CN1729634B - Tdd mimo***的信道估计和空间处理 - Google Patents

Abstract

TDD MIMO***的信道估计和空间处理。可以实现校准以考虑接入点和用户终端处的发射/接收链的响应差异(512)。在正常操作期间，MIMO导频在第一链路上被发送(522)且用于导出第一链路信道响应估计(524)，该估计被分解以获得奇异值对角矩阵和包含第一链路的左本征向量和第二链路的右本征向量的第一酉阵(526)。操纵基准使用第一酉阵内的本征向量而在第二链路上被发送(530)，且经处理以获得对角矩阵和包含第二链路的左本征向量和第一链路的右本征向量的第二酉阵(532)。每个酉阵可以用于为通过两条链路的数据传输/接收实现空间处理(540，542，550，552)。

Description

TDD MIMO***的信道估计和空间处理 

根据35U.S.C.§119的优先权声明 

本申请要求第60/421,428号、第60/421,462和第60/421,309美国临时申请的优先权，所有三个申请提交日期均为2002年10月25日，所述三个申请按顺序分别题为“Channel estimation and Spatial Processing for TDD MIMOSystems”，“Channel Calibration for a Time Division DuplexedCommunication System”和“MIMO WLAN System”，所有均被转让给本发明的受让人并在此完全引入作为参考。 

背景 

领域 

本发明一般涉及通信，尤其涉及在时分双工(TDD)多输入多输出(MIMO)通信***内实现信道估计和空间处理的技术。 

背景 

多输入多输出(MIMO)通信***使用多个(N_T)发射天线和多个(N_R)接收天线进行数据传输，且被称为(N_T，N_R)***。由N_T个发射天线和N_R个接收天线形成的MIMO信道可能被分解为N_S个独立信道，其中N_S≤min{N_T，N_R}。N_S个独立信道的每个还被称为MIMO信道的空间子信道或本征模式，并对应一维。如果利用多个发射和接收天线建立的附加维数，则可以改善MIMO***性能(例如增加的传输容量) 

为了在MIMO信道的N_S个本征模式的一个或多个上发送数据，必须在接收机处且通常也在发射机处实现空间处理。从N_T个发射天线发送的数据流相互在接收天线处干扰。空间处理试图分离接收机处的数据流，使其能单独被恢复。 

为了实现空间处理，一般需要发射机和接收机之间的准确信道响应估计。对于TDD***，接入点和用户终端间的下行链路(即前向链路)和上行链路(即反向链路)一般共享相同频带。在该情况下，在实现了校准(如下所述)以考虑接入点和用户终端处的发射和接收链差异之后，下行链路和上行链路信道响应被假设互为倒数(reciprocal)。即如果H表示从天线阵列A到天线阵列B的信道响应矩阵，则倒数信道表示从阵列B到阵列A的耦合由H ^T给出，其中M ^T表 示M的转置。 

MIMO***的信道估计和空间处理一般消耗***资源的大部分。因此领域内需要一种技术有效地实现TDD MIMO***内的信道估计和空间处理。 

概述 

在此提供在TDD MIMO***内以有效方式实现信道估计和空间处理的技术。对于TDD MIMO***，倒数信道特性可以被用于简化发射机和接收机处的信道估计以及空间处理。开始时，***内的接入点和用户终端可以实现校准以确定其发射和接收链的响应之差并获得用于考虑该差异的纠正因子。实现校准以保证应用了纠正因子的“校准后”信道是倒数。这样，可以基于为第一链路导出的估计获得更准确的第二链路估计。 

在正常操作期间，在第一链路上(例如下行链路)发送MIMO导频(例如由接入点)并用于导出第一链路的信道响应估计。信道响应估计然后可以经分解(例如由用户终端使用奇异值分解)以获得对角线奇异值矩阵以及包含第一链路的左本征向量以及第二链路的右本征向量(例如上行链路)。第一酉阵因此可以用于为在第一链路上接收到的数据传输以及在第二链路上发送的数据传输实现空间处理。 

可以在第二链路上使用第一酉阵内的本征向量发送操纵基准。操纵基准(或操纵导频)是使用用于数据传输的本征向量在特定本征模式上发送的导频。该操纵基准然后可以经处理(例如由接入点)以获得对角线矩阵以及包含第二链路的左本征向量以及第一链路的右本征向量的第二酉阵。第二酉阵因此可以用于为在第二链路上接收到的数据传输以及要在第一链路上发送的数据传输实现空间处理。 

本发明的各个方面和实施例在以下进一步描述。 

附图的简要描述 

本发明的各个方面和特性在以下连同以下附图一起描述，其中： 

图1是根据本发明的一实施例，TDD MIMO***内的接入点和用户终端框图。 

图2A根据本发明的一实施例示出在接入点和用户终端处发射和接收链的框图； 

图2B根据本发明一实施例示出纠正矩阵应用，所述矩阵用于考虑接入点和用户终端处发射/接收链之差。 

图3表示根据本发明一个实施例的空间多路复用模式的下行链路和上行链路的空间处理。 

图4根据本发明的一实施例示出波束操纵模式的下行链路和上行链路的空间 处理；以及 

图5根据本发明的一实施例示出在接入点和用户终端处实现信道估计和空间处理的过程。 

详细描述 

图1是TDD MIMO***100内的接入点110和用户终端150的实施例框图。接入点110备有用于数据传输的N_ap发射/接收天线用于数据传输/接收，且用户终端150备有N_ut个发射/接收天线。 

在下行链路上，在接入点110处，发射(TX)数据处理器114从数据源112接收话务数据(即信息比特)并从控制器130接收信令和其他数据。TX数据处理器114对数据进行格式化、编码、交错并调制(即码元映射)以提供调制码元。TX空间处理器120从TX数据处理器114接收调制码元并实现空间处理以提供N_ap个发射码元流，每个天线一个流。TX空间处理器120还适当地多路复用导频码元。 

每个调制器(MOD)122(这包括发射链)接收并处理相应发射码元流以提供对应下行链路已调信号。来自调制器122a到122ap的N_ap个下行链路已调信号然后相应地从N_ap个天线124a到124ap发送。 

在用户终端150处，N_ut个天线152a到152ut接收发送的下行链路已调信号，且每个天线向相应解调器(DEMOD)154提供接收到信号。每个解调器154(这包括接收链)实现与在调制器122处实现的互补的处理并提供接收码元。接收(RX)空间处理器160然后对来自所有解调器154a到154ut的接收到码元实现空间处理以提供恢复码元，这是接入点发送的调制码元的估计。RX数据处理器170还进一步(例如码元去映射、去交错并解码)恢复码元以提供解码后数据。解码后数据可以包括恢复的话务数据、信令等，它们可以被提供给数据宿172以存储和/或控制器180以进一步处理。 

上行链路的处理可以与上行链路的处理相同或不同。数据和信令由TX数据处理器188处理(例如编码、交错并调制)，并进一步由TX空间处理器190处理，所述处理器还适当地在导频码元内多路复用(例如对于校准和正常操作)。来自TX空间处理器190的导频和发射码元进一步由调制器154a到154ut处理以生成N_ut 个上行链路已调信号，这些信号然后通过天线152a到152ut被发送到接入点。 

在接入点110处，上行链路已调信号由天线124a到124ap接收，由解调器122a到122ap解调，并由RX空间处理器140和RX数据处理器142以与在用户终端处互 补的方式处理。上行链路的解码后数据可以被提供给数据宿144以进行存储和/或控制器130进行进一步处理。 

控制器130和180控制在接入点和用户终端处相应的各种处理单元的操作。存储器132和182相应地存储控制器130和180使用的数据和程序代码。 

1.校准 

对于TDD***，由于下行链路和上行链路共享相同的频带，在下行链路和上行链路信道响应间存在高度相关性。因此下行链路和上行链路信道响应矩阵可以被假设互为倒数(即转置)。然而接入点处的发射/接收链的响应一般不等于在用户终端处发射/接收链的响应。为了改善性能，其差异可以被确定且可以通过校准而被考虑。 

图2A根据本发明的一实施例示出接入点110和用户终端150处的发射和接收链框图。对于下行链路，在接入点110处，码元(用发送向量x _dn表示)由发射链214处理并从N_ap个天线124在MIMO信道上被发送。在用户终端150处，下行链路信号由N_ut个天线152接收并由接收链254处理以提供接收到的码元(用“接收”向量r _dn表示)。对于上行链路，在用户终端150处，码元(由发射向量x _up表示)由发射链264处理并在MIMO信道上从N_ut个天线被发送。在接入点110处，上行链路信号由N_ap个天线124接收并由接收链224处理以提供接收到码元(由接收向量 r _up表示)。 

对于下行链路，用户终端处的接收向量r _dn(在无噪声情况下)可以被表示为： 

r _dn＝R _ut HT _ap x _dn，                    等式(1) 

其中x _dn是下行链路的带有N_ap项的发射向量； 

r _dn是带有N_ut项的接收向量； 

T _ap是N_ap×N_ap对角矩阵，带有与接入点处N_ap个天线的发射链相关联的复数增益项； 

R _ut是N_ut×N_ut对角矩阵，带有与用户终端处N_ut个天线的接收链相关联的复数增益项；以及 

H是下行链路的N_ut×N_ap信道响应。 

发射/接收链和MIMO信道的响应一般是频率的函数。为了简化，为以下导出假设平缓衰落信道(即带有平缓频率响应)。 

对于上行链路，接入点处的接收向量r ^up(在无噪声情况下)可以表示为： 

r _up＝R _ap H ^T T _ut x _up，    等式(2) 

其中x _up是下行链路的带有N_ut项的发射向量； 

r _up是带有N_ap项的接收向量； 

T _ut是N_ut×N_ut对角矩阵，带有与用户终端处N_ut个天线的发射链相关联的复数增益项； 

R _ap是N_ap×N_ap对角矩阵，带有在接入点处N_ap个天线的接收链相关联的复数增益项；以及 

H ^T是上行链路的N_ap×N_ut信道响应矩阵。 

从等式(1)和(2)得出，“有效”下行链路和上行链路信道响应H _dn和H _up (表示可应用发射和接收天线的响应)可以表示为： 

${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}{\underset{\‾}{=R}}_{\mathrm{ut}}\underset{\‾}{{\mathrm{HT}}_{\mathrm{ap}}}$ 并且 ${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}{\underset{\‾}{=R}}_{\mathrm{ap}}\underset{\‾}{{H^{T}T}_{\mathrm{ut}}}$

等式(3) 

如等式(3)示出，如果接入点处的发射/接收链的响应不等于用户终端处的发射/接收链响应，则有效下行链路和上行链路信道响应不是互为倒数即： ${\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}\underset{\‾}{{\mathrm{HT}}_{\mathrm{ap}}}\≠{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}\underset{\‾}{H^T{T}_{\mathrm{ut}}}$

将两个等式在等式集合(3)内组合，可以获得以下关系： 

$\underset{\‾}{H}={{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ut}}}^{-1}{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}{T_{\underset{\‾}{\mathrm{ap}}}}^{-1}={\left({{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}}^{-1}{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}{T_{\underset{\‾}{\mathrm{ut}}}}^{-1}\right)}^T={{\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}}^{-1}{\underset{\‾}{H^T}}_{\mathrm{up}}{T_{\underset{\‾}{\mathrm{ap}}}}^{-1}$

等式(4) 

重新安排等式(4)，可以获得以下： 

${{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}}^T={\underset{\‾}{T}}_{\mathrm{ut}}{{\underset{\‾}{R}}^{-1}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}{T_{\underset{\‾}{\mathrm{ap}}}}^{-1}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}={K_{\mathrm{ut}}}^{-1}{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}{K}_{\underset{\‾}{\mathrm{ap}}}$

或 

${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}={\left({K_{\mathrm{ut}}}^{-1}{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}{K}_{\underset{\‾}{\mathrm{ap}}}\right)}^T$

等式(5) 

其中K_ut＝T _ut ^-1 R _ut，且 $K\underset{\‾}{=_{\mathrm{ap}}}{T_{\underset{\‾}{\mathrm{ap}}}}^{-1}{\underset{\‾}{R}}_{\mathrm{ap}}.$ 由于T _ut，R _ut，Tap和R _ap为对角矩阵，Kap和K_ut 也是对角矩阵。等式(5)可以表示为： 

${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}{K}_{\underset{\‾}{\mathrm{ut}}}={\left({\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}{K}_{\underset{\‾}{\mathrm{ap}}}\right)}^T$

等式(6) 

矩阵Kap和K_ut可以被视作包括“纠正因子”，所述因子考虑在接入点和用户终端处的发射/接收链之差。这允许一个链路的信道响应可以由另一链路的信道响应表示，如等式(5)内示出。 

可以实现校准以确定矩阵Kap和K_ut。一般，真实的信道响应H和发射/接收链响应不是已知的，它们也不可能准确或简单地被确定。相反，有效下行链路和上行链路信道响应H _dn和H _up可以基于在下行链路和上行链路上相应发送的MIMO导频而被估计。MIMO导频和生成以及使用在前述的第60/421309号美国专利申请序列内详细描述。 

矩阵Kap和K_ut的估计被称为纠正矩阵， 和 

可以基于下行链路和上行链路信道响应估计 和 

而导出，这可以以各种方式导出，包括矩阵比计算和最小均方误差(MMSE)计算。对于矩阵比计算，(N_ut×N_ap)矩阵C首先作为上行链路和上行链路信道响应估计比而计算，如下： 

$\underset{\‾}{C}=\frac{{\underset{\‾}{\overset{^}{H}}}_{\mathrm{up}}^T}{{\underset{\‾}{\overset{^}{H}}}_{\mathrm{dn}}}$

等式(7) 

其中比是每个元素相除。C的每个元素因此可以被计算为： 

${\underset{\‾}{c}}_{i,j}=\frac{{\hat{h}}_{\mathrm{upi},j}}{{\hat{h}}_{\mathrm{dni},j}}$ 其中，i＝{1...N_ut}而j＝{1...N_ap}， 

其中 

和 相应是 

和 

的第(i，j)(行，列)，且c_i，j是C的(i，j)个元素。 

接入点的纠正向量 只包括 

的N_ap个对角元素，可以被定义为等于C的标准化行的均值。C的每行c _i首先通过将行内的每个元素除以行的第一个元素经标准化以获得对应的标准化行 。因此如果 ${\underset{\‾}{c}}_i\left(k\right)=[c_{i,1}...c_{{i,N}_{\mathrm{ap}}}]$ 是C的第i行，则标准化行 可以表示为： 

${\underset{\‾}{\overset{~}{c}}}_i\left(k\right)=[c_{i,1}\left(k\right)/c_{i,1}\left(k\right)...c_{i,j}\left(k\right)/c_{i,1}\left(k\right)...c_{{i,N}_{\mathrm{ap}}}\left(k\right)/c_{i,1}\left(k\right)]$

纠正向量 

然后被设定为等于C的N_ut个标准化行的均值，其可以表示为： 

${\underset{\‾}{\overset{^}{k}}}_{\mathrm{ap}}=\frac{1}{N_{\mathrm{ut}}}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{ut}}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{\‾}{\overset{~}{c_i}}$

等式(8) 

由于标准化， 

的第一元素为单位一(unity)。 

用户终端有纠正向量 

只包括 

的N_ut个对角元素，可以被定义为等于C的标准化列的逆。C的每列c _j首先通过用向量 的第j个元素对列内的每个元素进行比例缩放，以获得对应标准化列 

，所述第j个元素用K_apj，j表示。因此，如果 ${\underset{\‾}{c}}_j\left(k\right)={[c_{1,j}...c_{N_{\mathrm{ut},j}}]}^T$ 是C的第j行，则标准化行 

可以表示为： 

纠正向量 然后被设定为等于C的N_ap个标准化列的逆的均值，且可以被表示为： 

等式(9) 

其中标准化列 的逆是每个元素实现的。 

校准相应地为接入点和用户终端提供了纠正向量 和 或对应的纠正矩阵 和 

纠正矩阵 

和 的MMSE计算详细地在前述的第60/421462号美国专利申请序列内详细描述。 

图2B根据本发明的一实施例说明了纠正矩阵的应用，以考虑接入点和用户终端处的发射/接收链之差。在下行链路上，发射向量x_dn首先由单元212乘以矩阵 。下行链路的发射链214和接收链254相继处理与图2A内示出的相同。同样地，在上行链路上，发射向量x_up首先由单元262乘以矩阵 

同样，发射链264和接收链224的相继处理与图2A内示出的相同。 

用户终端和接入点观察到的“校准后”下行链路和上行链路信道响应相应地可以表示为： 

$H_{\mathrm{cdn}}={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}{\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ap}}$ and $H_{\mathrm{cup}}={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}{\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ut}}$    等式(10) 

其中H _cdn ^T和H _cup是等式(6)内“真实”校准后信道响应表达的估计。从等式(6)和(10)中可见 ${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}\≈{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cdn}}^T.$ ${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}\≈{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cdn}}^T$ 关系的准确性取决于估计 

和 

的准确性，这接着取决于下行链路和上行链路信道响应估计 

和 的质量。如上示出，一旦校准了发射/接收链，为一个链路获得的校准信道响应估计(例如 )可以用作另一链路的校准后信道响应估计(例如 

)。 

TDD MIMO***的校准在前述的第60/421309号美国专利申请序列和第60/421462号美国专利申请内详细描述。 

2.空间处理 

对于MIMO***，数据可以在MIMO信道的一个或多个本征模式上发送。可以定义空间多路复用模式以覆盖在多个本征模式上的数据传输，且可以定义波束操纵模式以覆盖在单个本征模式上的数据传输。操作模式要求发射机和接收机处的空间处理。 

在此描述的信道估计和空间处理技术可以用于带有或不带有OFDM的MIMO***。OFDM有效地将总***带宽分成多个(N_F)正交子带，它们还被称为频率区段或子信道。OFDM情况下，每个子带与相应的子载波相关联，在其上调制数据。对于使用OFDM的MIMO***(即MIMO-OFDM***)，每个子带的每个本征模式可以被视作独立传输信道。为了清楚，信道估计和空间处理技术在以下为TDD MIMO-OFDM***描述。对于该***，无线信道的每个子带可以被假设为倒数。 

下行链路和上行链路信道响应间的相关性可以用于简化TDD***的接入点和 用户终端的信道估计和空间处理。该简化在实现了校准以考虑发射/接收链内的差异之后有效。校准的信道响应可以表示为频率的函数，如下： 

${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cdn}}\left(k\right)={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right)$ 其中k∈K，以及                  等式(11) 

${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right)\_={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right)={\left({\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right)\right)}^T,$ 其中k∈K， 

其中K表示可以用于数据传输的所有子带集合(“即数据子带”)。可以实现校准以为每个数据子带获得矩阵 

和 。或者，可以为所有数据子带的一个子集实现校准，其中“未经校准”子带的矩阵 和 

可以通过为“校准后”子带内插矩阵获得，如前述第60/421462号美国专利申请序列内描述。 

每个子带的信道响应矩阵H(k)可以“被对角线化”以获得该子带的N_S个本征模式。这可以通过对信道响应矩阵H(k)实现奇异值分解或对H(k)的相关矩阵实现本征值分解而获得，相关矩阵为R(k)＝H ^H(k)H(k)。为了清楚，奇异值分解用于以下描述。 

校准后下行链路信道响应矩阵H _cup(k)的奇异值分解可以被表示为： 

${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right)={\underset{\‾}{U}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right)\underset{\‾}{\mathrm{\Σ}}\left(k\right){\underset{\‾}{V}}_{\mathrm{ut}}^H\left(k\right),$ k∈K                      等式(12) 

其中U _ap(k)是H _cup(k)的作本征向量的(N_ap×N_ap)酉阵； 

∑(k)是H _cup(k)的奇异值的(N_ap×N_ut)对角线矩阵；以及 

V _ut(k)是H _cup(k)的右本征向量的(N_ut×N_ut)酉阵。 

酉阵特性是M ^H M＝I，其中I是单位矩阵。 

相应地，校准下行链路信道响应矩阵H _cdn(k)的奇异值分解可以被表示为： 

${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cdn}}\left(k\right)={\underset{\‾}{V}}_{\mathrm{ut}}^{*}\left(k\right)\underset{\‾}{\mathrm{\Σ}}\left(k\right){\underset{\‾}{U}}_{\mathrm{ap}}^T\left(k\right),$ k∈K                 等式(13) 

其中矩阵V _ut ^*(k)和U _ap ^*(k)相应是H _cdn(k)的左右本征向量的酉阵。如等式(12)和(13)示出的，且基于以下描述，一个链路的左右本征向量矩阵相应是另一链路的左右本征向量矩阵的复数共轭。矩阵V _ut(k)，V _ut ^*(k)，V _ut ^T(k)和V _ut ^H(k)是矩阵V _ut(k)的不同形式，且矩阵U _ap(k)，U _ap ^*(k)，U _ap ^T(k)和U _ap ^H(k)是U _ap(k)的不同形式。为了简化，以下描述内的矩阵U _ap(k)和V _ut(k)参考还可以指其各种其他形式。矩阵U _ap(k)和V _ut(k)相应地由接入点和用户终端用于空间处理并由其下标表示。本征向量还经常被称为“操纵”向量。 

奇异值分解进一步在Gilbert Strang的书内详细描述，题为“Linear Algebraand Its Applications”，第二版，Academic Press，1980。 

用户终端可以基于接入点发送的MIMO导频估计校准后下行链路信道响应。用户终端可以为校准下行链路信道响应估计 实现奇异值分解，其中k∈K，以 获得 的左本征向量的对角矩阵 以及矩阵V _ut ^*(k)。该奇异值分解可以给出为 ${\widehat{\underset{\‾}{H}}}_{\mathrm{cdn}}\left(k\right)={\underset{\‾}{V}}_{\mathrm{ut}}^{*}\left(k\right)\underset{\‾}{\widehat{\mathrm{\Σ}}}\left(k\right){\underset{\‾}{U}}_{\mathrm{ap}}^T\left(k\right),$ 其中每个矩阵上的(“^”)表示是实际矩阵的估计。 

类似地，接入点可以基于用户终端发送的MIMO信道估计校准后上行链路信道响应。接入点可以为校准后上行链路信道响应估计 实现奇异值分解，其中k∈K，以获得 

的左本征向量的对角矩阵 

和矩阵 。该奇异值分解可以给出为 ${\widehat{\underset{\‾}{H}}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right)={\underset{\‾}{\hat{U}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right)\underset{\‾}{\widehat{\mathrm{\Σ}}}\left(k\right){\underset{\‾}{\hat{V}}}_{\mathrm{ut}}^H\left(k\right).$

然而，由于倒数信道和校准，奇异值分解只需要由用户终端或接入点实现。如果由用户终端实现，则矩阵 (其中k∈K)用于在用户终端处的空间处理，且矩阵 (其中k∈K)可以以直接形式(即通过发送矩阵 的项)或不直接形式(例如通过操纵基准，如下描述)被提供给接入点。 

每个矩阵 

内的奇异值(其中k∈K)可以被排序，使得第一列包含最大奇异值，第二列包含第二最大奇异值，如此类推(即 ${\mathrm{\σ}}_1\≥{\mathrm{\σ}}_2\≥...\≥{\mathrm{\σ}}_{N_S}$ ，其中σ_i是在排序后 

的第i列内的本征值)。当每个矩阵 

的奇异值被排序后，该子带的相关酉阵 和 的本征向量(或列)也相应地被排序。“宽带”本征模式可以被定义为在排序后所有子带的同阶本征模式集合(即第m个宽带本征模式包括所有子带的第m个本征模式)。每个宽带本征模式与所有子带的相应本征向量集合相关。主宽带本征模式是在排序后与每个矩阵 内的最大奇异值相关的本征模式。 

A.上行链路空间处理 

上行链路传输由用户终端进行的空间处理可以表示为： 

${\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)={\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{up}}\left(k\right),$ 其中k∈K           等式(14) 

其中x _up(k)是第k个子带的上行链路的发射向量；以及 

s _up(k)是用于在第k个子带的N_S个本征模式上发送的调制码元的多达N_S个非零项的“数据”向量。 

接入点处的接收上行链路传输可以被表示为： 

${\underset{\‾}{r}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}\left(k\right){\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$ k∈K.等式(15) 

$={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$

$\≈{\underset{\‾}{\overset{^}{H}}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$

$={\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right)\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}^H\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$

$={\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right)\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$

其中，r _up(k)是第k个子带的上行链路的接收到向量；以及 

n _up(k)是第k个子带的加性白高斯噪声(AWGN)。 

等式(15)使用以下关系： ${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right)\≈{\underset{\‾}{\overset{~}{H}}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right)$ 且 ${\underset{\‾}{\overset{^}{H}}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right)={\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right)\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}^H\left(k\right).$

来自用户终端的上行链路传输的加权匹配滤波器矩阵M _ap(k)可以表示为： 

${\underset{\‾}{M}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right)\underset{\‾}{=}{\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}}^{-1}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}^H\left(k\right),$ k∈K                等式(16) 

接收上行链路传输在接入点处的空间处理(或匹配滤波)可以表示为： 

${\underset{\‾}{\overset{^}{s}}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)={\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}}^{-1}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}^H\left(k\right){\underset{\‾}{r}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$

$={\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}}^{-1}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}^H\left(k\right)({\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right)\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)),$ 其中k∈K            等式(17) 

$={\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{\overset{^}{n}}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$

其中 是用户终端在上行链路上发送的数据向量s _up(k)的估计，且 

是处理后噪声。 

B.下行链路空间处理 

下行链路传输的接入点处空间处理可以表示为： 

${\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)={\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}^{*}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right),$ 其中k∈K               等式(18) 

其中x _dn(k)是发送向量，且s _dn(k)是下行链路的数据向量。 

用户终端处的接收下行链路传输可以被表示为： 

${\underset{\‾}{r}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right){\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)$

$={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}^{*}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)$

$={\underset{\‾}{\overset{^}{H}}}_{\mathrm{cdn}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}^{*}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)$

$={\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}^{*}\left(k\right)\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}^T\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}^{*}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right))$

$={\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}^{*}\left(k\right)\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)$ 其中k∈K              等式(19) 

来自接入点的下行链路传输的加权匹配滤波器矩阵M _ut(k)可以表示为： 

${\underset{\‾}{M}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right)={\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}}^{-1}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}^T\left(k\right),$ 其中k∈K                     等式(20) 

接收下行链路传输在用户终端处的空间处理(或匹配滤波)可以表示为： 

$\underset{\‾}{{\hat{s}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)}={\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}}^{-1}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}^T\left(k\right){\underset{\‾}{r}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)$

$={\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}}^{-1}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}^T\left(k\right)({\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}^{*}\left(k\right)\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right))$ 等式(21) 

$={\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{\overset{~}{n}}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)$

表格1概述了用于数据传输和接收的在接入点和用户终端处的空间处理。 

表格1 

在上述描述和表格1内，纠正矩阵 和 

相应被应用于接入点处和用户终端处的发射端。纠正矩阵 和 还可以与其他对角矩阵(例如诸如用于获得信道反转的加权矩阵W _dn(k)和W _up(k))。然而，纠正矩阵还可以应用于接收端而不是发射端，且这在本发明范围内。 

图3是根据本发明的一实施例用于空间多路复用模式的下行链路和上行链路的空间处理框图。 

对于下行链路，在接入点110x的TX空间处理器120x内，数据向量s _dn(k)(其中k∈K)首先由单元310乘以矩阵 

，并进一步由单元312乘以纠正矩阵 以获得发射向量x _dn(k)。向量x _dn(k)(其中k∈K)然后由调制器122x内的发射链314处理并在MIMO信道上发送到用户终端150x。单元310为下行链路数据传输实现空间处理。 

在用户终端150x处，下行链路信号由解调器154x内的接收链354处理以获得接收向量r _dn(k)(其中k∈K)。在RX空间处理器160x内，接收向量r _dn(k)(其中k∈K)首先由单元356乘以矩阵 ，并进一步由单元358用逆对角矩阵 

进行比例缩放以获得 

，该向量是数据向量s _dn(k)的估计。单元356和358为下行链路匹配滤波实现空间处理。 

对于上行链路，在用户终端150x的TX空间处理器190x内，数据向量s _up(k)(其中k∈K)首先由单元360乘以矩阵 

，然后由单元362乘以纠正矩阵 

以获得发射向量x _up(k)。向量x _up(k)(其中k∈K)然后由调制器154x内的发射链364处理并在MIMO信道上发送到接入点110x。单元360为上行链路数据传输实现空间处理。 

在接入点110x处，上行链路信号由解调器122x内的接收链324处理以获得接收向量r _up(k)，其中k∈K。在RX空间处理器140x内，接收向量r _up(k)(其中k∈K) 首先由单元326乘以矩阵 

，并进一步由单元328用逆对角矩阵 

经比例缩放以获得向量 ，它是数据向量s _up(k)的估计。单元326和328为上行链路匹配滤波实现空间处理。 

3.波束操纵 

对于一定信道条件，最好只在一个宽带本征模式上发送数据-一般是最佳或主宽带本征模式。如果对所有其他宽带本征模式的接收到的信噪比(SNR)差到通过使用主宽带本征模式上所有可用发射功率以实现改善性能时，可能出现该情况。 

一个宽带本征模式上的数据传输可以使用波束成形或波束操纵获得。对于波束成形，对于主宽带本征模式(即在排序后 

或 

的第一列)，调制码元用本征向量 

或 经空间处理，其中k∈K。对于波束操纵，对于主宽带本征模式，调制码元一般用“标准化”(或“饱和”)本征向量 

或 (其中k∈K)集合进行空间处理。为了清楚，波束操纵在以下为上行链路描述。 

对于上行链路，每个本征向量 

的元素可以有不同的幅度，其中k∈K。因此，每个子带的经预调整码元可以有不同幅度，其中每个子带的经预调整码元通过将子带k的调制码元乘以子带k的本征向量 

的元素而得到。因此，每天线发射向量可能有不同的幅度，每个包括给定发射天线的所有数据子带的预调整码元。如果每个发射天线的发射功率有限(例如由于功率放大器的限制)，则波束成形可能不能完全使用每个天线可用的总功率。 

对于主宽带本征模式，波束操纵只使用来自本征向量 

的相位信息，其中k∈K，并标准化每个本征向量，使得本征向量内的所有元素有相等幅度。第k个子带的标准化本征向量 

可以表示为： 

${\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right)=[{\mathrm{Ae}}^{{\mathrm{j\θ}}_i\left(k\right)}{\mathrm{Ae}}^{{\mathrm{j\θ}}_2\left(k\right)}...{\mathrm{Ae}}^{{\mathrm{j\θ}}_{N_{\mathrm{ut}}}\left(k\right)}{]}^T$ 等式(22) 

其中A是恒量(例如A＝1)；以及 

θ_i(k)是第i个发射天线的第k个子带的相位，这可以给出为： 

${\mathrm{\θ}}_i\left(k\right)=\∠{\hat{v}}_{\mathrm{ut},1}\left(k\right)={\tan }^{-1}\left(\frac{\mathrm{Im}\left\{{\hat{v}}_{\mathrm{ut},1,i}\left(k\right)\right\}}{\mathrm{Re}\left\{{\hat{v}}_{\mathrm{ut},1}\left(k\right)\right\}}\right)$ 等式(23) 

如等式(23)内示出，向量 内的每个元素的相位从本征向量 

获得(即θ_i(k)从 其中 $\begin{array}{cc}{\underset{\‾}{\overset{^}{v}}}_{\mathrm{ut},1}\left(k\right)=[{\underset{\‾}{\overset{^}{v}}}_{\mathrm{ut},\mathrm{1,1}}\left(k\right)& {\underset{\‾}{\overset{^}{v}}}_{\mathrm{ut},\mathrm{1,2}}\left(k\right)...{\underset{\‾}{\overset{^}{v}}}_{\mathrm{ut},1,N_t}\left(k\right){]}^T\end{array}).$

A.上行链路波束操纵 

用户终端为上行链路上的波束操纵进行的空间处理可以表示为： 

${\underset{\‾}{\overset{~}{x}}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)={\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ut}}{\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$ 等式(24) 

其中s _up(k)是在第k个子带上发送的调制码元；且 

是波束操纵的第k个子带的发射向量。 

如等式(22)内示出，每个子带的标准化操纵向量 

的N_ut个元素有相同的幅度，但可能相位不同。波束操纵因此为每个子带生成一个发射向量 

的N_ut个元素有相同的幅度，但可能相位不同。 

接入点处对于波束操纵接收到的上行链路传输可以表示为： 

${\underset{\‾}{\tilde{r}}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}\left(k\right){\underset{\‾}{\tilde{x}}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right),$ 其中k∈K                 等式(25) 

$={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$

$={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$

其中 是波束操纵的第k个子带的上行链路的接收到向量。 

使用波束操纵的上行链路传输的匹配滤器行向量可以表示为： 

${\underset{\‾}{\overset{~}{m}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right)={\left({\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right)\right)}^H,$ 其中k∈K                等式(26) 

匹配滤波器向量 

可以如下描述地获得。在接入点处带有波束操纵的接收到上行链路传输的空间处理(或匹配滤波)可以表示为： 

${\underset{\‾}{\overset{^}{s}}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)={\widetilde{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{up}}^{-1}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{m}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{r}}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$

$={\widetilde{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{up}}^{-1}\left(k\right){\left({\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right)\right)}^H({\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)),$ 其中k∈K 

$={\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{\overset{~}{n}}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$ 等式(27) 

其中 ${\widetilde{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{up}}\left(k\right){=\left({\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right)\right)}^H\left({\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right)\right)$ (即 

是 

的内积以及其共轭转置)， 

是在上行链路上用户终端发送的调制码元s _up(k)的估计，以及 

是处理后噪声。 

B.下行链路波束操纵 

在下行链路上为波束操纵由接入点进行的空间处理可以表示为： 

${\underset{\‾}{\overset{~}{x}}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)={\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ap}}{\underset{\‾}{s}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{u}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right),$ 其中k∈K               等式(28) 

其中 是第k个子带的标准化本征向量，对于主宽带本征模式，可以基于本征向量 

生成，如上所述。 

使用波束操纵的下行链路传输的匹配滤波器行向量 

可以表示为： 

${\underset{\‾}{\overset{~}{m}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right)={\left({\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cdn}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{u}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right)\right)}^H,$ 其中k∈K              等式(29) 

用户终端处对接收到下行链路传输进行的空间处理(或匹配滤波)可以表示为： 

${\hat{s}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)={\widetilde{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{dn}}^{-1}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{m}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{r}}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)$

$={\widetilde{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{dn}}^{-1}\left(k\right){\left({\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cdn}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{u}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right)\right)}^H({\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cdn}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{u}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right)s_{\mathrm{dn}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)),$ 其中k∈K 

$=s_{\mathrm{dn}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{\overset{~}{n}}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)$ 等式(30) 

其中 ${\widetilde{\mathrm{\λ}}}_{\mathrm{dn}}\left(k\right)={\left({\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cdn}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{u}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right)\right)}^H\left({\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cdn}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{u}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right)\right)$ (即 是 

和其共轭转置的内积)。 

波束操纵可以被视作空间处理的特例，其中只有一个本征模式的一个本征向量用于数据传输，且该本征向量可以被标准化以有相等的幅度。 

图4是根据本发明的一实施例的波束操纵模式的下行链路和上行链路的空间处理框图。 

对于下行链路，在接入点110y处的TX空间处理器120y内，调制码元s _dn(k)(其中k∈K)首先由单元410乘以标准化本征向量 

，然后进一步由单元412乘以纠正矩阵 以获得发射向量 

。向量 (其中k∈K)然后由调制器122y内的发射链414处理并在MIMO信道上发送到用户终端150y。单元410为波束操纵模式实现下行链路数据传输的空间处理。 

在用户终端150y处，下行链路信号由解调器154y内的接收链454处理以获得接收向量 ，其中k∈K。在RX空间处理器160y内，单元456实现接收向量 与匹配滤波器向量 的内积，其中k∈K。内积结果然后由单元458用 经比例缩放以获得码元s _dn(k)，这是调制码元s _dn(k)的估计。单元456和458为波束操纵模式实现下行链路匹配滤波的空间处理。 

对于上行链路，在用户终端150y处的TX空间处理器190y内，调制码元s _up(k)(其中k∈K)首先由单元460乘以标准化本征向量 ，然后由单元462乘以纠正矩阵 以获得发射向量 

。向量 (其中k∈K)然后由调制器154y内的发射链464处理，并在MIMO信道上发送到接入点110y。单元460为波束操纵模式实现上行链路数据传输的空间处理。 

在接入点110y处，上行链路信号由在解调器124y内的接收链424处理以获得接收向量 

，其中k∈K。在RX空间处理器140y内，单元426实现接收向量 

和匹配滤波器向量 

的内积，其中k∈K。内积结果然后由单元428用 经比例缩放以获得码元 ，这是调制码元s _up(k)的估计。单元426和428为波束操纵模式实现上行链路匹配滤波的空间处理。 

4.操纵基准 

如等式(15)内示出，在接入点处，接收到上行链路向量r _up(k)(其中k∈K)在无噪声情况下等于经 变换的数据向量s _up(k)， 

是 的左本征向量矩阵 经奇异值的对角线矩阵 比例缩放。如等式(17)和(18)内示出，由于倒数信道和校准，矩阵 和其转置分别用于下行链路传输的空间处理以及接收到上行链路传输的空间处理(匹配滤波)。 

操纵基准(或操纵导频)可以由用户终端发送并由接入点用于获得 和 的估计，其中k∈K，而不需要估计MIMO信道或实现奇异值分解。类似地，操纵基准可以由接入点发送并由用户终端用于获得 

和 

的估计。 

操纵基准包括特定OFDM码元(这被称为导频或“P”OFDM码元)，它从用户终端处(对于上行链路)的所有N_ut个天线或接入点处的N_ap个天线(对于下行链路)发送。P OFDM码元通过用该宽带本征模式的本征向量集合实现空间处理而只在一个宽带本征模式上发送。 

A.上行链路操纵基准 

用户终端发送的上行链路操纵基准可以表示为： 

${\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{up},m}\left(k\right)={\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{v}}}_{\mathrm{ut},m}\left(k\right)p\left(k\right),$ 其中k∈K             等式(31) 

其中x _up，m(k)是第m个宽带本征模式的第k个子带的发射向量； 

是第m个宽带本征模式的第k个子带的本征向量；以及 

p(k)是要在第k个子带上发送的导频调制码元。 

本征向量 是矩阵 的第m列，其中 $\begin{array}{cc}{\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right)=[{\underset{\‾}{\overset{^}{v}}}_{\mathrm{ut},1}\left(k\right)& {\underset{\‾}{\overset{^}{v}}}_{\mathrm{ut},2}\left(k\right)...{\underset{\‾}{\overset{^}{v}}}_{\mathrm{ut},N_{\mathrm{ut}}}\left(k\right)].\end{array}$

接入点处接收到的上行链路操纵基准可以表示为： 

${\underset{\‾}{r}}_{\mathrm{up},m}\left(k\right)={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}\left(k\right){\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{up},m}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$ 其中k∈K            等式(32) 

$={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{v}}}_{\mathrm{ut},m}\left(k\right)p\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$

$={\underset{\‾}{\overset{^}{H}}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{v}}}_{\mathrm{ut},m}\left(k\right)p\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$

$={\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right)\underset{\‾}{\overset{^}{\mathrm{\Σ}}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{V}}}_{\mathrm{ut}}^H\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{v}}}_{\mathrm{ut},m}\left(k\right)p\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right))$

$={\underset{\‾}{\overset{^}{u}}}_{\mathrm{ap},m}\left(k\right){\mathrm{\σ}}_m\left(k\right)p\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$

其中r _up，m(k)是第m个宽带本征模式的第k个子带的上行链路操纵基准的接收到向量；以及 

σ_m(k)是第m个宽带本征模式的第k个子带的奇异值。 

基于操纵基准估计信道响应的技术在以下详述。 

B.下行链路操纵基准 

接入点发送的下行链路操纵基准可以表示为： 

${\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{dn},m}\left(k\right)={\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ap}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{u}}}_{\mathrm{ap},m}^{*}\left(k\right)p\left(k\right),$ 其中k∈K            等式(33) 

其中x _dn，m(k)是第m个宽带本征模式的第k个子带的发射向量； 

是第m个宽带本征模式的第k个子带的本征向量。 

操纵向量 是矩阵 的第m列，其中 $\begin{array}{cc}{\underset{\‾}{\overset{^}{U}}}_{\mathrm{ap}}^{*}\left(k\right)=[{\underset{\‾}{\overset{^}{u}}}_{\mathrm{ap},1}^{*}\left(k\right)& {\underset{\‾}{\overset{^}{u}}}_{\mathrm{ap},2}^{*}\left(k\right)...{\underset{\‾}{\overset{^}{u}}}_{\mathrm{ap},N_{\mathrm{ap}}}^{*}\left(k\right)].\end{array}$

下行链路操纵基准可以由用户终端用于各种目的。例如下行链路操纵基准允许用户终端确定接入点对于MIMO信道有哪种估计(因为接入点有信道估计的估计)。下行链路操纵基准还可以由用户终端用于估计下行链路传输的接收到SNR。 

C.波束操纵的操纵基准 

对于波束操纵模式，发射端的空间处理是使用主宽带本征模式的“标准化”本征向量集合实现的。带有标准化本征向量的总转移函数不同于带有未经标准化本征向量的总转移函数(即 ${\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{v}}}_{\mathrm{ut},1}^{*}\left(k\right)\≠{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{v}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right))$ 。使用所有子带的标准化本征向量集合生成的操纵基准然后可以由发射机发送并由接收机用于导出波束操纵模式的匹配滤波器向量。 

对于上行链路，波束操纵模式的操纵基准可以表示为： 

${\underset{\‾}{\overset{~}{x}}}_{\mathrm{up},\mathrm{sr}}\left(k\right)={\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{v}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right)p\left(k\right),$ 其中k∈K               等式(34) 

在接入点，波束操纵模式的接收上行链路操纵基准可以表示为： 

${\underset{\‾}{r}}_{\mathrm{up},\mathrm{sr}}\left(k\right)={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{~}{x}}}_{\mathrm{up},\mathrm{sr}}\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right),$ 其中k∈K               等式(35) 

$={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{up}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{K}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{v}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right)p\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$

$={\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{cup}}\left(k\right){\underset{\‾}{\overset{^}{v}}}_{\mathrm{ut}}\left(k\right)p\left(k\right)+{\underset{\‾}{n}}_{\mathrm{up}}\left(k\right)$

为了获得用波束操纵进行上行链路传输的匹配滤波器行向量 

，操纵基准的接收到向量rup，sr(k)首先乘以p^*(k)。结果然后在多个接收到操纵基准码元上积分以形成 

的估计。向量 

则是该估计的共轭转置。 

在波束操纵模式下操作的同时，用户终端可以发送多个操纵基准码元，例如使用标准化本征向量 

的一个或多个码元，对于主本征模式使用本征向量 一个或多个码元，以及使用其他本征模式的本征向量可能的一个或多个码元。用 生成的操纵基准码元可以由接入点用于导出匹配滤波器向量 

用 生成的操纵基准码元可以用于获得 

，这可以用于导出用于下行链路上波束操纵的标准化本征向量 。用其他本征模式的本征向量 到 生成的操纵基准码元可以由接入点用于获得 

到 

以及这些其他本征模式的奇异值。该信息然后可以由接入点用于确定是否使用数据传输的空间多路复用模式或波束操纵模式。 

对于下行链路，用户终端可以基于校准后下行链路信道响应估计 为波束操纵模式导出匹配滤波器向量 

。特别是，用户终端有来自 的奇异值分解的 

，并可以导出标准化本征向量 。用户终端可以用 

乘以 

以获得 

，且基于 

导出 

或者，操纵基准可以由接入点使用标准化本征向量 

发送，且该操纵基准可以由用户终端以上述方式处理以获得 

D.基于操纵基准的信道估计 

如等式(32)内示出，在接入点处，接收到上行链路操纵基准(在无噪声情况下)近似为 接入点因此可以基于用户终端发送的操纵基准获得上行链路信道响应的估计。各种估计技术可以用于获得信道响应估计。 

在一实施例中，为了获得 的估计，第m个宽带本征模式的操纵基准的接收到向量r _up，m(k)首先乘以用于操纵基准的导频调制码元p^*(k)的复数共轭。结果然后在每个宽带本征模式的多个接收到操纵基准码元上积分以获得 的估计，这是第m个宽带本征模式的 

的经比例缩放左本征向量。 的N_ap项的每个基于r _up，m(k)的N_ap项中对应的一个而获得，其中r _up，m(k)的N_ap项是从接入点处N_ap个天线获得的接收到码元。由于本征向量有单位功率，奇异值σ_m(k)可以基于操纵基准的接收到功率而估计，这可以为每个宽带本征模式的每个子带而测量。 

在另一实施例中，最小均方误差(MMSE)技术用于基于操纵基准的接收到向量r _up，m(k)获得 的估计。由于已知导频调制码元p(k)，接入点可以导出 的估计，使得接收到导频码元(在对接收到向量r _up，m(k)实现了匹配滤波之后获得)和发送的导频码元间的均方误差最小化。为接收机处的空间处理使用MMSE技术在公共分配的美国专利申请序列号09/993087内详细描述，题为“Multiple-Access Multiple-Input Multiple-Output(MIMO)Communication System”，提交于2001年11月6日。 

操纵基准在任何给定码元时段内为一个宽带本征模式发送，且接着可以用于为该宽带本征模式的每个子带获得一个本征向量的估计。因此，接收机能为任何给定码元时段获得酉阵内的一个本征向量估计。由于酉阵的多个本征向量估计在不同码元时段上获得，且由于传输路径内的噪声和其他恶化源，酉阵的估计本征向量不可能是正交的。如果估计的本征向量在此后用于在其他链路上的数据传输空间处理，则这些估计的本征向量内正交性误差会导致本征向量间的交叉干扰，这会恶化性能。 

在一实施例中每个酉阵的估计本征向量被迫相互正交。本征向量的正交化可以使用Gram-Schmidt方法获得，这在前述的Gilbert Strang参考内有详细描述，或者还可以使用其他方法实现。 

还可以使用基于操纵基准估计信道响应的其他技术，且这在本发明范围内。接入点因此基于用户终端发送的操纵基准估计 和 ，而不需要估计上行链路信道响应或对 

实现奇异值分解。由于只有N_ut个宽带本征模式有功率， 

的左本征向量的矩阵 

实际上维数为N_ap×N_ut，且矩阵 

维数被认为是N_ut×N_ut。 

用户终端处基于下行链路操纵基准估计矩阵 和 的处理(其中k∈K)可以类似于以上为上行链路操纵基准描述的实现。 

5.信道估计和空间处理 

图5是根据本发明的一实施例为在接入点和用户终端处实现信道估计和空间处理的过程500特定实施例流图。过程500包括两部分一校准(框510)和正常操作(框520)。 

开始时，接入点和用户终端根据其发射和接收链实现校准以确定差异，并获得纠正矩阵 和 

，其中k∈K(在框512处)。校准只需要实现一次(例如在通信对话开始时，或在用户终端第一次开启时)。纠正矩阵 

和 此后如上所述在发射端由接入点和用户终端分别使用。 

在正常操作期间，接入点在校准下行链路信道上发送MIMO导频(在框522处)。用户终端接收并处理MIMO导频，并维持校准下行链路信道响应估计(在框524处)。可以示出当信道响应估计准确时性能更好(即少了恶化)。准确的信道响应估计可 以通过平均从多个接收到MIMO导频传输导出的估计而获得。 

用户终端然后分解校准下行链路信道响应估计 其中k∈K，以获得对角线矩阵 和酉阵 (在框526处)。矩阵 包含 

的左本征向量，且 

包含 的右本征向量。矩阵 因此可以由用户终端用于为在下行链路上接收到的数据传输以及在上行链路上发送的数据传输实现空间处理。 

用户终端使用矩阵 内的本征向量在上行链路上将操纵基准发送到接入点，如等式(31)示出(在框530处)。接入点接收并处理上行链路操纵基准以获得对角线矩阵 以及酉阵 其中k∈K(在框532处)。矩阵 

包含 

的左本征向量，且 

包含 

的右本征向量。矩阵 因此可以由接入点用于为在上行链路上接收到的数据传输以及在下行链路上发送的数据传输实现空间处理。 

矩阵 

(其中k∈K)基于上行链路操纵基准的估计而获得，该基准是用基于校准下行链路信道响应估计而获得的本征向量生成。因此，矩阵 

实际上是估计的估计。接入点可以对上行链路操纵基准传输求平均以获得实际矩阵 更准确的估计。 

一旦用户终端和接入点获得相应矩阵 和 

，数据传输可以在下行链路和/或上行链路上开始。对于下行链路数据传输，接入点用 的右本征向量矩阵 对码元实现空间处理，并发送到用户终端(框540)。用户终端然后接收并用矩阵 

对下行链路数据传输实现空间处理，所述矩阵 是 的左本征向量的矩阵 

的共轭转置(在框542处)。对于上行链路数据传输，用户终端用 

的右本征向量的矩阵 

对码元实现空间处理，并发送到接入点(在框550处)。接入点然后接收并用矩阵 对上行链路数据传输实现空间处理，所述矩阵 

是 的左本征向量矩阵 

的共轭转置(在框552处)。 

下行链路和/或上行链路数据传输可以继续直到由接入点或用户终端中止。当用户终端空闲时(即没有数据发送或接收)时，MIMO导频和/或操纵基准仍可以被发送以允许接入点和终端维持相应的下行链路和上行链路信道响应的最新估计。这可以使得数据传输在继续时开始地更快。 

为了清楚，这里为特定实施例描述了信道估计和空间处理技术，其中用户终端基于下行链路MIMO导频估计校准后的下行链路信道响应，并实现奇异值分解。信道估计和奇异值分解还可以由接入点实现，且这在本发明的范围内。一般，由于 TDD***的倒数信道，信道估计只需要在链路的一端实现。 

在此描述的技术可以带有或不带有校准而使用。校准的实现可以改善信道估计，这可以改善***性能。 

在此描述的技术还可以连同其他空间处理技术一起使用，诸如用于在宽带本征模式间进行发射功率分配的灌水以及用于在每个宽带本征模式的子带间进行发射功率分配的信道反转。信道反转和灌水在前述的美国专利序列号60/421309内描述。 

在此描述的信道估计和空间处理技术可由各种手段来实现。例如，这些技术可以用硬件、软件或它们的组合来实现。对于硬件实现而言，用于在接入点处实现数据处理、空间处理和调度的处理单元可以在以下设备内实现：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、设计成执行这里所述功能的其它电子单元、或者它们的组合。 

对于软件实现而言，信道估计和空间处理技术可以用执行这里所述功能的模块(例如过程、功能等等)来实现。软件代码可以被保存在存储器单元(例如图1中的存储器单元132或182)中，并可由处理器(例如控制器130或180)执行。存储器单元可以在处理器内实现或在处理器外实现，在外部实现情况下，它可以通过领域内已知的各种方式通信耦合到处理器。 

这里包括的标题供引用，并且帮助定位特定的章节。这些标题并不限制其下所述概念的范围，这些概念可应用于整篇说明书中的其它章节。 

上述优选实施例的描述使本领域的技术人员能制造或使用本发明。这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说是显而易见的，这里定义的一般原理可以被应用于其它实施例中而不使用创造能力。因此，本发明并不限于这里示出的实施例，而要符合与这里揭示的原理和新颖特征一致的最宽泛的范围。 

Claims (56)

1.一种在无线时分双工TDD多输入多输出MIMO通信***内实现空间处理的方法，其特征在于，包括：

处理通过第一链路接收到的第一传输以获得至少一个本征向量，可用于通过第一链路接收到的数据传输以及通过第二链路发送的数据传输的空间处理；以及

在第二链路上传输之前用所述至少一个本征向量为第二传输实现空间处理。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

用所述至少一个本征向量对通过第一链路接收的第三传输实现空间处理以恢复第三传输的数据码元。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一传输是为第一链路在MIMO信道的至少一个本征模式上接收到的操纵导频。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一传输是包括从多个发射天线发送的多个导频传输的MIMO导频，且其中来自每个发射天线的导频传输可以由MIMO导频的接收机标识。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述处理第一传输包括：

基于MIMO导频为第一链路获得信道响应估计；以及

分解信道响应估计以获得可用于第一和第二链路的空间处理的多个本征向量。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一链路的信道响应估计使用奇异值分解而分解。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

用所述至少一个本征向量对导频码元实现空间处理以生成在第二链路的MIMO信道的至少一个本征模式上传输的操纵导频。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二传输经过在第二链路的MIMO信道的一个本征模式上传输的一个本征向量的空间处理。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二传输经过第二链路的MIMO信道的一个本征模式上传输的标准化本征向量的空间处理，所述标准化本征向量包括带有相同幅度的多个元素。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一传输是为第一链路的MIMO信道的一个本征模式的标准化本征向量生成的操纵导频，所述标准化本征向量包括带有相同幅度的多个元素，且其中获得可用于第一和第二链路的空间处理的一个本征向量。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

校准第一和第二链路，使得第一链路的信道响应估计是第二链路的信道响应估计的倒数。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述校准包括

基于第一和第二链路的信道响应估计获得第一链路的纠正因子；以及

基于第一和第二链路的信道响应估计获得第二链路的纠正因子。

13.一种在无线时分双工TDD多输入多输出MIMO通信***内的设备，其特征在于，包括：

用于处理通过第一链路接收到的第一传输以获得至少一个本征向量的装置，所述本征向量可用于对通过第一链路接收到的数据传输以及通过第二链路发送的数据传输进行空间处理；以及

用于在第二链路上传输前用所述至少一个本征向量对第二传输实现空间处理的装置。

14.如权利要求13所述的设备，其特征在于，还包括：

用所述至少一个本征向量对通过第一链路接收到的第三传输实现空间处理以恢复第三传输的数据码元的装置。

15.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述第一传输是第一链路的MIMO信道的至少一个本征模式上接收到的操纵导频。

16.如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述第一传输是包括从多个发射天线发送的多个导频传输的MIMO导频，且其中来自每个发射天线的导频传输由MIMO导频的接收机标识。

17.如权利要求16所述的设备，其特征在于，还包括：

基于MIMO导频为第一链路获得信道响应估计的装置；以及

分解信道响应估计以获得可用于第一和第二链路的空间处理的多个本征向量的装置。

18.如权利要求13所述的设备，其特征在于：

用于处理第一传输的装置为控制器；以及

用于对第二传输实现空间处理的装置为发射空间处理器。

19.如权利要求14所述的设备，其特征在于，用于对第三传输实现空间处理的装置为接收空间处理器。

20.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述第一传输是第一链路的MIMO信道的至少一个本征模式上接收到的操纵导频。

21.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述第一传输是包括从多个发射天线发送的多个导频传输的MIMO导频，且其中来自每个发射天线的导频传输由MIMO导频的接收机标识。

22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，所述控制器还用于基于MIMO导频获得第一链路的信道响应估计，并分解所述信道响应估计以获得可用于第一和第二链路的空间处理的多个本征向量。

23.一种在无线时分双工TDD多输入多输出MIMO通信***内实现空间处理的方法，其特征在于，包括：

处理通过第一链路接收到的MIMO导频以获得多个本征向量，可用于通过第一链路接收到的数据传输以及通过第二链路发送的数据传输的空间处理，其中所述MIMO导频包括从多个发射天线发送的多个导频传输，且其中来自每个发射天线的导频传输由MIMO导频的接收机标识；

用所述多个本征向量对通过第一链路接收的第一数据传输实现空间处理以恢复第一数据传输的数据码元；以及

在第二链路上传输之前用所述多个本征向量实现第二数据传输的空间处理。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括：

用至少一个本征向量对导频码元实现空间处理以生成操纵导频，以在第二链路的MIMO信道的至少一个本征模式上发送。

25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，还包括：

实现校准以获得纠正因子；以及

在第二链路上传输之前用所述纠正因子对第二数据传输进行比例缩放。

26.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述TDD MIMO通信***使用正交频分复用OFDM，且其中为多个子带的每个实现空间处理。

27.一种在无线时分多路复用TDD多输入多输出MIMO通信***内的设备，其特征在于，包括：

处理通过第一链路接收到的MIMO导频以获得多个本征向量的装置，所述本征向量可用于通过第一链路接收到的数据传输以及通过第二链路发送的数据传输的空间处理，其中所述MIMO导频包括从多个发射天线发送的多个导频传输，且其中来自每个发射天线的导频传输由MIMO导频的接收机标识；

用所述多个本征向量对通过第一链路接收的第一数据传输实现空间处理以恢复第一数据传输的数据码元的装置；以及

在第二链路上传输之前用所述多个本征向量实现第二数据传输的空间处理的装置。

28.如权利要求27所述的设备，其特征在于，还包括：

用至少一个本征向量对导频码元实现空间处理以生成在第二链路的MIMO信道的至少一个本征模式上传输的操纵导频的装置。

29.如权利要求27所述的设备，其特征在于，还包括：

实现校准以获得纠正因子的装置；以及

在第二链路上传输之前用所述纠正因子对第二数据传输进行比例缩放的装置。

30.如权利要求27所述的设备，其特征在于：

用于处理MIMO导频的装置为控制器；

用于对第一数据传输实现空间处理的装置为接收空间处理器；以及

用于对第二数据传输实现空间处理的装置为发射空间处理器。

31.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述发射空间处理器还用于用至少一个本征向量对导频码元实现空间处理，以生成在第二链路的MIMO信道的至少一个本征模式上传输的操纵导频。

32.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述控制器还用于实现校准以获得纠正因子，且其中所述发射空间处理器还用于在第二链路上传输之前用所述纠正因子对第二数据传输进行比例缩放。

33.一种在无线时分双工TDD多输入多输出MIMO通信***内实现空间处理的方法，其特征在于，包括：

处理通过第一链路的MIMO信道的至少一个本征模式接收到的操纵导频，以获得至少一个本征向量，可用于通过第一链路接收到的数据传输以及通过第二链路发送的数据传输的空间处理；

用所述至少一个本征向量对通过第一链路接收到的第一数据传输实现空间处理；以及

在第二链路上传输之前用所述至少一个本征向量对第二数据传输实现空间处理。

34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，还包括：

生成在第二链路上传输的MIMO导频，其中所述MIMO导频包括从多个发射天线发送的多个导频传输，且其中来自每个发射天线的导频传输可由MIMO导频的接收机标识。

35.一种在无线时分双工TDD多输入多输出MIMO通信***内的设备，其特征在于，包括：

处理通过第一链路的MIMO信道的至少一个本征模式接收到的操纵导频以获得至少一个本征向量的装置，所述本征向量可用于通过第一链路接收到的数据传输以及通过第二链路发送的数据传输的空间处理；

用所述至少一个本征向量对通过第一链路接收到的第一数据传输实现空间处理的装置；以及

在第二链路上传输之前用所述至少一个本征向量对第二数据传输实现空间处理的装置。

36.如权利要求35所述的设备，其特征在于，还包括：

生成在第二链路上传输的MIMO导频的装置，其中所述MIMO导频包括从多个发射天线发送的多个导频传输，且其中来自每个发射天线的导频传输由MIMO导频的接收机标识。

37.如权利要求35所述的设备，其特征在于，包括：

用于处理操纵导频的装置为控制器；

用于对第一数据传输实现空间处理的装置为接收空间处理器；以及

用于对第二数据传输实现空间处理的装置为发射空间处理器。

38.如权利要求37所述的设备，其特征在于，所述发射空间处理器进一步用于为在第二链路上的传输生成MIMO导频，其中MIMO导频包括从多个发射天线发送的多个导频传输，且其中来自每个发射天线的导频传输由MIMO导频的接收机标识。

39.一种在无线时分双工TDD多输入多输出MIMO正交频分复用OFMD通信***内实现空间处理的方法，其特征在于，包括：

处理通过第一链路接收到的第一传输以为多个子带的每个获得本征向量矩阵，其中为所述多个子带获得多个本征向量矩阵，可用于通过第一链路接收到的数据传输以及通过第二链路发送的数据传输的空间处理；以及

在第二链路上传输前用所述多个本征向量矩阵实现第二传输的空间处理。

40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，还包括：

基于与本征向量相关联的信道增益对每个矩阵内的本征向量排序。

41.如权利要求40所述的方法，其特征在于，所述第二传输在至少一个宽带本征模式上发送，且与多个矩阵内的本征向量集合相关联的每个宽带本征模式在排序后有相同的顺序。

42.一种在时分双工TDD多输入多输出MIMO通信***内的估计无线信道方法，其特征在于，包括：

处理通过第一链路接收到的导频传输以获得第一链路的信道响应估计；以及

分解信道响应估计以获得本征向量矩阵，可用于通过第一链路接收到的数据传输以及通过第二链路发送的数据传输的空间处理。

43.一种时分双工TDD多输入多输出MIMO通信***内估计无线信道的方法，其特征在于，包括：

在第一链路的MIMO信道的至少一个本征模式上接收操纵导频；以及

处理接收到的操纵导频以获得至少一个本征向量，可用于通过第一链路接收到的数据传输以及通过第二链路发送的数据传输的空间处理。

44.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述处理包括：

对接收到的操纵导频解调以去除由于用于生成操纵导频的导频码元引起的调制，以及

处理解调后的操纵导频以获得所述至少一个本征向量。

45.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述至少一个本征向量是基于最小均方误差技术而获得的。

46.如权利要求43所述的方法，其特征在于，获得多个本征向量且所述本征向量被迫相互正交。

47.一种在包括接入点和用户终端的无线通信***内实现数据处理的方法，其特征在于，包括：

校准多个通信链路，所述链路包括接入点和用户终端之间的第一链路和第二链路，以形成校准的第一链路和校准的第二链路；

基于一个或多个在校准的第一链路上发送的导频获得校准的第一链路的信道响应估计；以及

分解所述信道响应估计以获得可用于多个通信链路的空间处理的一个或多个本征向量。

48.如权利要求47所述的方法，所述校准包括：

基于多个通信链路的信道响应估计确定一个或多个纠正因子集合；以及

对第一和第二链路应用所述一个或多个纠正因子集合以形成所述校准的第一和第二链路。

49.如权利要求47所述的方法，其特征在于，还包括：

使用从分解校准的第一链路的信道响应估计获得的所述一个或多个本征向量对在第一和第二链路上的数据传输实现空间处理。

50.如权利要求49所述的方法，其特征在于，所述实现空间处理包括：

使用所述一个或多个本征向量在第二链路上发送操纵基准。

51.如权利要求50所述的方法，其特征在于，还包括：

用所述一个或多个本征向量对一个或多个导频码元实现空间处理以生成所述操纵基准。

52.一种在包括接入点和用户终端的无线通信***内实现数据处理的设备，其特征在于，包括：

校准多个通信链路以形成校准的第一链路和校准的第二链路的装置，所述链路包括接入点和用户终端之间的第一链路和第二链路；

基于一个或多个在校准的第一链路上发送的导频获得校准的第一链路的信道响应估计的装置；以及

分解所述信道响应估计以获得可用于多个通信链路的空间处理的一个或多个本征向量的装置。

53.如权利要求52所述的设备，其特征在于，所述校准包括：

基于多个通信链路的信道响应估计确定一个或多个纠正因子集合的装置；以及

将所述一个或多个纠正因子集合应用到第一和第二链路以形成所述校准的第一和第二链路的装置。

54.如权利要求52所述的设备，其特征在于，还包括：

使用从分解校准的第一链路的信道响应估计获得的所述一个或多个本征向量对在第一和第二链路上的数据传输实现空间处理。

55.如权利要求54所述的设备，其特征在于，所述实现空间处理包括：

使用所述一个或多个本征向量在第二链路上发送操纵基准。

56.如权利要求55所述的设备，其特征在于，还包括：

用所述一个或多个本征向量对一个或多个导频码元实现空间处理以生成所述操纵基准。

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