專利名稱：形成波束的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成波束的方法和裝置。具體地說，本發(fā)明涉及一種形成高精度最佳波束的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)的用戶容量與由不希望存在的用戶引起的干擾量成反比。因此，必須從該移動(dòng)通信系統(tǒng)中排除不希望存在的用戶。為此，需要引入一種裝置以形成指向希望存在的用戶或終端的最佳波束。例如，安裝在基站中的波束形成裝置接收從多個(gè)終端和/或其他基站發(fā)送的多個(gè)信號。因此，所述波束形成裝置必須在接收到的多個(gè)信號當(dāng)中選擇一個(gè)從所希望存在的用戶的終端發(fā)送出的信號。
一種波束形成裝置使用包括在所接收到信號中的數(shù)據(jù)來計(jì)算用于形成最佳波束的加權(quán)向量。然而，通常基站不能獲得涉及數(shù)據(jù)信號中包括的數(shù)據(jù)流的正確信息。因此，所計(jì)算出的加權(quán)向量不能達(dá)到高的精度。由此，存在對能夠形成高精度最佳波束的裝置的需要。
因此，希望能夠提供一種用于形成高精度最佳波束的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種形成波束的方法。在該方法中，通過去擴(kuò)展在多個(gè)天線處接收到的信號生成數(shù)據(jù)信號和導(dǎo)頻信號。每個(gè)接收到的信號包括已調(diào)制的數(shù)據(jù)信號和已調(diào)制的導(dǎo)頻信號。計(jì)算用于所述導(dǎo)頻信號的第一協(xié)方差矩陣。計(jì)算用于所述導(dǎo)頻信號的平均值的第二協(xié)方差矩陣?；谒龅谝粎f(xié)方差矩陣和第二協(xié)方差矩陣計(jì)算加權(quán)向量?；谒鰯?shù)據(jù)信號和加權(quán)向量生成用于形成波束的波束形成輸出信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種形成波束的裝置。該裝置包括去擴(kuò)展單元，其被設(shè)置成通過去擴(kuò)展多個(gè)接收到的信號來生成多個(gè)數(shù)據(jù)信號和多個(gè)導(dǎo)頻信號，其中每個(gè)接收到的信號包括已調(diào)制的數(shù)據(jù)信號和已調(diào)制的導(dǎo)頻信號；加權(quán)計(jì)算器，其被設(shè)置成計(jì)算用于所述導(dǎo)頻信號的第一協(xié)方差矩陣、計(jì)算用于所述導(dǎo)頻信號的平均值的第二協(xié)方差矩陣以及基于所述第一和第二協(xié)方差矩陣計(jì)算加權(quán)向量；以及波束形成單元，其被設(shè)置成基于所述數(shù)據(jù)信號和加權(quán)向量生成波束形成輸出信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種形成波束的裝置。該裝置包括去擴(kuò)展單元，其被設(shè)置成通過去擴(kuò)展多個(gè)接收到的信號來生成多個(gè)數(shù)據(jù)信號和多個(gè)導(dǎo)頻信號，每個(gè)接收到的信號包括已調(diào)制的數(shù)據(jù)信號和已調(diào)制的導(dǎo)頻信號；加權(quán)計(jì)算器，其被設(shè)置成計(jì)算用于已解調(diào)的導(dǎo)頻信號的第一協(xié)方差矩陣、計(jì)算用于相應(yīng)導(dǎo)頻信號的平均值的第二協(xié)方差矩陣以及使用所述第一和第二協(xié)方差矩陣計(jì)算加權(quán)向量；以及波束形成單元，其被設(shè)置成使用所述數(shù)據(jù)信號和加權(quán)向量生成波束形成輸出信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種包括用于形成波束的裝置的通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括多個(gè)終端，所述終端被設(shè)置成調(diào)制數(shù)據(jù)信號和導(dǎo)頻信號，以生成包括已調(diào)制的數(shù)據(jù)信號和已調(diào)制的導(dǎo)頻信號的發(fā)送信號；以及基站，其被設(shè)置成生成波束形成輸出信號。有利的是，所述基站包括多個(gè)用于接收所發(fā)送信號的天線；去擴(kuò)展單元，其被設(shè)置成通過去擴(kuò)展所接收的信號來生成多個(gè)去擴(kuò)展的數(shù)據(jù)信號和多個(gè)去擴(kuò)展的導(dǎo)頻信號；加權(quán)計(jì)算器，其被設(shè)置成計(jì)算用于所述去擴(kuò)展的導(dǎo)頻信號的第一協(xié)方差矩陣、計(jì)算用于所述去擴(kuò)展的導(dǎo)頻信號的平均值的第二協(xié)方差矩陣以及使用所述第一和第二協(xié)方差矩陣計(jì)算加權(quán)向量；以及波束形成單元，其被設(shè)置成使用所述去擴(kuò)展的數(shù)據(jù)信號和去擴(kuò)展的加權(quán)向量計(jì)算用于形成波束的波束形成輸出信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于形成波束的裝置。該系統(tǒng)包括多個(gè)基站，所述基站被設(shè)置成調(diào)制數(shù)據(jù)信號和導(dǎo)頻信號，以生成包括已調(diào)制的數(shù)據(jù)信號和已調(diào)制的導(dǎo)頻信號的信號；以及終端，其被設(shè)置成生成波束形成輸出信號。所述終端可以包括天線，用于接收所接收的信號；去擴(kuò)展單元，其被設(shè)置成通過去擴(kuò)展所接收的信號來生成多個(gè)去擴(kuò)展的數(shù)據(jù)信號和多個(gè)去擴(kuò)展的導(dǎo)頻信號；加權(quán)計(jì)算器，其被設(shè)置成計(jì)算用于所述已調(diào)制的導(dǎo)頻信號的第一協(xié)方差矩陣、計(jì)算用于所述去擴(kuò)展的導(dǎo)頻信號的平均值的第二協(xié)方差矩陣以及使用所述第一和第二協(xié)方差矩陣計(jì)算加權(quán)向量；以及波束形成單元，其被設(shè)置成使用所述去擴(kuò)展的數(shù)據(jù)信號和去擴(kuò)展的加權(quán)向量生成用于形成波束的波束形成輸出信號。


對所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，通過參照附圖對具體實(shí)施方式
的詳細(xì)描述，本發(fā)明將變得非常清楚，其中相同的元件使用相同的附圖標(biāo)記表示，這些元件的給出僅僅是說明性的而不限制本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。
圖1是示出形成波束的一般方法的示意圖。
圖2是示出波束形成裝置的示意圖。
圖3是示出波束形成裝置的具體實(shí)施方式
的框圖。
圖4是示出圖3中的去擴(kuò)展單元的具體實(shí)施方式
的框圖。
圖5是示出圖3中的波束形成裝置的具體實(shí)施方式
的電路圖。
圖6是示出波束形成裝置的另一個(gè)具體實(shí)施方式
的框圖。
圖7是示出根據(jù)具體實(shí)施方式
的形成波束的方法的流程圖。
圖8是示出根據(jù)具體實(shí)施方式
的計(jì)算加權(quán)向量的過程的流程圖。
圖9是示出根據(jù)另一具體實(shí)施方式
計(jì)算加權(quán)向量的過程的流程圖。
具體實(shí)施例方式
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。
在下面的描述中，假設(shè)該形成波束的方法是用于碼分多址(CDMA)系統(tǒng)中的。
圖1是用于示出波束形成的通信系統(tǒng)的示意圖。
參見圖1，基站500中的天線502接收來自多個(gè)終端600的信號。每個(gè)所接收的信號包括已調(diào)制的數(shù)據(jù)信號和已調(diào)制的導(dǎo)頻信號。然后，基站500在多個(gè)終端600中選擇一個(gè)該基站500要接入的終端600a。有利的是，終端600a是通過形成波束而選擇的。特別是，在某個(gè)方法中，最佳波束形成于朝向希望存在終端600a的方向中，而在朝向不希望存在終端600的方向中沒有波束形成。結(jié)果是，基站500可以接入希望存在終端600a。上述的方法稱作最佳波束形成方法。
同時(shí)，在另一個(gè)形成波束的方法中，僅在朝向希望存在終端600a的方向中形成最佳波束，而不管其他的終端600。這種方法稱作次最佳波束形成方法。有利的是，最佳波束形成方法已經(jīng)被使用。
工廠，終端600是移動(dòng)的，所以它們相對于基站500的位置關(guān)系(也就是距離和方向)是隨時(shí)間而變化的，并且在那種情況下，基站500之前是不知道這種位置關(guān)系的。因此，需要一種在所希望存在終端600a的方向中形成波束的裝置和方法。
圖2是示出了波束形成裝置的示意圖。
參見圖2，基站500通過多個(gè)天線502從終端600接收信號。
基站500可以使用定向天線或全向天線形成波束。尤其是，基站500可以使用定向天線在朝向希望存在終端的方向中增加信號增益，而在朝向不希望存在終端的方向中降低信號增益?？蛇x擇的是，基站500可以使用所接收信號之間或是所接收信號各自的加權(quán)之間的相位差來代替使用全向天線選擇希望存在終端。由于在CDMA系統(tǒng)中的終端通常在高移動(dòng)性的信道中工作，所以通常希望波束形成裝置使用全向天線。因此，在下面的討論中，假設(shè)下述的天線502是全向天線。
圖2中的波束形成裝置包括用于形成波束的加權(quán)計(jì)算器530、乘法器510以及加法器550。加權(quán)計(jì)算器530計(jì)算對應(yīng)于所接收信號的加權(quán)向量，乘法器510將所接收信號的數(shù)據(jù)信號與加權(quán)向量中對應(yīng)的復(fù)數(shù)加權(quán)相乘。加法器550將包括加權(quán)數(shù)據(jù)信號的乘法器510的輸出相加，從而生成波束形成輸出信號Z。
下面將詳細(xì)描述波束的形成方法。
從第K個(gè)用戶終端的第L個(gè)天線中接收到的信號的延遲τL表示為下面的公式1[公式1]τL(θK)=dc*(L-1)*sinθK]]>其中，d表示相鄰天線之間的距離，c表示光速，以及θK表示從第K個(gè)用戶終端接收到的信號的到達(dá)角度。
由于在第L個(gè)天線中接收的信號的延遲表示為上述的公式1，所以，從第K個(gè)用戶終端的第L個(gè)天線中接收到的信號的向量差φL(θK)表示為下面的公式2[公式2]
φL(θK)=2πf0×τL(θK)=2π×dλ×(L-1)×sinθK]]>其中，f0表示所接收信號的載波頻率，λ表示波長。為了形成合適的波束，d被限制為小于λ/2。
基于上述的公式1和2，從第K個(gè)用戶的終端的第L個(gè)天線中接收到的信號rL表示為下面的公式3[公式3] 其中，xK表示復(fù)數(shù)調(diào)制信號，其是從第K個(gè)用戶的終端發(fā)送的，n表示在各自天線中的加性高斯白噪聲(AWGN)。
波束形成輸出信號Z是基于所接收的信號以及對應(yīng)所接收信號的加權(quán)而生成的。波束形成輸出信號Z表示為下面的公式4[公式4]Z=ΣL=1LωL*×rL=ω→H·r→]]>其中W→=[w1,w2,...,wL]T]]>以及r→=[r1,r2,...,rL]T;]]>T是矩陣或向量的轉(zhuǎn)置矩陣；ωL表示在用戶終端的復(fù)數(shù)加權(quán)；上標(biāo)*表示共軛復(fù)數(shù)；H表示厄密共軛(Hermitian)的轉(zhuǎn)置矩陣。因此，波束形成輸出信號Z對應(yīng)于加權(quán)向量和信號向量間的向量內(nèi)積(inner product)。
在用于形成波束的裝置中，產(chǎn)生出上述的波束形成輸出信號Z，用于最佳波束的加權(quán)向量 可以表示為下面的公式5[公式5]ωOPT→=μ0×RN-1×SK→]]>其中RN表示用于噪聲的協(xié)方差矩陣， 表示導(dǎo)引向量。μ0是一個(gè)常數(shù)。所述用于噪聲的協(xié)方差矩陣RN是由RN＝Rr-Ru得到的，其中Rr是用于所接收信號的協(xié)方差矩陣，Ru是用于去擴(kuò)展所接收信號的協(xié)方差矩陣。所述導(dǎo)引向量 表示為 當(dāng)精確計(jì)算所述導(dǎo)引向量時(shí)，所述用于最佳波束的加權(quán)向量僅取決于所述用于噪聲的協(xié)方差矩陣。然而，當(dāng)沒有從所述用于所接收信號的協(xié)方差矩陣Rr中完全消除信號成分時(shí)，是很難精確計(jì)算出加權(quán)向量的。因此，圖2的波束形成裝置使用熟知的導(dǎo)頻信號來精確計(jì)算所述加權(quán)向量。
圖3是示出波束形成裝置的具體實(shí)施方式
的框圖。
參見圖3，所述波束形成裝置包括去擴(kuò)展單元10、加權(quán)計(jì)算器30以及波束形成單元50。
去擴(kuò)展單元10包括第一去擴(kuò)展單元100和第二至第L個(gè)去擴(kuò)展單元120和140。去擴(kuò)展單元100、120和140對各自天線中接收到的信號進(jìn)行去擴(kuò)展。尤其是，去擴(kuò)展單元100、120和140對已接收信號中的已調(diào)制數(shù)據(jù)進(jìn)行去擴(kuò)展，由此生成數(shù)據(jù)信號。另外，去擴(kuò)展單元100、120和140對已接收信號中的已調(diào)制的導(dǎo)頻信號進(jìn)行去擴(kuò)展，由此生成導(dǎo)頻信號。
加權(quán)計(jì)算器30基于導(dǎo)頻信號計(jì)算對應(yīng)于接收信號的加權(quán)向量。所述終端和基站具有關(guān)于所述導(dǎo)頻信號的信息。另外，該導(dǎo)頻信號具有簡化的數(shù)據(jù)流，諸如是“000000......”，“111111......”或是“01010101......”等等。因此，用于形成波束的裝置可以使用導(dǎo)頻信號精確地計(jì)算所述加權(quán)向量。
波束形成單元50包括乘法器160和加法器180。
乘法器160將數(shù)據(jù)信號和所述加權(quán)向量中相應(yīng)的復(fù)數(shù)加權(quán)相乘。
加法器180將乘法器160的輸出相加，以生成用于形成最佳波束的波束形成輸出信號。
圖3的波束形成裝置使用導(dǎo)頻信號計(jì)算加權(quán)向量，這樣可以精確地計(jì)算加權(quán)向量，從而形成最佳波束。
在CDMA系統(tǒng)中，上行信道和下行信道可以用于數(shù)據(jù)的傳輸。第一數(shù)據(jù)在上行信道從終端發(fā)送到基站，第二數(shù)據(jù)在下行信道從基站發(fā)送到終端。
圖3的波束形成裝置可以設(shè)置在終端或基站中。也就是，有利的是，安裝有波束形成裝置的終端可以從多個(gè)基站接收信號，并且也可以在基站方向形成波束，該基站是通信所希望發(fā)生的基站。尤其是，波束形成裝置可以設(shè)置在基站中用于上行信道，反之波束形成裝置可以設(shè)置在終端中用于下行信道。在所述上行信道中，可以更精確地計(jì)算導(dǎo)頻信號，這樣也可以精確地計(jì)算出加權(quán)向量。在所述下行信道中，基站所發(fā)送信號的功率電平大于上行信道中所發(fā)送信號的功率電平，這樣可以比在上行信道中更精確地計(jì)算加權(quán)向量。因此，波束形成裝置可以形成具有準(zhǔn)確性的最佳波束。
圖4是示出圖3中去擴(kuò)展單元的具體實(shí)施方式
的框圖。
參見圖4，去擴(kuò)展框圖10中的第一至第L個(gè)去擴(kuò)展單元100、120和140分別包括數(shù)據(jù)信號單元200和導(dǎo)頻信號單元220。
每個(gè)所接收的信號包括第三數(shù)據(jù)流，該第三數(shù)據(jù)流是通過將已調(diào)制數(shù)據(jù)信號中的第一數(shù)據(jù)流乘以相應(yīng)的數(shù)據(jù)PN(偽隨機(jī)噪聲)碼中的第二數(shù)據(jù)流而得到的。
另外，每個(gè)所接收的信號包括第六數(shù)據(jù)流，該第六數(shù)據(jù)流是通過將已調(diào)制的導(dǎo)頻信號中的第四數(shù)據(jù)流乘以相應(yīng)的導(dǎo)頻PN碼中的第五數(shù)據(jù)流而得到的。
數(shù)據(jù)信號單元200通過將已接收信號中的第三數(shù)據(jù)流和數(shù)據(jù)PN碼中的第二數(shù)據(jù)流相乘，將第三數(shù)據(jù)流解調(diào)為第一數(shù)據(jù)流。換句話說，數(shù)據(jù)信號單元200使第三數(shù)據(jù)流和第二數(shù)據(jù)流相關(guān)。其次，數(shù)據(jù)信號單元200對第一數(shù)據(jù)流進(jìn)行積分(integrate)以產(chǎn)生具有第一積分相關(guān)值的數(shù)據(jù)信號。
導(dǎo)頻信號單元220通過將已接收信號中的第六數(shù)據(jù)流和導(dǎo)頻PN碼中的第五數(shù)據(jù)流相乘，將第六數(shù)據(jù)流解調(diào)為第四數(shù)據(jù)流。換句話說，導(dǎo)頻信號單元220使第六數(shù)據(jù)流和第五數(shù)據(jù)流相關(guān)。其次，導(dǎo)頻信號單元220對第四數(shù)據(jù)流積分以產(chǎn)生具有第二積分相關(guān)值的導(dǎo)頻信號二匯集相關(guān)值。
簡言之，去擴(kuò)展已接收的信號對應(yīng)于解調(diào)已接收的信號。
圖5是示出圖3中波束形成裝置的具體實(shí)施方式
的電路圖。
參見圖5，數(shù)據(jù)信號單元200通過將所接收信號中的第三數(shù)據(jù)流與數(shù)據(jù)PN碼中的第二數(shù)據(jù)流相乘，將第三數(shù)據(jù)流解調(diào)為第一數(shù)據(jù)流。當(dāng)解調(diào)時(shí)，所述第三數(shù)據(jù)流乘以延遲的數(shù)據(jù)PN碼。由于所接收的信號在發(fā)送時(shí)相對延遲了，所以對應(yīng)這個(gè)延遲所需要的時(shí)間應(yīng)該被考慮進(jìn)來。
結(jié)果是，所接收的信號被同步。數(shù)據(jù)信號單元200對第一數(shù)據(jù)流積分以產(chǎn)生具有第一積分相關(guān)值的數(shù)據(jù)信號。也就是說，數(shù)據(jù)信號單元200用第二數(shù)據(jù)流對所相關(guān)的第三數(shù)據(jù)流進(jìn)行積分。通過依次將第三數(shù)據(jù)流與第二數(shù)據(jù)流相乘以及隨后將得到的乘積相加，從而用所述第二數(shù)據(jù)流對所相關(guān)的第三數(shù)據(jù)流進(jìn)行積分。例如，當(dāng)?shù)谌龜?shù)據(jù)流等于“0，1，1，0......”時(shí)，并且第二數(shù)據(jù)流等于“1，0，1，1......”時(shí)，所得到的積分相關(guān)值是“0×1+1×0+1×1+0×1+......”。
導(dǎo)頻信號單元220通過將所接收信號中的第六數(shù)據(jù)流與導(dǎo)頻PN碼中的第五數(shù)據(jù)流相乘，將第六數(shù)據(jù)流解調(diào)制為第四數(shù)據(jù)流。當(dāng)解調(diào)制時(shí)，用延遲的導(dǎo)頻PN碼乘以第六數(shù)據(jù)流。結(jié)果，所接收的信號被同步。隨后，導(dǎo)頻信號單元220對第四數(shù)據(jù)流進(jìn)行積分從而生成具有第二積分相關(guān)值的導(dǎo)頻信號。也就是說，所述導(dǎo)頻信號單元220用第五數(shù)據(jù)流對所相關(guān)的第六數(shù)據(jù)流進(jìn)行積分，從而生成導(dǎo)頻信號。第L個(gè)天線中已解調(diào)的導(dǎo)頻信號？L用下面的公式6來表示[公式6] 其中，IL表示當(dāng)由其他同時(shí)存在的用戶去擴(kuò)展時(shí)所產(chǎn)生的干擾信號；n表示加性高斯白噪聲成份。為了簡單起見，省略了表示用戶的符號K。
加權(quán)計(jì)算器30計(jì)算加權(quán)向量。從上面的公式5可知，加權(quán)向量 是由ω→OPT=μ0×RN-1×S→]]>得出的。另外，根據(jù)該具體實(shí)施方式
的用于噪聲的協(xié)方差矩陣RN用下面的公式7來表示[公式7]RN＝RC-RC，RC＝E[C CH]，C′＝[C1，C2，...CL]T其中，RC表示用于導(dǎo)頻信號的近似值的協(xié)方差矩陣，RC表示用于導(dǎo)頻信號的平均值的協(xié)方差矩陣。從上面的公式7可以注意到，用于噪聲的協(xié)方差矩陣是通過用于導(dǎo)頻信號的近似值的協(xié)方差矩陣減去用于導(dǎo)頻信號的平均值的協(xié)方差矩陣而得到的。因而，所述波束形成裝置僅使用導(dǎo)頻信號來計(jì)算加權(quán)。另外，由于導(dǎo)頻信號對于基站和終端都是所熟知的，所以能夠準(zhǔn)確地計(jì)算導(dǎo)頻信號，因此也能夠準(zhǔn)確地計(jì)算用于導(dǎo)頻信號的平均值的協(xié)方差矩陣RC。結(jié)果，可以更準(zhǔn)確地計(jì)算用于噪聲的協(xié)方差矩陣RN。此外，由于導(dǎo)頻信號是熟知的，與數(shù)據(jù)信號相比，可以在更長的時(shí)間周期內(nèi)計(jì)算導(dǎo)頻信號的平均值。由此，使用導(dǎo)頻信號計(jì)算出的用于噪聲的協(xié)方差矩陣要比使用數(shù)據(jù)信號計(jì)算出的用于噪聲的協(xié)方差矩陣更準(zhǔn)確。因此，當(dāng)從用于導(dǎo)頻信號的近似值的協(xié)方差矩陣中減去用于導(dǎo)頻信號的平均值的協(xié)方差矩陣時(shí)，剩下的就是用于噪聲的協(xié)方差矩陣。
所述乘法器160將數(shù)據(jù)信號分別與加權(quán)向量中相應(yīng)的復(fù)數(shù)加權(quán)相乘。
所述加法器180將所述乘法器160的輸出相加，從而生成波束形成輸出信號。
圖6是示出波束形成裝置的另一個(gè)實(shí)施方式的框圖。
參見圖6，所述波束形成裝置包括去擴(kuò)展單元10、加權(quán)計(jì)算器30和波束形成單元50。圖6中除了加權(quán)計(jì)算器30外，其它部件的結(jié)構(gòu)和/功能與圖3中的部件基本上是一樣的。因此，在圖3和圖6中相同的參考標(biāo)記表示相似或相同的部件，因此將省略相似或相同部件的詳細(xì)描述。
加權(quán)計(jì)算器30使用導(dǎo)頻信號和所接收的信號來計(jì)算加權(quán)向量。從上面的公式5中可知，加權(quán)向量是由ω→OPT=μ0×RN-1×S→]]>給出的，并且用于噪聲的協(xié)方差矩陣RN用下面的公式8來表示[公式8]RN＝RC-RC如上述公式8中所示，由于用于噪聲的協(xié)方差矩陣RN是通過使用用于導(dǎo)頻信號的協(xié)方差矩陣RC得到的，所以可以得知，加權(quán)向量使用導(dǎo)頻信號來替代數(shù)據(jù)信號。因此，加權(quán)計(jì)算器30與傳統(tǒng)的波束形成裝置相比可以更加準(zhǔn)確地計(jì)算加權(quán)向量。
圖7是示出根據(jù)具體實(shí)施方式
的波束形成方法的流程圖。
參見圖7，對所接收信號去擴(kuò)展以生成數(shù)據(jù)信號和導(dǎo)頻信號(步驟S100)。
使用導(dǎo)頻信號計(jì)算加權(quán)向量(步驟S120)?？蛇x的是，也可以使用導(dǎo)頻信號和所接收的信號計(jì)算加權(quán)向量。
數(shù)據(jù)信號被分別乘以加權(quán)向量(步驟S140)，由此生成波束形成輸出信號(步驟S160)。
圖8是示出根據(jù)具體實(shí)施方式
計(jì)算加權(quán)向量過程的流程圖。
參見圖8，計(jì)算用于已解調(diào)導(dǎo)頻信號的協(xié)方差矩陣(步驟S200)。
隨后，計(jì)算導(dǎo)頻信號的平均值的協(xié)方差矩陣(步驟S220)。
之后，用于噪聲的協(xié)方差矩陣是通過從用于導(dǎo)頻信號的協(xié)方差矩陣中減去用于導(dǎo)頻信號的平均值的協(xié)方差矩陣而計(jì)算得到的(步驟S240)。
使用用于噪聲的協(xié)方差矩陣和導(dǎo)引向量來計(jì)算加權(quán)向量(步驟S260)。
圖9是示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式計(jì)算加權(quán)向量過程的流程圖。
參見圖9，計(jì)算用于已調(diào)制導(dǎo)頻信號的協(xié)方差矩陣(步驟S300)。
計(jì)算用于已解調(diào)導(dǎo)頻信號的平均值的協(xié)方差矩陣(步驟S320)。
然后通過從用于已調(diào)制導(dǎo)頻信號的協(xié)方差矩陣中減去用于已解調(diào)制導(dǎo)頻信號的平均值的協(xié)方差矩陣來計(jì)算用于噪聲的協(xié)方差矩陣(步驟S340)。
使用用于噪聲的協(xié)方差矩陣和導(dǎo)引向量來計(jì)算加權(quán)向量(步驟S360)。
相應(yīng)地，在形成波束的方法和裝置中，由于使用導(dǎo)頻信號來計(jì)算加權(quán)向量，所以形成了具有精度的最佳波束。
由于已經(jīng)描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，可以理解由所附加的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明不受上述給出的說明書具體描述的限制，在脫離其所要求的范圍和精神之外的許多明顯的變化是可以的。
權(quán)利要求
1.一種形成波束的方法，包括通過去擴(kuò)展在多個(gè)天線處接收的信號生成數(shù)據(jù)信號和導(dǎo)頻信號，所述所接收的信號是多個(gè)天線接收到的，每個(gè)所接收的信號包括已調(diào)制的數(shù)據(jù)信號和已調(diào)制的導(dǎo)頻信號；計(jì)算用于導(dǎo)頻信號的第一協(xié)方差矩陣；計(jì)算用于導(dǎo)頻信號的平均值的第二協(xié)方差矩陣；基于第一和第二協(xié)方差矩陣計(jì)算加權(quán)向量；和基于數(shù)據(jù)信號和加權(quán)向量生成用于形成波束的波束形成輸出信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，其中，計(jì)算加權(quán)向量包括基于第一協(xié)方差矩陣和第二協(xié)方差矩陣之間的差值生成至少一個(gè)用于噪聲的協(xié)方差矩陣；生成用于噪聲的協(xié)方差矩陣的逆矩陣；計(jì)算對應(yīng)于用于噪聲的協(xié)方差矩陣的導(dǎo)引向量；和使用用于噪聲的協(xié)方差矩陣的逆矩陣和導(dǎo)引向量計(jì)算加權(quán)向量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，其中，所述生成波束形成輸出信號包括將所述數(shù)據(jù)信號乘以加權(quán)向量中相應(yīng)的復(fù)數(shù)加權(quán)，以產(chǎn)生加權(quán)的數(shù)據(jù)信號；和通過相加加權(quán)數(shù)據(jù)信號生成所述波束形成輸出信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，其中，生成數(shù)據(jù)信號和導(dǎo)頻信號包括將已調(diào)制的數(shù)據(jù)信號中的第一數(shù)據(jù)流與第一碼中的第二數(shù)據(jù)流相乘，生成第三數(shù)據(jù)流；將已調(diào)制的導(dǎo)頻信號中的第四數(shù)據(jù)流與第二偽隨機(jī)噪聲碼中的第五數(shù)據(jù)流相乘，生成第六數(shù)據(jù)流；對第三數(shù)據(jù)流進(jìn)行積分以生成具有第一積分相關(guān)值的數(shù)據(jù)信號；和對第六數(shù)據(jù)流進(jìn)行積分以生成具有第二積分相關(guān)值的導(dǎo)頻信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，其中，所接收的信號是從至少兩個(gè)終端接收的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，其中，所接收的信號是從至少兩個(gè)基站接收的。
7.一種形成波束的方法，包括去擴(kuò)展多個(gè)所接收的信號以生成數(shù)據(jù)信號和導(dǎo)頻信號，每個(gè)所接收的信號包括已調(diào)制的數(shù)據(jù)信號和已調(diào)制的導(dǎo)頻信號；計(jì)算用于已調(diào)制的導(dǎo)頻信號的第一協(xié)方差矩陣；計(jì)算用于導(dǎo)頻信號的平均值的第二協(xié)方差矩陣；基于第一和第二協(xié)方差矩陣計(jì)算加權(quán)向量；和基于數(shù)據(jù)信號和加權(quán)向量生成用于形成波束的波束形成輸出信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中的方法，其中，所述計(jì)算加權(quán)向量包括基于第一協(xié)方差矩陣和第二協(xié)方差矩陣之間的差值生成用于噪聲的協(xié)方差矩陣；生成用于噪聲的協(xié)方差矩陣的逆矩陣；計(jì)算對應(yīng)于用于噪聲的協(xié)方差矩陣的導(dǎo)引向量；和基于用于噪聲的協(xié)方差矩陣和導(dǎo)引向量計(jì)算加權(quán)向量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7中的方法，其中，所述生成波束形成輸出信號包括將數(shù)據(jù)信號與加權(quán)向量的相應(yīng)的復(fù)數(shù)加權(quán)相乘，從而得出加權(quán)的數(shù)據(jù)信號；和通過將加權(quán)數(shù)據(jù)信號相加以生成波束形成輸出信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求7中的方法，其中，所接收的信號是從至少兩個(gè)終端接收的。
11.根據(jù)權(quán)利要求7中的方法，其中，所接收的信號是從至少兩個(gè)基站接收的。
12.一種形成波束的裝置，包括去擴(kuò)展單元，其設(shè)置成通過對多個(gè)所接收的信號去擴(kuò)展以生成多個(gè)數(shù)據(jù)信號和多個(gè)導(dǎo)頻信號，其中，每個(gè)所接收的信號包括已調(diào)制的數(shù)據(jù)信號和已調(diào)制的導(dǎo)頻信號；加權(quán)計(jì)算器，其設(shè)置成計(jì)算用于導(dǎo)頻信號的第一協(xié)方差矩陣、計(jì)算用于導(dǎo)頻信號的平均值的第二協(xié)方差矩陣以及基于第一和第二協(xié)方差矩陣計(jì)算加權(quán)向量；和波束形成單元，其設(shè)置成基于數(shù)據(jù)信號和加權(quán)向量生成波束形成輸出信號。
13.根據(jù)權(quán)利要求12中的裝置，其中，加權(quán)向量是基于第一協(xié)方差矩陣和第二協(xié)方差矩陣之間的差值產(chǎn)生的。
14.根據(jù)權(quán)利要求12中的裝置，其中；波束形成單元包括乘法器，其設(shè)置成將數(shù)據(jù)信號和相應(yīng)的加權(quán)向量相乘以產(chǎn)生加權(quán)的數(shù)據(jù)信號；和加法器，其設(shè)置成將已加權(quán)的數(shù)據(jù)信號相加以生成波束形成輸出信號。
15.根據(jù)權(quán)利要求12中的裝置，其中，去擴(kuò)展單元包括數(shù)據(jù)信號單元，其設(shè)置成將已調(diào)制數(shù)據(jù)信號中的第一數(shù)據(jù)流和第一偽隨機(jī)噪聲碼中的第二數(shù)據(jù)流相乘以生成第三數(shù)據(jù)流，以及對所述第三數(shù)據(jù)流積分以生成具有第一積分相關(guān)值的所述數(shù)據(jù)信號；和導(dǎo)頻信號單元，其設(shè)置成將已調(diào)制導(dǎo)頻信號中的第四數(shù)據(jù)流和第二偽隨機(jī)噪聲碼中的第五數(shù)據(jù)流相乘以生成第六數(shù)據(jù)流，以及對第六數(shù)據(jù)流積分以生成具有第二積分相關(guān)值的導(dǎo)頻信號。
16.一種形成波束的裝置，包括去擴(kuò)展單元，其設(shè)置成通過去擴(kuò)展多個(gè)所接收的信號以生成多個(gè)數(shù)據(jù)信號和多個(gè)導(dǎo)頻信號，每個(gè)所接收的信號包括已調(diào)制的數(shù)據(jù)信號和已調(diào)制的導(dǎo)頻信號；加權(quán)計(jì)算器，其設(shè)置成計(jì)算用于已解調(diào)的導(dǎo)頻信號的協(xié)方差矩陣以生成至少一個(gè)第一協(xié)方差矩陣、設(shè)置成計(jì)算用于所述各自的導(dǎo)頻信號的平均值的協(xié)方差矩陣以生成至少一個(gè)第二協(xié)方差矩陣以及還設(shè)置成使用所述第一和第二協(xié)方差矩陣計(jì)算加權(quán)向量；和波束形成單元，其設(shè)置成使用數(shù)據(jù)信號和加權(quán)向量生成波束形成輸出信號。
17.一種包括用于形成波束的裝置的通信系統(tǒng)，包括多個(gè)終端，其設(shè)置成調(diào)制數(shù)據(jù)信號和導(dǎo)頻信號以生成發(fā)送的信號，每個(gè)發(fā)送的信號包括已調(diào)制的數(shù)據(jù)信號和已調(diào)制的導(dǎo)頻信號；以及基站，其設(shè)置成生成用于形成波束的波束形成輸出信號，其中，所述基站包括，多個(gè)天線，用于接收所發(fā)送的信號以作為所接收的信號；去擴(kuò)展單元，其設(shè)置成通過去擴(kuò)展所述所接收的信號來生成多個(gè)去擴(kuò)展的數(shù)據(jù)信號和多個(gè)去擴(kuò)展的導(dǎo)頻信號；加權(quán)計(jì)算器，其設(shè)置成計(jì)算用于去擴(kuò)展的導(dǎo)頻信號的第一協(xié)方差矩陣，計(jì)算用于所述去擴(kuò)展的導(dǎo)頻信號的平均值的第二協(xié)方差矩陣，以及使用所述第一和第二協(xié)方差矩陣計(jì)算加權(quán)向量；以及波束形成單元，其設(shè)置成使用所述去擴(kuò)展的數(shù)據(jù)信號和所述去擴(kuò)展的加權(quán)向量來生成用于形成波束的波束形成輸出信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求17中的系統(tǒng)，其中，每個(gè)天線是全向天線。
19.一種包括用于形成波束的裝置的通信系統(tǒng)，包括多個(gè)基站，其設(shè)置成調(diào)制數(shù)據(jù)信號和導(dǎo)頻信號以生成發(fā)送的信號，每個(gè)發(fā)送的信號包括已調(diào)制的數(shù)據(jù)信號和已調(diào)制的導(dǎo)頻信號；以及終端，其設(shè)置成生成用于形成波束的波束形成輸出信號，其中，所述終端包括天線，用于接收所發(fā)送的信號以作為所接收的信號；去擴(kuò)展單元，其設(shè)置成通過去擴(kuò)展所接收的信號來生成多個(gè)去擴(kuò)展的數(shù)據(jù)信號和多個(gè)去擴(kuò)展的導(dǎo)頻信號；加權(quán)計(jì)算器，其設(shè)置成計(jì)算用于已調(diào)制的導(dǎo)頻信號的第一協(xié)方差矩陣、計(jì)算用于去擴(kuò)展的導(dǎo)頻信號的平均值的第二協(xié)方差矩陣以及使用第一和第二協(xié)方差矩陣計(jì)算加權(quán)向量；以及波束形成單元，其設(shè)置成使用去擴(kuò)展的數(shù)據(jù)信號和去擴(kuò)展的加權(quán)向量來生成用于形成波束的波束形成輸出信號。
全文摘要
在一種波束形成方法中，通過去擴(kuò)展信號生成數(shù)據(jù)信號和導(dǎo)頻信號，去擴(kuò)展信號是由多個(gè)天線接收到的，所接收到的信號分別包括調(diào)制過的數(shù)據(jù)信號和調(diào)制過的導(dǎo)頻信號。第一協(xié)方差矩陣用于導(dǎo)頻信號的計(jì)算。第二協(xié)方差矩陣用于導(dǎo)頻信號的平均值的計(jì)算。加權(quán)向量是基于第一和第二協(xié)方差矩陣計(jì)算的。用于形成波束的波束形成輸出信號是基于數(shù)據(jù)信號和加權(quán)向量生成的。因此，可以精確地形成最佳波束。
文檔編號H04B7/08GK1691541SQ200510069720
公開日2005年11月2日 申請日期2005年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月15日
發(fā)明者柳吉鉉 申請人:三星電子株式會(huì)社