专利名称：用于进行了空时或空频发射分集的空间扩展的接收机结构的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及通信，特别涉及用于在多天线通信系统中处理数据的技术。
背景技术：
多天线通信系统使用多个(NT个)发射天线以及一个或多个(NR个)接收天线进行数据传输。可将NT个发射天线用于通过从天线发送不同的数据来提高系统吞吐率或者用于通过冗余地发送数据来改善可靠性。
在多天线通信系统中，在每对发射和接收天线之间存在传播路径。在NT个发射天线和NR个接收天线之间形成NT·NR个不同的传播路径。这些传播路径可能经历不同的信道状况(例如，不同的衰落、多径和干扰效应)，而且可能获得不同的信号-噪声干扰比(SNR)。从而，NT·NR个传播路径的信道响应可能彼此不同。对于色散通信信道，每个传播路径的信道响应也随着频率而发生变化。如果信道状况随时间变化，则传播路径的信道响应也随时间变化。
发射分集是指在空间、频率、时间或者这三个维度的组合上进行数据的冗余传输，以改善数据传输的可靠性。发射分集的一个目的是在尽可能多的维度上使数据传输的差异最大化，以获得较强的性能。另一个目的是简化在发射机和接收机处的发射分集处理。
因此，本领域需要对数据进行处理以便在多天线通信系统中进行发射分集的技术。
发明内容
本文描述了用于使用多个发射分集方案的组合来发射和接收数据以改善性能的技术。在一个实施例中，发射实体处理一个或多个(ND个)数据符号流，并且生成多个(NC个)编码符号流。每个数据符号流可作为单个编码符号流或者作为两个编码符号流而使用例如空时发射分集(STTD)、空频发射分集(SFTD)或者正交发射分集(OTD)进行发送。发射实体可对NC个编码符号流进行空间扩展，并且生成NT个发射符号流。附加地或者可选地，发射实体可在时域或者频域中对NT个发射符号流进行连续波束形成。以下描述所述多个发射分集方案。
接收实体获得相应于发射实体所发送的数据传输的多个接收符号。接收实体例如基于多个接收导频符号导出有效信道响应矩阵。如果由发射实体执行空间扩展和/或连续波束形成，则所述矩阵包括空间扩展和/或连续波束形成的效果。在一个实施例中，接收实体基于有效信道响应矩阵并且根据发射实体所使用的STTD编码方案形成总信道响应矩阵。然后，接收实体基于总信道响应矩阵并且根据例如最小均方差(MMSE)技术或者信道相关矩阵求逆(CCMI)技术来导出空间滤波器矩阵。然后，接收实体使用空间滤波器矩阵对相应于每个2-符号间隔的接收符号向量进行空间处理，以获得相应于所述2-符号间隔的检测符号向量。多个检测符号是对多个发射编码符号的多个估计值。如果需要，则接收实体对多个检测符号进行后处理(例如，共轭)，以获得多个恢复数据符号，其是对多个发射数据符号的多个估计值。
在另一个实施例中，接收实体基于有效信道响应矩阵导出空间滤波器矩阵。然后，接收实体使用空间滤波器矩阵对相应于每个符号周期的多个接收符号进行空间处理，以获得对应于所述符号周期的多个检测符号。如果需要，接收实体还对多个检测符号进行后处理，以获得对多个数据符号的多个估计值。接收实体将为使用STTD发送的每个数据符号所获得的多个估计值进行合并，并且生成对所述数据符号的单个估计值。
下面更详细地描述本发明的多个方案和实施例。
图1示出多天线发射实体的框图。
图2示出单天线接收实体和多天线接收实体的框图。
图3示出用于MMSE和CCMI技术的接收(RX)空间处理器和RX STTD处理器的框图。
图4示出用于部分MMSE和部分CCMI技术的RX空间处理器和RX STTD处理器的框图。
图5示出用于使用MMSE或者CCMI技术接收数据的处理。
图6示出用于使用部分MMSE或者部分CCMI技术接收数据的处理。
图7示出示例性的协议数据单元(PDU)。
具体实施例方式
在本文中，术语“示例性的”用于表示“作为实例、例子或例证的”。不应将本文描述为“示例性的”任何实施例视为优选于或优于其它实施例。
本文描述的数据发送和接收技术可用于多输入单输出(MISO)以及多输入多输出(MIMO)传输。MISO传输使用多个发射天线和单个接收天线。MIMO传输使用多个发射天线和多个接收天线。这些技术还可用于单载波和多载波通信系统。可使用正交频分复用(OFDM)、其它多载波调制技术或者其它概念获得多载波。OFDM有效地将总系统带宽划分为多个(NF个)正交频率子带，其也被称为音调(tone)、子载波、频段(bin)和频道。通过OFDM，将每个子带与可调制有数据的各个子载波相关联。
可使用包括STTD、SFTD、OTD、空间扩展、连续波束形成等多种方案实现发射分集。STTD在两个符号周期中在一个子带上从两个天线发射每对数据符号，以获得空间和时间分集。SFTD在一个符号周期中在两个子带上从两个天线发射每对数据符号，以获得空间和频率分集。OTD使用两个正交码在两个符号周期中在一个子带上从两个天线发射每对数据符号，以获得空间和时间分集。如本文所使用的，数据符号是业务/分组数据的调制符号，导频(pilot)符号是导频(其是发射和接收实体都预先已知的数据)的调制符号，调制符号是调制方案(例如，M-PSK或者M-QAM)信号星座图中的点的复数值，以及符号是任意复数值。
空间扩展是指从多个发射天线同时发射符号，所述符号可能具有由用于该符号的导引(steering)向量所确定的不同幅度和/或相位。空间扩展也被称为导引分集、发射导引、伪随机发射导引等等。空间扩展可与STTD、SFTD、OTD和/或连续波束形成一起用于改善性能。
连续波束形成是指在NF个子带上使用不同的波束。由于波束以渐进而非突发的方式在子带之间变化，所以波束形成是连续的。在频域中，可通过将每个子带的符号乘以该子带的波束形成矩阵来实现连续波束形成。在时域中，可通过对不同的发射天线应用不同的循环延时来实现连续波束形成。
也可通过使用多种方案的组合来实现发射分集。例如，可使用STTD或SFTD与空间扩展或连续波束形成的组合来实现发射分集。作为另一个实例，可使用STTD或SFTD、空间扩展以及连续波束形成的组合来实现发射分集。
图1示出多天线发射实体110的实施例的框图。对于该实施例，发射实体110使用STTD、空间扩展和连续波束形成的组合进行数据传输。发射(TX)数据处理器112接收和处理ND个数据流，并且提供ND个数据符号流，其中，ND≥1。TX数据处理器112可以独立地处理每个数据流或者可以一起处理多个数据流。例如，TX数据处理器112可根据为每个数据流选择的编码和调制方案，对该数据流进行格式化、扰码、编码、交织和符号映射。TX STTD处理器120接收ND个数据符号流，对至少一个数据符号流进行STTD处理或者编码，以及提供NC个编码符号流，其中，NC≥ND。一般而言，TX STTD处理器120可使用STTD、SFTD、OTD或者其它发射分集方案处理一个或多个数据符号流。每个数据符号流可以作为一个编码符号流或者多个编码符号流进行发送，如下所述。
空间扩展器130接收具有导频符号的编码符号并对其进行复用，通过将编码和导频符号乘以导引矩阵来进行空间扩展，以及向NT个发射天线提供NT个发射符号流，其中，NT≥NC。每个发射符号是在一个符号周期中在一个子带上从一个发射天线发送的复数值。NT个调制器(Mod)132a至132t接收NT个发射符号流。对于OFDM系统，每个调制器132对其发射符号流进行OFDM调制，并且提供时域采样流。每个调制器132还可对每个OFDM符号应用循环延时。NT个调制器132a至132t将NT个时域采样流分别提供到NT个发射机单元(TMTR)134a至134t。每个发射机单元134对其采样流进行调整(例如，转换为模拟、放大、滤波以及上变频)，并且生成调制信号。分别从NT个发射天线136a至136t发射来自NT个发射机单元134a至134t的NT个调制信号。
控制器140控制发射实体110处的操作。存储器单元142存储控制器140所用的数据和/或程序代码。
图2示出单天线接收实体150x和多天线接收实体150y的实施例的框图。在单天线接收实体150x处，天线152x接收NT个发射信号，并且将所接收的信号提供给接收机单元(RCVR)154x。接收机单元154x执行与发射机单元134所进行的处理互逆的处理，并且向解调器(Demod)156x提供接收采样流。对于OFDM系统，解调器156x对接收采样进行OFDM解调以获得接收符号，向检测器158提供接收数据符号，以及向信道估计器162提供接收导频符号。信道估计器162导出对相应于用于数据传输的每个子带的、发射实体110和接收实体150x之间的单输入单输出(SISO)信道的有效信道响应估计。检测器158基于对每个子带的有效SISO信道响应估计，对相应于该子带的接收数据符号进行数据检测，并且提供相应于该子带的恢复数据符号。RX数据处理器160对恢复数据符号进行处理(例如，符号解映射、解交织以及解码)，并且提供解码数据。
在多天线接收实体150y处，NR个天线152a至152r接收NT个发射信号，每个天线152向各自的接收机单元154提供接收信号。每个接收机单元154处理其接收信号，并且向相关联的解调器156提供接收采样流。每个解调器156对接收采样流进行OFDM解调，向RX空间处理器170提供接收数据符号，以及向信道估计器166提供接收导频符号。信道估计器166导出对相应于用于数据传输的每个子带的、发射实体110和接收实体150y之间的实际或有效MIMO信道的信道响应估计。匹配滤波器生成器168基于每个子带的信道响应估计导出该子带的空间滤波器矩阵。RX空间处理器170使用每个子带的空间滤波器矩阵对相应于该子带的接收数据符号进行接收机空间处理(或者空间匹配滤波)，并且提供相应于该子带的检测符号。RXSTTD处理器172对检测符号进行后处理，并且提供恢复数据符号。RX数据处理器174对恢复数据符号进行处理(例如，符号解映射、解交织以及解码)，并且提供解码数据。
控制器180x和180y分别控制接收实体150x和150y的操作。存储器单元182x和182y分别存储控制器180x和180y所用的数据和/或程序代码。
1.发射机处理发射实体110可以发送使用了STTD的任意数量的数据符号流以及未使用STTD的任意数量的数据符号流，这取决于可用于数据传输的发射和接收天线的数量。可以对一个数据符号流执行STTD编码，如下所述。对于将要在数据符号流的两个符号周期中发送的每对数据符号sa和sb，TX STTD处理器120生成两个向量s1＝[sasb]T以及s‾2=sb*-sa*T,]]>其中，“*”表示复数共轭，“T”表示转置。或者，对于每对数据符号sa和sb，TX STTD处理器120可生成两个向量s‾1=sa-sb*T]]>以及s‾2=sbsa*T.]]>对于两种STTD编码方案，每个向量st(t＝1，2)包括两个编码符号，以在一个符号周期中从NT个发射天线进行发送，其中，NT≥2。向量s1在第一符号周期中发送，向量s2在下一个符号周期中发送。每个数据符号包括在两个向量中，从而，在两个符号周期中进行发送。第m个编码符号流在两个向量s1和s2的第m个元素中进行发送。为了清楚，以下描述针对具有s1＝[sasb]T和s‾2=sb*-sa*T]]>的STTD编码方案。对于这种STTD编码方案，第一编码符号流包括编码符号sa和sb*，第二编码符号流包括编码符号sb和-sa*。
表1列出可用于数据传输的四种配置。ND×NC配置表示将ND个数据符号流作为NC个编码符号流进行的传输，其中，ND≥1以及NC≥ND。第一列表示四种配置。对于每种配置，第二列指示所发送数据符号流的数量，第三列指示编码符号流的数量。第四列列出每种配置的ND个数据符号流，第五列列出每个数据符号流的编码符号流，第六列给出对于每个编码符号流将要在第一符号周期(t＝1)中发送的编码符号，以及第七列给出对于每个编码符号流将要在第二符号周期(t＝2)中发送的编码符号。在每个2-符号(2-symbol)间隔中发送的数据符号数量等于数据符号流数量的两倍。第八列指示每种配置所需的发射天线的数量，以及第九列指示每种配置所需的接收天线的数量。如在表1中所示，对于作为未使用STTD的一个编码符号流而进行发送的每个数据符号流，对在第二符号周期(t＝2)中发送的数据符号取共轭，以匹配对STTD编码数据符号流中的数据符号进行的共轭。
表1
作为一个实例，对于2×3配置，两个数据符号流作为三个编码符号流进行发送。对第一数据符号流进行STTD编码，以生成两个编码符号流。第二数据符号流在不进行STTD编码的情况下作为第三编码符号流进行发送。在第一符号周期中从至少三个发射天线发送编码符号sa、sb和sc，在第二符号周期中发送编码符号sb*、-sa*和sd*。接收实体使用至少两个接收天线，以恢复两个数据符号流。
表1示出可用于数据传输的四种配置，每种配置具有至少一个STTD编码数据符号流。也可将其它配置用于数据传输。一般而言，可将任意数量的数据符号流作为任意数量的编码符号流从任意数量的发射天线进行发送，其中，ND≥1、NC≥ND、NT≥NC以及NR≥ND。
发射实体可以处理编码符号，以进行空间扩展和连续波束形成，如下所述xt(k)＝B(k)·V(k)·G(k)·st(k)，t＝1，2，方程(1)其中，st(k)是在符号周期t中在子带k上发送的具有NC个编码符号的NC×1向量；G(k)是沿着对角线具有相应于st(k)中NC个编码符号的NC个增益值而其它位置为零的NC×NC对角矩阵；V(k)是用于子带k的空间扩展的NT×NC导引矩阵；B(k)是用于子带k的连续波束形成的NT×NT对角矩阵；以及xt(k)是具有将要在符号周期t中在子带k上从NT个发射天线发送的NT个发射符号的NT×1向量。
向量s1包含将要在第一符号周期中发送的NC个编码符号，向量s2包含将要在第二符号周期中发送的NC个编码符号。可以按照表1中所示的四种配置形成向量s1和s2。例如，对于2×3配置，s1＝[sasbsc]T以及s‾2=sb*-sa*sd*T.]]>增益矩阵G(k)确定用于NC个编码符号流中每个编码符号流的发射功率量。将可用于发射的总发射功率表示为Ptotal。如果对NC个编码符号流使用相同的发射功率，则G(k)的对角线元素具有相同的值 如果对ND个数据符号流使用相同的发射功率，则G(k)的对角线元素可能相同或者可能不相同，这取决于配置。可对G(k)中的NC个增益值进行定义，以获得相应于同时发送的ND个数据符号流的相同发射功率。作为一个实例，对于2×3配置，第一数据符号流作为两个编码符号流进行发送，第二数据符号流作为一个编码符号流进行发送。为了对于两个数据符号流获得相同的发射功率，3×3增益矩阵G(k)可以沿着对角线包括相应于三个编码符号流的增益值 和 从而，利用 对第三编码符号流中的每个编码符号进行缩放(scale)，并且以在相同符号周期中发送的其它两个编码符号的功率的两倍功率进行发射。也可以对每个符号周期中的NC个编码符号进行缩放，以使用每个发射天线可用的最大发射功率。一般而言，可以选择G(k)的元素，以对NC个编码符号流使用任意的发射功率量，以及获得ND个数据符号流的任意期望的SNR。也可以通过利用适当的增益对导引矩阵V(k)的列进行缩放来实现对每个编码符号流的功率缩放。
给定数据符号流(表示为{s})可以按照其它方式作为一个编码符号流(表示为 )进行发送。在一个实施例中，增益矩阵G(k)沿着对角线包含多个一，编码符号流 以与其它编码符号流相同的功率进行发射。对于该实施例，数据符号流{s}以低于STTD编码数据符号流的发射功率进行发射，并且在接收实体处获得较低的接收SNR。可以选择用于数据符号流{s}的编码和调制，以获得预期的性能，例如，预期的分组误差率。在另一个实施例中，数据符号流{s}中的每个数据符号在两个符号周期中进行重复和发射。作为一个实例，对于2×3配置，数据符号sc在两个符号周期中进行发送，然后数据符号sd在两个符号周期中进行发送，等等。相应于全部ND个数据符号流的相似接收SNR可简化发射和接收实体的处理(例如，编码)。
导引矩阵V(k)在每个符号周期中对NC个编码符号进行空间扩展，从而将每个编码符号从全部NT个发射天线进行发射并且获得空间分集。可以使用按照如下所述生成的多种类型的导引矩阵来进行空间扩展，所述导引矩阵例如沃尔什矩阵、傅立叶矩阵、伪随机矩阵等等。将相同的导引矩阵V(k)用于相应于每个子带k的两个向量s1(k)和s2(k)。可将相同或者不同的导引矩阵用于不同的子带。可将不同的导引矩阵用于不同的时间间隔，其中，每个时间间隔跨越两个STTD符号周期的整数倍。
矩阵B(k)在频域进行连续波束形成。对于OFDM系统，可对每个子带使用不同的波束形成矩阵。每个子带k的波束形成矩阵可以是具有下列形式的对角矩阵 方程(2)其中，bi(k)是发射天线i的子带k的权重。权重bi(k)可被定义为bi(k)＝e-j2πΔT(i)·l(k)·Δf，i＝1，...，NT且k＝1，...，NF，方程(3)其中，ΔT(i)是发射天线i上的时间延时；以及l(k)·Δf是相应于子带索引k的实际频率。
例如，如果NF＝64，则子带索引k从1变到64，而l(k)可以分别将k映射为-32至+31。Δf表示相邻子带之间的频率间隔。例如，如果总系统带宽是20MHz且NF＝64，则Δf＝20MHz/64＝3.125kHz。l(k)·Δf对每个k值提供实际频率(以赫兹为单位)。方程(3)中所示的权重bi(k)相应于每个发射天线的全部NF个子带上的渐进相位偏移，其中，对于NT个发射天线，相位偏移以不同的速率发生改变。这些权重有效地为每个子带形成不同的波束。
也可在时域内进行连续波束形成，如下所述。对于每个符号周期，对相应于每个发射天线i的NF个发射符号进行NF点离散傅立叶逆变换(IDFT)，以生成相应于该发射天线的NF个时域采样。然后，利用延时Ti对相应于每个发射天线i的NF个时域采样进行循环延时。例如，Ti可被定义为Ti＝ΔT·(i-1)，i＝1，...，NT，其中，ΔT可以等于一个采样周期、一个采样周期的一部分或者大于一个采样周期。从而，利用不同的量对相应于每个天线的时域采样进行循环延时。
为了简化，以下描述针对一个子带，并且从标号中删除子带索引k。尽管使用为每个子带获得的空间滤波器矩阵，但可以采用相同的方式对每个子带进行接收机空间处理。增益矩阵G(k)不影响接收机空间处理，从而为了清楚在下列描述中省略G(k)。增益矩阵G(k)也可被视作包括在向量s1和s2中。
2.单天线接收机处理单天线接收实体可以接收使用1×2配置发送的数据传输。来自单个接收天线的接收符号可被表示为rt＝h·xt+nt＝h·B·V·st+nt＝heff·st+nt，t＝1，2，方程(4)其中，rt是相应于符号周期t的接收符号；h是1×NT信道响应行向量，h‾=h1,h2,...,hNT;]]>heff是相应于1×2配置的1×2有效信道响应行向量，heff＝h·B·V＝[heff，1heff，2]；以及nt是相应于符号周期t的噪声。
假设MISO信道响应h在向量s1和s2的两个符号周期上是恒定的。
单天线接收实体可以导出对两个数据符号sa和sb的估计值，如下s^a=h^eff,1*·r1-h^eff,2·r2*β′=sa+na′,]]>以及s^b=h^eff,2*·r1+h^eff,1·r2*β′=sb+nb′,]]>方程(5)其中， 是对heff，m的估计，m＝1，2；β′=|h^eff,1|2+|h^eff,2|2;]]>以及n′a和n′b分别是相应于检测符号 和 的后处理噪声。
接收实体还可以使用MMSE处理导出检测符号，如下所述。
3.多天线接收机处理多天线接收实体可以接收如下数据传输，该数据传输是使用在接收实体处可用的接收天线数量所支持的任意配置而进行发送的，如表1所示。来自多个接收天线的接收符号可被表示为rt＝H·xt+nt＝H·B·V·st+nt＝Heff·st+nt，t＝1，2，方程(6)其中，rt是具有相应于符号周期t的NR个接收符号的NR×1向量；H是NR×NT信道响应矩阵；Heff是NR×NC有效信道响应矩阵；以及nt是相应于符号周期t的噪声向量。
接收实体一般可以基于从发射实体接收的导频获得对H的估计。接收实体使用Heff来恢复st。
有效信道响应矩阵Heff可被表示为Heff＝H·B·V， 方程(7)并且具有下列形式 方程(8)
其中，heff，j，m是相应于在接收天线j处的编码符号流m的信道增益。有效信道响应矩阵Heff取决于用于数据传输的配置以及接收天线的数量。假设在向量s1和s2的两个符号周期上MIMO信道响应矩阵H以及有效信道响应矩阵Heff是恒定的。
对于1×2配置，有效信道响应矩阵是NR×2矩阵，其可被表示为Heff＝H·B·V＝[heff，1heff，2]，其中，heff，m是编码符号流m的有效信道响应向量。多天线接收实体可以导出对两个数据符号sa和sb的估计值，如下s^a=h‾^eff,1H·r‾1-r‾2Hh‾^eff,2β′′=sa+na′′,]]>以及s^b=h‾^eff,2H·r‾1+r‾2Hh‾^eff,1β′′=sb+nb′′,]]>方程(9)其中， 是对heff，m的估计，m＝1，2；β′′=||h‾^eff,1||2+||h‾^eff,2||2;]]>“H”表示共轭转置；以及n″a和n″b分别是相应于检测符号 和 的后处理噪声。还可使用其它接收机空间处理技术来恢复数据符号sa和sb，如下所述。
为了便于进行接收机空间处理，可以针对在两个符号周期内发送的向量s1和s2中所包括的2ND个数据符号形成单个数据向量s。可以针对在两个符号周期内获得的向量r1和r2中所包括的2NR个接收符号形成单个接收向量r。从而，接收向量r可被表示为r＝Hall·s+nall， 方程(10)其中，r是具有在两个符号周期中获得的2NR个接收符号的2NR×1向量；s是具有在两个符号周期中发送的2ND个数据符号的2ND×1向量；Hall是由s中的数据符号所观测到的2NR×2ND总信道响应矩阵；以及nall是相应于2ND个数据符号的噪声向量。
总信道响应矩阵Hall包含的行数是有效信道响应矩阵Heff行数的两倍，并且包括发射实体进行的STTD、空间扩展以及连续波束形成的效果(effect)。基于Heff的元素导出Hall的元素，如下所述。
对于2×3配置，发射实体对于将要在两个数据符号流的两个符号周期中发送的四个数据符号sa、sb、sc和sd生成向量s1＝[sasbsc]T和s‾2=sb*-sa*sd*T,]]>如表1所示。每个向量st包含将要在一个符号周期中从NT个发射天线发送的三个编码符号，其中，对于2×3配置，NT≥3。
如果接收实体具有两个接收天线(NR＝2)，则rt是具有相应于符号周期t的两个接收符号的2×1向量，H是2×NT信道响应矩阵，以及Heff是2×3有效信道响应矩阵。对于具有两个接收天线的2×3配置，可将有效信道响应矩阵Heff2/2×3表示为H‾eff2/2×3=heff,1,1heff,1,2heff,1,3heff,2,1heff,2,2heff,2,3.]]>方程(11)将第一符号周期的接收符号表示为r1＝[r1，1r2，1]T，而将第二符号周期的接收符号表示为r2＝[r1，2r2，2]T，其中，rj，i是在符号周期t中来自接收天线j的接收符号。这四个接收符号可被表示为r1，1＝+heff，1，1·sa+heff，1，2·sb+heff，1，3·sc+n1，1，方程(12a)r2，1＝+heff，2，1·sa+heff，2，2·sb+heff，2，3·sc+n2，1，方程(12b)r1,2=-heff,1,2·sa*+heff,1,1·sb*+heff,1,3·sd*+n1,2,]]>以及 方程(12c)r2,2=-heff,2,2·sa*+heff,2,1·sb*+heff,2,3·sd*+n2,2.]]>方程(12d)对于具有两个接收天线的2×3配置，可将数据向量s形成为s＝[sasbscsd]T可将接收向量r形成为r‾=r1,1r2,1r1,2*r2,2*T,]]>以及可将总信道响应矩阵Hall2/2×3表示为
H‾all2/2×3=heff,1,1heff,1,2heff,1,30heff,2,1heff,2,2heff,2,30-heff,1,2*heff,1,1*0heff,1,3*-heff,2,2*heff,2,1*0heff,2,3*,]]>方程(13)通过上述方程，可基于Hall2/2×3和s来表示r，如方程(10)所示。从方程组(12)形成矩阵Hall2/2×3，其中使用特性r＝h·s*r*＝h*·s。如方程(13)所示，Hall2/2×3的前两行包含Heff2/2×3的所有元素，而Hall2/2×3的后两行包含由于对数据符号进行STTD编码而进行了重排和变换(即，共轭和/或求逆)的Heff2/2×3的元素。
对于2×4配置，对于将要在两个数据符号流的两个符号周期中发送的两对数据符号(sa和sb)以及(sc和sd)，发射实体生成向量s1＝[sasbscsd]T以及s‾2=sb*-sa*sd*-sc*T.]]>每个向量st包括将要在一个符号周期中从NT个发射天线发送的四个编码符号，其中，对于2×4配置，NT≥4。
如果接收实体具有两个接收天线(NR＝2)，则rt是具有相应于符号周期t的两个接收符号的2×1向量，H是2×NT信道响应矩阵，以及Heff是2×4有效信道响应矩阵。对于具有两个接收天线的2×4配置，可将有效信道响应矩阵Heff2/2×4表示为H‾eff2/2×4=heff,1,1heff,1,2heff,1,3heff,1,4heff,2,1heff,2,2heff,2,3heff,2,4.]]>方程(15)在两个符号周期中来自两个接收天线的接收符号可被表示为r1，1＝+heff，1，1·sa+heff，1，2·sb+heff，1，3·sc+heff，1，4·sd+n1，1，方程(15a)r2，1＝+heff，2，1·sa+heff，2，2·sb+heff，2，3·sc+heff，2，4·sd+n2，1，方程(15b)r1,2=-heff,1,2·sa*+heff,1,1·sb*-heff,1,4·sc*+heff,1,3·sd*+n1,2,]]>以及 方程(15c)r2,2=-heff,2,2·sa*+heff,2,1·sb*-heff,2,4·sc*+heff,2,3·sd*+n2,2.]]>方程(15d)对于具有两个接收天线的2×4配置，可将数据向量s形成为s＝[sasbscsd]T，可将接收向量r形成为r‾=r1,1r2,1r1,2*r2,2*T,]]>以及可将总信道响应矩阵Hall2/2×4表示为
H‾all2/2×4=heff,1,1heff,1,2heff,1,3heff,1,4heff,2,1heff,2,2heff,2,3heff,2,4-heff,1,2*heff,1,1*-heff,1,4*heff,1,3*-heff,2,2*heff,2,1*-heff,2,4*heff,2,3*,]]>方程(16)如方程(16)所示，Hall2/2×4的前两行等于Heff2/2×4，而Hall2/2×4的后两行包含进行了重排和变换的Heff2/2×4的元素。
一般而言，对于所有配置，接收向量r可被表示为r‾=r1,1···rNR,1r1,2*···rNR,2*T,]]>方程(17)数据向量s取决于用于数据传输的配置。总信道响应矩阵Hall取决于配置以及接收天线的数量。
对于1×2配置，向量s和矩阵Hall可被表示为s1×2＝[sasb]T，以及 方程(18)H‾all1×2=heff,1,1heff,1,2heff,2,1heff,2,2······heff,NR,1heff,NR,2-heff,1,2*heff,1,1*-heff,2,2*heff,2,1*······-heff,NR,2*heff,NR,1*.]]>方程(19)对于2×3配置，向量s和矩阵Hall可被表示为s2×3＝[sasbscsd]T，以及方程(20)H‾all2×3=heff,1,1heff,1,2heff,1,30heff,2,1heff,2,2heff,2,30············heff,NR,1heff,NR,2heff,NR,30-heff,1,2*heff,1,1*0heff,1,3*-heff,2,2*heff,2,1*0heff,2,3*············-heff,NR,2*heff,NR,1*0heff,NR,3*.]]>方程(21)对于2×4配置，向量s和矩阵Hall可被表示为
s2×4＝[sasbscsd]T，以及 方程(22)H‾all2×4=heff,1,1heff,1,2heff,1,3heff,1,4heff,2,1heff,2,2heff,2,3heff,2,4············heff,NR,1heff,NR,2heff,NR,3heff,NR,4-heff,1,2*heff,1,1*-heff,1,4*heff,1,3*-heff,2,2*heff,2,1*-heff,2,4*heff,2,3*············-heff,NR,2*heff,NR,1*-heff,NR,4*heff,NR,3*.]]>方程(23)对于3×4配置，向量s和矩阵Hall可被表示为s3×4＝[sasbscsdsesf]T，以及 方程(24)H‾all3×4=heff,1,1heff,1,2heff,1,30heff,1,40heff,2,1heff,2,2heff,2,30heff,2,40··················heff,NR,1heff,NR,2heff,NR,30heff,NR,40-heff,1,2*heff,1,1*0heff,1,3*0heff,1,4*-heff,2,2*heff,2,1*0heff,2,3*0heff,2,4*··················-heff,NR,2*heff,NR,1*0heff,NR,3*0heff,NR,4*.]]>方程(25)多天线接收实体可以使用多种接收机空间处理技术来导出对发射数据符号的估计值。这些技术包括MMSE技术、CCMI技术(其通常被称为迫零(zero-forcing)技术或者解相关技术)、部分MMSE(partial-MMSE)技术以及部分CCMI(partial-CCMI)技术。对于MMSE和CCMI技术，接收实体对在每个2-符号间隔中获得的2NR个接收符号进行空间匹配滤波。对于部分MMSE和部分CCMI技术，接收实体对在每个符号周期中获得的NR个接收符号进行空间匹配滤波。
A.MMSE接收机对于MMSE技术，接收实体导出空间滤波器矩阵，如下
=[H‾^allH·H‾^all+σn2I‾]-1·H‾^allH,]]>方程(26)其中， 是作为对Hall的估计的2NR×2ND矩阵；nn是方程(10)中噪声向量nall的自协方差矩阵；以及Mmmse是2ND×2NRMMSE空间滤波器矩阵。
接收实体可基于发射实体如何发送导频符号，以不同的方式导出 例如，接收实体可基于接收导频符号而获得作为对有效信道响应矩阵Heff的估计的 对于表1中给出的四种配置，接收实体则可基于 来导出 如方程(19)、(21)、(23)或者(25)所示。接收实体还可基于接收导频符号直接估计总信道响应矩阵Hall。无论怎样，方程(26)中的第二等式假设噪声向量nall是均值为零且方差为σn2的AWGN。空间滤波器矩阵Mmmse使来自空间滤波器矩阵的符号估计值与数据符号之间的均方差最小。
接收实体进行MMSE空间处理，如下s‾^mmse=D‾·M‾mmse·r‾,]]>=D‾·M‾mmse·[H‾all·s‾+n‾all],]]>=D‾·Q‾·s‾+n‾mmse,]]>方程(27)其中, 是具有使用MMSE技术在2-符号间隔中获得的2ND个检测符号的2ND×1向量；Q＝Mmmse·Hall；D＝[diag[Q]]-1是2ND×2ND对角矩阵；以及nmmse是MMSE滤波噪声。
来自空间滤波器矩阵Mmmse的符号估计值是对数据符号的非归一化估计值。通过与缩放矩阵D相乘可以提供归一化的数据符号估计值。
B.CCMI接收机对于CCMI技术，接收实体导出空间滤波器矩阵，如下M‾ccmi=[H‾^allH·H‾^all]-1·H‾^allH=R‾^all-1·H‾^allH,]]>方程(28)
其中，Mccmi是2ND×2NRCCMI空间滤波器矩阵。
接收实体进行CCMI空间处理，如下s‾^ccmi=M‾ccmi·r‾,]]>=R‾^all-1·H‾^allH·[H‾all·s‾+n‾all],]]>=s‾+n‾ccmi,]]>方程(29)其中， 是具有使用CCMI技术在2-符号间隔中获得的2ND个检测符号的2ND×1向量；以及nccmi是CCMI滤波噪声。
C.部分MMSE接收机对于部分MMSE和部分CCMI技术，接收实体基于相应于每个符号周期的空间滤波器矩阵，对相应于该符号周期的NR个接收符号进行空间匹配滤波。对于每个STTD编码数据符号流，接收实体对于在该流中发送的每个数据符号，在两个符号周期中获得两个估计值，并且对这两个估计值进行合并以生成对该数据符号的单个估计值。如果接收实体具有至少NC个接收天线或者NR≥NC，则可使用部分MMSE和部分CCMI技术。应当至少存在与每个符号周期中发送的编码符号数量一样多的接收天线，其在表1中表示。
对于部分MMSE技术，接收实体导出空间滤波器矩阵，如下 =[H‾^effH·H‾^eff+σn2I‾]-1·H‾^effH,]]>方程(30)其中， 是作为对Heff的估计的NR×NC矩阵；以及Mp-mmse是相应于一个符号周期的NC×NRMMSE空间滤波器矩阵。
有效信道响应矩阵Heff取决于用于数据传输的配置，并且具有方程(8)所示的形式。
接收实体对于每个符号周期进行MMSE空间处理，如下
s‾^mmse,t=D‾p-mmse·M‾p-mmse·r‾t,]]>=D‾p-mmse·M‾p-mmse·[H‾eff·s‾t+n‾t],t=1,2,]]>=D‾p-mmse·Q‾p-mmse·s‾t+n‾mmse,t,]]>方程(31)其中， 是具有使用部分MMSE技术在符号周期t中获得的NC个检测符号的NC×1向量；Qp-mmse＝Mp-mmse·Heff；Dp-mmse＝[diag[Qp-mmse]]-1是NC×NC对角矩阵；以及nmmse，t是相应于符号周期t的MMSE滤波噪声。
部分MMSE处理对于第一和第二符号周期分别提供两个向量 和 这两个向量分别是对向量s1和s2的估计值。当需要时，对向量 中的检测符号取共轭和/或取非，以获得对包括在向量s2中的数据符号的估计值。例如，对于2×3配置，s‾^mmse,1=s^as^bs^cT]]>且s‾^mmse,2=s^b*-s^a*s^d*T.]]>对于向量 对 取共轭以获得对sb的第二估计值，对 取非且取共轭以获得对sa的第二估计值，以及对 取共轭以获得对sd的估计值。
对于每个STTD编码数据符号流，部分MMSE处理对于在每个数据流中发送的每个数据符号，在两个符号周期中提供两个检测符号。具体地，部分MMSE处理对于表1中的全部四种配置，提供对sa的两个估计值以及对sb的两个估计值，此外，对于2×4配置，提供对sc的两个估计值和对sd的两个估计值。可将对每个数据符号的两个估计值进行合并，以生成对该数据符号的单个估计值。
可使用最大比合并(MRC)将对数据符号sm的两个估计值进行合并，如下s^m=γm,1·s^m,1+γm,2·s^m,2γm,1+γm,2,]]>方程(32)其中， 是对在符号周期t中获得的数据符号sm的估计值；γm，t是 的SNR；以及
是对数据符号sm的最终估计值。
从符号周期t＝1中的编码符号流m1获得估计值 以及从符号周期t＝2中的编码符号流m2获得估计值 对于部分MMSE技术， 的SNR可被表示为γm,t=qmt,mt1-qmt,mt,t=1,2,]]>方程(33)其中，mt是从中获得 的编码符号流；以及qmt，mt是上述在等式(31)中定义的Qp-mmse的第mt个对角线元素。
还可将对数据符号sm的两个估计值进行线性合并，如下s^m=s^m,1+s^m,22,]]>方程(34)如果两个估计值 和 的SNR相等，则方程(34)提供与MRC技术相同的性能，但是，如果SNR不相等，则提供次最优的性能。
D.部分CCMI接收机对于部分CCMI技术，接收实体导出相应于一个符号周期的空间滤波器矩阵，如下M‾p-ccmi=[H‾^effH·H‾^eff]-1·H‾^effH=R‾^eff-1·H‾^effH,]]>方程(35)其中，Mp-ccmi是相应于一个符号周期的NC×NRCCMI空间滤波器矩阵。
接收实体对于每个符号周期进行CCMI空间处理，如下s‾^ccmi,t=M‾p-ccmi·r‾t,]]>=R‾^eff-1·H‾^effH·[H‾eff·s‾t+n‾t],t=1,2,]]>=s‾t+n‾ccmi,t,]]>方程(36)其中， 是具有使用部分CCMI技术在符号周期t中获得的NC个检测符号的NC×1向量；以及nccmi，t是相应于符号周期t的CCMI滤波噪声。
接收实体可使用MRC对给定数据符号的两个估计值进行合并，如方程(32)所示。在这种情况下，对于CCMI技术，检测符号 的SNR可被表示为
γm,t=1rmt,mt·σn2,t=1,2,]]>方程(37)其中，rmt，mt是 的第mt个对角线元素。
部分MMSE和部分CCMI技术可降低未使用STTD发送的数据符号流的延时(或者延迟时间)。部分MMSE和部分CCMI技术还可降低空间匹配滤波的复杂性，这是因为，相应于每个符号周期的空间滤波器矩阵具有维度NC×NR，而相应于每个2-符号周期间隔的空间滤波器矩阵具有维度2ND×2NR。
4.可选的STTD编码方案为了清楚，以上描述针对一对数据符号sa和sb被STTD编码为两个向量s1＝[sasb]T以及s‾2=sb*-sa*T]]>的情况。如上所述，所述一对数据符号sa和sb也可被STTD编码为两个向量s‾1=sa-sb*T]]>和s‾2=sbsa*T.]]>对于该可选的STTD编码方案，上述多个向量和矩阵可以是不同的。
例如，对于2×4配置，发射实体可以对于将要在两个数据符号流的两个符号周期中发送的两对数据符号(sa和sb)以及(sc和sd)生成向量s‾1=sa-sb*sc-sd*T]]>以及s‾2=sbsa*sdsc*T.]]>数据向量s可被表示为s‾=sasb*scsd*T,]]>接收向量r可被表示为r‾=r1,1···rNR,1r1,2*···rNR,2*T,]]>以及总信道响应矩阵Hall可被表示为H‾all2×4=heff,1,1-heff,1,2heff,1,3-heff,1,4heff,2,1-heff,2,2heff,2,3-heff,2,4············heff,NR,1-heff,NR,2heff,NR,3-heff,NR,4heff,1,2*heff,1,1*heff,1,4*heff,1,3*heff,2,2*heff,2,1*heff,2,4*heff,2,3*············heff,NR,2*heff,NR,1*heff,NR,4*heff,NR,3*,]]>方程(38)
对于其它配置，可以按照与上述2×4配置相似的方式导出向量s1、s2和s以及矩阵Hall。
对于可选的STTD编码方案，接收实体使用为可选的STTD编码方案定义的矩阵Hall(而不是为第一STTD编码方案定义的矩阵Hall)来导出MMSE空间滤波器矩阵或者CCMI空间滤波器矩阵。对于2×4配置，使用方程(38)中所示的矩阵Hall，而不是方程(23)中所示的矩阵Hall。接收实体则使用空间滤波器矩阵对接收向量r进行空间匹配滤波以获得 其是在可选的STTD编码方案中对s的估计值。然后，当需要时，接收实体对 中的符号取共轭，以获得恢复数据符号。
一般而言，总信道响应矩阵Hall取决于发射实体进行STTD编码以及发射实体进行任何其它空间处理的方式。尽管以适当的方式导出总信道响应矩阵，然而接收实体以相同的方式进行MMSE或者CCMI处理。
有效信道响应矩阵Heff对于STTD编码方案是相同的，并且其在方程(8)中示出。接收实体使用Heff来导出部分MMSE空间滤波器矩阵或者部分CCMI空间滤波器矩阵。然后，接收实体使用空间滤波器矩阵对相应于每个符号周期的接收向量rt进行空间匹配滤波，以获得作为在可选的STTD编码方案中对st的估计值的 然后，当需要时，接收实体对 中的检测符号取共轭，并且进一步对多个估计值进行适当的合并以获得恢复数据符号。
5.接收机处理图3示出可以实现MMSE或者CCMI技术的RX空间处理器170a和RX STTD处理器172a的框图。RX空间处理器170a和RX STTD处理器172a分别是相应于图2中多天线接收实体150y的RX空间处理器170和RX STTD处理器172的一个实施例。信道估计器166基于接收导频符号导出有效信道响应估计 如下所述。匹配滤波器生成器168基于 形成总信道响应估计 并且基于 导出相应于2-符号间隔的MMSE或者CCMI空间滤波器矩阵M，如方程(26)或者(28)所示。
在RX空间处理器170a内，预处理器310获得相应于每个符号周期的接收向量rt，对相应于每个2-符号间隔的第二符号周期的接收符号取共轭，并且形成相应于每个2-符号间隔的接收向量r，如方程(17)所示。空间处理器320使用空间滤波器矩阵M对接收向量r进行空间匹配滤波，并且提供向量 如方程(27)或者(29)所示。当需要时，在RX STTD处理器172a内，STTD后处理器330对向量 中的符号取共轭，并且提供相应于每个2-符号间隔的2ND个恢复数据符号。解复用器(Demux)340将恢复数据符号从STTD后处理器330解复用到ND个恢复数据符号流上，并且将这些流提供给RX数据处理器174。
图4示出可以实现部分MMSE或者部分CCMI技术的RX空间处理器170b和RX STTD处理器172b的框图。RX空间处理器170b和RX STTD处理器172b分别是RX空间处理器170和RX STTD处理器172的另一个实施例。信道估计器166导出有效信道响应估计 匹配滤波器生成器168基于 生成相应于一个符号周期的部分MMSE或者部分CCMI空间滤波器矩阵Mp，如方程(30)或者(35)所示。
在RX空间处理器170b内，空间处理器420使用相应于每个符号周期的空间滤波器矩阵Mp对相应于该符号周期的接收向量rt进行空间匹配滤波，并且提供向量 如方程(31)或者(36)所示。当需要时，在RX STTD处理器172b内，STTD后处理器430对向量 中的检测符号取共轭，并且提供相应于每个符号周期的NC个数据符号估计值。合并器432将对于使用STTD发送的每个数据符号的两个估计值进行合并，例如，如方程(32)或者(34)所示，并且提供对于该数据符号的单个估计值。解复用器440将恢复数据符号从合并器432解复用到ND个恢复数据符号流上，并且将这些流提供给RX数据处理器174。
图5示出用于使用MMSE或者CCMI技术来接收数据传输的处理500。获得相应于数据传输的接收符号，所述数据传输包括至少一个STTD编码数据符号流(方框510)。例如基于接收导频符号，获得有效信道响应矩阵(方框512)。基于有效信道响应矩阵并且根据用于数据传输的STTD编码方案，形成总信道响应矩阵(方框514)。基于总信道响应矩阵并且根据例如MMSE或者CCMI技术，导出空间滤波器矩阵(方框516)。对于每个2-符号间隔，形成接收符号向量(方框518)。使用空间滤波器矩阵对相应于每个2-符号间隔的接收符号向量进行空间处理，以获得相应于该2-符号间隔的检测符号向量(方框520)。如果需要，则对检测符号进行后处理(例如，共轭)，以获得恢复数据符号(方框522)。
图6示出用于使用部分MMSE或者部分CCMI技术接收数据传输的处理600。获得相应于数据传输的接收符号，所述数据传输包括至少一个STTD编码数据符号流(方框610)。例如基于接收导频符号，获得有效信道响应矩阵(方框612)。基于有效信道响应矩阵并且根据例如MMSE或者CCMI技术，导出空间滤波器矩阵(方框614)。使用空间滤波器矩阵对相应于每个符号周期的接收符号进行空间处理，以获得相应于该符号周期的检测符号(方框616)。如果需要，则对检测符号进行后处理(例如，共轭)，以获得对数据符号的估计值(方框618)。将对使用STTD发送的每个数据符号的多个估计值进行合并，以获得对该数据符号的单个估计值(方框620)。
6.SFTD和空间扩展发射实体还可使用SFTD、空间扩展以及可能的连续波束形成的组合。对于表1中所示的每个配置，发射实体可以对于将要在ND个数据符号流的一个符号周期中在两个子带上发送的2ND个数据符号生成两个向量s1和s2。发射实体可以在一个符号周期中在一个子带上对向量s1进行空间扩展并且发送，以及在同一符号周期中在另一个子带上对向量s2进行空间扩展并且发送。两个子带通常是相邻子带。接收实体可如上所述导出总信道响应矩阵Hall，除了Hall的前NR行相应于第一子带(而不是第一符号周期)，且Hall的后NR行相应于第二子带(而不是第二符号周期)。接收实体可以按照上述方式进行MMSE、CCMI、部分MMSE或者部分CCMI处理。
7.空间扩展的导引矩阵可以将多种导引矩阵用于空间扩展。例如，导引矩阵V可以是沃尔什矩阵、傅立叶矩阵或者某些其它矩阵。2×2沃尔什矩阵W2×2可被表示为W‾2×2=111-1.]]>可以从较小的沃尔什矩阵WN×N形成较大的沃尔什矩阵W2N×2N，如下W‾2N×2N=W‾N×NW‾N×NW‾N×N-W‾N×N,]]>方程(39)N×N傅立叶矩阵DN×N在第m列第n行中具有元素dn，m其可被表示为dn,m=e-j2π(n-1)(m-1)N,]]>n＝1，...，N且m＝1，...，N，方程(40)可形成任意维度(例如，2、3、4、5等等)的傅立叶方阵。
可以将沃尔什矩阵WN×N、傅立叶矩阵DN×N或者其它矩阵作为基本矩阵BN×N，以形成其它导引矩阵。对于N×N基本矩阵，该基本矩阵的第2至第N行中的每行可以独立地乘以M个不同缩放比例中的一个。对于N-1个行，可以从M个缩放比例的MN-1个不同排列中获得MN-1个不同的导引矩阵。例如，第2至第N行中的每行可以独立地乘以缩放比例+1、-1、+j或者-j，其中，j=-1.]]>对于N＝4，可以使用四个不同的缩放比例来从基本矩阵B4×4中生成64个不同的导引矩阵。可以使用例如e±j3π/4、e±jπ/4、e±jπ/8等其它缩放比例来生成附加的导引矩阵。一般而言，基本矩阵的每行可以乘以具有ejθ形式的任意缩放比例，其中，θ可以是任意相位值。可以从N×N基本矩阵中生成N×N导引矩阵，如V(i)＝gN·BN×N，其中gN=1/N]]>且B′N×N是使用基本矩阵BN×N生成的第i个导引矩阵。利用gN=1/N]]>来进行缩放将保证V(i)的每列具有单位功率。
还可以采用伪随机方式生成导引矩阵。导引矩阵通常是具有彼此正交的多个列的酉矩阵。导引矩阵还可以是具有正交的列且每列具有单位功率的正交矩阵，使得VH·V＝I，其中I是单位矩阵。可以通过删除方形导引矩阵的一列或多列来获得非方形维度的导引矩阵。
可以将不同的导引矩阵用于不同的时间间隔。例如，可以将不同的导引矩阵用于SFTD的不同符号周期以及STTD和OTD的不同2-符号间隔。对于OFDM系统，可将不同的导引矩阵用于STTD和OTD的不同子带以及SFTD的不同子带对。还可将不同的导引矩阵用于不同的子带和不同的符号周期。通过使用了不同导引矩阵的空间扩展而提供的随机性(在时间和/或频率上)可以减轻无线信道的有害效应。
8.帧结构和MIMO导频图7示出支持MISO和MIMO传输的示例性协议数据单元(PDU)700。PDU 700包括MIMO导频部分710以及数据部分720。PDU 700还可包括其它部分，例如前缀、信令等。MIMO导频是从用于数据传输的所有发射天线发送的导频，其允许接收实体估计用于数据传输的MISO或者MIMO信道。MIMO导频可以采用多种方式进行发送。
在一个实施例中，发射实体从全部NT个发射天线发送“未经处理的(clear)”MIMO导频(即，未进行空间扩展)，如下x‾pilotns(k,t)=W‾(t)·p‾(k),t=1,...,L,]]>方程(41)其中，p(k)是具有在子带k上发送的NT个导频符号的NT×1向量；W(t)是相应于符号周期t的NT×NT对角沃尔什矩阵；以及xpilotns(k，t)是具有NT个空间处理符号的NT×1向量，所述NT个空间处理符号相应于符号周期t中子带k的未经处理的MIMO导频。NT个发射天线可被分配长度为L的NT个不同的沃尔什序列，其中，L≥NT。每个沃尔什序列相应于W(t)的一个对角线元素。可选地，发射实体可将未经处理的MIMO导频生成为x‾pilotns(k,t)=w‾(t)·p(k),]]>其中，p(k)是导频符号的缩放比例且w(t)是具有分配给NT个发射天线的沃尔什序列的NT×1向量。为了简化，在方程(41)中未示出连续波束形成，但是通常对于导频和数据传输以相同的方式进行连续波束形成。假设MIMO信道相对于沃尔什序列的长度是恒定的。
接收实体获得的相应于未经处理的MIMO导频的接收导频符号可被表示为
r‾pilotns(k,t)=H‾(k)·W‾(t)·p‾(k)+n‾(k),t=1,...,L,]]>方程(42)其中，rpilotns(k，t)是具有NR个接收导频符号的NR×1向量，所述NR个接收导频符号相应于符号周期t中子带k的未经处理的MIMO导频。
接收实体可以基于未经处理的MIMO导频导出对MIMO信道矩阵H(k)的估计。H(k)的每列与各自的沃尔什序列相关联。接收实体可以获得对hi,j(k)的估计，其是第i个发射天线和第j个发射天线之间的信道增益，如下所述。接收实体首先将rpilotns(k，1)至rpilotns(k，L)的第j个元素乘以分配给第i个发射天线的沃尔什序列Wi的L个元素片，从而得到包括L个恢复符号的序列。然后，接收实体从L个恢复符号中移除用于导频符号pi(k)的调制，其中pi(k)是p(k)的第i个元素。然后，接收实体累加所得到的L个符号以获得对hj，i(k)的估计，其中hj，i(k)是H(k)的第j行第i列的元素。对于H(k)的每个元素重复这个处理。然后，接收机实体可以基于 以及发射实体所使用的已知导引矩阵，导出对Heff(k)的估计。接收实体可以使用 进行接收机空间处理，如上所述。
发射实体可发送进行了空间扩展的MIMO导频，如下x‾pilotss(k,t)=V‾(k)·W‾(t)·p‾(k),t=1,...,L,]]>方程(43)其中，p(k)是具有将要在子带k上发送的NC个导频符号的NC×1向量；W(t)是相应于符号周期t的NC×NC对角沃尔什矩阵；V(k)是用于子带k的空间扩展的NT×NC导引矩阵；以及xpilotss(k，t)是具有NT个空间处理符号的NT×1向量，所述NT个空间处理符号相应于符号周期t中子带k的进行了空间扩展的MIMO导频。
沃尔什序列具有长度L，其中，对于空间扩展MIMO导频，L≥NC。可选地，发射实体可生成空间扩展MIMO导频，如x‾pilotss(k,t)=V‾(k)·w‾(t)·p(k),]]>其中，p(k)和w(t)如上所述。
接收实体获得的相应于进行了空间扩展的MIMO导频的接收导频符号可被表示为r‾pilotss(k,t)=H‾(k)·V‾(k)·W‾(t)·p‾(k)+n‾(k),]]>方程(44)其中，rpilotss(k，t)是具有NR个接收导频符号的NR×1向量，所述NR个接收导频符号相应于符号周期t中子带k的进行了空间扩展的MIMO导频。
接收实体可基于rpilotss(k，t)中的接收导频符号，导出对有效MIMO信道Heff(k)的估计，例如，如以上针对未经处理的MIMO导频的描述。在这种情况下，接收实体移除p(k)和w(t)并获得 其是对H(k)·V(k)的估计。可选地，发射实体可生成空间扩展MIMO导频，如x‾pilotss(k,t)=W‾(t)·p‾(k)]]>或者x‾pilotss(k,t)=w‾(t)·p(k),]]>其中，W(t)或者w(t)进行空间扩展。在这种情况下，接收实体可直接基于所接收的导频符号而不进行任何额外处理来形成 其是对H(k)·W(k)的估计。无论怎样，接收实体可使用 进行接收机空间处理。
在另一个实施例中，发射实体使用子带复用发射未经处理的MIMO导频或者进行了空间扩展的MIMO导频。通过子带复用，只将一个发射天线用于每个符号周期中的每个子带。不需要沃尔什矩阵W(t)。
可以利用多种方式实现本文所述的数据传输和接收技术。例如，这些技术可在硬件、软件或者这两者的组合中实现。对于硬件实现方式，发射实体处的处理单元可以实现在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(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、设计用来执行本文所述功能的其它电子单元或者其组合内。接收实体处的处理单元也可以实现在一个或多个ASIC、DSP等中。
对于软件实现方式，可以使用执行本文所述功能的模块(例如，程序、函数等)实现本文所述的技术。软件代码可存储在存储器单元中(例如，图1中的存储器单元142或者图2中的存储器单元182x或182y)，并且由处理器(例如，图1中的控制器140或者图2中的控制器180x或180y)执行。存储器单元可实现在处理器内部或者处理器外部。
本文包括的标题用于作为参考并且有助于定位特定的章节。这些标题并不旨在限制在其之下描述的概念的范围，这些概念可应用于整个申请书中的其它章节。
以上提供了对所公开实施例的描述，以使本领域技术人员能够实现或者使用本发明。对这些实施例的各种变型对于本领域技术人员而言是显而易见的，并且在不偏离本发明精神或者范围的前提下，本文定义的一般原理可应用于其它实施例。从而，本发明并不旨在限制于本文所示的实施例，而应给予与本文所公开的原理和新颖特性相一致的最宽范围。
权利要求
1.一种在无线通信系统中接收数据的方法，包括获得相应于数据传输的多个接收符号，所述数据传输包括使用空时发射分集(STTD)发送的至少一个数据符号流；获得相应于所述数据传输的有效信道响应矩阵；使用所述有效信道响应矩阵导出空间滤波器矩阵；以及使用所述空间滤波器矩阵对所述多个接收符号进行空间处理，以获得多个检测符号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，获得所述有效信道响应矩阵的步骤包括接收与所述数据传输一起发送的多个导频符号，以及基于所接收的多个导频符号导出所述有效信道响应矩阵。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，获得所述有效信道响应矩阵的步骤包括接收使用空间扩展发送的多个导频符号，以及基于所接收的多个导频符号导出所述有效信道响应矩阵。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，获得所述有效信道响应矩阵的步骤包括接收使用空间扩展和连续波束形成发送的多个导频符号，以及基于所接收的多个导频符号导出所述有效信道响应矩阵。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述有效信道响应矩阵并且根据用于所述数据传输的STTD编码方案，形成总信道响应矩阵。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，导出所述空间滤波器矩阵的步骤包括基于所述总信道响应矩阵并且根据最小均方差(MMSE)技术，形成所述空间滤波器矩阵。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，导出所述空间滤波器矩阵的步骤包括基于所述总信道响应矩阵并且根据信道相关矩阵求逆(CCMI)技术，形成所述空间滤波器矩阵。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括形成相应于2-符号间隔的接收符号向量，以及其中，对所述多个接收符号进行空间处理的步骤包括对相应于所述2-符号间隔的所述接收符号向量进行空间处理，以获得相应于所述2-符号间隔的检测符号向量。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，导出所述空间滤波器矩阵的步骤包括基于所述有效信道响应矩阵并且根据最小均方差(MMSE)技术，形成所述空间滤波器矩阵。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，导出所述空间滤波器矩阵的步骤包括基于所述有效信道响应矩阵并且根据信道相关矩阵求逆(CCMI)技术，形成所述空间滤波器矩阵。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述多个接收符号进行空间处理的步骤包括使用所述空间滤波器矩阵对相应于至少两个符号周期中的每个符号周期的多个接收符号进行空间处理，以获得相应于所述符号周期的多个检测符号。
12.根据权利要求1所述的方法，还包括对相应于使用STTD发送的每个数据符号而获得的多个检测符号进行合并。
13.根据权利要求1所述的方法，还包括对相应于使用STTD发送的每个数据符号而获得的多个检测符号进行最大比合并。
14.根据权利要求1所述的方法，还包括根据用于所述数据传输的STTD编码方案对所述多个检测符号进行后处理，以获得对相应于所述数据传输而发送的多个数据符号的多个估计值。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，对所述多个检测符号进行后处理的步骤包括当需要时，根据用于所述数据传输的所述STTD方案对所述多个检测符号取共轭。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括将所述多个数据符号估计值解复用到为所述数据传输发送的一个或多个数据符号流上。
17.一种在无线通信系统中接收数据的方法，包括获得相应于数据传输的多个接收符号，所述数据传输包括多个数据符号流，其中至少有一个数据符号流是使用空时发射分集(STTD)发送的；获得相应于所述数据传输的有效信道响应矩阵；使用所述有效信道响应矩阵导出空间滤波器矩阵；以及使用所述空间滤波器矩阵对所述多个接收符号进行空间处理，以获得相应于所述多个数据符号流的多个检测符号。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，获得所述多个接收符号的步骤包括获得相应于所述数据传输的所述多个接收符号，所述数据传输包括所述多个数据符号流，其中至少有一个数据符号流是使用STTD发送的，并且至少有一个数据符号流不是使用STTD发送的。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，获得所述多个接收符号的步骤包括获得相应于所述数据传输的所述多个接收符号，所述数据传输包括所述多个数据符号流，其中至少有两个数据符号流是使用STTD发送的。
20.根据权利要求17所述的方法，其中，获得所述有效信道响应矩阵的步骤包括在多个接收天线处估计所述多个数据符号流中每个数据符号流的信道增益，以及使用相应于所述多个数据符号流和所述多个接收天线的所估计的多个信道增益，形成所述有效信道响应矩阵。
21.根据权利要求17所述的方法，其中，对所述多个接收符号进行空间处理的步骤包括使用所述空间滤波器矩阵对相应于至少两个符号周期中每个符号周期的多个接收符号进行空间处理，以获得相应于所述符号周期中多个数据符号流的多个检测符号。
22.一种用于无线通信系统中的装置，包括至少一个解调器，用于获得相应于数据传输的多个接收符号，所述数据传输包括使用空时发射分集(STTD)发送的至少一个数据符号流；信道估计器，用于获得相应于所述数据传输的有效信道响应矩阵；匹配滤波器生成器，用于使用所述有效信道响应矩阵导出空间滤波器矩阵；以及空间处理器，用于使用所述空间滤波器矩阵对所述多个接收符号进行空间处理，以获得多个检测符号。
23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述有效信道响应矩阵包括对所述数据传输进行的空间处理的效果。
24.根据权利要求22所述的装置，其中，所述匹配滤波器生成器基于所述有效信道响应矩阵并且根据用于所述数据传输的STTD编码方案，形成总信道响应矩阵。
25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述匹配滤波器生成器基于所述总信道响应矩阵并且根据最小均方差(MMSE)技术或者信道相关矩阵求逆(CCMI)技术，形成所述空间滤波器矩阵。
26.根据权利要求22所述的装置，其中，所述空间处理器形成相应于2-符号间隔的接收符号向量，并且对所述接收符号向量进行空间处理，以获得相应于2-符号间隔的检测符号向量。
27.根据权利要求22所述的装置，其中，所述匹配滤波器生成器基于所述有效信道响应矩阵并且根据最小均方差(MMSE)技术或者信道相关矩阵求逆(CCMI)技术，形成所述空间滤波器矩阵。
28.根据权利要求22所述的装置，其中，所述空间处理器使用所述空间滤波器矩阵对相应于至少两个符号周期中每个符号周期的多个接收符号进行空间处理，以获得相应于所述符号周期的多个检测符号。
29.根据权利要求22所述的装置，还包括合并器，用于对相应于使用STTD发送的每个数据符号而获得的多个检测符号进行合并。
30.根据权利要求22所述的装置，还包括后处理器，根据用于所述数据传输的STTD编码方案对所述多个检测符号进行后处理，以获得对相应于所述数据传输而发送的多个数据符号的多个估计值。
31.一种用于无线通信系统中的装置，包括用于获得相应于数据传输的多个接收符号的模块，所述数据传输包括使用空时发射分集(STTD)发送的至少一个数据符号流；用于获得相应于所述数据传输的有效信道响应矩阵的模块；用于使用所述有效信道响应矩阵导出空间滤波器矩阵的模块；以及用于使用所述空间滤波器矩阵对所述多个接收符号进行空间处理以获得多个检测符号的模块。
32.根据权利要求31所述的装置，还包括用于基于所述有效信道响应矩阵并且根据用于所述数据传输的STTD编码方案来形成总信道响应矩阵的模块。
33.根据权利要求32所述的装置，其中，用于导出所述空间滤波器矩阵的模块包括用于基于所述总信道响应矩阵并且根据最小均方差(MMSE)技术或者信道相关矩阵求逆(CCMI)技术来形成所述空间滤波器矩阵的模块。
34.根据权利要求31所述的装置，还包括用于形成相应于2-符号间隔的接收符号向量的模块，以及其中，用于对所述多个接收符号进行空间处理的模块包括用于对相应于所述2-符号间隔的所述接收符号向量进行空间处理以获得相应于所述2-符号间隔的检测符号向量的模块。
35.根据权利要求31所述的装置，其中，用于导出所述空间滤波器矩阵的模块包括用于基于所述有效信道响应矩阵并且根据最小均方差(MMSE)技术或者信道相关矩阵求逆(CCMI)技术来形成所述空间滤波器矩阵的模块。
36.根据权利要求31所述的装置，其中，用于进行空间处理的模块包括用于使用所述空间滤波器矩阵对相应于至少两个符号周期中每个符号周期的多个接收符号进行空间处理以获得相应于所述符号周期的多个检测符号的模块。
37.根据权利要求31所述的装置，还包括用于对相应于使用STTD发送的每个数据符号而获得的多个检测符号进行合并的模块。
38.一种在无线通信系统中接收数据的方法，包括获得相应于数据传输的多个接收符号，所述数据传输包括使用空时发射分集(STTD)发送的至少一个数据符号流；获得相应于所述数据传输的有效信道响应矩阵；根据用于所述数据传输的STTD编码方案形成总信道响应矩阵；基于所述总信道响应矩阵导出空间滤波器矩阵；形成相应于2-符号间隔的接收符号向量；以及使用所述空间滤波器矩阵对相应于所述2-符号间隔的所述接收符号向量进行空间处理，以获得相应于所述2-符号间隔的检测符号向量。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，导出所述空间滤波器矩阵的步骤包括基于所述总信道响应矩阵并且根据最小均方差(MMSE)技术或者信道相关矩阵求逆(CCMI)技术，形成所述空间滤波器矩阵。
40.一种在无线通信系统中接收数据的方法，包括获得相应于数据传输的多个接收符号，所述数据传输包括使用空时发射分集(STTD)发送的至少一个数据符号流；获得相应于所述数据传输的有效信道响应矩阵；基于所述有效信道响应矩阵导出空间滤波器矩阵；使用所述空间滤波器矩阵对相应于至少两个符号周期中每个符号周期的所述多个接收符号进行空间处理，以获得相应于所述符号周期的多个检测符号；以及对相应于使用STTD发送的每个数据符号而获得的多个检测符号进行合并。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，导出所述空间滤波器矩阵的步骤包括基于所述有效信道响应矩阵并且根据最小均方差(MMSE)技术或者信道相关矩阵求逆(CCMI)技术，形成所述空间滤波器矩阵。
42.一种在无线通信系统中接收数据的方法，包括获得相应于数据传输的多个接收符号，在所述数据传输中，至少有一个数据符号流是使用空时发射分集(STTD)、空频发射分集(SFTD)或者正交发射分集(OTD)发送的，并且所有数据符号流都是使用空间扩展发送的；获得用于所述数据传输的且包括所述空间扩展的效果的有效信道响应矩阵；基于所述有效信道响应矩阵导出空间滤波器矩阵；以及使用所述空间滤波器矩阵对所述多个接收符号进行空间处理，以获得多个检测符号。
43.根据权利要求42所述的方法，还包括形成相应于2-符号间隔的接收符号向量，以及其中，对所述多个接收符号进行空间处理的步骤包括使用所述空间滤波器矩阵对相应于所述2-符号间隔的所述接收符号向量进行空间处理，以获得相应于所述2-符号间隔的检测符号向量。
44.根据权利要求42所述的方法，还包括形成相应于每个频率子带对的接收符号向量，以及其中，对所述多个接收符号进行空间处理的步骤包括使用所述空间滤波器矩阵对相应于所述频率子带对的所述接收符号向量进行空间处理，以获得相应于所述频率子带对的检测符号向量。
45.根据权利要求42所述的方法，其中，对所述多个接收符号进行空间处理的步骤包括使用所述空间滤波器矩阵对相应于至少两个符号周期中每个符号周期的多个接收符号进行空间处理，以获得相应于所述符号周期的多个检测符号。
46.根据权利要求42所述的方法，其中，导出所述空间滤波器矩阵的步骤包括使用所述有效信道响应矩阵并且根据最小均方差(MMSE)技术或者信道相关矩阵求逆(CCMI)技术，形成所述空间滤波器矩阵。
47.一种用于无线通信系统中的装置，包括至少一个解调器，用于获得相应于数据传输的多个接收符号，在所述数据传输中，至少有一个数据符号流是使用空时发射分集(STTD)、空频发射分集(SFTD)或者正交发射分集(OTD)发送的，并且所有数据符号流都是使用空间扩展发送的；信道估计器，用于获得用于所述数据传输的且包括所述空间扩展的效果的有效信道响应矩阵；匹配滤波器生成器，用于使用所述有效信道响应矩阵导出空间滤波器矩阵；以及空间处理器，用于使用所述空间滤波器矩阵对所述多个接收符号进行空间处理，以获得多个检测符号。
48.根据权利要求47所述的装置，其中，所述空间处理器形成相应于2-符号间隔的接收符号向量，并且使用所述空间滤波器矩阵对相应于所述2-符号间隔的所述接收符号向量进行空间处理，以获得相应于所述2-符号间隔的检测符号向量。
49.根据权利要求47所述的装置，其中，所述空间处理器使用所述空间滤波器矩阵对相应于至少两个符号周期中每个符号周期的多个接收符号进行空间处理，以获得相应于所述符号周期的多个检测符号。
50.一种用于无线通信系统中的装置，包括用于获得相应于数据传输的多个接收符号的模块，在所述数据传输中，至少有一个数据符号流是使用空时发射分集(STTD)、空频发射分集(SFTD)或者正交发射分集(OTD)发送的，并且所有数据符号流都是使用空间扩展发送的；用于获得用于所述数据传输的且包括所述空间扩展的效果的有效信道响应矩阵的模块；用于使用所述有效信道响应矩阵导出空间滤波器矩阵的模块；以及用于使用所述空间滤波器矩阵对所述多个接收符号进行空间处理以获得多个检测符号的模块。
51.根据权利要求50所述的装置，还包括用于形成相应于2-符号间隔的接收符号向量的模块，以及其中，用于对所述多个接收符号进行空间处理的模块包括用于使用所述空间滤波器矩阵对相应于所述2-符号间隔的所述接收符号向量进行空间处理，以获得相应于所述2-符号间隔的检测符号向量的模块。
52.根据权利要求50所述的装置，其中，用于对所述多个接收符号进行空间处理的模块包括用于使用所述空间滤波器矩阵对相应于至少两个符号周期中每个符号周期的多个接收符号进行空间处理，以获得相应于所述符号周期的多个检测符号的模块。
全文摘要
接收实体(150)获得相应于数据传输的多个接收符号，所述数据传输具有使用空时发射分集(STTD)发送的至少一个数据符号流。接收实体根据用于数据传输的STTD编码方案导出总信道响应矩阵，基于总信道响应矩阵导出空间滤波器矩阵，以及对相应于每个2－符号间隔的接收符号向量进行空间匹配滤波，以获得相应于所述2－符号间隔的检测符号向量。如果需要，则接收实体可对多个检测符号进行后处理(例如，共轭)。可选地，接收实体基于有效信道响应矩阵导出空间滤波器矩阵，对相应于每个符号周期的多个接收符号进行空间匹配滤波，以获得相应于所述符号周期的多个检测符号。接收实体获得相应于数据传输的多个接收符号，所述数据传输具有使用空时发射分集(STTD)发送的至少一个数据符号流。接收实体根据用于数据传输的STTD编码方案导出总信道响应矩阵，基于总信道响应矩阵导出空间滤波器矩阵，以及对相应于每个2－符号间隔的接收符号向量进行空间匹配滤波，以获得相应于所述2－符号间隔的检测符号向量。如果需要，则接收实体可对多个检测符号进行后处理(例如，共轭)。可选地，接收实体基于有效信道响应矩阵导出空间滤波器矩阵，对相应于每个符号周期的多个接收符号进行空间匹配滤波以获得相应于所述符号周期的多个检测符号，以及对相应于使用STTD发送的每个数据符号而获得的多个估计值进行合并。
文档编号H04L1/06GK101053174SQ200580037444
公开日2007年10月10日 申请日期2005年9月2日 优先权日2004年9月3日
发明者马克·S.·华莱士, 伊琳娜·梅德韦杰夫, 杰伊·罗德尼·沃尔顿 申请人:高通股份有限公司