[发明专利]用于多入多出基带处理的系统、装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多入多出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)系统，尤其指用于多入多出系统基带处理的系统、用于发射机基带处理的装置及方法。

背景技术

在MIMO系统中，利用发射机信道状态信息(CSI)的传统方法是通过自适应预编码，预编码可对发送信号进行加权处理以达到信号建设性的合并，产生额外的阵列增益，从而增加链路容量。

一般在无限精确的即时反馈的理想条件下，预编码在慢变的平滑衰落的情况下，相对没有反馈CSI的系统可提供稳固的性能增益和实现全分集。

然而，预编码在实际应用中会遇到一些问题，包括反馈延迟期间的信道变化、由反馈链路引入的误码、CSI的量化误差、接收机的信道估计误差等。尽管我们一般假设接收机的信道估计是理想的，但是反馈延迟和反馈链路引入的误码将严重损害系统性能，导致预编码的渐进分集增益为1(参见A.Hottinen，O.Tirkkonen和R.Wichman，Multi-Antenna Transceiver Techniques for 3G andBeyond.John Wiley and Sons，2003)。预编码的这一缺陷使其应用依赖于系统的操作点。

为了减少信道信息误差所带来的危害，一种考虑了到达发射机CSI正确程度的预编码和空时分组码(STBC)的组合系统被提出了。该系统甚至在发射端CSI不理想的情况下，仍能保持较高的分集阶数。

现有文献提出了两类预编码和STBC组合的闭环MIMO系统。

第一类是由G.Jongren、M.Skoglund和B.Ottersten在“Combiningbeamforming and orthogonal space-time block coding”(IEEE Transactions onInformation Theory，Vol.48，No.3，pp.611-627，Mar.2002)文献中和J.Liu和E.Gunawan在“Exact bit-error rate analysis for the combined system of beamformingand Alamouti’s space-time block code”(IEEE Microwave and WirelessComponents Letters，Vol.14，No.8，pp.298-400，Aug.2004)文献中提出的预编码和预定的正交空时分组码(OSTBC)组合的传输方案，它考虑了发射端可用的CSI的正确程度。该组合方案可平衡阵列增益(由预编码产生)和分集增益(由OSTBC产生)。由于该方案在缺少反馈CSI的情况下保持纯开环原理，因此即使是在反馈CSI质量较差的情况下，该组合传输方案也能继续良好地工作。预编码矩阵的优化是凸优化问题，这意味着所有局部最小值也是全局最小值。尽管在一般情况下，我们都只能得到这个优化问题的数值解，但是在某些特殊情况下，我们可以得到它的封闭解。

第二类是G.Jongren，M.Skaglund和B.Ottersten，在“Design ofchannel-estimate-dependent space-time block coding”(IEEE Transactions onCommunications，Vol.52，No.7，pp.1191-1203，Jul.2004)文献中提出的依赖CSI的无结构STBC，它可被看作一种预编码和无结构STBC的联合设计。通过运用一般界原理以及成对符号错误概率(PEP)的上限，所采用的设计标准可以经由上限界定以CSI为条件的块(码组)差错率(BLER)来获得。该联合设计的传输矩阵的优化是非凸的优化问题，通常难以得到解析解。因此需要数值优化技术来实现它的设计过程。该文献采用的梯度搜索技术被用于寻找合适的依赖CSI的无结构STBC。

上述第一类预编码和预定的OSTBC的组合方案是次优化的。因为在这种方案中，OSTBC是预先确定的，只有预编码的加权矩阵是可根据发射机CSI调节的自由参数。从性能角度看，STBC和预编码应该被联合调节设计。此外，第一类方案没有考虑CSI量化的模式。