[发明专利]MIMO-OFDM系统的自适应导频插入

说明书

本申请是优先权日为2004年7月20日，申请号为200580031388.0(PCT/US2005/023979)，发明名称为“MIMO-OFDM系统的自适应导频插入”的中国专利申请的分案申请。 

发明领域

概括地说，本发明涉及通信，具体地说，本发明涉及用于在多输入多输出(MIMO)通信系统内传输导频信号和信令的技术。 

技术背景

为了进行数据传输，MIMO系统在发射实体处使用多个(T)发射天线，而在接收实体处使用多个(R)接收天线。T个发射天线和R个接收天线形成的MIMO信道可分解成S个空间信道，其中S≤min{T，R}。这S个空间信道可以用于并行地传输数据从而提高吞吐量和/或冗余地传输数据从而提高可靠性。 

正交频分复用(OFDM)是一种多载波调制技术，它将全部系统带宽有效地分割成多个(K)正交的频率子带。这些子带也被称为音频带(tone)、子载波、频率段(bin)和频率信道。采用OFDM，每个子带关联于相应的子载波，该子载波上可调制有数据。在每个OFDM符号周期内，在K个子带上最多可传输K个调制符号。 

MIMO-OFDM系统是采用OFDM的MIMO系统。对于K个子带中的每一个，MIMO-OFDM系统有S个空间信道。每个子带的每个空间信道可被称为“传输信道”，可用于在每个符号周期内传输一个调制符号。每个传输信道可能经历各种恶劣的信道状况，如衰落、多径和干扰效应。MIMO信道的S·K个传输信道还可能经历不同的信道状况，故可能关联于不同的复增益和信号-噪声加干扰比(SNR)。 

为了实现高性能，经常需要表征MIMO信道。例如，为了向接收实体 发送数据，发射实体需要估计MIMO信道响应，以便执行空间处理(下面将对此进行描述)。为了恢复所发送的数据，接收实体通常需要估计MIMO信道响应，以便对从发射实体接收到的信号执行接收机空间处理。 

发射实体通常发送导频符号，以帮助接收实体执行多种功能。导频符号通常包括按照已知方式传输的已知调制符号。接收实体可以使用导频符号进行信道估计、时间和频率获取、数据检测等等。由于导频符号在系统中构成了一项开销，所以，人们希望将传输导频符号所用的系统资源量最小化。因此，系统可以采用一种能在正常(或大多数)信道状况下为大多数接收实体提供足量导频符号的导频结构。但是，这种导频结构对于经历了不利信道状况的特定接收实体可能还是不够的。 

因此，本领域中需要针对各种信道状况传输导频符号的技术。 

发明内容

本申请描述的技术可以，例如，根据信道状况和/或其它因素，自适应和灵活地发送附加导频符号，从而实现良好的性能。发射实体在每个协议数据单元(PDU)中发送“基本”导频符号。在正常(或大多数)信道状况下，接收实体能够用基本导频符号对在发射和接收实体间的MIMO信道进行足够准确的信道响应估计。发射实体根据需要，例如，基于信道状况和/其它因素，有选择性地发送附加导频符号。附加导频符号可以在任何符号周期内自适应地插入PDU内，但有其它指定传输的符号周期除外。接收实体能够用附加导频符号得出改良的信道响应估计。在正常(或大多数)信道状况下，基本导频符号占有固定的开销，故选择它能提供良好的性能。附加导频符号可以在需要的时候才发送，从而对于不利的信道状况提供良好的性能，而不必为导频符号招致固定和很高的开销。 

发射实体发送用于指明正在发送附加导频符号的信令。该信令可以方便地嵌在载波导频符号内，该载波导频符号在PDU的大部分内通过由P(例如P＝4)个子带构成的指定集合传输。在传输载波导频符号的每个符号周期内，由P个导频符号所构成的一个集合通过P个子带构成的该集合传输。对于不同的信令值(例如，一个信令值指明数据符号正通过剩余的可用子带进行传输，而另一信令值指明附加导频符号正在传输，等等)，可以形成 不同的由P个导频符号构成的集合。选择由P个导频符号构成的合适集合，并将这P个导频符号通过用于载波导频的P个子带进行发送，这样，就可以发送附加导频符号所对应的信令。因此，附加导频符号及其信令可以有选择性地和同时地在几乎任何符号周期内在PDU中发送。附加导频符号所对应的信令也可以采用其它方式发送。 

下面进一步详细地描述本发明的各个方面和实施例。 

附图说明

图1示出了IEEE 802.11a使用的OFDM子带结构； 

图2示出了适于MIMO系统的示例性PDU格式；