和特定的调制方案联合地确定数据速率。可以为N_S个传输信道选择相同或不同的速率。 

用于所有传输信道的速率、其它信息和业务数据被通过TX数据处理器590进行处理(例如：编码和调制)，被通过TX空间处理器592进行空间处理(如果需要)，被通过发射机单元554a到554r进行调节，并且被通过天线552a到552r进行发送。在发射实体110处，由接收实体150发送的N_R个信号被通过天线534a到534t进行接收，被通过接收机单元532a到532t进行调节，被通过RX空间处理器544进行空间处理，并且被通过RX数据处理器546进一步进行处理(例如：解调和解码)，以便恢复所选择的速率。随后，控制器540可以指示TX数据处理器520基于为每个传输信道所选择的速率对那个传输信道的数据进行处理。 

控制器540和580还分别控制在发射实体110和接收实体150处的各个处理单元的操作。存储器单元542和582分别存储控制器540和580所使用的数据和/或程序代码。 

图6示出了在发射实体110处的TX数据处理器520和TX空间处理器530的实施例的方框图。对于该实施例，TX数据处理器520包括对于N_D个数据流{d_l}(其中l＝1...N_D)的N_D个TX数据流处理器620a到620nd，其中一般而言N_D≥1。 

在每个TX数据流处理器620中，编码器622基于编码方案对其数据流{d_l}进行接收和编码，并且提供码比特。对数据流中的每个数据分组单独地进行编码，以便获得相应的码块或者已编码的数据分组。编码增加了数据传输的可靠性。编码方案可以包括循环冗余校验(CRC)生成、卷积编码、Turbo编码、低密度奇偶校验(LDPC)编码、块编码、其它编码、或者它们的组合。采用空间扩展，即使MIMO 信道在码块上是静态的，SNR也能够在码块上变化。可以使用足够强大的编码方案，以便对抗在码块上的SNR变化，使得编码后的性能与码块上的平均SNR成正比。某些可以为空间扩展提供优良性能的示例性编码方案包括Turbo码(例如：由IS-856所定义的那一种)、LDPC码、以及卷积码。 

信道交织器624基于交织方案对码比特进行交织(即：重新排序)，以便获得频率、时间和/或空间分集。可以在码块、部分码块、多个码块等上进行交织。符号映射单元626基于调制方案对已交织的比特进行映射，并且提供数据符号流{s_l}。单元626对每个具有B个已交织的比特的集合进行分组，以便构成一个B比特值，其中B≥1，并且单元626进一步基于调制方案(例如：QPSK、M-PSK、或者M-QAM，其中M＝2^B)将每个B比特值映射到特定的调制符号上。单元626提供对于每个码块的数据符号块。 

在图6中，N_D个TX数据流处理器620对N_D个数据流进行处理。一个TX数据流处理器620也可以以诸如时分复用(TDM)的方式对N_D 个数据流进行处理。 

可以以各种方式在MIMO系统中发送数据。例如，如果N_D＝1，那么一个数据流被进行处理、被解复用并且被在MIMO信道的所有N_S个传输信道上进行发送。如果N_D＝N_S，那么一个数据流可以被进行处理并且被在每个传输信道上进行发送。在任何情况下，可以基于为每个传输信道所选择的速率对将要在那个传输信道上发送的数据进行编码和调制。复用器/解复用器(Mux/Demux)628对针对N_D个数据流的数据符号进行接收，并且将其复用/解复用到N_S个数据符号流中，每个传输信道对应一个数据符号流。如果N_D＝1，那么Mux/Demux 628将对于一个数据流的数据符号解复用到N_S个数据符号流中。如果N_D＝N_S，那么Mux/Demux 628可以简单地将对于每个数据流的数据符号作为各自的数据符号流提供。 

TX空间处理器530对N_S个数据符号流进行接收和空间处理。在TX空间处理器530中，空间扩展器632对N_S个数据符号流进行接收，用为每个传输区间m所选择的导向矩阵V(m)在那个传输区间内进行 空间扩展，并且提供N_S个已扩展的符号流。可以从存储器单元542中的导向矩阵(SM)存储器642取回导向矩阵，或者可以根据需要由控制器540生成导向矩阵。随后，空间处理器634以用于部分CSI传输的单位矩阵I或者用于完整CSI传输的本征向量矩阵E(m)对N_S个已扩展的符号流进行空间处理。复用器636将来自空间处理器634的发送符号与导频符号进行复用(例如：以时分复用的方式)，并且为N_T个发射天线提供N_T个发送符号流。 

图7示出了RX空间处理器560a和RX数据处理器570a的方框图，其分别是接收实体150处的RX空间处理器560和RX数据处理器570的一个实施例。N_R个接收机单元554a到554r将接收到的导频符号{r_i ^p}(其中i＝1...N_R)提供给信道估计器584。信道估计器584基于接收到的导频符号对信道响应矩阵H(m)进行估计，并且进一步对每个传输信道的SNR进行估计。控制器580基于信道响应矩阵H(m)和可能的导向矩阵V(m)来得到对于每个传输区间m的空间滤波器矩阵 M(m)和可能的对角矩阵D(m)。将接收实体150与发射实体110进行同步，使得两个实体对于每个传输区间m使用相同的导向矩阵V(m)。对于完整CSI传输，可以如式(10)中所示得到矩阵M(m)，而对于采用CCMI和MMSE技术的部分CSI传输，可以分别如式(17)和(23)中所示得到矩阵M(m)。矩阵M(m)可以包括或者可以不包括导向矩阵 V(m)，这取决于是联合地还是分别地进行接收机空间处理和空间解扩。 

图7示出了分别进行的接收机空间处理和空间解扩。RX空间处理器560从接收机单元554a到554r获得接收到的数据符号{r_i ^d}(其中i＝1...N_R)，并且从控制器580获得矩阵M(m)和V(m)。在RX空间处理器560中，对于每个传输区间，空间处理器762用矩阵M(m)对接收到的数据符号进行接收机空间处理。随后，空间解扩器764用矩阵 V(m)进行空间解扩，并且将已恢复的符号提供给RX数据处理器570。如上文所描述的，还可以使用有效MIMO信道估计来联合地进行接收机空间处理和空间解扩。 

对于图7中所示的实施例，RX数据处理器570a包括复用器/解 复用器(Mux/Demux)768和对于N_D个数据流的N_D个RX数据流处理器770a到770nd。Mux/Demux 768对针对N_S个传输信道的N_S个已恢复的符号流进行接收，并且将其复用/解复用到针对N_D个数据流的N_D 个已恢复的符号流上。在每个RX数据流处理器770中，符号解映射单元772根据为其数据流所使用的调制方案对针对那个流的已恢复的符号进行解调，并且提供已解调的数据。信道解交织器774以与由发射实体110对那个流进行的交织互补的方式对已解调的数据进行解交织。解码器776以与由发射实体110对那个流进行的编码互补的方式对已解交织的数据进行解码。例如，如果由发射实体110分别进行Turbo或者卷积编码，就可以将Turbo解码器或者维特比(Viterbi)解码器用于解码器776。解码器776提供了已解码的数据流，其包括对于每个数据符号块的已解码的数据分组。 

图8示出了RX空间处理器560b和RX数据处理器570b的方框图，其实施了用于接收实体150的SIC技术。为简便起见，N_D＝N_S并且RX空间处理器560b和RX数据处理器570b为N_S个数据符号流执行N_S个串联的接收机处理阶段。阶段1到N_S-1中的每一个包括空间处理器860、干扰消除器862、RX数据流处理器870、以及TX数据流处理器880。最后一个阶段仅包括空间处理器860ns和RX数据流处理器870ns。如图7中所示，每个RX数据流处理器870包括符号解映射单元、信道解交织器、以及解码器。如图6中所示，每个TX数据流处理器880包括编码器、信道交织器、以及符号映射单元。 

对于阶段1，空间处理器860a对N_R个接收到的符号流进行接收机空间处理，并且提供一个已恢复的符号流

RX数据流处理器870a对已恢复的符号流

进行解调、解交织和解码，并且提供相应的已解码的数据流TX数据流处理器880a以与由发射实体110对那个流所进行的相同的方式对已解码的数据流进行编码、交织和调制，并且提供已重新调制的符号流干扰消除器862a用导向矩阵V(m)对已重新调制的符号流

进行空间扩展，并且进一步将结果与信道响应矩阵

相乘，以便获得由数据符号流{s₁}引起的N_R个干扰分量。从N_R个接收到的符号流中减去N_R个干扰分量，以便获得 N_R个已修正的符号流，将该N_R个已修正的符号流提供给阶段2。 

虽然阶段2到N_S-1中的每一个对来自前一阶段的N_R个已修正的符号流而不是对N_R个接收到的符号流进行处理，但是该处理与阶段1的处理相同。最后一个阶段对来自阶段N_S-1的N_R个已修正的符号流进行空间处理和解码，并且不进行干扰估计和消除。 

空间处理器860a到860ns中的每一个可以实施CCMI、MMSE或者某些其它技术。每个空间处理器860将输入的(接收到的或已修正的)符号向量r _SIC ^l(m)与空间滤波器矩阵M _SIC ^l(m)和导向矩阵V(m)相乘，以便获得已恢复的符号向量并且为该阶段提供已恢复的符号流。基于针对该阶段的减少的信道响应矩阵来得到矩阵 M _SIC ^l(m)。矩阵

等于其中在前者中移除了对应于已经在先前阶段中恢复的全部数据符号流的列。 

4、速率选择和控制 

对于完整CSI和部分CSI传输，接收实体可以对每个传输信道的SNR进行估计。SNR计算取决于：(1)是使用完整CSI还是部分CSI传输，(2)是否进行空间扩展，以及(3)在部分CSI传输的情况下，由接收实体使用的特定接收机空间处理技术(例如：CCMI、MMSE或者SIC)。对于MIMO-OFDM系统，可以对每个传输信道的每个子带的SNR进行估计并且对其进行平均，以便获得该传输信道的SNR。在任何情况下，可以基于每个传输信道的SNRγ_pd(l)和SNR偏移γ_os(l)来计算该传输信道的工作SNRγ_op(l)，如下： 

γ_op(l)＝γ_pd(l)+γ_os(l)                         式(28) 

其中，单位是分贝(dB)。可以使用SNR偏移来说明估计误差、信道变化、以及其它因素。基于每个传输信道的工作SNR为该传输信道选择适当的速率。 

MIMO系统可以支持特定的速率集合。所支持的速率之一是零速率，其为零数据速率。剩余速率中的每一个与特定的非零数据速率、特定的编码方案或者编速率、特定的调制方案、以及特定的最小SNR相关联，该特定的最小SNR是为获得期望的性能级别所需的，所述 期望的性能级别例如对于无衰落AWGN信道的1％误分组率(PER)。对于每个所支持的非零速率，可以基于特定的系统设计(例如：系统为该速率所使用的特定码速率、交织方案和调制方案)获得所需SNR并且用于AWGN信道。如本领域中已知的，可以通过计算机仿真、实验测量等获得所需SNR。可以将所支持的速率集合和它们所需的SNR存储在查找表中。 

可以将每个传输信道的工作SNRγ_op(l)提供给查找表，查找表随后返回用于那个传输信道的速率q(l)。该速率是所支持的具有所需SNRγ_rep(l)的最高速率，该所需SNR小于或等于工作SNR，或者说γ_rep(l)≤γ_op(l)。这样，接收实体可以基于每个传输信道的工作SNR为其选择可能的最高速率。 

5、导向矩阵生成 

可以以各种方式生成用于空间扩展的导向矩阵，并且下文描述了一些示例性方案。可以对具有L个导向矩阵的集合进行预计算，并将其存储在发射和接收实体处，并且其后根据需要将其取回使用。可替代地，根据需要，可以实时计算这些导向矩阵。 

导向矩阵应该是酉矩阵，并且满足下列条件： 

V ^H(i)·V(i)＝I，其中i＝1...L                      式(29) 

式(28)显示V(i)的每列应该具有单位能量，并且V(i)的任何两列的埃尔米特内积应该为零。该条件确保使用导向矩阵V(i)同时发送的N_S个数据符号具有相同的功率，并且在传输之前互相正交。 

某些导向矩阵还可以是不相关的，使得在任何两个不相关导向矩阵之间的相关为零或者是较低值。该条件可以被表示为： 

C(ij)＝V ^H(i)·V(j)≈0，其中i＝1...L，j＝1...L，并且i≠j    式(30) 

其中，C(ij)是V(i)和V(j)的相关矩阵，并且0是全零矩阵。式(30)中的条件可以为某些应用改进性能，但是对于大多数的应用来说不是必需的。 

可以使用各种方案生成具有L个导向矩阵的集合{V}。在第一种方案中，基于随机变量矩阵生成L个导向矩阵。首先生成N_S×N_T矩 阵G，其元素是独立同分布的复高斯随机变量，每个元素具有零均值和单位方差。计算G的N_T×N_T相关矩阵，并且使用本征值分解对其进行分解，如下： 

${\underset{\‾}{R}}_G={\underset{\‾}{G}}^H\·\underset{\‾}{G}={\underset{\‾}{E}}_G\·{\underset{\‾}{D}}_G{\·\underset{\‾}{E}}_G^H$ 式(31) 

将矩阵E _G用作导向矩阵V(i)并且将其添加到集合中。对该过程进行重复直至生成所有L个导向矩阵为止。 

在第二种方案中，基于具有(log₂L)+1个独立各向同性分布(IID)的酉矩阵的集合来生成L个导向矩阵，如下： 

$\underset{\‾}{V}(l_1{l}_2...l_Q)={\underset{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_1^{l_1}\·{\underset{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^{l_2}\·...{\·\underset{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_Q^{l_Q}\·{\underset{\‾}{V}}_0,$ 其中l₁，l₂，...，l_Q∈{0，1}    式(32) 

其中，V ₀是N_T×N_S独立各向同性分布的酉矩阵； 

i＝l₁l₂...l_Q，其中Q＝log₂L，并且l_j是索引i的第j比特；以及 

Ω _j ^lj是N_T×N_TIID酉矩阵，其中j＝1...Q。 

T.L.Marzetta等在IEEE Transaction on Information Theory，Vol.48，No.4，April 2002上的“Structured Unitary Space-Time AutocodingConstellations”中描述了该第二种方案。 

在第三种方案中，通过在N_T维复空间中连续地旋转初始酉导向矩阵V(1)来生成L个导向矩阵，如下： 

V(i+1)＝Θ ⁱ·V(1)，其中i＝1...L-1                    式(33) 

其中，Θ ⁱ是N_T×N_T对角酉矩阵，其元素是单位(unity)的L次方根。B.M.Hochwald等在IEEE Transaction on Information Theory，Vol.46，No.6，September 2000上的“Systematic Design of Unitary Space-TimeConstellations”中描述了该第三种方案。 

在第四种方案中，用基矩阵B和不同的标量生成具有L个导向矩阵的集合。基矩阵可以是沃尔什矩阵、傅里叶矩阵、或者某些其它矩阵。可以将2×2沃尔什矩阵表示为：  ${\underset{\‾}{W}}_{2\×2}=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right].$ 可以从较小的沃尔什矩阵W _N×N构成较大的沃尔什矩阵W _2N×2N，如下： 

${\underset{\‾}{W}}_{2N\×2N}=\left[\begin{array}{cc}{\underset{\‾}{W}}_{N\×N}& {\underset{\‾}{W}}_{N\×N}\\ {\underset{\‾}{W}}_{N\×N}& -{\underset{\‾}{W}}_{N\×N}\end{array}\right]$ 式(34)沃尔什矩阵具有2的幂的维度。 

N_T×N_T傅里叶矩阵D在第m列的第n行中的元素W_n，m可以被表示为： 

${\underset{\‾}{w}}_{n,m}=e^{-j2\mathrm{\π}\frac{(n-1)(m-1)}{N_T}},$ 其中n＝{1...N_T}并且m＝{1...N_T}           式(35) 

其中n是行索引且m是列索引。可以构成任何平方维度(例如：2、3、4、5等)的傅里叶矩阵。 

可以将N_T×N_T沃尔什矩阵W、傅里叶矩阵D、或者某些其它矩阵用作基矩阵B，以便构成其它导向矩阵。可以将基矩阵的第2到第N_T 行中的每一行与M个不同的可能的标量独立地相乘，其中M＞1。可以从M个标量对于N_T-1个行的M^NT-1个不同排列中获得M^NT-1个不同的导向矩阵。例如，可以将从第2到第N_T行中的每一行与标量+1、-1、+j或-j独立地相乘，其中  $j=\sqrt{-1}.$ 对于N_T＝4且M＝4，可以用四个不同标量从基矩阵B中生成64个不同的导向矩阵。可以用诸如e^±j3π/4、e^±jπ/4、e^±jπ/8等的其它标量生成另外的导向矩阵。一般而言，可以将基矩阵中的每一行与具有e^jθ形式的任何标量相乘，其中θ可以是任何相位值。N_T×N_T导向矩阵可以被生成为  $\underset{\‾}{V}\left(i\right)=g_{N_T}\underset{\‾}{\·B}\left(i\right),$ 其中，  $g_{N_T}=1/\sqrt{N_T}$ 并且B(i)是用基矩阵B生成的第i个矩阵。通过g_NT进行的调整确保V(i)的每一列具有单位功率。 

还可以使用其它算法来生成具有L个导向矩阵的集合，并且这在本发明的范围内。一般而言，可以以伪随机方式(例如第一种方案)或者确定的方式(例如第二、第三和第四种方案)生成导向矩阵。 

可以通过各种方式实现在这里描述的空间扩展技术。例如，可以以硬件、软件或者其组合来实现这些技术。对于硬件实现，可以在一 个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、其它设计为实现这里所描述的功能的电子单元、或者其组合内实现用于在发射实体处进行空间扩展和在接收实体处实现空间解扩的处理单元。 

对于软件实现，可以以执行这里所描述的功能的模块(例如：程序、函数等)来实现空间扩展技术。可以将软件代码存储在存储器单元(例如，图5中的存储器单元542和582)中，并且通过处理器(例如，图5中的控制器540和580)来执行该软件代码。可以在处理器内部或者外部实现存储器单元，在处理器外部实现存储器单元的情况下，可以通过现有技术中已知的各种方式将存储器单元通信连接到处理器。 

这里包括的标题用于参考并且为定位特定部分提供帮助。这些标题并不是要限制在其后所描述的概念的范围，并且这些概念可以适用于整个说明书的其它部分中。 

提供了已公开实施例的上述说明，以使本领域的任何技术人员都能够制造或使用本发明。这些实施例的各种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，并且可以将这里定义的一般性原理应用到其它实施例，而不脱离本发明的精神或范围。因此，本发明并不是要被限制于这里所示的实施例，而是要符合与这里公开的原理和新颖特征相一致的最宽范围。 

Claims (56)

1.一种在无线多输入多输出MIMO通信系统中将数据从发射实体发送到接收实体的方法，包括：

对数据进行处理，以便获得多个数据符号流以用于在所述发射实体和所述接收实体之间的多输入多输出MIMO信道中的多个传输信道上的传输；

用为每个传输区间选择的导向矩阵对所述多个数据符号流进行针对该传输区间的空间扩展，以便获得多个已扩展的符号流，其中，所述空间扩展对用于所述多个数据符号流的所述多个传输信道进行了随机化，所述传输区间覆盖时间和/或频率维度；以及

对所述多个已扩展的符号流进行空间处理，以便获得多个发送符号流以用于从所述发射实体处的多个发射天线进行的传输。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述进行空间处理包括：

将所述多个已扩展的符号流与本征向量矩阵相乘，以便在所述多输入多输出MIMO信道的多个本征模式上发送所述多个已扩展的符号流。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述进行空间处理包括：

提供所述多个已扩展的符号流中的每一个作为所述多个发送符号流之一。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述对数据进行处理包括：

基于为所述多个数据符号流中的每一个选择的速率，对该数据符号流的数据进行编码和调制。

5.如权利要求4所述的方法，还包括：

获得每个数据符号流的所述速率，该速率是基于用于该数据符号流的传输信道的信干噪比SINR而选择的。 

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述对数据进行处理包括：

对多个数据分组中的每一个进行编码和调制，以便获得数据符号块；以及

将针对所述多个数据分组生成的多个数据符号块复用到所述多个数据符号流上。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述编码和调制包括：

基于Turbo码、卷积码、或者低密度奇偶校验LDPC码对每个数据分组进行编码，以便获得已编码的数据块；以及

基于调制方案对每个已编码的数据块进行符号映射，以便获得数据符号块。

8.如权利要求6所述的方法，其中，所述对所述多个数据符号块进行复用包括：

将每个数据符号块复用到所述多个数据符号流之一上。

9.如权利要求6所述的方法，其中，所述对所述多个数据符号块进行复用包括：

将每个数据符号块复用到全部所述多个数据符号流上。

10.如权利要求6所述的方法，其中，所述进行空间扩展包括：

用至少两个导向矩阵对所述多个数据符号流中的每个数据符号块进行空间扩展。

11.如权利要求1所述的方法，其中，所述进行空间扩展包括：

使用具有L个导向矩阵的集合，对所述多个数据符号流进行空间扩展，其中L是大于1的整数。

12.如权利要求11所述的方法，其中，

所述L个导向矩阵包括具有正交列的酉矩阵。 

13.如权利要求11所述的方法，还包括：

从所述L个导向矩阵中为每个时间间隔选择导向矩阵，并且，用为每个时间间隔选择的所述导向矩阵来在该时间间隔内进行所述空间扩展。

14.如权利要求11所述的方法，还包括：

从所述L个导向矩阵中为至少具有一个频率子带的每组频率子带选择导向矩阵，并且其中，用为每组频率子带的选择的所述导向矩阵来为该每组频率子带进行所述空间扩展。

15.如权利要求1所述的方法，还包括：

对所述多个发送符号流中的每一个进行处理以用于正交频分复用OFDM。

16.如权利要求1所述的方法，其中，所述进行空间扩展包括：

利用用于具有数据传输的每个符号周期中的多个子带的至少两个不同的导向矩阵进行空间扩展。

17.一种无线多输入多输出(MIMO)通信系统中的装置，包括：

数据处理器，其对数据进行处理，以便获得多个数据符号流以用于在所述MIMO通信系统中的发射实体和接收实体之间的多输入多输出MIMO信道中的多个传输信道上的传输；

空间扩展器，其用为每个传输区间选择的导向矩阵对所述多个数据符号流进行针对该传输区间的空间扩展，以便获得多个已扩展的符号流，其中，所述空间扩展对用于所述多个数据符号流的所述多个传输信道进行了随机化，所述传输区间覆盖时间和/或频率维度；以及

空间处理器，其对所述多个已扩展的符号流进行空间处理，以便获得多个发送符号流以用于从所述发射实体处的多个发射天线进行的传输。

18.如权利要求17所述的装置，其中，所述空间处理器将所述 多个已扩展的符号流与本征向量矩阵相乘，以便在所述多输入多输出MIMO信道的多个本征模式上发送所述多个已扩展的符号流。

19.如权利要求17所述的装置，其中，所述空间处理器提供所述多个已扩展的符号流中的每一个作为所述多个发送符号流之一。

20.如权利要求17所述的装置，其中，所述数据处理器根据所选择的速率对所述多个数据符号流中的每一个的数据进行编码和调制，该速率是基于用于该数据符号流的传输信道的信干噪比SINR而选择的。

21.如权利要求17所述的装置，其中，所述数据处理器对多个数据分组中的每一个进行编码和调制，以便获得数据符号块；并且将针对所述多个数据分组生成的多个数据符号块复用到所述多个数据符号流上。

22.如权利要求21所述的装置，其中，所述空间扩展器用至少两个导向矩阵对所述多个数据符号流中的每个数据符号块进行空间扩展。

23.如权利要求17所述的装置，还包括：

控制器，其从L个导向矩阵中为每个时间间隔选择导向矩阵，其中L是大于1的整数，并且其中，所述空间扩展器用为每个时间间隔选择的所述导向矩阵来在该时间间隔内进行空间扩展。

24.如权利要求17所述的装置，其中，所述MIMO通信系统采用正交频分复用OFDM，并且其中，对于具有数据传输的每个符号周期，所述空间扩展器利用用于数据传输的多个子带的至少两个不同的导向矩阵进行空间扩展。 

25.如权利要求17所述的装置，其中，由所述空间扩展器进行的所述空间扩展导致：对于由所述接收实体进行空间解扩之后的所述多个数据符号流，所述接收实体观测到白化的干扰和噪声。

26.如权利要求17所述的装置，其中，所述多输入多输出MIMO信道包括多个空间信道，并且其中，由所述空间扩展器进行的所述空间扩展导致：所述多个传输信道中的每一个达到一个信干噪比SINR，该信干噪比是所述多个空间信道的SINR的平均。

27.一种在无线多输入多输出MIMO通信系统中将数据从发射实体发送到接收实体的装置，包括：

用于对数据进行处理、以便获得多个数据符号流以用于在所述发射实体和所述接收实体之间的多输入多输出MIMO信道中的多个传输信道上传输的装置；

用于用为每个传输区间选择的导向矩阵对所述多个数据符号流进行针对该传输区间的空间扩展、以便获得多个已扩展的符号流的装置，其中，所述空间扩展对用于所述多个数据符号流的所述多个传输信道进行了随机化，所述传输区间覆盖时间和/或频率维度；以及

用于对所述多个已扩展的符号流进行空间处理、以便获得多个发送符号流以用于从所述发射实体处的多个发射天线进行的传输的装置。

28.如权利要求27所述的装置，其中，所述用于进行空间处理的装置包括：

用于将所述多个已扩展的符号流与本征向量矩阵相乘、以便在所述多输入多输出MIMO信道的多个本征模式上发送所述多个已扩展的符号流的装置。

29.如权利要求27所述的装置，其中，所述用于进行空间处理的装置包括：

用于提供所述多个已扩展的符号流中的每一个作为所述多个发 送符号流之一的装置。

30.如权利要求27所述的装置，还包括：

用于获得每个数据符号流的速率的装置，该速率是基于用于该数据符号流的传输信道的信干噪比SINR而选择的；

其中，所述用于对数据进行处理的装置包括：

用于基于为所述多个数据符号流中的每一个选择的速率，对该数据符号流的数据进行编码和调制的装置。

31.如权利要求27所述的装置，其中，所述用于对数据进行处理的装置包括：

用于对多个数据分组中的每一个进行编码和调制、以便获得数据符号块的装置，以及

用于将针对所述多个数据分组生成的多个数据符号块复用到所述多个数据符号流上的装置。

32.如权利要求27所述的装置，其中，所述进行针对该传输区间的空间扩展、以便获得多个已扩展的符号流的装置还包括：

用于使用具有L个导向矩阵的集合，对所述多个数据符号流进行空间扩展的装置，其中L是大于1的整数；

所述将数据从发射实体发送到接收实体的装置还包括：

用于从所述L个导向矩阵中为每个时间间隔选择导向矩阵的装置，以及

用于用为每个时间间隔选择的所述导向矩阵来进行该时间间隔的空间扩展的装置。

33.如权利要求27所述的装置，其中其中，所述用于进行空间扩展的装置包括：

利用用于具有数据传输的每个符号周期中的多个子带的至少两个不同的导向矩阵进行空间扩展的装置。 

34.一种在无线多输入多输出MIMO通信系统中对由发射实体发送到接收实体的数据传输进行接收的方法，包括：

获得针对通过多输入多输出MIMO信道中的多个传输信道发送的多个数据符号流的多个接收到的符号流，其中，所述多个数据符号流被用为每个传输区间选择的导向矩阵进行了针对该传输区间的空间扩展，并且在通过所述多输入多输出MIMO信道传输之前被进一步进行了空间处理，其中，所述空间扩展对用于所述多个数据符号流的所述多个传输信道进行了随机化，所述传输区间覆盖时间和/或频率维度；

对所述多个接收到的符号流进行接收机空间处理，以便获得多个检测到的符号流；以及

用所述导向矩阵对所述多个检测到的符号流进行空间解扩，以便获得多个已恢复的符号流，该多个已恢复的符号流是对所述多个数据符号流的估计。

35.如权利要求34所述的方法，还包括：

基于对于所述多输入多输出MIMO信道的信道响应估计和用于空间扩展的所述导向矩阵，获得有效多输入多输出MIMO信道估计；以及

其中执行所述接收机空间处理和所述空间解扩包括基于所述有效多输入多输出MIMO信道估计来联合地进行所述接收机空间处理和所述空间解扩。

36.如权利要求34所述的方法，其中，所述进行空间解扩包括：

用至少两个导向矩阵来对所述多个检测到的符号流中的每个检测到的符号块进行空间解扩，其中所述至少两个导向矩阵是由所述发射实体对相应的数据符号块所使用的。

37.如权利要求34所述的方法，其中，所述进行空间解扩包括：

使用具有L个导向矩阵的集合对所述多个检测到的符号流进行 空间解扩，其中L是大于1的整数，并且其中，所述L个导向矩阵是酉矩阵。

38.如权利要求34所述的方法，其中，所述进行接收机空间处理包括：

将所述多个接收到的符号流与用于所述多输入多输出MIMO信道的多个本征模式的本征向量矩阵相乘，以便获得所述多个检测到的符号流。

39.如权利要求34所述的方法，其中，所述进行接收机空间处理包括：

基于对所述多输入多输出MIMO信道的信道响应估计来得到空间滤波器矩阵；以及

将所述多个接收到的符号流与所述空间滤波器矩阵相乘，以便获得所述多个检测到的符号流。

40.如权利要求34所述的方法，其中，所述进行接收机空间处理包括：

基于信道相关矩阵求逆CCMI技术来对所述多个接收到的符号流进行接收机空间处理。

41.如权利要求34所述的方法，其中，所述进行接收机空间处理包括：

基于最小均方误差MMSE技术来对所述多个接收到的符号流进行接收机空间处理。

42.如权利要求34所述的方法，其中，所述进行接收机空间处理包括：

基于连续干扰消除SIC技术来对所述多个接收到的符号流进行接收机空间处理。 

43.如权利要求34所述的方法，还包括：

在执行空间解扩之后，将用于所述多个数据符号流的至少一个速率发送到所述发射实体，其中，所述多个数据符号流被基于所述至少一个速率进行编码和调制。

44.如权利要求34所述的方法，还包括：

基于为所述多个已恢复的符号流中的每一个选择的速率对该已恢复的符号流进行解调和解码，以便获得已解码的数据。

45.如权利要求34所述的方法，其中，所述进行空间解扩包括：

利用用于具有数据传输的每个符号周期的多个子带的至少两个导向矩阵来对所述多个检测到的符号流进行空间解扩。

46.一种无线多输入多输出(MIMO)通信系统中的装置，包括：

多个接收机单元，其获得针对通过从发射实体到接收实体的多输入多输出MIMO信道中的多个传输信道发送的多个数据符号流的多个接收到的符号流，其中，所述多个数据符号流被用为每个传输区间选择的导向矩阵进行了针对该传输区间的空间扩展，并且在通过所述多输入多输出MIMO信道传输之前被进一步进行了空间处理，其中，所述空间扩展对用于所述多个数据符号流的所述多个传输信道进行了随机化，所述传输区间覆盖时间和/或频率维度；

空间处理器，其对所述多个接收到的符号流进行接收机空间处理，以便获得多个检测到的符号流；以及

空间解扩器，其用所述导向矩阵对所述多个检测到的符号流进行空间解扩，以便获得多个已恢复的符号流，该多个已恢复的符号流是对所述多个数据符号流的估计。

47.如权利要求46所述的装置，还包括：

信道估计器，基于对所述多输入多输出MIMO信道的信道响应估计和用于空间扩展的所述导向矩阵获得有效多输入多输出MIMO信道估计，并且其中，所述空间处理器和所述空间解扩器基于所述有 效多输入多输出MIMO信道估计来联合地进行接收机空间处理和空间解扩。

48.如权利要求46所述的装置，其中，所述空间处理器将所述多个接收到的符号流与所述多输入多输出MIMO信道的多个本征模式的本征向量矩阵相乘、以便获得所述多个检测到的符号流。

49.如权利要求46所述的装置，其中，所述空间处理器将所述多个接收到的符号流与空间滤波器矩阵相乘，以便获得所述多个检测到的符号流，该空间滤波器矩阵是基于对所述多输入多输出MIMO信道的信道响应估计而得到的。

50.如权利要求46所述的装置，其中，所述空间处理器基于信道相关矩阵求逆CCMI技术、最小均方误差MMSE技术、或者连续干扰消除SIC技术来进行接收机空间处理。

51.如权利要求46所述的装置，还包括：

信道估计器，其对用于所述多个数据符号流的所述多个传输信道中的每一个的信干噪比SINR进行估计；以及

控制器，其基于SINR估计来为所述多个数据符号流中的每一个选择速率，该SINR估计是针对用于该数据符号流的传输信道的，并且其中，每个数据符号流被所述发射实体基于为该数据符号流选择的所述速率而进行了编码和调制。

52.如权利要求46所述的装置，还包括：

数据处理器，其基于为所述多个已恢复的符号流中的每一个选择的速率对该已恢复的符号流进行解调和解码，以便获得已解码的数据。

53.如权利要求46所述的装置，其中，所述MIMO通信系统采 用正交频分复用OFDM，并且其中，所述空间解扩器利用用于具有数据传输的每个符号周期中的多个子带的至少两个不同的导向矩阵来进行空间解扩。

54.一种在无线多输入多输出MIMO通信系统中对由发射实体发送到接收实体的数据传输进行接收的装置，包括：

用于获得针对通过多输入多输出MIMO信道中的多个传输信道发送的多个数据符号流的多个接收到的符号流的装置，其中，所述多个数据符号流被用为每个传输区间选择的导向矩阵进行了针对该传输区间的空间扩展，并且在通过所述多输入多输出MIMO信道传输之前被进一步进行了空间处理，所述空间扩展对用于所述多个数据符号流的所述多个传输信道进行了随机化，所述传输区间覆盖时间和/或频率维度；

用于对所述多个接收到的符号流进行接收机空间处理、以便获得多个检测到的符号流的装置；以及

用于用所述导向矩阵对所述多个检测到的符号流进行空间解扩、以便获得多个已恢复的符号流的装置，该多个已恢复的符号流是对所述多个数据符号流的估计。

55.如权利要求54所述的装置，其中，所述用于进行接收机空间处理的装置包括：

用于将所述多个接收到的符号流与所述多输入多输出MIMO信道的多个本征模式的本征向量矩阵相乘、以便获得所述多个检测到的符号流的装置。

56.如权利要求54所述的装置，其中，所述用于进行接收机空间处理的装置包括：

用于基于对所述多输入多输出MIMO信道的信道响应估计来得到空间滤波器矩阵的装置；以及

用于将所述多个接收到的符号流与所述空间滤波器矩阵相乘、以便获得所述多个检测到的符号流的装置。 

Images