CN1968043A - 发送分集方法和mimo通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于MIMO通信系统中的发送分集方法，所述MIMO通信系统包括接收设备和发送设备，所述发送分集方法包括步骤：发送设备通过正交变换将M个原始符号复用成N个发送符号，其中M和N是自然数；接收设备根据信道的二阶统计特性确定分别针对N个发送符号的N个波束形成参数；接收设备通过反馈信道将确定的N个波束形成参数发送给接收设备；以及发送设备在时间上依次用与N个波束形成参数相对应的波束发送N个发送符号。该发送方法消除了发送符号信道之间的相关性，同时还采用时间上正交发送的方法，从而可以有效提高相关MIMO下的发送分集性能。

Description

发送分集方法和MIMO通信系统

技术领域

本发明涉及一种用于多入多出(MIMO)系统中的发送分集技术，具体地，涉及一种空间相关MIMO通信系统及相应的发送分集方法，能够有效地提高发送分集性能。

背景技术

越来越高的信息传输速率是未来无线通信系统所面临的主要问题之一。为了在有限的频谱资源上实现这一目标，多入多出技术，即多天线技术已成为未来无线通信中所采用的必不可少的手段之一。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空间信号的接收。研究表明，相比于传统的单天线传输方法，MIMO技术可以显著的提高信道容量，从而提高信息传输速率。

从发送方法上看，MIMO系统可以粗略的划分为两类：基于空间复用的MIMO发送系统和基于空间分集的MIMO发送系统。对于空间复用MIMO发送系统来说，其基本思想是每个发送天线上发送的信号之间相互独立，其目的是获得最大的传输速率，常见的系统如BELL实验室提出的V-BLAST系统。与空间复用MIMO发送系统不同，在空间分集MIMO系统中，信号在发送之前一般都要进行预处理。预处理的目的是用一定程度的传输速率的损失来换取发送分集能力的提高，从而获得更好的MIMO接收性能。在空间分集MIMO系统中，其采用的预处理方法有多种，其中最基本的一种方法即是采用空时编码的方法。

图1所示为传统的采用发送分集的MIMO系统结构示意。

在该结构中，发送端和接收端分别采用n_T和n_R个天线进行信号的发送和接收。在发送端，首先在编码调制单元101中对待发送的比特流进行编码和调制操作，以形成发送符号。接着，将串行的符号流通过串并变换单元102分成M个并行符号流。在串并变换单元102之后，设置的是空时编码单元103，由其完成对发送符号的空时编码。具体说来，空时编码单元103每次读入由串并变换单元102输出的并行的M个符号，再对这M×1符号向量根据预定的空时编码规则进行空时编码，生成一n_T×N的符号矩阵X。接下来，这个n_T×N的符号矩阵X将在连续的N个发送时间间隔内用n_T个发送天线104发送出去，每个发送时间间隔内发送符号矩阵X的一列。这里，M和N都是自然数，并且将M/N定义为空时编码的编码效率。另外，根据所采用空时编码规则的不同，空时编码本身亦可以分为多种，比如空时分组码，空时网格码，等等。

在接收端，首先由n_R个接收天线111将空间全部信号接收下来，然后由信道估计单元115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n_R×n_T的矩阵来描述)。然后，空时译码单元112根据信道特性矩阵H来对接收信号进行空时译码。这里，空时译码可以看成是发送端的空时编码的逆操作。然后，空时译码的输出依次经过并串变换单元113和解调译码单元114之后，最后得到希望的接收数据。

对于发送分集MIMO系统来说，在传输速率上其虽然不及空间复用MIMO系统(可以认为后者的空时编码效率为n_T)，但由于其在发送端采用了预处理技术，提高了发送信号的分集能力，从而可以获得更好的MIMO接收性能。近些年来，许多专家和学者对MIMO中的发送分集技术进行了深入的研究，提出了多种有效的空时编码的设计方法。

然而遗憾的是，目前对MIMO系统中发送分集方法的研究还主要基于这样一个假设前提，那就是MIMO系统的信道之间是独立的。但是，在实际的MIMO系统中，MIMO系统的信道之间往往是相关的。造成MIMO系统的信道相关的原因有很多，比如天线放置的间距没有足够远，天线周围没有足够多的散射物，以及收发送端之间存在直射径(LOS)等等。当MIMO系统的信道之间存在相关时，其信道特性矩阵H可以用下式来描述：

$H=R_r^{1/2}{H}_w{R}_t^{1/2}$

其中，H_w是n_R×n_T的独立MIMO信道特性矩阵，R_r和R_t分别为n_R×n_R和n_T×n_T的接收和发送相关矩阵。

现有研究表明，实际环境下MIMO系统的天线之间的相关性将会降低MIMO信道的秩，从而降低发送分集的有效重数，从而带来发送分集性能的恶化。为此，需要针对空间相关MIMO系统提出一种新的发送分集技术。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明。本发明的一个目的是提供一种MIMO通信系统及相应的发送分集方法，以提高相关MIMO系统中发送分集的性能。

在本发明的一个方面，提出了一种用于MIMO通信系统中的发送分集方法，所述MIMO通信系统包括接收设备和发送设备，所述发送分集方法包括步骤：发送设备通过正交变换将M个原始符号复用成N个发送符号，其中M和N是自然数；接收设备根据信道的二阶统计特性确定分别针对N个发送符号的N个波束形成参数；接收设备通过反馈信道将确定的N个波束形成参数发送给接收设备；以及发送设备在时间上依次用与N个波束形成参数相对应的波束发送N个发送符号。

在本发明的另一方面，提出了一种包括发送设备和接收设备的MIMO通信系统，所述接收设备包括：参数确定装置，用于根据信道的二阶统计特性来确定N个波束形成参数，并通过反馈信道将确定的N个波束形成参数发送给发送设备；所述发送设备包括：正交变换装置，用于通过正交变换将M个原始符号复用成N个发送符号，其中M和N是自然数；波束形成装置，用于在时间上依次用与N个波束形成参数相对应的波束发送N个发送符号。

利用本发明的方法和系统，可以提高相关MIMO系统中的发送分集性能，从而改善了无线通信性能。

附图说明

图1所示为传统的采用发送分集的MIMO系统的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的MIMO系统的结构示意图；

图3是根据本发明实施例在发送端和接收端执行的操作的流程图；

图4是根据本发明的实施例在接收端确定发送参数过程的流程图；

图5示出了根据本发明的方法与传统方法的性能比较。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

图2所示为根据本发明实施例的MIMO系统的结构示意图。

如图2所示，发送端(发送设备)和收收端(接收设备)分别采用n_T和n_R个天线进行信号的发送和接收。在发送端，在编码调制单元101中对待发送的比特流进行编码和调制操作，以形成符号流。接着，在串并变换单元102对串行的符号流进行串并变换，将其分成M个并行符号流，即串并变换单元102的输出为M×1的向量，在图2中用s表示，其中s＝[s₁，s₂，...，s_M]^T。

设置在串并变换单元102之后的是正交变换单元201，它对并行符号流进行正交变换后，输出N×1的向量a＝Us＝[a₁，s₂，...，a_N]^T，其中U为(N×M)正交矩阵，满足U^HU＝I，I为单位矩阵。

在正交变换之后，功率分配单元202对符号流进行功率分配，以输出可以表示为N×1的向量b＝Pa＝[b₁，b₂，...，b_N]^T，其中P为功率分配矩阵， $P=\mathrm{diag}\{\sqrt{P_1},\sqrt{P_2},\·\·\·,\sqrt{P_N}\},$ 满足 $\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{P}_i=P_{\mathrm{total}},$ 即总功率恒定为P_total。

接下来，并串变换单元203将并行的符号流变换串行的符号流，然后由波束形成单元204利用相应的波束通过发送天线104将其发送出去。图2中，在数据发送之前，波束集合存储单元205中已经存储了发送所采用的波束集合W＝{w₁，w₂，...，w_N}，这里，每个发送波束w_i为一n_T×1向量。在具体发送时采用这样的发送方法：在发送时刻1，用n_T个发送天线104发送b₁w₁，在发送时刻2，用n_T个发送天线104发送b₂w₂，依次类推，即在时间上依次用波束集合W中的波束w₁，w₂，...，w_N将N个发送符号发送出去，每个发送时刻用1个波束发送1个符号。

另外，发送端进行功率分配和波束形成所需的参数，即功率分配矩阵P和发送波束集合W均是由接收端确定的并通过反馈信道传送的。而且，功率分配矩阵P和发送波束集合W可以由接收端根据MIMO信道的二阶统计特性确定而得。因此，这里的确定操作和参数反馈操作的过程为一长时过程，即相邻两次确定操作和参数反馈操作的时间间隔很长。接收端确定参数P和W的具体过程将在后面给出。

接收端首先由n_R个接收天线111将空间信号接收下来，然后完成以下三部分操作：

(1)由信道估计单元115根据该接收信号进行信道估计，估计出当前的信道特性矩阵H，例如根据接收信号的导频估计当前的信道特性矩阵H。

(2)判断是否需要重新计算发送端进行功率分配和波束形成所需的参数，即功率分配矩阵P和发送波束集合W，如果需要则进行计算并将相应结果反馈回发送端。前面提到，接收端确定功率分配矩阵P和发送波束集合W的过程是一长时过程，即不需要每个时刻都进行P和W的计算。在实际系统中，可设置一定时器，每隔T时间进行一次参数P和W的确定和反馈操作。

(3)在MIMO检测单元211对当前接收的信号进行检测，其具体操作将在下面详细给出。

与图1中的传统的MIMO系统的发送分集方法相比，根据本发明的MIMO系统的发送分集方法主要不同之处在于：

●对发送符号采取波束形成发送，且每个时刻只发送一个符号，即发送符号在时间上正交。前者的好处在于消除各发送符号信道之间的相关性，后者的好处在于消除传统方法中同一时刻发送多个符号时存在的符号间干扰；

●发送符号由原始符号经正交变换而得，这样的好处在于使每个发送符号之上复用了多个原始符号，从而提高了原始符号的分集重数。

具体说来，根据本发明的实施例的发送分集方法可以由图3来描述。图3所示为根据发明实施例的在发送端和接收端执行的操作的流程图。

如图3所示，在S401，接收端确定发送波束集合W＝{w₁，w₂，...，w_N}及功率分配矩阵 $P=\mathrm{diag}\{\sqrt{P_1},\sqrt{P_2},\·\·\·,\sqrt{P_N}\},$ 并将所得结果通过反馈信道221反馈给发送端。将功率分配矩阵发送给功率分配单元202，而将波束集合存储在发送端的波束集合存储单元205之中。步骤S401的详细过程可以参见图4。

图4所示为接收端确定参数P和W的流程图。

在步骤S421，计算发送相关矩阵R_t，具体说来可以有两种方法：

(1)R_t(i*T)＝E{H^HH}，其中R_t(i*T)表示在时刻i*T计算所得的发送相关矩阵，T表示计算相关矩阵的时间间隔，E{}表示在时间段[(i-1)*T，i*T]内求平均。一般来说，T值较大，所以该步骤为一长时过程。

此外，在实际系统中，T值的确定可以有两种方法：一是采用固定值，由系统初始确定；二是采用可变T值，即T值随信道时变情况的变化(如车速变化)而变化，信道时变越快时T值越小，信道时变越慢时T值越大。

(2)R_t(i*T)＝ρR_t((i-1)*T)+(1-ρ)E{H^HH}，即根据(i-1)*T时刻的信道相关值R_t((i-1)*T)，以及时间段[(i-1)*T，i*T]内的平均值E{H^HH}进行加权求得i*T时刻的信道相关值R_t(i*T)，其中ρ称作遗忘因子，其数值由系统初始选定。

在步骤S422，对步骤S421中计算所得的发送相关矩阵R_t进行特征值分解(EVD)，得到n_T个特征向量以及n_T个特征值。并且，这n_T个特征向量与n_T个特征值一一对应。

然后，在步骤S423，从n_T个特征值中选取最大的N个特征值用λ_i来表示，其中i＝1，2，...，N，并且满足λ₁≥λ₂≥...≥λ_N。于是，得到一个包含N个波束的发送波束集合W＝{w₁，w₂，...，w_N}，其中w_i为与特征值λ_i相对应的特征向量。

在步骤S424，确定功率分配矩阵 $P=\mathrm{diag}\{\sqrt{P_1},\sqrt{P_2},\·\·\·,\sqrt{P_N}\},$ 这里可以三种功率分配方法：

(1)等功率分配方法，即P_i＝P_total/N，i＝1，2，...，N，其中P_total为发送总功率限制；

(2)基于“注水”的功率分配方法。该方法中将利用前面(1.2)中计算所得的N个特征值{λ₁，λ₂，...，λ_N}，并由此得到“注水”功率分配 $P_i={(\mathrm{\&mu;}-\frac{{\mathrm{N\&sigma;}}_n^2}{P_{\mathrm{total}}{\mathrm{\&lambda;}}_i})}_{+},$ 其中μ为一常数(通过μ值的选取满足发送总功率限制P_total)，σ_n ²为噪声方差，函数 ${\left(x\right)}_{+}=\left\{\begin{array}{cc}x& x\&GreaterEqual;0\\ 0& x<0\end{array}\right..$

(3)基于特征值的功率分配方法，按此方法得到的功率分配结果为 $P_i=\frac{{\mathrm{\&lambda;}}_i{P}_{\mathrm{total}}}{\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{\&lambda;}}_i}.$ 该方法中，每个波束上的功率分配与其对应特征值大小成正比。该方法与上面“注水”功率分配有相似的思想，即特征值越大的波束上分配越多的发送功率，但该方法功率分配复杂度要更低。

在步骤S425，将所得的发送波束集合W＝{w₁，w₂，...，w_N}及功率分配矩阵 $P=\mathrm{diag}\{\sqrt{P_1},\sqrt{P_2},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,\sqrt{P_N}\}$ 通过反馈信道221反馈回发送端，其反馈时间间隔同确定相关矩阵的时间间隔，亦为T。这样，结束了发送端的参数确定操作。

在接收端将确定的参数反馈到发送端之后，在每个发送时刻，发送端根据接收端反馈的发送波束集合W＝{w₁，w₂，...，w_N}及功率分配矩阵 $P=\mathrm{diag}\{\sqrt{P_1},\sqrt{P_2},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,\sqrt{P_N}\},$ 进行发送信号预处理，并将处理后的信号发送出去。

如图3所示，在步骤S411，在正交变换单元201对原始发送符号进行正交变换。原始发送符号为一M×1向量，例如图2中s＝[s₁，s₂，...，s_M]^T。正交变换操作可以用左乘(N×M)正交矩阵U来实现，正交变换后的输出为N×1的向量a＝Us＝[a₁，s₂，...，a_N]^T。这里，对正交变换矩阵U没有特别要求，只要求其满足正交性，即U^HU＝I，I为单位阵。比如，对于M＝N＝2，M＝N＝3和M＝N＝4时可以分别采用如下矩阵作为正交变换矩阵：

$U_2=\frac{\sqrt{2}}{2}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right]$

$U_3=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{ccc}1& \sqrt{2}& 1\\ 1& -\sqrt{2}& 1\\ \sqrt{2}& 0& -\sqrt{2}\end{array}\right]$

$U_4=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& -1& 1\end{array}\right]$

在步骤S412，功率分配单元202根据接收端反馈的功率分配矩阵 $P=\mathrm{diag}\{\sqrt{P_1},\sqrt{P_2},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,\sqrt{P_N}\},$ 对正交变换后的输出a＝Us＝[a₁，s₂，...，a_N]^T进行功率分配。功率分配后的输出表示为

$b=\mathrm{Pa}={[b_1,b_2,...,b_N]}^T={[\sqrt{P_1}{a}_1,\sqrt{P_2}{a}_2,...,\sqrt{P_N}{a}_N]}^T.$

然后，在步骤S413，波束形成单元204通过天线104将功率分配后的N个发送符号b＝[b₁，b₂，...，b_N]^T用发送波束集合W＝{w₁，w₂，...，w_N}发送出去。具体地，在发送时刻1，用发送波束w₁发送符号b₁，即此时n_T个发送天线上发送的信号为b₁w₁；在发送时刻2，用发送波束w₂发送符号b₂，即此时n_T个发送天线上发送的信号为b₂w₂；依次类推，即在时间上依次用波束集合W中的波束w₁，w₂，...，w_N将N个发送符号发送出去，每个发送时刻用1个波束发送1个符号。这样，图2中从发送天线104发送的信号可以表示为C＝W·diag{b₁，b₂，...，b_N}，其中C＝[c₁，c₂，...，c_N]，c_i为(n_T×1)向量，表示在时刻i天线上的发送信号，W＝[w₁，w₂，...，w_N]，其中w_i亦为(n_T×1)向量。

以上第二步中从步骤S411到S413的数据预处理过程是一个重复过程，即在每个原始符号向量s＝[s₁，s₂，...，s_M]^T发送之前，都要进行一遍上述的预处理操作。

如图3所示，在发送端如上所述将符号发送出去之后，流程转入接收端。在步骤S402，接收端通过接收天线111在收到发送端在时间上依次用N个波束发送的信号之后，根据相应参数，即正交矩阵U、发送波束集合W、功率分配矩阵 $P=\mathrm{diag}\{\sqrt{P_1},\sqrt{P_2},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,\sqrt{P_N}\}$ 以及当前信道特性矩阵H来进行信号的检测。

具体地，首先在MIMO检测单元211中，对接收端的n_R个接收天线收到的信号进行合并，如下：

根据以上定义，在连续N个时间段内的接收信号为

                X＝HC+[n₁  n₂  ...  n_N]

其中X＝[x₁，x₂，...，x_N]，x_i为(n_R×1)向量，表示在时刻i天线接收的信号，n_i为(n_R×1)噪声向量。对x_i进行最大比合并得到，y＝[y₁，y₂，...，y_N]，

其中

                y_i＝(Hw_i)x_i

于是，得到

                y＝H₀s+α                  (1)

其中等效信道

且α＝[α₁，α₂，...，α_N]，α_i为方差为(Hw_i)^HHw_iσ²的高斯白噪声。

其次，在MIMO检测单元211中，采用传统MIMO检测方法对合并后的信号进行检测。从(1)式可见，在信号合并后的形式与传输MIMO中的信号形式完全相同，因此，这里可以用任一种传统MIMO检测方法来对发送信号进行检测，如线性检测方法，干扰抵消检测，最大似然检测等等。唯一不同的是，将传统MIMO检测中用到的信道特性矩阵用这里的等效信道特性矩阵H₀代替。

接下来，在步骤S403，判断是否需要为发送端重新确定发送波束集合W＝{w₁，w₂，...，w_N}及功率分配矩阵 $P=\mathrm{diag}\{\sqrt{P_1},\sqrt{P_2},\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;,\sqrt{P_N}\},$ 若是，则转到步骤S401。

前面提到，由于信道统计特性在长时间内保持不变，因此在此对信道二阶统计特性的估计，以及对发送波束集合W和功率分配矩阵P的确定和反馈操作是一个长时过程，即很长时间执行一次，其具体时间长度如上所述的时间T。在这里，即是对时间进行计数，当距离上一次确定发送波束集合时刻时间间隔为T时，则转到步骤S401，重新确定发送波束集合W和功率分配矩阵P。

图5所示为本发明所采用的发送分集方法与传统的发送分集方法的性能比较，其中示出了在传统发送分集方法与本发明方法下的系统BER(误码率)性能比较。如图5所示，考虑了两种环境：发送天线数n_T为2和4。两种环境下，对应传输速率分别为1和1/2。接收天线数n_R皆为1，接收端采用ZF(迫零)检测，调制参数为QPSK。另外，2个发送天线和4个发送天线下的发送相关矩阵分别为

$R_2=\left[\begin{array}{cc}1& 0.97e^{0.34\mathrm{\&pi;j}}\\ 0.{97e}^{-0.34\mathrm{\&pi;j}}& 1\end{array}\right]$

和

$R_4=\left[\begin{array}{cccc}1& {0.97e}^{0.34\mathrm{\&pi;j}}& {0.89e}^{0.68\mathrm{\&pi;j}}& {0.77e}^{0.99\mathrm{\&pi;j}}\\ {0.97e}^{-0.34\mathrm{\&pi;j}}& 1& {0.97e}^{0.34\mathrm{\&pi;j}}& {0.89e}^{0.68\mathrm{\&pi;j}}\\ 0.{89e}^{-0.68\mathrm{\&pi;j}}& 0.{97e}^{-0.34\mathrm{\&pi;j}}& 1& {0.97e}^{0.34\mathrm{\&pi;j}}\\ {0.77e}^{-0.99\mathrm{\&pi;j}}& 0.8{9e}^{-0.68\mathrm{\&pi;j}}& {0.97e}^{-0.34\mathrm{\&pi;j}}& 1\end{array}\right]$

对应于ITU中天线间隔为λ/2，传输方向为20°，角度扩展为5°的情况，同时假设接收非相关。由图5的结果可见，与传统方法相比，采用本发明的方法可以获得更好的BER性能。

此外，尽管在上面的说明中需要接收端确定功率分配矩阵P和波束形成集合W，并且接收端在发送符合之前对其进行了功率分配操作，但是如本领域的普通技术人员清楚的那样，功率分配矩阵和功率分配操作并不是必须的，因为它只是对发送的各个符号的功率进行了优化，并不参与信道之间的相关性的消除。

因此，以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (20)

1、一种用于MIMO通信系统中的发送分集方法，所述MIMO通信系统包括接收设备和发送设备，所述发送分集方法包括步骤：

发送设备通过正交变换将M个原始符号复用成N个发送符号，其中M和N是自然数；

接收设备根据信道的二阶统计特性确定分别针对N个发送符号的N个波束形成参数；

接收设备通过反馈信道将确定的N个波束形成参数发送给接收设备；以及

发送设备在时间上依次用与N个波束形成参数相对应的波束发送N个发送符号。

2、如权利要求1所述的发送分集方法，其特征在于，在发送设备发送N个发送符号的步骤之前，还包括步骤：

接收设备确定与N个波束形成参数相对应的N个功率分配系数；

接收设备通过反馈信道将确定的N个功率分配系数发送给接收设备；以及

发送设备根据N个功率分配系数为N个发送符号分配功率。

3、如权利要求2所述的发送分集方法，其特征在于，接收设备根据信道的二阶统计特性确定针对N个发送符号的N个波束形成参数的步骤包括：

估计信道的特性矩阵；

根据信道的特性矩阵获得发送相关矩阵；

对发送相关矩阵进行特征值分解，以获得多个特征向量和与所述多个特征向量相对应的多个特征值；

从所述多个特征向量中选取与多个特征值中最大的N个特征值相对应的N个特征向量，作为N个波束形成参数。

4、如权利要求2或3所述的发送分集方法，其特征在于，接收设备确定与N个波束形成参数相对应的N个功率分配系数的步骤包括步骤：

接收设备为N个波束形成参数确定相同的N个功率分配系数。

5、如权利要求3所述的发送分集方法，其特征在于，接收设备确定与N个波束形成参数相对应的N个功率分配系数的步骤包括步骤：

通过‘注水’方法，利用所述N个特征值{λ₁，λ₂，...，λ_N}，得到功率分配系数 $P_i={(\mathrm{\&mu;}-\frac{{\mathrm{N\&sigma;}}_n^2}{P_{\mathrm{total}}{\mathrm{\&lambda;}}_i})}_{+},$ 其中μ为一常数，通过μ值的选取满足发送总功率限制P_total，σ_n ²为噪声方差，函数 ${\left(x\right)}_{+}=\left\{\begin{array}{cc}x& x\&GreaterEqual;0\\ 0& x<0\end{array}\right..$

6、如权利要求3所述的发送分集方法，其特征在于，接收设备确定与N个波束形成参数相对应的N个功率分配系数的步骤包括步骤：

以与每个波束形成参数相对应的功率分配系数与其特征值大小成正比的方式确定N个功率分配系数。

7、如权利要求2所述的发送分集方法，其特征在于，每隔预定的时间间隔，接收设备确定与N个波束形成参数相对应的N个功率分配系数。

8、如权利要求7所述的发送分集方法，其特征在于，所述预定的时间间隔在信道时变快的情况下比在信道时变慢的情况下小。

9、如权利要求2所述的发送分集方法，其特征在于，每隔预定的时间间隔，接收设备根据信道的二阶统计特性确定分别针对N个发送符号的N个波束形成参数。

10、如权利要求9所述的发送分集方法，其特征在于，所述预定的时间间隔在信道时变快的情况下比在信道时变慢的情况下小。

11、一种包括发送设备和接收设备的MIMO通信系统，

所述接收设备包括：

参数确定装置，用于根据信道的二阶统计特性来确定N个波束形成参数，并通过反馈信道将确定的N个波束形成参数发送给发送设备；

所述发送设备包括：

正交变换装置，用于通过正交变换将M个原始符号复用成N个发送符号，其中M和N是自然数；

波束形成装置，用于在时间上依次用与N个波束形成参数相对应的波束发送N个发送符号。

12、如权利要求11所述的MIMO通信系统，其特征在于，

所述参数确定装置还确定与N个波束形成参数相对应的N个功率分配系数，并通过反馈信道将N个功率分配系数发送给接收设备；

所述发送设备还包括：

功率分配装置，设置在正交变换装置和波束形成装置之间，用于根据所述N个功率分配系数为N个发送符号分配功率。

13、如权利要求12所述的MIMO通信系统，其特征在于，所述接收设备还包括信道估计装置，用于估计信道的特性矩阵；

以及，所述参数确定装置根据信道的特性矩阵获得发送相关矩阵，对发送相关矩阵进行特征值分解，以获得多个特征向量和与所述多个特征向量相对应的多个特征值，并从所述多个特征向量中选取与多个特征值中最大的N个特征值相对应的N个特征向量，作为N个波束形成参数。

14、如权利要求12所述的MIMO通信系统，其特征在于，参数确定装置为N个波束形成参数确定相同的N个功率分配系数。

15、如权利要求13所述的MIMO通信系统，其特征在于，参数确定装置通过‘注水’方法，利用所述N个特征值{λ₁，λ₂，...，λ_N}，得到功率分配系数 $P_i={(\mathrm{\&mu;}-\frac{{\mathrm{N\&sigma;}}_n^2}{P_{\mathrm{total}}{\mathrm{\&lambda;}}_i})}_{+},$ 其中μ为一常数，通过μ值的选取满足发送总功率限制P_total，σ_n ²为噪声方差，函数 ${\left(x\right)}_{+}=\left\{\begin{array}{cc}x& x\&GreaterEqual;0\\ 0& x<0\end{array}\right..$

16、如权利要求13所述的MIMO通信系统，其特征在于，参数确定装置以与每个波束形成参数相对应的功率分配系数与其特征值大小成正比的方式确定N个功率分配系数。

17、如权利要求12所述的MIMO通信系统，其特征在于，每隔预定的时间间隔，参数确定装置确定与N个波束形成参数相对应的N个功率分配系数。

18、如权利要求17所述的MIMO通信系统，其特征在于，所述预定的时间间隔在信道时变快的情况下比在信道时变慢的情况下小。

19、如权利要求12所述的MIMO通信系统，其特征在于，每隔预定的时间间隔，参数确定装置根据信道的二阶统计特性确定分别针对N个发送符号的N个波束形成参数。

20、如权利要求19所述的MIMO通信系统，其特征在于，所述预定的时间间隔在信道时变快的情况下比在信道时变慢的情况下小。

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