專利名稱：利用多天線發(fā)送和接收信號(hào)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用多天線發(fā)送和接收信號(hào)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
利用多天線發(fā)送和接收信號(hào)的方法比利用單天線的常規(guī)方法具有更高的信道使用效率。這種利用多天線的方法包括在發(fā)送側(cè)通過利用多天線獲得發(fā)射分集的方法，以及在接收側(cè)通過利用多天線獲得接收分集的方法。另外，還提供通過在發(fā)送側(cè)和接收側(cè)都利用多天線獲得發(fā)射和接收分集的方法，以及在通過聚束來優(yōu)化發(fā)送側(cè)之后形成發(fā)送和接收信號(hào)的并行信道的方法。
在發(fā)送側(cè)和接收側(cè)都使用多天線的方法，使用這些多天線執(zhí)行聚束，然后執(zhí)行注水(water filling)和發(fā)送側(cè)的優(yōu)化，在相同的信道環(huán)境下提供更高的發(fā)送速度或更大的容量。然而，在使用頻分雙工FDD的系統(tǒng)中，由于使用分離的信道(帶寬)進(jìn)行發(fā)送和接收，接收信道信息不同于發(fā)送信道信息。因此，接收側(cè)應(yīng)該估算信道信息并發(fā)送所估算的信息到發(fā)送側(cè)，這樣發(fā)送側(cè)就能夠“知道”該發(fā)送信道的信息。結(jié)果增加了天線的數(shù)量，所需天線的數(shù)量是信道信息所需天線的數(shù)量的兩倍。如果信道條件不斷改變，那么信道信息到發(fā)送側(cè)的發(fā)射周期就會(huì)變快，從而導(dǎo)致信道使用效率的惡化。
為了解決這些問題，在一個(gè)發(fā)射區(qū)內(nèi)包括一個(gè)基站和多個(gè)用戶通信終端的常規(guī)蜂窩式通信系統(tǒng)中，基站假定某個(gè)發(fā)射信道。然后基站執(zhí)行聚束以優(yōu)化它自身到假定的發(fā)射信道。每個(gè)通信終端測量接收信號(hào)的有效信噪比(ESNR)，并且發(fā)送所測量的ESNR到基站。接著，在預(yù)定的時(shí)間周期期間，基站比較從各個(gè)通信終端中接收的ESNR值，并發(fā)送信號(hào)到具有最佳信道狀態(tài)的通信終端。接著，在下預(yù)定的時(shí)間周期，基站再次搜索具有最佳信道狀態(tài)的通信終端，并且發(fā)送信號(hào)到具有最佳狀態(tài)的通信終端中。這被稱為多用戶發(fā)送方法。然而，由于基站要執(zhí)行聚束并發(fā)送這些射束，因此就很難在多用戶發(fā)送方法中優(yōu)化基站。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種利用多天線發(fā)送和接收信號(hào)的裝置和方法，它允許具有多發(fā)送天線的基站通過利用預(yù)先從具有多接收天線的通信終端中接收的反饋值來選擇具有最佳信道狀態(tài)的通信終端，并發(fā)送信號(hào)到所選擇的通信終端。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的一個(gè)特征，它提供一種信號(hào)發(fā)射裝置，它利用多天線將信號(hào)發(fā)送到多個(gè)接收裝置，該發(fā)送裝置包括V產(chǎn)生器，它為預(yù)定信道產(chǎn)生聚束矩陣V；注水單元，它對與接收裝置預(yù)先約定的訓(xùn)練信號(hào)不執(zhí)行注水，而對所要發(fā)送的用戶信號(hào)執(zhí)行注水，注水是通過利用V矩陣和預(yù)先確定的控制值來執(zhí)行；V運(yùn)算單元，它將從該注水單元輸出的信號(hào)乘以V矩陣，并通過多天線發(fā)送所乘的結(jié)果；以及控制值檢測器，它通過多天線從接收裝置所接收的信號(hào)中提取控制值，并把這些提取值中的最大值輸出到注水單元?？刂浦悼梢允怯行旁氡?ESNR)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一個(gè)特征，它提供多個(gè)利用多天線接收通過多個(gè)信道從發(fā)送裝置發(fā)送的信號(hào)的信號(hào)接收裝置，每個(gè)信號(hào)接收裝置包括信道估算和UH產(chǎn)生器，它估算訓(xùn)練信號(hào)所經(jīng)過的信道的狀態(tài)，并且如果接收到與發(fā)送裝置預(yù)先約定的訓(xùn)練信號(hào)，就處理所估算的信道狀態(tài)信息以便為該信道產(chǎn)生包括接收側(cè)一維矩陣UH的矩陣，UH運(yùn)算單元，它通過把從多天線接收的信號(hào)乘以UH來進(jìn)行解碼；有效信噪比計(jì)算器，如果接收到訓(xùn)練信號(hào)它就從解碼期間檢測到的噪聲和除了UH之外的矩陣中來計(jì)算ESNR，并且通過多天線輸出該ESNR到發(fā)送裝置中。所估算的信道狀態(tài)信息可以通過奇異值分解進(jìn)行處理。該ESNR可以利用下面的方程式來計(jì)算ESNR=A1ViiA1ΣVij(i≠j)+N2,]]>其中除UH之外的矩陣分別是信道增益矩陣A1和聚束矩陣Vij，而N表示噪聲。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一個(gè)特征，它提供一種信號(hào)發(fā)送和接收系統(tǒng)，其中信號(hào)在一個(gè)發(fā)送裝置和多個(gè)接收裝置之間進(jìn)行發(fā)射和接收，發(fā)送裝置和接收裝置擁有各自的多天線，信號(hào)發(fā)送裝置包括V產(chǎn)生器，它為預(yù)定的信道產(chǎn)生聚束矩陣V；注水單元，它對與接收裝置預(yù)先約定的訓(xùn)練信號(hào)不執(zhí)行注水，而對所要發(fā)送的用戶信號(hào)執(zhí)行注水，注水是利用V矩陣和預(yù)先確定的控制值來執(zhí)行；V運(yùn)算單元，它將從注水單元輸出的信號(hào)乘以V矩陣，并通過多天線發(fā)送所乘的結(jié)果；以及控制值檢測器，它從接收裝置通過多天線接收的信號(hào)中提取控制值，并輸出這些提取值中的最大值到注水單元，并且該信號(hào)接收裝置包括信道估算和UH產(chǎn)生器，它估算訓(xùn)練信號(hào)所經(jīng)過的信道的狀態(tài)，并且如果接收到訓(xùn)練信號(hào)，就處理所估算的信道狀態(tài)信息以便為該信道產(chǎn)生包括接收側(cè)一維矩陣UH的矩陣；UH運(yùn)算單元，它通過把從多天線接收的信號(hào)乘以UH來進(jìn)行解碼；以及控制值計(jì)算器，如果接收到訓(xùn)練信號(hào)，它就從解碼期間檢測到的噪聲和除了UH之外的矩陣中來計(jì)算預(yù)定的控制值，并且通過多天線輸出該計(jì)算結(jié)果到發(fā)送裝置。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一個(gè)特征，它提供一種利用多天線來發(fā)射信號(hào)到多個(gè)信號(hào)接收裝置中的信號(hào)發(fā)送方法，該方法包括(a)為預(yù)定信道設(shè)定聚束矩陣V；(b)將該V矩陣和與信號(hào)接收裝置預(yù)先約定的訓(xùn)練信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，并通過多天線發(fā)送該運(yùn)算結(jié)果；(c)從各自的接收裝置中接收信號(hào)，提取包含在所接收的信號(hào)中的預(yù)定控制值，并且通過比較提取的控制值來選擇具有最佳信道狀態(tài)的接收裝置；以及(d)通過多天線發(fā)送用戶信號(hào)到所選擇的接收裝置。這些控制值可以是ESNR，并且(d)可以進(jìn)一步包括(d1)將注水施加到使用這些控制值中最大控制值的用戶信號(hào)中；以及(d2)將施加注水的用戶信號(hào)乘以V矩陣并通過多天線發(fā)送所乘的結(jié)果。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一個(gè)特征，它提供一種利用多天線來接收經(jīng)過多個(gè)信道從發(fā)送裝置中發(fā)送的信號(hào)的信號(hào)接收方法，該方法包括(a)接收與該發(fā)送裝置預(yù)先約定的訓(xùn)練信號(hào)，并估算訓(xùn)練信號(hào)所經(jīng)過的信道的狀態(tài)；(b)處理所估算的信道狀態(tài)信息以便產(chǎn)生包括接收側(cè)一維矩陣的多個(gè)矩陣；(c)通過將接收側(cè)的一維矩陣乘以該訓(xùn)練信號(hào)來進(jìn)行解碼；以及(d)利用在解碼期間檢測到的噪聲和在(b)生成的除接收側(cè)一維矩陣之外的矩陣來計(jì)算有效信噪比(ESNR)，并且發(fā)送所計(jì)算的ESNR到發(fā)送裝置。
上述信號(hào)接收方法還包括(e)發(fā)送裝置接收由接收裝置發(fā)送的用戶信號(hào)，和(f)通過將接收到的用戶信號(hào)乘以該接收側(cè)一維矩陣來進(jìn)行解碼。同樣，ESNR可以由下面的方程式計(jì)算ESNR=A1ViiA1ΣVij(i≠j)+N2,]]>其中在(b)生成的除接收側(cè)一維矩陣之外的矩陣分別是信道增益矩陣A1，聚束矩陣Vij，而N表示噪聲。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一個(gè)特征，它提供一種在一個(gè)發(fā)送裝置和多個(gè)接收裝置之間發(fā)射和接收信號(hào)的信號(hào)發(fā)送和接收方法，發(fā)送裝置和接收裝置擁有各自的多天線，該方法包括(a)在發(fā)送裝置為預(yù)定的信道設(shè)定聚束矩陣V；(b)將該V矩陣和與信號(hào)接收裝置預(yù)先約定的訓(xùn)練信號(hào)運(yùn)算，并通過多天線發(fā)送該運(yùn)算結(jié)果；(c)在接收裝置中，接收訓(xùn)練信號(hào)，并估算訓(xùn)練信號(hào)所經(jīng)過的信道的狀態(tài)；(d)處理所估算的信道狀態(tài)信息以便產(chǎn)生包括接收側(cè)一維矩陣的多個(gè)矩陣；(e)通過將信道接收側(cè)的一維矩陣乘以訓(xùn)練信號(hào)來進(jìn)行解碼；(f)利用在解碼期間檢測到的噪聲和在(d)中生成的除接收側(cè)一維矩陣之外的矩陣來計(jì)算有效信噪比(ESNR)，并且發(fā)送所計(jì)算的ESNR到發(fā)送裝置；和(g)發(fā)送裝置從信號(hào)接收裝置中提取ESNR，通過利用該提取的ESNR值選擇具有最佳信道狀態(tài)的接收裝置，并通過多天線將用戶信號(hào)發(fā)送到所選擇的接收裝置。
該信號(hào)發(fā)射和接收方法還包括(h)所選擇的接收裝置通過將接收的用戶信號(hào)乘以接收側(cè)一維矩陣來進(jìn)行解碼。同樣，在(f)中，ESNR可以由下面的方程式計(jì)算ESNR=A1ViiA1ΣVij(i≠j)+N2,]]>
其中在(d)中生成的除接收側(cè)一維矩陣之外的矩陣分別是信道增益矩陣A1和聚束矩陣Vij，而N表示噪聲。此外，(g)還包括(g1)從接收的信號(hào)中提取ESNR；(g2)相互比較這些提取的ESNR以便選擇最大的ESNR；(g3)將注水施加到使用最大ESNR的用戶信號(hào)中；以及(g4)將施加注水的用戶信號(hào)乘以V矩陣，并通過多天線發(fā)射所乘的結(jié)果。


通過結(jié)合附圖對優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。其中圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用多天線發(fā)送和接收信號(hào)的系統(tǒng)框圖；圖2是舉例說明了隨著時(shí)間的進(jìn)行由圖1的系統(tǒng)發(fā)送和接收的信號(hào)的示意圖；圖3是舉例說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用多天線發(fā)送信號(hào)的方法流程圖；圖4是舉例說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用多天線接收信號(hào)的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
在2002年8月30日申請的標(biāo)題為“利用多天線發(fā)射和接收信號(hào)的方法和裝置”的韓國專利申請No.2002-51881在這里全文引用作為參考。
在下文將參考附圖更全面的描述本發(fā)明，其中附圖中所示的是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而本發(fā)明可以包含有不同的形式，并且不應(yīng)當(dāng)被理解為對在此提出的實(shí)施例的限制。更確切地，這些提供的實(shí)施例是使該方案得到徹底和完全的公開，并且使本領(lǐng)域技術(shù)人員可以完全理解本發(fā)明的范圍。相同的數(shù)字始終表示相同的元件。
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的利用多天線發(fā)送和接收信號(hào)的系統(tǒng)框圖。參考圖1，該信號(hào)發(fā)送和接收系統(tǒng)包括發(fā)送裝置110和接收裝置120。該發(fā)送裝置110包括注水單元111，V運(yùn)算單元112，V產(chǎn)生器113，發(fā)送側(cè)多天線單元114，和有效信噪比(ESNR)檢測器115。接收裝置120包括接收側(cè)多天線單元121，UH運(yùn)算單元122，信道估算和UH產(chǎn)生器123，和ESNR計(jì)算器124。發(fā)送裝置110可以是移動(dòng)通信系統(tǒng)中的基站，而接收裝置120可以是與該基站進(jìn)行通信的用戶通信終端。為方便起見，圖1只示出了接收裝置120，但是也可以提供多個(gè)接收裝置。
V產(chǎn)生器113選擇信道(在下文由H表示)以生成聚束矩陣V。如下面方程式1中所示通過利用奇異值分解(SVD)來表示所選擇的信道H。
H＝UAVH....... (1)在等式1中，U表示利用SVD獲得的信道的接收側(cè)一維矩陣，A表示對角矩陣，它由在SVD之后獲得的奇異值組成，其中奇異值表示各個(gè)信道獨(dú)立產(chǎn)生的增益，而VH表示在SVD之后獲得的信道發(fā)送側(cè)一維矩陣的厄密共軛(Hermitian)轉(zhuǎn)置矩陣。矩陣H的每個(gè)元素通常具有正態(tài)分布。
V是滿足上面方程式1的所選信道H的一維矩陣，其中VVH＝1。
在多信道系統(tǒng)中為了優(yōu)化信道的狀態(tài)，注水單元111利用由V產(chǎn)生器113產(chǎn)生的聚束矩陣V和在ESNR檢測器115中選擇的ESNR值來對將要發(fā)送的用戶信號(hào)執(zhí)行注水。結(jié)果，更多的功率被分配到具有較高ESNR的較好信道上。注水單元111對訓(xùn)練信號(hào)不執(zhí)行注水，而對要被發(fā)送到所選擇的用戶的信號(hào)執(zhí)行注水。訓(xùn)練信號(hào)是在接收裝置和發(fā)送裝置之間預(yù)先約定的信號(hào)。
V運(yùn)算單元112將V矩陣與從注水單元111輸出的信號(hào)相乘，以使發(fā)送側(cè)多天線單元114產(chǎn)生本征射束。這種聚束方法形成了發(fā)送側(cè)和接收側(cè)之間的并行信道。從V運(yùn)算單元112輸出的信號(hào)通過發(fā)送側(cè)多天線單元114進(jìn)行發(fā)射。
ESNR檢測器115檢測通過發(fā)送側(cè)多天線單元114從相應(yīng)的接收裝置120中發(fā)射的信道的ESNR值，比較相互檢測的ESNR值以便選擇最大ESNR值，并將最大的ESNR值提供到注水單元111中。
接收裝置120的信道估算和UH產(chǎn)生器123估算通過接收側(cè)多天線單元121所接收的訓(xùn)練信號(hào)的信道信息H1。信道估算和UH產(chǎn)生器123在估算的信道信息H1上執(zhí)行SVD以便生成U1H。估算的信道信息H1通?？梢耘c由發(fā)送裝置110選擇的信道信息H有略微的不同。
UH運(yùn)算單元122通過將U1H乘以從接收側(cè)多天線單元121中輸出的訓(xùn)練信號(hào)來執(zhí)行解碼，并且在形成到接收裝置120的并行信道中起作用。
ESNR計(jì)算器124通過利用在該UH運(yùn)算單元122中解碼所檢測的噪聲，和在信道估算和UH產(chǎn)生器123中從SVD運(yùn)算中的輸出值來計(jì)算ESNR，并且通過接收側(cè)多天線單元121來發(fā)送所計(jì)算的ESNR值到發(fā)送裝置110。
現(xiàn)在，將參考圖1至圖4描述圖1中利用多天線的信號(hào)發(fā)送和接收系統(tǒng)的操作。圖2舉例說明在預(yù)定周期期間通過圖1的信號(hào)發(fā)送和接收系統(tǒng)所發(fā)送和接收的信號(hào)。圖3和圖4是分別舉例說明了利用多天線的信號(hào)發(fā)送方法和信號(hào)接收方法的流程圖。
簡要地，一個(gè)信號(hào)發(fā)送裝置和信號(hào)接收裝置通過如下所述的多天線進(jìn)行通信。首先，發(fā)送裝置110發(fā)送訓(xùn)練信號(hào)201，并選擇具有最佳信道狀態(tài)的接收裝置，接著發(fā)送用戶信號(hào)到所選擇的接收裝置。如圖2中所示，訓(xùn)練信號(hào)201在0-T1時(shí)間周期期間被發(fā)送。發(fā)送裝置110的注水單元111在訓(xùn)練信號(hào)201傳輸期間不執(zhí)行注水，并實(shí)際上輸出這一訓(xùn)練信號(hào)210。V產(chǎn)生器113為任意信道設(shè)定V矩陣(步驟301)。V運(yùn)算單元112將訓(xùn)練信號(hào)201乘以該V矩陣，由此執(zhí)行本征聚束。接著，V運(yùn)算單元112通過發(fā)送側(cè)多天線單元114來發(fā)射該結(jié)果信號(hào)(步驟302)。
ESNR檢測器115檢測通過發(fā)送側(cè)多天線單元114從相應(yīng)接收裝置120中接收的信號(hào)的ESNR值，并且從檢測到的ESNR值中選擇最大值(步驟303)。也就是選擇與V產(chǎn)生器113中任意選擇的信道最佳匹配的接收裝置120。發(fā)送裝置110發(fā)送用戶信號(hào)到所選擇的接收裝置120(步驟304)。圖2中的最佳用戶檢測信號(hào)202表示在T1-T2時(shí)間周期期間從相應(yīng)接收裝置120中發(fā)送的ESNR值。圖2中所示的將被發(fā)送的信號(hào)203表示在T2-T3時(shí)間周期期間將從發(fā)送裝置110發(fā)送到所選擇的接收裝置120中的用戶信號(hào)。該用戶信號(hào)首先根據(jù)注水值接受注水，其中注水值是以最大ESNR值為基礎(chǔ)來確定。然后，結(jié)果信號(hào)與V矩陣相乘以便產(chǎn)生本征射束，接著它通過發(fā)送側(cè)多天線單元114被發(fā)送。
接收裝置120的信道估算和UH產(chǎn)生器123估算從發(fā)送裝置110中接收的訓(xùn)練信號(hào)的信道狀態(tài)H1(步驟401)。執(zhí)行信道估算以便獲得有關(guān)訓(xùn)練信號(hào)所經(jīng)過的信道的狀態(tài)信息H1。這種信道狀態(tài)信息可以通過任何常規(guī)的方法來輕松獲得，such as a method described in“Blind Identification of MIMOchannelsa closed form solution based on second order statistics”，by Barroso.V.and Xavier.J.，Conference Record of the Thirty-ThirdAsilomar Conference on Signal，System and Computer，Vol.1，pages 70-74，issued in 1999.(例如一種在1999年公開的由Barroso.V.和Xavier.j.在第三十三屆信號(hào)、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)Asilomar會(huì)議的會(huì)議記錄中，Vol.1第70-74頁“MIMO信道的盲識(shí)別基于第二統(tǒng)計(jì)的閉環(huán)式方案”中描述的方法)。
估算的信道狀態(tài)信息H1可以利用如下面方程式2中所示的SVD來表示(步驟402)。
H1＝U1A1V1H....... (2)UH運(yùn)算單元122通過將在SVD之后得到的U1H乘以從接收側(cè)多天線單元121中輸出的訓(xùn)練信號(hào)來進(jìn)行解碼(步驟403)。解碼信號(hào)如下面方程式3中的表示。
在接收信號(hào)上由U1H解碼的信號(hào)＝A1V1VHX+N....... (3)在等式3中，N表示高斯噪聲，X表示將要由發(fā)送裝置110發(fā)送的信號(hào)，A1表示在由接收裝置120發(fā)送的信道H1上通過執(zhí)行SVD得到的奇異矩陣。
因此，如果獲得的V1VH是作為在其對角線上具有1值的矩陣，接收裝置120就檢測由平行于對應(yīng)各自天線的發(fā)送裝置110所發(fā)送的信號(hào)。然而，由于發(fā)送裝置110在任意信道H上執(zhí)行了V矩陣運(yùn)算，V1VH將產(chǎn)生在其對角線上不具有1值而具有錯(cuò)誤的矩陣。通過使用ESNR，可以檢測到在由發(fā)送裝置110選擇的具有最佳狀態(tài)信道的接收裝置120。利用對信道H1執(zhí)行SVD所得到的結(jié)果，和由UH運(yùn)算單元122進(jìn)行解碼所檢測到的噪聲通過下面的方程式4來計(jì)算ESNR。
ESNR=A1ViiA1ΣVij(i≠j)+N2,....(4)]]>ESNR計(jì)算器124利用等式4來計(jì)算ESNR，并經(jīng)過接收側(cè)多天線單元121將ESNR發(fā)送到發(fā)送裝置110(步驟404)。這樣的ESNR傳輸由在包括發(fā)送裝置110的小區(qū)內(nèi)的所有接收裝置120來執(zhí)行。
接著，接收裝置120接收從發(fā)送裝置110中發(fā)送的用戶信號(hào)(步驟405)。用戶信號(hào)被發(fā)送到由該發(fā)送裝置110所選擇的接收裝置120。接收的用戶信號(hào)通過UH運(yùn)算單元122進(jìn)行解碼。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)送裝置利用從接收裝置發(fā)送的ESNR信息來執(zhí)行本征聚束。因此，不需要任何信道信息就可以獲得高信道效率。同樣，由于使用了本征聚束單元，就形成在一個(gè)發(fā)送裝置和接收裝置之間的并行信道。因此，通過在接收裝置中使用多天線，就可以獲得高效率的傳輸。
在這里已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，雖然使用了特定術(shù)語，但它們只是作為在一般和描述性意義上的使用和解釋，而不是出于限制的目的。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解在不脫離在下面的權(quán)利要求中闡明的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以在形式和細(xì)節(jié)上進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)發(fā)送裝置，它利用多天線將信號(hào)發(fā)送到多個(gè)接收裝置中，該發(fā)送裝置包括一個(gè)V產(chǎn)生器，它為預(yù)定的信道產(chǎn)生聚束矩陣V；一個(gè)注水單元，它對與接收裝置預(yù)先約定的訓(xùn)練信號(hào)不執(zhí)行注水，而對所要發(fā)送的用戶信號(hào)執(zhí)行注水，注水是利用上述V矩陣和預(yù)先確定的控制值來執(zhí)行；一個(gè)V運(yùn)算單元，它將從該注水單元輸出的信號(hào)與V矩陣相乘，并通過多天線發(fā)送所乘的結(jié)果；以及一個(gè)控制值檢測器，它從接收裝置通過多天線所接收的信號(hào)中提取控制值，并輸出這些提取值中的最大值到注水單元。
2.如權(quán)利要求1中所述的信號(hào)發(fā)送裝置，其中控制值是有效信噪比(ESNR)。
3.多個(gè)信號(hào)接收裝置，該接收裝置利用多天線來接收通過多個(gè)信道從發(fā)送裝置發(fā)送的信號(hào)，每個(gè)信號(hào)接收裝置包括一個(gè)信道估算和UH產(chǎn)生器，它估算訓(xùn)練信號(hào)所經(jīng)過的信道的狀態(tài)，并且如果接收到與發(fā)送裝置預(yù)先約定的訓(xùn)練信號(hào)，就處理所估算的信道狀態(tài)信息以便為該信道產(chǎn)生包括接收側(cè)一維矩陣UH的矩陣，一個(gè)UH運(yùn)算單元，它通過將從多天線接收的信號(hào)與UH相乘來進(jìn)行解碼；以及一個(gè)有效信噪比(ESNR)計(jì)算器，如果接收到訓(xùn)練信號(hào)，它從解碼期間檢測到的噪聲和除了UH之外的矩陣中計(jì)算ESNR，并且通過多天線輸出該ESNR到發(fā)送裝置。
4.如權(quán)利要求3中所述的信號(hào)接收裝置，其中估算的信道狀態(tài)信息的處理是通過奇異值分解來實(shí)現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求3中所述的信號(hào)接收裝置，其中ESNR是下面的方程式被計(jì)算的ESNR=A1ViiA1ΣVij(i≠j)+N2,]]>其中除UH之外的矩陣分別是信道增益矩陣A1和聚束矩陣Vij，而N表示噪聲。
6.一種信號(hào)發(fā)送和接收系統(tǒng)，其中信號(hào)在一個(gè)發(fā)送裝置和多個(gè)接收裝置之間被發(fā)射和接收，發(fā)送裝置和接收裝置擁有各自的多天線，信號(hào)發(fā)送裝置包括一個(gè)V產(chǎn)生器，它為預(yù)定的信道產(chǎn)生聚束矩陣V；一個(gè)注水單元，它對與接收裝置預(yù)先約定的訓(xùn)練信號(hào)不執(zhí)行注水，而對所要發(fā)送的用戶信號(hào)執(zhí)行注水，注水是利用上述V矩陣和預(yù)先確定的控制值來執(zhí)行；一個(gè)V運(yùn)算單元，它將從該注水單元輸出的信號(hào)與V矩陣相乘，并通過多天線發(fā)送所乘的結(jié)果；以及一個(gè)控制值檢測器，它通過多天線從接收裝置接收到的信號(hào)中提取控制值，并發(fā)送這些提取值中的最大值到注水單元，以及信號(hào)接收裝置包括一個(gè)信道估算和UH產(chǎn)生器，它估算訓(xùn)練信號(hào)所經(jīng)過的信道的狀態(tài)，并且如果接收到與發(fā)送裝置預(yù)先約定的訓(xùn)練信號(hào)，就處理所估算的信道狀態(tài)信息以便為該信道產(chǎn)生包括接收側(cè)一維矩陣UH的矩陣；一個(gè)UH運(yùn)算單元，它通過將從多天線接收的信號(hào)與UH相乘來進(jìn)行解碼；以及一個(gè)控制值計(jì)算器，如果接收到訓(xùn)練信號(hào)，它就從解碼期間檢測到的噪聲和除了UH之外的矩陣中來計(jì)算預(yù)定的控制值，并且通過這些多天線輸出該計(jì)算結(jié)果到發(fā)送裝置。
7.一種信號(hào)發(fā)送方法，它利用多天線發(fā)射信號(hào)到多個(gè)信號(hào)接收裝置中，該方法包括(a)為預(yù)定信道設(shè)定聚束矩陣V；(b)將上述V矩陣和與信號(hào)接收裝置預(yù)先約定的訓(xùn)練信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，并通過多天線發(fā)送該運(yùn)算結(jié)果；(c)從各自接收裝置中接收信號(hào)，并提取包含在該接收信號(hào)中的預(yù)定控制值，并且通過比較這些提取的控制值來選擇具有最佳信道狀態(tài)的接收裝置；以及(d)通過多天線將用戶信號(hào)發(fā)送到所選擇的接收裝置中。
8.如權(quán)利要求7中所述的信號(hào)發(fā)送方法，其中控制值是ESNR。
9.如權(quán)利要求7中所述的信號(hào)發(fā)送方法，其中(d)還包括(d1)將注水施加到使用這些控制值中最大控制值的用戶信號(hào)中；以及(d2)將施加注水的用戶信號(hào)與V矩陣相乘，并通過多天線發(fā)送所乘的結(jié)果。
10.一種信號(hào)接收方法，它利用多天線來接收從一個(gè)發(fā)送裝置通過多個(gè)信道發(fā)送的信號(hào)，該方法包括(a)接收與發(fā)送裝置預(yù)先約定的訓(xùn)練信號(hào)，并估算訓(xùn)練信號(hào)所經(jīng)過的信道的狀態(tài)；(b)處理所估算的信道狀態(tài)信息以便產(chǎn)生多個(gè)包括接收側(cè)一維矩陣的矩陣；(c)通過把接收側(cè)的一維矩陣與上述訓(xùn)練信號(hào)相乘來進(jìn)行解碼；以及(d)利用在解碼期間檢測到的噪聲和在(b)中生成的除接收側(cè)一維矩陣之外的矩陣來計(jì)算有效信噪比(ESNR)，并且發(fā)送所計(jì)算的ESNR到發(fā)送裝置。
11.如權(quán)利要求10中所述的信號(hào)接收方法，還包括(e)發(fā)送裝置接收由接收裝置發(fā)送的用戶信號(hào)，以及(f)通過將接收的用戶信號(hào)與上述接收側(cè)一維矩陣相乘來進(jìn)行解碼。
12.如權(quán)利要求10中所述的信號(hào)發(fā)送方法，其中(d)中的ESNR是由下面的方程式計(jì)算ESNR=A1ViiA1ΣVij(i≠j)+N2,]]>其中在(b)中生成的除接收側(cè)一維矩陣之外的矩陣分別是信道增益矩陣A1，聚束矩陣Vij,而N表示噪聲。
13.一種信號(hào)發(fā)送和接收方法，其中信號(hào)在一個(gè)發(fā)送裝置和多個(gè)接收裝置之間被發(fā)射和接收，發(fā)送裝置和接收裝置擁有各自的多天線，該方法包括(a)在發(fā)送裝置為預(yù)定的信道設(shè)定聚束矩陣V；(b)將上述V矩陣和與信號(hào)接收裝置預(yù)先約定的訓(xùn)練信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，并通過多天線發(fā)送該運(yùn)算結(jié)果；(c)在接收裝置中接收訓(xùn)練信號(hào)，并估算訓(xùn)練信號(hào)所經(jīng)過的信道的狀態(tài)；(d)處理該估算的信道狀態(tài)信息以便產(chǎn)生包括接收側(cè)一維矩陣的多個(gè)矩陣；(e)通過將該信道接收側(cè)的一維矩陣與該訓(xùn)練信號(hào)相乘來進(jìn)行解碼；(f)利用在解碼期間檢測到的噪聲和在(d)中生成的除接收側(cè)一維矩陣之外的矩陣來計(jì)算有效信噪比(ESNR)，并且發(fā)送所計(jì)算的ESNR到發(fā)送裝置；以及(g)發(fā)送裝置在從信號(hào)接收裝置中接收的信號(hào)中提取ESNR，通過利用所提取的ESNR值選擇具有最佳信道狀態(tài)的接收裝置，并通過多天線將用戶信號(hào)發(fā)送到所選擇的接收裝置中。
14.如權(quán)利要求13中所述的信號(hào)發(fā)送和接收方法，還包括(h)所選擇的接收裝置通過將接收的用戶信號(hào)與該接收側(cè)一維矩陣相乘來進(jìn)行解碼。
15.如權(quán)利要求13中所述的信號(hào)發(fā)送和接收方法，其中在(f)中的ESNR可以由下面的方程式計(jì)算ESNR=A1ViiA1ΣVij(i≠j)+N2,]]>其中在(d)中生成的除接收側(cè)一維矩陣之外的矩陣分別是信道增益矩陣A1和聚束矩陣Vij，而N表示噪聲。
16.如權(quán)利要求13中所述的信號(hào)發(fā)送和接收方法，其中(g)還包括(g1)從接收的信號(hào)中提取ESNR；(g2)相互比較這些選擇的ESNR以便選擇最大的ESNR；(g3)將注水施加到使用最大的ESNR的用戶信號(hào)中；以及(g4)將施加注水的用戶信號(hào)與上述V矩陣相乘，并通過多天線發(fā)射所乘的結(jié)果。
全文摘要
一種利用多天線來發(fā)送和接收信號(hào)的裝置和方法。該信號(hào)發(fā)送裝置使用多天線將信號(hào)發(fā)送到多個(gè)接收裝置中，它包括V產(chǎn)生器，它為預(yù)定的信道產(chǎn)生聚束矩陣V；注水單元，它對與接收裝置預(yù)先約定的訓(xùn)練信號(hào)不執(zhí)行注水，而對所要發(fā)送的用戶信號(hào)執(zhí)行注水，注水是利用上述V矩陣和預(yù)先確定的控制值來執(zhí)行；V運(yùn)算單元，它將從該注水單元中輸出的信號(hào)與V矩陣相乘，并通過多天線發(fā)送該乘的結(jié)果；以及控制值檢測器，它從接收裝置通過多天線接收的信號(hào)中提取控制值，并輸出這些提取值中的最大值到注水單元。
文檔編號(hào)H04L1/20GK1496025SQ0313279
公開日2004年5月12日 申請日期2003年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月30日
發(fā)明者黃讚洙, 鄭在學(xué), 黃 洙 申請人:三星電子株式會(huì)社