CN1973451A - 在多天线通信系统中通过用于伪随机发射导引的导引矩阵进行空间处理 - Google Patents

Abstract

本申请描述了用于生成和使用用于进行伪随机发射导引(PRTS)的导引矩阵的技术。对于PRTS，发射实体使用导引矩阵进行空间处理，从而使数据传输观测到由用于进行数据传输的实际信道和用于进行PRTS的所述导引矩阵形成的全体“有效”信道。可以通过选择一个基本矩阵来生成所述导引矩阵，该基本矩阵可以是Walsh矩阵或Fourier矩阵。然后，选择不同的标量组合，每个组合包括用于所述基本矩阵的至少一行的至少一个标量。各标量可以是实数值或复数值(例如，+1、－1、+j或－j，其中j＝)。通过将所述基本矩阵乘以各个不同的标量组合，生成不同的导引矩阵。所述导引矩阵是所述基本矩阵的不同排列形式。

Description

在多天线通信系统中通过用于伪随机发射导引 的导引矩阵进行空间处理

发明领域

本发明主要涉及数据通信，更具体的说，涉及针对多天线通信系统中的数据传输执行空间处理的技术。

技术背景

多天线通信系统采用多个发射天线和一个或多个接收天线进行数据传输。因此，多天线系统可以是多输入多输出(MIMO)系统或多输入单输出(MISO)系统。MIMO系统采用发射实体处的多个(N_T)发射天线和接收实体处的多个(N_R)接收天线进行数据传输，故将其表示成N_R×N_T系统。可以将N_T个发射天线和N_R个接收天线形成的MIMO信道分解为N_S个空间信道，其中N_S≤min{N_T，N_R}。这N_S个空间信道可用于以提高可靠性和/或总吞吐量的方式来发射数据。MISO系统采用多个(N_T)发射天线和单个接收天线进行数据传输。N_T个发射天线和单个接收天线形成的MISO信道由单个空间信道组成。

每个空间信道可能会经受各种恶劣的信道状况，例如衰落、多径以及干扰影响。MIMO信道的N_S个空间信道也可能会经受不同的信道状况，并可能实现不同的信号与噪声加干扰比(SNR)。空间信道的SNR确定其传输容量，后者通常由可以可靠地在空间信道上传输的特定数据速率进行量化。对于时变无线信道来说，信道状况随时间而改变，并且，每个空间信道的SNR也随时间而改变。

为了使吞吐量最大化，多天线系统可以利用某种形式的反馈，从而使得接收实体估计空间信道，并提供表示各空间信道的信道状况或传输容量的反馈信息。然后，发射实体可以基于该反馈信息调整各空间信道上的数据传输。但是，由于各种原因可能得不到反馈信息。例如，多天线系统可能不支持来自接收实体的反馈传输，或者，无线信道的变化可能快于接收实体可以估计无线信道和/或发回反馈信息的速率。在任何情况下，如果发射实体不知道信道状况，那么，它需要以低速率发射数据，从而，即使在最差的信道状况下，接收实体也可以可靠地将数据传输进行解码。该系统的性能将受制于预期的最差信道状况，这是我们很不希望的。

为了提高反馈信息不可用时的性能，发射实体可以执行空间处理，从而，数据传输在一延长的时间段内观测不到最差的信道状况，如下所述。然后，可以将更高的速率用于数据传输。但是，该空间处理对发射实体并可能对接收实体带来附加的复杂度。

因此，在该领域中，需要执行具有最小复杂度的空间处理的技术，以提高多天线系统中数据传输的性能。

发明内容

本申请中描述了生成以及使用用于进行伪随机发射导引(PRTS)的导引矩阵的技术。PRTS指由发射实体使用导引矩阵执行的空间处理，以便数据传输观测到所有“有效”信道。这些有效信道是由用于进行数据传输的实际MIMO或MISO信道和用于进行PRTS的导引矩阵形成的。采用PRTS，数据传输在一延长的时间段内观测不到单个恶劣信道的实现，以及，性能不受制于最差的信道状况。

可以生成导引矩阵，从而简化针对PRTS的计算。首先，可以通过选择一个基本矩阵来生成一组导引矩阵，该基本矩阵可以是Walsh矩阵、Fourier矩阵或其它具有正交列的酉矩阵。然后，选择不同的标量组合，每个组合包括用于所述基本矩阵的至少一行的至少一个标量，每行对应着一个标量。各标量可以是实数值或复数值。通过将所述基本矩阵乘以各不同的标量组合而生成不同的导引矩阵，如下所述。因此，所述不同的导引矩阵是所述基本矩阵的不同排列形式，并保持所述基本矩阵的某些期望特性(例如，酉特性)。通过选择适当的基本矩阵(例如，Walsh矩阵)和适当的标量(例如，+1、-1、+j以及-j，其中， 所述导引矩阵的元素属于包括有{+1，-1，+j，-j}的集合。在该情况下，可以用简单的位操作实现数据符号与导引矩阵的元素的相乘，如下所述。

可以用所述导引矩阵的列形成用于进行MISO传输的导引向量集合。也可以将各导引向量视为仅包括一列的退化(degenerated)导引矩阵。下面进一步详细地说明本发明的各个方面和实施例。

附图简述

图1示出了具有接入点和用户终端的多天线系统；

图2示出了用于进行伪随机发射导引的导引矩阵和导引向量的生成过程；以及

图3的框图示出了多天线发射实体、单天线接收实体以及多天线接收实体。

具体实施方式

这里使用的“示例性的”一词意味着“用作例子、例证或说明”。这里被描述为“示例性”的任何实施例不应被解释为比其它实施例更优选或更具优势。

图1示出了具有接入点(AP)110和用户终端(UT)120的多天线系统100。接入点一般为与用户终端进行通信的固定站，接入点也可称为基站或其它术语。用户终端可以是固定的或移动的，其也可称为移动台、无线设备、用户设备或其它术语。系统控制器130与接入点耦合，并为这些接入点提供协作和控制。

接入点110配备有多个用于进行数据传输的天线。每个用户终端120可以配备有单个或多个用于进行数据传输的天线。用户终端可以与接入点进行通信，也可以与另一个用户终端点对点地进行通信。在以下描述中，发射实体可以是接入点或用户终端，接收实体也可以是接入点或用户终端。发射实体配备有多个(N_T)发射天线，接收实体可以配备有单个或多个(N_R)天线。当接收实体配备有单个天线时，为MISO传输，当接收实体配备有多个天线时，为MIMO传输。

系统100可以是单载波系统或多载波系统。可以用正交频分复用(OFDM)、其它多载波调制技术或其它结构获取多载波。OFDM有效地将全部系统带宽分成多个(N_F)正交的子带，其也被称为音频、子载波、频率段和频率信道。利用OFDM，每个子带与可用数据进行调制的相应子载波相关联。

在系统100中，发射实体可以使用伪随机发射导引(PRTS)将数据发射到接收实体，从而提高性能。使用PRTS，发射实体执行空间处理，因此，数据传输观测到全部有效信道，且不会在单个差的信道实现上停留一延长的时间段。因此，性能不受制于最差的信道状况。

可以将在发射实体处针对伪随机发射导引的空间处理表示为：

x(m)＝ V(m)· s(m)，公式(1)

其中， s(m)是N_T×1向量，其具有将要在传输跨度m中发送的N_T个数据符号；

V(m)是用于传输跨度m的N_T×N_T导引矩阵；以及

x(m)是N_T×1向量，其具有将要在传输跨度m中从N_T个发射天线发送的N_T个发射符号。

这里使用的“数据符号”是数据的调制符号，“导频符号”是导频的调制符号，以及“发射符号”是从发射天线发送的符号。导频符号是发射和接收实体都先验得知的。

传输跨度可以涵盖时间和/或频率维度。对于单载波系统来说，传输跨度可以对应于一个符号周期，其是传输一个数据符号的时间间隔。对于诸如利用OFDM的MIMO系统之类的多载波系统来说，传输跨度可以对应于一个OFDM符号周期中的一个子带。因此，m可以是时间和/或频率的索引。也可以将传输跨度称为传输间隔、信号间隔、时隙或其它术语。

伪随机发射导引可用于实现发射分集或空间扩频，并且，也可以与导引模式(steered mode)组合起来进行使用，如下所述。下面还对接收实体处的空间处理进行描述。

1. 导引矩阵的产生

发射实体可以用导引矩阵(或发射矩阵)集合针对伪随机发射导引进行空间处理，可以将该导引矩阵集合表示成{ V}或 V(i)，其中i＝1...L，其中L可以是大于1的任何整数。导引矩阵应是酉矩阵并满足如下条件：

V ^H(i)· V(i)＝ I，其中i＝1...L，公式(2)

其中， I是单位矩阵，其对角线上为1而其它地方是零。各导引矩阵V(i)包括N_T列，并可以表示成 V(i)＝[ v1(i) v ₂(i)... v _NT(i)]。公式(2)指示，V(i)的每一列应具有单位能量，即‖ V _a(i)‖＝ V _a ^H(i)· V _a(i)＝1，其中a＝1...N_T。这一条件保证了用 V(i)同时发射的N_T个数据符号具有相同的功率。公式(2)还指示， V(i)的任何两列的厄密(Hermitian)内积应为零，即 V _a ^H(i)· V _b(i)＝0，其中a＝1...N_T，b＝1...N_S，且a≠b。这一条件保证了同时发射的N_T个数据符号在发射天线处彼此正交。

可以通过各种方式生成L个导引矩阵的集合。在一个实施例中，由基本矩阵生成L个导引矩阵，该基本矩阵优选是酉矩阵。该基本矩阵可以作为这L个导引矩阵中的一个。其它L-1个导引矩阵可以通过将基本矩阵的行乘以不同的标量来生成，如下所述。通常，标量可以是任何实数值或复数值。但是，为了保证导引矩阵是酉矩阵，对标量进行选择，以使其具有单位量值和在0和2π(或0°和360°)之间的相位。

在一个实施例中，基本矩阵是Walsh矩阵。可以将2×2Walsh矩阵 W _2×2和4×4Walsh矩阵 W _4×4表示成：

${\underset{-}{W}}_{2\×2}\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right]$ 和 ${\underset{-}{W}}_{4\×4}\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& -1& 1\end{array}\right],$ 公式(3)

可以由较小尺寸的Walsh矩阵 W _N×N形成较大尺寸的Walsh矩阵W _2N×2N，如下：

${\underset{-}{W}}_{2N\×2N}\left[\begin{array}{cc}{\underset{-}{W}}_{N\×N}& {\underset{-}{W}}_{N\×N}\\ {\underset{-}{W}}_{N\×N}& -{\underset{-}{W}}_{N\×N}\end{array}\right],$ 公式(3)

如公式(4)所示，Walsh矩阵具有的维度是2的幂(例如，2、4、8等)，因为这些矩阵是以该方式形成的。

对于N_R×2系统，其中N_R≥2，可以由Walsh矩阵 W _2×2生成四个示例性的导引矩阵，如下：

${{\underset{-}{W}}^1}_{2\×2}=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ 1& -1\end{array}\right],$ ${{\underset{-}{W}}^2}_{2\×2}=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ -1& 1\end{array}\right],$ ${{\underset{-}{W}}^3}_{2\×2}=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ j& -j\end{array}\right],$ 以及 ${{\underset{-}{W}}^4}_{2\×2}=\left[\begin{array}{cc}1& 1\\ -j& j\end{array}\right],$

其中， W ¹ _2×2等于 W _2×2；

W ² _2×2是通过将 W _2×2的第二行乘以-1或e^jπ来获取的；

W ³ _2×2是通过将 W _2×2的第二行乘以+j或e^jπ/2来获取的；以及

W ⁴ _2×2是通过将 W _2×2的第二行乘以-j或e^-jπ/2来获取的。

其他的导引矩阵可以通过将 W _2×2的第二行乘以其它标量来生成，例如e^±j3π/4、e±^jπ/4、e^±jπ/8等。可以形成具有L个导引矩阵的集合，如下：V(1)＝g₂· W ¹ _2×2， V(2)＝g₂· W ² _2×2，等等，其中，乘以g₂＝1/_导致 V(i)的每一列具有单位能量。

对于N_R×4系统，其中N_R≥4，可以由Walsh矩阵 W _4×4生成四个示例性的导引矩阵，如下：

${{\underset{-}{W}}^1}_{4\×4}=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& -1& 1\end{array}\right],$ ${{\underset{-}{W}}^2}_{4\×4}=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ -1& 1& -1& 1\\ -1& -1& 1& 1\\ -1& 1& 1& -1\end{array}\right],$

${{\underset{-}{W}}^3}_{4\×4}=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ j& -j& j& -j\\ j& j& -j& -j\\ j& -j& -j& j\end{array}\right],$ 以及 ${{\underset{-}{W}}^2}_{4\×4}=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ j& -j& j& -j\\ 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& -1& 1\end{array}\right],$

其中， W ¹ _4×4等于 W _4×4；

W ² _4×4是通过将 W _4×4的第2至4行分别乘以-1来获取的；

W ³ _4×4是通过将 W _4×4的第2至4行分别乘以+j来获取的；以及

W ⁴ _4×4是通过将 W _4×4的第2行乘以+j来获取的。

可以形成具有L个导引矩阵的集合，如下： V(1)＝g₄· W ¹ _4×4，V(2)＝g₄· W ² _4×4，等等，其中，乘以 $g_4=1/\sqrt{4}=1/2$ 导致 V(i)的每一列具有单位能量。

通常，对于N×N基本矩阵来说，该基本矩阵的第2至4行可以分别单独乘以K个不同可能标量中的一个。因此，可以由用于N-1行的K个标量的K^N-1个不同组合获取K^N-1个不同的导引矩阵。例如，第2至4行可以分别单独乘以e^j0＝+1、e^jπ＝-1、e^jπ/2＝+j或e^-jπ/2＝-j的标量。在该情况下，对于N＝4来说，可以用四个不同标量由Walsh矩阵 W _4×4生成64个不同的导引矩阵。其他的导引矩阵可以用其它标量来生成，例如e^±j3π/4、e^±jπ/4、e^±jπ/8等。通常，基本矩阵的每一行可以与具有e^jθ形式的任何标量相乘，其中，θ可以是任何相位值。通常，N×N导引矩阵也可以由N×N Walsh矩阵来生成，如 V(i)＝g_N· W ¹ _N×N，其中， $g_N=1/\sqrt{N}.$

基于Walsh矩阵导出的导引矩阵具有某些理想特性。如果Walsh矩阵的行乘以标量±1和±j，那么，产生的导引矩阵的各元素是+1、-1、+j或-j，因此，仅对于实部或虚部具有非零值。在该情况下，可以仅用位操作执行数据符号与导引矩阵的元素的相乘。例如，复值数据符号a+jb与-1的相乘可以通过改变数据符号的实部和虚部的符号位来执行，即(a+jb)(-1+j0)＝-a-jb。与+j的相乘可以通过交换数据符号的实部和虚部并且改变实部的符号位来执行，即(a+jb)(0+j)＝-b+ja。与-j的相乘可以通过交换数据符号的实部和虚部并且改变实部和虚部的符号位来执行，即(a+jb)(0-j)＝-b-ja。因此，如果具有L个导引矩阵的集合属于包括有{+1，-1，+j，-j}的集合，那么，可以大大地简化由发射实体执行的针对伪随机发射导引的计算。

在另一实施例中，基本矩阵是Fourier矩阵。2×2 Fourier矩阵 D _2×2等于Walsh矩阵 W _2×2，即 D _2×2＝ W _2×2。可以将3×3 Fourier矩阵 D _3×3和4×4 Fourier矩阵 D _4×4表示成：

${\underset{-}{D}}_{3\×3}=\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 1\\ 1& e^{-j2\mathrm{\π}/3}& e^{-j4\mathrm{\π}/3}\\ 1& e^{-j4\mathrm{\π}/3}& e^{-j2\mathrm{\π}/3}\end{array}\right]$ 以及 ${\underset{-}{D}}_{4\×4}=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& j& -1& -j\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right],$ 公式(5)

通常，对于N×N Fourier矩阵 D _N×N来说，可以将 D _N×N的第m列的第n行中的元素d_n，m表示成：

$d_{n,m}=e^{-j2\mathrm{\π}\frac{(n-1)(m-1)}{N}},$ 其中，n＝{1...N}以及m＝{1...N}公式(6)与Walsh矩阵不同，可以形成任何方形维度的Fourier矩阵(例如2、3、4、5等)。

对于N_R×3系统，其中N_R≥3，可以由Fourier矩阵 D _3×3生成四个示例性的导引矩阵，如下：

${{\underset{-}{D}}^1}_{3\×3}=\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 1\\ 1& e^{-j2\mathrm{\π}/3}& e^{-j4\mathrm{\π}/3}\\ 1& e^{-j4\mathrm{\π}/3}& e^{-j2\mathrm{\π}/3}\end{array}\right],$ ${{\underset{-}{D}}^2}_{3\×3}=\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 1\\ -1& e^{\mathrm{j\π}/3}& e^{-\mathrm{j\π}/3}\\ -1& e^{-\mathrm{j\π}/3}& e^{\mathrm{j\π}/3}\end{array}\right],$

${{\underset{-}{D}}^3}_{3\×3}=\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 1\\ e^{\mathrm{j\π}/2}& e^{-\mathrm{j\π}/6}& e^{-j5\mathrm{\π}/6}\\ e^{\mathrm{j\π}/2}& e^{-j5\mathrm{\π}/6}& e^{-\mathrm{j\π}/6}\end{array}\right],$ ${{\underset{-}{D}}^4}_{3\×3}=\left[\begin{array}{ccc}1& 1& 1\\ e^{\mathrm{j\π}/2}& e^{-\mathrm{j\π}/6}& e^{-j5\mathrm{\π}/6}\\ 1& e^{-j4\mathrm{\π}/3}& e^{-j2\mathrm{\π}/3}\end{array}\right],$

其中， D ¹ _3×3等于D_3×3；

D ² _3×3是通过将 D _3×3的第2和3行分别乘以-1来获取的；

D ³ _3×3是通过将 D ^3×3的第2和3行分别乘以+j来获取的；以及

D ⁴ _3×3是通过将 D _3×3的第2行乘以+j来获取的。

第2和3行均可以单独乘以标量+1、-1、+j或-j。对于N＝3，可以用四个标量生成总共16个导引矩阵。其他的导引矩阵可以用其它的标量来生成，例如e^±j2π/3、e^±jπ/3、e^±jπ/4、e^±jπ/6等。可以形成具有L个导引矩阵的集合，如下： V(1)＝g₃· D ¹ _3×3， V(2)＝g₃· D ² _3×3，等等，其中，乘以 $g_3=1/\sqrt{3}$ 导致 V(i)的每一列具有单位能量。

对于N_R×4系统，其中N_R≥4，可以由Fourier矩阵 D _4×4生成四个示例性的导引矩阵，如下：

${{\underset{-}{D}}^1}_{4\×4}=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ 1& j& -1& -j\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right],$ ${{\underset{-}{D}}^2}_{4\×4}=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ -1& -j& 1& j\\ -1& 1& -1& 1\\ -1& j& 1& -j\end{array}\right],$

${{\underset{-}{D}}^3}_{4\×4}=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ j& -1& -j& 1\\ j& -j& j& -j\\ j& 1& -j& -1\end{array}\right],$ 以及 ${{\underset{-}{D}}^4}_{4\×4}=\left[\begin{array}{cccc}1& 1& 1& 1\\ j& -1& -j& 1\\ 1& -1& 1& -1\\ 1& -j& -1& j\end{array}\right],$

其中， D ¹ _4×4等于 D _4×4；

D ² _4×4是通过将 D _4×4的第2至4行分别乘以-1来获取的；

D ³ _4×4是通过将 D _4×4的第2至4行分别乘以+j来获取的；以及

D ⁴ _4×4是通过将 D _4×4的第2行乘以+j来获取的。

第2至4行均可以单独乘以+1、-1、+j或-j的标量。对于N＝4，可以用四个标量生成总共64个导引矩阵。其他的导引矩阵可以用其它的标量来生成，例如e^±j3π/4、e^±j2π/3、e^±jπ/3、e^±jπ/4、e^±jπ/6、e^±jπ/8等。可以形成具有L个导引矩阵的集合，如下： V(1)＝g₄· D ¹ _4×4， V(2)＝g₄· D ² _4×4，等等。

对于N＝4，Fourier矩阵 D _4×4的元素属于集合{+1，-1，+j，-j}。如果D _4×4的行乘以标量±1和±j，那么，所产生的导引矩阵的元素也属于集合{+1，-1，+j，-j}。那么在该情况下，可以简化空间处理的计算，如上所述。

对于N＝3，Fourier矩阵 D _3×3的元素属于包括有

$\{+1,-\frac{1}{2}+j\frac{\sqrt{3}}{2},-\frac{1}{2}-j\frac{\sqrt{3}}{2}\}$ 的集合。如果 D _3×3的行乘以标量e^±jπ/6(旋转±30°)、e^±jπ/3(旋转±60°)、e^±jπ/2(旋转±90°)、e^±j2π/3(旋转±120°)、e^±j5π/6(旋转±150°)和e^jπ-1(旋转±180°)，那么，所产生的矩阵的元素是这样的：至少一部分属于包括有{0，+1，-1，+1/2，-1/2}的集合。可以通过移位(如果需要的话，除以2)和符号位改变(如果需要的话)执行针对该部分的乘法。那么，复值数据符号a+jb与这种导引矩阵的一个元素相乘，将需要把一个分量同量值

进行至多一次实数相乘。

图2的流程图示出了用于伪随机发射导引的导引矩阵和导引向量的生成过程200。首先，获取基本矩阵(框212)。该基本矩阵可以是Walsh矩阵、Fourier矩阵或其它具有正交列的酉矩阵。Walsh矩阵可以简化PRTS的计算，但具有的维度是2的幂。可以形成具有任何维度的Fourier矩阵，以及，有些维度(例如，四)可以简化PRTS的计算。

然后，选择一个不同的标量组合，以生成一个新的导引矩阵(框214)。通常，将基本矩阵的第一行单独留出来(或乘以+1)，以及，可以将其它N-1行分别乘以K个可能标量中的任何一个，其中，通常N≥2以及K≥2。所选择的组合可以包括用于基本矩阵的2至N行的N-1个标量，每行对应着一个标量。可以选择K个标量，从而使所产生的导引矩阵的元素具有可以简化计算的格式。例如，K可以是4，以及，4个可能标量可以是+1、-1、+j以及-j。对于第一个导引矩阵，标量的组合可以均为+1。通常，选中的组合内0个、1个更更多个标量可以等于+1，这相当于基本矩阵的行乘以该标量无改变。在任何情况下，可以通过将基本矩阵的N-1行乘以所选择的N-1个标量的组合而形成新的导引矩阵(框216)。可以将所产生的导引矩阵存储在存储器中或立刻用于空间处理。

然后，做出是否需要另一导引矩阵的判断(框218)。如果答案为“是”，那么，流程返回到框214，以及，针对下一个导引矩阵选择不同的标量组合。如果正在生成具有L个导引矩阵的集合，那么，使用L个不同的标量组合，从而，对于集合不生成相同的导引矩阵。如果并不是正在生成导引矩阵，那么，可以通过避免生成相同导引矩阵的方式为各导引矩阵选择标量组合，例如，在预定数量的传输跨度内。

可以通过确定的方式来选择不同的标量组合，从而避免重复。例如，对于N＝4以及K＝4来说，可以使用三位数的基4计数器，其具有标为x、y以及z的数字。数字x可以与基本矩阵的第二行相关联，数字y可以与第三行相关联，以及，数字z可以与第四行相关联。各数字的范围为0到3。如果x＝0，那么针对基本矩阵的第二行可以使用标量+1，如果x＝1，那么可以使用标量-1，如果x＝2，那么可以使用标量+j，如果x＝3，那么可以使用标量-j。数字y和z类似地判断哪些标量分别使用于基本矩阵的第3和4行。在框214中，针对各新的导引矩阵，可以增加计数器。例如，计数器可以从000计数到003，然后从010到013，然后从020到023，然后从030到033，然后从100到103，等等，最后从330到333。计数器的三个数字(xyz)将判定哪些标量使用于基本矩阵的第2至4行。也可以使用其它机制和方案来选择不同的标量组合，以用于基本矩阵的行，从而生成不同的导引矩阵。在框214中已经选择了不同的标量组合之后，在框216中，使用该标量组合生成另一导引矩阵。

返回到步骤218中，如果不需要另一导引矩阵(例如，因为已经生成了该集合的所有L个导引矩阵)，那么，如果对于MISO传输需要的话，可以形成导引向量的集合(框220)。可以使用在框212至218中生成的导引矩阵的列来形成导引向量。然后，该流程结束。

以上述方式生成的导引矩阵是基本矩阵的不同排列方式，其中，该排列方式取决于不同的标量组合。对标量进行选择，使其具有单位量值，从而使导引矩阵为酉矩阵。可以对标量进一步进行选择，从而使导引矩阵的元素可以简化PRTS的计算。由Walsh矩阵或Fourier矩阵生成的各导引矩阵的元素也具有相等的量值 这简化了这些元素的缩放并提供其它益处。

可以基于基本矩阵生成用于进行伪随机发射导引的导引矩阵和导引向量，并将其存储在存储器中。然后，可以为每个传输跨度选用一个导引矩阵/向量，以及，从存储器中获取所选择的导引矩阵/向量。或者，也可以在需要时实时地生成导引矩阵/向量。

如上所述，可以将各导引向量视为仅包括一列的退化(degenerated)导引矩阵。因此，这里所使用的矩阵可以包括一列或多列。

2. 导引矩阵的选择

可以通过各种方式选择使用集合中的L个导引矩阵。在一个实施例中，以确定的方式从具有L个导引矩阵的集合中选择导引矩阵。例如，可以从头至尾地循环遍这L个导引矩阵，并按顺序加以选择，从V(1)开始，然后是 V(2)，以此类推，最终是 V(L)。在另一实施例中，以伪随机的方式从集合中选择导引矩阵。例如，可以基于函数f(m)来选择用于每个传输跨度m的导引矩阵，即 V(f(m))，函数f(m)伪随机地选择L个导引矩阵中的一个矩阵。在又一实施例中，以“变换排列(permutated)”的方式从集合中选择导引矩阵。例如，可以从头至尾地循环遍这L个导引矩阵，并按顺序选择使用的导引矩阵。然而，每次循环的起始导引矩阵可以是以伪随机的方式加以选择的，而不必总是 V(1)。也可以采用其它方式选择L个导引矩阵。

导引矩阵的选择也可以取决于集合中导引矩阵的数量(L)及用于传输块中进行伪随机发射导引的传输跨度的数量(M)。分组传输可以对应于分组数据、码块或码字、OFDM符号、协议数据单元(PDU)等。通常，导引矩阵的数量(L)可以大于、等于或小于传输块长度(M)。如果L＝M，则可以为用于传输块的M个传输跨度中的每一个传输跨度选择一个不同的导引矩阵。如果L＜M，则将导引矩阵重复用于每个传输块。如果L＞M，则将这些导引矩阵的一个子集用于每个传输块。对于所有这三种情况，可以通过确定的方式、伪随机的方式或变换排列的方式选择导引矩阵，如上所述。

3  MIMO传输

在系统100内，多天线发射实体和多天线接收实体之间存在MIMO信道。对于单载波系统而言，由发射实体处的N_T个天线和接收实体处的N_R个天线形成的MIMO信道可以用一个N_R×N_T维的信道响应矩阵H来表征，可以将该矩阵表示为：

公式(7)

其中，项h_i，l表示发射天线l与接收天线i之间的耦合或复增益，i＝1...N_R，j＝1...N_T。为简单起见，假设MIMO信道是满秩的，其具有N_S＝N_T≤N_R。

对于MIMO传输，发射实体可以针对伪随机发射导引进行空间处理，如下：

x _mimo，pr(m)＝ V(m)·s(m)，    公式(8)

其中， x _mimo，pr(m)是一个向量，其具有将在传输跨度m中从N_T个发射天线发送的N_T个发射符号。可以从具有L个导引矩阵的集合中选择用于每个传输跨度的导引矩阵 V(m)，如上所述。如果系统利用OFDM，那么，在用于数据传输的每个子带上发送数据符号的一个子流。然后，发射实体和接收实体将分别针对每个数据子带进行空间处理。

可以将在接收实体处的接收符号表示为：

r _pr(m)＝ H(m)· x _mimo，pr(m)+ n(m)＝ H(m)· V(m)· s(m)+ n(m)

      ＝ H _eff(m)· s(m)+ n(m)，    公式(9)

其中， r _pr(m)是一个向量，其具有来自N_R个接收天线的N_R个接收符号；

H _eff(m)是用于传输跨度m的一个N_T×N_T维有效MIMO信道响应矩阵，其是 H _eff(m)＝ H(m)· V(m)；以及

n(m)是噪声向量。

为简单起见，假定噪声是加性高斯白噪声(AWGN)，其具有零均值向量和协方差矩阵 Λ＝σ²· I，其中σ²是接收实体观测到的噪声方差。

在发射实体处利用导引矩阵 V(m)进行空间处理导致 s(m)中的数据符号观测到有效MIMO信道响应 H _eff(m)，其包括实际信道响应H(m)和导引矩阵 V(m)。接收实体可以通过各种方式执行空间处理。

如果发射实体在未使用伪随机发射导引的情况下发射导频符号，那么，接收实体可以直接获取 H(m)的估计。为简单起见，这里的描述假定信道估计没有误差。接收实体可以基于在传输跨度m_p中从发射实体接收的导频符号，获取用于该传输跨度的 H(m_p)的估计。如果发射实体使用导引矩阵 V(m_d)在另一传输跨度m_d中发射数据符号，那么，接收实体可以导出用于该传输跨度的 H _eff(m_d)的估计，如下：H _eff(m_d)＝ H(m_p)· V(m_d)。假定MIMO信道响应在传输跨度m_p和m_d上是不变的，因此， H(m_d)＝ H(m_p)。如果合适地生成 V(m)，那么可以简化H _eff(m_d)的计算，如上所述。

如果发射实体使用伪随机发射导引发射导频符号，那么，接收实体可以直接获取 H _eff(m)的估计。接收实体可以基于在传输跨度m_p中从发射实体接收的导频符号，获取用于该传输跨度的 H _eff(m_p)的估计。如果导频符号是使用 V(m_p)进行发射的，则 H _eff(m_p)＝ H(m_p)· V(m_p)。然后，接收实体可以导出 H(m_p)的估计，如下： H(m_p)＝ H _eff(m_p)· V ^H(m_p)。如果发射实体使用导频矩阵 V(m_d)在另一传输跨度m_d中发射数据符号，那么，接收实体可以导出用于该传输跨度的 H _eff(m_d)的估计，如下： H _eff(m_d)＝ H(m_p)· V(m_d)。同样，假定MIMO信道响应在传输跨度m_p和m_d上是不变的，因此， H(m_d)＝ H(m_p)。如果合适地生成导引矩阵，那么可以简化 H(m_p)和 H _eff(m_d)的计算。

接收实体可以使用插值(interpolation)和/或外推(extrapolation)法来获取MIMO信道响应估计。例如，发射实体可以在总共N_F个子带的一个子集上发射导频符号。接收实体可以基于在每个导频子带m(其是用于导频传输的子带)上接收的导频符号，获取用于该子带的实际MIMO信道响应估计 H(m)或有效MIMO信道响应估计 H _eff(m)。如果接收实体获取 H _eff(m)，那么，它可以导出 H(m)，如上所述。然后，接收实体可以将用于所有导频子带的 H(m)进行插值和/或外推，从而获取用于所有相关子带的 H(m)。

对于用于数据传输的每个传输跨度m来说，接收实体可以使用H(m)或 H _eff(m)对 r _pr(m)中的接收符号执行空间处理(或空间匹配滤波)，从而获取检测符号的向量 其是发射数据符号的估计。接收实体也可以利用各种接收机处理技术来导出检测符号，包括：(1)信道相关矩阵求逆(CCMI)技术，也通常将其称为迫零技术；以及(2)最小均方误差(MMSE)技术。

接收实体可以使用有效MIMO信道响应估计旦 H _eff(m)执行接收机空间处理。表1总结了使用 H _eff(m)针对CCMI和MMSE技术的接收机空间处理，在表1中， M _ccmi(m)是用于CCMI技术的空间滤波器矩阵， M _mmse(m)是用于MMSE技术的空间滤波器矩阵， D _mmse(m)是用于MMSE技术的对角矩阵(其包含 M _mmse(m)的对角元素)。

表1

技术	接收机空间处理
			CCMI	_ ccmi(m)= M ccmi(m)· r pr(m)	接收机空间处理
M ccmi(m)=[ H eff H(m)· H eff(m)]-1· H eff H(m)	空间滤波器矩阵
		MMSE		_ mmse(m)= D mmse -1(m)· M mmse(m)· r pr(m)	接收机空间处理
M mmse(m)= H eff H(m)·[ H eff(m)· H eff H(m)+σ2· I]-1 D mmse(m)=diag[ M mmse(m)· H eff(m)]	空间滤波器矩阵

接收实体也可以使用实际MIMO信道响应估计 H(m)执行接收机空间处理。在该情况下，接收实体基于 H(m)和使用例如CCMI或MMSE技术，导出空间滤波器矩阵 M(m)，在该情况下， H(m)代替表1中的 H _eff(m)。然后，接收实体使用 M(m)对 r _pr(m)执行空间匹配滤波，以获取，

，其是 x(m)的估计，如下： $\underset{-}{\overset{^}{x}}\left(m\right)=\underset{-}{M}\left(m\right)\·{\underset{-}{r}}_{\mathrm{pr}}\left(m\right)$ 。接收实体 也对MMSE技术执行与D_mmse ^-1(m)的相乘。然后，接收实体用 V(m)对

执行空间解扩(或均衡)，以获取 _ _pr(m)，如下： ${\underset{\_}{\overset{^}{s}}}_{\mathrm{pr}}\left(m\right)={\underset{-}{V}}^H\left(m\right)\·\underset{-}{\overset{^}{x}}\left(m\right).$

以上描述假定：满秩的MIMO信道具有N_s=N_T≤N_R，并且，发射实体使用N_T×N_T导引矩阵进行空间处理。如果MIMO信道是秩亏的(rank deficient)，所以N_s<N_T≤N_R，或者，如果接收天线的数量小于发射天线的数量，所以N_S＝N_R＜N_T，那么，发射天线可以选择和使用每个N_T×N_T导引矩阵的N_S列进行空间处理。在该情况下， s(m)是一个N_T×1向量，具有用于N_S个数据符号流的N_S个数据符号，以及，x _mimo，pr(m)是一个N_S×1向量，具有用于N_T个发射天线的N_T个发射符号。发射实体可以将s(m)中的每个数据符号或 x _mimo，pr(m)中的每个发射符号乘以 $g_s=\sqrt{N_T/N_S},$ 从而，可用于每个发射天线的全部发射功率用于发射N_S个数据符号流。

伪随机发射导引可以用来根据导引矩阵的使用方式实现MIMO传输的发射分集或空间扩频。例如，包括导频部分(用于信道估计)和数据部分(携带数据符号块)的PDU可以在多个子带上以及多个符号周期中进行发射。为了实现发射分集，发射实体可以：(1)在多个子带上使用不同的导引矩阵；但(2)对于每个子带，在PDU的伪随机导引部分上使用相同的导引矩阵。在该情况下，用于PDU的导引矩阵仅是子带的函数，即 V(k)。发射实体可以在子带上使用尽可能多的不同导引矩阵，以实现更好的发射分集。

为了实现空间扩频，发射实体可以：(1)在多个子带上使用不同的导引矩阵；以及(2)对于每个子带，在PDU的伪随机导引部分上使用不同的导引矩阵。在该情况下，用于PDU的导引矩阵将会是子带和符号周期两者的函数，即 V(n，k)。对于空间扩频，只有接受方接收实体知道发射实体对于每个子带和每个符号周期所使用的导引矩阵，并且能够执行互补的空间解扩，以恢复出发射的PDU。其它的接收实体不知道该导引矩阵并且PDU传输在这些实体看来是空间随机的。因此，这些其它接收实体恢复出发射的PDU的可能性很低。

伪随机发射导引也可以用于针对导引模式实现空间扩频。对于导引模式，发射实体可以对 H(m)进行奇异值分解(singular valuedecomposition)，如下：

H(m)＝ U(m)· ∑(m)· E ^H(m)，    公式(10)

其中， U(m)是 H(m)左本征向量的一个N_R×N_R酉矩阵；

∑(m)是 H(m)奇异值的一个N_R×N_T对角矩阵；以及

E(m)是 H(m)右本征向量的一个N_T×N_T酉矩阵。

发射实体可以针对导引模式用空间扩频进行空间处理，如下：

x _mimo，sm(m)＝ E(m)· V(m)· s(m)，    公式(11)

如公式(11)所示，发射实体首先针对空间扩频，用 V(m)对 s(m)进行空间处理，然后针对导引模式，用 E(m)对得到的扩频符号进行空间处理。在MIMO信道的N_S个本征模式上发射扩频符号(而不是数据符号)。也可以将这些本征模式视为通过 H(m)的分解获取的正交空间信道。对于采用空间扩频的导引模式来说，数据符号观测到用于每个传输跨度的有效MIMO信道包括发射实体所用的 E(m)和 V(m)。对于空间扩频，发射实体在PDU的伪随机导引部分上使用不同的导引矩阵，并且，只有接受方接收实体知道这些导引矩阵。

对于采用空间扩频的导引模式来说，可以将接收实体处的接收符号表示为：

r _sm(m)＝ H(m)· x _mimo，sm(m)+n(m)＝ H(m)· V(m)· s(m)+ n(m)，公式(12)

接收实体针对导引模式进行空间处理和空间解扩，如下：

_ _sm(m)= M _sm(m)·= V ^H(m)· ∑ ^-1(m)· U ^H(m)· r _sm(m)= s(m)+ n(m), 公式(13)

其中， M _sm(m)是用于采用空间解扩的导引模式的空间滤波器矩阵，n′(m)是检测后噪声。可以将空间滤波器矩阵 M _sm(m)表示为：

M _sm(m)＝ V ^H(m)·∑^-1(m)· U ^H(m)    公式(14)

如公式(13)和(14)所示，接收实体能够通过首先使用∑ ^-1(m)· U ^H(m)进行导引模式的接收机空间处理，然后使用 V(m)进行空间解扩，从而恢复出发射的数据符号。

4. MISO传输

在系统100内，多天线发射实体和单天线接收实体之间存在MISO信道。对于单载波系统而言，由发射实体处的N_T个天线和接收实体处的单个天线形成的MISO信道可以用一个1×N_T维的信道响应行向量h来表征，可以将其表示为：

h＝[h₁h₂…h_NT]，    公式(15)

其中，项h_i(i＝1...N_T)表示发射天线i与单接收天线之间的耦合。多天线发射实体和单天线接收实体的每个不同组合之间存在不同的MISO信道。

发射实体可以使用伪随机发射导引，将数据从它的多个天线向单天线接收实体发射。发射实体可以生成具有L个导引向量的集合，可以将其表示成{ v}或 v(i)，i＝1...L，如上所述。

对于MISO传输，发射实体可以针对伪随机发射导引进行空间处理，如下：

x _miso(m)＝ v(m)·s(m)    公式(16)

其中，s(m)是将要在传输跨度m中发送的数据符号；

v(m)是用于传输跨度m的导引向量；以及

x _miso(m)是一个向量，其具有将要在传输跨度m中从M_T个发射天线发送的N_T个发射符号。

可以根据具有L个导引矩阵的集合导出用于每个传输跨度的导引向量 v(m)。集合{ V}中的每个导引矩阵 V(i)的N_T列可以用于形成N_T个不同导引向量。为了使用每个发射天线可用的全发射功率，可以将V(i)的各列乘以 并用作一个导引向量。

可以将接收实体处的接收符号表示为：

r(m)＝ h(m)· x _miso(m)+n(m)＝ h(m)· v(m)·s(m)+n(m)

    ＝h_eff(m)·s(m)+n(m)        公式(17)

其中，r(m)是传输跨度m的接收符号；

h_eff(m)是传输跨度m的有效单输入单输出(SISO)信道响应，其是h_eff(m)＝ h(m)· v(m)；以及

n(m)是对于传输跨度m接收实体处的噪声。

每个传输跨度m的有效SISO信道响应h_eff(m)是由该传输跨度的实际MISO信道响应 h(m)和该传输跨度的导引向量 v(m)来确定的。如果发射实体在不使用伪随机发射导引的情况下发射导频符号，那么，接收实体可以直接获取 h(m)的估计。然后，接收实体可以导出用于数据传输的每个传输跨度的 h(m)的估计，如下：h_eff(m)＝ h(m)· v(m)。假定MISO信道响应在用于导频和数据传输的传输跨度上是不变的。如果合适地生成 V(m)，那么可以简化h_eff(m)的计算，如上所述。

如果发射实体使用伪随机发射导引发射导频符号，那么，接收实体可以直接获取h_eff(m)的估计。每个传输跨度m的h_eff(m)的估计包括用于该传输跨度的导引向量 V(m)。为了估计维度为1×N_T的 h(m)，接收实体可以基于发射实体在N_T个传输跨度中使用N_T个导引向量发射的导频符号，获取N_T个传输跨度的h_eff(m)的估计。然后，接收实体可以导出 h(m)的估计，其基于：(1)N_T个传输跨度的N_T个不同h_eff(m)的估计；以及(2)用于这些传输跨度的N_T个导引向量。然后，接收实体可以计算具有数据传输的每个传输跨度的h_eff(m)，这是基于由用于该传输跨度的导频符号和导引向量 v(m)导出的 h(m)来实现的。

接收实体可以使用有效SISO信道响应估计h_eff(m)，对接收符号进行检测(例如，匹配滤波)，如下：

$\hat{s}\left(m\right)=\frac{h_{\mathrm{eff}}^{*}\&CenterDot;r\left(m\right)}{{\left|h_{\mathrm{eff}}\left(k\right)\right|}^2}=s\left(m\right)+n^{\text{'}}\left(m\right)$ 公式(18)

其中， 是传输跨度m对应的检测符号，其是 s(m)的估计，n′(m)是检测后噪声，以及，“*”表示共轭。

接收实体也可以使用实际MISO信道响应估计 h(m)和导引向量v(m)进行接收机空间处理，如下：

_(m)=g_a· V ^H(m)· h ^H(m)·r(m)=s(m)+n'(m)         公式(19)

其中，g_a＝1/| v ^H(m)· h ^H(m)|²。

伪随机发射导引可以采用如上所述的针对MIMO传输的相似方式实现针对MISO传输的发射分集或空间扩频。

5. 系统

图3示出了系统100内多天线发射实体310、单天线接收实体350x以及多天线接收实体350y的框图。发射实体310可以是接入点或多天线用户终端。每个接收实体350也可以是接入点或用户终端。

在发射实体310处，发射(TX)数据处理器320对每个数据分组进行处理(如，编码、交织和符号映射)，以获得一个相应的数据符号块。TX空间处理器330接收适于该系统的导频和数据符号并对其进行解复用，针对伪随机发射导引和/或导引模式进行空间处理，然后将N_T个发射符号流提供给N_T个发射机单元(TMTR)332a至332t。TX空间处理器320可以使用如公式(8)或(11)所示的导引矩阵 V(m)，对接收实体350y的MIMO传输进行空间处理。TX空间处理器320也可以使用如公式(16)所示的导引向量 v(m)，对接收实体350x的MIMO传输进行空间处理。每个发射机单元332处理其发射符号流(以及，如果合适的话，进行OFDM调制)，以产生调制信号。发射机单元332a至332t提供N_T个调制信号，以便分别从N_T个天线334a至334t进行发射。

在单天线接收实体350x处，天线352x接收N_T个发射信号，并将接收信号提供给接收机单元(RCVR)354x。接收机单元354x执行与发射机单元332所执行的处理相互补的处理(例如，如果合适的话，进行OFDM解调)，并且(1)将接收的数据符号提供给检测器360x以及(2)将接收的导频符号提供给控制器380x内的信道估计器384x。信道估计器384x对发射实体310和接收实体350x之间的有效SISO信道进行估计。检测器360x基于有效SISO信道响应估计，对接收的数据符号进行检测，如公式(18)所示，并且提供检测符号流。然后，接收(RX)数据处理器370x对检测符号流进行处理(如，符号解映射、解交织和解码)，并且针对每个数据分组提供解码后的数据。

在多天线接收实体350y处，N_R个天线352a至352r接收N_T个发射信号，每个天线352将接收的信号提供给相应的接收机单元354。每个接收机单元354处理各自接收的信号，并且(1)将接收的数据符号提供给接收(RX)空间处理器360y，以及(2)将接收的导频符号提供给控制器380y内的信道估计器384y。信道估计器384y对发射实体310和接收实体350y之间的实际或有效MIMO信道进行估计。控制器380y导出空间滤波器矩阵，其基于(1)MIMO信道响应估计和导引矩阵，或(2)有效MIMO信道响应估计。如表1所示，可以导出用于CCMI或MMSE的空间滤波器矩阵。RX空间处理器360y使用空间滤波器矩阵对接收的数据符号进行空间处理，例如，如表1或公式(13)所示，并提供检测符号。然后，RX数据处理器370y处理检测符号，并为每个数据分组提供解码后的数据。

控制器340、380x和380y分别控制发射实体310和接收实体350x和350y中的处理单元的操作。控制器340、380x和380y可以生成导引矩阵/向量，如上所述。存储器单元342、382x和382y分别存储由控制器340、380x和380y使用的数据和/或程序代码。例如，这些存储单元可以存储由L个导引向量(SV)构成的集合和/或由L个导引矩阵(SM)构成的集合。

可以通过各种方式实现本文描述的生成和使用用于伪随机发射导引的导引矩阵/向量的技术。例如，可以通过硬件、软件或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、其它设计用于执行本文描述的功能的电子元件或者以上这些的组合中，实现用于生成导引矩阵和/或向量和/或利用这些导引矩阵/向量进行空间处理的处理单元。

对于软件实现，可以利用执行本文描述的功能的模块(例如，程序、功能等)实现本文描述的技术。软件代码可以存储在存储器单元(例如，图3中的存储器单元342、382x以及382y)中并由处理器(例如，图3中的控制器340、380x和380y)执行。存储器单元可以在处理器中或者处理器外部实现，在存储器单元实现于处理器外部的情况下，其可经由本领域公知的各种方式与处理器通信连接。

本文包含的标题用于参考，其旨在定位特定的章节。这些标题并非用于限制其下描述的概念的范围，这些概念可以应用到整个说明书的其它章节。

前面对公开实施例的描述用于使本领域的任何技术人员能够实现或使用本发明。对于本领域的技术人员来讲，对这些实施例的各种修改都是显而易见的，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可将本文定义的一般原理应用于其它实施例。因而，本发明并不限制于本文所示的实施例，而是包括与本文公开的原理和新颖性特征一致的最宽泛的范围。

Claims (52)

1、一种生成用于在无线多天线通信系统中进行空间处理的导引矩阵的方法，包括：

获取基本矩阵；

选择至少一个不同的标量组合，每个组合包括用于所述基本矩阵的至少一行的至少一个标量，每行对应着一个标量，每个标量是实数值或复数值；以及

通过将所述基本矩阵乘以所述至少一个不同的标量组合而形成至少一个导引矩阵，其中，由每个标量组合形成一个导引矩阵。

2、根据权利要求1所述的方法，还包括：

用所述至少一个导引矩阵的列形成多个导引向量。

3、根据权利要求1所述的方法，其中，所述基本矩阵是Walsh矩阵。

4、根据权利要求1所述的方法，其中，所述基本矩阵是Fourier矩阵。

5、根据权利要求1所述的方法，其中，所述基本矩阵是具有正交列的酉矩阵。

6、根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个导引矩阵中的每一个都具有正交列。

7、根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个不同组合的标量是从包括有+1、-1、+j以及-j的集合中选择出来的，其中，j是-1的平方根。

8、根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个导引矩阵的每个元素属于包括有+1、-1、+j以及-j的集合，其中，j是-1的平方根。

9、根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个导引矩阵中的每一个都包括具有相等量值的元素。

10、根据权利要求1所述的方法，其中，所述基本矩阵具有N×N的维度，其中，N是大于1的整数，以及其中，每个组合包括用于所述基本矩阵的N-1行的N-1个标量。

11、根据权利要求10所述的方法，其中，N是2的幂。

12、根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个标量组合是使用基K计数器来获取的，所述基K计数器针对一个组合内所述至少一个标量中的每一个，具有一数位，其中，K是所述基本矩阵的各行可用的不同可能标量的数量。

13、一种生成用于在无线多天线通信系统中进行空间处理的导引矩阵的装置，包括：

控制器，用于：

获取基本矩阵；

选择至少一个不同的标量组合，每个组合包括用于所述基本矩阵的至少一行的至少一个标量，每行对应着一个标量，每个标量是实数值或复数值；以及

通过将所述基本矩阵乘以所述至少一个不同的标量组合而形成至少一个导引矩阵，其中，由每个标量组合形成一个导引矩阵；以及

存储器，用于存储所述基本矩阵或所述至少一个导引矩阵，或同时存储所述基本矩阵和所述至少一个导引矩阵。

14、根据权利要求13所述的装置，其中，所述基本矩阵是Walsh矩阵。

15、根据权利要求13所述的装置，其中，所述至少一个导引矩阵中的每一个都具有正交列。

16、根据权利要求13所述的装置，其中，所述至少一个导引矩阵的每个元素属于包括有+1、-1、+j以及-j的集合，其中，j是-1的平方根。

17、一种生成用于在无线多天线通信系统中进行空间处理的导引矩阵的装置，包括：

用于获取基本矩阵的模块；

用于选择至少一个不同标量组合的模块，每个组合包括用于所述基本矩阵的至少一行的至少一个标量，每行对应着一个标量，每个标量是实数值或复数值；以及

用于通过将所述基本矩阵乘以所述至少一个不同的标量组合而形成至少一个导引矩阵的模块，其中，由每个标量组合形成一个导引矩阵。

18、根据权利要求17所述的装置，其中，所述基本矩阵是Walsh矩阵。

19、根据权利要求17所述的装置，其中，所述至少一个导引矩阵中的每一个都具有正交列。

20、根据权利要求17所述的装置，其中，所述至少一个导引矩阵的每个元素属于包括有+1、-1、+j以及-j的集合，其中，j是-1的平方根。

21、一种在发射实体处针对无线多天线通信系统中的数据传输执行空间处理的方法，包括：

处理数据，以获取要在多个传输跨度中传输的数据符号块；

获取多个导引矩阵，所述多个传输跨度中的每一个都对应着一个导引矩阵，其中，所述多个导引矩阵是基于一个基本矩阵和至少一个不同的标量组合而生成的，每个组合包括至少一个标量，该至少一个标量用于乘以所述基本矩阵的至少一行，从而生成相应的导引矩阵；以及

使用针对每个传输跨度所获取的所述导引矩阵，对要在所述传输跨度中传输的至少一个数据符号执行空间处理，所述空间处理导致所述数据符号块观测到用所述多个导引矩阵形成的多个有效信道。

22、根据权利要求21所述的方法，其中，所述多天线通信系统利用正交频分复用(OFDM)，以及其中，所述多个传输跨度对应多个子带。

23、根据权利要求21所述的方法，其中，所述多天线通信系统利用正交频分复用(OFDM)，以及其中，所述多个传输跨度中的每一个对应一个时间间隔内的一个或多个子带。

24、根据权利要求21所述的方法，其中，所述多个传输跨度对应多个时间间隔。

25、根据权利要求21所述的方法，其中，每个导引矩阵具有一列，以及其中，在每个传输跨度中传输一个数据符号。

26、根据权利要求21所述的方法，其中，每个导引矩阵具有多列，以及其中，在每个传输跨度中同时传输多个数据符号。

27、根据权利要求21所述的方法，其中，所述基本矩阵是Walsh矩阵。

28、根据权利要求21所述的方法，其中，所述基本矩阵是Fourier矩阵。

29、根据权利要求21所述的方法，其中，所述多个导引矩阵中的每一个都具有正交列。

30、根据权利要求21所述的方法，其中，所述多个导引矩阵的每个元素属于包括有+1、-1、+j以及-j的集合，其中，j是-1的平方根。

31、根据权利要求21所述的方法，其中，所述多个导引矩阵中的每一个都包括具有相等量值的元素。

32、根据权利要求21所述的方法，其中，所述数据符号块的接收实体不知道所述多个导引矩阵。

33、根据权利要求21所述的方法，其中，仅所述数据符号块的所述发射实体和接收实体知道所述多个导引矩阵。

34、一种在无线多天线通信系统中的发射实体处的装置，包括：

数据处理器，用于处理数据，以获取要在多个传输跨度中传输的数据符号块；

控制器，用于获取多个导引矩阵，所述多个传输跨度中的每一个对应着一个导引矩阵，其中，所述多个导引矩阵是基于一个基本矩阵和至少一个不同的标量组合而生成的，每个组合包括至少一个标量，该至少一个标量用于乘以所述基本矩阵的至少一行，从而生成相应的导引矩阵；以及

空间处理器，使用针对每个传输跨度所获取的所述导引矩阵，对要在所述传输跨度中传输的至少一个数据符号执行空间处理，所述空间处理导致所述数据符号块观测到用所述多个导引矩阵形成的多个有效信道。

35、根据权利要求34所述的装置，其中，每个导引矩阵具有一列，以及其中，在每个传输跨度中传输一个数据符号。

36、根据权利要求34所述的装置，其中，每个导引矩阵具有多列，以及其中，在每个传输跨度中同时传输多个数据符号。

37、根据权利要求34所述的装置，其中，所述基本矩阵是Walsh矩阵。

38、根据权利要求34所述的装置，其中，所述多个导引矩阵的各元素属于包括有+1、-1、+j以及-j的集合，其中，j是-1的平方根。

39、一种在无线多天线通信系统的发射实体处的装置，包括：

数据处理模块，用于处理数据，以获取要在多个传输跨度中传输的数据符号块；

导引矩阵获取模块，用于获取多个导引矩阵，所述多个传输跨度中的每一个对应着一个导引矩阵，其中，所述多个导引矩阵是基于一个基本矩阵和至少一个不同的标量组合而生成的，每个组合包括至少一个标量，该至少一个标量用于乘以所述基本矩阵的至少一行，从而生成所述相应的导引矩阵；以及

空间处理模块，使用针对每个传输跨度所获取的所述导引矩阵，对要在所述传输跨度中传输的至少一个数据符号执行空间处理，所述空间处理导致所述数据符号块观测到用所述多个导引矩阵形成的多个有效信道。

40、根据权利要求39所述的装置，其中，每个导引矩阵具有一列，以及其中，在每个传输跨度中传输一个数据符号。

41、根据权利要求39所述的装置，其中，每个导引矩阵具有多列，以及其中，在每个传输跨度中同时传输多个数据符号。

42、一种在无线多天线通信系统中的接收实体处执行接收机空间处理的方法，包括：

基于信道响应估计和多个导引矩阵，导出多个空间滤波器矩阵，多个传输跨度中的每一个对应着一个导引矩阵，其中，所述多个导引矩阵是基于一个基本矩阵和至少一个不同的标量组合而生成的，每个组合包括至少一个标量，该至少一个标量用于乘以所述基本矩阵的至少一行，从而生成相应的导引矩阵；以及

经由R个接收天线在多个传输跨度中获取R个接收符号序列，其中，R是等于或大于1的整数；

用所述多个空间滤波器矩阵对所述R个接收符号序列执行接收机空间处理，以获取检测符号。

43、根据权利要求42所述的方法，其中，所述多天线通信系统利用正交频分复用(OFDM)，以及其中，所述多个传输跨度对应多个子带。

44、根据权利要求42所述的方法，其中，所述多个传输跨度对应多个时间间隔。

45、根据权利要求42所述的方法，其中，每个导引矩阵具有一列，以及其中，每个空间滤波器矩阵具有1×1的维度。

46、根据权利要求42所述的方法，其中，每个导引矩阵具有N列，以及其中，每个空间滤波器矩阵具有N×R的维度，其中，N和R均是大于2的整数。

47、一种在无线多天线通信系统中的接收实体处的装置，包括：

控制器，基于信道响应估计和多个导引矩阵，导出多个空间滤波器矩阵，多个传输跨度中的每一个对应着一个导引矩阵，其中，所述多个导引矩阵是基于一个基本矩阵和至少一个不同的标量组合而生成的，每个组合包括至少一个标量，该至少一个标量用于乘以所述基本矩阵的至少一行，从而生成所述相应的导引矩阵；以及

空间处理器，用于：

经由R个接收天线在多个传输跨度中获取R个接收符号序列，其中，R是等于或大于1的整数；以及

用所述多个空间滤波器矩阵对所述R个接收符号序列执行接收机空间处理，以获取检测符号。

48、根据权利要求47所述的装置，其中，每个导引矩阵具有一列，以及其中，每个空间滤波器矩阵具有1×1的维度。

49、根据权利要求47所述的装置，其中，每个导引矩阵具有N列，以及其中，每个空间滤波器矩阵具有N×R的维度，其中，N和R均是大于2的整数。

50、一种在无线多天线通信系统中的接收实体处的装置，包括：

基于信道响应估计和多个导引矩阵导出多个空间滤波器矩阵的模块，多个传输跨度中的每一个对应着一个导引矩阵，其中，所述多个导引矩阵是基于一个基本矩阵和至少一个不同的标量组合而生成的，每个组合包括至少一个标量，该至少一个用于乘以所述基本矩阵的至少一行，从而生成相应的导引矩阵；

经由R个接收天线在所述多个传输跨度中获取R个接收符号序列的模块，其中，R是等于或大于1的整数；以及

用所述多个空间滤波器矩阵对所述R个接收符号序列执行接收机空间处理以获取检测符号的模块。

51、根据权利要求50所述的装置，其中，每个导引矩阵具有一列，以及其中，每个空间滤波器矩阵具有1×1的维度。

52、根据权利要求50所述的装置，其中，每个导引矩阵具有N列，以及其中，每个空间滤波器矩阵具有N×R的维度，其中，N和R均是大于2的整数。

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