專利名稱：實現(xiàn)多輸入多輸出的下行發(fā)射方法及上行發(fā)射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通訊技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及實現(xiàn)多輸入多輸出的下行發(fā)射方法及上行發(fā)射方法。
背景技術(shù)：
在無線移動通信系統(tǒng)中，多輸入多輸出系統(tǒng)(Multiple Input Multiple Output，MIMO)能夠抵抗多徑引起的衰落，從而可以提高系統(tǒng)性能，增大系統(tǒng)容量和擴展覆蓋。在現(xiàn)有的TD-SCDMA系統(tǒng)中，在NodeB側(cè)已經(jīng)實現(xiàn)了多天線系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)上行接收分集和下行發(fā)射賦形，但是由于UE只有1個天線，因此無法實現(xiàn)上行發(fā)射分集和下行接收分集。
在公開號為CN1540900A的專利中介紹了在TD-SCDMA系統(tǒng)中引入上下行開環(huán)發(fā)射的MIMO系統(tǒng)的階段和裝置。此專利描述的系統(tǒng)在上下行的多天線上發(fā)射不同的數(shù)據(jù)，這樣的系統(tǒng)用于TD-SCDMA中有如下兩個缺點1)由于多天線上發(fā)射數(shù)據(jù)不同，因此對于某個用戶不同天線采用的擴頻碼和訓(xùn)練序列偏移必須不同，這樣在多用戶環(huán)境和碼字資源有限的條件下，天線個數(shù)就不能很大。而在TD-SCDMA系統(tǒng)中，由于擴頻增益比較小，因此希望基站天線個數(shù)比較大，來彌補抗干擾能力的不足。因此如上專利限制了基站天線個數(shù)，就降低了抗干擾能力，降低了系統(tǒng)性能；2)多天線上發(fā)射不同的數(shù)據(jù)，在各天線間信道正交得條件下擴大容量，然而當(dāng)環(huán)境變化較大時，信道正交性變差，此時性能會大大惡化。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種天線的個數(shù)可以不受用戶環(huán)境和碼字資源限制，并且提高系統(tǒng)性能的實現(xiàn)多輸入多輸出的下行發(fā)射方法及上行發(fā)射方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明實現(xiàn)多輸入多輸出的下行發(fā)射方法，包括以下步驟一基站側(cè)生成用戶的符號數(shù)據(jù)；二將相同的符號數(shù)據(jù)分成與基站側(cè)天線個數(shù)相等的路數(shù)，各路信號采用相同的擴頻碼和擾碼的復(fù)合碼進行擴頻；三將擴頻后的各路信號分別與相同的訓(xùn)練序列合成突發(fā)數(shù)據(jù)；四根據(jù)上行接收的信道沖擊響應(yīng)結(jié)果生成下行賦形權(quán)值；五各路突發(fā)數(shù)據(jù)與相應(yīng)的下行賦形權(quán)值加權(quán)，并由相應(yīng)的天線發(fā)射出去。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述的步驟四具體為
(1)根據(jù)接收的信道沖擊響應(yīng)生成下行賦形權(quán)值ω=argωmax(ωH·R·ω)]]>，由ωH·ω＝1得出ω＝矩陣R的最大特征值對應(yīng)的歸一化特征向量，其中，所述的R為空間相關(guān)矩陣R＝H·HH，所述的H為信道沖擊響應(yīng)矩陣H=h1,11h1,21···h1,W1···hKu,11hKu,21···hKu,W1h1,12h1,22···h1,W2···hKu,12hKu,22···hKu,W2···························h1,1Knh1,2Kn···h1,WKn···hKu,1KnhKu,2Kn···hKu,WKnKn×(Ku*W)]]>上述公式的W為信道沖擊響應(yīng)估計窗長，Kn為基站側(cè)天線個數(shù)，Ku為用戶側(cè)天線個數(shù)，所述的HH為信道沖擊響應(yīng)矩陣H的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；(2)在基站側(cè)的Kn個天線陣元組成的陣列的方向向量域中求解出ωω=arga(θ)max(a(θ)H·R·a(θ)),θ=0~2π]]>令J＝a(θ)H·R·a(θ)，以預(yù)定的粒度改變θ，分別計算出不同的θ對應(yīng)的J＝a(θ)H·R·a(θ)，最大的J對應(yīng)的θ所對應(yīng)的方向向量a(θ)即是要求的下行賦形權(quán)值ω，其中，θ為基站側(cè)天線陣列的入射角，a(θ)為基站側(cè)天線陣列的入射角θ的方向向量。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述的基站側(cè)天線個數(shù)為六個、七個或八個。
本發(fā)明實現(xiàn)多輸入多輸出的上行發(fā)射方法，包括以下步驟(A)用戶側(cè)生成用戶的符號數(shù)據(jù)；(B)將相同的符號數(shù)據(jù)分成與用戶側(cè)天線個數(shù)相等的路數(shù)，各路信號采用不同的擴頻碼和擾碼的復(fù)合碼進行擴頻；(C)將擴頻后的各路信號分別與不同的訓(xùn)練序列合成突發(fā)數(shù)據(jù)；(D)各路突發(fā)數(shù)據(jù)由相應(yīng)的天線發(fā)射出去。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述不同訓(xùn)練序列為同一訓(xùn)練序列的不同偏移。
作為本發(fā)明的進一步改進，所述的用戶側(cè)天線個數(shù)為一個或兩個。
采用上述實現(xiàn)多輸入多輸出的下行發(fā)射方法及下行發(fā)射方法后，由于上行通過多天線發(fā)射的用戶數(shù)據(jù)相同，并使用不同擴頻碼和擾碼的復(fù)合碼和同一個訓(xùn)練序列的不同偏移，而下行發(fā)射基站多天線間發(fā)射完全相同的用戶數(shù)據(jù)，對某個用戶多天線上的擴頻碼和訓(xùn)練序列偏移相同，因此了基站的天線個數(shù)不受碼字資源的限制，可以提高抗干擾能力，同時能夠降低功放需求。


圖1為本發(fā)明在TD-SCDMA系統(tǒng)中的上行開環(huán)發(fā)射的流程框圖。
圖2為TD-SCDMA系統(tǒng)中的上行接收流程框圖。
圖3為本發(fā)明在TD-SCDMA系統(tǒng)中的下行閉環(huán)發(fā)射的流程框圖。
圖4為TD-SCDMA系統(tǒng)中的下行接收流程框圖。
具體實施例方式
TD-SCDMA系統(tǒng)中，包括上行發(fā)射、上行接收、下行發(fā)射、下行接收四個階段。下面結(jié)合上行接收和下行接收對本發(fā)明實現(xiàn)多輸入多輸出的下行發(fā)射方法及上行發(fā)射方法作進一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明在TD-SCDMA系統(tǒng)中的上行發(fā)射包括以下步驟UE(用戶)側(cè)生成用戶的符號數(shù)據(jù)(101)；將相同的符號數(shù)據(jù)分成Ku路，各路信號采用不同的擴頻碼和擾碼的復(fù)合碼進行擴頻(102)；擴頻之后，各路信號分別與不同的訓(xùn)練序列合成突發(fā)數(shù)據(jù)(103)；各路突發(fā)數(shù)據(jù)由相應(yīng)的天線發(fā)射出去。
該階段具體實施方式
為假設(shè)在UE側(cè)加入多天線后天線陣元個數(shù)為Ku，并假設(shè)NodeB(基站)側(cè)的天線陣元個數(shù)為Kn。為了實現(xiàn)下行發(fā)射，上行UE的多個天線的發(fā)射信號到達NodeB(基站)的信道沖激響應(yīng)必須能夠被分別估計出來，因此UE的Ku個天線發(fā)射的Midamble(訓(xùn)練序列)不相同，可以使用同一個基本Midamble(訓(xùn)練序列)的Ku個不同的偏移。上行數(shù)據(jù)部分的發(fā)射分集可以采用一種簡單的方式-空碼發(fā)射分集(Space Code TransmissionDiversity，SCTD)，即Ku個天線使用不同的擴頻碼和擾碼的復(fù)合碼對同一用戶數(shù)據(jù)進行擴頻。
如圖2所示，上行接收包括以下步驟對NodeB每個接收天線的接收信號進行采樣(201)；對NodeB每個天線的接收采樣信號分別進行信道沖擊響應(yīng)估計(202)；對NodeB每個天線分別生成系統(tǒng)矩陣(203)；NodeB側(cè)進行多天線信號聯(lián)合檢測(204)；NodeB每個天線的信道沖擊響應(yīng)估計輸出給下行發(fā)射賦形權(quán)值生成模塊(205)。
該階段具體實施方式
為第一步，可以估計出每個用戶的每個天線發(fā)射的信號達到NodeB的每個天線的信道沖激響應(yīng)。NodeB接收到的訓(xùn)練序列部分的信號可以表示為
emkn=M·hkn++nmkn]]>其中kn＝1，2，…，Kn表示NodeB的天線序號；M表示訓(xùn)練序列矩陣，維數(shù)是128×128，nmkn表示各種干擾和噪聲，維數(shù)是128×1，hkn表示所有用戶的所有天線發(fā)射信號的信道沖激響應(yīng)，維數(shù)是128×1。
則信道沖擊響應(yīng)估計 為 第二步，信道估計之后，就要對所有用戶的所有天線發(fā)射信號進行聯(lián)合檢測。假設(shè)Akukn，kn＝1，2，…，Kn；ku＝1，2，…，Ku；表示所有用戶的第ku個天線的發(fā)射信號在NodeB的第kn個天線的接收信號組成的系統(tǒng)矩陣。Akukn中的列是由用戶的第ku個天線的發(fā)射信號在NodeB的第kn個天線的信道沖擊響應(yīng)與使用的擴頻碼和擾碼的復(fù)合碼的卷積構(gòu)成。由于一個UE的不同天線發(fā)射的用戶數(shù)據(jù)相同，因此，NodeB的第kn個天線的總系統(tǒng)矩陣Akn等于Akn=Σku=1KuAkukn,kn=1,2,...,kn]]>系統(tǒng)方程可以表示為ed1ed2···edKn=A1A2···AKnd+nd1nd2···ndKn]]>其中d是所有用戶的所有符號構(gòu)成的列向量，edkn是NodeB的第kn個天線的接收數(shù)據(jù)，ndkn是NodeB的第kn個天線接收的干擾和噪聲。令E=ed1ed2···edKn,A=A1A2···AKn,n=nd1nd2···ndKn]]>則系統(tǒng)方程可寫為
E＝Ad+n可以對上式中的d進行線性或非線性聯(lián)合檢測。
例如最小均方誤差塊線性均衡估計 為 其中Rn是干擾噪聲n的自相關(guān)矩陣，Rd是信號d的自相關(guān)矩陣。
如圖3所示，下行發(fā)射包括以下步驟NodeB側(cè)生成用戶的符號數(shù)據(jù)(301)；將相同的符號數(shù)據(jù)分成多路，各路信號采用相同的擴頻碼和擾碼的復(fù)合碼進行擴頻(302)擴頻之后，各路信號分別與相同的訓(xùn)練序列合成突發(fā)數(shù)據(jù)(303)；根掘上行接收的信道沖擊響應(yīng)估計結(jié)果生成下行賦形權(quán)值(304)；各路突發(fā)數(shù)據(jù)與相應(yīng)的賦形權(quán)值加權(quán)，并由相應(yīng)的天線發(fā)射出去。
該階段具體實施方式
為在上行接收階段中可以輸出某個用戶的每個天線的發(fā)射信號達到NodeB的每個天線的信道沖激響應(yīng)，以矩陣H表示某個用戶的上行信道沖擊響應(yīng)矩陣如下H=h1,11h1,21···h1,W1···hKu,11hKu,21···hKu,W1h1,12h1,22···h1,W2···hKu,12hKu,22···hKu,W2···························h1,1Knh1,2Kn···h1,WKn···hKu,1KnhKu,2Kn···hKu,WKnKn×(Ku*W)]]>其中W表示信道沖擊響應(yīng)估計窗長?？臻g相關(guān)矩陣R表示為R＝H·HH其中HH表示矩陣H的共軛轉(zhuǎn)置矩陣。以最大接收功率準(zhǔn)則為例，用戶的下行賦形權(quán)值ω可以表示為ω=argωmax(ωH·R·ω),]]>約束條件ωH·ω=1]]>容易得出上述方程的解是ω＝矩陣R的最大特征值對應(yīng)的歸一化特征向量一個簡單的求法是在NodeB的Kn個天線陣元組成的陣列的方向向量域中求解ω。假設(shè)a(θ)是NodeB天線陣列的當(dāng)入射角θ的方向向量，則ω可以表示為ω=arga(θ)max(a(θ)H·R·a(θ)),θ=0~2π]]>簡單的方法就是搜索，以預(yù)定的粒度改變θ，分別計算出不同的θ對應(yīng)的J＝a(θ)H·R·a(θ)，最大的J對應(yīng)的θ所對應(yīng)的方向向量a(θ)即是要求的下行賦形權(quán)值ω。
求出用戶的下行發(fā)射賦形權(quán)值之后，對某一用戶，NodeB的每個天線對此用戶的數(shù)據(jù)采用的相同的擴頻碼和擾碼的復(fù)合碼進行擴頻，并采用相同的基本Midamble的相同偏移，然后利用權(quán)值加權(quán)發(fā)射。
如圖4所示，下行接收包括以下步驟對UE每個接收天線的接收信號進行采樣(401)；對UE每個天線的接收采樣信號分別進行信道沖擊響應(yīng)估計(402)；對UE每個天線分別生成系統(tǒng)矩陣(403)；UE側(cè)進行多天線信號聯(lián)合檢測(404)。
由于NodeB的Kn個天線發(fā)射的某用戶的信號完全相同(擴頻擾碼復(fù)合碼相同，Midamble相同)，因此，對于某用戶來說，NodeB的多個天線發(fā)射的信號疊加在一起，好像1個天線發(fā)來的信號，在UE側(cè)只要進行Ku個天線分集接收即可。
該階段具體實施方式
為第一步，估計每個天線上得信道沖擊響應(yīng)。UE接收到的訓(xùn)練序列部分的信號可以表示為emku=M·hku++nmku]]>則信道沖擊響應(yīng)估計 為 第二步，信道估計之后，就要對用戶的信號進行聯(lián)合檢測。假設(shè)Aku，ku＝1，2，…，Ku；表示用戶的第ku個天線的接收信號組成的系統(tǒng)矩陣。Aku中的列是由用戶的第ku個天線接收信號的信道沖擊響應(yīng)與使用的擴頻碼和擾碼的復(fù)合碼的卷積構(gòu)成。系統(tǒng)方程可以表示為
ed1ed2···edKu=A1A2···AKud+nd1nd2···ndKu]]>令E=ed1ed2···edKn,A=A1A2···AKn,n=nd1nd2···ndKn]]>則系統(tǒng)方程可寫為E＝Ad+n可以對上式中的d進行線性或非線性聯(lián)合檢測。例如最小均方誤差塊線性均衡估計 為 其中Rn是干擾噪聲n的自相關(guān)矩陣，Rd是信號d的自相關(guān)矩陣。
在TD-SCDMA系統(tǒng)中，在UE側(cè)，由于體積和復(fù)雜度的限制，天線個數(shù)不可能太多，一般考慮2個天線，在系統(tǒng)的NodeB側(cè)可以實現(xiàn)更多的天線配置，一般采用6-8個天線。
采用上述實現(xiàn)多輸入多輸出的下行發(fā)射方法及下行發(fā)射方法后，由于上行通過多天線發(fā)射的用戶數(shù)據(jù)相同，并使用不同擴頻碼和擾碼的復(fù)合碼和同一個訓(xùn)練序列的不同偏移，而下行發(fā)射基站多天線間發(fā)射完全相同的用戶數(shù)據(jù)，對某個用戶多天線上的擴頻碼和訓(xùn)練序列偏移相同，因此了基站的天線個數(shù)不受碼字資源的限制，可以提高抗干擾能力，同時能夠降低功放需求。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)多輸入多輸出的下行發(fā)射方法，其特征在于，包括以下步驟一基站側(cè)生成用戶的符號數(shù)據(jù)；二將相同的符號數(shù)據(jù)分成與基站側(cè)天線個數(shù)相等的路數(shù)，各路信號采用相同的擴頻碼和擾碼的復(fù)合碼進行擴頻；三將擴頻后的各路信號分別與相同的訓(xùn)練序列合成突發(fā)數(shù)據(jù)；四根據(jù)上行接收的信道沖擊響應(yīng)結(jié)果生成下行賦形權(quán)值；五各路突發(fā)數(shù)據(jù)與相應(yīng)的下行賦形權(quán)值加權(quán)，并由相應(yīng)的天線發(fā)射出去。
2.按照權(quán)利要求1所述的實現(xiàn)多輸入多輸出的下行發(fā)射方法，其特征在于所述的步驟四具體為(1)根據(jù)接收的信道沖擊響應(yīng)生成下行賦形權(quán)值ω=argωmax(ωH·R·ω),]]>由ωH·ω＝1得出ω＝矩陣R的最大特征值對應(yīng)的歸一化特征向量，其中，所述的R為空間相關(guān)矩陣R＝H·HH，所述的H為信道沖擊響應(yīng)矩陣H=h1,11h1,21···h1,W1···hKu,11hKu,21···hKu,W1h1,12h1,22···h1,W2···hKu,12hKu,22···hKu,W2···························h1,1Knh1,2Kn···h1,WKn···hKu,1KnhKu,2Kn···hKu,WKnKn×(Ku*W)]]>上述公式的W為信道沖擊響應(yīng)估計窗長，Kn為基站側(cè)天線個數(shù)，Ku為用戶側(cè)天線個數(shù)，所述的HH為信道沖擊響應(yīng)矩陣H的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；(2)在基站側(cè)的Kn個天線陣元組成的陣列的方向向量域中求解出ωω=arga(θ)max(a(θ)H·R·a(θ)),θ=0~2π]]>令J＝a(θ)H·R·a(θ)，以預(yù)定的粒度改變θ，分別計算出不同的θ對應(yīng)的J＝a(θ)H·R·a(θ)，最大的J對應(yīng)的θ所對應(yīng)的方向向量a(θ)即是要求的下行賦形權(quán)值ω，其中，θ為基站側(cè)天線陣列的入射角，a(θ)為基站側(cè)天線陣列的入射角θ的方向向量。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的實現(xiàn)多輸入多輸出的下行發(fā)射方法，其特征在于所述的基站側(cè)天線個數(shù)為六個、七個或八個。
4.一種實現(xiàn)多輸入多輸出的上行發(fā)射方法，其特征在于，包括以下步驟(A)用戶側(cè)生成用戶的符號數(shù)據(jù)；(B)將相同的符號數(shù)據(jù)分成與用戶側(cè)天線個數(shù)相等的路數(shù)，各路信號采用不同的擴頻碼和擾碼的復(fù)合碼進行擴頻；(C)將擴頻后的各路信號分別與不同的訓(xùn)練序列合成突發(fā)數(shù)據(jù)；(D)各路突發(fā)數(shù)據(jù)由相應(yīng)的天線發(fā)射出去。
5.按照權(quán)利要求4所述的實現(xiàn)多輸入多輸出的上行發(fā)射方法，其特征在于，所述不同訓(xùn)練序列為同一訓(xùn)練序列的不同偏移。
6.按照權(quán)利要求5所述的實現(xiàn)多輸入多輸出的上行發(fā)射方法，其特征在于，所述的用戶側(cè)天線個數(shù)為一個或兩個。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)多輸入多輸出的下行發(fā)射方法及上行發(fā)射方法。為解決天線的個數(shù)受到用戶環(huán)境和碼字資源限制的問題而發(fā)明。本發(fā)明實現(xiàn)多輸入多輸出的下行發(fā)射方法，將相同的符號數(shù)據(jù)分成與基站側(cè)天線個數(shù)相同的路數(shù)，各路信號采用相同的擴頻碼和擾碼的復(fù)合碼進行擴頻，并采用相同的訓(xùn)練序列；本發(fā)明實現(xiàn)多輸入多輸出的上行發(fā)射方法，將相同的符號數(shù)據(jù)分成與用戶側(cè)天線個數(shù)相同的路數(shù)，各路信號采用相同的擴頻碼和擾碼的復(fù)合碼進行擴頻，并采用相同的訓(xùn)練序列。采用上述的方法后，天線個數(shù)不受資源的限制，并且可以提高抗干擾能力，同時降低功放需求。
文檔編號H04B1/707GK1829114SQ20061007266
公開日2006年9月6日 申請日期2006年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者江海 申請人:中興通訊股份有限公司