專利名稱：用于在無線電通信系統(tǒng)中運(yùn)行發(fā)射電臺的方法以及發(fā)射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在無線電通信系統(tǒng)中運(yùn)行發(fā)射電臺的方法以及一種相應(yīng)的發(fā)射裝置。
當(dāng)在無線電通信系統(tǒng)的發(fā)射電臺和接收電臺之間進(jìn)行無線電傳輸時由于傳輸信道的頻率選擇性而發(fā)生干擾現(xiàn)象，所述干擾現(xiàn)象作為符號間干擾(ISIInter Symbol Interference)和多址干擾(MAIMulti Access Interference)是公知的。
無線電通信系統(tǒng)傳統(tǒng)地面向發(fā)射方工作，也即在不考慮有效的傳輸信道(無線電信道)的情況下在發(fā)射電臺處產(chǎn)生發(fā)射信號。在另一步驟中，在無線電傳輸時隨后出現(xiàn)的干擾現(xiàn)象在接收電臺處至少近似地通過用于檢測傳輸數(shù)據(jù)的相應(yīng)匹配的并且通常昂貴的方法來消除。
近年來，例如接頭預(yù)失真(Joint Predistortion)和聯(lián)合傳輸(Joint Transmission)的面向接收方的方案已經(jīng)引起了注意。當(dāng)在發(fā)射電臺處產(chǎn)生發(fā)射信號時，這種方案通過考慮有效的傳輸信道部分地或者完全地消除干擾現(xiàn)象。但是，這些大多基于線性方法的方案具有極大的缺點(diǎn)為了能夠保持所要求的傳輸質(zhì)量，根據(jù)由傳輸信道和接收方特性組成的具體情形產(chǎn)生高發(fā)射能量的發(fā)射信號。但是，高發(fā)射能量的發(fā)射信號另外由于能量節(jié)約、電磁兼容性和干擾的原因是不值得期望的。
本發(fā)明具有的任務(wù)是提供一種用于在無線電通信系統(tǒng)中運(yùn)行發(fā)射電臺的改善的方法以及一種發(fā)射裝置，其能夠如此產(chǎn)生發(fā)射信號，使得部分地或者完全地消除干擾現(xiàn)象，而同時也能夠使用與迄今公知的方法相比更少的發(fā)射能量。
該任務(wù)利用按照獨(dú)立權(quán)利要求所述的方法以及發(fā)射裝置來解決。
本發(fā)明的有利改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。
本發(fā)明方法用于在無線電通信系統(tǒng)中運(yùn)行發(fā)射電臺，在本發(fā)明方法中，發(fā)射電臺預(yù)定至少三個信息單元用于同時經(jīng)由至少一個傳輸信道向至少一個接收電臺發(fā)射。另外，所述發(fā)射電臺具有一個信息，從所述信息中可以推斷出所述接收電臺采用哪種解調(diào)方法用于接收信號；所述接收電臺采用哪種分配規(guī)則，用于將信息單元分配給接收信號；和所述傳輸信道具有哪些傳輸特性。根據(jù)本發(fā)明，所述發(fā)射電臺將所述至少三個信息單元劃分成至少兩個組，其中所述組的至少之一包含多于一個的信息單元。在考慮該信息的情況下，所述發(fā)射電臺為每個組確定一個子發(fā)射信號，并且從所述子發(fā)射信號形成總發(fā)射信號，所述發(fā)射電臺將所述總發(fā)射信號向至少一個接收電臺發(fā)射。
通過本發(fā)明例如可以如此選擇組，使得信息單元在不同組中被處理，其中所述信息單元在各個傳輸時在接收電臺處將會具有類似的標(biāo)記。通過這種方式，對于相應(yīng)的信息單元可以分開地如此形成子發(fā)射信號，使得能夠在接收電臺處避免信息單元的混淆。
如果所述組形成考慮把信息單元分配給接收電臺，則這是特別有利的。通過這種方式，在同時向多個接收電臺發(fā)射時可以如此形成組，使得在一個組中包含有所有接收電臺的信息單元，而可以如此形成其他組，使得在所述其他組中存在去除一個或者多個接收電臺的所述信息單元的所有信息單元。優(yōu)選地，如此形成組，使得在第一組中包含有第一接收電臺的所有信息單元，在第二組中包含第一接收電臺和第二接收電臺的所有信息單元，在第三組中，還有第三接收電臺的信息單元添加到第一和第二接收電臺的信息單元上。組形成時的這種實(shí)施方式一直被執(zhí)行，直到在最后的組中最終包含有所有接收電臺的信息單元。以這種方式可以通過本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)一組的每個子發(fā)射信號在分別為接收所設(shè)立的接收電臺處不產(chǎn)生在相應(yīng)組中所包含的信息單元的符號間干擾。同時可以實(shí)現(xiàn)只要其他接收電臺來自一個相同的組或者一個具有少量接收電臺的組，則在該組的接收電臺的信息單元和所述其他接收電臺的信息單元之間不會發(fā)生多址干擾。
有利地，至少一個信息單元的分配規(guī)則使用取值空間的至少兩個區(qū)域，其中接收信號在執(zhí)行解調(diào)方法之后處于所述取值空間中。
在執(zhí)行解調(diào)方法之后，為接收信號得出一連續(xù)值，該連續(xù)值在沒有干擾的情況下位于取值空間的第一區(qū)域中，在其中也具有通過屬于該接收信號的發(fā)射信號原本所發(fā)射的離散信息單元。根據(jù)連續(xù)值實(shí)際位于取值空間的哪個區(qū)域，可以借助于分配規(guī)則將一離散值、也即被分配給相應(yīng)區(qū)域的信息單元分配給該連續(xù)值。因其他組的子發(fā)射信號所出現(xiàn)的干擾可能導(dǎo)致連續(xù)值處于不被分配給原本所發(fā)射的信息單元的取值空間的區(qū)域中。本發(fā)明使已經(jīng)在產(chǎn)生子發(fā)射信號時就通過修正值來考慮其他子發(fā)射信號的干擾。該修正值使得通過解調(diào)方法所產(chǎn)生的連續(xù)值落入所述取值空間的第二區(qū)域中，所述取值空間與第一區(qū)域一樣被分配給原本發(fā)射的信息單元。優(yōu)選地如此選擇該修正值，使得只需要最小的附加能量來發(fā)送該修正值。這例如通過以下方式來進(jìn)行，即該修正值引起連續(xù)值從通過干擾所確定的區(qū)域移動到最接近的區(qū)域，其中所述最接近的區(qū)域被分配給原本所發(fā)射的信息單元。
如果子發(fā)射信號迭代地被確定，并且在先前的迭代步驟時所確定的子發(fā)射信號被考慮用于確定一個子發(fā)射信號，則是有利的。通過這種方式，當(dāng)前的子發(fā)射信號可以最佳地通過相應(yīng)的修正值如此被確定，使得通過先前所計算的子發(fā)射信號產(chǎn)生的干擾被補(bǔ)償。
另外，由無縫隙的彼此緊鄰的六邊形構(gòu)成取值空間的區(qū)域是有利的。通過這種方式，接收信號在接收電臺中應(yīng)用解調(diào)方法之后所具有的連續(xù)值中的每個都總是位于一個區(qū)域中，并且因此對應(yīng)于各個六邊形的相應(yīng)信息單元被分配給該連續(xù)值。
有利地，所述子發(fā)射信號如此被形成，使得分別被傳輸?shù)男畔卧南嗷ジ蓴_被考慮。尤其是，所述子發(fā)射信號分別可以如此被形成，使得通常在子發(fā)射信號的信息單元之間出現(xiàn)的相互干擾被避免，尤其是基本上被補(bǔ)償。因此，所述接收電臺接收信息單元，就好象這些信息單元在不具有符號間干擾的傳輸系統(tǒng)中被傳輸。
可代替地或者附加地，所述總發(fā)射信號如此被形成，使得所述子發(fā)射信號的相互干擾被考慮。可以基本上通過以下方式補(bǔ)償、尤其是消除由于一個子發(fā)射信號而在所述接收電臺中接收另一子發(fā)射信號時所發(fā)生的干擾，即該干擾在形成其他子發(fā)射信號時被考慮。如果所有子發(fā)射信號的干擾相應(yīng)地被考慮，則所述總發(fā)射信號、也即借助于總發(fā)射信號所傳輸?shù)男畔卧梢杂伤鼋邮针娕_接收，就好象無干擾地或者基本上無干擾地進(jìn)行傳輸。
有利地，所述發(fā)射電臺把要采用的解調(diào)方法用信令通知給至少一個接收電臺。所述發(fā)射電臺通常已知當(dāng)前的傳輸條件，使得其可以決定哪種解調(diào)方法特別適合于最可能無干擾的傳輸。在此，用信令通知意味著，所述發(fā)射電臺為所述接收電臺明確地預(yù)先確定相應(yīng)的解調(diào)方法，或者通過相應(yīng)的消息用信令通知給接收電臺至少一個接收電臺例如應(yīng)該從在接收電臺中所存儲的表格中選擇哪種解調(diào)方法。
可代替地，如果由所述至少一個接收電臺用信令通知給所述發(fā)射電臺接收電臺采用哪種解調(diào)方法，則是有利的。如果所述接收電臺自身預(yù)先確定解調(diào)方法，則尤其在連接建立時是有利的，其中在所述連接建立時，所述發(fā)射電臺可能還沒有完全獲悉所述接收電臺的特性。
有利地，可以如此使用本發(fā)明，使得所述發(fā)射電臺和/或接收電臺分別使用具有至少兩個天線的天線裝置。因此，本發(fā)明方法例如可以被用在MIMO系統(tǒng)(多輸入多輸出)中。
本發(fā)明發(fā)射裝置具有用于執(zhí)行本發(fā)明方法所必需的所有特征。尤其可以設(shè)有用于執(zhí)行各個方法步驟或者方法變型的相應(yīng)的裝置。
下面根據(jù)在附圖中所示的實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明。


圖1示出按照本發(fā)明的第一無線電通信系統(tǒng)的示意圖，圖2示出按照本發(fā)明將取值空間劃分成3倍連貫區(qū)域以及將信息單元分配給各區(qū)域的示意圖，圖3示出按照本發(fā)明將代表(Repraesentant)分配給按照圖2的區(qū)域的示意圖，圖4示出數(shù)據(jù)向量的實(shí)現(xiàn)的元素的按照本發(fā)明的組形成的示意圖，圖5示出用于形成子發(fā)射信號的本發(fā)明調(diào)制矩陣的示意圖，圖6示出按照本發(fā)明使用部分修正向量的元素來消除根據(jù)圖3所示的取值空間中的干擾的示意圖，圖7示出按照本發(fā)明的兩個部分修正向量的向量寫法的表示，圖8示出Nassi-Shneiderman圖表，其描述了用于逐步地產(chǎn)生總發(fā)射信號的本發(fā)明迭代方法，圖9示出按照本發(fā)明的第二無線電通信系統(tǒng)的示意圖，和圖10示出按六邊形把取值空間劃分成分別具有一個代表的區(qū)域的示意圖。
在圖中的相同的參考標(biāo)記表示相同的對象。
接收電臺例如是移動電話，或者也可以是用于傳輸圖象和/或聲音數(shù)據(jù)、用于發(fā)送傳真、短消息服務(wù)SMS和/或電子郵件、和/或用于接入因特網(wǎng)的可移動的或者位置固定的裝置。下面接收電臺被稱為移動臺，但是并不是要由此表示本發(fā)明應(yīng)該局限于此。
發(fā)射電臺例如是無線電通信系統(tǒng)的基站，其將數(shù)據(jù)從無線電網(wǎng)傳輸給移動臺。當(dāng)然，發(fā)射電臺也可以涉及移動臺。下面基站被看作發(fā)射電臺，但是并不是要由此表示本發(fā)明應(yīng)該局限于此。
本發(fā)明有利地可以被用在任意的無線電通信系統(tǒng)中。無線電通信系統(tǒng)應(yīng)被理解為其中經(jīng)由無線電接口在各電臺之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。數(shù)據(jù)傳輸不僅可以雙向地進(jìn)行，而且可以單向地進(jìn)行。無線電通信系統(tǒng)尤其是例如按照GSM-(全球移動通信系統(tǒng))或者UMTS-(通用移動通信系統(tǒng))標(biāo)準(zhǔn)的任意的移動無線電系統(tǒng)。無線電通信系統(tǒng)也應(yīng)該被理解為例如第四代的未來移動無線電系統(tǒng)以及Adhoc(特別)網(wǎng)。
可以使用本發(fā)明的無線電通信系統(tǒng)例如采用下面的方法DS-CDMA(直接序列碼分多址)、MC-CDMA(多載波CDMA)或者OFDM(正交頻分復(fù)用)。
在此，無線電通信系統(tǒng)可以來源于以下類SISO(單輸入單輸出)、SIMO(單輸入多輸出)、MISO(多輸入單輸出)和MIMO(多輸入多輸出)。
本發(fā)明有利地不僅可以在點(diǎn)對點(diǎn)(Point-to-Point)的情形、而且也可以在點(diǎn)對多點(diǎn)(Point-to-Multipoint)的情形中被使用。
下面首先描述用于在第一無線電通信系統(tǒng)中傳輸信息的一般基礎(chǔ)，在接下來詳述的本發(fā)明描述中參考該一般基礎(chǔ)。
圖1示意性地示出第一無線電通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，該第一無線電通信系統(tǒng)由發(fā)射電臺NodeB、傳輸信道Ch和至少一個接收電臺UE組成。
由N個元素組成的數(shù)據(jù)向量dd＝(d1…dN)T|的實(shí)現(xiàn)d(R)被輸入到發(fā)射電臺NodeB(以下被稱為基站NodeB)，并且必須被傳輸給接收電臺UE(以下被稱為移動臺UE)。當(dāng)然，以下實(shí)施方案類似地也適用于向多個移動臺的傳輸。
具有基數(shù)M的有限集合V中的信息單元可以被分配給數(shù)據(jù)向量d的N個元素dn(n＝1…N)V＝{v1…vM}。
集合V在復(fù)平面中可以通過M個點(diǎn)vm(m＝1…M)來表示。因此，數(shù)據(jù)向量d可以采取MN個不同的實(shí)現(xiàn)(英語realization)，也即集合V中的信息單元的MN個不同組合，d‾(R)=(d‾1(R)...d‾N(R))T,R=1...MN.]]>在圖1中示出了d的特殊實(shí)現(xiàn)d(R)的傳輸?；綨odeB的發(fā)射單元SE傳輸一個發(fā)射信號t，其從數(shù)學(xué)上看從實(shí)現(xiàn)d(R)與調(diào)制矩陣M的乘積來產(chǎn)生。
t＝M·d(R)。
發(fā)射信號t的產(chǎn)生通過與該發(fā)射單元SE相連的處理器PR來控制。
發(fā)射信號t經(jīng)由傳輸信道Ch來傳輸。這在數(shù)學(xué)上對應(yīng)于發(fā)射信號t與信道矩陣H的乘積，所述信道矩陣描述未受干擾的傳輸信道的傳輸特性。通過這種方式，在傳輸發(fā)射信號t時產(chǎn)生未受干擾的信號ee＝Ht∈CZ×1，其還要添加上在實(shí)際傳輸信道中總是存在的噪聲n。C在這里是復(fù)數(shù)的集合。
因此，接收信號r由移動臺UE接收，所述接收信號可以通過以下公式描述r＝e+n＝Ht+n∈CZ×1。
接收信號r在移動臺UE中利用解調(diào)方法被解調(diào)，也即從數(shù)學(xué)上看是與解調(diào)矩陣D相乘。結(jié)果是原本所發(fā)射的數(shù)據(jù)向量d的實(shí)現(xiàn)d(R)的估計向量 但是，估計向量 的元素不具有復(fù)數(shù)C的集合中的離散值，而是具有連續(xù)值，d‾^=D‾(r‾)=(d‾^1...d‾^N)T.]]>估計向量 借助于一個所謂的量化器、也即借助于分配規(guī)則ZV被處理，所述分配規(guī)則將集合V中的離散信息單元之一、也即離散值分配給每個連續(xù)值。V中的每個信息單元被分配有復(fù)平面中的至少一個區(qū)域，使得根據(jù)復(fù)數(shù)估計向量 的元素位于復(fù)平面的哪個區(qū)域，而通過分配規(guī)則ZV將V中相應(yīng)的信息單元分配給該復(fù)數(shù)估計向量 的元素。
這在圖2中示意性地被示出。在該實(shí)施例中，集合V由四個信息單元組成，V＝{v1，v2，v3，v4}，所述信息單元在復(fù)平面中用小圓圈標(biāo)出。在此，第一信息單元v1位于區(qū)域G1，1中，第二信息單元v2位于G2，1中，第三信息單元v3位于區(qū)域G3，1中，并且第四信息單元v4位于G4，1中。當(dāng)然，也可能的是具有指數(shù)i的信息單元位于區(qū)域Gm，p(m≠i和/或p≠1)中。
如果估計向量 的元素之一位于區(qū)域G1，1、G2，1、G3，1、G4，1之一中，則相應(yīng)的信息單元v1、v2、v3或者v4被分配給該元素。
通過這種方式得出具有離散元素d‾^dis,n(n-1...N)]]>的接收向量 其中所述離散元素分別對應(yīng)于V中的一個離散信息單元d‾^dis=(d‾^dis,1...d‾^dis,N)T.]]>在圖2中還示出了具有參考符號Gm，p的其他區(qū)域，其中V中的離散信息單元根據(jù)第一指數(shù)m被分配給每個區(qū)域，也即m采取值m＝1…M。第二指數(shù)p是對具有相同指數(shù)m的區(qū)域的逐一編號，并且為p＝1…P。在圖2中P具有值3，因此區(qū)域G1，1、G1，2、G1，3被分配給第一信息單元v1，區(qū)域G2，1、G2，2、G2，3被分配給第二信息單元v2，區(qū)域G3，1、G3，2、G3，3被分配給第三信息單元v3，區(qū)域G4，1、G4，2、G4，3被分配給第四信息單元v4。當(dāng)然對于m的不同的值，P的值也可能不同。
因此，每個區(qū)域Gm，p總是被分配給V中的一個信息單元vm。人們稱之為P倍相連區(qū)域，因?yàn)榭倕^(qū)域Gm總是被分配給一個信息單元，其中所述總區(qū)域是所有P所屬的集合Gm，p的并集，Gm＝Gm，1∪Gm，2…∪Gm，P。
如果移動臺的分配規(guī)則僅僅使用單一連貫區(qū)域、也即P＝1，并且離散信息單元分別位于該區(qū)域之一中，則下面稱之為常規(guī)的分配規(guī)則ZV。在所有其他情況中，也即對于P＞1，分配規(guī)則下面被稱為非常規(guī)的。
公知的線性的、面向接收方的傳輸方法例如在P.W.Baier，W.Qiu，H.Trger，C.A.Jtten，M.Meurer的“Modelling and optimizationof receiver oriented multi-user MIMO downlinks for frequencyselective channels”(proc.10thInternational Conference onTelecommunications(ICT′03)，第2卷，帕皮提，2003，S.1547-1554)中被描述，在所述公知的線性的、面向接收方的傳輸方法中，發(fā)射信號被產(chǎn)生，所述發(fā)射信號符合關(guān)于所產(chǎn)生的符號間干擾(ISI)和多址干擾(MAI)的確定的條件，也即所述發(fā)射信號具有以下特性，即干擾在接收移動臺中完全地或者部分地被消除。該干擾消除通過應(yīng)用針對每個發(fā)射信號的強(qiáng)制條件來實(shí)現(xiàn)。然而，與在鑒于發(fā)射能量而被優(yōu)化的參考系統(tǒng)中的相應(yīng)發(fā)射能量相比，強(qiáng)制條件的遵守導(dǎo)致發(fā)射信號的發(fā)射能量的不期望的增加。
下面所述的、且例如在根據(jù)圖1的傳輸系統(tǒng)中所使用的本發(fā)明在至少一個移動臺UE中采用非常規(guī)的量化方案、也即非常規(guī)的分配規(guī)則ZV。當(dāng)然，本發(fā)明不僅可以被用于將數(shù)據(jù)向量d的實(shí)現(xiàn)d(R)向單個移動臺傳輸，而且可以被用于向多個移動臺傳輸。例如可以預(yù)定實(shí)現(xiàn)d(R)的各個元素用于向不同的移動臺傳輸。為了執(zhí)行本發(fā)明，基站NodeB必須知道每個移動臺的特定傳輸信道的傳輸特性、每個移動臺的分配規(guī)則和分別所使用的解調(diào)方法(也即相應(yīng)的解調(diào)矩陣)?；綨odeB可以根據(jù)各個解調(diào)矩陣確定總解調(diào)矩陣，而總信道矩陣可以根據(jù)各個信道矩陣被確定。
在圖3中示意性地示出在移動臺UE的解調(diào)方法的取值空間中與在圖2中相同的區(qū)域Gm，p。配備有相同指數(shù)的所謂代表gm，p被分配給每個區(qū)域Gm，p，其中每個代表gm，p被分配給V的一個信息單元。三個代表分別被分配給在該實(shí)施例中所使用的四個信息單元v1、v2、v3和v4。代表g1，p被分配給第一信息單元v1，代表g2，p被分配給第二信息單元v2，代表g3，p被分配給第三信息單元v3，以及代表g4，p被分配給第四信息單元v4，其中分別有p＝1，2和3。因此，在取值空間中的代表的位置、也即代表的值不依賴于在取值空間中的所分配的信息單元的位置。
根據(jù)圖2和圖3如此將代表分配給信息單元，使得信息單元的值不與分配給它的代表的值一致。在一種未示出的實(shí)施例中，至少一個信息單元的值甚至不位于分配給它的代表的區(qū)域中。當(dāng)然，信息單元的值也可以與所分配的代表之一的值一致。
根據(jù)本發(fā)明，要傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)d(R)的元素被劃分成G個組。在此N1N2…NG＝N＝{1…N}|適用，其中組的最小基數(shù)為1。
在圖4中示出針對下面所述的實(shí)施例的組形成。實(shí)現(xiàn)d(R)包含被分成四組的八個元素dn(R)。這表示N＝8和G＝4。當(dāng)然，利用N和G的任意其他值也可以實(shí)施本發(fā)明。在第一組N1|中包含具有指數(shù)n＝1、4和5的元素。第二組N2|由第一組N1|的元素加上具有指數(shù)n＝3和6的元素組成。第三組N3由第二組N2|的元素加上具有指數(shù)＝8的元素組成。第四組N4由實(shí)現(xiàn)d(R)的所有元素dn(R)組成，也即除了第三組N3的元素之外又添加了具有指數(shù)n＝2和7的元素。
圖1的基站NodeB已知移動臺UE的解調(diào)方法、也即從數(shù)學(xué)上看是移動臺所使用的解調(diào)矩陣D。解調(diào)矩陣D通過以下方式是已知的，即移動臺UE將該解調(diào)矩陣用信令發(fā)送給基站NodeB，或者基站NodeB為移動臺UE預(yù)先確定解調(diào)矩陣D。移動臺UE所使用的分配規(guī)則ZV可以以與解調(diào)矩陣D相同的方式被發(fā)信令傳送給基站，或者由基站預(yù)先確定。在對于兩種情況下在基站NodeB和移動臺UE之間所交換的信息中，既可以隱性地、又可以顯性地規(guī)定分配規(guī)則ZV。
為了確定關(guān)于干擾而盡可能有利的總發(fā)射信號t(R)，基站NodeB將它已知的解調(diào)矩陣D(在多個移動臺的情況下是總解調(diào)矩陣)拆分成G個部分解調(diào)矩陣Dg，D‾g=partNg(D‾)∈C|Ng|×Z,g=1...G|.]]>在此，通過刪去其行號是nNg的所有行來從已知的解調(diào)矩陣D中得出部分解調(diào)矩陣Dg。另外DG＝D適用。
為了產(chǎn)生本發(fā)明的總發(fā)射信號t(R)，除了G個部分解調(diào)矩陣Dg之外也在基站NodeB的發(fā)射單元SE中確定G個部分調(diào)制矩陣Mg。
此外，使用被稱為TxZF算子(TxZF發(fā)射迫零)的算子TxZF(X，Y)，其例如在P.W.Baier等人的“Modelling and optimization ofreceiver oriented multi-user MIMO downlinks for frequencyselective channels”(Proc.10th International Conference onTelecommunications(ICT′03)，第2卷，帕皮提，2003，S.1547-1554)中被描述，Z＝TxZF(X，Y)＝(XY)H[XY(XY)H]-1|。
利用基站NodeB同樣已知的、對傳輸信道Ch的傳輸特性進(jìn)行描述的信道矩陣H以及利用G個部分解調(diào)矩陣Dg可以針對每個部分解調(diào)矩陣Dg借助于TxZF算子確定一個部分調(diào)制矩陣MgMg＝TxZF(Dg，H)，g＝1…G。
每個部分解調(diào)矩陣Mg的列對應(yīng)于數(shù)據(jù)向量d(R)的元素dn(R)(n∈Ng)?；纠缤ㄟ^從移動臺UE接收和分析已知的信號來獲知信道矩陣。當(dāng)然，移動臺UE也可以自己測量傳輸信道并且將結(jié)果用信令傳送給基站NodeB。
在圖5中根據(jù)圖3的組形成示出了該實(shí)施例的四個部分調(diào)制矩陣M1、M2、M3、M4。在第一部分調(diào)制矩陣M1中，列被分配給指數(shù)1、4和5，在第二部分調(diào)制矩陣M2中，列對應(yīng)于指數(shù)1、3、4、5和6，在第三部分調(diào)制矩陣M3中，列對應(yīng)于指數(shù)3、4、5、6和8，而在第四部分調(diào)制矩陣M4中，1至8的所有指數(shù)都被分配給一個列。對于每兩個不同的矩陣Mg和Mg′(g≠g′)，屬于某一指數(shù)n的列具有不同的內(nèi)容。這由以下得出，即在從g-1過渡到g時Mg的所有列、而不僅僅是被添加的列在從g-1向g過渡時借助于上述為Mg規(guī)定的公式被重新計算。
本發(fā)明方法的目的是為實(shí)現(xiàn)d(R)確定總發(fā)射信號t(R)。按照本發(fā)明，總發(fā)射信號t(R)可以在具有G個步驟的迭代過程中逐步地被產(chǎn)生。在每個步驟中產(chǎn)生一個子發(fā)射信號t(R)(g)。于是，通過對子發(fā)射信號t(R)(g)求和來得出總發(fā)射信號t(R)，t‾(R)=Σg=1Gt‾(R)(g)|]]>每個迭代步驟的子發(fā)射信號t(R)(g)通過被設(shè)于括號中的步驟號g來表示。
為了確定子發(fā)射信號t(R)(g)，實(shí)現(xiàn)d(R)的G個部分?jǐn)?shù)據(jù)向量d(R)(g)如下被確定d‾(R)(g)=partNg(d‾(R))∈V|Ng|×1|.]]>通過刪去具有nNg的所有元素dn(R)從實(shí)現(xiàn)d(R)中得出部分?jǐn)?shù)據(jù)向量d(R)(g)。
根據(jù)針對類型為d(R)(g)的部分?jǐn)?shù)據(jù)向量的元素所使用的指數(shù)引入兩種寫法。
寫法1不帶有括號的指數(shù)表示部分?jǐn)?shù)據(jù)向量d(R)(g)內(nèi)的位置。
寫法2被設(shè)于括號中的指數(shù)說明將實(shí)現(xiàn)d(R)的對應(yīng)于該指數(shù)的元素分配給部分?jǐn)?shù)據(jù)向量d(R)(g)的相應(yīng)元素。
下面根據(jù)圖4的組形成針對g＝1的情況說明該兩種寫法。
寫法1d‾(R)(1)=(d‾1(R)(1),d‾2(R)(1),d‾3(R)(1))T]]>寫法2d‾(R)(1)=(d‾(1)(R)(1),d‾(4)(R)(1),d‾(5)(R)(1))T]]>因此，通過這兩種寫法例如表明實(shí)現(xiàn)d(R)的具有n＝4的元素被分配給d(R)(1)中的第二位置d2(R)(1)，也即d2(R)(1)＝d(4)(R)(1)≡d4(R)適用。
相應(yīng)的第一部分修正向量被分配給第一部分?jǐn)?shù)據(jù)向量d(R)(1)、也即具有g(shù)＝1的部分?jǐn)?shù)據(jù)向量d(R)(g)。
Δ‾(R)(1)∈C|N1|×1|]]>第一部分修正向量Δ(R)(1)的元素是代表g1，1、g2，1、g3，1或者g4，1，其中該代表與根據(jù)圖3的坐標(biāo)系的原點(diǎn)最接近，并且對應(yīng)于分別被分配給部分?jǐn)?shù)據(jù)向量d(R)(1)的元素的信息元素。對于根據(jù)圖4的組形成，例如在利用d‾1(R)=v‾3,d‾4(R)=v‾2,d‾5(R)=v‾1|]]>的情況下第一部分修正向量Δ(R)(1)是Δ‾(R)(1)=(Δ‾1(R)(1),Δ‾2(R)(1),Δ‾3(R)(1))T=(Δ‾(1)(R)(1),Δ‾(4)(R)(1),Δ‾(5)(R)(1))T=(g‾3,1,g‾2,1,g‾1,1)T.]]>這對應(yīng)于根據(jù)圖3所述的代表對信息單元的分配。
第一子發(fā)射信號t(R)(1)、也即具有g(shù)＝1的子發(fā)射信號t(R)(g)現(xiàn)在被如此形成，使得在將第一部分解調(diào)矩陣D1應(yīng)用到第一子發(fā)射信號t(R)(1)時得出第一部分信號i(R)(1)，其等于第一部分修正向量Δ(R)(1)。
該要求與第一部分調(diào)制矩陣M1一起導(dǎo)致第一子發(fā)射信號t(R)(1)的下列計算t(R)(1)＝M1Δ(R)(1)。
通過使如此所形成的第一子發(fā)射信號t(R)(1)與第一部分解調(diào)矩陣D1相乘得出第一子信號的期望值i(R)(1)＝Δ(R)(1)|。
將第二部分解調(diào)矩陣D2應(yīng)用到第一子發(fā)射信號t(R)(1)上得出第二部分信號i(R)(2)＝D2Ht(R)(1)。
當(dāng)然，第二部分信號i(R)(2)的元素(其指數(shù)具有值n∈N1)對應(yīng)于期望值，而第二部分信號i(R)(2)的其他元素表示干擾。
根據(jù)本發(fā)明，第二部分修正向量Δ(R)(2)如下被確定，即第二部分修正向量Δ(R)(2)和第二部分信號i(R)(2)的相加導(dǎo)致第二部分信號i(R)(2)的具有指數(shù)n∈N2\N1的元素被變換為分別被分配給正確的信息單元的最接近的代表。
Δ(R)(2)的對應(yīng)于Δ(R)(1)的元素的元素、也即具有指數(shù)n∈N1的元素被設(shè)為零。
在圖6中，針對d‾3(R)=v‾3,d‾6(R)=v‾4|]]>適用的情況，第二部分信號i(R)(2)的元素和第二部分修正向量Δ(R)(2)的元素的相加根據(jù)在圖4中所示的組形成被映射。圖6示出將復(fù)平面劃分稱按照圖3的區(qū)域，其中為了清楚的原因只示出了兩個代表。
第二部分信號i(R)(2)的與實(shí)現(xiàn)d(R)的第三或第六元素對應(yīng)的元素i(3)(R)(2)或i(6)(R)(2)在圖6中位于區(qū)域G2，3或G3，2中。從基站NodeB的計算中得出在分配有第三或第四信息單元v3或v4的代表中，區(qū)域G4，2或G3，3中的代表g4，2或g3，3是分別最接近的代表。下面，第二部分修正向量Δ(R)(2)的相應(yīng)元素Δ(3)(R)(2)或Δ(6)(R)(2)被如此計算，使得將第二部分信號i(R)(2)的相應(yīng)元素i(3)(R)(2)或i(6)(R)(2)變換為最近的代表g4，2或g3，3。
在圖7中，由基站NodeB、也即由通過處理器PR控制的發(fā)射單元SE為該實(shí)施例所確定的第一和第二部分修正向量Δ(R)(1)和Δ(R)(2)作為列向量被示出。利用箭頭將數(shù)字分配給每行，該數(shù)字說明相應(yīng)的行對應(yīng)于實(shí)現(xiàn)d(R)的哪個元素、也即哪個指數(shù)n。
根據(jù)借助于上述準(zhǔn)則所計算的第二部分修正向量Δ(R)(2)如下計算第二子發(fā)射信號t(R)(2)t(R)(2)＝M2Δ(R)(2)。
第一和第二子發(fā)射信號t(R)(1)和t(R)(2)的先前所述的計算導(dǎo)致在發(fā)射第一和第二子發(fā)射信號t(R)(1)和t(R)(2)時，在第二部分?jǐn)?shù)據(jù)向量d(R)(2)中所包含的所有信息單元由移動臺UE映射到正確的代表上。這等于是實(shí)現(xiàn)至取值空間的正確區(qū)域中的映射。有利地，第一和第二部分修正向量Δ(R)(1)和Δ(R)(2)通過本發(fā)明方法如此被選擇，使得第一和第二子發(fā)射信號t(R)(1)和t(R)(2)以盡可能小的能量被發(fā)射，因?yàn)槿缟纤?，第一和第二部分修正向量?R)(1)和Δ(R)(2)使用最接近的正確區(qū)域的代表。
如針對最初兩個迭代步驟所述的那樣，用于確定子發(fā)射信號t(R)(g)的迭代過程一直繼續(xù)，直到所有子發(fā)射信號t(R)(g)(g＝1…G)已經(jīng)被確定，并且從所述子發(fā)射信號中可以通過求和來形成總發(fā)射信號t(R)。
每個部分修正向量Δ(R)(g)被選擇得盡可能小，并且取決于-d的實(shí)現(xiàn)d(R)，-分配規(guī)則ZV、也即在(復(fù)平面的)取值空間中所確定的區(qū)域的形式以及在相應(yīng)的區(qū)域中代表的位置，-以及g-1個部分修正向量Δ(R)(g′)(g’＝1…(g-1))，在第g個部分修正向量Δ(R)(g)可以被確定之前，其必須被確定。
用于產(chǎn)生G個子發(fā)射信號t(R)(g)的迭代過程顯然也可以根據(jù)在圖8中所示的Nassi-Shneiderman圖表來描述。這種圖表例如在I.Nassi.B.Shneiderman的“Flowchart techniques for structeredprogramming”(ACM SIGPLAN Notices，第8卷，1973，S.12-26)中被描述。
用于產(chǎn)生G個子發(fā)射信號t(R)(g)的迭代過程保證每個子發(fā)射信號t(R)(g)對部分?jǐn)?shù)據(jù)向量d(R)(g′)(g′＜g)的元素(信息單元)的接收沒有影響，也即子發(fā)射信號t(R)(g)對這些元素不產(chǎn)生干擾。通過總發(fā)射信號t(R)將達(dá)到實(shí)現(xiàn)d(R)的所有元素dn(R)分別被分配給正確的且能量有利的代表，并從而也被分配給正確的信息單元。
向第一子發(fā)射信號t(R)(1)提出以下條件，即其涉及具有最小能量的發(fā)射信號，以便獲得期望的信號d(R)(1)＝Δ(R)(1)|，而通過第一子發(fā)射信號t(R)(1)所產(chǎn)生的、與部分?jǐn)?shù)據(jù)向量d(R)(g)(g＞1)的干擾同時不被考慮。由于該原因，t(R)(1)的能量效率相當(dāng)高。在使用TxZF來產(chǎn)生發(fā)射信號的常規(guī)方法中，該干擾被消除。這隨之出現(xiàn)了比第一子發(fā)射信號t(R)(1)的能量效率更低的能量效率。利用TXZF的方法以及發(fā)射信號的能量效率的定義例如在P.W.Baier等人的“Modellingand optimization of receiver orient ed multi-user MIMOdownlinks for frequency selective channels”(Proc.10thInternational conference on Telecommunications(ICT′03)，第2卷，帕皮提，2003，S.1547-1554)中被描述。
第二子發(fā)射信號t(R)(2)是具有以下限制條件的、以最小能量被發(fā)射的信號，即對于具有指數(shù)n∈N1的元素不允許在解調(diào)器輸出端處產(chǎn)生干擾，而對于具有指數(shù)n∈NG\N2的元素在解調(diào)器輸出端處的干擾不被考慮。因此，與這在計算第一子發(fā)射信號t(R)(1)時的情況相比，用于計算第二子發(fā)射信號t(R)(2)的該條件更嚴(yán)格。
以上述論證為出發(fā)點(diǎn)，子發(fā)射信號t(R)(g)的能量效率隨著逐漸增加的g而具有降低的趨勢。
首先示例性地針對一個基站NodeB和一個接收電臺UE、也即移動臺UE描述了本發(fā)明。但是，如果如在圖9的第二無線電通信系統(tǒng)中所示的那樣，基站NodeB借助于包括至少兩個天線的天線裝置AV將數(shù)據(jù)向量c同時向多個移動臺發(fā)射，所述多個移動臺隨后利用每一個同樣包括至少兩個天線的天線裝置AV1…AVK(分別接收一個接收信號，則可以以相同的方式應(yīng)用所給定的公式和實(shí)施方式。數(shù)據(jù)向量c由K個子向量c(k)(k＝1…K)組成，其中設(shè)有每個子向量，用于通過一個移動臺UE_k來接收。對于每個移動臺UE_k，基站NodeB已知各個傳輸信道H(k)的相應(yīng)傳輸特性。于是，總信道矩陣H具有結(jié)構(gòu)H‾=(H‾(1)T...H‾(K)T)T|.]]>
接收信號分別在每個移動臺UE_k處被接收，并且利用單個的解調(diào)矩陣D(k)被解調(diào)。通過例如對所有移動臺都相同的分配規(guī)則由每個移動臺UE_k形成離散的接收向量 所有接收向量 得出整個傳輸系統(tǒng)的總接收向量。
當(dāng)然，每個移動臺UE_k也可以使用單個的分配規(guī)則。
由單個的解調(diào)矩陣D(k)組成的、由基站確定的總解調(diào)矩陣D是對角矩陣D＝blockdiag(D(1)…D(K))|。
K個移動臺UE_k有利的組形成通過考慮子向量c(k)來得出。也就是說，按照移動臺執(zhí)行組形成。第一組B1由第一子數(shù)據(jù)向量c(1)的為第一移動臺UE_1所確定的元素組成，第二組B2由第一組B1的元素和第二子數(shù)據(jù)向量c(2)的為第二移動臺UE_2所確定的元素組成。因此，組Bi由所有子數(shù)據(jù)向量c(1′)、也即所有移動臺UE_i′(i′＝1…i)的元素組成。因此，通過用k代替g和用K代替G來舉出根據(jù)圖9的K個移動臺UE_k的例子而得出先前根據(jù)圖1至8利用變量g和G所述的方法。
在基站NodeB和移動臺UE_k之間的傳輸信道上的信道衰落可能顯著不同。原因在于基站NodeB和移動臺UE_k之間的不同間距以及移動臺UE_k的不同的陰影。移動臺UE_k的信道矩陣H(k)的元素的絕對值可以相差多個數(shù)量級。
對信道矩陣H(k)的元素的絕對值的可能尺度是H(k)的頻譜標(biāo)準(zhǔn)。如果ρ(H(k)HH(k))|是矩陣H(k)HH(k)的最大本征值||H‾(k)||2=ρ(H‾(k)HH‾(k))|,]]>則K個移動臺UE_k被如此分組，使得‖H(1)‖2≤‖H(2)‖2≤…≤‖H(K)‖2|適用。
通過移動臺UE_k的這種分組，子發(fā)射信號t(R)(k)的能量隨著增加的k而降低。在其他方面，子發(fā)射信號t(R)(k)的能量效率由于迭代的產(chǎn)生過程隨著增加的k而同時降低。這表示通過按照本發(fā)明的移動臺UE_k的分組，特別是該子發(fā)射信號t(R)(k)具有高的能量效率，其中該子發(fā)射信號由于強(qiáng)烈的信道衰落而也必須以大的能量被發(fā)射。由于該原因，在本發(fā)明方法中對總發(fā)射信號必要的發(fā)射能量明顯小于在常規(guī)TxZF方法時的發(fā)射能量。
另外，如果代表所在的區(qū)域具有六邊形結(jié)構(gòu)、也即完整地彼此緊鄰，則這對于本發(fā)明方法是特別有利的。
這在圖10中示意性地針對四個L倍連貫區(qū)域Gm示出。各個六邊形用Gm，p(m＝1，2，3或者4和p＝1…L)來表示。分別被分配給一個信息單元的代表gm，p位于六邊形Gm，p之一的中心。在該例子中有四個信息單元，其分別被分配給P個代表。由于清楚的原因，不是取值空間的所有4*p個區(qū)域都被示出。但是，應(yīng)該通過在坐標(biāo)系邊緣只以部分形式示出的六邊形來表示六邊形結(jié)構(gòu)超出所示區(qū)域的相應(yīng)延續(xù)。
權(quán)利要求
1.用于在無線電通信系統(tǒng)中運(yùn)行發(fā)射電臺(NodeB)的方法，其中-所述發(fā)射電臺(NodeB)預(yù)定至少三個信息單元(d(R)；c)用于經(jīng)由至少一個傳輸信道(Ch)同時向至少一個接收電臺(UE；UE_1，...，UE_K)發(fā)射，-所述發(fā)射電臺(NodeB)具有一個信息，從所述信息中可以推斷出●所述接收電臺(UE；UE_1，...，UE_K)為接收信號采用哪種解調(diào)方法(D；D(1)，...，D(k)，●所述接收電臺(UE；UE_1，...，UE_K)采用哪種分配規(guī)則(ZV)，用于將信息單元(d‾^dis;c‾^dis(1),...,c‾^dis(K))]]>分配給接收信號，和●所述傳輸信道具有哪些傳輸特性(H；H(k))，-所述發(fā)射電臺(NodeB)將所述至少三個信息單元(d(R)；c)劃分成至少兩個組 其中所述組的至少之一包含多于一個的信息單元，-在考慮信息(D，ZV，H；D(1)，...，D(k)，ZV，H(k))的情況下，所述發(fā)射電臺(NodeB)為每個組 確定一個子發(fā)射信號(t(R)(g))，和-所述發(fā)射電臺(NodeB)從所述子發(fā)射信號(t(R)(g))形成總發(fā)射信號(t(R))，并且向所述至少一個接收電臺(UE；UE_1，...，UE_K)發(fā)射。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中在組形成時，考慮信息單元(c(1)，...，c(K))至接收電臺(UE_1，...，UE_K)的分配。
3.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中至少一個信息單元(d(R)；c)的所述分配規(guī)則(ZV)使用一個取值空間的至少兩個區(qū)域 接收信號在執(zhí)行所述解調(diào)方法(D；D(1)，...，D(K))之后位于所述取值空間中。
4.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述子發(fā)射信號(t(R)(g))迭代地被確定，并且為了確定一個子發(fā)射信號(t(R)(g))，在先前的迭代步驟時所確定的子發(fā)射信號(t(R)(g))被考慮。
5.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述取值空間的區(qū)域 由無縫隙的彼此緊鄰的六邊形構(gòu)成。
6.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述子發(fā)射信號(t(R)(g))如此被形成，使得分別被傳輸?shù)男畔卧?d(R)；c(1)，...，c(K))的相互干擾被考慮。
7.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述總發(fā)射信號(t(R))如此被形成，使得所述子發(fā)射信號(t(R)(g))的相互干擾被考慮。
8.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述發(fā)射電臺(NodeB)把要采用的解調(diào)方法(D；D(1)，...，D(K))用信令通知給至少一個接收電臺(UE；UE_1，...，UE_K)。
9.按照權(quán)利要求1-7之一所述的方法，其中所述至少一個接收電臺(UE；UE_1，...，UE_K)用信令通知所述發(fā)射電臺(NodeB)所述接收電臺采用哪種解調(diào)方法(D；D(1)，...，D(K))。
10.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中所述發(fā)射電臺(NodeB)和/或所述接收電臺(UE；UE_1，...，UE_K)分別使用具有至少兩個天線的天線裝置(AV，AV1，...，AVK)。
11.無線電通信系統(tǒng)的發(fā)射電臺(NodeB)，-具有用于經(jīng)由至少一個傳輸信道(Ch)同時向至少一個接收電臺(UE；UE_1，...，UE_K)發(fā)射至少三個信息單元(d(R)；c)的裝置(SE)，-具有用于存儲信息(D，ZV，H；D(1)，...，D(K)，ZV，H(k))的裝置(SE)，從所述信息中可以得出●所述接收電臺(UE；UE_1，...，UE_K)為接收信號采用哪種解調(diào)方法(D；D(1)，...，D(K))，●所述接收電臺(UE；UE_1，...，UE_K)采用哪種分配規(guī)則(ZV)，用于將信息單元(d‾^dis;c‾^dis(1),...,c‾^dis(K))]]>分配給接收信號，和●所述傳輸信道具有哪些傳輸特性(H；H(k))，-具有用于將所述至少三個信息單元(d(R)；c)劃分成至少兩個組 的裝置(SE)，其中所述組的至少之一包含多于一個的信息單元，-具有用于在考慮信息(D，ZV，H；D(1)，...，D(K)，ZV，H(k))的情況下為每個組 確定一個子發(fā)射信號(t(R)(g))的裝置(SE)，和-具有用于從所述子發(fā)射信號(t(R)(g))形成總發(fā)射信號(t(R))的裝置(SE)，和具有用于向至少一個接收電臺(UE；UE_1，...，UE_K)發(fā)射所述總發(fā)射信號(t(R))的裝置(SE)。
全文摘要
用于在無線電通信系統(tǒng)中運(yùn)行發(fā)射電臺(NodeB)的方法，在該方法中，所述發(fā)射電臺(NodeB)預(yù)定至少三個信息單元(c)用于經(jīng)由至少一個傳輸信道同時向至少一個接收電臺(UE 1，…，UE K)發(fā)射。所述發(fā)射電臺(NodeB)具有一個信息，從所述信息中可以推斷出所述接收電臺(UE 1，…，UE K)采用哪種解調(diào)方法(
文檔編號H04L25/03GK1890912SQ200480035929
公開日2007年1月3日 申請日期2004年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月2日
發(fā)明者P·-W·拜爾, M·莫伊爾, 邱巍, T·韋伯 申請人:西門子公司