[发明专利]在多用户多天线通信系统中发送/接收数据的设备及方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种用于在多用户多天线通信系统中发送/接收数据的设备及方法。具体地，本发明涉及一种数据发送设备及方法，用于利用改进方案计算发送机的发送(TX)滤波器，以及利用单向信道探测方案向接收机发送计算的TX滤波器；以及涉及一种数据接收设备及方法，用于通过信道接收TX滤波器，并使用接收到的TX滤波器与信道矩阵的乘积作为接收(RX)滤波器。

背景技术

对多输入多输出(MIMO)信道的研究已经进行了十几年。另外，对多用户多天线通信系统的研究也在进行中。在发送机中使用多天线提高了谱效率，此外在接收机中使用多天线也提高了谱效率。对多用户多天线通信系统的研究旨在将上述事实应用到多用户通信系统。

MIMO通信系统在发送机与单用户之间建立多链路，由此提高谱效率。在MIMO通信系统中，一次只能有一个用户可以访问信道资源(例如，子载波、扩频因子，及小区扇区)中的给定资源。也就是说，MIMO链路(即，独立数据流)在给定时间存在于发送机与仅仅一个接收机之间。另一方面，多用户多天线通信系统允许多个用户(终端)同时访问相同的资源，并在发送机与多个用户接收机之间出现独立的数据流。将用于此的多路复用方案称为“多用户空间多路复用(SM)”。

图1是多用户多天线通信系统的示意性框图，其中在具有多个TX天线的发送机及其中的每一个都具有多个RX天线的多个接收机之间执行通信。

参照图1，基站(BS)的具有N个TX天线(简单地表示为“N TX天线”)的发送机110与K个用户接收机120、130及140(其中的每一个都具有多个RX天线)进行通信。发送机110通过使用多用户SM方案向接收机120、130及140发送独立数据流。

MIMO广播信道(多用户多天线通信信道的示例)是蜂窝网络的下行链路(DL)信道，在该蜂窝网络中，基站(发送机)使用多个TX天线。

在M.Costa，“Writing On Dirty Paper”，IEEE Transactions onInformation Theory，Vol.29，No.3；pp.439-441，May 1983中公开了用于蜂窝系统中的MIMO广播信道的理论方案的示例。然而，因为该理论方案基于发送机和每一个用户接收机都确切地知道所有用户接收机的信道的假设，因此该理论方案是不切实际的。另外，因此上述理论方案使用非线性预编码技术，因此其非常复杂。

图2是多用户多天线通信系统的框图，其中一个发送机使用多个TX天线和一个TX滤波器，并且多个接收机中的每一个都使用多个RX天线和一个RX滤波器。对于实际的通信，发送机使用一个TX滤波器，以及每一个接收机都使用一个RX滤波器。

参照图2，发送机包括分别与TX滤波器M₁、M_k、...、M_n结合的SM TX滤波器210、220及230。同样地，接收机分别包括分别与RX滤波器W₁、W_k、...、W_n结合的SM RX滤波器240、250及260。

在Lai-U Choi and Ross D.Murch，“A Transmit PreprocessingTechnique for Multiuser MIMO Systems Using a DecompositionApproach”，IEEE Transactions on Wireless Communications，Vol.2，No.4，pp.773-786，July 2003中公开的多用户SM方案基于以下假设：某一实体(终端)知道所有用户(终端)的信道矩阵并且可以计算用于优化通信性能的TX/RX滤波器。

然而，所公开的多用户SM方案没有提到哪一个实体可以计算TX/RX滤波器以及如何将计算的TX/RX滤波器信息(知识)从发送机发送到接收机。如果关于发送机与接收机之间的各个信道矩阵的信息(知识)对接收机可用，则将其称为“全局信道信息(知识)”。然而，这些在实际系统中是不可能的。