專利名稱：寬帶模擬信道信息反饋方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電訊系統(tǒng)以及無線通訊系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種寬帶模擬信道信息反饋方法。
背景技術(shù)：
無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的容量為干擾所限。例如，一個(gè)移動(dòng)用戶在靠近它的服務(wù)基站時(shí)可以接收到高質(zhì)量的信號(hào)，但如果該移動(dòng)用戶離開基站向小區(qū)邊緣移動(dòng)，信號(hào)質(zhì)量則隨著該移動(dòng)用戶與其服務(wù)基站之間距離的增長(zhǎng)而迅速下降。在小區(qū)邊緣，服務(wù)基站的信號(hào)質(zhì)量因相鄰小區(qū)基站信號(hào)的干擾而變差。在一個(gè)小區(qū)內(nèi)，小區(qū)邊緣的面積遠(yuǎn)大于小區(qū)中心的面積，因此移動(dòng)用戶經(jīng)歷差的信道的概率要大于經(jīng)歷好的信道的概率。相應(yīng)地，峰值容量?jī)H能在小區(qū)中心達(dá)到，而小區(qū)的平均容量只是峰值容量的一小部分。
無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)由相鄰小區(qū)構(gòu)成的集合可以被認(rèn)為是一個(gè)多點(diǎn)傳播系統(tǒng)。根據(jù)聞斯傳播信道理論，多點(diǎn)傳播系統(tǒng)的容量與相應(yīng)的多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)的容量趨于一致。因此，多點(diǎn)傳播具有將無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的容量提升數(shù)倍的潛力。多點(diǎn)傳播方案最近被第三代無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)的先進(jìn)版本(long-term evolution of 3rd generationof wireless cellular network, advanced,LTE-A)所米用，并被稱為協(xié)作多點(diǎn)傳輸(CoMP,Coordinated Multi-Point transmission)。圖I描述了一個(gè)不范性的多點(diǎn)傳播系統(tǒng)。兀素102、104、和106對(duì)應(yīng)于基站I、基站2、以及基站3。元素152、154、和156對(duì)應(yīng)于移動(dòng)用戶I、移動(dòng)用戶2、以及移動(dòng)用戶3?；?br> I、基站2、以及基站3經(jīng)主干回路100連接以實(shí)現(xiàn)基站間的聞速/[目息交換。在圖I中，基站
I、基站2、以及基站3構(gòu)成了一個(gè)協(xié)作多點(diǎn)發(fā)送集即多點(diǎn)傳播中的基站集。移動(dòng)用戶I、移動(dòng)用戶2、以及移動(dòng)用戶3構(gòu)成了一個(gè)多點(diǎn)傳播系統(tǒng)的接收集即多點(diǎn)傳播中的移動(dòng)用戶集。基站I、基站2、以及基站3，和移動(dòng)用戶I、移動(dòng)用戶2、以及移動(dòng)用戶3—起構(gòu)成了一個(gè)多點(diǎn)傳播集。在圖I中，基站I、基站2、以及基站3發(fā)送的是針對(duì)移動(dòng)用戶I、移動(dòng)用戶2、以及移動(dòng)用戶3的信號(hào)的組合。對(duì)于每個(gè)基站來說，每個(gè)移動(dòng)用戶的組合權(quán)重可以是不一樣的。借助精準(zhǔn)縝密的算法，每個(gè)移動(dòng)用戶所收到的信號(hào)中的干擾均被抵消或被最小化，而該移動(dòng)用戶本身的信號(hào)則得到增強(qiáng)。例如，當(dāng)來自基站I、基站2、以及基站3的信號(hào)抵達(dá)移動(dòng)用戶I時(shí)，針對(duì)移動(dòng)用戶2和移動(dòng)用戶3的信號(hào)被抵消或被最小化，而針對(duì)移動(dòng)用戶I的信號(hào)則被最大化或被增強(qiáng)，從而移動(dòng)用戶I的信號(hào)質(zhì)量得到了顯著的提高。同理，移動(dòng)用戶2和移動(dòng)用戶3的信號(hào)質(zhì)量在相應(yīng)的移動(dòng)用戶處也得到了顯著的提高。在各個(gè)基站處的信號(hào)組合被稱為“預(yù)編碼”。對(duì)應(yīng)于每個(gè)移動(dòng)用戶和每個(gè)基站的組合權(quán)重則構(gòu)成“預(yù)編碼矩陣”中的元素。多點(diǎn)傳播的主要困難在于，合作基站需要下行信道(即從基站至移動(dòng)用戶的信道)的完整信息來實(shí)現(xiàn)預(yù)編碼。在頻分雙工網(wǎng)絡(luò)中，下行信道信息需要由移動(dòng)用戶經(jīng)過上行信道反饋至基站。一般說來，完全的信道反饋需要傳送大量的數(shù)據(jù)，而無線信道的迅速變化又需要高的反饋頻率。這樣的要求導(dǎo)致了極大的反饋開銷，甚至?xí)沟蒙闲行诺烙糜趥魉陀杏脭?shù)據(jù)的容量所剩無幾。在時(shí)分雙工網(wǎng)絡(luò)中，理論上講基站可以通過信道互易原理從上行信道信息導(dǎo)出下行信道信息，因此時(shí)分雙工網(wǎng)絡(luò)似乎不需要信道反饋。然而，理想的信道互易只存在于基站天線和移動(dòng)用戶天線之間的無線信道中。一般說來，基站中的發(fā)送器和接收器不同于移動(dòng)用戶中的發(fā)送器和接收器。因此，下行信道和上行信道之間會(huì)存在增益上和相位上的差別，從而破壞了信道的互易性?？朔l(fā)送接收鏈之間的差異從而恢復(fù)信道的互易性不是一件容易的事情。如果沒有有效的手段為基站提供下行信道信息，多點(diǎn)傳播的巨大潛力則無法在無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中得以充分發(fā)揮。因此，實(shí)踐中對(duì)實(shí)現(xiàn)下行信道信息反饋的行之有效的方法、系統(tǒng)、以及裝置有著非常強(qiáng)烈的需要。同時(shí)，這些方法、系統(tǒng)、以及裝置不應(yīng)減弱頻分雙工網(wǎng)絡(luò)中的上行信道容量，也不應(yīng)存在因時(shí)分雙工網(wǎng)絡(luò)中的信道非互易性而帶來的困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種有效且可行、有效減少反饋開銷、改進(jìn)信道反饋的精度和可靠性的寬帶模擬信道信息反饋方法。·下面的描述給出了關(guān)于本發(fā)明的若干方面的概要，以提供對(duì)這些方面的基本理解。本概要的目的是簡(jiǎn)要地介紹關(guān)于本發(fā)明若干方面的有關(guān)概念。這些介紹可以認(rèn)為是后續(xù)詳細(xì)描述的引子。在此公開的發(fā)明主旨是關(guān)于通訊系統(tǒng)中的有效的信道反饋。常見的信道反饋是數(shù)字化的，即信道信息利用同一無線接入技術(shù)的信道資源以數(shù)據(jù)的形式進(jìn)行反饋。無線接入技術(shù)的例子包括正交頻分復(fù)用(0FDM)、時(shí)分復(fù)用(TDMA)、以及碼分復(fù)用(CDMA)。如果無線接入技術(shù)采用的是正交頻分復(fù)用，用于傳輸信道反饋數(shù)據(jù)的資源便為正交頻分復(fù)用中的若干子載波。如果無線接入技術(shù)采用的是時(shí)分復(fù)用，用于傳輸信道反饋數(shù)據(jù)的資源則為時(shí)域上的若干時(shí)隙(time slot)或時(shí)隙中的一部分。在碼分復(fù)用中，信道反饋所用的資源為若干碼道。現(xiàn)有信道反饋方案的主要缺陷在于，完整及可靠的信道反饋占用了過多的信道資源。這在包括多點(diǎn)傳播在內(nèi)的多輸入輸出天線(MIMO)應(yīng)用中更加明顯，因?yàn)榉答佪d荷隨著天線數(shù)目成正比的增長(zhǎng)。本發(fā)明的若干方面涉及移動(dòng)用戶向基站所輸送的信道反饋信號(hào)，該信道反饋信號(hào)為一反饋導(dǎo)頻序列與下行信道沖激響應(yīng)的卷積。通過該信號(hào)、反饋導(dǎo)頻序列、以及上行信道估計(jì)，基站可以導(dǎo)出下行信道沖激響應(yīng)。本發(fā)明還有一些方面涉及多個(gè)下行信道。每一下行信道可以獨(dú)立地選定一隨機(jī)反饋導(dǎo)頻序列。或者，每一下行信道的反饋導(dǎo)頻序列可以從一組正交序列中選取。取決于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中所采用的無線接入技術(shù)，本發(fā)明的另一些方面給出了相關(guān)的方法，這些方法使得信道反饋信號(hào)可以成為無線接入技術(shù)的一部分，也可以使信道反饋信號(hào)獨(dú)立于無線接入技術(shù)。在后一種情形，信道反饋信號(hào)疊加于無線接入技術(shù)的信號(hào)。在任何一種情形，信道反饋只需要極少的無線接入技術(shù)資源，或根本不需要無線接入技術(shù)資源。因此，絕大部分或全部的無線接入技術(shù)資源可以被用來傳輸有用的用戶數(shù)據(jù)。本發(fā)明的其它一些方面提供了在基站處消除信道反饋信號(hào)的方法，從而減少了信道反饋信號(hào)給上行信道信號(hào)帶來的干擾。本發(fā)明還有若干方面涉及在頻域?qū)π诺婪答佇盘?hào)進(jìn)行縮放和平移的方法。這些方法使得信道反饋適用于上行信道和下行信道具有不同帶寬的情形，以及利用上行信道的部分帶寬實(shí)現(xiàn)信道反饋的情形。本發(fā)明的另外一些方面提供了在信道反饋中實(shí)現(xiàn)頻率多元化(frequencydiversity)的方法。信道反饋信號(hào)通過上行信道到達(dá)基站。如果上行信道的某些頻率存在深度衰落，在這些頻率上則很難恢復(fù)下行信道信息。頻率多元化顯著降低了因上行信道中的深度衰落而產(chǎn)生下行信道信息流失的概率。綜上所述，本發(fā)明的若干優(yōu)點(diǎn)在于提供了有效且可行的信道反饋方法，減少了反饋開銷，并改進(jìn)了信道反饋的精度和可靠性。更多的優(yōu)點(diǎn)和新穎獨(dú)到的特征可以通過對(duì)下面的詳細(xì)描述和附圖的研究而一目了然。


圖I描述了一個(gè)包含一多點(diǎn)傳播系統(tǒng)集的無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。
圖2描述了一個(gè)示范性的信道反饋的基本方案。在該方案中，信道經(jīng)無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)用戶反饋至基站。圖3描述了一個(gè)使信道反饋信號(hào)成為碼分復(fù)用信號(hào)的一部分的示范系統(tǒng)。圖4描述了一個(gè)生成信道反饋信號(hào)的示范系統(tǒng)，該信道反饋信號(hào)獨(dú)立于碼分復(fù)用的上行數(shù)據(jù)信號(hào)。圖5描述了一個(gè)示范性的組合方案，該方案對(duì)信道反饋信號(hào)和正交頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)中的上行數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行合并。圖6描述了一個(gè)不范性的塊傳輸結(jié)構(gòu)。圖7描述了一個(gè)消除信道反饋信號(hào)的示范方案。圖8描述了一個(gè)迭代消除信道反饋信號(hào)的示范方案。圖9描述了一個(gè)示范性下行信道頻譜的頻率縮放。圖10描述了一個(gè)信道反饋信號(hào)重置的例子。圖11描述了一個(gè)在離散域重置信道反饋信號(hào)的示范性步驟。圖12描述了一個(gè)因頻率平移而產(chǎn)生信道反饋信號(hào)的頻譜環(huán)繞現(xiàn)象的例子。圖13描述了一個(gè)用來信道反饋的允許頻率區(qū)域的例子，以及對(duì)反饋信息序列的頻譜相應(yīng)地進(jìn)行分割的一個(gè)示范性步驟。圖14描述了一個(gè)下行信道中多點(diǎn)傳播頻率分配的例子，以及對(duì)相應(yīng)的信道反饋信號(hào)進(jìn)行頻率屏蔽的例子。圖15描述了一個(gè)在信號(hào)帶寬內(nèi)包含深度衰落的無線信道的例子。圖16描述了信道反饋中的平移疊加型頻率多元化的一個(gè)示范性實(shí)現(xiàn)。圖17描述了一個(gè)平移疊加型信道反饋信號(hào)的頻譜。圖18描述了信道反饋中的縮放重復(fù)型頻率多元化的一個(gè)示范性實(shí)現(xiàn)。圖19描述了一個(gè)示范性的反饋信息序列在縮放重復(fù)之前和之后的頻譜。圖20描述了信道反饋中的縮放重復(fù)型頻率多元化的一個(gè)示范性實(shí)現(xiàn)，該實(shí)現(xiàn)采用了一個(gè)共用反饋導(dǎo)頻序列。圖21描述了一個(gè)序列過采樣的例子。圖22描述了用于縮放重復(fù)型頻率多元化的過采樣方案的一個(gè)示范性實(shí)現(xiàn)。
具體實(shí)施例方式為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說明。借助附圖，下文更充分地描述了本申請(qǐng)中所公開的發(fā)明主旨。附圖描述了本發(fā)明的一些(但不是全部)方面或具體實(shí)現(xiàn)。描述中所引用的數(shù)字標(biāo)記對(duì)應(yīng)于附圖中相應(yīng)的元素。本發(fā)明的種種方面可以通過許多不同的方式實(shí)現(xiàn)，因此不應(yīng)被認(rèn)為受限于本申請(qǐng)中所描述的范例性實(shí)現(xiàn)。下文中描述了若干用于解釋目的的具體細(xì)節(jié)，以期達(dá)到對(duì)發(fā)明主旨的詳細(xì)理解。然而在許多情況下，將發(fā)明主旨付諸實(shí)踐可能并不一定需要這些具體細(xì)節(jié)。在另外一些場(chǎng)合，為了突出對(duì)發(fā)明主旨的描述，眾所周知的方法、步驟、以及組成部分的細(xì)節(jié)則不再詳述。本發(fā)明采用了各種術(shù)語來描述相互通訊的雙方，在該相互通訊的雙方之間存在著信道反饋。比如無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的“基站”與“移動(dòng)用戶”。在更廣泛性的描述中，用于相互通訊的雙方以及相應(yīng)的信道的更普適的術(shù)語定義如下。對(duì)于通訊網(wǎng)絡(luò)中相互通訊的兩個(gè)通訊設(shè)備來說，其中一個(gè)設(shè)備的發(fā)送信道和接收信道相應(yīng)地為另一個(gè)設(shè)備的接收信道和發(fā)送 信道。當(dāng)一個(gè)設(shè)備需要借助另一個(gè)設(shè)備的反饋而獲取其發(fā)送信道的信息時(shí)，該設(shè)備即為“信道獲取”設(shè)備，而另一個(gè)設(shè)備則為“信道反饋”設(shè)備。信道獲取設(shè)備的發(fā)送信道，即從信道獲取設(shè)備至信道反饋設(shè)備的信道，被稱為“正向信道”。信道反饋設(shè)備的發(fā)送信道，即從信道反饋設(shè)備至信道獲取設(shè)備的信道，則被稱為“反向信道”。雖然，兩個(gè)設(shè)備都有可能需要獲取它們的發(fā)送信道，即每一設(shè)備可以同時(shí)既為信道獲取設(shè)備又為信道反饋設(shè)備，每一信道可以同時(shí)既為一正向信道又為反向信道，在以下的描述中并未考慮每一設(shè)備或信道同時(shí)承擔(dān)兩個(gè)功能的情形，這是因?yàn)橥ㄟ^一對(duì)信道獲取設(shè)備和信道反饋設(shè)備(即一信道獲取設(shè)備和一信道反饋設(shè)備)以及一對(duì)正向信道和反向信道(即一正向信道和一反向信道)足以描述和定義發(fā)明主旨的原理和范圍。在無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，如果基站需要借助移動(dòng)用戶的反饋來獲取下行信道信息，那么基站便對(duì)應(yīng)于信道獲取設(shè)備，移動(dòng)用戶對(duì)應(yīng)于信道反饋設(shè)備，下行信道對(duì)應(yīng)于正向信道，上行信道對(duì)應(yīng)于反向信道。如果移動(dòng)用戶需要借助基站的反饋來獲取上行信道信息，那么移動(dòng)用戶便對(duì)應(yīng)于信道獲取設(shè)備，基站對(duì)應(yīng)于信道反饋設(shè)備，上行信道對(duì)應(yīng)于正向信道，下行信道對(duì)應(yīng)于反向信道。圖2描述了一個(gè)示范性的信道反饋的基本方案。在該方案中，信道經(jīng)無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的移動(dòng)用戶反饋至基站。移動(dòng)用戶210包含下行信道估計(jì)器212，反饋信號(hào)發(fā)生器214，以及上行信號(hào)發(fā)送器216?；?50包含下行信號(hào)發(fā)送器252，反饋導(dǎo)頻相關(guān)器254，上行信道估計(jì)器256，以及下行信道估計(jì)器258?；?50中的下行信號(hào)發(fā)送器252發(fā)送下行信號(hào)至移動(dòng)用戶210。移動(dòng)用戶210中的下行信道估計(jì)器212通過接收的下行信號(hào)估計(jì)下行信道。下行信道由其沖激響應(yīng)hdl (η)所刻劃，其中η對(duì)于離散信道沖激響應(yīng)而言取整數(shù)值。下行信道估計(jì)器212的輸出為hdl (η)的估計(jì)。為描述簡(jiǎn)單起見，不計(jì)估計(jì)噪聲，則hdl (η)與其估計(jì)相同。反饋信號(hào)發(fā)生器214對(duì)移動(dòng)用戶210的反饋導(dǎo)頻序列ρ(η)和反饋信息序列f(n)進(jìn)行卷積。在這里，下行信道信息通過反饋信息序列所傳遞。反饋信息序列的一個(gè)選擇就是下行信道的沖激響應(yīng)，即f(n) = hdl(n)。在這個(gè)選擇下，反饋信號(hào)發(fā)生器214的輸出c (η)可以寫成c (n) = f (η) *ρ (η) = hdl (η) *ρ (η) = (hdl*p) (η)(I)
c (η)被稱為信道反饋信號(hào)。參照碼分復(fù)用中的術(shù)語，反饋導(dǎo)頻序列P (η)、反饋信息序列f (η)、以及信道反饋信號(hào)c (η)中的每一項(xiàng)被稱為一個(gè)碼片。ρ(η)的作用類似于碼分復(fù)用中的擾碼，用于區(qū)分信道反饋信號(hào)c(n)。上行信號(hào)發(fā)送器216將信道反饋信號(hào)c (η)與承載正常上行數(shù)據(jù)的上行數(shù)據(jù)信號(hào)u (η)合并，生成合成上行信道信號(hào)。需要注意的是，信道反饋信號(hào)c (η)的碼片率并不一定與上行數(shù)據(jù)信號(hào)u (η)的采樣率一致。在這種情形下，上行信號(hào)發(fā)送器216需要進(jìn)行采樣率轉(zhuǎn)換以使得信道反饋信號(hào)和上行數(shù)據(jù)信號(hào)在同樣的時(shí)間基準(zhǔn)上合并。采樣率轉(zhuǎn)換的各種算法在數(shù)字信號(hào)處理中有詳盡的闡述，因此在這里不在討論。然后，上行信號(hào)發(fā)送器216將合成上行信道信號(hào)發(fā)送至基站250。在更通用的術(shù)語中，圖2中的上行數(shù)據(jù)信號(hào)與合成上行信道信號(hào)被相應(yīng)地稱為反向信道數(shù)據(jù)信號(hào)與合成反向信道信號(hào)。在基站250處，反饋導(dǎo)頻相關(guān)器254將接收到的合成上行信道信號(hào)與反饋導(dǎo)頻序列P (η)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，從而生成導(dǎo)頻相關(guān)輸出。導(dǎo)頻相關(guān)輸出的期望值與(hul*hdl) (η)成正比。通過接收到的合成上行信道信號(hào)中的正常上行信道信號(hào)，上行信道估計(jì)器256對(duì)上 行信道hul(n)進(jìn)行估計(jì)。通過(hul*hdl) (η)和hul(n)的估計(jì)，下行信道估計(jì)器258對(duì)下行信道進(jìn)行估計(jì)。從(hul*hdl) (η)和hul(n)的估計(jì)來估計(jì)hdl(n)有若干種方法，包括時(shí)域上或頻域上的迫零法(Zero-Forcing, ZF)和最小均方誤差法(Minimum Mean-Square Error,MMSE)。圖2中的信道反饋方案被稱為寬帶模擬信道反饋。在傳統(tǒng)的反饋方案中，移動(dòng)用戶對(duì)信道信息進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼，然后將編碼后的數(shù)據(jù)發(fā)送至基站?；緦?duì)接收到的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼并恢復(fù)下行信道信息。與之相比，寬帶模擬信道反饋對(duì)信道信息進(jìn)行模擬編碼。在這里，信道反饋信號(hào)被稱之為寬帶是因?yàn)槭?I)表示的反饋波形包含了在整個(gè)下行信道帶寬上的全部下行信道信息。需要指出的是，對(duì)于某些無線接入技術(shù)例如碼分復(fù)用，下行信道沖激響應(yīng)hdl (η)可以直接地在時(shí)域上估計(jì)出來。對(duì)于另外一些無線接入技術(shù)例如正交頻分復(fù)用，可能需要先從適當(dāng)分布的導(dǎo)頻子載波來估計(jì)頻譜Hdl(Co)，然后再導(dǎo)出hdl(n)?？梢钥闯?，在反饋信號(hào)發(fā)生器214中，反饋導(dǎo)頻序列p(n)和反饋信息序列f(n)的卷積運(yùn)算可以等價(jià)地通過相應(yīng)的頻譜Ρ(ω)和F(co)的乘積來描述。因此，本申請(qǐng)中借助于時(shí)域卷積的描述不應(yīng)理解為本發(fā)明只限于在時(shí)域上實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明既可以在時(shí)域上實(shí)現(xiàn)，也可以在頻域上實(shí)現(xiàn)，或者通過時(shí)域與頻域的組合實(shí)現(xiàn)，而不限于在某一域上的描述。反饋導(dǎo)頻序列可以根據(jù)許多準(zhǔn)則來構(gòu)造。一個(gè)準(zhǔn)則就是反饋導(dǎo)頻序列具有良好的自相關(guān)特性，即除了在零相關(guān)長(zhǎng)度處，自相關(guān)值的幅度在統(tǒng)計(jì)意義上和/或在確定意義上越低越好。偽隨機(jī)噪聲序列常常具有良好的自相關(guān)特性，因此可以被用來構(gòu)造反饋導(dǎo)頻序列。偽隨機(jī)噪聲序列可以取實(shí)數(shù)值，也可以取復(fù)數(shù)值，也可以是二值的。在多點(diǎn)傳播和MMO應(yīng)用中，移動(dòng)用戶需要通過上行信道對(duì)多個(gè)下行信道進(jìn)行反饋。每一個(gè)信道反饋信號(hào)都需要通過不同的反饋導(dǎo)頻序列而被正確地區(qū)分和辨識(shí)。因此，反饋導(dǎo)頻序列還需要具有良好的互相關(guān)特性，即任意兩個(gè)反饋導(dǎo)頻序列的互相關(guān)值的幅度在統(tǒng)計(jì)意義上和/或在確定意義上越低越好。當(dāng)然，如果兩個(gè)基站-移動(dòng)用戶對(duì)的距離足夠遠(yuǎn)，其中一基站-移動(dòng)用戶對(duì)給另一基站-移動(dòng)用戶對(duì)帶來的干擾可以忽略不計(jì)，那么這兩個(gè)基站-移動(dòng)用戶對(duì)可以使用相同的反饋導(dǎo)頻序列。
反饋導(dǎo)頻序列也可以從一組正交序列中選擇。正交序列的一個(gè)例子是碼分復(fù)用中的擾碼/擴(kuò)頻碼序列，每一擾碼/擴(kuò)頻碼序列代表一條碼道。當(dāng)互相關(guān)的累加長(zhǎng)度與擴(kuò)頻因子相同時(shí)，任意兩個(gè)擾碼/擴(kuò)頻碼序列的互相關(guān)值永遠(yuǎn)為零。需要指出的是，除了下行信道沖激響應(yīng)hdl(n)，反饋信息序列f(n)還可以有其它選擇。作為一個(gè)例子，考慮上行信道沖激響應(yīng)hul(η)為移動(dòng)用戶所知的情形(譬如經(jīng)基站反饋)。反饋信息序列可以選擇為如下形式f (n) = (hul_inv*hdl) (η)(2)其中hul_inv(n)為上行信道hul(n)在迫零意義上或在最小均方誤差意義上的逆信道。比如，對(duì)于迫零逆信道來說，hul(η)與hul_inv(n)的串聯(lián)即為脈沖信道δ (n) = (hul*hul_inv) (η)(3) 對(duì)于由式(2)和(3)定義的反饋信息序列f (η)，基站所接收到的信道反饋信號(hào)為(hul*f*p) (n) = (hul*hul_inv*hdl*p) (η) = (hdl*p) (η)(4)因此，基站可以通過簡(jiǎn)單的信道估計(jì)方法得到下行信道沖激響應(yīng)hdl(η)，而不必通過(hul*hdl) (η)和 hul (η)的估計(jì)來恢復(fù) hdl (η)?；诒景l(fā)明的若干方面，信道反饋信號(hào)hdl (η)可以作為無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的接入技術(shù)的一部分，也可以獨(dú)立于無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的接入技術(shù)。對(duì)于碼分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)，信道反饋信號(hào)可以是碼分復(fù)用信號(hào)的一個(gè)組成部分。圖3描述了一個(gè)使信道反饋信號(hào)成為碼分復(fù)用信號(hào)的一部分的示范系統(tǒng)。在圖3中，擾碼/擴(kuò)頻碼序列被分成兩組。一組中的擾碼/擴(kuò)頻碼序列作為反饋導(dǎo)頻序列使用，每一信道反饋信號(hào)對(duì)應(yīng)于一個(gè)擾碼/擴(kuò)頻碼序列。另一組中的擾碼/擴(kuò)頻碼序列用來對(duì)控制數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻，以生成上行數(shù)據(jù)信號(hào)。圖3中的反饋信號(hào)發(fā)生器214將每一用于信道反饋的擾碼/擴(kuò)頻碼序列和相應(yīng)的反饋信息序列進(jìn)行卷積。擴(kuò)頻器312通過相應(yīng)的擾碼/擴(kuò)頻碼序列對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)頻。信號(hào)合并器314將反饋信號(hào)發(fā)生器214的輸出和擴(kuò)頻器312的輸出進(jìn)行合成。信號(hào)合并器314的輸出，即合成上行信道信號(hào)，為其輸入的加權(quán)和。加權(quán)系數(shù)可以根據(jù)每一信道反饋信號(hào)和上行數(shù)據(jù)信號(hào)的每一碼道的功率分配而事先確定。需要注意的是，即使信道反饋信號(hào)和上行數(shù)據(jù)信號(hào)使用同一組擾碼/擴(kuò)頻碼序列，如果下行信道存在多徑現(xiàn)象，這兩個(gè)信號(hào)的正交性也不能得到保證。因此，上行數(shù)據(jù)信號(hào)可能會(huì)受到來自信道反饋信號(hào)的額外干擾。然而，如下文的后續(xù)部分所述，信道反饋信號(hào)所造成的干擾可以被有效地消除。碼分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)中的信道反饋信號(hào)也可以獨(dú)立于上行數(shù)據(jù)信號(hào)。圖4描述了一個(gè)生成信道反饋信號(hào)的示范系統(tǒng)，該信道反饋信號(hào)獨(dú)立于碼分復(fù)用的上行信道信號(hào)。在圖4中，所有的碼道，即所有的擾碼/擴(kuò)頻碼序列，都用來傳送用戶數(shù)據(jù)。用于生成信道反饋信號(hào)的反饋導(dǎo)頻序列和用于用戶數(shù)據(jù)的擾碼/擴(kuò)頻碼序列屬于不同的正交序列組。需要注意的是，如果圖4中的信道反饋信號(hào)與上行數(shù)據(jù)信號(hào)具有不同的碼片率，信號(hào)合并器314需要首先進(jìn)行采樣率轉(zhuǎn)換，以使信道反饋信號(hào)與上行數(shù)據(jù)信號(hào)可以在同一時(shí)間基準(zhǔn)上合并。圖4中的示范性系統(tǒng)的其余部分與圖3中相應(yīng)部分的運(yùn)作相同。如果無線接入技術(shù)不是碼分復(fù)用，信道反饋信號(hào)一般來說可以獨(dú)立于無線接入技術(shù)，即信道反饋信號(hào)不屬于無線接入技術(shù)信號(hào)的一部分。圖5描述了一個(gè)示范性的組合方案，該方案對(duì)信道反饋信號(hào)和正交頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)中的上行數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行合并。由圖5可以看出，信道反饋信號(hào)的頻譜和正交頻分復(fù)用中的上行數(shù)據(jù)信號(hào)可以截然不同。
從上面的描述中，可以看出寬帶模擬信道反饋的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)它占用極少或根本不占用無線接入技術(shù)的資源。無線接入技術(shù)的資源在這里指的是分配給用戶或數(shù)據(jù)流的基本單位。例如，碼分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的資源是對(duì)應(yīng)于擾碼/擴(kuò)頻碼序列的碼道，而正交頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)的資源為子載波。在碼分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)中，如果反饋導(dǎo)頻序列來自擾碼/擴(kuò)頻碼序列，在數(shù)百個(gè)擾碼/擴(kuò)頻碼序列中，即使包括MIMO的應(yīng)用，反饋導(dǎo)頻序列只需有幾個(gè)或十幾個(gè)。如果信道反饋信號(hào)獨(dú)立于無線接入技術(shù)，無線接入技術(shù)的資源則不受任何影響，如圖5所示的正交頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)。因此，雖然信道反饋還存在發(fā)送功率開銷，資源開銷則很小或?yàn)榱恪＿@與傳統(tǒng)的信道反饋方案形成顯著的對(duì)比。在傳統(tǒng)的信道反饋方案中，信道反饋需要占用相當(dāng)一部分甚至近乎全部的無線接入技術(shù)的資源。信道反饋信號(hào)既可以同步于，也可以異步于無線接入技術(shù)的時(shí)序結(jié)構(gòu)。例如，一些無線接入技術(shù)，如正交頻分復(fù)用，采用的是時(shí)域上的塊傳輸結(jié)構(gòu)，傳輸塊之間由保護(hù)間隔分開。圖6描述了一個(gè)示范性的塊傳輸結(jié)構(gòu)。信號(hào)被以塊為單位分割和傳輸。傳輸塊之間的保護(hù)間隔可以是循環(huán)前綴或者是補(bǔ)零，以利于在多徑信道下的信號(hào)接收和信道估計(jì)。信道反饋信號(hào)可以采用相同的時(shí)域上的塊傳輸結(jié)構(gòu)，并在傳輸塊之間嵌入循環(huán)前綴保護(hù)間隔或補(bǔ)零保護(hù)間隔。另一種選擇是連續(xù)的、沒有塊結(jié)構(gòu)的信道反饋信號(hào)。信道反饋信號(hào)也可以 采用自己的塊結(jié)構(gòu)，該塊結(jié)構(gòu)不同于和/或異步于無線接入技術(shù)信號(hào)的塊結(jié)構(gòu)。基于本發(fā)明的其它一些方面，信道反饋信號(hào)可以在接收端被消去，從而使它對(duì)上行數(shù)據(jù)信號(hào)的干擾被減小或被最小化。圖7描述了一個(gè)消除信道反饋信號(hào)的示范方案?；舅盏降男盘?hào)包含信道反饋信號(hào)和上行數(shù)據(jù)信號(hào)。為描述簡(jiǎn)單起見，假設(shè)單一信道反饋信號(hào)，并假設(shè)反饋信息序列采用下行信道沖激響應(yīng)hdl (η)來生成信道反饋信號(hào)。需要指出的是，下述消除信道反饋信號(hào)的原理同樣適用于多個(gè)信道反饋信號(hào)的情形，也適用于反饋信息序列的其它的適當(dāng)選擇。在圖7中，反饋導(dǎo)頻相關(guān)器254對(duì)接收信號(hào)與反饋導(dǎo)頻序列P (η)實(shí)行相關(guān)運(yùn)算。如前所述，反饋導(dǎo)頻相關(guān)器254的輸出正比于(hul*hdl) (η)。反饋信號(hào)重構(gòu)裝置702重構(gòu)出接收到的信道反饋信號(hào)Cr (η)cr(n) = (hul*hdl*p) (η)(5)反饋信號(hào)相消裝置704從接收信號(hào)中減去式(5)中重構(gòu)的信道反饋信號(hào)。上行信道估計(jì)器258從接收信號(hào)中估計(jì)上行信道。由于大部分的信道反饋信號(hào)已經(jīng)在反饋信號(hào)相消裝置704的輸出端被消除，上行信道估計(jì)器258也可以通過反饋信號(hào)相消裝置704的輸出來估計(jì)上行信道。借助于上行信道估計(jì)器258給出的上行信道估計(jì)，上行信道解碼器706可以從接收信號(hào)中恢復(fù)出上行信道中的控制和用戶數(shù)據(jù)，這相應(yīng)于沒有消除信道反饋信號(hào)的情形。上行信道解碼器706也可以由反饋信號(hào)相消裝置704的輸出來恢復(fù)上行信道中的控制和用戶數(shù)據(jù)。圖7中的信道反饋信號(hào)消除方案可以用來作為迭代消除方案的基礎(chǔ)。圖8描述了一個(gè)迭代消除信道反饋信號(hào)的示范方案。在圖8中，上行數(shù)據(jù)重構(gòu)裝置802從上行信道解碼器706的輸出來重構(gòu)上行數(shù)據(jù)信號(hào)。上行數(shù)據(jù)相消裝置804從接收信號(hào)中減去重構(gòu)出的上行數(shù)據(jù)信號(hào)。然后，反饋導(dǎo)頻相關(guān)器254對(duì)反饋導(dǎo)頻序列P (η)和上行數(shù)據(jù)相消裝置804的輸出作相關(guān)運(yùn)算。如果上行數(shù)據(jù)相消裝置804成功地將上行數(shù)據(jù)信號(hào)從接收信號(hào)中消除，反饋導(dǎo)頻相關(guān)器254的輸出噪聲則更小，反饋信號(hào)重構(gòu)裝置702所重構(gòu)出的反饋信號(hào)會(huì)更加準(zhǔn)確，進(jìn)而改進(jìn)上行信道解碼器706的性能。反饋導(dǎo)頻相關(guān)器254還可以和上行數(shù)據(jù)相消機(jī)制一起用來估計(jì)下行信道。上述迭代過程可以根據(jù)需要而重復(fù)若干遍。需要指出的是，為簡(jiǎn)單起見，上述信道反饋信號(hào)消除方案通過單一移動(dòng)用戶進(jìn)行描述。然而上述方案同樣適用于多個(gè)移動(dòng)用戶的情形，這些移動(dòng)用戶發(fā)送相應(yīng)的信道反饋信號(hào)至相應(yīng)的基站?；驹诮邮瞻瑏碜远鄠€(gè)移動(dòng)用戶的信道反饋信號(hào)的上行信道信號(hào)時(shí)，可以首先采用信道反饋信號(hào)消除方案來消除來自多個(gè)移動(dòng)用戶的信道反饋信號(hào)，然后再對(duì)上行數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解碼?；诒景l(fā)明的一些進(jìn)一步的方面，信道反饋信號(hào)可以在頻域上被縮放、平移、分離、以及屏蔽。需要注意的是，由于需要反饋的、如式(I)所示的信道信息取自離散域，上述信道反饋方案并不要求下行信道和上行信道的帶寬一致。下面給出一個(gè)例子。假設(shè)反饋信息序列為hdl(n)。hdl(n)與下行信道帶寬Wdl和上行信道帶寬Wul均有聯(lián)系。如果hdl(n)從下行信道而估計(jì)出，那么它相應(yīng)的碼率大致為Wdl。(需要指出的是，一般說來，碼率應(yīng)為aWdl。只有當(dāng)信號(hào)頻段的過渡帶和保護(hù)帶被忽略不計(jì)時(shí)，才有α = I。下文中為描述簡(jiǎn)單 起見，對(duì)下行信道和上行信道均采用α = 1，然而本發(fā)明主旨的范圍并不局限于α = I。)當(dāng)hdl(n)被發(fā)送至基站時(shí)，相應(yīng)的碼率為Wul。由于下行信道信息完全被hdl (η)所表達(dá)，信號(hào)帶寬以及碼率的變化不會(huì)改變下行信道信息。在頻域上，帶寬的變化對(duì)應(yīng)于頻譜的頻率縮放。圖9描述了一個(gè)示范性下行信道頻譜的頻率縮放。在一些應(yīng)用中，可能會(huì)需要只利用上行鏈帶寬的一部分進(jìn)行信道反饋。比如，一正交頻分復(fù)用系統(tǒng)可能會(huì)分配一些子載波傳輸關(guān)鍵的信息。這些子載波上的干擾需要降至最低，因此，信道反饋信號(hào)最好避開這些子載波。這需要重新安置信道反饋信號(hào)，而且信道反饋信號(hào)的帶寬要小于上行鏈的帶寬。信道反饋信號(hào)的重置可以在離散域上進(jìn)行。圖10描述了一個(gè)信道反饋信號(hào)重置的例子。在圖10中，信道反饋信號(hào)可以占用全部的上行鏈帶寬Wul，其頻譜如虛線所示。信道反饋信號(hào)也可以只具有帶寬Wfl^Wul，帶寬中心位于f。。圖11描述了一個(gè)在離散域重置信道反饋信號(hào)的示范性步驟。在圖11中，頻率縮放裝置1102對(duì)下行信道沖激響應(yīng)hdl (η)進(jìn)行頻率縮放。頻率縮放將hdl(n)的帶寬從^變至Wfb。值得注意的是，在這里涉及的只是上行信道，下行信道帶寬Wdl則無關(guān)緊要。頻率縮放裝置1102的輸出hdl_fs(n)為經(jīng)過采樣率轉(zhuǎn)換后的hdl (η)。換句話說，如果連續(xù)的下行信道沖激響應(yīng)為hdl,_t(t)，并且hdl(n)為采樣間隔為T的hdl,_t(t)的離散化形式hdl(n) = hdl,_t(nT)(6)那么hdl_fs (η)則以采樣間隔 TWfb/Wul 對(duì) hdl, cont (t)采樣hdl_fs(n) = hdljCont(nTfffb/fful)(7)如果T滿足采樣定理，hdl(n)包含了 hdl,_t(t)的全部信息。因此沒有必要以采樣間隔11&/\11對(duì)11(11,。_(0重新采樣。頻率縮放裝置1102只須通過采樣率轉(zhuǎn)換算法而從hdl (η)得到 hdl_fs (η)。由上所述可以看出，如果上行信道帶寬不同于下行信道帶寬，頻率縮放則自動(dòng)被引入信道反饋信號(hào)。如果在上行信道帶寬內(nèi)對(duì)信道反饋信號(hào)實(shí)施頻率縮放，則需要采樣率轉(zhuǎn)換等進(jìn)一步的運(yùn)算。圖11中的頻率平移裝置1104將hdl_fs(n)與exp (2 nfc/fful)相乘，從而使hdl,εωΛα)的中心頻率移至f。。反饋信號(hào)發(fā)生器214將反饋導(dǎo)頻序列ρ(η)與頻率平移裝置1104的 fel 出 hdl—fs (n) exp (2 n nfc/fful)進(jìn)行卷積。需要注意的是，圖11中采用了下行信道沖激響應(yīng)hdl(η)來生成反饋信息序列。然而上述信道反饋信號(hào)重置的示范步驟的原理同樣適用于反饋信息序列的其它選擇。不難看出，對(duì)于中心頻率f。的一些取值，所產(chǎn)生的信道反饋信號(hào)的頻譜會(huì)出現(xiàn)環(huán)繞現(xiàn)象。圖12描述了一個(gè)因頻率平移而產(chǎn)生信道反饋信號(hào)的頻譜環(huán)繞現(xiàn)象的例子，其中f。=Wul/2。從圖12可以看出，在帶寬Wul內(nèi)發(fā)生的頻譜環(huán)繞是由于頻率平移使得部分頻譜由頻段的一端移出，再由頻段的另一端進(jìn)入。如果用于信道反饋的頻率區(qū)域是不聯(lián)通的，下行信道的頻譜，或更一般地講，反饋信息序列的頻譜，需要在頻域上相應(yīng)地被分割成若干部分。圖13描述了一個(gè)用于信道反饋的允許頻率區(qū)域(下面簡(jiǎn)稱允許頻率區(qū)域)的例子，以及對(duì)反饋信息序列的頻譜相應(yīng)地進(jìn)行分割的一個(gè)示范性步驟，使得頻譜分割后的信道反饋信號(hào)落入允許頻率區(qū)域。圖13 (a)示出了一允許頻率區(qū)域的例子，該區(qū)域由兩個(gè)不相交的頻段組成。頻率分割的示范性步驟見圖13 (b)至(g)。在圖13 (b)中，反饋信息序列的頻譜經(jīng)頻率縮放而具有所需要的帶寬。 圖13 (c)示出了通過濾波而得到的反饋信息序列頻譜的左邊部分。在圖13 (d)中，反饋信息序列頻譜的左邊部分經(jīng)頻率平移而落入允許頻率區(qū)域的一個(gè)頻段。圖13 (e)示出了通過濾波而得到的反饋信息序列頻譜的右邊部分。在圖13 (f)中，反饋信息序列頻譜的右邊部分經(jīng)頻率平移而落入允許頻率區(qū)域的另外一個(gè)頻段。圖13 (g)反饋信息序列頻譜經(jīng)平移后的左邊部分和右邊部分被合成在一起，合成后的頻譜即為允許頻率區(qū)域上的反饋信息序列頻譜。值得指出的是，圖13 (b)至(g)中示范步驟的次序可以是不同的。例如，濾波可以在頻率縮放之前進(jìn)行。另外，按照上述步驟所體現(xiàn)的方式，反饋信息序列也可以被置入具有更多不相交頻段的允許頻率區(qū)域。在一些應(yīng)用中，多點(diǎn)傳播只占用下行信道的一部分。例如，在正交頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)中，子載波的一個(gè)子集可以指定給一個(gè)多點(diǎn)傳播過程。在這種情況下，基站只需要關(guān)于多點(diǎn)傳播所使用的子載波的下行信道信息，移動(dòng)用戶沒有必要發(fā)送整個(gè)帶寬上全體子載波的下行信道信息。如果信道反饋信號(hào)只包含關(guān)于多點(diǎn)傳播子載波的下行信道信息，而屏蔽非多點(diǎn)傳播子載波的下行信道信息，信道反饋信號(hào)對(duì)上行數(shù)據(jù)信道的干擾就會(huì)減少，移動(dòng)用戶的發(fā)送功率也相應(yīng)地減小。圖14描述了一個(gè)下行信道中多點(diǎn)傳播頻率分配的例子，以及對(duì)相應(yīng)的信道反饋信號(hào)進(jìn)行頻率屏蔽的例子。圖14 (a)示出了下行信道帶寬內(nèi)的多點(diǎn)傳播區(qū)域。圖14 (b)示出了經(jīng)頻率屏蔽后的信道反饋信號(hào)的頻譜。實(shí)現(xiàn)頻率屏蔽的一種方式是對(duì)屏蔽前的信道反饋信號(hào)濾波，從而過濾掉非多點(diǎn)傳播區(qū)域上的信號(hào)分量。值得提出的是，前面提到的頻域上各種處理方法，包括頻率縮放、平移、以及分割，還可以與頻率屏蔽一起對(duì)信道反饋信號(hào)進(jìn)行處理，使之處于允許頻率區(qū)域之內(nèi)?；诒景l(fā)明一些更多的方面，下行信道反饋可以采用頻率多元化來補(bǔ)償上行信道中的深度衰落和提高反饋質(zhì)量。上行信道中的深度衰落給信道反饋質(zhì)量帶來的不利影響可以描述如下。假設(shè)下行信道沖激響應(yīng)hdl(η)被用作反饋信息序列來產(chǎn)生信道反饋信號(hào)?；究梢詮男诺婪答佇盘?hào)中檢測(cè)出(hul*hdl)(n)，以及從上行數(shù)據(jù)信號(hào)中檢測(cè)出hul (η)。因此hdl(n)需要通過(hul*hdl) (η)和hul (η)而導(dǎo)出，這相當(dāng)與從Hul (ω)Hdl (ω)和Η (ω)中導(dǎo)出Hdl( )?？梢郧宄乜闯?，Η (ω)直接影響Hdl(Co)的檢測(cè)質(zhì)量如果在某些頻率上Hul( )的幅值很小，Hul(co)Hdl(co)的幅值相對(duì)估計(jì)噪聲而言也會(huì)很小，從而Hdl(ω)在這些頻率上的檢測(cè)質(zhì)量會(huì)很差。寬帶無線信道常常在隨機(jī)的頻率上呈現(xiàn)深度衰落。圖15描述了一個(gè)在信號(hào)帶寬內(nèi)包含深度衰落的無線信道的例子。頻率多元化可以通過同時(shí)發(fā)送信道反饋信號(hào)的若干不同版本來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)頻率多元化的一個(gè)示范性方案示于圖16，該方案稱為平移疊加型頻率多元化。在圖16中，反饋信息序列經(jīng)M個(gè)頻率值f1;…，fM而生成M個(gè)頻率平移后的版本。在圖16中還有M個(gè)反饋導(dǎo)頻序列pjn)，…，pM(n)。反饋信號(hào)發(fā)生器214將反饋導(dǎo)頻序列Pm(n)與經(jīng)頻率乙所平移的反饋信息序列實(shí)行卷積，其中m= 1，…，M。多元化合并器1602將全部M個(gè)反饋信號(hào)發(fā)生器214的輸出合并，形成平移疊加型信道反饋信號(hào)。如果所有M個(gè)反饋導(dǎo)頻序列是統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的，并且f (n) = hdl (η)，那么基站可以檢測(cè)出M個(gè)頻譜Hul (ω) Hdl (ω -2 Ji f\)，...，Hul (ω) Hdl (ω -2 Ji fM)，這 M 個(gè)頻譜可以等價(jià)地寫成 Hul (ω +2 Ji f\)Hdl(co)，…，Η (ω+2 Ji fM)Hdl(co)。因此,在一個(gè)頻率上的下行信道信息由M個(gè)上行信道在M個(gè)不同頻率上的值與下行信道信息本身的乘積所表達(dá)。由于深度衰落所處的頻率是隨機(jī) 的，上面M個(gè)乘積中的M個(gè)上行信道值都具有很小幅值的概率非常小。因此，Hdl(Co)可以有良好的檢測(cè)精度。圖17描述了一個(gè)平移疊加型信道反饋信號(hào)的頻譜，其中M = 2，= 0，f2 = Wul/2。實(shí)現(xiàn)頻率多元化的另一種方案稱為縮放重復(fù)型頻率多元化。圖18描述了信道反饋中的縮放重復(fù)型頻率多元化的一個(gè)示范性實(shí)現(xiàn)?？s放與重復(fù)裝置1802以帶寬為W的反饋信息序列f (η)作為輸入，生成M個(gè)經(jīng)過頻率縮放的反饋信息序列的版本，并將該M個(gè)反饋信息序列通過頻率平移，重新安置在原始反饋信息序列的帶寬內(nèi)。反饋信號(hào)發(fā)生器214將反饋導(dǎo)頻序列Pm(η)和第m個(gè)頻率縮放后的反饋信息序列進(jìn)行卷積，其中m = 1，…，M。多元化合并器1602將全部M個(gè)反饋信號(hào)發(fā)生器214的輸出合并，形成縮放重復(fù)型信道反饋信號(hào)?？s放重復(fù)操作的作用可以從圖19看出。圖19描述了一個(gè)示范性反饋信息序列在縮放重復(fù)之前和之后的頻譜。圖19 (a)示出了該示范性反饋信息序列在縮放復(fù)制之前的頻譜。圖19 (b)示出了該示范性反饋信息序列在縮放復(fù)制之后的頻譜。從圖19可以看出，通過將反饋信息序列頻譜的每一個(gè)值重復(fù)M遍并將該M個(gè)重復(fù)值分布于M個(gè)不同頻率處，頻率多元化得以實(shí)現(xiàn)。值得指出的是，由于M個(gè)縮放重復(fù)后的反饋信息序列的頻譜沒有重疊，沒有必要通過M個(gè)不同的反饋導(dǎo)頻序列來區(qū)分縮放重復(fù)后的反饋信息序列。換句話說，在縮放重復(fù)方案中可以使用一共同的反饋導(dǎo)頻序列。如果反饋導(dǎo)頻序列是共同的，多元化合并可以在生成信道反饋信號(hào)之前進(jìn)行。這種實(shí)現(xiàn)方式的一個(gè)例子示于圖20。如果所有M個(gè)反饋信息序列的縮放因子都相同，并且M個(gè)經(jīng)縮放重復(fù)的反饋信息序列頻譜均勻地占據(jù)了原始反饋信息序列的帶寬，縮放重復(fù)型頻率多元化可以通過一個(gè)簡(jiǎn)單的過采樣方案來實(shí)現(xiàn)。假設(shè)一個(gè)序列的帶寬為W，在這個(gè)序列每?jī)身?xiàng)之間加入M-I個(gè)零而產(chǎn)生一過采樣序列。該過采樣序列的頻譜為M個(gè)原始序列的頻譜的拷貝組成。這些M個(gè)拷貝互不重疊，但在頻域上被收縮成原始序列頻譜的1/M，其中一個(gè)收縮后的頻譜的中心頻率為零。圖21描述了一個(gè)序列過采樣的例子，其中M =2。圖21 (a)示出了原始序列及其頻譜。圖21 (b)示出了 2倍過采樣的序列及其頻譜。由圖21可以看出，對(duì)反饋信息序列進(jìn)行過采樣生成了所需要的縮放重復(fù)頻率多元化的頻譜。圖22描述了用于縮放重復(fù)型頻率多元化的過采樣方案的一個(gè)示范性實(shí)現(xiàn)。在圖22中，反饋導(dǎo)頻序列p(n)通過抽樣被分成M個(gè)子序列Pm(η) = P (nM+m-1), m = I, ...,M(8)反饋信號(hào)發(fā)生器214將反饋信息序列f(n)與ρ (η)的每一個(gè)子序列進(jìn)行卷積。反饋信號(hào)發(fā)生器214的M個(gè)輸出被依次地選擇作為縮放重復(fù)信道反饋信號(hào)的輸出。當(dāng)時(shí)間為nM+m-1時(shí)，縮放重復(fù)信道反饋信號(hào)為(f*pm)(n)。如果有必要的話，縮放重復(fù)信道反饋信號(hào)也可以被頻率平移。比如，如果希望信道反饋信號(hào)對(duì)上行數(shù)據(jù)的干擾在中心頻率處最小，可以通過頻率平移使縮放重復(fù)信道反饋信號(hào)的頻譜零點(diǎn)與中心頻率重合。結(jié)論,派牛結(jié)果與范闈通過上面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述可以看出，寬帶模擬信道反饋提供了一種有效可行的信道反饋方法。該方法需要極少或根本不需要無線接入技術(shù)的資源，因此與傳統(tǒng)的信道 反饋方法形成了顯著的對(duì)比。傳統(tǒng)的信道反饋方法需要占用相當(dāng)一部分甚至近乎全部的無線接入技術(shù)的資源，從而相當(dāng)程度上地縮小了網(wǎng)絡(luò)容量。在寬帶模擬信道反饋中，信道反饋信號(hào)可以在基站處被消除，使其對(duì)上行數(shù)據(jù)信號(hào)的干擾減至最小，使網(wǎng)絡(luò)容量進(jìn)一步地提高。寬帶模擬信道反饋具有適應(yīng)信道帶寬的靈活性。即使上行信道具有與下行信道不同的帶寬，下行信道信息仍可以經(jīng)上行信道反饋至基站。寬帶模擬信道反饋的靈活性還在于信道反饋可以只包括下行信道的一部分，從而進(jìn)一步減小了信道反饋產(chǎn)生的干擾。寬帶模擬信道反饋還提供了使信道反饋信號(hào)頻率多元化的方法，使得信道反饋在深度衰落-在無線網(wǎng)絡(luò)中占支配地位的信號(hào)削弱因素-的影響下更加可靠。需要指出的是，雖然許多具體細(xì)節(jié)為經(jīng)上行信道的下行信道反饋的例子所描述，權(quán)利要求中的發(fā)明主旨同樣適用于經(jīng)下行信道的上行信道反饋。另外，本發(fā)明既適用于頻分雙工系統(tǒng)，也適用于時(shí)分雙工系統(tǒng)。還需要強(qiáng)調(diào)的是，權(quán)利要求中的發(fā)明主旨的適用范圍并不局限于無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，它的適用范圍包括下面具有更廣泛性的定義的信道反饋在一含有信道獲取設(shè)備和信道反饋設(shè)備的通訊網(wǎng)絡(luò)中，信道反饋為信道反饋設(shè)備經(jīng)反向信道將正向信道信息發(fā)送至信道獲取設(shè)備。許多具體的例子被用來描述本發(fā)明中的方法、裝置、方案、以及操作。需要強(qiáng)調(diào)和理解的是，某個(gè)具體例子被選擇在時(shí)域上或頻域上描述只是用于說明的目的，而不代表在實(shí)現(xiàn)上的偏好。上文對(duì)本發(fā)明的各個(gè)方面和/或體現(xiàn)給出了解說性的描述。需要強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)于熟悉相關(guān)背景的專業(yè)人士來說，本發(fā)明中的權(quán)利要求定義了本發(fā)明的各個(gè)方面和/或體現(xiàn)的范圍。在不偏離該范圍的條件下，存在著許許多多的可能的變動(dòng)和修改。另外，除特別說明外，本發(fā)明的任一方面和/或體現(xiàn)的全部或一部分可以與本發(fā)明的其它任一方面和/或體現(xiàn)的全部或一部分進(jìn)行組合。因此，所有這樣的修改、變動(dòng)、以及組合，只要它們落入所公開的發(fā)明主旨的精神實(shí)質(zhì)和范圍，均為本發(fā)明中的權(quán)利要求所包括。
權(quán)利要求
1.一種在通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，該通訊網(wǎng)絡(luò)具有至少一個(gè)信道獲取設(shè)備和至少一個(gè)信道反饋設(shè)備，其特征在于，該方法包括 (a)從所述的信道獲取設(shè)備經(jīng)一正向信道發(fā)送一正向信道信號(hào)， (b)在所述的信道反饋設(shè)備端，從所述的正向信道信號(hào)生成一第一正向信道估計(jì)， (C)在所述的信道反饋設(shè)備端，生成一反饋信息序列，該反饋信息序列為所述的第一正向信道估計(jì)的函數(shù)， Cd)在所述的信道反饋設(shè)備端，通過所述的反饋信息序列與一反饋導(dǎo)頻序列的卷積，生成一信道反饋信號(hào)， (e)在所述的信道反饋設(shè)備端，將所述的信道反饋信號(hào)與一反向信道數(shù)據(jù)信號(hào)合并，生成一合成反向信道信號(hào)， (f)通過一反向信道發(fā)送所述的合成反向信道信號(hào)至所述的信道獲取設(shè)備， (g)在所述的信道獲取設(shè)備端，將接收到的所述的合成反向信道信號(hào)與所述的反饋導(dǎo)頻序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，生成一導(dǎo)頻相關(guān)輸出， (h)在所述的信道獲取設(shè)備端，從接收到的所述的合成反向信道信號(hào)生成一反向信道估計(jì)，以及 (i)在所述的信道獲取設(shè)備端，從所述的導(dǎo)頻相關(guān)輸出和所述的反向信道估計(jì)生成一第二正向信道估計(jì)， 據(jù)此，所述的信道獲取設(shè)備通過生成所述的第二正向信道估計(jì)而獲取所述的正向信道。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，在所述的信道獲取設(shè)備和所述的信道反饋設(shè)備之間，存在多條正向信道和/或多條反向信道，所述的信道信息反饋中的信息來自多條正向信道。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的反饋導(dǎo)頻序列為偽隨機(jī)噪聲序列。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的反饋導(dǎo)頻序列來自一組正交序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的反饋信息序列為所述的第一正向信道估計(jì)，所述的第一正向信道估計(jì)為正向信道沖激響應(yīng)序列的估計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的通訊網(wǎng)絡(luò)為采用任一種無線接入技術(shù)的無線通訊網(wǎng)絡(luò)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的無線接入技術(shù)為碼分復(fù)用，所述的反饋導(dǎo)頻序列為碼分復(fù)用中的擾碼/擴(kuò)頻碼序列。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的信道反饋信號(hào)被設(shè)計(jì)成獨(dú)立于所述的無線接入技術(shù)，據(jù)此，所述的信道反饋信號(hào)不需要占用所述的無線接入技術(shù)的資源。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的信道反饋信號(hào)被設(shè)計(jì)成同步于所述的無線接入技術(shù)的時(shí)序結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的信道反饋信號(hào)與所述的無線接入技術(shù)采用相同的塊傳輸和保護(hù)間隔的時(shí)序。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的信道反饋信號(hào)被設(shè)計(jì)成異步于所述的無線接入技術(shù)的時(shí)序結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的信道獲取設(shè)備為基站，所述的信道反饋設(shè)備為移動(dòng)用戶，所述的正向信道為下行信道，以及所述的反向信道為上行信道。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的信道獲取設(shè)備為移動(dòng)用戶，所述的信道反饋設(shè)備為基站，所述的正向信道為上行信道，以及所述的反向信道為下行信道。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，迫零法ZF被用來從所述的導(dǎo)頻相關(guān)輸出和反向信道估計(jì)中生成所述的第二正向信道估計(jì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，最小均方誤差法MMSE被用來從所述的導(dǎo)頻相關(guān)輸出和反向信道估計(jì)中生成所述的第二正向信道估計(jì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的信道獲取設(shè)備將信道反饋信號(hào)相消用于反向信道數(shù)據(jù)解碼，進(jìn)一步包括 Ca)通過所述的導(dǎo)頻相關(guān)輸出和所述的反饋導(dǎo)頻序列而生成重構(gòu)的信道反饋信號(hào)，以及 (b)在所述的信道獲取設(shè)備端，從接收到的所述的合成反向信道信號(hào)減去所述的重構(gòu)的信道反饋信號(hào)，從而生成更新的反向信道數(shù)據(jù)信號(hào)， 據(jù)此，所述的信道獲取設(shè)備對(duì)所述的更新的反向信道數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行解碼。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的信道獲取設(shè)備多次應(yīng)用所述的信道反饋信號(hào)相消以消除多個(gè)信道反饋信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的信道獲取設(shè)備應(yīng)用信道反饋信號(hào)相消來消除由其它信道反饋設(shè)備至其它信道獲取設(shè)備的信道反饋信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的信道獲取設(shè)備以迭代的方式應(yīng)用信道反饋信號(hào)相消，進(jìn)一步包括 Ca)對(duì)所述的反向信道數(shù)據(jù)解碼 (b)生成重構(gòu)的反向信道數(shù)據(jù)信號(hào)，以及 (C)在所述的信道獲取設(shè)備端，從接收到的所述的合成反向信道信號(hào)減去所述的重構(gòu)的反向信道數(shù)據(jù)信號(hào)，從而生成更新的信道反饋信號(hào)， 據(jù)此，所述的信道獲取設(shè)備通過所述的更新的信道反饋信號(hào)來生成所述的重構(gòu)的信道反饋信號(hào)和所述的第二正向信道估計(jì)。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，合并所述的信道反饋信號(hào)與所述的反向信道數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)一步包括使用采樣率轉(zhuǎn)換以使得所述的信道反饋信號(hào)與所述的反向信道數(shù)據(jù)信號(hào)能夠在同一時(shí)間基準(zhǔn)上合并。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，如果所述的反向信道的帶寬不同于所述的正向信道的帶寬，生成所述的信道反饋信號(hào)進(jìn)一步包括對(duì)信道反饋信號(hào)實(shí)施頻率縮放，以使其適合于所述的反向信道的帶寬。
22.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，生成所述的信道反饋信號(hào)進(jìn)一步包括對(duì)所述的信道反饋信號(hào)進(jìn)行處理，以使其適配于在所述的反向信道帶寬內(nèi)的信道反饋的允許頻率區(qū)域。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，對(duì)所述的信道反饋信號(hào)進(jìn)行處理包括下列操作中的至少一項(xiàng) (a)頻率縮放， (b)頻率平移， (C)頻率分割， 以及所述的操作的任何組合。
24.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，生成所述的信道反饋信號(hào)進(jìn)一步包括對(duì)所述的信道反饋信號(hào)進(jìn)行頻率屏蔽，以使得在指定的屏蔽頻率上，所述的信道反饋信號(hào)不被發(fā)送至所述的信道獲取設(shè)備。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的通訊網(wǎng)絡(luò)為無線移動(dòng)正交頻分復(fù)用網(wǎng)絡(luò)，所述的信道獲取設(shè)備為基站，以及所述的指定的屏蔽頻率對(duì)應(yīng)于在多點(diǎn)傳播中未被利用的子載波。
26.根據(jù)權(quán)利要求I所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，生成所述的信道反饋信號(hào)進(jìn)一步包括使所述的信道反饋信號(hào)頻率多元化。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的頻率多元化為平移疊加型。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的頻率多元化為縮放重復(fù)型。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的縮放重復(fù)型頻率多元化通過對(duì)所述的反饋信息序列進(jìn)行過采樣而實(shí)現(xiàn)。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的通訊網(wǎng)絡(luò)中的信道信息反饋方法，其特征在于，所述的縮放重復(fù)型頻率多元化進(jìn)一步包括頻率平移。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種寬帶模擬信道信息反饋的方法和裝置，所述的方法和裝置通過上行信道將下行信道信息從移動(dòng)用戶處反饋至基站，同時(shí)只占用很少或根本不需要無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中無線接入技術(shù)的資源；本發(fā)明還提出并描述了在基站處消除信道反饋信號(hào)的方法和裝置，以減小信道反饋信號(hào)對(duì)上行數(shù)據(jù)信號(hào)的干擾。寬帶模擬信道信息反饋可以靈活地適應(yīng)上行信道中的反饋帶寬，并可以實(shí)現(xiàn)頻率多元化以抗衡反饋信道中的深度衰落，寬帶模擬信道信息反饋還可以用于上行信道信息反饋。本發(fā)明所提出和描述的方法和裝置的應(yīng)用包括無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的多點(diǎn)傳播，更一般地，本發(fā)明的應(yīng)用范圍包括通訊網(wǎng)絡(luò)中相互通訊的兩通訊設(shè)備之間的信道反饋。
文檔編號(hào)H04L1/16GK102843222SQ201210353528
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者王曉安 申請(qǐng)人:王曉安