專利名稱:自適應(yīng)發(fā)射反饋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及自適應(yīng)發(fā)射方案,其用于具有多個發(fā)射天線(transmit antennas)的發(fā)射器。
背景技術(shù):
在發(fā)射器上使用多個天線,通??梢栽诠?jié)能、改善連接質(zhì)量、以及增加無線系統(tǒng)容量方面實現(xiàn)顯著的性能改善。由于這些原因,已經(jīng)將下行鏈路發(fā)射分集(Transmit Diversity)模式包括在版本99 (Release 99)內(nèi)WCMDA 3GPP標準的最初版本中[3GPP TS 25. 211,“物理信道以及在物理信道上發(fā)射信道的映射爾01))”,2002年9月,5.3.1節(jié)];并且在版本7中已經(jīng)采取了 MIMO(多輸入多輸出)模式,該模式在用戶設(shè)備(UE)以及基站 (BS)上都采用了多個天線[3GPP TS 25. 214,“物理層流程(FDD) ”,2008年12月,第9節(jié)]。 最近,長期演進(LTE)或者3GPP標準的版本8也已經(jīng)采用了多發(fā)射天線技術(shù)以提高性能 [3GPP TS 36. 211,“物理信道以及調(diào)制”,2009年3月]??梢苑譃閮煞N主要的多發(fā)射天線技術(shù)(i)沒有使用信道狀態(tài)信息(CSI)的多發(fā)射天線技術(shù),以及(ii)使用了 CSI的多發(fā)射天線技術(shù)。(i)沒有使用CSI的多發(fā)射天線技術(shù)是非自適應(yīng)的(參見圖1)。在這個技術(shù)系列之中,存在空時碼(Space-Time Codes)以及特別是廣為人知的用于雙發(fā)射天線的情況的 Alamouti方案,其中空時編碼的目的在于捕獲天線的分集以便減少信道嚴重衰落的可能性。(ii)使用了 CSI的多發(fā)射天線技術(shù)是自適應(yīng)的(參見圖2)。自適應(yīng)包括當信號從不同的發(fā)射天線進行發(fā)射時對信號的相對相位和/或振幅進行調(diào)整。一個很好的例子是非常普遍的波束形成(beamforming),據(jù)此能夠以實現(xiàn)最大的接收功率的方式在空間中對多天線發(fā)射加以操控。當然,使用了 CSI的自適應(yīng)技術(shù)與那些忽略了 CSI的技術(shù)相比,實現(xiàn)了更好的性能提升;但是在另一方面,特別是在CSI是不完整的或者是不精確的情況下,例如在高速信道的情況下,非自適應(yīng)技術(shù)顯示出了更高的魯棒性(robustness)。最近已經(jīng)提出了混合方法,比如長期預編碼技術(shù)。那些技術(shù)設(shè)法將非自適應(yīng)編碼方法與部分CSI比如發(fā)射天線的長期相關(guān)性(long-term correlation)的使用進行結(jié)合來實現(xiàn)在自適應(yīng)技術(shù)的性能以及非自適應(yīng)技術(shù)的魯棒性之間的折衷方案。當前的自適應(yīng)技術(shù)要求獲取CSI。已經(jīng)提出了一些借助于(在發(fā)射鏈路和接收鏈路之間)的信道交互作用來將CSI提供給發(fā)射器的方法,但是僅當使用了時分雙工(TDD) 的時候,那些技術(shù)才是適用的,并且甚至在這種情況下在發(fā)射和接收鏈路之間還需要具有挑戰(zhàn)性的校準。在大多數(shù)現(xiàn)有的頻分雙工(FDD)標準中,發(fā)射器方CSI的獲取仍然只能是通過反向鏈路從接收器的反饋來實現(xiàn)。從接收器到發(fā)射器的CSI反饋導致了在反向鏈路上很大的開銷,并且對于用戶數(shù)量可能非常多并且由此對于所有用戶都要執(zhí)行反饋的蜂窩式系統(tǒng)來說尤其如此,因此大大地減少了系統(tǒng)容量。此外,反饋的引進本身也導致了系統(tǒng)復雜性的增加。舉例來說,考慮到雙發(fā)射(Tx)天線和單接收(Rx)天線的問題,其中在第二發(fā)射天線方的相位被調(diào)整以實現(xiàn)最高的接收功率。通常所持有的觀點是,為了使自適應(yīng)發(fā)揮作用,則必須使CSI在兩個天線之間以最佳相位的形式,在反向鏈路上從接收器反饋至發(fā)射器(參見圖3)。這不僅意味著需要設(shè)計特定的反饋機制并將其包括在反向鏈路中,也意味著接收器必須有能力來評估來自每個天線的信道(這要求每一個天線具有不同的導頻序列(Pilot sequence))。這使得這樣一種方案的引入復雜化,此外還增加了信令(signalling)開銷。
發(fā)明內(nèi)容
希望無需復雜的新機制來從接收器向發(fā)射器反饋信道狀態(tài)信息就能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)多個天線發(fā)射的一些或者所有性能優(yōu)勢,這將需要對現(xiàn)有的標準作實質(zhì)的變化。作為替代或者作為補充,還希望實現(xiàn)自適應(yīng)多個天線發(fā)射的優(yōu)勢而不招致反饋信道狀態(tài)信息所需的信令開銷。因此,有利的是,本發(fā)明使用了其它現(xiàn)有的反饋信息以本地生成關(guān)于發(fā)射器方的信道分集的信息。根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供了一種使用發(fā)射分集方案通過信道從發(fā)射器向接收器進行發(fā)射的方法,由此以不同的相對權(quán)重(weighting)將相同的數(shù)據(jù)從發(fā)射器的多個發(fā)射天線進行發(fā)射,該方法包括對于多個時間間隔中的每一個,接收從接收器反饋給發(fā)射器的功率相關(guān)信息,所述功率相關(guān)信息與在接收器方通過所述信道所接收的來自多個天線的組合功率相關(guān);在發(fā)射器方,應(yīng)用遞歸濾波器以對所述多個時間間隔中的每一個時間間隔生成與信道的發(fā)射分集相關(guān)的信道狀態(tài)信息,其中遞歸濾波器的應(yīng)用包括基于從前一個時間間隔所評估的信道狀態(tài)信息來對當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行評估,并且使用當前時間間隔的功率相關(guān)信息來對所評估的當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行提煉(refine); 以及使用所生成的信道狀態(tài)信息來控制用于從發(fā)射器的多個發(fā)射天線到接收器的后續(xù)發(fā)射的相對權(quán)重。例如,通過運用所接收的信號與干擾加噪聲(interference-plus-noise)之比 (SNR)或者其它的在傳統(tǒng)系統(tǒng)中經(jīng)常已經(jīng)存在的與功率相關(guān)的反饋上,然后可以提取信道狀態(tài)信息以便將其用于多天線發(fā)射自適應(yīng)。舉例來說,如在3GPP標準中所使用的發(fā)射功率控制(TPC)的功率控制命令,或者如信道質(zhì)量指標(CQI)的與反饋相關(guān)的SNR,可被用于生成信道狀態(tài)信息。在實施例中,所述濾波器的應(yīng)用可以包括應(yīng)用卡爾曼(Kalman)濾波器算法。所述生成可以不通過接收從接收器所反饋的、指示接收器優(yōu)選權(quán)重的明確的信道狀態(tài)信息來執(zhí)行,而是通過使用所述功率相關(guān)信息在發(fā)射器方生成所述信道狀態(tài)信息。出于除發(fā)射分集以外的主要目的來反饋功率相關(guān)信息,并且該方法可以包括使用功率相關(guān)信息來控制與所述主要目的相關(guān)的發(fā)射器的功能。所述主要目的可以包括以下各項中的至少一個對信道的組合功率進行控制,以及自適應(yīng)調(diào)制。所述功率相關(guān)信息可包括所接收信號功率相對于擾動的測度(measure)。所述測度可以包括信號功率與干擾加噪聲的比率。所述測度可以包括信道質(zhì)量指標。所述測度可以包括SNR以及3GPP標準的CQI中的至少一個。所述功率相關(guān)信息可以包括功率控制命令。所述功率控制命令可以包括3GPP標準的TPC命令??梢允褂脺y度來執(zhí)行所述對所評估的當前時間間隔的信道狀態(tài)信息的提煉,該測度基于對當前時間間隔的功率控制命令,以及步進值(st印value),其中響應(yīng)于功率控制命令根據(jù)所述步進值來提高或者降低來自發(fā)射器的組合功率。所述功率相關(guān)信息可以包括與先前發(fā)射數(shù)據(jù)相關(guān)的確認消息或者非確認消息。該方法可以包括在使用于所述遞歸濾波器中之前,對所述確認和非確認消息之一施加不同程度的相對偏差(bias)。該方法可以包括動態(tài)地調(diào)整所述相對偏差的程度(degree),以將長期性能度量 (metric)最大化。所述長期性能度量可以包括平均節(jié)能或者平均鏈路容量中的至少一個。不同的相對權(quán)重可以至少定義不同的相對相位,并且使用所生成的信道狀態(tài)信息來控制相對權(quán)重可以包括對相對相位進行控制。不同的相對權(quán)重可以定義不同的振幅,并且使用所生成的信道狀態(tài)信息來控制相對權(quán)重可以包括控制相對振幅。該方法可以進一步包括使用功率相關(guān)信息來確定對所生成的信道狀態(tài)信息的可靠性測度,以及還包括使用該可靠性測度來控制用于從發(fā)射器的多個發(fā)射天線到接收器的后續(xù)發(fā)射的權(quán)重。所述使用信道狀態(tài)信息來控制權(quán)重可以包括以每個周期一次的速率來修正所述權(quán)重,其中所述周期跨越多個所述時間間隔,并且所述提煉可通過將功率相關(guān)信息進行組合來執(zhí)行所述提煉,該功率相關(guān)信息是在所述周期所跨越的一些或者所有的時間間隔上接收的。該方法可以包括動態(tài)地調(diào)整所述周期以將長期性能度量最大化。長期性能度量可以包括平均節(jié)能(power saving)或者平均鏈路容量中的至少一個。該方法可以包括對所述權(quán)重進行調(diào)整,以便在發(fā)射到接收器的方向上至少確保最小程度的分集。在另外的實施例中,所述方法可以包括在不同的時刻以至少兩種不同的操作模式來操作發(fā)射器在第一操作模式中,以不同的相對權(quán)重將相同的數(shù)據(jù)從發(fā)射器的多個發(fā)射天線進行發(fā)射;以及在第二操作模式中,僅從多發(fā)射天線中所選擇的一個或幾個,通過僅僅對所選擇的一個或幾個發(fā)射天線應(yīng)用非零權(quán)重來發(fā)射數(shù)據(jù);其中在兩種模式中,都使用所生成的信道狀態(tài)信息來控制權(quán)重。在第二操作模式中,數(shù)據(jù)可以僅從多個發(fā)射天線中所選擇的一個天線進行發(fā)射??梢允褂媒M合測度來對所評估的當前時間間隔的信道狀態(tài)信息執(zhí)行所述提煉,所述組合測度基于跨越多個時間間隔的周期上的功率相關(guān)信息。所述組合測度可以包括以多個時間間隔的功率相關(guān)信息為基礎(chǔ)的平均測度。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,提供了一種發(fā)射器,其包括多個發(fā)射天線;耦合至多個發(fā)射天線的發(fā)射電路,經(jīng)安排以使用發(fā)射分集方案通過信道向接收器進行發(fā)射,由此以不同的相對權(quán)重將相同的數(shù)據(jù)從發(fā)射器的多個發(fā)射天線進行發(fā)射;接收電路,經(jīng)安排以對于多個時間間隔中的每一個,接收從所述接收器反饋給發(fā)射器的功率相關(guān)信息,所述功率相關(guān)信息與在接收器方通過所述信道接收的來自多個天線的組合功率相關(guān);以及信號處理裝置,其與發(fā)射和接收電路相耦合,并且經(jīng)配置以應(yīng)用遞歸濾波器來對于所述多個時間間隔中的每一個,生成與信道的發(fā)射分集相關(guān)的信道狀態(tài)信息,其中遞歸濾波器的應(yīng)用包括基于從前一個時間間隔所評估的信道狀態(tài)信息來對當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行評估,并且使用當前時間間隔的功率相關(guān)信息來對所評估的當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行提煉;其中信號處理裝置經(jīng)配置為,使用所生成的信道狀態(tài)信息來控制用于從發(fā)射器的多個發(fā)射天線到接收器的后續(xù)發(fā)射的相對權(quán)重。該信號處理裝置優(yōu)選地包括存儲信號處理軟件的存儲器,以及與存儲器相耦合并且被安排以執(zhí)行該信號處理軟件的處理器??梢勒赵诖怂枋龅娜魏畏椒▉磉M一步對該信號處理裝置進行配置。根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面,提供了一種程序產(chǎn)品,用于使用發(fā)射分集方案通過信道從發(fā)射器向接收器進行發(fā)射,由此以不同的相對權(quán)重將相同的數(shù)據(jù)從發(fā)射器的多個發(fā)射天線進行發(fā)射,該程序產(chǎn)品包括在計算機可讀介質(zhì)上所包含的代碼并且其被配置為當在處理器上執(zhí)行時以對于多個時間間隔中的每一個,接收從接收器反饋給發(fā)射器的功率相關(guān)信息,所述功率相關(guān)信息與在接收器方通過所述信道接收的來自多個天線的組合功率相關(guān);在發(fā)射器方,應(yīng)用遞歸濾波器以對所述多個時間間隔中的每一個生成與信道的發(fā)射分集相關(guān)的信道狀態(tài)信息,其中遞歸濾波器的應(yīng)用包括基于從前一個時間間隔所評估的信道狀態(tài)信息來對當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行評估,并且使用當前時間間隔的功率相關(guān)信息來對所評估的當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行提煉;以及使用所生成的信道狀態(tài)信息來控制用于從發(fā)射器的多個傳輸發(fā)射天線到接收器的后續(xù)發(fā)射的相對權(quán)重??蛇M一步將代碼配置為執(zhí)行在此所描述的任何方法步驟。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,提供了一種使用發(fā)射分集方案通過信道從發(fā)射器向接收器進行發(fā)射的方法,由此可以從發(fā)射器的多個發(fā)射天線中所選擇的一個或幾個來發(fā)射數(shù)據(jù),該方法包括在發(fā)射器方,接收從接收器反饋的功率相關(guān)信息,所述功率相關(guān)信息與在接收器方通過所述信道接收的來自一個或幾個所選擇的發(fā)射天線的功率相關(guān);在發(fā)射器方,使用所述功率相關(guān)信息來生成與發(fā)射分集方案相關(guān)的信道相關(guān)信息;以及使用所生成的信道相關(guān)信息來僅僅選擇多個發(fā)射天線中的一個或幾個,以用于到接收器的后續(xù)發(fā)射。在實施例中,在任一時刻數(shù)據(jù)可以僅從多個發(fā)射天線中所選擇的一個進行發(fā)射。所述方法可以進一步包括對于多個時間間隔中的每一個,接收從接收器反饋給發(fā)射器的功率相關(guān)信息,該功率相關(guān)信息與在接收器方通過所述信道接收的來自一個或幾個所選擇的發(fā)射天線的功率相關(guān);在發(fā)射器方,應(yīng)用遞歸濾波器以對所述多個時間間隔中的每一個生成與信道的發(fā)射分集相關(guān)的信道狀態(tài)信息,其中所述遞歸濾波器的應(yīng)用包括基于從前一個時間間隔所評估的信道狀態(tài)信息來對當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行評估, 并且使用當前時間間隔的功率相關(guān)信息來對所評估的當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行提煉;以及使用所生成的信道相關(guān)信息來選擇多個發(fā)射天線中用于到接收器的后續(xù)發(fā)射的天線。所述功率相關(guān)的信息可以包括功率控制命令??梢允褂脺y度來執(zhí)行所述對所評估的當前時間間隔的信道狀態(tài)信息的提煉,該測度基于對當前時間間隔的功率控制命令,以及步進值,其中響應(yīng)于功率控制命令根據(jù)所述步進值來提高或降低來自一個或者幾個所選擇的發(fā)送天線的功率??梢允褂媒M合測度來對所評估的當前時間間隔的信道狀態(tài)信息執(zhí)行所述提煉,所述組合測度基于跨越多個時間間隔的周期上的功率相關(guān)信息。所述組合測度可以包括以多個時間間隔的功率相關(guān)信息為基礎(chǔ)的平均測度。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面,可以提供一種發(fā)射器,其包括多個發(fā)射天線;與多個發(fā)射天線相耦合的發(fā)射電路,經(jīng)安排以使用發(fā)射分集方案通過信道向接收器進行發(fā)射,由此可將數(shù)據(jù)從多個發(fā)射天線中的一個或幾個進行發(fā)射;接收電路,經(jīng)安排以接收從接收器反饋的功率相關(guān)信息,所述功率相關(guān)信息與在接收器方通過所述信道接收的來自一個或幾個所選擇的發(fā)射天線的功率相關(guān);以及信號處理裝置,其與發(fā)射和接收電路相耦合,經(jīng)配置為使用所述功率相關(guān)信息來生成與發(fā)射分集方案相關(guān)的信道相關(guān)信息;其中信號處理裝置進一步經(jīng)配置為使用所生成的信道相關(guān)信息來僅僅選擇多個發(fā)射天線中所選擇的一個或幾個以用于到接收器的后續(xù)發(fā)射。此外可依照在此所描述的任何方法對該信號處理裝置進行配置。根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面,提供了一種程序產(chǎn)品,用于使用發(fā)射分集方案通過信道從發(fā)射器向接收器進行發(fā)射,由此可將數(shù)據(jù)從發(fā)射器多個發(fā)射天線中所選擇的一個或幾個進行發(fā)射,該程序產(chǎn)品包括在計算機可讀介質(zhì)上所包含的代碼并且其被配置為當在處理器上執(zhí)行時以接收從接收器反饋的功率相關(guān)信息,所述功率相關(guān)信息與在接收器方通過所述信道接收的來自一個或幾個所選擇的發(fā)射天線的功率相關(guān);使用所述功率相關(guān)信息來生成與發(fā)射分集方案相關(guān)的信道相關(guān)信息;以及使用所生成的信道相關(guān)信息,來僅僅選擇多個發(fā)射天線中所選擇的一個或幾個以用于到接收器的后續(xù)發(fā)射。所述代碼可以進一步經(jīng)配置以執(zhí)行在此描述的任何方法步驟。
為了更好的理解本發(fā)明并且為了顯示如何將其加以實施,現(xiàn)在將要結(jié)合附圖以實例的方式來進行介紹,其中圖1為顯示了用于非自適應(yīng)的多天線轉(zhuǎn)輸技術(shù)的普通前向鏈接的示意性框圖,圖2為顯示了用于自適應(yīng)的多天線轉(zhuǎn)輸技術(shù)的普通前向鏈接的示意性框圖,圖3為顯示了用于具有CSI顯式反饋(explicit feedback)的多個發(fā)射天線的相位自適應(yīng)的示意性框圖,圖4為顯示了用于具有CSI的生成的多個發(fā)射天線的相位自適應(yīng)的示意性框圖,圖5為顯示了具有CSI的生成的波束形成自適應(yīng)的示意性框圖,圖6為用于CSI提取的基于使用卡爾曼濾波器的波束形成自適應(yīng)的工作原理圖,圖7為顯示了對于一個接收天線的不同發(fā)射自適應(yīng)方案的發(fā)射功率增益的圖表, 以及圖8為顯示了對于雙接收天線的不同發(fā)射自適應(yīng)方案的發(fā)射功率增益的圖表。
具體實施例方式如同所討論的,使用多個發(fā)射天線可以在功率、鏈路質(zhì)量以及容量等方面實現(xiàn)重要的改善。為了最好地發(fā)揮這些改善,在接收器方需要有信道的消息。然而,傳統(tǒng)上所使用的是從接收器到發(fā)射器的信道狀態(tài)信息(CSI)的顯式反饋。這種傳統(tǒng)的解決方案導致了系統(tǒng)上信令開銷的增加,并且對于現(xiàn)有的標準要求有新的改變。而在另一方面,根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例,提供了一種方案,其使用已經(jīng)存在的信號與干擾加噪聲比率(SNR)和/或功率控制反饋來在發(fā)射器方本地生成信道狀態(tài)信息,以便執(zhí)行多個發(fā)射天線自適應(yīng)??梢詫⒃搩?yōu)選方案用于任何數(shù)量的發(fā)射和接收天線,并且在發(fā)射器方幾乎沒有增加復雜性以及對于接收器來說沒有任何的改變。該優(yōu)選方案并不要求改變現(xiàn)有的標準,并且接收器可以不知道在發(fā)射器方使用了所建議的方案。這樣,優(yōu)選實施例就提供了充分利用SNR和/或其它功率相關(guān)的反饋的方法,來生成CSI信息以便使用在多天線發(fā)射自適應(yīng)中,這些方法通常已經(jīng)存在于傳統(tǒng)的系統(tǒng)中。如同所提到的,如在3GPP標準中所使用的發(fā)射功率控制(TPC)的功率控制命令,或者如信道質(zhì)量指標(CQI)的SNR相關(guān)反饋,可用于生成信道狀態(tài)信息。這就意味著優(yōu)選實施例提供了一種用于多個發(fā)射天線自適應(yīng)的方案,其能被用在發(fā)射器方,但是并不要求對用于單天線發(fā)射的規(guī)范做任何的改變,并且其完全地濃賴于現(xiàn)有的基于SNR和/或功率控制反饋來對發(fā)射進行調(diào)整,以便實現(xiàn)最佳的多個發(fā)射天線權(quán)重 (相位和/或振幅)。對于標準以及對于接收器方面來說該優(yōu)選方案完全是透明的。發(fā)射器使用來自反向鏈路的SNR和/或功率控制反饋來對發(fā)射進行調(diào)整,從而通過使用多個發(fā)射天線實現(xiàn)最好的效益。通過在不同的發(fā)射天線上應(yīng)用不同的權(quán)重(以及可能使用自適應(yīng)調(diào)制和編碼方案)來實現(xiàn)自適應(yīng)。權(quán)重可以表現(xiàn)為不同的相位,和/或表現(xiàn)為不同的振幅(對應(yīng)于在不同的天線上的不同的發(fā)射功率)。在具體的優(yōu)選實施例中,也可有選擇地使用反饋來確定所生成的CSI的可靠性測度,這將在隨后進行更詳細地討論。然后使用CSI和可靠性測度來調(diào)整多天線發(fā)射。采取比較的方式,下面將更詳細地描述不具有CSI反饋的用于自適應(yīng)多天線發(fā)射的兩個可供選擇的技術(shù)一個簡單地追蹤兩個天線之間最佳的相位,另一個根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選方案生成CSI。-一種方法將使用方向發(fā)現(xiàn)算法。這將適用于最佳相位追蹤,在這種情況下發(fā)射天線之間的功率增益保持為常數(shù)并且在僅對天線之間的相位進行調(diào)整。-在另一方面,優(yōu)選方案使用卡爾曼濾波器算法來“提取”CSI。該實施例提供了更多的通用算法,所述通用算法可被用于波束形成的普通情形,在這種情形下對天線之間的相對功率增益和相位都進行調(diào)整,所述通用算法也可以用于僅對天線之間的相位進行調(diào)整的情形?,F(xiàn)在關(guān)于圖4來描述方向發(fā)現(xiàn)算法的使用。這個算法適用于僅對發(fā)射天線之間的相位進行調(diào)整的情形。圖4顯示了具有兩個發(fā)射天線的發(fā)射器100,其與具有一個或多個接收天線的接收器200進行通信。相應(yīng)地,發(fā)射器100包括兩個發(fā)射-分集支路第一支路包括了第一乘法器106和與第一乘法器的輸出相耦合的第一天線102,以及第二支路包括第二乘法器108和與第二乘法器的輸出相耦合的第二天線104。發(fā)射器100還包括多路復用器 (multiplexer) 110,其輸出可操作地耦合于第一乘法器106和第二乘法器108的每一者的輸入。多路復用器110經(jīng)安排以接收數(shù)據(jù)信號和導頻信號,以將這兩個信號進行復用,并且將產(chǎn)生的復用信號提供給乘法器106和108的每一者的輸入。這樣兩個支路中的每一支路都被安排為接收相同的數(shù)據(jù)和相同的導頻(注意,由于將不需要接收器200來評估兩個分集信道,于是不需要兩個不同的導頻信號)。第一乘法器106和第二乘法器108的每一者的另一個輸入被安排為接收各自的第一和第二權(quán)重因數(shù)(weighting factor)。在所示的例子中,第一乘法器106的第一權(quán)重因數(shù)是固定值1/ V 2,并且第二乘法器108的第二權(quán)重因數(shù)是具有固定振幅1/ V 2以及可變相位e^的復值(complex value)。第二乘法器108相應(yīng)的輸入可操作地與CSI追蹤模塊 112相耦合,以便生成并且提供第二可變-相位權(quán)重因數(shù)。接收器200包括一個或多個接收天線201,其可操作地與信道評估模塊203的輸入相耦合,并且信道評估模塊203的輸出可操作地與SNR評估模塊205的輸入相耦合。SNR 評估模塊205具有被安排為在反向鏈路上將信息從接收器200向發(fā)射器100反饋的輸出。CSI追蹤模塊112、多路復用器110、以及乘法器106和108的每一者都優(yōu)選地實現(xiàn)為在發(fā)射器100方的軟件模塊,并存儲在比如是ROM、閃存或者硬盤驅(qū)動器的存儲器上,并且在處理器(圖中未示)上執(zhí)行。相似地,SNR評估模塊205和信道評估模塊203的每一者都優(yōu)選地實施為在接收器200方的軟件模塊,其存儲在另外的存儲器上并且在另外的處理器(同樣未示)上執(zhí)行。然而,并不排除在整體上或者局部地以專用硬件來實現(xiàn)這些組件中的一些或者全部的選擇。在操作中,發(fā)射器100獲取數(shù)據(jù)信號,將其與導頻信號一同進行復用,然后將產(chǎn)生的信號沿著兩個支路的每一者經(jīng)由兩個各自的乘法器106和108,提供給兩個天線102和 104。這樣發(fā)射器100從兩個不同的發(fā)射天線發(fā)射出同樣信號的兩個不同版本,信號的每個版本都具有相同的數(shù)據(jù)內(nèi)容但是都乘以了不同的權(quán)重因數(shù),在這種情況下分別地乘以了 1/ V 2和€^Λ/2,因此每個版本都具有相同的振幅但是有不同的相位。憑借變量乘法器108 與CSI追蹤模塊112的耦合,在第二支路104、108上的相對相位φ是可變的。由此發(fā)射器100在兩個不同的發(fā)射分集信道hi和h2上進行發(fā)射,與第一天線102 和第二天線104以及他們的相關(guān)支路相對應(yīng)。但是,由于本發(fā)明優(yōu)選地要求對接收器的行為不進行修正,因此接收器200僅“看到”一個整體的或者組合的信道&。接收器200不需要看到分集以便從中獲益。由此,接收天線201接收從兩個發(fā)射天線102和104所發(fā)射的信號,并且信道評估模塊203將組合信道啟評估為單一信道,而對分集并不知曉。在這個例子中,組合信道§等于(h!+ej%) Λ/2,并且這已經(jīng)在圖4中標記出來以供說明,僅為讀者提供信息--但是要注意的是與現(xiàn)有技術(shù)的方案不同,信道評估模塊203實際上不需要知道這個事實也不需要執(zhí)行這個計算。取而代之的是基于單一的導頻信號,使用已知的用于單一信道評估的技術(shù),信道評估模塊203簡單地將組合信道后評估為單一信道。在下面的描述中, “信道”將指的是完整的或者組合的信道,例如§。注意,§可以是個向量,在這種情況下會使用多個接收天線和/或接收信號的重復取樣。接著信道評估模塊203向SNR評估模塊205輸出所評估的信道力,SNR評估模塊 205使用它來計算SNR,舉例來說,SNR=I^I2ZPn,其中I3n是所接收的噪聲加干擾功率。在大多數(shù)的應(yīng)用中,一些接收功率的測度以不同形式來反饋。發(fā)射器100可以利用這個反饋來提取最佳發(fā)射相位的資料,而不需要對于系統(tǒng)來說任何的額外開銷。在圖4 的例子中,對SNR進行反饋以允許發(fā)射功率控制(和/或自適應(yīng)調(diào)制以及編碼方案)。SNR 是具有唯一的最大值的相角φ的凹函數(shù)(concave function) 0因此,發(fā)射器100可以使用各式各樣的算法來利用SNR反饋,以追蹤/生成在兩個發(fā)射天線102和104之間的最佳相位。因此參考圖4中所舉例說明的要素,在反向鏈路上,接收器200的SNR評估模塊 205將SNR的指標反饋給發(fā)射器100的發(fā)射器CSI追蹤模塊112。然后CSI追蹤模塊112 使用所接收的SNR在發(fā)射器100方本地生成CSI,而不需要明確地或者獨立的從接收器200 反饋CSI。基于本地生成的CSI,CSI追蹤模塊接著改變第一天線102和第二天線104之間的相角φ,并且向第二乘法器108輸出相應(yīng)的權(quán)重因數(shù)e^A^。下面將更詳細地討論用于如此實現(xiàn)的一些示例性算法。最佳相位的追蹤假定了信道一在反饋的頻率的方面一改變地足夠遲緩以允許精確地追蹤。現(xiàn)在討論方向發(fā)現(xiàn)算法的實例,CSI追蹤模塊112可使用該算法來實際地確定φ。 用于相位追蹤的方向發(fā)現(xiàn)算法,通過判定由跟蹤算法所獲取的先前方向是否為好的方向以及是否在后續(xù)的發(fā)射瞬間(instant)向最大值移動來進行工作。我們用φη來表示在時間瞬間η應(yīng)用于分集天線的相角。Δφ是使用其來修正相角的步長并且SNIi1^f應(yīng)于發(fā)射瞬間η的功率反饋,該發(fā)射瞬間η使用了相角φη。變量dn表示方向,其被用于在時間瞬間η修正相角。變量dn可以僅僅取+1或者-1 值之一。初相位以及方向可以取任何的可能值,例如(Pn=O5Clci = +1。在時間瞬間n+1,會以下列方式對相位進行修正
權(quán)利要求
1.一種使用發(fā)射分集方案通過信道從發(fā)射器向接收器進行發(fā)射的方法,由此以不同的相對權(quán)重將相同的數(shù)據(jù)從所述發(fā)射器的多個發(fā)射天線進行發(fā)射,所述方法包括對于多個時間間隔中的每一個,接收從所述接收器反饋給所述發(fā)射器的功率相關(guān)信息,所述功率相關(guān)信息與在所述接收器方通過所述信道所接收的來自所述多個天線的組合功率相關(guān);在所述發(fā)射器方,應(yīng)用遞歸濾波器以對所述多個時間間隔中的每一個生成與所述信道的所述發(fā)射分集相關(guān)的信道狀態(tài)信息,其中所述遞歸濾波器的應(yīng)用包括基于從前一個時間間隔所評估的信道狀態(tài)信息來對當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行評估,并且使用所述當前時間間隔的所述功率相關(guān)信息來對所評估的所述當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行提煉;以及使用所生成的信道狀態(tài)信息來控制用于從所述發(fā)射器的所述多個發(fā)射天線到所述接收器的后續(xù)發(fā)射的所述相對權(quán)重。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法,其中所述濾波器的應(yīng)用包括應(yīng)用卡爾曼濾波器算法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,其中所述生成不通過接收從所述接收器所反饋的指示所述接收器優(yōu)選權(quán)重的明確的信道狀態(tài)信息來執(zhí)行,而是通過使用所述功率相關(guān)信息在所述發(fā)射器方生成所述信道狀態(tài)信息來執(zhí)行。
4.根據(jù)以上任一項權(quán)利要求所述的方法,其中為了除發(fā)射分集以外的主要目的來反饋所述功率相關(guān)信息,并且所述方法包括使用所述功率相關(guān)信息來控制與所述主要目的相關(guān)的所述發(fā)射器的功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,其中所述主要目的包括以下各項中的至少一個對所述信道的所述組合功率進行控制,以及自適應(yīng)調(diào)制。
6.根據(jù)以上任一項權(quán)利要求所述的方法,其中所述功率相關(guān)信息包括所接收信號功率相對于擾動的測度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其中所述測度包括信號功率與干擾加噪聲的比率。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法,其中所述測度包括信道質(zhì)量指標。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其中所述測度包括SNR以及3GPP標準的CQI中的至少一個。
10.根據(jù)以上任一項權(quán)利要求所述的方法,其中所述功率相關(guān)信息包括功率控制命令。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,其中所述功率控制命令包括3GPP標準的TPC命令。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法,其中所述對所評估的當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行提煉是使用測度來執(zhí)行的,所述測度基于對當前時間間隔的功率控制命令,以及步進值,其中響應(yīng)于功率控制命令根據(jù)所述步進值來提高或者降低來自所述發(fā)射器的所述組合功率。
13.根據(jù)以上任一項權(quán)利要求所述的方法,其中所述功率相關(guān)信息包括與先前發(fā)射數(shù)據(jù)相關(guān)的確認消息或者非確認消息。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法,其中包括在使用于所述遞歸濾波器中之前,對所述確認和非確認消息之一施加不同程度的相對偏差。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法,其中包括動態(tài)地調(diào)整所述相對偏差的程度,以將長期性能度量最大化。
16.根據(jù)以上任一項權(quán)利要求所述的方法,其中所述不同的相對權(quán)重至少定義不同的相對相位,并且所述使用所生成的信道狀態(tài)信息來控制所述相對權(quán)重包括對所述相對相位進行控制。
17.根據(jù)以上任一項權(quán)利要求所述的方法,其中所述不同的相對權(quán)重定義不同的振幅, 并且所述使用所生成的信道狀態(tài)信息來控制所述相對權(quán)重包括對相對振幅進行控制。
18.根據(jù)以上任一項權(quán)利要求所述的方法,其中所述方法進一步包括使用所述功率相關(guān)信息來確定對所生成的信道狀態(tài)信息的可靠性測度,以及還包括使用所述可靠性測度來控制用于從所述發(fā)射器的所述多個發(fā)射天線到所述接收器的后續(xù)發(fā)射的所述權(quán)重。
19.根據(jù)以上上的任一項權(quán)利要求所述的方法,其中所述使用信道狀態(tài)信息來控制權(quán)重包括以每個周期一次的速率來修正所述權(quán)重,其中所述周期跨越多個所述時間間隔,并且所述提煉通過將在所述周期所跨越的一些或所有的時間間隔上所接收的所述功率相關(guān)信息進行組合來執(zhí)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法,其中包括動態(tài)地調(diào)整所述周期以將長期性能度量最大化。
21.根據(jù)權(quán)利要求15或20或者以上任一項從屬權(quán)利要求所述的方法,其中所述長期性能度量包括以下各項中的至少一個平均節(jié)能以及平均鏈路容量。
22.根據(jù)以上任一項權(quán)利要求所述的方法,其中包括調(diào)整所述權(quán)重以便在發(fā)射到所述接收器的方向上至少確保最小程度的分集。
23.根據(jù)以上任一項權(quán)利要求所述的方法,其中包括在不同的時刻以至少兩種不同的操作模式對所述發(fā)射器進行操作第一種操作模式,其中以不同的相對權(quán)重將相同的數(shù)據(jù)從所述發(fā)射器的多個發(fā)射天線進行發(fā)射;以及第二個操作模式,其中僅從所述多個發(fā)射天線中所選擇的一個或幾個,通過僅僅對所選擇的一個或幾個發(fā)射天線應(yīng)用非零權(quán)重來發(fā)射數(shù)據(jù);其中在兩種模式中,都使用所生成的信道狀態(tài)信息來控制所述權(quán)重。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法,其中在第二操作模式中,僅從所述多個發(fā)射天線中所選擇的一個來發(fā)射數(shù)據(jù)。
25.根據(jù)以上任一項權(quán)利要求所述的方法,其中所述對所評估的當前時間間隔的信道狀態(tài)信息的提煉,是使用組合測度來執(zhí)行的,所述組合測度基于跨越多個時間間隔的周期上的所述功率相關(guān)信息。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法,其中所述組合測度包括以所述多個時間間隔的所述功率相關(guān)信息為基礎(chǔ)的平均測度。
27.一種發(fā)射器,包括多個發(fā)射天線;發(fā)射電路,耦合至所述多個發(fā)射天線,經(jīng)安排以使用發(fā)射分集方案通過信道向接收器進行發(fā)射,由此以不同的相對權(quán)重將相同的數(shù)據(jù)從所述多個發(fā)射天線進行發(fā)射;接收電路,經(jīng)安排以對于多個時間間隔中的每一個,接收從所述接收器反饋給所述發(fā)射器的功率相關(guān)信息,所述功率相關(guān)信息與在所述接收器方通過所述信道接收的來自所述多個天線的組合功率相關(guān);以及信號處理裝置,其與所述發(fā)射和接收電路相耦合,并且被配置以應(yīng)用遞歸濾波器來對于所述多個時間間隔中的每一個,生成與所述信道的所述發(fā)射分集相關(guān)的信道狀態(tài)信息, 其中所述遞歸濾波器的所述應(yīng)用包括基于從前一個時間間隔所評估的信道狀態(tài)信息來對當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行評估,并且使用所述當前時間間隔的所述功率相關(guān)信息來對所評估的所述當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行提煉;其中所述信號處理裝置經(jīng)配置以使用所生成的信道狀態(tài)信息來控制用于從所述發(fā)射器的所述多個發(fā)射天線到所述接收器的后續(xù)發(fā)射的所述相對權(quán)重。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的發(fā)射器,其中所述信號處理裝置是依照權(quán)利要求2至沈中的任意一項權(quán)利要求來配置的。
29.—種程序產(chǎn)品,用于使用發(fā)射分集方案通過信道從發(fā)射器向接收器進行發(fā)射,由此以不同的相對權(quán)重將相同的數(shù)據(jù)從所述發(fā)射器的多個發(fā)射天線進行發(fā)射,所述程序產(chǎn)品包括在計算機可讀介質(zhì)上所包含的代碼并且其被配置為當在處理器上執(zhí)行時以對于多個時間間隔中的每一個,接收從所述接收器反饋給所述發(fā)射器的功率相關(guān)信息,所述功率相關(guān)信息與在所述接收器方通過所述信道接收的來自所述多個天線的組合功率相關(guān);在所述發(fā)射器方,應(yīng)用遞歸濾波器以對所述多個時間間隔中的每一個生成與所述信道的所述發(fā)射分集相關(guān)的信道狀態(tài)信息,其中所述遞歸濾波器的所述應(yīng)用包括基于從前一個時間間隔所評估的信道狀態(tài)信息來對當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行評估,并且使用所述當前時間間隔的所述功率相關(guān)信息來對所評估的當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行提煉;以及使用所生成的信道狀態(tài)信息來控制用于從所述發(fā)射器的所述多個發(fā)射天線到所述接收器的后續(xù)發(fā)射的所述相對權(quán)重。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的程序產(chǎn)品,其中所述代碼經(jīng)配置以執(zhí)行權(quán)利要求2至沈中任一個權(quán)利要求所述的方法。
31.一種使用發(fā)射分集方案通過信道從發(fā)射器向接收器進行發(fā)射的方法,由此可從所述發(fā)射器的多個發(fā)射天線中所選擇的一個或幾個來發(fā)射數(shù)據(jù),所述方法包括在所述發(fā)射器方,接收從所述接收器反饋的功率相關(guān)信息,所述功率相關(guān)信息與在所述接收器方通過所述信道接收的來自所述一個或幾個所選擇的發(fā)射天線的功率相關(guān);在所述發(fā)射器方,使用所述功率相關(guān)信息來生成與所述發(fā)射分集方案相關(guān)的信道相關(guān)信息;以及使用所生成的信道相關(guān)信息來僅僅選擇所述多個發(fā)射天線中所選擇的一個或幾個以用于到所述接收器的后續(xù)發(fā)射。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法,其中在任一時刻僅從所述多個發(fā)射天線中所選擇的一個來發(fā)射數(shù)據(jù)。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的方法,包括對于多個時間間隔中的每一個,接收從所述接收器反饋給所述發(fā)射器的功率相關(guān)信息,所述功率相關(guān)信息與在所述接收器方通過所述信道接收的來自所述一個或幾個所選擇的發(fā)射天線的功率相關(guān);在所述發(fā)射器方,應(yīng)用遞歸濾波器以對所述多個時間間隔中的每一個生成與所述信道的所述發(fā)射分集相關(guān)的信道狀態(tài)信息,其中所述遞歸濾波器的所述應(yīng)用包括基于從前一個時間間隔所評估的信道狀態(tài)信息來對當前時間間隔的所述信道狀態(tài)信息進行評估,并且使用所述當前時間間隔的所述功率相關(guān)信息來對所評估的所述當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行提煉;以及使用所生成的信道相關(guān)信息來選擇所述多個發(fā)射天線中用于到所述接收器的后續(xù)發(fā)射的天線。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法,其中所述功率相關(guān)信息包括功率控制命令。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法,其中所述對所評估的當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行提煉是使用測度來執(zhí)行的,所述測度基于對當前時間間隔的功率控制命令,以及步進值,其中響應(yīng)于功率控制命令根據(jù)所述步進值來提高或者降低來自所述一個或者幾個所選擇的發(fā)送天線的功率。
36.根據(jù)權(quán)利要求33,34或35任一所述的方法,其中所述對所評估的當前時間間隔的信道狀態(tài)信息進行提煉是使用組合測度來執(zhí)行的,所述組合測度基于跨越多個時間間隔的周期上的所述功率相關(guān)信息。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法,其中所述組合測度包括以所述多個時間間隔的所述功率相關(guān)信息為基礎(chǔ)的平均測度。
38.一種發(fā)射器,包括多個發(fā)射天線;發(fā)射電路,耦合至所述多個發(fā)射天線,經(jīng)安排以使用發(fā)射分集方案通過信道向接收器進行發(fā)射,由此可將數(shù)據(jù)從所述多個發(fā)射天線中所選擇的一個或幾個進行發(fā)射;接收電路,經(jīng)安排以接收從所述接收器反饋的功率相關(guān)信息,所述功率相關(guān)信息與在所述接收器方通過所述信道接收的來自所述一個或幾個所選擇的發(fā)射天線的功率相關(guān);以及信號處理裝置,耦合至所述發(fā)射和接收電路,經(jīng)配置為使用所述功率相關(guān)信息來生成與所述發(fā)射分集方案相關(guān)的信道相關(guān)信息;其中所述信號處理裝置進一步經(jīng)配置為使用所生成的信道相關(guān)信息來僅僅選擇所述多個發(fā)射天線中所選擇的一個或幾個以用于到所述接收器的后續(xù)發(fā)射。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的發(fā)射器,其中所述信號處理裝置是依照權(quán)利要求32至37 中任一項權(quán)利要求來配置的。
40.一種程序產(chǎn)品,用于使用發(fā)射分集方案通過信道從發(fā)射器向接收器進行發(fā)射,由此可將數(shù)據(jù)從所述發(fā)射器的多個發(fā)射天線中所選擇的一個或幾個進行發(fā)射,所述程序產(chǎn)品包括在計算機可讀介質(zhì)上所包含的代碼并且其被配置為當在處理器上執(zhí)行時以接收從所述接收器反饋的功率相關(guān)信息,所述功率相關(guān)信息與在所述接收器方通過所述信道接收的來自所述一個或幾個所選擇的發(fā)射天線的功率相關(guān);使用所述功率相關(guān)信息來生成與所述發(fā)射分集方案相關(guān)的信道相關(guān)信息;以及使用所生成的信道相關(guān)信息來僅僅選擇所述多個發(fā)射天線中所選擇的一個或幾個以用于到所述接收器的后續(xù)發(fā)射。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的程序產(chǎn)品,其中所述代碼經(jīng)配置以執(zhí)行權(quán)利要求32至37 中任一項權(quán)利要求的方法。
全文摘要
一種用于使用發(fā)射分集方案通過信道從發(fā)射器向接收器進行發(fā)射的方法、程序以及設(shè)備。該方法包括接收從接收器反饋給發(fā)射器的功率相關(guān)信息;并且在發(fā)射器方,使用該功率相關(guān)信息以生成信道狀態(tài)信息。該方法進一步包括使用所生成的信道狀態(tài)信息,來控制從發(fā)射器的多個發(fā)射天線到接收器的后續(xù)發(fā)射。
文檔編號H04B7/06GK102577158SQ201080041741
公開日2012年7月11日 申請日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者史蒂芬·歐勒普瑞斯, 阿卜杜卡迪爾·梅德勒斯 申請人:艾色拉公司