專利名稱：用于空時分集發(fā)射天線對的動態(tài)功率控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及無線通信，并且尤其涉及具備動態(tài)功率分配的多輸入/多輸出無線通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
發(fā)射分集是使用在第三代無線通信系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。通過多個發(fā)射天線將信號發(fā)送給多個接收天線，就能獲得空間分集增益，從而提高系統(tǒng)容量。空時發(fā)射分集(STTD)是一種開環(huán)技術(shù)，在該技術(shù)中利用空時分組碼對符號進(jìn)行調(diào)制，參見Alamouti的“A simpletransmit diversity technique for wireless communications”，IEEE J.Select.Areas Commun.，161451-1468，1998。
STTD方案由于其簡單的實(shí)現(xiàn)方式與最大分集增益而為3GPP采用。發(fā)射自適應(yīng)陣列(TXAA)是3GPP所采用的一種閉環(huán)發(fā)射分集技術(shù)。移動接收機(jī)向基站反饋估算的最優(yōu)發(fā)射權(quán)重系數(shù)?；纠迷摲答佇畔碚{(diào)節(jié)發(fā)射信號的功率水平，以使得預(yù)期移動接收機(jī)處的接收功率最大化。
仿真結(jié)果顯示STTD在較高的速度下非常魯棒，而TXAA則在較低速度下提供最大的效益，參見Derryberry等人的“TransmitDiversity in 3G CDMA Systems”，IEEE Comm.Magazine，vol.40，no.4，pp.68-75，April 2002.
開環(huán)與閉環(huán)分集技術(shù)的組合可被用來對抗快、慢衰落。最近提出了一種自適應(yīng)STTD(ASTTD)方案，該方案將STTD與自適應(yīng)發(fā)射功率分配結(jié)合起來，以改善STTD系統(tǒng)的性能，見Huawei的“STTDwith Adaptive Transmitted Power Allocation”，3GPP TSG-R WG1文檔，TSGR1#26 R1-02-0711，Gyeongju，Korea May 13-16，2002。

發(fā)明內(nèi)容
在含有Nr個發(fā)射天線的多輸入/多輸出(MIMO)無線通信系統(tǒng)中用來發(fā)射數(shù)據(jù)符號流的方法。
數(shù)據(jù)符號流首先被解復(fù)為M個子流，其中M＝Nr/2。然后，對各個子流進(jìn)行空時發(fā)射分集編碼，以產(chǎn)生一對發(fā)射信號。
根據(jù)從發(fā)射信號的接收機(jī)接收到的相應(yīng)反饋信號，動態(tài)地為發(fā)射信號對中的每一個信號分配功率。
反饋信號中包含了發(fā)射信號所用信道的信道系數(shù)的幅值總和之比。


圖1示出了應(yīng)用本發(fā)明的多輸入/多輸出無線通信系統(tǒng)的框圖；以及圖2示出了圖1所示系統(tǒng)的接收機(jī)的框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一種運(yùn)用本發(fā)明的MIMO系統(tǒng)100。STTD編碼器110利用解復(fù)器103由單個輸入信號101產(chǎn)生多個輸出信號102。在被送給多個發(fā)射機(jī)天線120之前，每個輸出信號的功率由功率放大器加權(quán)120，再由發(fā)射機(jī)天線通過響應(yīng)特性為h的信道發(fā)送給接收機(jī)200的接收機(jī)天線201，見圖2。
加權(quán)系數(shù)w1和w2都是正實(shí)數(shù)，在w12+w22=1]]>的限制條件下對它們進(jìn)行選擇以使得接收機(jī)200處的SNR最大化。STTD編碼110是一種空時塊碼，它將輸入信號[X1X2]T101編碼成輸出信號102X1-X2*X2X1*,---(1)]]>其中*表示復(fù)共軛，并且該矩陣的每一行都被分配給同一個發(fā)射天線120。
圖2更詳細(xì)地示出了接收機(jī)200。接收機(jī)中包括一個組合器220、一個STTD解碼器230以及一個干擾消除級240。
假設(shè)在接收機(jī)200中有Nr個接收機(jī)天線201。第i個接收機(jī)天線處的接收信號ri(n)210可以被表示為 其中hij是第i個發(fā)射機(jī)天線與第j個接收機(jī)天線之間信道的信道系數(shù)，v(n)則是時刻n處的加性白高斯噪聲樣值，假設(shè)這些噪聲樣值在所有的接收機(jī)天線單元處都是獨(dú)立的。
來自所有天線201的接收信號210在被送入STTD解碼器230之前首先被組合在一起220。因此，STTD解碼器230對應(yīng)于一個空時碼塊中的兩個連續(xù)發(fā)射符號的輸出 可由下式給出r~(n)=r~1r~2=H*r(n)]]>h11*h21h12*h22...h1Nr*h2Nrh21*-h11h22*-h12...h2Nr*-h1Nrr(n)---(3)]]>H*H~X+H*v(n)=AB-B*AX1X2+v~(n)]]>其中A=w1Σi=1Nr|h1Nr|2+w2Σi=1Nr|h2Nr|2,]]>B=w2Σi=1Nrh1Nr*h2Nr-w1Σi=1Nrh1Nr*h2Nr---(4)]]>且v~(n)=H*v(n)=Σi=1Nrh1i*vi(n)+Σi=1Nrh2ivi*(n+1)Σi=1Nrh2i*vi(n)-Σi=1Nrh1ivi*(n+1)---(5)]]>為了消除方程(4)中的串?dāng)_項(xiàng)B，串?dāng)_消除級240使STTD解碼符號的SNR最大化。輸出 250由下式給出X^1X^2=AB-B*Ar~*(n)---(6)]]>=|A|2+|B|200|A|2+|B|2X1X2+A*-BB*Av~(n)]]>因此，輸出信號的條件SNR可由下式求得SNR|hij=(|A|2+|B|2)Esσv2ΣjΣi|hij|2---(7)]]>其中Es為發(fā)射的符號能量，σv2則是加性白噪聲功率。
由于方程(4)中的A項(xiàng)貢獻(xiàn)了期望信號能量的主要部分，因此可以通過最大化A來替代最大化方程(7)中的SNR。
從而，通過在功率固定的限制條件w12+w22=1]]>下令dA/dw1＝0，就可得到最佳權(quán)重函數(shù)。
w1=11+(Σi=1Nr|h2Nr|2Σi=1Nr|h1Nr|2)2]]>w2=11+(Σi=1Nr|h1ZNr|2Σi=1Nr|h2Nr|2)2---(8)]]>方程8表明僅是信道系數(shù)的幅值總和之比就足以讓發(fā)射機(jī)計(jì)算出最佳發(fā)射加權(quán)系數(shù)。這遠(yuǎn)比現(xiàn)有的閉環(huán)技術(shù)(TXAA)簡單，后者利用傳播信道的幅度與相位信息來計(jì)算發(fā)射加權(quán)系數(shù)。本發(fā)明還能減少比特?cái)?shù)，或是使反饋信息更可靠地傳輸。
如果對反饋的大小沒有限制，就可以使用特征模式作為替換方法來計(jì)算發(fā)射加權(quán)系數(shù)。發(fā)射加權(quán)系數(shù)向量被選為對應(yīng)于信道相關(guān)矩陣R的最大特征值的主要特征向量，其中 自適應(yīng)STTD的性能在BER＝10-3下可提供0.8dB SNR增益，在FER＝10-1下可提供1.0dB增益。應(yīng)該注意的是，本發(fā)明也可用于多發(fā)射天線與單接收天線。
盡管本文中通過優(yōu)選實(shí)施例的方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是應(yīng)該理解，在本發(fā)明的指導(dǎo)思想與范圍內(nèi)還可以作出各種其他調(diào)整與變動。因此，附帶權(quán)利要求的目的就是要涵蓋所有這些處在本發(fā)明真正的指導(dǎo)思想與范圍之內(nèi)的變動與改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種在包括Nr個發(fā)射天線的多輸入/多輸出無線通信系統(tǒng)中用來發(fā)射數(shù)據(jù)符號流的方法，包括將數(shù)據(jù)符號流解復(fù)為M個子流，其中M＝Nr/2；對各個子流進(jìn)行空時發(fā)射分集編碼以產(chǎn)生一對發(fā)射信號；以及根據(jù)從接收機(jī)接收到的相應(yīng)反饋信號，動態(tài)地為所述一對發(fā)射信號中的每一個信號分配功率，其中所述反饋信號中包含了發(fā)射信號所用信道的信道系數(shù)的幅值總和之比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的一對發(fā)射信號的功率分別由兩個正實(shí)數(shù)w1和w2加權(quán)，且w12+w22=1.]]>
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中w1=11+(Σi=1Nr|h2Nr|2Σi=1Nr|h1Nr|2)2]]>w2=11+(Σi=1Nr|h1Nr|2Σi=1Nr|h2Nr|2)2]]>其中hij代表第i個發(fā)射機(jī)天線與第j個接收機(jī)天線之間信道的信道系數(shù)，其中j為Nr。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的加權(quán)系數(shù)w1和w2是對應(yīng)于信道相關(guān)矩陣R的最大特征值的主特征向量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中R=H^H^H,]]>且H^=h11h12···h1Nrh21h22···h2Nr]]>其中hij代表第i個發(fā)射機(jī)天線與第j個接收機(jī)天線之間信道的信道系數(shù)，其中j為Nr。
6.一種使用在包括Nr個發(fā)射天線的多輸入/多輸出無線通信系統(tǒng)中發(fā)射機(jī)，包括一個解復(fù)器，被設(shè)置來輸出一個數(shù)據(jù)符號流的M個子流，其中M＝Nr/2；一個空時發(fā)射分集編碼器，被設(shè)置來將每個子流編碼成一對發(fā)射信號；以及一個功率放大器，被設(shè)置來根據(jù)從一個接收機(jī)接收到的相應(yīng)反饋信號動態(tài)地為發(fā)射信號對中的每一個信號分配功率，其中所述反饋信號中包含了發(fā)射信號所用信道的信道系數(shù)的幅值總和之比。
全文摘要
一種在帶有N
文檔編號H04L1/00GK1685651SQ200380100050
公開日2005年10月19日 申請日期2003年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月31日
發(fā)明者洪志超, 李凌 申請人:三菱電機(jī)株式會社