CN1951031A - 基于ofdm的多天线通信系统的发射分集和空间扩频 - Google Patents

Abstract

多天线发射实体向单天线或多天线接收实体发射数据，其(1)采用导引模式，以将数据传输导向所述接收实体，或(2)采用伪随机发射导引(PRTS)模式，以将这些子带上的数据传输所观测到的有效信道随机化。PRTS模式可以用于实现发射分集或空间扩频。对于发射分集而言，发射实体在多个子带上使用不同的伪随机导引向量，但对于每个子带的分组使用相同的导引向量。接收实体不需要知道伪随机导引向量或不需要执行任何特殊处理。对于空间扩频而言，发射实体在多个子带上使用不同的伪随机导引向量，并且对于每个子带的分组使用不同的导引向量。只有所述发射和接收实体知道用于进行数据传输的导引向量。

Description

基于OFDM的多天线通信系统的发射分集和空间扩频

发明领域

本发明一般涉及通信，更具体地涉及在利用正交频分复用(OFDM)的多天线通信系统中发射数据的技术。

背景技术

OFDM是一种多载波调制技术，其将全部系统带宽有效地分割成若干(N_F)个正交子带，这些子带通常也被称为音调、子载波、频段和频道。利用OFDM，每个子带与各自的可调制数据的子载波相关联。OFDM广泛用于多种无线通信系统，例如，实现了公知的IEEE802.11a和802.11g标准的通信系统。IEEE 802.11a和802.11g通常涉及单输入单输出(SISO)操作，其中发射设备利用单个天线进行数据传输，并且接收设备通常利用单个天线进行数据接收。

多天线通信系统包括单天线设备和多天线设备。在这种系统中，多天线设备可以将其多个天线用于向单天线设备进行数据传输。多天线设备和单天线设备可以实现多种常规发射分集方案中的任何一种，以获得发射分集并且提高数据传输的性能。S.M.Alamouti在1998年10月IEEE Journal on Selected Areas in Communications(IEEE通信选题杂志)第16卷第8期第1451至1458页发表的、题为“A SimpleTransmit Diversity Technique for Wireless Communications”(无线通信的简单发射分集技术)的论文中描述了这样的一种发射分集方案。对于Alamouti的方案来说，发射设备在两个符号周期内将每对数据符号从两个天线发射出去，并且接收设备将在两个符号周期中获得的两个接收符号进行合并，以恢复该对数据符号。Alamouti的方案以及大多数其它常规发射分集方案要求接收设备进行特殊的处理，以恢复发射的数据并获得发射分集的好处，所述特殊处理可能随方案而不同。

然而，如下所述，单天线设备仅可设计用于SISO操作。通常情况下是将该无线设备设计为满足IEEE 802.11a或802.11g标准。这种“传统(legacy)”单天线设备不能执行大多数常规发射分集方案所要求的特殊处理。然而，多天线设备仍然非常需要以一种可实现改善的可靠性和/或性能的方式来向传统单天线设备发射数据。

因此，在本领域中需要对传统单天线接收设备实现发射分集的技术。

发明内容

本文描述了利用导引模式和/或伪随机发射导引(PRTS)模式从多天线发射实体向单天线接收实体发射数据的技术。在导引模式下，发射实体执行空间处理，以将数据传输导向接收实体。在PRTS模式下，发射实体执行空间处理，使得数据传输观测到子带上随机的有效SISO信道，并且坏的信道实现不影响性能。发射实体(1)如果知道接收实体的多输入单输出(MISO)信道响应，则可以采用导引模式；以及(2)即使不知道MISO信道响应，也可以采用PRTS模式。

发射实体(1)对于导引模式，利用从MISO信道响应估计导出的导引向量执行空间处理；以及(2)对于PRTS模式，利用伪随机导引向量执行空间处理。每个导引向量是一个具有N_T个元素的向量，可将N_T个元素乘以一个数据符号以生成N_T个发射符号，用于从N_T个发射天线进行传输，其中N_T＞1。

可采用PRTS模式实现发射分集，而不需要发射实体执行任何特殊的处理。对于发射分集，该发射实体(1)在用于数据传输的多个子带上使用不同的伪随机导引向量；以及(2)在每个子带的协议数据单元的伪随机导引部分上使用相同的导引向量。PDU是传输单元。接收实体不需要知道发射实体使用的伪随机导引向量。PRTS模式还可用于例如对安全的数据传输实现空间扩频。对于空间扩频，发射实体(1)在多个子带上使用不同的伪随机导引向量；以及(2)在每个子带的PDU的伪随机导引部分上使用不同的导引向量。对于安全的数据传输来说，只有发射和接收实体知道用于数据传输的导引向量。

导引模式和PRTS模式还可用于从多天线发射实体向多天线接收实体进行数据传输，如下所述。下面进一步详细地说明本发明的各个方案和实施例。

附图说明

图1示出了多天线通信系统；

图2示出了通用PDU格式；

图3示出了从双天线发射实体向单天线接收实体的导频传输；

图4示出了采用导引或PRTS模式发射数据的处理；

图5示出了采用两种模式发射数据的处理；

图6A和6B示出了两种具体的PDU格式；

图7示出了一个发射实体和两个接收实体；

图8示出了多天线发射实体的框图；

图9A示出了单天线接收实体的框图；以及

图9B示出了多天线接收实体的框图。

具体实施方式

本文使用的词语“示例性的”表示“用作实例、例子或例证的”。不应将本文描述为“示例性”的任何实施例或设计解释为优选于或优于其它实施例或设计。

图1示出了具有一个接入点(AP)110和多个用户终端(UT)120的多天线系统100。接入点一般为能够与多个用户终端通信的固定站，接入点也可称为基站或其它术语。用户终端可以是固定的或移动的，其可称为移动台、无线设备、用户设备(UE)或其它术语。系统控制器130与多个接入点进行连接，并为这些接入点提供协调和控制。

接入点110配备有多个用于进行数据传输的天线。每个用户终端120可以配备有单个或多个用于进行数据传输的天线。用户终端可以与接入点进行通信，在这种情况下确立接入点和用户终端的作用。一个用户终端还可以与另一个用户终端点对点地进行通信。在以下描述中，发射实体可以是接入点或用户终端，接收实体也可以是接入点或用户终端。发射实体配备有多个(N_T个)发射天线，接收实体可以配备有单个或多个(N_R个)天线。当接收实体配备有单个天线时，为MISO传输，当接收实体配备有多个天线时，为多输入多输出(MIMO)传输。

系统100可以采用时分复用(TDD)或频分复用(FDD)信道结构。对于TDD结构来说，下行链路和上行链路共享相同的频带，其中，为下行链路分配时间的一部分，并为上行链路分配时间的其余部分。对于FDD结构来说，为上行链路和下行链路分配不同的频带。为清楚起见，以下描述假设系统100采用TDD结构。

系统100还利用OFDM进行数据传输。OFDM提供全部N_F个子带，其中N_D个子带用于数据传输并被称为数据子带，N_P个子带用于载波导频并被称为导频子带，剩余的N_G个子带不使用并作为保护子带，其中，N_F＝N_D+N_P+N_G。在每个OFDM符号周期内，可在N_D个数据子带上发送多达N_D个数据符号，并可在N_P个导频子带上发送多达N_P个导频符号。本文使用的“数据符号”是数据的调制符号，“导频符号”是导频的调制符号。导频符号是发射和接收实体都预先已知的。

对于OFDM调制来说，利用N_F点快速傅立叶反变换(IFFT)，将N_F个频域值(即N_D个数据符号、N_P个导频符号和N_G个零值)变换到时域，以获得一个包含有N_F个时域码片的“变换”符号。为了抵抗由频率选择性衰落引起的符号间干扰(ISI)，重复每个变换符号的一部分，以形成相应的OFDM符号。重复的部分通常称为循环前缀或保护间隔。OFDM符号周期(本文也简称为“符号周期”)是一个OFDM符号的持续时间。

图2示出了可用于系统100的示例性协议数据单元(PDU)格式200。数据在较高的一层被处理为数据单元。分别基于为每个数据单元210选择的编码和调制方案，对该数据单元进行编码和调制(或符号映射)。将每个数据单元210与承载该数据单元的各种参数(如，速率和长度)的信令部分220相关联，接收实体利用这些参数来处理和恢复该数据单元。处理信令部分所使用的编码和调制方案可以与用于数据单元的编码和调制方案相同或不同。对每个数据单元及其信令部分进行OFDM调制，以形成PDU 230的信令/数据部分240。在该PDU数据部分的子带和符号周期上发射该数据单元。PDU 230还包括前导码240，其承载接收实体用于各种用途的一种或多种类型的导频。通常，前导码240和信令/数据部分250可以分别具有固定或可变的长度，并可包含任意数量的OFDM符号。PDU 230也可被称为分组或其它术语。

接收实体通常分别处理每个PDU。接收实体将该PDU的前导码用于自动增益控制(AGC)、分集选择(从多个输入端口中选择一个进行处理)、定时同步、粗(coarse)和精(fine)频率捕获、信道估计等。接收实体利用从该前导码获得的信息来处理该PDU的信令/数据部分。

通常，可根据各种因素将伪随机发射导引应用到整个PDU或PDU的一部分。因此，PDU的伪随机导引部分可能是全部PDU或PDU的一部分。

1.MISO传输

在系统100内，在多天线发射实体和单天线接收实体之间存在MISO信道。对于基于OFDM的系统，可以通过具有N_F个信道响应行向量的集合来表征由该发射实体处的N_T个天线和该接收实体处的单个天线形成的MISO信道，每个行向量具有1×N_T的维度，可以表示为：

$\underset{\‾}{h}\left(k\right)=\left[\begin{array}{cccc}{h}_1\left(k\right)& h_2\left(k\right)& ...& h_{N_T}\left(k\right)\end{array}\right],$ 其中k∈K，        方程(1)

其中项h_j(k)，j＝1...N_T，表示对于子带k发射天线j与单个接收天线之间的耦合或复增益，以及，K表示N_F个子带的集合。为简单起见，假设MISO信道响应 h(k)对于各PDU保持不变，因此其只是子带k的函数。

发射实体以能够获得改进的可靠性和/或性能的方式，从其多个天线向单天线接收实体发射数据。此外，该数据传输也可以使得单天线接收实体执行SISO操作的常规处理(而不需要针对发射分集进行任何其它特殊的处理)来恢复该数据传输。

发射实体可以采用导引模式(steered mode)或PRTS模式将数据发射到单天线接收实体。在导引模式下，发射实体执行空间处理，以将数据传输导向该接收实体。在PRTS模式下，发射实体执行空间处理，以使数据传输观测到子带上随机的有效SISO信道。PRTS模式可用于实现发射分集，而不要求接收实体执行任何特殊的处理。PRTS模式还可用于例如对安全的数据传输实现空间扩频(spatialspreading)。以下描述这两种模式和PRTS模式的这两种应用。

A.MISO的导引模式

对于导引模式，发射实体对每个子带执行空间处理，如下：

x _miso，sm(n，k)＝ v _sm(k)·s(n，k)，               方程(2)

其中，s(n，k)是在符号周期n中在子带k上发送的数据符号；

v _sm(k)是在符号周期n中子带k的N_T×1导引向量；以及

x _miso，sm(n，k)是N_T×1向量，其具有将要在符号周期n中在子带k上从N_T个发射天线发送的N_T个发射符号。

在以下的描述中，脚标“sm”表示导引模式，“pm”表示PRTS模式，“miso”表示MISO传输，以及“mimo”表示MIMO传输。利用OFDM，在每个数据子带上可以发送数据符号的一个子流。发射实体分别为每个数据子带执行空间处理。

对于导引模式，基于信道响应行向量 h(k)导出导引向量 v _sm(k)，如下：

v _sm(k)＝ h ^H(k)或 v _sm(k)＝arg{ h ^H(k)}，               方程(3)

其中arg{ h ^H(k)}表示 h ^H(k)的幅角(argument)以及“H”表示复共轭转置。幅角提供了具有单位幅度和由 h(k)的元素所确定的不同相位的元素，使得每个发射天线的全部功率可用于数据传输。由于假定信道响应 h(k)对于各PDU保持不变，因此导引向量 v _sm(k)在PDU上也是不变的并且只是子带k的函数。

在接收实体处的接收符号可以表示为：

r_sm(n，k)＝ h(k)· x _miso，sm(n，k)+z(n，k)＝ h(k)· v _sm(k)·s(n，k)+z(n，k)

         ＝h_eff，sm(k)·s(n，k)+z(n，k)，                             方程(4)

其中，r_sm(n，k)是在符号周期n中子带k的接收符号；

h_eff，sm(k)是子带k的有效SISO信道响应，即h_eff，sm(k)＝ h(k)· v _sm(k)；以及

z(n，k)是在符号周期n中子带k的噪声。

如方程(4)所示，发射实体的空间处理导致每个子带k的数据符号子流观测到有效SISO信道响应h_eff，sm(k)，其包括实际MISO信道响应 h(k)和导引向量 v _sm(k)。接收实体能够例如基于从发射实体接收的导频符号估计有效SISO信道响应h_eff，sm(k)。然后，接收实体可以利用有效SISO信道响应估计

对接收符号r_sm(n，k)进行检测(例如，匹配滤波)以获得检测符号

即对发射数据符号s(n，k)的估计。

接收实体可以执行匹配滤波，如下：

$\hat{s}(n,k)=\frac{{\hat{h}}_{\mathrm{eff},\mathrm{sm}}^{*}\left(k\right)\·r(n,k)}{{\left|{\hat{h}}_{\mathrm{eff},\mathrm{sm}}\left(k\right)\right|}^2}=s(n,k)+z^{\′}(n,k),$ 方程(5)

其中，“*”表示共轭。方程(5)中的检测操作与接收实体将对SISO传输执行的操作相同。然而，将有效SISO信道响应估计 而不是SISO信道响应估计用于检测。

B.用于发射分集的PRTS模式

对于PRTS模式来说，发射实体利用伪随机导引向量进行空间处理。如下所述，导出这些导引向量以使其具有某些预期特性。

为了利用PRTS模式实现发射分集，发射实体在每个子带k的PDU的伪随机导引部分上使用相同的导引向量。于是，导引向量将只是子带k的函数而不是符号周期n的函数，即 v _pm(k)。通常，要求在子带上使用尽可能多的不同导引向量，以实现更大的发射分集。例如，可对每个数据子带使用不同的导引向量。N_D个导引向量构成的集合表示为{ v _pm(k)}，其可用于对N_D个数据子带执行空间处理。对每个PDU(例如，在图2所示PDU格式的前导码和信令/数据部分上)使用相同的导引向量集合{ v _pm(k)}。导引向量集合可以是相同的或随PDU而改变。

发射实体对每个子带执行空间处理，如下：

x _miso，pm(n，k)＝ v _pm(k)·s(n，k)，                                     方程(6)

在该PDU的全部OFDM符号中使用一个导引向量集合{ v _pm(k)}。

在接收实体处的接收符号可以表示为：

r_td(n，k)＝ h(k)· x _miso，pm(n，k)+z(n，k)＝ h(k)· v _pm(k)·s(n，k)+z(n，k)

         ＝h_eff，td(k)·s(n，k)+z(n，k)，                              方程(7)

每个子带的有效SISO信道响应h_eff，td(k)由该子带的实际MISO信道响应 h(k)和用于该子带的导引向量 v _pm(k)来决定。每个子带k的有效SISO信道响应h_eff，td(k)在PDU上是不变的，这是因为假设实际信道响应 h(k)在PDU上不变并且在PDU上使用相同的导引向量v _pm(k)。

接收实体接收发射的PDU，并基于前导码导出对每个数据子带的有效SISO信道响应估计

然后，接收实体利用有效SISO信道响应估计 对该PDU的信令/数据部分中的接收符号执行检测，如方程(5)所示，其中，用 代替

对于发射分集而言，接收实体不需要知道是单个天线还是多个天线用于数据传输，也不需要知道用于每个子带的导引向量。由于在子带上使用不同的导引向量并且为这些子带形成不同的有效SISO信道，所以，接收实体仍然可以享受发射分集的好处。于是，每个PDU将观测到在用于发射该PDU的子带上的全体伪随机SISO信道。

C.用于空间扩频的PRTS模式

空间扩频可用于在空间维度上使数据传输随机化。空间扩频可用于在发射实体和接收实体之间进行安全数据传输，以防止其它接收实体未经授权而接收到该数据传输。

对于PRTS模式中的空间扩频，发射实体在每个子带k的PDU的伪随机导引部分上使用不同的导引向量。从而，导引向量将是子带和符号周期两者的函数，即 v _pm(n，k)。通常，要求在子带和符号周期上都使用尽可能多的不同导引向量，以实现更高的空间扩频度。例如，一个不同的导引向量可用于给定符号周期的每个数据子带，以及一个不同的导引向量可用于给定子带的每个符号周期。N_D个导引向量构成的集合表示为{ v(n，k)}，其可用于在一个符号周期对N_D个数据子带进行空间处理，并且一个不同的集合可用于该PDU上的每个符号周期。在最低限度下，将不同的导引向量集合用于该PDU的前导码和信令/数据部分，其中，一个集合可以包含全1构成的向量。导引向量集合可以相同或随PDU的不同而改变。

发射实体对每个符号周期的每个子带执行空间处理，如下：

x _miso，ss(n，k)＝ v _pm(n，k)·s(n，k)，                                 方程(8)

在接收实体处的接收符号可以表示为：

r_ss(n，k)＝ h(k)· x _miso，ss(n，k)+z(n，k)＝ h(k)· v _pm(k)·s(n，k)+z(n，k)

         ＝h_eff，ss(k)·s(n，k)+z(n，k)，                             方程(9)

每个符号周期的每个子带的有效SISO信道响应h_eff，ss(n，k)取决于该子带的实际MISO信道响应 h(k)以及用于该子带和符号周期的导引向量 v(n，k)。如果在PDU上使用不同的导引向量 v _pm(n，k)，则每个子带k的有效SISO信道响应h_eff，ss(n，k)会在PDU上变化。

接收方接收实体已知该发射实体使用的导引向量，并且能够执行互补的空间解扩，以恢复发射的PDU。如下所述，接收方接收实体可以用各种方式获得此信息。其它接收实体不知道所述导引向量，并且该PDU传输在这些实体看来是空间随机的。因此，对于这些接收实体来说，正确恢复该PDU的可能性被大大降低了。

接收方接收实体接收发射的PDU并且将前导码用于信道估计。对于每个子带，接收方接收实体能够基于该前导码，导出对每个发射天线的实际MISO信道响应(而不是有效SISO信道响应)估计，即

其中j＝1...N_T。为简单起见，下面描述在具有两个发射天线的情况下的信道估计。

图3示出了在一个子带k上从双天线发射实体向单天线接收实体进行导频传输的模型。利用导引向量 v _pm(n，k)的两个元素v₁(n，k)和v₂(n，k)，对导频符号p(k)进行空间处理以获得两个发射符号，并从两个发射天线发送所述两个发射符号。所述两个发射符号观测到信道响应h₁(k)和h₂(k)，假定其在PDU上保持不变。

如果利用两个导引向量集合 v _pm(1，k)和 v _pm(2，k)在两个符号周期内发射导频符号p(k)，则接收实体处的接收导频符号可以表示为：

r(1，k)＝h₁(k)·v₁(1，k)·p(k)+h₂(k)·v₂(1，k)·p(k)+z(1，k)，以及

r(2，k)＝h₁(k)·v₁(2，k)·p(k)+h₂(k)·v₂(2，k)·p(k)+z(2，k)，

也可以用矩阵形式表示为：

r _p(k)＝ V _p(k)· h ^T(k)·p(k)+ z(k)，                                  方程(10)

其中， r _p(k)＝[r_p(1，k) r_p(2，k)]^T是具有子带k的两个接收导频符号的向量，其中“^T”表示转置；

V _p(k)是具有用于子带k的两个导引向量v _pm(1，k)＝[v₁(1，k) v₂(1，k)]^T和 v _pm(2，k)＝[v₁(2，k) v₂(2，k)]^T的矩阵；

h(k)＝[h₁(k)h₂(k)]是子带k的信道响应行向量；以及

z(k)＝[z(1，k) z(2，k)]^T是子带k的噪声向量。

接收实体可以导出MISO信道响应估计

如下：

$\underset{\‾}{\overset{^}{h}}\left(k\right)={\underset{\‾}{V}}_P^{-1}\left(k\right)\·{\underset{\‾}{r}}_P\left(k\right)\·p^{*}\left(k\right),$ 方程(11)

由于接收方接收实体知道 V _p(k)的所有元素，因而其能够计算V _p ^-1(k)。其它接收实体不知道 V _p(k)，因而不能够计算 V _p ^-1(k)，也不能够导出足够精确的对 h(k)的估计。

以上描述针对具有两个发射天线的简单情况。通常，发射天线的数量决定导频的OFDM符号的数量(导频传输的长度)以及 V _p(k)的大小。具体而言，在至少N_T个符号周期上发射导频符号，并且矩阵V _p(k)通常具有N_T×N_T的维度。

此后，对于该PDU中的每个后续OFDM符号，接收方接收实体可以导出有效SISO信道响应估计 如下：

${\hat{h}}_{\mathrm{eff},\mathrm{ss}}(n,k)=\underset{\‾}{\overset{^}{h}}\left(k\right)\·{\underset{\‾}{v}}_{\mathrm{pm}}(n,k),$ 方程(12)

对于每个子带，导引向量 v _pm(n，k)可能随符号周期的不同而变化。然而，接收方接收实体知道用于每个子带和每个符号周期的导引向量。接收实体利用对每个符号周期的每个子带的有效SISO信道响应估计对该子带和符号周期的接收符号执行检测，例如，如方程(5)所示，其中用

代替 并且其在所述PDU上变化。

发射实体还可以“干净地(in the clear)”发射导频而不进行任何空间处理，但是将每个发射天线的导频符号乘以长度为N_T或N_T整数倍的不同正交序列(例如，Walsh序列)。在这种情况下，接收实体可以通过将接收导频符号乘以用于导频传输的每个正交序列以及在该序列的长度上进行积分，直接估计MISO信道响应 h(k)，这在本领域内是公知的。或者，发射实体也可以利用一个导引向量 v _pm(1，k)发射导频，并且接收实体可以将有效MISO信道响应估计为： ${\hat{h}}_{\mathrm{eff}}(1,k)=\underset{\‾}{\overset{^}{h}}\left(k\right)\·{\underset{\‾}{v}}_{\mathrm{pm}}(1,k).$ 然后，发射实体可以利用另一个导引向量v _pm(2，k)发射数据，并且接收实体可以接着将该数据的有效MISO信道响应估计为： ${\hat{h}}_{\mathrm{eff}}(2,k)={\hat{h}}_{\mathrm{eff},1}\left(k\right)\·{\underset{\‾}{v}}_{\mathrm{pm}}^H(1,k)\·{\underset{\‾}{v}}_{\mathrm{pm}}(2,k).$ 从而能够以各种方式进行导频传输和信道估计，以用于进行空间扩频。

发射实体可以对PDU的前导码和信令/数据部分都执行空间扩频。发射实体还可以只对前导码或者只对信令/数据部分执行空间扩频。在任何一种情况下，空间扩频都使得：基于所述前导码获得的信道估计对于信令/数据来说是不准确的或无效的。通过至少对PDU的信令/数据部分执行空间扩频，使得这部分在其它不知道导引向量的接收实体看来是空间随机的，从而实现改进的性能。

对于空间扩频，接收方接收实体知道有多个天线用于数据传输，并且还知道在每个符号周期内用于每个子带的导引向量。空间解扩本质上是通过利用适当的导引向量来导出有效SISO信道响应估计而实现的，所述有效SISO信道响应估计接着用于数据检测。由于在PDU上使用不同的导引向量，所以，接收方接收实体还享受到发射分集的好处。其它接收实体不知道发射实体使用的导引向量。因而，其MISO信道响应估计对于信令/数据部分来说是无效的，并且当用于数据检测时，会提供退化的或被破坏的检测符号。因此，对于所述其它接收实体来说，恢复所发射PDU的可能性可能受到实质性的影响。因为接收实体需要为空间扩频的信道估计和检测执行特殊处理，所以仅仅针对SISO操作设计的传统接收实体也不能够恢复经过空间扩频的数据传输。

对于导引模式和PRTS模式，通过以发射和接收实体都知道的伪随机方式来旋转每个数据符号的相位，也可以执行空间扩频。

图4示出了利用导引模式或PRTS模式从发射实体向接收实体发射数据的处理400的流程图。处理(例如，编码、交织和符号映射)数据的每个PDU，以获取相应的数据符号块(方框412)。将数据符号块和导频符号解复用到N_D个数据子带上，以获得N_D个数据子带的N_D个导频和数据符号序列(方框414)。然后，利用为每个数据子带选择的至少一个导引向量，对该子带的导频和数据符号序列执行空间处理(方框416)。

对于导引模式，每个数据子带使用一个导引向量，并且利用了该导引向量的空间处理将传输导向接收实体。对于PRTS模式下的发射分集，对每个数据子带使用一个伪随机导引向量，并且接收实体不需要知道该导引向量。对于PRTS模式下的空间扩频，对每个数据子带使用至少一个伪随机导引向量，其中对前导码和信令/数据部分应用不同的导引，并且只有发射和接收实体知道所述一个或多个导引向量。对于PRTS模式来说，利用了伪随机导引向量的空间处理使得由在N_D个子带上发送的N_D个导频和数据符号序列观测到的N_D个有效SISO信道随机化。

接收实体可能无法正确处理利用PRTS模式发送的数据传输。例如，通常情况下，接收实体假设在子带上信道响应存在一定的相关性并且在子带上使用某些形式的内插来进行信道估计。在这种情况下，发射实体可以用“干净”模式发射，而不进行任何空间处理。发射实体还可以用便于接收实体进行信道估计的方式来定义和/或选择导引向量。例如，发射实体可以对每个由N_X个子带构成的集合使用相同的导引向量，其中N_X＞1。作为另一个实例，导引向量可以被定义为在子带上相关(例如，是另一个导引向量的旋转型式)。

D.多模式操作

发射实体还可以采用导引模式和PRTS模式等两种模式向接收实体发射数据。发射实体在不知道信道响应时采用PRTS模式，而一旦知道了信道响应就切换到导引模式。对于TDD系统来说，假设下行链路和上行链路响应是互逆的(reciprocal)。也就是说，如果 h(k)代表从发射实体到接收实体的信道响应行向量，那么互逆信道意味着从接收实体到发射实体的信道响应表示为 h ^T(k)。基于接收实体在另一个链路(例如，上行链路)上发送的导频传输，发射实体能估计出一个链路(例如，下行链路)的信道响应。

图5示出了采用导引模式和PRTS模式等两种模式从发射实体向接收实体发射数据的处理500的流程图。最初，发射实体由于不知道接收实体的信道响应估计，因而其使用PRTS模式向接收实体发射数据(方框512)。发射实体导出对发射实体和接收实体之间的链路的信道响应估计(方框514)。例如，发射实体可以(1)基于接收实体发送的导频，对第一链路(例如，上行链路)的信道响应进行估计；以及(2)基于对第一链路的信道响应估计(例如，它的逆)，导出对第二链路(例如，下行链路)的信道响应估计。然后，一旦接收实体的信道响应估计可用，发射实体就利用从对第二链路的信道响应估计中导出的导引向量，采用导引模式向接收实体发射数据(方框516)。

发射实体可以根据信道响应估计是否可用而在导引和PRTS模式之间反复变换。接收实体对于两种模式下的信道估计和检测执行同样的处理，并且不需要知道发射实体对于任何给定PDU正在使用哪种模式。采用导引模式通常可以实现更好的性能，并且发射实体能够将更高的速率用于导引模式。在任何情况下，发射实体都可以在每个PDU的信令部分标明该PDU使用的速率。然后，接收实体将基于为PDU获得的信道估计并按照指示出的速率，对每个PDU执行处理。

2.MIMO传输

在系统100内，多天线发射实体和多天线接收实体之间存在MIMO信道。对于基于OFDM的系统，由发射实体处的N_T个天线和接收实体处的N_R个天线形成的MIMO信道可以用由N_F个信道响应矩阵构成的集合来表征，每个信道响应矩阵具有N_R×N_T维，其可表示为：

其中k∈K，方程(13)

其中，项h_i，j(k)表示对应于子带k的发射天线j与接收天线i之间的耦合，i＝1...N_R且j＝1...N_T。为简单起见，假设MIMO信道响应 H(k)在各PDU上保持不变。

可以将每个子带的信道响应矩阵 H(k)分解为N_S个空间信道，其中，N_S≤min{N_T，N_R}。N_S个空间信道可用于以实现更大可靠性和/或更高总吞吐量的方式来发射数据。例如，在每个符号周期中，可以从N_T个发射天线同时发射N_S个数据符号，以实现更高的吞吐量。或者，在每个符号周期中，可以从N_T个发射天线发射单个数据符号，以实现更大的可靠性。为简单起见，以下描述假设N_S＝N_T≤N_R。

发射实体可以采用导引模式或PRTS模式向接收实体发射数据。如下所述，在用于MIMO的导引模式下，发射实体执行空间处理以在MIMO信道的“本征模(eigenmode)”上发射数据符号。在PRTS模式下，发射实体执行空间处理，使得数据符号观测到随机的有效MIMO信道。导引模式和PRTS模式使用不同的导引矩阵并且要求接收实体进行不同的空间处理。PRTS模式还可用于发射分集和空间扩频。

A.用于MIMO的导引模式

对于用于MIMO的导引模式，发射实体通过对每个子带的信道响应矩阵 H(k)进行奇异值分解(singular value decomposition)，导出导引矩阵 V _sm(k)，如下：

$\underset{\‾}{H}\left(k\right)=\underset{\‾}{U}\left(k\right)\underset{\‾}{\mathrm{\Σ}}\left(k\right){\underset{\‾}{V}}_{\mathrm{sm}}^H\left(k\right),$ 方程(14)

其中， U(k)是 H(k)左本征向量的N_R×N_R酉矩阵；

∑(k)是 H(k)奇异值的N_R×N_T对角矩阵；以及

V _sm(k)是 H(k)右本征向量的N_T×N_T酉矩阵。

酉矩阵 M通过性质 M ^H M＝ I来表征，其中 I是单位矩阵。酉矩阵的列互相正交。由于假设信道响应 H(k)在PDU上保持不变，因而导引矩阵 V _sm(k)在PDU上也是不变的并且其只是子带k的函数。

发射实体为每个子带执行空间处理，如下：

x _mimo，sm(n，k)＝ V _sm(k)· s(n，k)，                       方程(15)

其中， s(n，k)是N_T×1向量，其具有将在符号周期n内在子带k上发送的N_T个数据符号；以及

x _mimo，sm(n，k)是N_T×1向量，其具有将在符号周期n内在子带k上从N_T个发射天线发送的N_T个发射符号。

利用导引矩阵 V _sm(k)进行的空间处理导致 s(n，k)的N_T个数据符号在MIMO信道的N_T个本征模上被发射出去，这些信道也可以视为正交空间信道。

接收实体处的接收符号可以表示为：

r _sm(n，k)＝ H(k)· x _mimo，sm(n，k)+ z(n，k)＝ H(k)· V _sm(k)· s(n，k)+ z(n，k)，

                                                                 方程(16)

其中， r _sm(n，k)是N_R×1向量，其具有在符号周期n中子带k的N_R个接收符号；以及

z(n，k)是在符号周期n中子带k的噪声向量。

为简单起见，假定噪声是加性高斯白噪声(AWGN)，其具有零均值向量和协方差矩阵Λ＝σ²·I，其中σ²是接收实体观测到的噪声方差。

接收实体针对导引模式执行空间处理，如下：

${\underset{\‾}{\overset{^}{s}}}_{\mathrm{sm}}(n,k)={\underset{\‾}{\mathrm{\Σ}}}^{-1}(n,k)\·{\underset{\‾}{U}}^H(n,k)\·{\underset{\‾}{r}}_{\mathrm{sm}}(n,k)=\underset{\‾}{s}(n,k)+\underset{\‾}{z^{\′}}(n,k),$ 方程(17)

其中，

是具有导引模式的N_T个检测符号的向量，其是对 s(n，k)的估计， z′(n，k)是后检测(post-detection)噪声向量。

B.采用空间扩频的导引模式

还可以结合导引模式执行空间扩频。在这种情况下，发射实体首先针对空间扩频，对数据符号向量 s(n，k)执行空间扩频，然后针对导引模式，对得到的扩频符号执行空间处理。对于空间扩频来说，发射实体在每个子带k的PDU的伪随机导引部分上使用不同的导引矩阵。期望在子带和符号周期上都使用尽可能多的不同导引矩阵，以实现更高的空间扩频度。例如，可以将不同的导引矩阵集合{ V _pm(n，k)}用于PDU的每个符号周期。在最低限度下，对前导码使用一个导引矩阵集合，对PDU的其余部分使用另一个导引矩阵集合，其中，一个导引矩阵集合可以包含单位矩阵。

发射实体对每个符号周期的每个子带执行空间处理，如下：

x _{mimo，sm，ss}(n，k)＝ V _sm(k)· V _pm(n，k)· s(n，k)，                  方程(18)

其中， V _pm(n，k)是在符号周期n中子带k的N_T×N_T伪随机导引矩阵。如方程(18)所示，发射实体首先利用伪随机导引矩阵{ V _pm(n，k)}进行空间扩频，然后利用从MIMO信道响应矩阵 H(k)导出的导引矩阵{ V _sm(k)}，针对导引模式进行空间处理。从而，在MIMO信道的本征模上发射扩频符号(而不是数据符号)。

接收实体处的接收符号可以表示为：

r _sm，ss(n，k)＝ H(k)· x _{mimo，sm，ss}(n，k)+ z(n，k)

             ＝ H(k)· V _sm(k)· V _pm(n，k)· s(n，k)+ z(n，k)，    方程(19)

接收实体执行针对导引模式的空间处理以及空间解扩，如下：

${\underset{\‾}{\overset{^}{s}}}_{\mathrm{sm},\mathrm{ss}}(n,k)={\underset{\‾}{V}}_{\mathrm{pm}}^H(n,k)\·{\underset{\‾}{\mathrm{\Σ}}}^{-1}(n,k)\·{\underset{\‾}{U}}^H(n,k){\underset{\‾}{r}}_{\mathrm{sm},\mathrm{ss}}(n,k)=\underset{\‾}{s}(n,k)+{\underset{\‾}{z}}^{\′}(n,k),$

                                            方程(20)

如方程(20)所示，接收实体能够通过首先针对导引模式执行接收机空间处理，然后利用伪随机导引矩阵{ V _pm(n，k)}进行空间解扩，从而恢复出发射的数据符号。对于采用空间扩频的导引模式来说，由每个子带的数据符号所观测到的有效MIMO信道包括发射实体所用的矩阵 V _sm(k)和 V _pm(n，k)。

C.用于发射分集的PRTS模式

对于用于MIMO的PRTS模式来说，发射实体将伪随机导引矩阵用于空间处理。如下所述，导出具有某些预期性质的导引矩阵。

为了利用PRTS模式实现发射分集，发射实体在多个子带上使用不同的导引矩阵，但是在每个子带k的PDU的伪随机导引部分上使用相同的导引矩阵。期望在子带上使用尽可能多的不同导引矩阵，以实现更大的发射分集。

发射实体对每个子带执行空间处理，如下：

x _mimo，td(n，k)＝ V _pm(k)· s(n，k)，                   方程(21)

其中， V _pm(k)是在符号周期n中子带k的N_T×N_T导引矩阵；以及

x _mimo，td(n，k)是N_T×1向量，其具有将在符号周期n内在子带k上从N_T个发射天线发送的N_T个发射符号。

在PDU内的全部OFDM符号上使用一个导引矩阵集合{ V _pm(k)}。

接收实体处的接收符号可以表示为：

r _td(n，k)＝ H(k)· x _mimo，td(n，k)+ z(n，k)＝ H(k)· V _pm(k)· s(n，k)+ z(n，k)

         ＝ H _eff，td(k)· s(n，k)+ z(n，k)，

                                                                 方程(22)

其中， r _td(n，k)是PRTS模式的接收符号向量；以及

H _eff，td(k)是在符号周期n中子带k的N_T×N_T有效MIMO信道响应矩阵，即 H _eff，td(k)＝ H(k)· V _pm(k)。

利用伪随机导引矩阵 V _pm(k)进行的空间处理导致 s(n，k)中的数据符号观测到有效MIMO信道响应 H _eff，td(k)，其包括实际信道响应 H(k)和导引矩阵 V _pm(k)。接收实体能够估计有效MIMO信道响应 H _eff，td(k)，例如，基于从发射实体接收的导频符号。然后，接收实体能够利用有效MIMO信道响应估计

对 r _td(n，k)中的接收符号执行空间处理，以获得检测符号

每个子带k的有效MIMO信道响应估计

在PDU上保持不变，因为：(1)假定实际MIMO信道响应 H(k)在PDU上保持不变；以及(2)在PDU上使用相同的导引矩阵 V _pm(k)。

接收实体能够利用各种接收机处理技术来导出检测符号，包括：

(1)信道相关矩阵求逆(CCMI)技术，其通常称为迫零技术；以及

(2)最小均方误差(MMSE)技术。表1总结了针对CCMI和MMSE技术，在接收实体处的空间处理。在表1中， M _ccmi，td(k)是用于CCMI技术的空间滤波器矩阵， M _mmse，td(k)是用于MMSE技术的空间滤波器矩阵， D _mmse，td(k)是用于MMSE技术的对角矩阵(其包含的对角元素)。

                          表1

如表1所示，对于发射分集，每个子带k的空间滤波器矩阵M _ccmi，td(k)和 M _mmse，td(k)在PDU上保持不变，这是由于有效MIMO信道响应估计

在PDU上保持不变。对于发射分集，接收实体不需要知道用于每个子带的导引矩阵。由于在多个子带上使用不同的导引矩阵并且为这些子带形成不同的有效MIMO信道，因而接收实体仍然可以享受到发射分集的好处。

D.用于空间扩频的PRTS模式

对于PRTS模式下的空间扩频，发射实体在每个子带k的PDU的伪随机导引部分上使用不同的导引矩阵。可以如上所述针对导引模式选择用于空间扩频的伪随机导引矩阵。

发射实体对每个符号周期的每个子带执行空间处理，如下：

x _mimo，ss(n，k)＝ V _pm(n，k)· s(n，k)，                             方程(23)

接收实体处的接收符号可以表示为：

r _ss(n，k)＝ H(k)· x _mimo，ss(n，k)+ z(n，k)＝ H(k)· V _pm(n，k)· s(n，k)+ z(n，k)

         ＝ H _eff，ss(n，k)· s(n，k)+ z(n，k)，

                                                                  方程(24)

每个符号周期中每个子带的有效MIMO信道响应 H _eff，ss(n，k)取决于该子带的实际信道响应 H(k)以及用于该子带和符号周期的导引矩阵 V _pm(n，k)。由于在PDU上使用了不同的导引矩阵 V _pm(n，k)，因而每个子带k的有效MIMO信道响应 H _eff，ss(n，k)在该PDU上变化。

接收方接收实体接收发射的PDU并将前导码用于信道估计。对于每个子带，接收方接收实体能够基于前导码导出对实际MIMO信道响应 H(k)(而不是有效MIMO信道响应)的估计。然后，对于每个符号周期的每个子带，接收方接收实体能够导出有效MIMO信道响应矩阵估计

如下：

${\underset{\‾}{\overset{^}{H}}}_{\mathrm{eff},\mathrm{ss}}(n,k)=\underset{\‾}{\overset{^}{H}}\left(k\right)\·{\underset{\‾}{V}}_{\mathrm{pm}}(n,k),$

方程(25)

对于每个子带，导引矩阵 V _pm(n，k)会随符号周期的不同而改变。通过利用例如CCMI或MMSE技术，接收实体使用对每个符号周期中每个子带的有效MIMO信道响应估计

对该子带和符号周期的接收符号执行空间处理。例如，矩阵 可用于导出用于CCMI或MMSE技术的空间滤波器矩阵，如表1所示，其中用

代替

然而，由于矩阵

在PDU上变化，因而空间滤波器矩阵也在该PDU上变化。

对于空间扩频，接收方接收实体知道发射实体对每个符号周期中的每个子带所使用的导引矩阵，并且能够执行互补的空间解扩以恢复出发射的PDU。空间解扩是通过利用正确的导引矩阵来导出有效MIMO信道响应估计而实现的，该有效MIMO信道响应估计继而用于空间处理。其它的接收实体不知道所述导引矩阵并且所述PDU传输在这些实体看来是空间随机的。因此，所述其它接收实体能够恢复出发射的PDU的可能性很低。

E.多模式操作

发射实体还可以采用PRTS模式和导引模式等两种模式向接收实体发射数据。发射实体在信道响应不可用时采用PRTS模式，一旦信道响应可用就切换到导引模式。

3.导引向量和矩阵的产生

用于PRTS模式的导引向量和矩阵能够以各种方式产生。以下描述一些示例性的用于产生这些导引向量/矩阵的方案。导引向量/矩阵可以被预先计算出来并存储在发射和接收实体处，然后在需要时可以重新获取以进行使用。或者，可以根据需要实时地计算这些导引向量/矩阵。在以下的描述中，产生由L个导引向量或矩阵构成的集合，并且将其选择用于PRTS模式。

A.导引向量的产生

为实现优良的性能，用于PRTS模式的导引向量应该具有以下性质。没有必要严格地遵循这些性质。首先，每个导引向量应具有单位能量，使得用于数据符号的发射功率不会因伪随机发射导引而改变。第二，可以定义每个导引向量的N_T个元素具有相同的幅度，以便能够使用每个天线的全部发射功率。第三，不同的导引向量应该适度地不相关，使得该集合中任何两个导引向量之间的相关性为零或很低的值。这一条件可以表示为：

$c\left(\mathrm{ij}\right)={\underset{\‾}{v}}_{\mathrm{pm}}^H\left(i\right)\·{\underset{\‾}{v}}_{\mathrm{pm}}\left(j\right)\≈0,$ i＝1...L，j＝1...L，i≠j，方程(26)

其中c(ij)是导引向量 v _pm(i)和 v _pm(j)之间的相关性。

可以采用各种方案产生含有L个导引向量的集合{ v _pm(i)}。在第一方案中，基于N_T×N_T矩阵 G产生L个导引向量，矩阵 G由独立同分布(IID)复高斯随机变量构成，每个变量具有零均值和单位方差。按照 R＝ G ^H· G计算每个矩阵 G的相关矩阵，并且将其按照 R＝ E· D· E ^H进行分解，以获取酉矩阵 E。如果 E的每一列与该集合中已有的每一个导引向量满足低相关标准，则其可以用作导引向量 v _pm(i)。

在第二方案中，通过连续地旋转初始酉导引向量 v _pm(1)来产生L个导引向量，如下：

v _pm(i+1)＝e^j2π/L· v _pm(i)，i＝2...L，L≥N_T，     方程(27)

在第三方案中，产生L个导引向量，使得这些向量的元素具有相同的幅度和不同的相位。对于可以按照任意方式生成的给定导引向量 ${\underset{\‾}{v}}_{\mathrm{pm}}\left(i\right)=\left[\begin{array}{cccc}{v}_1\left(i\right)& v_2\left(i\right)& ...& v_{N_T}\left(i\right)\end{array}\right],$ 可以按照如下方式形成归一化的导引向量

${\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{\mathrm{pm}}\left(i\right)=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{Ae}}^{{\mathrm{j\θ}}_1\left(i\right)}& {\mathrm{Ae}}^{{\mathrm{j\θ}}_2\left(i\right)}& ...& {\mathrm{Ae}}^{{\mathrm{j\θ}}_{N_T}\left(i\right)}\end{array}\right],$ 方程(28)

其中A是常量(例如， $A=1/\sqrt{N_T}$ )并且 ${\mathrm{\θ}}_j\left(i\right)=\∠v_j\left(i\right)={\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{Im}\left\{v_j\left(i\right)\right\}}{\mathrm{Re}\left\{v_j\left(i\right)\right\}}\right)$ 是 v _pm(i)的第j个元素的相位。归一化的导引向量 使得可将全部发射功率用于每个将用于进行发射的天线。

也可用其它方案产生由L个导引向量构成的集合，其将落入本发明的范围之内。

B.导引矩阵的产生

为实现优良的性能，用于PRTS模式的导引矩阵应具有以下性质。没有必要严格地遵循这些性质。首先，导引矩阵应是酉矩阵并满足如下条件：

${\underset{\‾}{V}}_{\mathrm{pm}}^H\left(i\right)\·{\underset{\‾}{V}}_{\mathrm{pm}}\left(i\right)=\underset{\‾}{I},$ 其中i＝1...L，                                    方程(29)

方程(29)指示 V _pm(i)的每一列应具有单位能量并且 V _pm(i)的任何两列的厄密(Hermitian)内积应为零。这一条件保证了利用导引矩阵 V _pm(i)同时发送的N_T个数据符号具有相同的功率并且在发射之前彼此正交。第二，该集合中任何两个导引矩阵之间的相关性应为零或很小的值。这一条件可表示为：

$\underset{\‾}{C}\left(\mathrm{ij}\right)={\underset{\‾}{V}}_{\mathrm{pm}}^H\left(i\right)\·{\underset{\‾}{V}}_{\mathrm{pm}}\left(j\right)\≈\underset{\‾}{0},$ i＝1...L，j＝1...L，i≠j，     方程(30)

其中 C(ij)是 V _pm(i)和 V _pm(j)的相关矩阵，且 0是全零矩阵。可产生L个导引矩阵，使得所有可能的导引矩阵对的相关矩阵的最大能量最小化。

可以采用各种方案产生由L个导引矩阵构成的集合{ V _pm(i)}。在第一方案中，基于随机变量矩阵产生L个导引矩阵。首先产生随机变量矩阵 G，然后计算 G的相关矩阵并将其分解以获得酉矩阵 E，如上所述。如果 E和已经产生的每一个导引矩阵之间存在低相关性，则 E可用作导引矩阵 V _pm(i)并被添加到集合中。重复这个处理直到产生全部L个导引矩阵。

在第二方案中，通过在N_T维复空间中连续旋转初始酉矩阵 V(1)来产生L个导引矩阵，如下：

V _pm(i+1)＝ Θ ⁱ· V _pm(1)，其中i＝1...L-1，                   方程(31)

其中 Θ ⁱ是N_T×N_T对角酉矩阵，其元素为L次单位根。B.M.Hochwald等人在2000年9月的IEEE Transaction on Information Theory(IEEE信息论汇刊)第46卷第6期的“Systematic Design of Unity Space-TimeConstellations(单位空时星座图系统设计)”中描述了第二方案。

也可使用其它方案产生由L个导引矩阵构成的集合，其将落入本发明的范围之内。通常，可以以伪随机的方式或者确定的方式产生导引矩阵。

C.导引向量/矩阵选择

可以通过各种方式选择使用集合中的L个导引向量/矩阵。导引向量可以看成是只包含一列的退化导引矩阵。因此，本文所使用的矩阵可以包含一列或多列。

在一个实施例中，以确定的方式从由L个导引矩阵构成的集合中选择导引矩阵。例如，可以循环遍历所述L个导引矩阵，并按顺序次序加以选择，从 V(1)开始，然后是 V(2)，以此类推，最终是 V(L)。在另一实施例中，以伪随机的方式从集合中选择导引矩阵。例如，可以基于函数f(k)来选择用于每个子带k的导引矩阵，即， V(f(k))，函数f(k)伪随机地选择L个导引矩阵中的一个矩阵。在又一实施例中，以“变换排列(permutated)”的方式从集合中选择导引矩阵。例如，可以循环遍历所述L个导引矩阵，并按顺序次序加以选择使用。然而，每次循环的起始导引矩阵是以伪随机的方式加以选择的，而不必总是第一个导引矩阵 V(1)。也可以采用其它方式选择L个导引矩阵。

导引矩阵的选择也可以取决于集合中导引矩阵的数量(L)及应用伪随机发射导引的子带数量(N_M)，例如，N_M＝N_D+N_P。通常，L可以大于、等于或小于N_M。如果L＝N_M，则可以为N_M个子带中的每一个选择不同的导引矩阵。如果L＜N_M，则可将导引矩阵重复用于每个符号周期。如果L＞N_M，则将这些导引矩阵的子集用于每个符号周期。如上所述，对于所有情况，可以通过确定方式、伪随机方式或变换排列的方式选择N_M个子带的N_M个导引矩阵。

对于发射分集，为每个PDU的N_M个子带选择N_M个导引矩阵。对于空间扩频，可以为该PDU的每个符号周期内的N_M个子带选择N_M个导引矩阵。可以为每个符号周期选择由N_M个导引矩阵构成的不同集合，其中该集合可以包含L个导引矩阵的不同变换排列。

对于MISO和MIMO的空间扩频，只有发射和接收实体知道用于空间处理的伪随机导引矩阵。这可以由各种方式实现。在一个实施例中，基于一种算法从由L个导引矩阵构成的集合中伪随机地选择导引矩阵，该算法的实现可以基于发射和接收实体之间交换(例如，通过安全的无线(over-the-air)信令或一些其它的方式)的安全信息(例如，密钥、种子、标识符或序列号)。这样，使得导引矩阵集合以一种只有发射和接收实体知道的方式进行变换排列。在另一实施例中，发射和接收实体利用只有所述两个实体知道的唯一矩阵 U _u来修改所有实体都知道的通用导引矩阵。该操作可以表示为：V _pm，u(i)＝ U _u· V _pm(i)或 v _pm，u(i)＝ U _u· v _pm(i)。然后，将修改后的导引矩阵用于空间处理。在又一实施例中，发射和接收实体基于只有这两个实体知道的方式，变换排列通用导引矩阵的列。在另一实施例中，发射和接收实体基于只有这两个实体知道的一些安全信息，产生它们需要的导引矩阵。用于空间扩频的伪随机导引矩阵可以按照其它各种方式产生和/或选择，其将落入本发明的范围之内。

4.IEEE 802.11

本文描述的技术可以用于各种OFDM系统，例如，实现IEEE 802.11a和802.11g的系统。IEEE 802.11a/g的OFDM结构将全部系统带宽分成64个正交的子带(即N_F＝64)，对其分配索引-32至+31。在这64个子带中，48个子带(索引为±{1，...，6，8，...，20，22，...，26})用于数据传输，4个子带(索引为±{7，21})用于导频传输，DC子带(索引为0)和剩余子带不使用并作为保护子带。对于IEEE 802.11a/g，每个OFDM符号由64码片的变换符号和16码片的循环前缀组成。IEEE 802.11a/g使用20MHz的系统带宽。这样，每个码片具有50纳秒的持续时间，并且每个OFDM符号具有4.0微秒的持续时间，即，本系统中一个OFDM符号周期。在1999年9月公开的、名称为“Part II：Wireless LAN Medium Access Control(MAC)andPhysical Layer(PHY)Specifications：High-speed Physical Layer in the 5GHz Band”(部分II：无线局域网媒体访问控制(MAC)及物理层(PHY)规范：5GHz带宽高速物理层)的IEEE标准802.11a文档中描述了这种OFDM结构。

图6A示出了IEEE 802.11定义的PDU格式600。格式600支持用于MISO传输的导引模式和PRTS模式(针对发射分集和空间扩频)。在IEEE 802.11协议栈的物理(PHY)层上，将数据作为PHY子层服务数据单元(PSDU)进行处理。对于每个PSDU 630，分别基于为该PSDU选择的编码和调制方案对其进行编码和调制。每个PSDU 630还具有包含6个字段的PLCP头部610。速率字段612指示该PSDU的速率。保留字段614包含一个保留比特。长度字段616以字节为单位指示该PSDU的长度。奇偶字段618包含前三个字段的1比特偶校验(even parity)。尾部字段620包含用于清空(flush out)编码器的6个零。服务字段622包含用于初始化该PSDU的扰码器(scrambler)的7个空比特以及9个保留比特。尾部字段632附加在PSDU 630的结尾处，并且包含用于清空编码器的6个零。可变长度填充字段634包含足够数量的填充比特，以使该PSDU适用于整数个OFDM符号。

每个PSDU 630及其相关字段是在包含三个部分的PHY协议数据单元(PPDU)640内发射的。前导码部分642具有4个OFDM符号周期的持续时间，并且包含10个短训练符号642a和2个长训练符号642b，以供接收实体用于AGC、定时捕获、粗/精频率捕获、信道估计以及其它目的。10个短训练符号是利用在12个指定子带上的12个特定导频符号产生的，并且其跨越两个OFDM符号周期。2个长训练符号是利用在52个指定子带上的52个特定导频符号产生的，并且其跨越两个OFDM符号周期。信令部分644包含一个对应于头部的前5个字段的OFDM符号。数据部分648包含可变数量的、对应于头部的服务字段、PSDU以及后面的尾部和填充字段的OFDM符号。也将PPDU 640称为分组或其它术语。

图6B示出了示例性的PDU格式602，其可支持用于MISO以及MIMO传输的导引和PRTS模式。这种格式的PPDU 650包括前导码部分652、信令部分654、MIMO导频部分656以及数据部分658。前导码部分652包含10个短训练符号652a和2个长训练符号652b，类似于前导码部分642。信令部分654包含PPDU 650的信令并可按照表2所示进行定义。

                            表2

字段	长度(比特)	描述
			CCH速率指示符	2	控制信道(CCH)的速率
MIMO导频长度	1	MIMO导频部分的长度(例如，2或4个OFDM符号周期)
			MIMO指示符	1	指示格式602的PLCP头部
QoS	2	服务质量(视频/声音)
			长度指示符	10	数据部分的长度(例如，是循环前缀长度的倍数，或对于IEEE802.11是800纳秒)
速率向量	16	用于空间信道1、2、3、4的速率
			保留	2	保留，以供将来使用
CRC	8	PLCP头部的CRC值
			尾部	6	用于清空编码器的6个零

表2示出了针对4个发射天线(N_T＝4)的信令部分654的示例性格式。根据接收天线的数量，有多达4个空间信道可用于数据传输。速率向量字段指示出每个空间信道的速率。接收实体可以确定并返回该空间信道支持的最大速率。然后，发射实体可以基于这些最大速率，选择数据传输的速率(例如，小于或等于最大速率)。也可将具有不同字段的其它格式用于信令部分654。

MIMO导频部分656包含MIMO导频，接收实体将其用于估计MIMO信道。所述MIMO导频是从全部N_T个发射天线以下列几种方式发射的导频：(1)不进行任何空间处理地“干净地”发射；(2)利用方程(21)或(23)中所示的伪随机导引进行发射；或者(3)在方程(18)中所示的MIMO信道的本征模上发射。此外，将对应于该MIMO导频的每个发射天线的发射符号乘以分配给该发射天线的N_T码片正交序列(例如，4码片Walsh码)。数据部分658包含可变数量的数据、填充比特和尾部比特的OFDM符号，类似于数据部分648。

可以采用各种方式对格式600和602执行伪随机发射导引。在PRTS模式的实施例中，在整个PDU上应用伪随机发射导引。在PRTS模式的另一实施例中，在PDU的一部分上应用伪随机发射导引。例如，对于格式600和602，可在除了10个短训练符号外的整个PDU上应用伪随机发射导引。在10个短训练符号上的伪随机发射导引可能不利地影响信号检测、AGC、定时捕获以及粗频率捕获，因而，如果事实如此则不在这些符号上应用伪随机发射导引。对于发射分集，在PDU的伪随机导引部分上使用相同的伪随机导引向量/矩阵。对于空间扩频，可以在PDU的伪随机导引部分上使用不同的导引向量/矩阵。在最低限度下，对PDU的数据部分以及用于进行信道估计的前导码/导频部分(例如，两个长训练符号)使用不同的导引向量/矩阵。对于格式600，可以对PPDU 640的前导码部分中的两个长训练符号以及数据部分使用不同的导引向量，其中，一个部分的导引向量可以全部是1。对于格式602，可以对PPDU 650的MIMO导频部分和数据部分使用不同的导引矩阵，其中，一个部分的导引矩阵可以是单位矩阵。

接收实体通常分别处理每个PPDU。接收实体可以：(1)将短训练符号用于AGC、分集选择、定时捕获以及粗频率捕获；以及(2)将长训练符号用于精频率捕获。接收实体可以将长训练符号用于MISO信道估计，以及将MIMO导频用于MIMO信道估计。接收实体能够直接或间接地从前导码或MIMO导频中导出有效信道响应估计，并且将信道估计用于检测或空间处理，如上所述。

5.系统

图7示出了系统100中多天线发射实体710、单天线接收实体750x以及多天线接收实体750y的框图。发射实体710可以是接入点或多天线用户终端。每个接收实体750也可以是接入点或用户终端。

在发射实体710处，发射(TX)数据处理器720对每个数据分组进行处理(例如，编码、交织和符号映射)，以获得相应的数据符号块。TX空间处理器730接收导频和数据符号并将其解复用到适当的子带上，针对导引和/或PRTS模式执行空间处理，并且将N_T个发射符号流提供给N_T个发射机单元(TMTR)732a至732t。每个发射机单元732处理其发射符号流，以产生调制信号。发射机单元732a至732t提供将分别从N_T个天线734a至734t进行发射的N_T个调制信号。

在单天线接收实体750x处，天线752x接收N_T个发射信号，并将接收信号提供给接收机单元(RCVR)754x。接收机单元754x执行与发射机单元732所执行的处理相互补的处理，并且(1)将接收的数据符号提供给检测器760x，以及(2)将接收的导频符号提供给控制器780x内的信道估计器784x。信道估计器784x针对所有的数据子带，导出对发射实体710和接收实体750x之间的有效SISO信道的信道响应估计。检测器760x基于对每个子带的有效SISO信道响应估计，对该子带的接收数据符号执行检测，并且为所有子带提供检测符号流。然后，接收(RX)数据处理器770x对检测符号流进行处理(例如，符号解映射、解交织和解码)，并且针对每个数据分组提供解码数据。

在多天线接收实体750y处，N_R个天线752a至752r接收N_T个发射信号，每个天线752将接收信号提供给相应的接收机单元754。每个接收机单元754处理各自的接收信号，并且(1)将接收的数据符号提供给接收(RX)空间处理器760y，以及(2)将接收的导频符号提供给控制器780y内的信道估计器784y。信道估计器784y针对所有的数据子带，导出对发射实体710和接收实体750y之间的实际或有效MIMO信道的信道响应估计。控制器780y基于MIMO信道响应估计和导引矩阵并按照如CCMI或MMSE技术，导出空间滤波器矩阵。RX空间处理器760y利用为每个子带导出的空间滤波器矩阵，对该子带的接收数据符号执行空间处理，并为该子带提供检测符号。RX数据处理器770y接着处理所有子带的检测符号，并为每个数据分组提供解码数据。

控制器740、780x和780y分别控制发射实体710以及接收实体750x和750y处的处理单元的操作。存储器单元742、782x和782y分别存储由控制器740、780x和780y使用的数据和/或程序代码。例如，这些存储器单元可以存储由L个伪随机导引向量(SV)和/或导引矩阵(SM)构成的集合。

图8示出了发射实体710处的处理单元的实施例。在TX数据处理器720中，编码器822接收每个数据分组，基于编码方案对其进行编码，并且提供编码比特。编码提高了数据传输的可靠性。编码方案可以包括循环冗余校验(CRC)编码、卷积编码、Turbo编码、低密度奇偶校验(LDPC)编码、块编码、其它编码或这些编码的组合。在PRTS模式下，即使无线信道在全部子带上都是平稳的并且在数据分组上是静态的，SNR也可能在该数据分组上发生变化。可以将功能足够强大的编码方案用于抵抗数据分组上SNR的变化，从而编码性能与数据分组上的平均SNR成比例。交织器824基于交织方案而对每个数据分组的编码比特进行交织或重排，以实现频率、时间和/或空间分集。符号映射单元826基于调制方案(例如，QPSK、M-PSK或M-QAM)映射每个数据分组的交织比特，并为该数据分组提供数据符号块。每个数据分组采用的编码和调制方案是由为该分组选择的速率决定的。

在TX空间处理器730中，解复用器(Demux)832接收每个数据分组的数据符号块，并将其解复用成N_D个数据子带的N_D个数据符号序列。对于每个数据子带，复用器(Mux)834接收该子带的导频和数据符号，在前导码和MIMO导频部分期间提供导频符号，并且在信令和数据部分期间提供数据符号。对于每个数据分组，N_D个复用器834a至834nd将N_D个数据子带的N_D个导频和数据符号序列提供给N_D个TX子带空间处理器840a至840nd。每个空间处理器840对于相应的数据子带，执行导引或PRTS模式的空间处理。对于MISO传输来说，每个空间处理器840利用为子带选择的一个或多个导引向量，对其导频和数据符号序列执行空间处理，并将N_T个发射天线的N_T个发射符号序列提供给N_T个复用器842a至842t。对于MIMO传输来说，每个空间处理器840将其导频和数据符号序列解复用成N_S个空间信道的N_S个子序列，利用为子带选择的一个或多个导引矩阵对N_S个导频和数据符号子序列执行空间处理，并且将N_T个发射符号序列提供给N_T个复用器842a至842t。每个复用器842将全部子带的发射符号序列提供给相应的发射机单元732。每个发射机单元732包括(1)OFDM调制器(MOD)852，其对相应的发射符号流执行OFDM调制，以及(2)TX RF单元854，其调整(例如，转换为模拟、滤波、放大以及上变频)来自OFDM调制器852的OFDM符号流，以产生调制信号。

图9A示出了单天线接收实体750x处的处理单元的实施例。接收机单元754x包括：(1)RX RF单元912，其对来自天线752x的接收信号进行调整及数字化，并提供采样；以及(2)OFDM解调器(DEMOD)914，其对采样执行OFDM解调，将接收的数据符号提供给检测器760x，并且将接收的导频符号提供给信道估计器784x。信道估计器784x基于接收的导频符号以及可能的导引向量，导出对有效SISO信道的信道响应估计。

在检测器760x中，解复用器922将每个数据分组的接收数据符号解复用成N_D个数据子带的N_D个接收数据符号序列，并将所述N_D个序列提供给N_D个子带检测器924a至924nd。每个子带检测器924利用该子带的有效SISO信道响应估计，对该子带的接收数据符号执行检测，并提供检测符号。复用器926复用全部数据子带的检测符号，并将每个数据分组的检测符号块提供给RX数据处理器770x。在RX数据处理器770x中，符号解映射单元932按照用于每个数据分组的调制方案，解复用该数据分组的检测符号。解交织器934以与对该数据分组执行的交织相互补的方式对该解调数据进行解交织。解码器936以与对该数据分组执行的编码相互补的方式解码该解交织数据。例如，如果发射机实体710分别执行Turbo编码或卷积编码，则可将Turbo解码器或Viterbi解码器用作解码器936。

图9B示出了多天线接收实体750y中处的处理单元的实施例。接收机单元754a至754r对N_R个接收信号进行调整、数字化和OFDM解调，将接收的数据符号提供给RX空间处理器760y，以及将接收的导频符号提供给信道估计器784y。信道估计器784y基于接收的导频符号，导出对MIMO信道的信道响应估计。控制器780y基于MIMO信道响应估计和导引矩阵，导出空间滤波器矩阵。在RX空间处理器760y中，N_R个解复用器942a至942r从N_R个接收机单元754a至754r获得接收的数据符号。每个解复用器942将每个数据分组的接收数据符号解复用为N_D个数据子带的N_D个接收数据符号序列，并且将所述N_D个序列提供给N_D个RX子带空间处理器944a至944nd。每个空间处理器944利用用于该子带的空间滤波矩阵，对该子带的接收数据符号执行接收机空间处理，并提供检测符号。复用器946复用全部子带的检测符号，并将每个数据分组的检测符号块提供给RX数据处理器770y，该处理器可用与图9A中RX数据处理器770x相同的设计来实现。

可以通过各种方式实现本文描述的数据传输技术。例如，可以通过硬件、软件或其组合来实现这些技术。对于硬件实现，可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(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、其它设计用于执行本文描述的功能的电子元件或者以上硬件的组合中，实现在发射和接收实体处的、用于执行或支持数据传输技术的处理单元。

对于软件实现，可以利用执行本文描述的功能的模块(例如，程序、函数等)实现数据传输技术。软件代码可以存储在存储器单元(例如，图7中的存储器单元742、782x以及782y)中并由处理器(例如，图7中的控制器740、780x和780y)执行。存储器单元可以在处理器中或者处理器外部实现，在存储器单元实现于处理器外部的情况下，其可经由本领域公知的各种方式与处理器通信连接。

本文包含的标题用于参考，其旨在定位特定的章节。这些标题并非用于限制其下描述的概念的范围，这些概念可以应用到整个说明书的其它章节。

前面对公开实施例的描述用于使本领域的任何技术人员能够实现或使用本发明。对于本领域的技术人员来讲，对这些实施例的各种修改都是显而易见的，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可将本文定义的一般原理应用于其它实施例。因而，本发明并不限制于本文所示的实施例，而是包括与本文公开的原理和新颖性特征一致的最宽泛的范围。

Claims (64)

1、一种在利用正交频分复用(OFDM)的无线多天线通信系统中从发射实体向接收实体发射数据的方法，包括：

处理数据分组，以获取数据符号块；

将导频符号和所述数据符号块解复用到多个子带上，以便为所述数据分组获取所述多个子带的多个导频和数据符号序列；以及

利用为每个子带选择的至少一个导引向量，对该子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理，所述空间处理将在所述多个子带上发送的所述多个导频和数据符号序列所观测到的多个有效单输入单输出(SISO)信道随机化。

2、如权利要求1所述的方法，其中，利用为每个子带选择的一个导引向量对该子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理。

3、如权利要求2所述的方法，其中，将多个不同的导引向量用于所述多个子带。

4、如权利要求2所述的方法，其中，所述接收实体不知道用于对每个子带执行空间处理的所述一个导引向量。

5、如权利要求1所述的方法，其中，利用为每个子带选择的至少两个导引向量对该子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理。

6、如权利要求1所述的方法，其中，在每个符号周期中在每个子带上发送一个导频或数据符号，并且其中，对于每个符号周期，利用不同的导引向量对每个子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理。

7、如权利要求1所述的方法，其中，只有所述发射实体和所述接收实体知道用于对每个子带执行空间处理的所述至少一个导引向量。

8、如权利要求1所述的方法，其中，对于每个子带，只对数据符号执行利用所述至少一个导引向量所执行的所述空间处理。

9、如权利要求1所述的方法，其中，所述导频符号由所述接收实体用于信道估计。

10、如权利要求1所述的方法，其中，所述处理数据分组的步骤包括：

根据编码方案对所述数据分组进行编码，以获取编码数据；

对所述编码数据进行交织，以获取交织数据；以及

根据调制方案对所述交织数据进行符号映射，以获取所述数据符号块。

11、如权利要求1所述的方法，还包括：

从具有L个导引向量的集合中为每个子带选择所述至少一个导引向量，其中，L是大于1的整数。

12、如权利要求11所述的方法，其中，所述L个导引向量使得：所述L个导引向量中的任何一对导引向量都具有低相关性。

13、如权利要求6所述的方法，还包括：

在每个符号周期中，从具有L个导引向量的集合中为每个子带选择导引向量，其中，L是大于1的整数。

14、如权利要求1所述的方法，其中，每个导引向量包括具有相同幅度、但不同相位的T个元素，其中，T是在所述发射实体处的所述发射天线的数量并且是大于1的整数。

15、利用正交频分复用(OFDM)的无线多天线通信系统中的一种设备，包括：

数据处理器，用于处理数据分组，以获取数据符号块；

解复用器，用于将导频符号和所述数据符号块解复用到多个子带上，以为所述数据分组获取所述多个子带的多个导频和数据符号序列；以及

空间处理器，用于利用为每个子带选择的至少一个导引向量，对该子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理，所述空间处理将在所述多个子带上发送的所述多个导频和数据符号序列所观测到的多个有效单输入单输出(SISO)信道随机化。

16、如权利要求15所述的设备，其中，所述空间处理器用于利用为每个子带选择的一个导引向量对该子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理。

17、如权利要求15所述的设备，其中，所述空间处理器用于利用为每个子带选择的至少两个导引向量对该子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理。

18、如权利要求17所述的设备，其中，只有所述数据分组的发射实体和接收实体知道每个子带的所述至少两个导引向量。

19、如权利要求15所述的设备，其中，每个导引向量包括具有相同幅度、但不同相位的T个元素，其中，T是用于发射所述数据分组的天线数量并且是大于1的整数。

20、利用正交频分复用(OFDM)的无线多天线通信系统中的一种设备，包括：

用于处理数据分组以获取数据符号块的装置；

用于将导频符号和所述数据符号块解复用到多个子带上，以为所述数据分组获取所述多个子带的多个导频和数据符号序列的装置；以及

用于利用为每个子带选择的至少一个导引向量，对该子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理的装置，所述空间处理将在所述多个子带上发送的所述多个导频和数据符号序列所观测到的多个有效单输入单输出(SISO)信道随机化。

21、如权利要求20所述的设备，其中，利用为每个子带选择的一个导引向量对该子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理。

22、如权利要求20所述的设备，其中，利用为每个子带选择的至少两个导引向量对每个子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理。

23、如权利要求22所述的设备，其中，只有所述数据分组的发射实体和接收实体知道每个子带的所述至少两个导引向量。

24、如权利要求20所述的设备，其中，每个导引向量包括具有相同幅度、但不同相位的T个元素，其中，T是用于发射所述数据分组的天线数量并且是大于1的整数。

25、一种在利用正交频分复用(OFDM)的无线多输入多输出(MIMO)通信系统中从发射实体向接收实体发射数据的方法，包括：

处理数据分组，以获取数据符号块；

将导频符号和所述数据符号块解复用到多个子带上；以及

利用为每个子带选择的至少一个导引矩阵，对该子带的所述导频和数据符号执行空间处理，所述空间处理将在所述多个子带上发送的所述导频和数据符号所观测到的所述多个子带的多个有效MIMO信道随机化。

26、如权利要求25所述的方法，其中，利用为每个子带选择的一个导引矩阵对该子带的所述导频和数据符号执行空间处理。

27、如权利要求26所述的方法，其中，所述接收实体不知道用于对每个子带执行空间处理的所述一个导引矩阵。

28、如权利要求25所述的方法，其中，对于每个符号周期，利用不同的导引矩阵对每个子带的所述导频和数据符号执行空间处理。

29、如权利要求25所述的方法，其中，只有所述发射实体和所述接收实体知道用于对每个子带执行空间处理的所述至少一个导引矩阵。

30、如权利要求25所述的方法，其中，对于每个子带，只对数据符号执行利用所述至少一个导引矩阵所执行的所述空间处理。

31、如权利要求25所述的方法，其中所述导频符号由所述接收实体用于信道估计。

32、如权利要求25所述的方法，还包括：

将从所述空间处理获取的每个子带的扩频符号乘以所述至少一个导引矩阵，以在该子带的所述MIMO信道的本征模上发射所述扩频符号。

33、如权利要求25所述的方法，还包括：

从具有L个导引矩阵的集合中为每个子带选择所述至少一个导引矩阵，其中，L是大于1的整数。

34、如权利要求28所述的方法，还包括：

在每个符号周期中，从具有L个导引矩阵的集合中为每个子带选择导引矩阵，其中，L是大于1的整数。

35、如权利要求33所述的方法，其中，所述集合中的所述L个导引向量使得：所述L个导引矩阵中的任何一对导引矩阵都具有低相关性。

36、利用正交频分复用(OFDM)的无线多输入多输出(MIMO)通信系统中的一种设备，包括：

数据处理器，用于处理数据分组，以获取数据符号块；

解复用器，用于将导频符号和所述数据符号块解复用到多个子带上；以及

空间处理器，用于利用为每个子带选择的至少一个导引矩阵，对该子带的所述导频和数据符号执行空间处理，所述空间处理将在所述多个子带上发送的所述导频和数据符号所观测到的所述多个子带的多个有效MIMO信道随机化。

37、一种在利用正交频分复用(OFDM)的无线多天线通信系统中从发射实体向接收实体发射数据的方法，包括：

如果所述接收实体的信道响应估计对于所述发射实体是不可用的，则利用第一模式向所述接收实体发射数据，其中，在所述第一模式下，利用伪随机导引向量或矩阵对数据符号执行空间处理；以及

如果所述接收实体的所述信道响应估计对于所述发射实体是可用的，则利用第二模式向所述接收实体发射数据，其中，在所述第二模式下，利用从所述信道响应估计导出的导引向量或矩阵对数据符号执行空间处理。

38、如权利要求37所述的方法，其中，利用第一模式向所述接收实体发射数据的步骤包括：

处理第一数据分组，以获取第一数据符号块；

将导频符号和所述第一数据符号块解复用到多个子带上；以及

利用为每个子带选择的至少一个伪随机导引向量，对该子带的所述导频和数据符号执行空间处理，所述空间处理将在所述多个子带上发送的所述导频和数据符号所观测到的多个有效单输入单输出(SISO)信道随机化。

39、如权利要求38所述的方法，其中，利用第二模式向所述接收实体发射数据的步骤包括：

处理第二数据分组，以获取第二数据符号块；

将导频符号和所述第二数据符号块解复用到所述多个子带上；以及

利用从对每个子带的多输入单输出(MISO)信道的信道响应估计导出的导引向量，对该子带的所述导频和数据符号执行空间处理，以将所述导频和数据符号的发射导向所述接收实体。

40、如权利要求37所述的方法，其中，利用第一模式向所述接收实体发射数据的步骤包括：

处理第一数据分组，以获取第一数据符号块；

将导频符号和所述第一数据符号块解复用到多个子带上；以及

利用为每个子带选择的至少一个伪随机导引矩阵，对该子带的所述导频和数据符号执行空间处理，所述空间处理将在所述多个子带上发送的所述导频和数据符号所观测到的所述多个子带的多个有效多输入多输出(MIMO)信道随机化。

41、如权利要求40所述的方法，其中，利用第二模式向所述接收实体发射数据的步骤包括：

处理第二数据分组，以获取第二数据符号块；

将导频符号和所述第二数据符号块解复用到所述多个子带上；以及

利用从对每个子带的MIMO信道的信道响应估计导出的导引矩阵，对该子带的所述导频和数据符号执行空间处理，以在该子带的所述MIMO信道的本征模上发射所述导频和数据符号。

42、利用正交频分复用(OFDM)的无线多天线通信系统中的一种设备，包括：

控制器，如果所述接收实体的信道响应估计不可用，则选择第一模式向接收实体进行数据传输，以及，如果所述信道响应估计可用，则选择第二模式向所述接收实体进行数据传输，其中，在所述第一模式下利用伪随机导引向量对数据符号执行空间处理，以及，在所述第二模式下利用从所述信道响应估计导出的导引向量对数据符号执行空间处理；以及

空间处理器，用于按照为每个数据符号块选择的模式对该数据符号块执行空间处理。

43、一种在利用正交频分复用(OFDM)的无线多天线通信系统中接收从发射实体向接收实体发送的数据传输的方法，包括：

经由单个接收天线，获取由所述发射实体经由S个子带发射的S个导频和数据符号序列的S个接收符号序列，其中S是大于1的整数，以及其中，在所述发射实体处利用多个导引向量对所述S个导频和数据符号序列执行空间处理，以将由所述S个导频和数据符号序列观测到的S个有效单输入单输出(SISO)信道随机化；

基于所述S个接收符号序列中的接收导频符号，导出对所述S个有效SISO信道的信道响应估计；以及

基于对所述S个有效SISO信道的所述信道响应估计，对所述S个接收符号序列中的接收数据符号执行检测，以获取检测符号。

44、如权利要求43所述的方法，其中，在所述发射实体处利用为每个子带选择的一个导引向量对该子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理。

45、如权利要求44所述的方法，其中，所述接收实体不知道用于对每个子带执行空间处理的所述一个导引向量。

46、如权利要求43所述的方法，其中，在所述发射实体处利用为每个子带选择的至少两个导引向量对该子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理。

47、如权利要求46所述的方法，其中，只有所述发射实体和所述接收实体知道用于对每个子带执行空间处理的所述至少两个导引向量。

48、利用正交频分复用(OFDM)的无线多天线通信系统中的一种接收机设备，包括：

解调器，用于提供经由单个接收天线获取的、发射实体经由S个子带发射的S个导频和数据符号序列的S个接收符号序列，其中S是大于1的整数，以及其中，在所述发射实体处利用多个导引向量对所述S个导频和数据符号序列执行空间处理，以将由所述S个导频和数据符号序列观测到的S个有效单输入单输出(SISO)信道随机化；

信道估计器，用于基于所述S个接收符号序列中的接收导频符号，导出对所述S个有效SISO信道的信道响应估计；以及

检测器，用于基于对所述S个有效SISO信道的所述信道响应估计，对所述S个接收符号序列中的接收数据符号执行检测，以获取检测符号。

49、如权利要求48所述的设备，其中，在所述发射实体处利用为每个子带选择的一个导引向量对该子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理。

50、如权利要求48所述的设备，其中，在所述发射实体处利用为每个子带选择的至少两个导引向量对该子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理。

51、如权利要求50所述的设备，其中，只有所述数据分组的所述发射实体和接收实体知道用于对每个子带执行空间处理的所述至少两个导引向量。

52、利用正交频分复用(OFDM)的无线多天线通信系统中的一种接收机设备，包括：

用于经由单个接收天线，获取发射实体经由S个子带发射的S个导频和数据符号序列的S个接收符号序列的装置，其中S是大于1的整数，以及其中，在所述发射实体处利用多个导引向量对所述S个导频和数据符号序列执行空间处理，以将由所述S个导频和数据符号序列观测到的S个有效单输入单输出(SISO)信道随机化；

用于基于所述S个接收符号序列中的接收导频符号，导出对所述S个有效SISO信道的信道响应估计的装置；以及

用于基于对所述S个有效SISO信道的所述信道响应估计，对所述S个接收符号序列中的接收数据符号执行检测以获取检测符号的装置。

53、如权利要求52所述的设备，其中，在所述发射实体处利用为每个子带选择的一个导引向量对该子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理。

54、如权利要求52所述的设备，其中，在所述发射实体处利用为每个子带选择的至少两个导引向量对该子带的所述导频和数据符号序列执行空间处理。

55、如权利要求54所述的设备，其中，只有所述数据分组的所述发射实体和接收实体知道用于对每个子带执行空间处理的所述至少两个导引向量。

56、一种在利用正交频分复用(OFDM)的无线多输入多输出(MIMO)通信系统中接收从发射实体向接收实体发送的数据传输的方法，包括：

经由所述接收实体处的R个接收天线，获取与所述发射实体在T个发射天线的S个子带上发射的各具有T个导频和数据符号序列的S个集合对应的、各具有R个接收符号序列的S个集合，每个子带对应具有R个接收符号序列的一个集合以及具有T个导频和数据符号序列的一个集合，其中R、S和T是大于1的整数，以及其中，在所述发射实体处利用至少一个导引矩阵对每个子带的具有T个导频和数据符号序列的所述集合执行空间处理，以将由具有T个导频和数据符号序列的所述集合观测到的有效MIMO信道随机化；

基于各具有R个接收符号序列的所述S个集合中的接收导频符号，导出对每个子带的所述有效MIMO信道的信道响应估计；以及

利用对每个子带的所述有效MIMO信道的所述信道响应估计，对该子带的具有R个接收符号序列的所述集合中的接收数据符号执行接收机空间处理，以获取该子带的检测符号。

57、如权利要求56所述的方法，其中，所述接收机空间处理基于信道相关矩阵求逆(CCMI)技术。

58、如权利要求56所述的方法，其中，所述接收机空间处理基于最小均方误差(MMSE)技术。

59、如权利要求56所述的方法，其中，在所述发射实体处利用为每个子带选择的一个导引矩阵对该子带的具有T个导频和数据符号序列的所述集合执行空间处理。

60、如权利要求59所述的方法，其中，所述接收实体不知道用于对每个子带执行空间处理的所述一个导引矩阵。

61、如权利要求56所述的方法，其中，在所述发射实体处利用为每个子带选择的至少两个导引矩阵对该子带的具有T个导频和数据符号序列的所述集合执行空间处理。

62、如权利要求61所述的方法，其中，只有所述发射实体和所述接收实体知道用于对每个子带执行空间处理的所述至少两个导引矩阵。

63、利用正交频分复用(OFDM)的无线多输入多输出(MIMO)通信系统中的一种接收机设备，包括：

多个(R个)解调器，用于提供为R个接收天线获取的接收导频符号和接收数据符号，其中，经由所述R个接收天线，获取与发射实体在T个发射天线的S个子带上发射的各具有T个导频和数据符号序列的S个集合对应的、各具有R个接收符号序列的S个集合，每个子带对应具有R个接收符号序列的一个集合以及具有T个导频和数据符号序列的一个集合，其中R、S和T是大于1的整数，以及其中，在所述发射实体处利用至少一个导引矩阵对每个子带的具有T个导频和数据符号序列的所述集合执行空间处理，以将由所述具有T个导频和数据符号序列的所述集合观测到的有效MIMO信道随机化；

信道估计器，用于基于所述接收导频符号和所述发射实体用于进行数据传输的导引矩阵，导出对每个子带的有效MIMO信道的信道响应估计；以及

空间处理器，用于基于对每个子带的所述有效MIMO信道的信道响应估计，对该子带的接收数据符号执行接收机空间处理，以获取该子带的检测符号。

64、利用正交频分复用(OFDM)的无线多输入多输出(MIMO)通信系统中的一种接收机设备，包括：

用于经由R个接收天线，获取与发射实体在T个发射天线的S个子带上发射的各具有T个导频和数据符号序列的S个集合对应的、各具有R个接收符号序列的S个集合的装置，每个子带对应具有R个接收符号序列的一个集合以及具有T个导频和数据符号序列的一个集合，其中R、S和T是大于1的整数，以及其中，在所述发射实体处利用至少一个导引矩阵对每个子带的具有T个导频和数据符号序列的所述集合执行空间处理，以将由所述具有T个导频和数据符号序列的所述集合观测到的有效MIMO信道随机化；

用于基于各具有R个接收符号序列的所述S个集合中的接收导频符号，导出对每个子带的所述有效MIMO信道的信道响应估计的装置；以及

用于利用对每个子带的所述有效MIMO信道的所述信道响应估计，对该子带的具有R个接收符号序列的所述集合中的接收数据符号执行接收机空间处理，以获取该子带的检测符号的装置。

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