專(zhuān)利名稱(chēng)：用于估算移動(dòng)通信閉環(huán)發(fā)射分集的最佳加權(quán)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在基站采用閉環(huán)發(fā)射分集技術(shù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中的移動(dòng)站，而更詳細(xì)地說(shuō)，利用多徑效應(yīng)從移動(dòng)站選擇所希望信號(hào)的最佳加權(quán)估算方法和設(shè)備。
與第二代個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)相比，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)在高速率的發(fā)送數(shù)據(jù)上是第一流的。在歐洲和日本把同步寬帶碼分多址(WCDMA)方式統(tǒng)一為無(wú)線接入規(guī)范。在北美把同步多路載波CDMA(CDMA-2000)方式統(tǒng)一為無(wú)線接入規(guī)范。構(gòu)成許多移動(dòng)站通過(guò)一個(gè)基站通信的移動(dòng)通信系統(tǒng)。
在移動(dòng)通信系統(tǒng)中為了獲得快速的數(shù)據(jù)傳送應(yīng)該克服衰落。衰落使接收信號(hào)的幅度減少幾個(gè)分貝(dB)一直到幾十分貝(dB)。為了克服像這樣的衰落問(wèn)題，使用了各種各樣的分集技術(shù)。
CDMA方式利用信道的延遲擴(kuò)展使用瑞克機(jī)(rake)進(jìn)行分集接收。瑞克是一種多通路分集技術(shù)。這種分集技術(shù)有在延遲擴(kuò)展很小時(shí)不運(yùn)作的缺點(diǎn)。利用交叉和編碼方案的時(shí)間分集用于一個(gè)具有多普勒(Doppler)擴(kuò)展的信道。在慢速多普勒信道中難以采用這樣的分集。
在具有小的延遲擴(kuò)展的室內(nèi)信道和屬于慢速多普勒信道的行人信道內(nèi)為了克服衰落而采用空間分集?？臻g分集至少使用二根天線。當(dāng)從一根天線轉(zhuǎn)送的信號(hào)由于衰落而減弱時(shí)，接收從另一根天線轉(zhuǎn)送的信號(hào)。
空間分集分成采用接收天線的接收分集和采用發(fā)射天線的發(fā)射分集。由于在移動(dòng)終端(或移動(dòng)站)的區(qū)域和安裝成本方面難以應(yīng)用接收分集，所以建議在基站采用發(fā)射分集。
發(fā)射分集包括根據(jù)從移動(dòng)站反饋的下行信道信息的閉環(huán)發(fā)射分集和沒(méi)有反饋的開(kāi)環(huán)發(fā)射分集操作。當(dāng)使用L根天線時(shí)，根據(jù)信號(hào)對(duì)干擾/噪聲比率(SINR)閉環(huán)發(fā)射分集比L倍的開(kāi)環(huán)發(fā)射分集更有利。
根據(jù)反饋信道信息的閉環(huán)發(fā)射分集操作的性能受反饋周期影響。當(dāng)反饋周期是長(zhǎng)的時(shí)候，信道在反饋信息到達(dá)移動(dòng)站之前變化而降低性能。當(dāng)大量信息在單位時(shí)間內(nèi)反饋到跟蹤目標(biāo)信道快速變化時(shí)，上行信道容量降低。
發(fā)射分集按照分集組合方式分成最大比率組合(MRC)方式、相等增益組合(EGC)方式和選擇組合(SC)方式。和MRC方式不一樣，EGC方式不考慮二根天線之間在增益上的差異，因此使性能降低。
SC方式選擇具有非常大增益的天線信號(hào)。在通過(guò)多-路徑接收信號(hào)時(shí)，隨著發(fā)射天線的數(shù)目增加確定用于多發(fā)射天線的最佳加權(quán)更為復(fù)雜化。雖然由于在每個(gè)加權(quán)反饋周期期間進(jìn)行一次計(jì)算所以有足夠時(shí)間確定最佳加權(quán)，但是在硬件和功率效率方面要求比較簡(jiǎn)單的加權(quán)確定算法。
U.S.Patent No.5,634,197和U.S.No.5,471,647涉及把發(fā)射分集用作反饋方式。雖然這些專(zhuān)利提出采用擾動(dòng)算法和增益矩陣的信道測(cè)量以及反饋方法，但是因?yàn)楦鶕?jù)這種方法和本發(fā)明比較，收斂速度慢和難以求得精確的加權(quán)，所以這種方法是一種難解的方法并且在具有試驗(yàn)性的系統(tǒng)里不經(jīng)常采用這種方法。
Motorola提出一種根據(jù)使用量化加權(quán)向量查表的固有方法對(duì)最佳信道搜索的方法。應(yīng)該使被反饋的信道信息量化。由于在獲得加權(quán)的步驟中考慮到量化所以減小了計(jì)算量。
這種方法是基于與信道矩陣中的相關(guān)矩陣的最大暫時(shí)值相對(duì)應(yīng)的本征向量是最佳加權(quán)向量的理論。通過(guò)來(lái)自多路徑和天線通道接收的信道獲得相關(guān)矩陣。存貯在檢查表中所有加權(quán)向量用于估算器。把它們中間使接收功率最大的加權(quán)向量設(shè)定為最佳加權(quán)向量。在這種方法中，應(yīng)該對(duì)所有的加權(quán)計(jì)算接收功率，因此在有許多天線的時(shí)候大大地增加了計(jì)算量。
為了解決上述的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種為改進(jìn)移動(dòng)站的性能而在使用的發(fā)射分集中通過(guò)減小加權(quán)的計(jì)算量使移動(dòng)站的功率損失減到最小程度的設(shè)備和方法。
因此，為了達(dá)到本發(fā)明的上述的目的，一方面，設(shè)置在基站采用閉環(huán)發(fā)射分集技術(shù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中的移動(dòng)站的最佳加權(quán)估算器。最佳加權(quán)估算器包括用于分離來(lái)自基站信號(hào)的多-路徑信道并輸出信道矩陣信號(hào)的信道分離器、用于使采用定點(diǎn)方法的加權(quán)編碼并輸出加權(quán)向量矩陣信號(hào)的加權(quán)向量集發(fā)生器、用于根據(jù)信道矩陣信號(hào)和加權(quán)向量矩陣信號(hào)輸出最佳加權(quán)的加權(quán)向量確定器以及用于輸出使最佳加權(quán)信號(hào)反饋到基站的信號(hào)的最佳加權(quán)反饋器。
另一方面，提供在基站采用閉環(huán)發(fā)射分集技術(shù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中的移動(dòng)站的最佳加權(quán)估算方法。最佳加權(quán)估算方法包括步驟(a)分離來(lái)自基站信號(hào)的多-路徑信道并輸出一個(gè)信道矩陣信號(hào)，(b)使采用定點(diǎn)方法的加權(quán)編碼并輸出信道矩陣信號(hào)，(c)根據(jù)信道矩陣信號(hào)和加權(quán)向量矩陣信號(hào)輸出最佳加權(quán)以及(d)輸出使最佳加權(quán)信號(hào)反饋到基站的信號(hào)。
附圖的簡(jiǎn)略描述通過(guò)參考附圖詳細(xì)描述其最佳實(shí)施例，本發(fā)明的上述的目的和優(yōu)點(diǎn)將更顯而易見(jiàn)，附圖中；

圖1是舉例說(shuō)明采用發(fā)射分集的移動(dòng)通信系統(tǒng)的配置的圖；圖2是用圖說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的最佳加權(quán)估算器的方框圖；圖3是用圖說(shuō)明圖2中的信道分離器的方框圖；圖4是用圖說(shuō)明圖2中的加權(quán)向量集發(fā)生器的方框圖；圖5是用圖說(shuō)明圖2中的加權(quán)向量確定器的方框圖；圖6用圖說(shuō)明用圖2中的加權(quán)向量集發(fā)生器執(zhí)行非二進(jìn)制葛萊編碼算法的實(shí)施例；和圖7用圖說(shuō)明用圖2中的加權(quán)向量確定器執(zhí)行采用查表法的固有方法的算法的實(shí)施例。
在下文，參閱附圖將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。在圖中，相同的標(biāo)記數(shù)字表示相同的組成部分。
在本發(fā)明的操作原理中，移動(dòng)站獲得用于發(fā)射分集的加權(quán)并把它發(fā)送到基站。最佳加權(quán)是為了使接收信號(hào)對(duì)干擾/噪聲比率(SINR)增到最大程度。當(dāng)假定第i個(gè)使用者接收信道為Hp時(shí)，接收的SINR如下公式所表示。
SINRR(i)=(wiHHiHHiwiPiT),(∑j=1j=i1wjHHjHHjwjPjT)…(1)式中i=1、2……I,Hi和Wi分別表示第i個(gè)使用者的信道矩陣和加權(quán)向量，I是使用者的數(shù)目，和PiT是第i個(gè)使用者的發(fā)射功率。當(dāng)為了減小計(jì)算量假定干擾與使用者無(wú)關(guān)而是恒定時(shí)，使接收SINR增加到最大值被看做使接收功率增加到最大值。用公式(2)表示使用者的接收功率寄存器數(shù)值PP=WHHHHW…(2)在假定對(duì)用戶(hù)發(fā)生相同量的干擾條件下，省略用戶(hù)標(biāo)志。在為了反饋而采用定點(diǎn)方案使加權(quán)編碼時(shí)，獲得一定的加權(quán)向量代碼本矩陣CW。用Cw=[W1W2…WK]T能夠表示加權(quán)向量代碼本矩陣CW，而K為加權(quán)向量的最大數(shù)WK=[Wk(1)Wk(2)…Wk(L)]T,Wk(I)是用于第I個(gè)天線的加權(quán)而L是天線的數(shù)目。
在假定天線的數(shù)目L為4，且當(dāng)WK(1)=1、彐K為{1,-1}中之一時(shí)，WK(1)=1、K的情況中，加權(quán)向量K=NL-1=23=8，式中N表示每個(gè)加權(quán)的可能數(shù)值。既然是這樣，用公式(3)表示代碼本Cw|L=4,K=8=111111111111-1-1-1-111-1-111-1-11-11-11-11-1----(3)]]>一般來(lái)說(shuō)，為了獲得接收功率PK=WKHRWK而進(jìn)行的乘法計(jì)算量為O(L2+L)。相關(guān)矩陣R=HHH并且是在迭代與K無(wú)關(guān)之前確定的。
用于獲得滿(mǎn)足Pmax=maxkPk的k的算法如以下所示(1)循環(huán)k=1∶K(2)W=CW(∶,k)；
(3)P=Wk×R×W(4)如果P＞Pmax，則Kopt=K,Pmax=P(5)結(jié)束在以上的算法中，(1)k置位到1，(2)從加權(quán)向量查表取得第k加權(quán)向量，(3)用加權(quán)向量查表中的第k加權(quán)向量獲得接收功率寄存器數(shù)值P，(4)在接收功率寄存器數(shù)值P大于現(xiàn)存的最大接收功率數(shù)值Pmax時(shí)執(zhí)行步驟(5)，而在接收功率寄存器數(shù)值P不大于現(xiàn)存的最大接收功率數(shù)值Pmax時(shí)執(zhí)行步驟6。
(5)使最佳加權(quán)標(biāo)志置位到k，用現(xiàn)時(shí)獲得的接收功率寄存器數(shù)值P置換最大接收功率數(shù)值Pmax。
(6)把k值增加1，當(dāng)k大于可能加權(quán)向量的數(shù)目時(shí)算法結(jié)束，而當(dāng)K不大于可能加權(quán)數(shù)向量的數(shù)目時(shí)執(zhí)行步驟(2)。
在上述的算法中進(jìn)行的乘法的總數(shù)目是迭代的總數(shù)目K=NL-1和瞬時(shí)乘法的總數(shù)目L2+L的乘積O(NL-1×(L2+L))。
為了減小用于得到接收功率數(shù)值Pk的計(jì)算量而提出根據(jù)本發(fā)明的算法。當(dāng)在每根天線的加權(quán)是與加權(quán)向量表無(wú)關(guān)的條件下把加權(quán)向量列為最小變化表時(shí)，計(jì)算量減少1個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)把以上所述的表上的加權(quán)向量之間差分設(shè)定為差分向量時(shí)，把差分向量定義為△Wk=Wk-Wk-1。這樣的差分向量是由其間只有一個(gè)元素是非零而其他元素全為零的L個(gè)元素組成。把公式(3)的表被轉(zhuǎn)換成如公式(4)所示的最小變化表。Cw|L=4,K=8=111111111111-1-1-1-111-1-1-1-1111-1-111-1-11----(4)]]>最小變化表使二個(gè)相鄰向量之間差分變化減到最小程度。僅改變最少數(shù)目的元素。采用△Wk能夠各不相同地表示用于獲得接收功率Pk的公式，如公式(5)Pk=Pk+2Re[△wkHRwk-1]+△wkHR△wk…(5)在把暫時(shí)值定義為qk=RWk-1=qk-1+R△Wk時(shí)能夠重新表示公式(5)，如公式6那樣Pk=Pk-1+2Re[△wkHqk-1]+△wkH△qk…(6)式中△qk=qk-qk-1。
利用向量△Wk除一個(gè)元表素以外的所有元素都為0的特點(diǎn)，公式(6)能夠簡(jiǎn)化為公式(7)Pk=Pk-1+2Re[△wk(ik)*qk-1(ik)]+△wk(ik)*△qk(ik)…(7)式中qk=qk-1+△qk,△qk=R(∶,ik)△Wk(ik)。
在由本發(fā)明提出的方法中運(yùn)算量是O(L+2)。根據(jù)由本發(fā)明提出的方法，為了減小代碼本的規(guī)模，用公式(8)表示新的代碼本。ΔCw=Δw2(i2)Δw3(i3)···Δwk(ik)i2i3···ik---(8)]]>與常規(guī)方法相比較，代碼本的規(guī)模被減小到約2/L。用一種新代碼本能夠表示由公式(4)定義的代碼本，如公式(9)。ΔCw=-2-2-2-2-2-2-21213121----(9)]]>由于根據(jù)本發(fā)明的方法目的在于求出用于使接收功率Pk增至最大值的最佳K，所以能夠使P1置位到例如0的隨機(jī)數(shù)值。
把由向量之間的差分組成的新的代碼本稱(chēng)之為差分代碼本。對(duì)各由差分代碼本中的二個(gè)元素組成的列向量來(lái)說(shuō)，由于非二進(jìn)制編碼的特點(diǎn)造成在許多N的間隔上重復(fù)出現(xiàn)同一圖樣。N是用于各根天線的加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目。在隨機(jī)列向量[△Wk(ik)ik]具有與以前的列向量相同的圖樣時(shí)，不再計(jì)算在公式(9)中相當(dāng)于計(jì)算量O(N)的數(shù)值△qk=R(∶,ik)△Wk(ik)，而是從保存以前計(jì)算的數(shù)值的查表取數(shù)值。當(dāng)這樣的方法用于差分代碼本時(shí)，從下列公式減少相乘的總數(shù)目O((NL-1-1)×(L+2))|N=2,L=4=O(42)到O(3×(L+2)+4×2))|L=4=26。
為了在獲得的差分代碼方法中減少冗余計(jì)算，表1相對(duì)于常規(guī)代碼本方法、差分代碼方法和使用查表的方法比較乘法計(jì)算量。
表1
在最小變化表被用于確定代碼本中加權(quán)向量的數(shù)量級(jí)時(shí)，使表示二個(gè)相鄰向量之間差分的向量的元素中間非零元素的數(shù)目減至最小，并且使在二個(gè)相鄰向量之間變化的元素的數(shù)目減至最小。如果在L個(gè)元素中間僅有一個(gè)元素以表中的每個(gè)變動(dòng)變化，那末該表將是最佳的最小變化表。為了簡(jiǎn)化固有的方法，本發(fā)明使用非二進(jìn)制葛萊編碼。
非二進(jìn)制葛萊編碼補(bǔ)充二進(jìn)制葛萊編碼以使二進(jìn)制葛萊編碼能夠用于包括二進(jìn)制系統(tǒng)的任意數(shù)字系統(tǒng)。在三進(jìn)制的情況中，由三個(gè)元素組成的加權(quán)向量能夠被表示為由非二進(jìn)制葛萊編碼造成的最小變化表，如公式(10)所示。Cw=000000000111111111222222222000111222222000111111222000012201120012201120012201120----(10)]]>在下文，參閱附圖將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖1是舉例說(shuō)明采用發(fā)射分集的移動(dòng)通信系統(tǒng)的配置的圖。第i個(gè)移動(dòng)站11根據(jù)從每個(gè)天線15和16接收的信道信息用最佳加權(quán)估算器12對(duì)最佳加權(quán)搜索。尋找到的最佳加權(quán)被反饋到基站。由反饋信息譯碼器14把反饋到基站的信息譯成碼并用作每個(gè)天線15和16的加權(quán)。
圖2是用圖說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的最佳加權(quán)估算器的方框圖。移動(dòng)站的最佳加權(quán)估算器12包括信道分離器21、加權(quán)向量集發(fā)生器22、加權(quán)向量確定器23和最佳加權(quán)反饋單元24。
信道分離器21從接收信號(hào)產(chǎn)生并輸出矩陣信號(hào)。以后將參照?qǐng)D3更詳細(xì)地描述信道分離器。加權(quán)向量集發(fā)生器22輸出編碼的加權(quán)向量集。當(dāng)根據(jù)常規(guī)技術(shù)輸出加權(quán)向量時(shí)，根據(jù)本發(fā)明輸出加權(quán)向量之間的差分。采用固有方法的查表式加權(quán)向量確定器23根據(jù)L×N信道矩陣和加權(quán)向量集發(fā)生器22的輸出信號(hào)輸出最佳加權(quán)。最佳加權(quán)反饋單元24把中頻(IF)轉(zhuǎn)換到射頻(RF)以便把最佳加權(quán)發(fā)送到基站。
圖3是用圖說(shuō)明圖2中的信道分離器21的方框圖。頻率轉(zhuǎn)換器31把從天線15和16接收的RF轉(zhuǎn)換到IF。多通路信道分離器32根據(jù)頻率轉(zhuǎn)換器31的信號(hào)把多通路信道與接收的信號(hào)分離。由N個(gè)元素組成的N通路信號(hào)分離信道。由多天線信道分離器33把路徑分開(kāi)的信道信息分離成L個(gè)天線信道并以L×N矩陣信號(hào)的形式輸出圖4是用圖說(shuō)明圖2中的加權(quán)向量集發(fā)生器22的方框圖。輸入單元41接收每個(gè)天線最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目和天線的數(shù)目。第一置位單元42當(dāng)它把每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目的天線數(shù)目次方存儲(chǔ)到許多迭代存儲(chǔ)寄存器時(shí)把與天線的數(shù)目相對(duì)應(yīng)的1×輸出向量的數(shù)值置位到0。把輸出向量填充在為迭代存儲(chǔ)寄存器的數(shù)目和天線的數(shù)目的乘積數(shù)值的輸出矩陣中的第一列。把在輸出矩陣中的非零元素標(biāo)志的第一元素置位到1。把迭代寄存器的數(shù)值置位到2。
比較器43使迭代寄存器的數(shù)值與迭代存儲(chǔ)寄存器的數(shù)目相比較。當(dāng)?shù)拇嫫鞯臄?shù)值大于迭代存儲(chǔ)寄存器的數(shù)目的數(shù)值時(shí)，輸出單元44輸出這個(gè)輸出矩陣和這個(gè)輸出矩陣的非零元素標(biāo)志。然后，運(yùn)算結(jié)束。當(dāng)?shù)拇嫫鞯臄?shù)值小于迭代存儲(chǔ)寄存器的數(shù)目的數(shù)值時(shí)，第二置位單元45把位置寄存器的數(shù)值置位到1和把結(jié)果存儲(chǔ)寄存器的數(shù)值置位到從迭代寄存器的數(shù)值減去1的結(jié)果。
運(yùn)算單元46采用用于每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目對(duì)結(jié)果存儲(chǔ)寄存器的數(shù)值進(jìn)行模塊化運(yùn)算。當(dāng)模塊化運(yùn)算的結(jié)果為0時(shí)，使位置寄存器的數(shù)值增加1，并且通過(guò)使由結(jié)果存儲(chǔ)寄存器的數(shù)值除以用于每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目得到的數(shù)值整理成整數(shù)獲得的數(shù)值被設(shè)定為結(jié)果存儲(chǔ)寄存器的新數(shù)值。當(dāng)模塊化運(yùn)算的結(jié)果不為0時(shí)，把通過(guò)采用用于每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目對(duì)相當(dāng)于位置寄存器的數(shù)值的地址中的輸出向量數(shù)值加一的結(jié)果進(jìn)行模塊化運(yùn)算而獲得的數(shù)值設(shè)定為與位置寄存器數(shù)值相對(duì)應(yīng)的地址的新向量數(shù)值。把輸出矩陣寄存器中的下一列設(shè)置為輸出向量寄存器的數(shù)值。把迭代寄存器的數(shù)值增加1，并且把增加的結(jié)果數(shù)值傳送到比較器43以便重復(fù)進(jìn)行上述的運(yùn)算。
圖5是用圖說(shuō)明圖2中的加權(quán)向量確定器23的方框圖。代碼本發(fā)生器51從基本葛萊函數(shù)取得可以綜合的代碼本向量信息而形成代碼本表。此外，代碼本發(fā)生器51產(chǎn)生由在代碼本表中的相鄰向量之間的差分組成的差分代碼本表。
置位單元52根據(jù)代碼本表產(chǎn)生起始加權(quán)向量并形成信道矩陣的相關(guān)矩陣和起始加權(quán)向量的乘積。置位單元也使最大接收功率置位到0、使最大接收信號(hào)標(biāo)志置位到1、使迭代寄存器的數(shù)值置位到2以及使接收功率寄存器的數(shù)值置位到0。
第一比較器53使迭代寄存器的數(shù)值與1相比較。當(dāng)?shù)拇嫫鞯臄?shù)值等于或小于1時(shí)，第一比較器53使第一寄存器得到在與差分代碼本表中的迭代寄存器的數(shù)值相對(duì)應(yīng)的地址上的差分加權(quán)向量和使位置寄存器得到在與迭代寄存器相對(duì)應(yīng)的位址上的差分加權(quán)向量標(biāo)志。第一比較器53也用第一寄存器的數(shù)值乘以在相當(dāng)于在信道相關(guān)矩陣中的位置寄存器的數(shù)值的地址上的向量并把相乘的結(jié)果存儲(chǔ)在第二寄存器內(nèi)。此外，第一比較器53計(jì)算相當(dāng)于第一寄存器向量和第三寄存器向量的共軛數(shù)值之積中的實(shí)數(shù)二倍的數(shù)值并且把結(jié)果存儲(chǔ)在第四寄存器內(nèi)。第一比較器35求第三寄存器向量與第二寄存器向量之和并且把結(jié)果作為新的第三寄存器向量存儲(chǔ)。第一比較器35還求接收功率寄存器的現(xiàn)存的數(shù)值、第四寄存器的數(shù)值與用在相當(dāng)于第二寄存器向量中的位置寄存器的數(shù)值的地址上的元素乘以第一寄存器的共軛數(shù)值的結(jié)果之和并且把求和的結(jié)果作為接收功率寄存器的新數(shù)值存儲(chǔ)。要不然的話(huà)，當(dāng)?shù)拇嫫鞯臄?shù)值大于1時(shí)，運(yùn)算結(jié)束，并且由輸出單元54輸出最大接收功率標(biāo)志。
第二比較器56把接收功率寄存器的數(shù)值與最大接收功率相比較。當(dāng)接收功率寄存器的數(shù)值大于最大接收功率時(shí)，第二比較器56用接收功率寄存器的數(shù)值置換最大接收功率并且用迭代寄存器的數(shù)值置換最大接收功率標(biāo)志。反之，當(dāng)接收功率寄存器的數(shù)值等于或小于最大接收功率時(shí)，第二比較器56增大迭代寄存器的數(shù)值并且中止當(dāng)前的運(yùn)算。輸出單元54輸出最大接收功率標(biāo)志。
圖6是用圖說(shuō)明用圖2中的加權(quán)向量集發(fā)生器22執(zhí)行非二進(jìn)制葛萊編碼算法的實(shí)施例。在步驟601中，接收用于每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目Nphase和天線的數(shù)目Nelem。
在步驟602中，當(dāng)把用于每根天線的最佳加權(quán)可能值的數(shù)目Nphase的天線數(shù)目Nelem次方，存儲(chǔ)在許多迭代存儲(chǔ)寄存器“In”內(nèi)時(shí)，相當(dāng)于天線的數(shù)目Nelem的1×輸出向量“out”的數(shù)值被置位到0。把輸出向量“out”填充在為迭代存儲(chǔ)寄存器的數(shù)目“In”的值和天線的數(shù)目Nelem的乘積的輸出矩陣out_mat中的第一列。把在輸出矩陣中的非零元素標(biāo)志“pos_mat”的第一元素置位到1。把迭代寄存器的數(shù)值I置位到2。
當(dāng)在步驟603中確定迭代寄存器的數(shù)值I大于迭代存儲(chǔ)寄存器的數(shù)目的數(shù)值In時(shí)，緊接著執(zhí)行步驟609。當(dāng)在步驟603中確定迭代寄存器的數(shù)值I小于迭代存儲(chǔ)寄存器的數(shù)目的數(shù)值In時(shí)，緊接著執(zhí)行步驟607。在步驟607中，輸出輸出矩陣out_mat和輸出矩陣的非零元素標(biāo)志pos_mat。然后，運(yùn)算結(jié)束。在步驟609中，把位置寄存器的數(shù)值pos置位到1，把結(jié)果存儲(chǔ)寄存器的數(shù)值Val置位到從迭代寄存器的數(shù)值“I”減1的結(jié)果。
當(dāng)確定在步驟611中采用用于每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目Nphase對(duì)結(jié)果存儲(chǔ)寄存器的數(shù)值“Val”進(jìn)行模塊化運(yùn)算的結(jié)果為0時(shí)，緊接著執(zhí)行步驟613。當(dāng)確定在步驟611中模塊化運(yùn)算的結(jié)果不為0時(shí)，緊接著執(zhí)行步驟615。在步驟613中，把位置寄存器的數(shù)值“pos”增加1，并且通過(guò)把用于每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目Nphose除以結(jié)果存儲(chǔ)寄存器的數(shù)值“val”得到的數(shù)值裝到寄存器，所獲得的數(shù)值“fix”被設(shè)定為結(jié)果存儲(chǔ)寄存器的新數(shù)值“val”。
在步驟615中，把通過(guò)采用用于每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目Nphase對(duì)與位置寄存器的數(shù)值“pos”相對(duì)應(yīng)的地址的輸出向量數(shù)值“out”加1的結(jié)果進(jìn)行模塊化運(yùn)算，所獲得數(shù)值設(shè)定為與位置寄存器的數(shù)值“pos”相對(duì)應(yīng)的地址的新輸出向量數(shù)值“out”，并且把在輸出矩陣out_mat寄存器中的下一列列為輸出向量寄存器的數(shù)值“out”。把迭代寄存器的數(shù)值“I”增加1。運(yùn)算進(jìn)度轉(zhuǎn)回到步驟605，并且執(zhí)行下一步運(yùn)算。
圖7是用圖說(shuō)明用圖2中的加權(quán)向量確定器23執(zhí)行采用查表法的固有方法的算法的一種實(shí)施例。步驟701是為這種算法作準(zhǔn)備的步驟。這時(shí)，從基本葛萊函數(shù)取得可以綜合的代碼本向量信息，并且形成代碼本表CW。此外，形成由代碼本表中的相鄰向量之間的差分組成的差分代碼本表△CW。
在步驟703中，從代碼本表CW取得起始向量W1。形成信道相關(guān)矩陣R和起始加權(quán)向量W1的乘積RW。把最大接收功率Pmax置位到0和把最大接收信號(hào)標(biāo)志Imax置位到1。把迭代寄存器的數(shù)值“I”置位到2，并且把接收功率寄存器的數(shù)值“P”置位到0。
當(dāng)確定在步驟705中迭代寄存器的數(shù)值“I”等于或小于1時(shí)，緊接著執(zhí)行步驟709。當(dāng)確定在步驟705中迭代寄存器的數(shù)值“I”大于1時(shí)，緊接著執(zhí)行步驟707。在步驟707中，運(yùn)算結(jié)束，并且輸出最大接收信號(hào)標(biāo)志Imax。
在步驟709中，把在與迭代寄存器的數(shù)值“I”相對(duì)應(yīng)的地址上的差分加權(quán)向量作為第一寄存器的數(shù)值“dw_s”在差分碼表本△CW中取得。把在與迭代寄存器的數(shù)值“I”相對(duì)應(yīng)的地址上的差分加權(quán)向量取為位置寄存器的數(shù)值“pos”。把用第一寄存器的數(shù)值“dw_s”乘以在與信道相關(guān)矩陣中的位置寄存器的數(shù)值“pos”相對(duì)應(yīng)的地址上的向量的結(jié)果作為第二寄存器的數(shù)值“Rdw”存儲(chǔ)。把相當(dāng)于在第一寄存器數(shù)值dw_s的共軛數(shù)值和第三寄存器向量RW的乘積中的實(shí)數(shù)二倍的數(shù)值作為第四寄存器的數(shù)值“Re2_dwhRw1”存儲(chǔ)。把第三寄存器向量RW和第二寄存器向量RdW之和作為新的第三寄存器向量“RW”存儲(chǔ)。把接收功率寄存器的現(xiàn)存數(shù)值“P”第四寄存器的數(shù)值“Re2_dwhRw1”以及用與第二寄存器向量RdW中的位置寄存器的數(shù)值“pos”相對(duì)應(yīng)的地址上的元素乘以第一寄存器的共軛數(shù)值的結(jié)果之和作為接收功率寄存器的新數(shù)值“P”存儲(chǔ)。
當(dāng)確定在步驟711中接收功率寄存器的數(shù)值“P”大于最大接收功率Pmax時(shí)，緊接著執(zhí)行步驟713。當(dāng)確定在步驟711中接收功率寄存器的數(shù)值“P”等于或小于最大接收功率Pmax時(shí)，執(zhí)行步驟715。在步驟713中，用接收功率寄存器的數(shù)值“P”置換最大接收功率Pmax和用迭代寄存器的數(shù)值“I”置換最大接收功率標(biāo)志Imax。在步驟715中，把迭代寄存器的數(shù)值“I”增加1。然后，緊接著執(zhí)行步驟705。
在用于根據(jù)本發(fā)明的移動(dòng)通信的閉環(huán)發(fā)射分集的最佳加權(quán)估算器中，用于估算最佳加權(quán)的計(jì)算比在常規(guī)的加權(quán)估算器中更簡(jiǎn)單。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的差分代碼本方法與在TIDSP TMS320C6×中的常規(guī)代碼本方法相比較時(shí)，計(jì)算量在使用4根天線和4個(gè)相位時(shí)減少到3/4而在使用8根天線和2個(gè)相位時(shí)減小到1/3。當(dāng)使用為減少冗余計(jì)算量而采用查表的差分代碼本方法時(shí)，再一次減少計(jì)算量。
在移動(dòng)站里獲得發(fā)射分集的加權(quán)。通過(guò)減小在移動(dòng)站里進(jìn)行的計(jì)算的復(fù)雜性，能夠減少由計(jì)算引起的功率損失。本發(fā)明通過(guò)在為改進(jìn)移動(dòng)站的性能而使用的發(fā)射分集中減少加權(quán)的計(jì)算量以使移動(dòng)站的功率損失減少到最小程度。
由于提供了用簡(jiǎn)單的計(jì)算獲得加權(quán)的算法，所以能夠簡(jiǎn)化在移動(dòng)站使用的信號(hào)數(shù)據(jù)處理硬件模塊，從而降低移動(dòng)站的制造成本。當(dāng)把數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)用作信號(hào)處理硬件時(shí)，一般的數(shù)據(jù)處理就可以了，因此用一般的軟件和硬件工具就能夠構(gòu)造系統(tǒng)。所以，不但能夠縮短上市時(shí)間而且能夠獲得低價(jià)和低功率的設(shè)備。
雖然參照特定的實(shí)施例描述了發(fā)明，但是僅在描述的意義上應(yīng)該分析實(shí)施例。對(duì)所描述的實(shí)施例可以作一些變更，這對(duì)精通技術(shù)的人來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。所以，本發(fā)明的合法范圍應(yīng)該由附加的權(quán)利要求書(shū)的精神來(lái)界定。
權(quán)利要求
1．一種在基站使用閉發(fā)射分集技術(shù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中的移動(dòng)站的最佳加權(quán)估算器，該最佳加權(quán)估算器包括用于使多徑信道與基站信號(hào)分開(kāi)和輸出信道矩陣信號(hào)的信道分離器；用于對(duì)采用定點(diǎn)法的加權(quán)編碼和輸出加權(quán)向量矩陣信號(hào)的加權(quán)向量集發(fā)生器；用于根據(jù)信道矩陣信號(hào)和加權(quán)向量矩陣信號(hào)輸出最佳加權(quán)的加權(quán)向量確定器；以及用于輸出把最佳加權(quán)信號(hào)反饋到基站的信號(hào)的最佳加權(quán)反饋單元。
2．權(quán)利要求1的最佳加權(quán)估算器，其中信道分離器包括天線；用于把通過(guò)天線接收到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成中頻信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換器；用于分離來(lái)自中頻信號(hào)的許多信道的信息的多徑信道分離器；和用于把許多信道的信息分離到許多天線信道和以信道矩陣信號(hào)形式輸出許多信道和許多天線信道的信息的乘積的多天線信道分離器。
3．權(quán)利要求1的最佳加權(quán)估算器，其中把加權(quán)向量矩陣信號(hào)列為使二個(gè)相鄰向量之間差分的變化減到最小程度的最小變化表。
4．權(quán)利要求1的最佳加權(quán)估算器，其中把加權(quán)向量矩陣信號(hào)列為表示在最小變化表中二個(gè)相鄰向量之間的差分的差分最小變化表。
5．權(quán)利要求1的最佳加權(quán)估算器，其中加權(quán)向量集發(fā)生器包括用于接收每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目和天線的數(shù)目的輸入單元；用于當(dāng)把每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目的天線數(shù)目次方存儲(chǔ)在許多迭代存儲(chǔ)寄存器時(shí)把對(duì)應(yīng)于天線的數(shù)目的輸出向量置位到0，把輸出向量填充在為迭代存儲(chǔ)寄存器的數(shù)目的數(shù)值和天線的數(shù)目之乘積的輸出矩陣中的第一列，把在輸出矩陣內(nèi)非零元素標(biāo)志中的第一元素置位到1和把迭代寄存器的數(shù)值置位到2的第一置位單元；用于迭代寄存器的數(shù)值與迭代存儲(chǔ)寄存器的數(shù)目的數(shù)值相比較的比較器；用于輸出輸出矩陣和輸出矩陣的非零元素標(biāo)志的輸出單元；用于把位置寄存器的數(shù)值置位到1和把結(jié)果存儲(chǔ)寄存器的數(shù)值置位到通過(guò)由迭代寄存器的數(shù)值減去1所得到的數(shù)值的第二置位單元；以及用于采用每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目對(duì)結(jié)果存儲(chǔ)寄存器的數(shù)值執(zhí)行模塊化運(yùn)算的運(yùn)算單元。
6．權(quán)利要求1的最佳加權(quán)估算器，其中加權(quán)向量確定器包括用于形成代碼本表和差分代碼本表的代碼本發(fā)生器；用于把最大接收功率、最大接收信號(hào)標(biāo)志、迭代寄存器的數(shù)值和接收功率的數(shù)值分別置位到預(yù)定值的置位單元；用于迭代寄存器的數(shù)值與預(yù)定值相比較的第一比較器；用于輸出最大接收功率標(biāo)志的輸出單元；用于根據(jù)差分代碼本計(jì)算加權(quán)并把它作為接收功率寄存器的數(shù)值存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器；以及用于接收功率寄存器的數(shù)值與最大接收功率相比較的第二比較器。
7．權(quán)利要求1的最佳加權(quán)估算器，其中最佳加權(quán)包括使移動(dòng)站的接收信號(hào)對(duì)干擾/噪聲比率增加到最大程度的加權(quán)。
8．權(quán)利要求1的最佳加權(quán)估算器，其中加權(quán)向量確定器按照采用固有方法的查表法輸出加權(quán)。
9．權(quán)利要求1的最佳加權(quán)估算器，其中編碼包括非二進(jìn)制葛萊編碼。
10．一種在基站采用閉發(fā)射分集技術(shù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)中移動(dòng)站的最佳加權(quán)估算方法，最佳加權(quán)估算方法包括步驟為(a)使多徑信道與基站的信號(hào)分開(kāi)并輸出信道矩陣信號(hào)；(b)對(duì)采用定點(diǎn)法的加權(quán)編碼并輸出加權(quán)向量矩陣信號(hào)；(c)根據(jù)信道矩陣信號(hào)和加權(quán)向量矩陣信號(hào)輸出最佳加權(quán)；以及(d)輸出用于把最佳加權(quán)信號(hào)反饋到基站的信號(hào)。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的最佳加權(quán)估算方法，其中步驟(a)包括步驟為(11a)接收來(lái)自基站的信號(hào)；(11b)把在步驟(11a)中接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換成中頻信號(hào)；(11c)使在步驟(11b)中來(lái)自中頻信號(hào)的許多信道信息分開(kāi)；和(11d)把在步驟(11c)中獲得的許多信道的信息分離到許多天線信道并以信道矩陣信號(hào)的形式輸出許多信道和許多天線信道的信息乘積。
12．根據(jù)權(quán)利要求10所述的最佳加權(quán)估算方法，其中把加權(quán)向量矩陣信號(hào)列為使二個(gè)相鄰向量之間差分的變化減至最小程度的最小變化表。
13．根據(jù)權(quán)利要求10所述的最佳加權(quán)估算方法，其中把加權(quán)向量矩陣信號(hào)列為表示在最小變化表中二個(gè)相鄰向量之間差分的差分最小變化表。
14．根據(jù)權(quán)利要求10所述的最佳加權(quán)估算方法，其中步驟(b)包括步驟為(14a)接收用于每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目和天線的數(shù)目；(14b)當(dāng)把每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目的天線數(shù)目次方存儲(chǔ)在多個(gè)迭代存儲(chǔ)寄存器時(shí)，把對(duì)應(yīng)于天線的數(shù)目的輸出向量置位到0，把輸出向量填充在為迭代存儲(chǔ)寄存器的數(shù)目的數(shù)值和天線的數(shù)目之乘積的輸出矩陣中的第一列，把在輸出矩陣內(nèi)非零元素標(biāo)志中的第一元素置位到1和把迭代寄存器的數(shù)值置位到2；(14c)當(dāng)?shù)拇嫫鞯臄?shù)值大于迭代存儲(chǔ)寄存器的數(shù)目的數(shù)值時(shí)執(zhí)行步驟(14d)而當(dāng)?shù)拇嫫鞯臄?shù)值等于或小于迭代存儲(chǔ)寄存器的數(shù)目的數(shù)值時(shí)執(zhí)行步驟(14e)；(14d)輸出輸出矩陣和輸出矩陣的非零元素標(biāo)志并結(jié)束運(yùn)算；(14e)把位置寄存器的數(shù)值置位到1和把結(jié)果存儲(chǔ)器的數(shù)值置位到通過(guò)迭代寄存器的數(shù)值減去1所獲得的數(shù)值；(14f)當(dāng)采用用于每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目對(duì)結(jié)果存儲(chǔ)寄存器的數(shù)值進(jìn)行模塊化運(yùn)算的結(jié)果為0時(shí)執(zhí)行步驟(14g)而當(dāng)結(jié)果不為0時(shí)執(zhí)行步驟(14h)；(14g)把位置寄存器的數(shù)值加1和使通過(guò)把用于每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目除以結(jié)果存儲(chǔ)寄存的數(shù)值得到固定的整數(shù)值，設(shè)定為結(jié)果存儲(chǔ)寄存器的新數(shù)值；以及(14h)把采用用于每根天線的最佳加權(quán)的可能數(shù)值的數(shù)目對(duì)與位置寄存器的數(shù)值相對(duì)應(yīng)的地址上的輸出向量數(shù)值加1的結(jié)果進(jìn)行模塊化運(yùn)算所獲得的數(shù)值設(shè)定為與位置寄存器的數(shù)值相對(duì)應(yīng)的地址上的新輸出向量數(shù)值，把在輸出矩陣寄存器中的下一列設(shè)定為輸出向量寄存器的數(shù)值，使迭代寄存器的數(shù)值增加1，轉(zhuǎn)回到步驟(14c)以執(zhí)行下一步的運(yùn)算。
15．根據(jù)權(quán)利要求10所述的最佳加權(quán)估算方法，其中步驟(c)包括步驟為(15a)從基本葛萊函數(shù)取得可以綜合的代碼本向量信息，形成代碼本表，并且形成由在代碼本表中二個(gè)相鄰向量之間的差分組成的差分代碼本表；(15b)從代碼本表取得起始加權(quán)向量，形成信道相關(guān)矩陣和起始加權(quán)向量的乘積，并且把最大接收功率置位到0，把最大接收信號(hào)標(biāo)志置位到1、把迭代寄存器的數(shù)值置位到2和把接收功率寄存器的數(shù)值置位到0；(15c)當(dāng)?shù)拇嫫鞯臄?shù)值等于或小于1時(shí)執(zhí)行步驟(15e)而當(dāng)?shù)拇嫫鞯臄?shù)值大于1時(shí)執(zhí)行步驟(15d)；(15d)結(jié)束運(yùn)算和輸出最大接收信號(hào)標(biāo)志；(15e)把在對(duì)應(yīng)于在差分代碼本表內(nèi)迭代寄存器的數(shù)值的地址上的差分加權(quán)向量取為第一寄存器的數(shù)值，把在對(duì)應(yīng)于迭代寄存器的數(shù)值的地址上的差分加權(quán)向量標(biāo)志取為位置寄存器的數(shù)值、把在對(duì)應(yīng)于在信道相關(guān)矩陣中位置寄存器的數(shù)值的地址上的向量與第一寄存器的數(shù)值相乘的結(jié)果作為第二寄存器的數(shù)值存儲(chǔ)，把相當(dāng)于第一寄存器數(shù)值的共軛數(shù)值和第三寄存器向量的乘積中的實(shí)數(shù)的二倍的數(shù)值作為第四寄存器的數(shù)值存儲(chǔ)，把第三寄存器向量與第二寄存器向量之和作為新的第三寄存器向量存儲(chǔ)，以及把接收功率寄存器現(xiàn)存的數(shù)值、第四寄存器的數(shù)值與用在對(duì)應(yīng)于第二寄存器向量中的位置寄存器的數(shù)值的地址上的元素乘以第一寄存器的共軛值的結(jié)果之和作為接收功率寄存器的新數(shù)值存儲(chǔ)；(15f)當(dāng)接收功率寄存器的數(shù)值大于最大接收功率時(shí)執(zhí)行步驟(15g)而當(dāng)接收功率寄存器的數(shù)值等于或小于最大接收功率時(shí)執(zhí)行步驟(15h)；(15g)用接收功率寄存器的數(shù)值置換最大接收功率和用迭代寄存器的數(shù)值置換最大接收功率標(biāo)志；以及(15h)增大迭代寄存器的數(shù)值和執(zhí)行步驟(15c)。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的最佳加權(quán)估算方法，其中步驟(15e)包括步驟為把在對(duì)應(yīng)于差分代碼本表中迭代寄存器的數(shù)值的地址上差分加權(quán)向量取為第一寄存器的數(shù)值和把在對(duì)應(yīng)于迭代寄存器的數(shù)值的地址上的差分加權(quán)向量標(biāo)志取為位置寄存器的數(shù)值；當(dāng)由第一寄存器和位置寄存器的數(shù)值組成的列向量的圖樣與以前的圖樣中一個(gè)圖樣相同時(shí)，把由第一寄存器和第二寄存器的結(jié)果寄存器中的位置寄存器的數(shù)值組成的列向量取為第二寄存器的數(shù)值，而當(dāng)列向量的圖樣是一種新圖樣時(shí)，把第二寄存器的數(shù)值置位到通過(guò)用第一寄存器的數(shù)值乘以在對(duì)應(yīng)于信道相關(guān)矩陣中的位置寄存器的數(shù)值的地址上的向量所獲得數(shù)值并把該置位數(shù)值作為表示結(jié)果寄存器的地址的列向量存儲(chǔ)；以及把相當(dāng)于在第一寄存器數(shù)值的共軛數(shù)值和第三寄存器向量的乘積中的實(shí)數(shù)二倍的數(shù)值作為第四寄存器的數(shù)值存儲(chǔ)、把第三寄存器向量和第二寄存器向量之和作為新的第三寄存器向量存儲(chǔ)，以及把接收功率寄存器的現(xiàn)存的數(shù)值、第四寄存器的數(shù)值與用在對(duì)應(yīng)于第二寄存器向量中的位置寄存器的數(shù)值的地址上的元素乘以第一寄存器的數(shù)值的結(jié)果之和作為接收功率寄存器的新數(shù)值存儲(chǔ)。
17．根據(jù)權(quán)利要求10所述的最佳加權(quán)估算方法，其中在步驟(b)中的編碼包括非二進(jìn)制葛萊編碼。
18．根據(jù)權(quán)利要求10所述的最佳加權(quán)估算方法，其中根據(jù)采用步驟(c)中的固有方法的查表法輸出最佳加權(quán)。
全文摘要
為基站采用閉路發(fā)射分集技術(shù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)提供移動(dòng)站的最佳加權(quán)估算設(shè)備和方法。按常規(guī)，對(duì)最佳加權(quán)估算器來(lái)說(shuō)為了計(jì)算接收功率應(yīng)該應(yīng)用存儲(chǔ)在查表中的所有加權(quán)向量，因此當(dāng)有許多天線時(shí)計(jì)算量顯著地增加。為了克服這樣的問(wèn)題，近似地調(diào)整查表中的加權(quán)以便能夠使二個(gè)相鄰向量之間差分的變化減至最小程度。用加權(quán)向量之間差分向量獲得最佳加權(quán)，從而簡(jiǎn)化接收功率的計(jì)算。所以，能夠使移動(dòng)站的功率損失減到最低程度。
文檔編號(hào)H04B7/26GK1317891SQ01116360
公開(kāi)日2001年10月17日 申請(qǐng)日期2001年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月10日
發(fā)明者金成珍, 李镕錫 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社