用于执行多用户虚拟多输入多输出的方法、设备和系统

摘要

公开了一种用于为具有一个或多个天线的无线发射/接收单元(WTRU)执行多用户虚拟多输入多输出(MIMO)技术的方法和系统。该系统包括基站以及至少一个WTRU，所述WTRU具有至少两个天线。所述基站的天线的数量不少于任何一个WTRU的天线的数量。所述基站为WTRU产生信道矩阵，并且根据信道矩阵的测量而对从WTRU接收到的信号进行处理。所述WTRU可以使用信道矩阵信息来执行发射预编码或本征波束成形。所述WTRU还可以执行发射分集。

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信系统。特别地，本发明涉及一种用于为具有一个或多个天线的无线发射/接收单元(WTRU)执行多用户虚拟多输入多输出(MIMO)技术的方法、设备和系统。

背景技术

在传统的MIMO通信系统中，发射机和接收机都使用多个天线来进行传输和接收。借助多个天线，在发射机与接收机之间可以建立多个无线信道。一般来说，系统的容量和性能是随着天线数量的增加而提升的。

对于在包括两个或多个单独的WTRU的传统MIMO系统中执行的虚拟MIMO技术来说，每个WTRU都配备了一个单独的天线以在相同的子信道或子载波群组(SBG)上进行独立传输。基站或调度器通过调度WTRU的传输而对两个或多个WTRU的协作加以组织，从而在相同的子信道或SBG上进行传输。但是，在传统的虚拟MIMO系统中，并未提供用于具有一个以上的天线的WTRU的方案或解决办法。

因此，需要提供一种用于为具有两个或更多个天线的WTRU执行虚拟MIMO的方法。

发明内容

本发明涉及一种用于为具有一个或多个天线的WTRU执行多用户虚拟MIMO技术的方法、基站和系统。该系统包括基站以及至少一个WTRU，其中一个WTRU具有至少两个天线。基站的天线的数量不少于任何一个WTRU上的天线的数量。该基站为WTRU产生信道矩阵，并且根据信道矩阵的测量而对从WTRU接收到的信号进行处理。所述WTRU可以使用信道矩阵信息来执行发射预编码或本征波束成形。所述WTRU还可以执行发射分集。

附图说明

从以下关于优选实施方式的描述中可以更详细地了解本发明，这些优选实施方式作为实例给出，并且结合附图来理解，其中：

图1显示了根据本发明的为具有两个或更多个天线的WTRU执行虚拟MIMO的无线通信系统；以及

图2是根据本发明配置的基站的框图。

具体实施方式

下文引用的术语“WTRU”包括但不局限于用户设备(UE)、移动站、固定或移动用户单元、寻呼机、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、计算机或其它任何类型的能在无线环境中工作的用户设备。下文引用的术语“基站”包括但不局限于节点B、站点控制器、接入点(AP)或是其它任何类型的能在无线环境中工作的接口设备。

本发明适用于任何允许WTRU使用一个以上的空间流(即有效空间信道)的无线通信方案。特别地，本发明适用于单载波频分多址(SC-FDMA)MIMO传输、正交频分多址(OFDMA)MIMO传输或多载波OFDMA MIMO传输，其中这些传输方法都是可以使用跳频的。

图1显示了根据本发明的为具有两个或更多个天线的WTRU 120a、120b执行虚拟MIMO的无线通信系统100。该系统100包括基站110以及多个WTRU 120a、120b。基站110包括多个天线。WTRU 120a、120b中的至少一个是包括多个天线的。应当注意的是，图1举例显示了两个(2)WTRU120a、120b，其中每一个都具有两个(2)天线，基站110具有四个(4)天线。应当注意的是，在系统100中可以存在任意数量的WTRU，并且WTRU120a、120b和基站110可以具有任意数量的天线。

基站110上的天线数量(N_rx)等于或大于任何一个单独的WTRU 120a、120b上的天线数量(N_tx)，这些天线构成了WTRU 120a、120b与基站110之间的虚拟信道。众所周知，MIMO信道的容量是随着N_tx和N_rx的最小值而线性增加的。

举例来说，如图1中的圆形所示，基站110可以为每个WTRU 120a、120b分配一定数量的基站天线(至少是每个WTRU 120a、120b所包括的相同数量的天线)，并且为基站110与WTRU 120a、120b之间的信道产生一个有效信道矩阵。从WTRU 120a、120b到基站110的有效信道矩阵H_eff编写如下：

$H_{\mathrm{eff}}=\left(\begin{array}{cc}{H}_{11}& H_{12}\\ H_{21}& H_{22}\end{array}\right)$            等式(1)

其中

$H_{\mathrm{ij}}=\left(\begin{array}{cc}{h}_{11}& h_{12}\\ h_{21}& h_{22}\end{array}\right)$                等式(2)

其中H_ij是第i个WTRU与第j个基站天线群组之间的多径信道矩阵，并且h₁₁、h₁₂、h₂₁和h₂₂分别是每个WTRU的两个发射天线和每个基站天线群组的两个接收天线的信道系数。等式(1)是多用户虚拟MIMO的有效MIMO信道，等式(2)则是用于特定WTRU的单个MIMO信道。应当注意的是，在等式(1)和(2)中使用的是在基站和WTRU上分别具有两个(2)天线的实例。但是，对于在WTRU和基站中的至少一个上具有一个以上的天线的任何发射和接收天线组合来说，这些组合都是可以考虑的。用于等式(1)和(2)的矩阵维度随着所使用的天线数量而扩缩。

空间流与等式(2)给出的MIMO信道传送的标量信道是等价的。如果满足了等式(3)，

$\left(\begin{array}{cc}{H}_{11}& H_{21}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}{\left(H_{12}\right)}^{*}\\ {\left(H_{22}\right)}^{*}\end{array}\right)=0$         等式(3)

那么将会建立两个等价的1(Tx)×2(Rx)系统，其中每个系统都包括了由空间流定义的标量信道。

图2是根据本发明的基站110的框图。基站110包括多个天线122、信道估计器124以及接收机126。为了简单起见，在图2中并未显示基站110的其他常规组件。基站110包括多个天线，这些天线的数量等于或大于由基站110采用虚拟MIMO方案(即，基站110包括至少两个(2)天线)所服务的任何一个WTRU 120a、120b的天线数量。信道估计器124产生用于WTRU 120a、120b的信道矩阵。接收机126则使用该信道矩阵对来自WTRU120a、120b的信号进行处理。该接收机126可以使用线性最小均方误差(LMMSE)技术来为每一个WTRU 120a、120b恢复数据。采用该方案，虚拟MIMO技术可以被扩展到具有一个以上天线的WTRU。

WTRU 120a、120b可以执行本征波束成形、发射预编码(基于码本或者不基于码本)、空间多路复用、包括空时块编码(STBC)、空频块编码(SFBC)、周期性延迟分集(CDD)的分集技术或是上述这些技术的组合。对本征波束成形或发射预编码来说，基站可以发送分解信道矩阵(即通过奇异值分解(SVD)或类似操作分解信道矩阵而获取的V矩阵)至WTRU。系统容量是通过在WTRU上使用数量较少的MIMO天线来提升的(例如在WTRU 120a、120b上使用2个天线)。

某些WTRU可能只支持一个空间流(即只具有一个天线)，而其余的WTRU则可以支持一个以上的空间流(即具有一个以上的天线)。采用该方案，由于添加了虚拟信道维度，与单天线虚拟MIMO相比，基站可以得到更大的灵活性。可能减少的小区间干扰则是由于WTRU上的传输功率需求的减少而得到的另一个益处。

实施例

1.一种用于在包括基站和多个WTRU的无线通信系统中执行多用户虚拟MIMO的加方法，其中该基站包括多个天线，并且至少一个所述WTRU包括至少两个天线，基站的天线的数量不少于任何一个WTRU的天线的数量。

2.如实施例1所述的方法，包括：所述基站产生用于WTRU的信道矩阵。

3.如实施例2所述的方法，包括：所述基站使用信道矩阵来对从WTRU接收到的信号进行处理。

4.如实施例2-3中任一实施例所述的方法，其中所述WTRU使用信道矩阵来执行发射预编码。

5.如实施例2-4中任一实施例所述的方法，其中所述WTRU使用信道矩阵来执行本征波束成形。

6.如实施例2-5中任一实施例所述的方法，其中所述WTRU执行发射分集。

7.如实施例6所述的方法，其中所述WTRU执行STBC、SFBC和CDD中的至少一者。

8.如实施例2-7中任一实施例所述的方法，其中至少一个WTRU只支持一个空间流，并且其余的WTRU支持至少两个空间流。

9.如实施例2-7中任一实施例所述的方法，其中所述基站和WTRU执行SC-FDMA。

10.如实施例2-7中任一实施例所述的方法，其中所述基站和WTRU执行OFDMA。

11.如实施例2-7中任一实施例所述的方法，其中所述基站和WTRU执行MC-OFDMA。

12.一种用于执行多用户虚拟MIMO的无线通信系统。

13.如实施例12所述的系统，包括：多个WTRU，其中至少一个WTRU具有至少两个天线。

14.如实施例13所述的系统，包括：基站，其中该基站包括多个天线，基站的天线的数量不少于任何一个WTRU的天线的数量。

15.如实施例14所述的系统，其中所述基站包括用于为WTRU产生信道矩阵的信道估计器。

16.如实施例15所述的系统，其中所述基站包括使用信道矩阵来对从WTRU传送的信号进行处理的接收机。

17.如实施例15-16中任一实施例所述的系统，其中所述WTRU使用信道矩阵来执行发射预编码。

18.如实施例15-17中任一实施例所述的系统，其中所述WTRU使用信道矩阵来执行本征波束成形。

19.如实施例15-18中任一实施例所述的系统，其中所述WTRU执行发射分集。

20.如实施例19所述的系统，其中所述WTRU执行STBC和SFBC中的至少一者。

21.如实施例13-20中任一实施例所述的系统，其中至少一个WTRU只支持一个空间流，并且其余的WTRU支持至少两个空间流。

22.如实施例13-21中任一实施例所述的系统，其中所述基站和WTRU执行SC-FDMA。

23.如实施例13-21中任一实施例所述的系统，其中所述基站和WTRU执行OFDMA。

24.如实施例13-21中任一实施例所述的系统，其中所述基站和WTRU执行MC-OFDMA。

25.如实施例15-24中任一实施例所述的系统，其中所述WTRU通过使用单流MIMO和多流MIMO之一来有选择地传送信号。

26.一种用于为多个WTRU执行多用户虚拟MIMO的基站，其中至少一个WTRU具有至少两个天线。

27.如实施例26所述的基站，包括：多个天线，基站的天线的数量不少于任何一个WTRU的天线的数量。

28.如实施例27所述的基站，包括：信道估计器，用于为WTRU产生信道矩阵。

29.如实施例28所述的基站，包括：接收机，用于使用信道矩阵来对来自WTRU的信号进行处理。

30.如实施例29所述的基站，其中所述接收机被配置为对信号进行处理，所述信号被处理以用于所述WTRU使用所述信道矩阵进行发射预编码。

31.如实施例29-30中任一实施例所述的基站，其中所述接收机被配置为对信号进行处理，所述信号被处理以用于所述WTRU使用所述信道矩阵进行本征波束成形。

32.如实施例29-31中任一实施例所述的基站，其中所述接收机被配置为对信号进行处理，所述信号被处理以用于所述WTRU进行发射分集。

33.如实施例32所述的基站，其中所述接收机被配置为对信号进行处理，所述信号是由WTRU进行处理以用于STBC、SFBC和CDD中的至少一者。

34.如实施例27-33中任一实施例所述的基站，其中至少一个WTRU只支持一个空间流，并且其余的WTRU支持至少两个空间流。

35.如实施例27-34中任一实施例所述的基站，其中所述基站执行SC-FDMA。

36.如实施例27-34中任一实施例所述的基站，其中所述基站执行OFDMA。

37.如实施例27-34中任一实施例的基站，其中所述基站执行MC-OFDMA。

虽然本发明的特征和元素在优选的实施方式中以特定的结合进行了描述，但每个特征或元素可以在没有所述优选实施方式的其他特征和元素的情况下单独使用，或在与或不与本发明的其他特征和元素结合的各种情况下使用。本发明提供的方法或流程图可以在由通用计算机或处理器执行的计算机程序、软件或固件中实施，其中所述计算机程序、软件或固件是以有形的方式包含在计算机可读存储介质中的。计算机可读存储介质的实例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、寄存器、缓冲存储器、半导体存储设备、如内部硬盘和可移动磁盘之类的磁介质、磁光介质以及如CD-ROM碟片和多功能数字片(DVD)之类的光介质。

举例来说，恰当的处理器包括：通用处理器、专用处理器、常规处理器、数字信号处理器(DSP)、多个微处理器、与DSP核心相关联的一个或多个微处理器、控制器、微控制器、应用型专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)电路、任何其它类型的集成电路(IC)和/或状态机。

与软件相关的处理器可用于实现射频收发机，以便在无线发射接收单元(WTRU)、用户设备(UE)、终端、基站、无线电网络控制器(RNC)或是任何一种主机计算机中使用。WTRU可以与采用硬件和/或软件形式实施的模块结合使用，例如照相机、摄像机模块、视频电话、免提电话、振动设备、扬声器、麦克风、电视收发机、免提耳机、键盘、蓝牙模块、调频(FM)无线电单元、液晶显示器(LCD)显示单元、有机发光二极管(OLED)显示单元、数字音乐播放器、媒体播放器、视频游戏机模块、因特网浏览器和/或任何无线局域网(WLAN)模块。