用于无线多载波MIMO信道中的下行链路波束成形验证的基准信号.pdf

除数据信号和公用导频信号以外，专用导频信号通过多载波MIMO信道从发射设备向接收设备传送。这些专用导频信号可由接收设备用来验证发射设备是否使用了预定波束成形矩阵(即由接收设备标识出的波束成形矩阵)以预编码发射数据。如果对预编码使用了不同的波束成形矩阵，则接收设备可以使用该矩阵来解调收到数据。

1.  一种方法，包括：
确定供发射设备使用以预编码要经由多载波多输入多输出(MIMO)信道向接收设备传输的数据的波束成形矩阵，其中所述确定是在所述接收设备中执行的；
从所述接收设备向所述发射设备传送标识所述波束成形矩阵的信息；
经由所述多载波MIMO信道接收来自所述发射设备的假定已由所述发射设备使用所述波束成形矩阵预编码的专用导频信号和数据信号，所述专用导频信号携带已知信息；以及
处理所述专用导频以验证所述发射设备实际上是否使用了所述波束成形矩阵来预编码所述专用导频信号和所述数据信号。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
当处理所述专用导频确定所述发射设备并未使用所述波束成形矩阵来预编码所述专用导频信号和所述数据信号、而是代替地使用另一波束成形矩阵来预编码所述专用导频信号和所述数据信号，则使用所述另一波束成形矩阵来解调所述数据信号。

3.  如权利要求1所述的方法，其特征在于：
处理所述专用导频以验证所述发射设备实际上是否使用所述波束成形矩阵来预编码所述专用导频信号和所述数据信号包括使用最大似然检测来处理所述专用导频。

4.  如权利要求3所述的方法，其特征在于：
使用最大似然检测来处理所述专用导频包括估算：

其中V^*是所述发射设备实际使用的波束成形矩阵的估计，Y是收到的专用导频信号，H是信道矩阵，P是在专用导频内传送的矩阵，并且密码本是可能的波束成形矩阵的密码本，其中处理所述专用导频包括将V^*与所述波束成形矩阵进行比较。

5.  如权利要求3所述的方法，其特征在于：
使用最大似然检测来处理所述专用导频包括执行包括如下的逐列搜索的简化密码本搜索：

其中是所述发射设备实际使用的波束成形矩阵的第i列的估计，Y_i是收到的专用导频信号Y的第i列，H是信道矩阵，并且密码本是可能的波束成形矩阵的密码本。

6.  如权利要求4所述的方法，其特征在于：
使用最大似然检测来处理所述专用导频包括当‖Y-HV_iP‖小于与信噪比(SNR)相关的阈值时不执行验证。

7.  如权利要求6所述的方法，其特征在于：
所述阈值等于其中是噪声功率而p_e是上行链路误码率(BER)。

8.  一种方法，包括：
经由多载波多输入多输出(MIMO)信道从发射设备向接收设备传送专用导频信号，所述专用导频信号供所述接收设备使用以验证所述发射设备是否利用了由所述接收设备标识出的具体波束成形矩阵，所述专用导频信号分布在所述发射设备的、指向所述接收设备的下行链路(DL)物理资源块内的时频上，所述DL物理资源块包括多个连贯多载波码元内的多个副载波。

9.  如权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述专用导频信号在所述DL资源分配内的时频上大致均匀地间隔开，其中有随机偏移以避免与相邻蜂窝小区的干扰。

10.  如权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述专用导频信号如下地在所述DL物理资源块内间隔开：
对于i＝0，1，…，N_d-1
对于i＝0，1，…，N_d-1
其中DL物理资源块包括从0到N_c-1索引的副载波和从0到N_s-1索引的OFDM码元，f_i和t_i是所述专用导频的副载波和码元索引，N_d是物理资源块中专用导频的数目，mod()是模操作，并且O_f和O_t是由所述发射设备确定的在频率和时间上的随机偏移。

11.  如权利要求8所述的方法，其特征在于：
所述专用导频信号各自携带作为N_s×N_d矩阵的矩阵P，其中N_s是所述多载波MIMO信道中的活跃空间流的数目，N_d是物理资源块中的专用导频的数目，并且P的每列是除第i条目外的所有条目皆为0的[0，0，...1，...0]形式的矢量，其中i是指派给所述矢量的流索引。

12.  如权利要求11所述的方法，其特征在于：
所述专用导频以循环方式被指派给经波束成形的多载波MIMO信道的空间流。

13.  一种装置，包括：
无线收发机，用以便于通过多载波多输入多输出(MIMO)信道与远程无线实体进行通信；以及
控制器，用以经由所述无线收发机接收来自远程无线实体的专用导频信号和数据信号，以及用以处理所述专用导频信号以确定所述远程无线实体是否使用预定波束成形矩阵来预编码所述专用导频信号和所述数据信号。

14.  如权利要求13所述的装置，其特征在于：
所述专用导频信号和数据信号是作为下行链路子帧内的下行链路(DL)物理资源块的一部分来接收的，所述DL物理资源块包括多个连贯多载波码元内的多个副载波，其中所述专用导频信号在所述DL资源分配内的时频上均匀间隔开，其中有随机偏移以避免与相邻蜂窝小区干扰。

15.  如权利要求14所述的装置，其特征在于：
所述专用导频信号如下地在所述DL物理资源块内间隔开：
对于i＝0，1，…，N_d-1
对于i＝0，1，…，N_d-1
其中DL物理资源块包括从0到N_c-1索引的副载波和从0到N_s-1索引的OFDM码元，f_i和t_i是所述专用导频的副载波和码元索引，N_d是物理资源块中的专用导频的数目，mod()是模操作，并且O_f和O_t是由所述发射设备决定的在频率和时间上的随机偏移。

16.  如权利要求13所述的装置，其特征在于：
所述专用导频信号各自携带作为N_t×N_d矩阵的矩阵P，其中N_d是所述多载波MIMO信道中的活跃空间流的数目，N_t是所述发射设备的发射天线的数目，并且P的每列是除第i条目外的所有条目皆为0的[0，0，...1，...0]形式的矢量，其中i是指派给所述矢量的流索引。

17.  如权利要求13所述的装置，其特征在于：
所述控制器使用最大似然检测来处理所述专用导频以确定所述远程无线实体是否使用预定波束成形矩阵来预编码所述专用导频信号和所述数据信号。

18.  如权利要求17所述的装置，其特征在于：
所述控制器包括用于评估下式的逻辑：

其中V^*是所述发射设备实际使用的波束成形矩阵的估计，Y是收到的专用导频信号，H是信道矩阵，P是在所述专用导频信号内传送的矩阵，并且密码本是可能的波束成形矩阵的密码本。

19.  如权利要求18所述的装置，其特征在于：
所述控制器包括用以确定所述发射设备实际使用哪个波束成形矩阵来预编码所述数据和所述专用导频信号的逻辑以及用于将所述发射设备实际使用的编码矩阵与所述预定编码矩阵进行比较的逻辑。

20.  一种包括具有存储于其上的指令的存储介质的制品，所述指令在计算平台执行时用于：
确定供发射设备使用以预编码要经由多载波多输入多输出(MIMO)信道向接收设备传输的数据的波束成形矩阵，其中所述确定是在所述接收设备中执行的；
从所述接收设备向所述发射设备传送标识所述波束成形矩阵的信息；
经由所述多载波MIMO信道接收来自所述发射设备的假定已由所述发射设备使用所述波束成形矩阵预编码的专用导频信号和数据信号，所述专用导频信号携带已知信息；以及
处理所述专用导频以验证所述发射设备实际上是否使用所述波束成形矩阵来预编码所述专用导频信号和所述数据信号。

21.  如权利要求20所述的制品，其特征在于：
处理所述专用导频的操作包括使用最大似然检测来处理所述专用导频的操作。

22.  如权利要求21所述的制品，其特征在于：
使用最大似然检测来处理所述专用导频的操作包括评估

的操作，其中V^*是所述发射设备实际使用的波束成形矩阵的估计，Y是收到的专用导频信号，H是信道矩阵，P是在专用导频内传送的矩阵，并且密码本是可能的波束成形矩阵的密码本，其中处理所述专用导频包括将V^*与所述波束成形矩阵进行比较。

23.  如权利要求21所述的制品，其特征在于：
使用最大似然检测来处理所述专用导频的操作包括执行包括如下的逐列搜索的简化密码本搜索的操作：
i＝1，...，N_d
其中是所述发射设备实际使用的波束成形矩阵的第i列的估计，Y_i是收到的专用导频信号Y的第i列，H是信道矩阵，并且密码本是可能的波束成形矩阵的密码本。

24.  如权利要求21所述的制品，其特征在于：
使用最大似然检测来处理所述专用导频的操作包括当‖Y-HV_iP‖小于与信噪比(SNR)相关的阈值时不执行验证的操作。

25.  一种系统，包括：
多个偶极天线；
耦合到所述多个偶极天线的无线收发机，用以便于通过多载波多输入多输出(MIMO)信道与远程无线实体进行通信；以及
控制器，用以经由所述无线收发机接收来自远程无线实体的专用导频信号和数据信号，以及用以处理所述专用导频信号以确定所述远程无线实体是否使用预定波束成形矩阵来预编码所述专用导频信号和所述数据信号。

26.  如权利要求25所述的系统，其特征在于：
所述专用导频信号和数据信号是作为下行链路子帧内的下行链路(DL)物理资源块的一部分来接收的，所述DL物理资源块包括多个连贯多载波码元内的多个副载波，其中所述专用导频信号在所述DL资源分配内的时频上均匀间隔开，其中有随机偏移以避免与相邻蜂窝小区干扰。

27.  如权利要求25所述的系统，其特征在于：
所述专用导频信号各自携带作为N_s×N_d矩阵的矩阵P，其中N_s是所述多载波MIMO信道中的活跃空间流的数目，N_d是物理资源块中的专用导频的数目，并且P的每列是除第i条目外的所有条目皆为0的[0，0，...1，...0]形式的矢量，其中i是指派给所述矢量的流索引。

28.  如权利要求25所述的系统，其特征在于：
所述控制器使用最大似然检测来处理所述专用导频，从而确定所述远程无线实体是否使用预定波束成形矩阵来预编码所述专用导频信号和所述数据信号。

29.  如权利要求28所述的系统，其特征在于：
所述控制器包括用于评估下式的逻辑：

其中V^*是所述发射设备实际使用的波束成形矩阵的估计，Y是收到的专用导频信号，H是信道矩阵，P是在所述专用导频信号内传送的矩阵，并且密码本是可能的波束成形矩阵的密码本。

30.  如权利要求25所述的系统，其特征在于：
所述控制器包括用以确定所述发射设备实际使用哪个波束成形矩阵来预编码所述数据和所述专用导频信号的逻辑以及用以将所述发射设备实际使用的编码矩阵与所述预定编码矩阵进行比较的逻辑。

用于无线多载波MIMO信道中的下行链路波束成形验证的基准信号
技术领域
本发明一般涉及无线通信，尤其涉及用于改进无线MIMO信道中的性能的技术。
发明背景
多输入多输出(MIMO)是在通信信道的各端使用多个天线的无线通信技术。即，发射设备使用多个发射天线来将信号传送进该无线信道的一端，而接收设备使用多个接收天线以在该无线信道的另一端接收这些信号。通过在信道的每侧使用多个天线，就可用改进整个通信性能的方式来利用空间维度。MIMO可实现为开环或闭环技术。在开环MIMO中，发射设备在将信号传送进信道之前并不知晓该信道的状态。另一方面，在闭环MIMO中，发射设备获取其用来在将信号传送进信道前对信号进行预调理或预编码的(基于目前信道条件的)波束成形矩阵。
闭环MIMO可以使用隐式反馈或者显式反馈来实践。隐式反馈依赖于信道互易性的特性来在发射设备内获得关于MIMO信道的信息。即，信道的互易特性允许发射设备根据对反向信道观察到的信道信息计算用于前向信道的信道矩阵。隐式反馈需要对发射设备和接收设备执行校准以将整个信道精确地建模成互易组件。显式反馈在从发射设备到接收设备的前向中传送训练码元。接收设备随后使用这些训练码元形成波束成形矩阵并且将其传送回发射设备作为反馈。当使用显式反馈时，不需要复杂的系统校准。
当在闭环MIMO信道中使用显式反馈时，如果返回信道的质量较低则可能产生问题。即，在返回信道中生成的误差可能会破坏波束成形矩阵信息，由此使得发射设备接收到的矩阵与接收设备传送的矩阵不同。在一些网络中，可在返回信道中使用前向纠错(FEC)来纠正其中产生的误差。然而，FEC编码通常只能纠正一定数目的误差。如果反馈回的信息内的误差数目超过此数目，则发射设备可能在传输前终止使用该错误的波束成形矩阵来预编码数据。接收设备随后可能使用原始选定的波束成形矩阵来解码该发射数据，从而导致错误通信。
图1是图解根据本发明实施例的示例无线组网安排的框图；
图2是图解根据本发明实施例的与包括专用导频的接收设备相关联的示例下行链路物理资源块的框图；
图3是图解根据本发明实施例的用于在与多载波MIMO信道相关联的接收设备中使用的示例方法的流程图；以及
图4是图解根据本发明实施例的用于在与多载波MIMO信道相关联的发射设备中使用的示例方法的流程图。
在以下详细说明中，对以例示说明的方式示出本发明可在其中实践的具体实施例的附图进行参考。这些实施例以充分的细节来描述以使得本领域技术人员能够实践本发明。应理解本发明的各种实施例尽管不同，但并不必是互斥的。例如，本文中结合一个实施例所描述的特定特征、结构、或特性可以实践在其他实施例中而不脱离本发明的精神和范围。此外应理解，每个所公开实施例中的个体要素的定位或安排可以被修改而不脱离本发明的精神和范围。因此，以下详细描述不应被视为限制，并且本发明的范围仅由恰适地解读的所附权利要求书连同权利要求书被授予的等效方案的全部范围来定义。在附图中，相同的附图标记贯穿若干视图指示相同或相似的功能。
图1是图解根据本发明实施例的示例无线组网安排10的框图。如图所示，发射设备12正经由无线通信信道与接收设备14通信。在至少一个实施例中，发射设备12是无线基站(BS)而接收设备14是通过该BS接入更大网络的无线订户站(SS)。在这样的实施例中，该无线BS还可向除接收设备14之外的多个其他SS提供同步接入服务。接收设备14可以包括能够无线地接入网络的任何类型的无线组件、设备、或系统。
如图1中所示，发射设备12和接收设备14各自具有多个(例如2个或更多)天线。发射设备12与接收设备14之间的无线信道即为多输入多输出(MIMO)信道。在所示实施例中，发射设备12和接收设备14各自具有能用于发射和接收功能两者的单组天线。在其他实施例中，发射设备12和/或接收设备14可以对发射和接收使用不同的天线组。可使用任何类型的天线，包括例如偶极、贴片、螺旋天线、天线阵列、和/或其他的天线。
在图1的实施例中，无线发射设备12包括无线收发机16和控制器18。控制器18可用于执行支持发射设备12的闭环MIMO操作所需的数字处理功能中的部分或全部。控制器功能可使用一个或更多个数字处理设备等来执行，诸如作为示例的通用微处理器、数字信号处理器(DSP)、精简指令集计算机(RISC)、复杂指令集计算机(CISC)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、和/或其他设备，包括以上的组合。无线收发机16可用于执行(a)在发射操作期间生成射频(RF)发射信号以递送给多个天线以及(b)在接收操作期间处理由多个天线接收到的RF信号所需要的RF相关功能。图1的接收设备14也包括无线收发机20和控制器22。这些元件可执行与发射设备12内的相应单元相似的功能。
在至少一个实施例中，发射设备12和接收设备14可被配置成使用正交频分复用(OFDM)技术(或其他多载波技术)。在OFDM系统中，要发射的数据被分布在多个基本正交的窄带副载波间。在至少一个实施例中，可使用一种公知为正交频分多址(OFDMA)的OFDM形式。OFDMA允许在多个不同用户之间划分OFDM码元的副载波以在单个码元内提供多个接入。
图1的网络安排10可使用显式反馈的闭环MIMO技术以支持从发射设备12到接收设备14的数据传输。例如，发射设备12可以首先通过MIMO信道向接收设备14传送训练码元。接收设备14随后可以使用接收到的训练码元来确定供发射设备12用来向接收设备14传送数据的波束成形矩阵(或多个波束成形矩阵)。一旦已确定了波束成形矩阵，接收设备14就可将该矩阵(或唯一地标识该矩阵的一些信息)传送给发射设备12。发射设备12随后在通过MIMO信道向接收设备14传送用户数据之前可使用该波束成形矩阵来预编码用户数据。在一些实施例中，可向发射设备12反馈回多个波束成形矩阵用于在不同频率上使用。
由于从接收设备14到发射设备12的信道(例如，上行链路信道)中的信道变化和附加噪声，发射设备12有时会错误地解码来自接收设备14的波束成形索引。甚至当在该返回信道中使用前向纠错(FEC)编码时，发生波束成形索引的错误解码的情形也可能出现。当不正确地解码索引时，发射设备12可使用不同于接收设备14所指示的波束成形矩阵来预编码正被发射给接收设备14的数据。当该发射数据随后被接收设备14接收到时，接收设备14将使用其标识出的波束成形矩阵来从收到信号恢复数据。这种情形可能在接收设备14中造成重大的数据解码错误。根据本发明的一方面，提供了允许闭环MIMO装置中的接收设备在采取数据解码前验证相应发射设备使用正确波束成形矩阵进行预编码的技术。如果发射设备使用了不正确的矩阵，则接收设备或许能够确定发射设备使用了哪个波束成形矩阵并且对数据解码使用该波束成形矩阵。
在本发明的至少一个实施例中，随同从发射设备传送到接收设备的经预编码数据包括特殊专用导频信号，其允许接收设备验证发射设备是否使用恰适的波束成形矩阵来进行预编码。除了任何用于估计和同步的公用导频信号之外，还可包括这些专用导频信号。
图2是图解根据本发明实施例的已被指派给特定SS的示例下行链路(DL)物理资源块(PRB)60的示图。如图所示，DL PRB 60包括已被分配给SS以供在从BS向SS传送数据时使用的多个副载波62。如先前所描述的，这并非必须包括OFDM码元的全部副载波。此外，DL PRB 60可以跨多个OFDM码元64、66、68、70、72、74、76延伸。DL PRB 60内的所有副载波共享相同的波束成形矩阵。即，将使用相同的矩阵来预编码在这些副载波中的每一个中传送的数据。
如图2中所示，DL PRB 60包括用于在估计和/或同步时使用的多个公用导频码元80。公用导频80可分布在OFDM码元内的固定副载波间隔处(例如，在图2中是每3个副载波)。此外，并非必须在每个OFDM码元内使用公用导频80。例如，在所示实施例中，仅DL PRB 60的第一和第五个OFDM码元64、72包括公用导频80。除公用导频80以外，DL PRB 60还包括多个专用导频82以供相应SS用来验证BS在传输之前使用了正确的波束成形矩阵来预编码数据。DL PRB 60的其余部分可用于从BS向相应SS传送用户数据。
DL分配60的专用导频82各自可携带关于波束成形矩阵的已知数据。专用导频82也可辅助该经波束成形信道的信道估计。DL分配中可包括任何数目的专用导频。使用的专用导频越多，验证波束成形矩阵的能力就越强。然而，随着专用导频数目增加，DL物理资源块60能够传递的用户数据量将减少。在实践中，需要在验证强度与将传递的数据量之间作出权衡。在本发明的至少一个实施例中，每物理资源块所使用的专用导频的数目受限于发射设备中发射天线的数目。专用导频数目的再减少可以通过向每个经波束成形的空间信道仅指派一个专用导频来达成。然而该技术需要使用动态导频分配，这可能是不可取的。
在本发明的至少一个实施例中，专用导频在资源分配内的时频上均匀地间隔开，其中有随机偏移以避免与相邻蜂窝小区干扰。例如，如果DL物理资源块由从0索引到N_c-1的副载波和从0索引到N_o-1的OFDM码元构成，则专用导频可以被指派到：
对于i＝0，1，...，N_d-1
对于i＝0，1，...，N_d-1
其中f_i和t_i分别是专用导频的副载波和码元索引；N_d是一物理资源块中的专用导频的数目；mod()是模操作；而O_f和O_t是由基站决定的在频率和时间上的随机偏移。可以替换地使用用于指派专用导频的其他技术。
在本发明的至少一个实施例中，以循环(round-robin)方式将专用导频指派给经波束成形信道的空间流(或空间信道)。此一示例在图2中图解。在该图中，专用导频82各自被标记了标识该导频被指派给的流的相应空间流值。如图所示，(OFMD码元66中的)第1专用导频82与空间流1相关联，(OFMD码元68中的)第2专用导频82与空间流2相关联，(OFMD码元70中的)第3专用导频82与空间流1相关联，(OFMD码元74中的)第4专用导频82与空间流2相关联。以此方式指派专用导频的原因在于确保每个流尽可能地具有等同的验证强度。在其他实施例中可使用用于向空间流指派专用导频的其他技术。
在本发明的至少一个实施例中，定义矩阵P来表示专用导频的值。P是N_s×N_d矩阵，其中N_s是流的数目而N_d是专用导频的数目。P的每列都是其中除第i条目之外的所有条目皆为0的[0，0，...1，...0]形式的矢量，其中i是指派给该矢量的流索引。在传输期间，在发射天线处的专用导频的值将为T＝VP，其中V是波束成形矩阵。在该专用导频已通过信道传播后，接收机将接收到以下信号：
Y＝HVP+N
其中H是信道矩阵，而N是附加噪声。如先前所讨论的，验证的首要目的是判断发射设备使用的矩阵V是否与接收设备反馈回的是同一个。在本发明的至少一个实施例中，采用最大似然(ML)检测来基于Y标识在发射机处所使用的波束成形矩阵。这可以如下地执行：
             [式1]
其中V^*是所使用的波束成形矩阵的估计。
如果V^*不是接收设备反馈回发射设备的相同矩阵，则或者是上行链路中发生了错误或者是ML检测导致了假警报。信道中的噪声可能潜在地增加检测错误的概率。为了减少假警报的发生，可使用取阈机制。例如，在至少一个实施例中，可使用以下取阈机制：

其中是噪声功率而p_e是上行链路误码率(BER)。以此方式，仅需要考虑大偏差。
如以上所描述的，在本发明的至少一个实施例中，使用ML检测以使用专用导频来执行波束成形矩阵验证。在其他实施例中，可将其他检测技术用于验证。在一些实施例中，对矩阵验证使用ML检测，并且使用其他技术来解调数据副载波。
在一些场景中，专用导频或许不能提供足以可靠地验证波束成形矩阵的验证功率电平。在这样的场景中，可以将数据码元用于对验证程序的准确性的进一步校验。通过利用关于数据的调制星座图的知识可以将数据码元用于验证。对于每个发射数据码元，接收机将接收x＝HVd+n，其中是d是N_s乘以1数据矢量，x是N_r乘以1收到数据矢量，并且n是N_r乘以1噪声矢量。d的值是来自已知星座图(例如，QPSK、16QAM、64QAM等)的复值。接收机形成密码本子集C_v，其元素在以上式1中具有较大似然(即较小的‖Y-HV_iP‖²值)。对于该密码本子集中的每个波束成形矩阵V_i，接收设备计算成本e(V_i)。接收设备集合一组收到数据矢量C_x。对于该组中的每个收到数据矢量x，接收设备将作为 d ~ = inv ( HV i ) x ]]>的经波束成形信道的作用(假定经波束成形信道为HV_i)去除，其中inv(A)是输入矩阵A的逆或伪逆。
由于接收机知道每个条目d的调制，因此接收机使用已知调制星座图来量化每个条目并获得经量化的即，条目舍入到对应于条目的最近星座点。V_i的成本如下地计算：
e ( V i ) = Σ x ∈ C x | | d ^ - d ~ | | 2 . ]]>
将有最低成本的波束成形矩阵报告为在发射机中使用的矩阵：
V ^ = arg min V t ∈ C v e ( V i ) . ]]>
如果密码本很大，则以上式1中的密码本搜索可能会过于复杂。在本发明的至少一个实施例中，以允许显著地降低搜索复杂性的方式来利用矩阵P的结构。即，代替全密码本搜索，可以如下地执行逐列搜索：
         [式2]
其中Y_i是Y的第i列，v_i是V的第i列，而Ns是空间流的数目。如所示出的，P由于其结构已从式2中丢弃。作为降低复杂性的示例，考虑其中使用6、5、和4比特来描述矩阵V的第一、第二、和第三列的境况。式1将需要搜索超过2¹⁵个矩阵，而式2仅需要搜索112个矢量。
图3是图解根据本发明实施例的用于在与多载波MIMO信道相关联的接收设备中使用的示例方法90的流程图。首先，使用经由发射设备与接收设备之间的MIMO信道从发射设备接收到的训练码元来确定用于结合该MIMO信道使用的波束成形矩阵(框92)。可以首先在接收设备内使用这些训练码元来生成用于MIMO信道的信道矩阵H。随后可以使用该信道矩阵H来确定波束成形矩阵。可以使用任何已知技术来确定波束成形矩阵(SVD分解、迫零、搜寻已知矩阵组等等)。随后可以将标识该波束成形矩阵的信息递送给发射设备(框94)。该信息可以包括例如与该波束成形矩阵相关联的索引号(该索引号在发射设备内是已知的)。可以替换地使用用于标识所选定矩阵的其他技术。
随后接收设备可以从发射设备接收假定是使用所标识出的波束成形矩阵生成的专用导频信号(除其他数据外)(框96)。专用导频应包括对于接收设备已知的数据。接收设备随后可以使用这些专用导频信号来验证发射设备是否使用正确的波束成形矩阵来预编码数据(框98)。在至少一个实施例中，接收设备可以使用最大似然(ML)检测技术来执行该验证。接收设备还可以估计发射设备实际上使用了哪个波束成形矩阵。如果确定发射设备并未使用恰适波束成形矩阵，则接收设备随后可使用其相信发射设备的确曾使用的波束成形矩阵来处理从发射设备接收到的用户数据信号。在至少一个实施例中，在使用ML解码的验证处理期间采用低复杂性密码本搜索。如先前所描述的，该低复杂性搜索可利用发射矩阵P的结构的逐列搜索。
图4是图解根据本发明实施例的用于在与多载波MIMO信道相关联的发射设备中使用的示例方法110的流程图。方法100可由发射设备用来形成专用导频信号并将其递送给与MIMO信道相关联的接收设备，以用于验证发射设备使用所标识出的波束成形矩阵来预编码数据。首先，确定专用导频在下行链路子帧的物理资源块内的位置(框112)。如先前所描述的，专用导频可以在资源分配内的时频上均匀地分布，其中有随机偏移以避免与相邻蜂窝小区干扰。也可以替换地使用其他技术。随后可以生成要包括在专用导频内的数据(框114)。在至少一个实施例中，如先前所描述的，将使用作为N_s×N_d矩阵的P，其中N_s是活跃空间流的数目而N_d是专用导频的数目。P的每列都是其中除第i条目之外的所有条目皆为0的[0，0，...1，...0]形式的矢量，其中i是指派给该矢量的流索引。发射设备随后可以生成要传送的专用导频(框116)。在一种办法中，这可以包括将矩阵P乘以推测由接收设备所标识出的波束成形矩阵并在下行链路子帧内的恰适位置处发射该乘积。
本发明的技术和结构可以用多种不同形式中的任一种来实现。例如，本发明的特征可以在具有无线能力的膝上型计算机、掌上型计算机、台式机、和平板计算机、具有无线能力的个人数字助理(PDA)、蜂窝电话和其他手持无线通信器、寻呼机、卫星通信器、具有无线能力的相机、具有无线能力的音频/视频设备、网络接口卡(NIC)和其他网络接口结构、基站、无线接入点、集成电路内实现，作为存储在机器可读介质上的指令和/或数据结构、和/或以其他格式来实现。可以使用的不同类型的机器可读介质的示例包括软盘、硬盘、光盘、紧致盘只读存储器(CD-ROM)、数字视频盘(DVD)、蓝光碟、磁光盘、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、磁卡或光卡、闪存、和/或适于存储电子指令或数据的任何其他类型的介质。在至少一种形式中，本发明实施为被调制到载波上用于在传输介质上传输的一组指令。如本文中所使用的，术语“逻辑”可以包括例如软件或硬件和/或软件与硬件的组合。
在以上详细描述中，本发明的各种特征出于使本公开流线化的目的在一个或更多个实施例中被编组在一起。这种公开方法并不被解读为反映所要求保护的发明需要比每项权利要求中所明确记载的更多特征的意图。相反，如所附权利要求书反映的，诸发明方面可以存在比每个所公开实施例的全部特征更少的特征。
尽管已联合特定实施例描述了本发明，但如本领域技术人员容易理解的，可以诉诸修改和变形而不会脱离本发明的精神和范围。此类修改和变形被视为在本发明和所附权利要求书的范畴和范围之内。