專利名稱：多天線接收機(jī)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通信方法及裝置，尤其涉及一種用于具有多個(gè)天線陣元的移動(dòng)終端的通信方法及裝置。
背景技術(shù)：
多天線(multiple-antenna)技術(shù)，通常采用兩個(gè)或兩個(gè)以上的單天線陣元組成天線陣，針對(duì)每個(gè)天線陣元接收的信號(hào)，通過利用適當(dāng)?shù)臋?quán)值進(jìn)行加權(quán)而調(diào)整接收信號(hào)的相位和幅度，以使得接收信號(hào)在經(jīng)過加權(quán)求和后，需要的信號(hào)得到加強(qiáng)，干擾的信號(hào)得到削弱。與傳統(tǒng)的單天線技術(shù)相比，由于在克服多徑(multi-path)干擾問題上顯示的特別優(yōu)勢(shì)，多天線技術(shù)在通信領(lǐng)域中具有良好的應(yīng)用前景。
在無線通信體系中，多天線技術(shù)不僅可以應(yīng)用在基站上，提高基站的信號(hào)接收性能，而且還可以應(yīng)用在移動(dòng)終端中，進(jìn)一步提高通話的質(zhì)量。在2002年12月27日遞交的申請(qǐng)人為皇家飛利浦電子股份有限公司、中國(guó)國(guó)家申請(qǐng)?zhí)枮?2160403.7的題目為“具有多天線的移動(dòng)終端及其方法”的專利申請(qǐng)文件中，以及該同一申請(qǐng)人在同一日遞交的中國(guó)國(guó)家申請(qǐng)?zhí)枮?2160402.9的題目為“具有智能天線的移動(dòng)終端及其方法”的另一專利申請(qǐng)文件中，描述了兩種將多天線技術(shù)應(yīng)用在移動(dòng)終端中的技術(shù)方案，在此以插入的方式，加入這兩份申請(qǐng)披露的內(nèi)容。


圖1所示為一個(gè)采用多天線技術(shù)的移動(dòng)終端、在接收經(jīng)由無線傳播信道傳輸?shù)臒o線信號(hào)的示意圖。如圖中所示，基站BS的發(fā)射機(jī)10發(fā)送的無線信號(hào)d(t)，經(jīng)由L條路徑組成的無線傳播信道20傳輸?shù)接脩艚K端UE的接收機(jī)30。在用戶終端UE中，由N個(gè)天線陣元組成的天線單元301接收來自該L條路徑的無線信號(hào)，并將接收的N個(gè)無線信號(hào)分別輸入到由N組射頻濾波器、放大器和混頻器組成的射頻處理單元302。在移動(dòng)終端UE中，在傳統(tǒng)單天線移動(dòng)終端的射頻處理單元302和調(diào)制解調(diào)單元304之間插入了一個(gè)獨(dú)立的多天線處理單元303，當(dāng)N個(gè)無線信號(hào)在經(jīng)過射頻處理單元302的處理而轉(zhuǎn)換為基帶信號(hào)后，輸入到該多天線處理單元303。在多天線處理單元303中，可以采用上述申請(qǐng)?zhí)枮?2160403.7或02160402.9申請(qǐng)文件中公開的方法，對(duì)N個(gè)輸入的基帶信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并，并將合并后的信號(hào)輸入到調(diào)制解調(diào)單元304，從而在調(diào)制解調(diào)單元304中，利用瑞克接收機(jī)(rake receiver)、聯(lián)合檢測(cè)(Joint Detection)等方法解調(diào)基帶信號(hào)中的信息。
在圖1中，天線單元301在t時(shí)刻收到的接收向量信號(hào)r(t)和接收向量噪聲z(t)可以分別用矩陣形式表示為r(t)＝[r1(t)，r2(t)，...，rN(t)]T，z(t)＝[z1(t)，z2(t)，...，zN(t)]T其中，[.]T表示數(shù)學(xué)運(yùn)算中的矩陣轉(zhuǎn)置，N是接收天線陣元的數(shù)目，矩陣中的元素rn(t)表示第n個(gè)天線陣元接收的信號(hào)，zn(t)表示第n個(gè)天線陣元收到的噪聲。
假定在上述L條路徑組成的無線傳播信道中，經(jīng)由第l條路徑傳輸?shù)教炀€單元301的信號(hào)的時(shí)延量為tl，向量信道響應(yīng)為hl，則上述天線單元301收到的接收向量信號(hào)r(t)可以表示為等式(1)r(t)＝h1d(t-t1)+h2d(t-t2)+h3d(t-t3)+...+hLd(t-tL)+z(t) (1)天線單元301將收到的上述形式的接收向量信號(hào)r(t)輸入到射頻處理單元302。在被射頻處理單元302轉(zhuǎn)換成基帶信號(hào)后，該接收向量信號(hào)r(t)被輸入到多天線處理單元303。如上所述，多天線處理單元303利用加權(quán)向量W＝[w1，w2，w3，...，wN]T，對(duì)該接收向量信號(hào)r(t)進(jìn)行加權(quán)合并，并產(chǎn)生合并后的信號(hào)s(t)。
合并后的信號(hào)s(t)可以用下述等式(2)表示s(t)＝w1*·r1(t)+w2*·r2(t)+...+wN*·rN(t)＝WH·r(t)＝WH·h1d(t-t1)+WH·h2d(t-t2)+WH·h3d(t-t3)+...+WH·hLd(t-tL)+WH·z(t) (2)
其中，w1*、w2*、...、wN*分別是w1、w2、...、wN的共軛復(fù)數(shù)，WH是加權(quán)向量W的共軛轉(zhuǎn)置。
多天線處理單元303將加權(quán)合并后的信號(hào)s(t)，傳送到調(diào)制解調(diào)單元304。調(diào)制解調(diào)單元304對(duì)加權(quán)合并后的信號(hào)s(t)進(jìn)行解調(diào)，以得到基站BS發(fā)送的信息。
從上文描述可以看到，為了能夠從信號(hào)s(t)中正確地解調(diào)出基站BS發(fā)送的信息，多天線處理單元303必須選擇合適的加權(quán)向量W對(duì)接收向量信號(hào)r(t)進(jìn)行加權(quán)合并處理，從而使得在合并后的信號(hào)s(t)中，需要的信號(hào)得到加強(qiáng)，干擾的信號(hào)得到削弱。在公開號(hào)為WO0203565、發(fā)明名稱為“BEAM FORMING METHOD USINGWEIGHTING FACTORS THAT ARE PERIODICALLY RENEWED(使用周期更新的加權(quán)系數(shù)的波束成型方法)”的PCT國(guó)際申請(qǐng)中，和公開號(hào)為WO0191323、發(fā)明名稱為“BEAM FORMING METHOD(波束成型方法)”的PCT國(guó)際申請(qǐng)中，公開了兩種波束成型方法。在這兩種方法中，可以根據(jù)來自多個(gè)天線的輸入信號(hào)的自相關(guān)矩陣的特征向量和特征值來計(jì)算加權(quán)向量W，然后利用計(jì)算得到的加權(quán)向量W對(duì)來自多個(gè)天線的輸入信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并。
盡管在這兩種方法中，采用基于輸入信號(hào)的自相關(guān)矩陣的特征向量和特征值來計(jì)算加權(quán)向量W，在從加權(quán)合并后的信號(hào)中解調(diào)信息時(shí)，取得了較好的系統(tǒng)性能，但是，上述兩種方法，在利用輸入信號(hào)自相關(guān)矩陣的特征向量和特征值計(jì)算加權(quán)向量W時(shí)非常復(fù)雜，并且執(zhí)行該算法的硬件模塊的復(fù)雜程度也相應(yīng)增高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的其中一個(gè)目的是提供一種用于具有多個(gè)天線陣元的移動(dòng)終端的通信方法及裝置。在該方法及裝置中，按照最大信噪比(Maximum Signal-to-Noise Ratio)的原則，生成加權(quán)向量W，并利用該加權(quán)向量W對(duì)多個(gè)天線陣元接收的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并。采用本發(fā)明的方法和裝置，不僅保持了良好的系統(tǒng)性能，同時(shí)還有效地降低了生成加權(quán)向量W的復(fù)雜度。
本發(fā)明的其中另一個(gè)目的是提供一種用于具有多個(gè)天線陣元的移動(dòng)終端的通信方法及裝置。在該方法及裝置中，按照遞歸最大信噪比(Recursive Maximum Signal-to-Noise Ratio)的原則，生成加權(quán)向量W，并利用該加權(quán)向量W對(duì)多個(gè)天線陣元接收的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并。與基于最大信噪比的方法和裝置相比，該基于遞歸最大信噪比的方法和裝置可以更加降低生成加權(quán)向量W的復(fù)雜度。
按照本發(fā)明的一種在具有多個(gè)天線陣元的移動(dòng)終端中執(zhí)行的通信方法，包括步驟接收來自多個(gè)天線陣元的相應(yīng)的接收向量信號(hào)；根據(jù)該相應(yīng)的接收向量信號(hào)，計(jì)算與各個(gè)天線陣元的接收向量信號(hào)相應(yīng)的合適的加權(quán)向量；和將該相應(yīng)的合適的加權(quán)向量分別與該接收向量信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并，以得到一個(gè)信噪比最大的輸出信號(hào)。
按照本發(fā)明的一種具有多個(gè)天線陣元的移動(dòng)終端，包括一個(gè)接收單元，用于接收來自多個(gè)天線陣元的相應(yīng)的接收向量信號(hào)；一個(gè)計(jì)算單元，用于根據(jù)該相應(yīng)的接收向量信號(hào)，計(jì)算與各個(gè)天線陣元的接收向量信號(hào)相應(yīng)的合適的加權(quán)向量；和一個(gè)合并單元，用于將該相應(yīng)的合適的加權(quán)向量分別與該接收向量信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并，以得到一個(gè)信噪比最大的輸出信號(hào)。
附圖簡(jiǎn)述圖1是一個(gè)具有多個(gè)天線陣元的移動(dòng)終端在接收經(jīng)由無線傳播信道傳輸?shù)臒o線信號(hào)的示意圖；圖2是本發(fā)明的基于最大信噪比的通信方法的流程圖；圖3是本發(fā)明的基于最大信噪比的通信裝置的方框圖；圖4是本發(fā)明的基于遞歸最大信噪比的通信方法的流程圖；圖5是本發(fā)明的基于遞歸最大信噪比的通信裝置的方框圖。
發(fā)明詳述假設(shè)基站BS發(fā)射的信號(hào)d(t)的功率為1，即E{|d(t)|2}＝1，E{|d(t)|2}表示對(duì)信號(hào)d(t)進(jìn)行數(shù)學(xué)上的期望值(Expectation)運(yùn)算，則根據(jù)等式(2)，按照最大信噪比的原則，代價(jià)函數(shù)(cost function)F(W)可以表示為等式(3)的形式F(W)＝E{|WH·h1d(t-t1)|2+|WH·h2d(t-t2)|2+...
+|WH·hLd(t-tL)|2}/E{|WH·z(t)|2}＝(WH·Rhh·W)/(WH·Rzz·W)(3)其中[.]H表示數(shù)學(xué)運(yùn)算中的共軛轉(zhuǎn)置Rhh是向量信道響應(yīng)自相關(guān)矩陣，且Rhh＝{h1·h1H+h2·h2H+...+hL·hLH}/Lhl表示經(jīng)由第l條路徑傳輸?shù)浇邮諜C(jī)的信號(hào)的向量信道響應(yīng)，L表示共L條路徑；Rzz是向量噪聲自相關(guān)矩陣，且Rzz＝E{z(t)·z(t)H}在等式(3)中，若一個(gè)加權(quán)向量W能夠使得F(W)達(dá)到最大值，表明等式(3)中的向量信道響應(yīng)與向量噪聲的比值達(dá)到最大值，則將該加權(quán)向量W代入等式(2)，也會(huì)使得輸出信號(hào)s(t)具有最大的信噪比，該使得F(W)達(dá)到最大值的合適的加權(quán)向量W，也被稱為最優(yōu)加權(quán)向量Wopt。
由數(shù)學(xué)推導(dǎo)可知，與下面的等式(4)中的特征值λ的最大值相對(duì)應(yīng)的特征向量就是該最優(yōu)加權(quán)向量Wopt。
Rhh·W＝λ·Rzz·W(4)從等式(4)可見，為了計(jì)算最優(yōu)加權(quán)向量Wopt，需要首先得到向量噪聲自相關(guān)矩陣Rzz和向量信道響應(yīng)自相關(guān)矩陣Rhh。
其中，向量信道響應(yīng)自相關(guān)矩陣Rhh可以通過已有信道估計(jì)技術(shù)得到；向量噪聲自相關(guān)矩陣Rzz可以通過向量信道響應(yīng)自相關(guān)矩陣Rhh和接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr通過等式(5)計(jì)算得到。
Rzz＝Rrr-Rhh(5)其中，等式(5)中的接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr可以通過等式(6)、對(duì)接收向量信號(hào)r(t)進(jìn)行數(shù)學(xué)上的期望值運(yùn)算得到。
Rrr＝E{r(t)·r(t)H}(6)基于上述原理，在下文中，將結(jié)合附圖，分別描述本發(fā)明的兩種用于具有多個(gè)天線陣元的移動(dòng)終端的通信方法及裝置。
1、基于最大信噪比的方法及裝置圖2是本發(fā)明的基于最大信噪比的通信方法的流程圖，如圖2所示，首先在用戶終端的接收機(jī)中緩存多個(gè)天線陣元在T時(shí)段內(nèi)收到的接收向量信號(hào)r(t)(步驟S10)。然后，根據(jù)該接收向量信號(hào)r(t)估算信道參數(shù)，以得到向量信道響應(yīng)自相關(guān)矩陣Rhh(步驟S20)。
在步驟S20中，可以采用2002年12月30日遞交的申請(qǐng)人為皇家飛利浦電子股份有限公司、中國(guó)國(guó)家申請(qǐng)?zhí)枮?2160461.4的題目為“TDD/CDMA系統(tǒng)中下行鏈路的訓(xùn)練序列檢測(cè)方法”的專利申請(qǐng)文件中披露的方法，根據(jù)接收向量信號(hào)r(t)，估算得到L條傳輸路徑中各條傳輸路徑的向量信道響應(yīng){h1、h2、....hL}。
在通過估算得到L條路徑的向量信道響應(yīng){h1、h2、...hL}后，利用上述的等式Rhh＝{h1·h1H+h2·h2H+...+hL·hLH}/L，即可得到向量信道響應(yīng)自相關(guān)矩陣Rhh(步驟S30)。
在確定了向量信道響應(yīng)自相關(guān)矩陣Rhh后，還需要確定接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr，以利用等式(5)計(jì)算得到向量噪聲自相關(guān)矩陣Rzz。在本發(fā)明中，可以采用時(shí)域的統(tǒng)計(jì)方法，在緩存的接收向量信號(hào)r(t)中，對(duì)N個(gè)天線陣元在T時(shí)段內(nèi)收到的所有接收向量信號(hào)執(zhí)行期望值運(yùn)算，如等式(7)所示，從而得到N個(gè)天線陣元的接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr(步驟S40)。
Rrr＝{r(1)·r(1)H+r(2)·r(2)H+...+r(t)·r(t)H+...+r(T)·r(T)H}/T (7)然后，根據(jù)計(jì)算得到的向量信道響應(yīng)自相關(guān)矩陣Rhh、接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr以及等式(5)，計(jì)算向量噪聲自相關(guān)矩陣Rzz(步驟S50)。
接著，根據(jù)計(jì)算得到的向量噪聲自相關(guān)矩陣Rzz、向量信道響應(yīng)自相關(guān)矩陣Rhh以及等式(4)，計(jì)算最優(yōu)加權(quán)向量Wopt，并將該最優(yōu)加權(quán)向量Wopt作為緩存器中緩存的T時(shí)段內(nèi)的接收向量信號(hào)r(t)中的所有接收信號(hào)(即N個(gè)天線陣元在T時(shí)段內(nèi)接收的所有信號(hào))的最優(yōu)加權(quán)向量Wopt(步驟S60)。
最后，根據(jù)計(jì)算得到的最優(yōu)加權(quán)向量Wopt以及等式(2)，對(duì)接收向量信號(hào)r(t)中不同時(shí)刻接收的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并，從而得到信噪比最大的信號(hào)s(t)(步驟S70)。
圖3示出了上述基于最大信噪比方法的通信裝置的方框圖。如圖3所示，首先，緩存單元200存儲(chǔ)多個(gè)天線陣元在T時(shí)段內(nèi)收到的接收向量信號(hào)r(t)。信道估計(jì)單元210根據(jù)存儲(chǔ)在緩存單元200中的接收向量信號(hào)r(t)，估算各個(gè)傳輸路經(jīng)的向量信道響應(yīng){h1、h2、...hL}，并將估算結(jié)果輸入到Rhh計(jì)算單元220。Rhh計(jì)算單元220根據(jù)輸入的估算結(jié)果，利用等式Rhh＝{h1·h1H+h2·h2H+...+hL·hLH}/L計(jì)算向量信道響應(yīng)自相關(guān)矩陣Rhh，并將計(jì)算結(jié)果輸入到Rzz計(jì)算單元240和加權(quán)向量計(jì)算單元250。Rrr計(jì)算單元230根據(jù)存儲(chǔ)在緩存單元200中的接收向量信號(hào)r(t)，計(jì)算接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr，并將計(jì)算得到的接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr輸入到Rzz計(jì)算單元240。Rzz計(jì)算單元240根據(jù)來自Rrr計(jì)算單元230的Rrr和來自Rhh計(jì)算單元220的Rhh，利用等式(5)計(jì)算向量噪聲自相關(guān)矩陣Rzz，并把計(jì)算得到的Rzz輸出到加權(quán)向量計(jì)算單元250。加權(quán)向量計(jì)算單元250根據(jù)來自Rzz計(jì)算單元240的Rzz和來自Rhh計(jì)算單元220的Rhh，利用等式(4)計(jì)算最優(yōu)加權(quán)向量Wopt，并把計(jì)算得到的最優(yōu)加權(quán)向量Wopt輸出到合并單元260。合并單元260，在輸入該最優(yōu)加權(quán)向量Wopt后，接收來自緩存單元200中的接收向量信號(hào)r(t)，并利用該最優(yōu)加權(quán)向量Wopt，對(duì)N個(gè)天線陣元在T時(shí)段內(nèi)接收的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并，從而得到一個(gè)信噪比最大的信號(hào)s(t)。
2、遞歸最大信噪比方法在上述基于最大信噪比的方法中，使用了N個(gè)天線陣元在T時(shí)段內(nèi)接收的接收向量信號(hào)r(t)中的所有信號(hào)，計(jì)算接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr，并利用該接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr，計(jì)算得到最優(yōu)加權(quán)向量Wopt。
由于接收向量信號(hào)r(t)中包含的信號(hào)數(shù)量較大，因此利用接收向量信號(hào)r(t)中所有的信號(hào)計(jì)算最優(yōu)加權(quán)向量Wopt所帶來的計(jì)算量也很大，相應(yīng)的硬件也會(huì)復(fù)雜些。
為了進(jìn)一步減少硬件的復(fù)雜程度，在基于遞歸最大信噪比的方法中，只利用接收向量信號(hào)r(t)中選定時(shí)間范圍內(nèi)接收的信號(hào)計(jì)算得到對(duì)應(yīng)于該選定時(shí)間范圍內(nèi)的接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr，并由該接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr計(jì)算對(duì)應(yīng)于該選定時(shí)間范圍內(nèi)的最優(yōu)加權(quán)向量Wopt，然后，利用根據(jù)該選定時(shí)間范圍內(nèi)的接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr和最優(yōu)加權(quán)向量Wopt，確定后續(xù)時(shí)間接收信號(hào)的最優(yōu)加權(quán)向量Wopt。
以下結(jié)合圖4所示的流程圖，詳細(xì)描述基于遞歸最大信噪比的通信方法。
首先，在t＝0時(shí)(即尚未接收無線信號(hào)時(shí))，初始化接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr和最優(yōu)加權(quán)向量Wopt，例如，將接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr初始化為零矩陣，而將最優(yōu)加權(quán)向量Wopt初始化為[1，1，...，1]T/sqrt(N)。其中sqrt(·)是均方根操作(步驟S200)。
然后，執(zhí)行接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr的更新過程(步驟S210)，該步驟包括(I)選定一個(gè)時(shí)間范圍，例如由起止時(shí)間參數(shù)K和M確定的時(shí)間范圍(也稱為時(shí)間窗口)；(II)按照上述等式(7)，可以將該選定時(shí)間范圍內(nèi)的接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr表示為等式(9)Rrr(t)＝{r(t-K)·r(t-K)H+r(t-K+1)·r(t-K+1)H+...
+r(t)·r(t)H+r(t+1)·r(t+1)H+...
+r(t+M-1)·r(tM-1)H+r(t+M)·r(t+M)H}/(K+M+1)(9)等式(9)利用t時(shí)刻前后接收的信號(hào)，計(jì)算得到了N個(gè)天線陣元在t時(shí)刻的接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr(t)。
若采用遞歸算法，則從等式(9)可以推導(dǎo)得到下一時(shí)刻(t+1時(shí)刻)的接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr(t+1)的表達(dá)式，如等式(10)所示Rrr(t+1)＝Rrr(t)+{r(t+1+M)·r(t+1+M)H-r(t-K)·r(t-K)H}/(K+M+1)(10)即根據(jù)先前時(shí)刻的接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr(t)，可以采用遞歸的方式，得到后續(xù)時(shí)刻的接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr(t+1)。
在首次利用等式(10)計(jì)算后續(xù)時(shí)刻的接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr時(shí)，等式(10)中的先前時(shí)刻的Rrr(t)的值采用初始化的接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr，以計(jì)算得到t＝1時(shí)刻的接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr(1)；而在t＝2時(shí)刻，可以根據(jù)Rrr(1)的值，利用等式(10)，將t＝2時(shí)刻的Rrr值更新為Rrr(2)。如此遞推，每個(gè)后續(xù)時(shí)刻Rrr(t+1)的值，都可以通過利用先前時(shí)刻Rrr(t)的值和等式(10)得到及時(shí)的更新。
在執(zhí)行了接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr的數(shù)值更新過程后，接著執(zhí)行最優(yōu)加權(quán)向量Wopt(t)的更新過程(步驟S220)。更新Wopt(t)利用的遞歸等式是WHopt(t+1)＝Rrr(t+1)·WHopt(t)/(‖Rrr(t+1)·WHopt(t)‖) (11)在首次利用等式(11)計(jì)算后續(xù)時(shí)刻的最優(yōu)加權(quán)向量Wopt時(shí)，等式(11)中的先前時(shí)刻的WHopt(t)的值采用初始化的WHopt(t)，Rrr(t+1)是上述步驟S210中更新后的Rrr值，從而由等式(11)可以計(jì)算得到t+1時(shí)刻的最優(yōu)加權(quán)向量Wopt(1)；同上述接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr的數(shù)值更新過程類似，采用遞推的方式，每個(gè)后續(xù)時(shí)刻WHopt(t+1)的值，都可以通過利用先前時(shí)刻WHopt(t)的值、步驟S210中更新過的t+1時(shí)刻的Rrr(t+1)的值以及等式(11)得到及時(shí)的更新。
最后，根據(jù)計(jì)算得到的當(dāng)前時(shí)刻的最優(yōu)加權(quán)向量Wopt(t+1)以及等式(2)，對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的接收向量信號(hào)r(t+1)中的接收信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并，從而得到當(dāng)前時(shí)刻的信噪比最大的信號(hào)s(t+1)(步驟S230)。
采用遞歸方法，在對(duì)當(dāng)前信號(hào)進(jìn)行加權(quán)處理后，將繼續(xù)對(duì)下一時(shí)刻(步驟S240)的接收向量信號(hào)r(t)進(jìn)行加權(quán)合并處理，并重復(fù)執(zhí)行步驟210至步驟230的過程，直至接收向量信號(hào)r(t)中各個(gè)時(shí)刻接收的信號(hào)被處理完畢。
圖5示出了上述基于遞歸最大信噪比方法的通信裝置的方框圖。如圖5所示，首先，Rrr更新單元230和計(jì)算向量更新單元250分別對(duì)各自的接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr和最優(yōu)加權(quán)向量Wopt進(jìn)行初始化，例如Rrr更新單元230將接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr初始化為零矩陣，而計(jì)算向量更新單元250將最優(yōu)加權(quán)向量Wopt初始化為[1，1，...，1]T/sqrt(N)。然后，Rrr更新單元230根據(jù)來自多個(gè)天線陣元的接收向量信號(hào)r(t)，執(zhí)行接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr的更新過程，并將計(jì)算更新的接收向量信號(hào)自相關(guān)矩陣Rrr，提供給計(jì)算向量更新單元250。計(jì)算向量更新單元250執(zhí)行最優(yōu)加權(quán)向量Wopt(t)的更新過程，并將計(jì)算更新的最優(yōu)加權(quán)向量Wopt，提供給合并單元260。最后，合并單元260根據(jù)收到的各個(gè)時(shí)刻的最優(yōu)加權(quán)向量Wopt，利用等式(2)對(duì)接收向量信號(hào)r(t)中相應(yīng)時(shí)刻的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并處理。
有益效果綜上所述，按照本發(fā)明提供的一種用于具有多個(gè)天線陣元的移動(dòng)終端的通信方法及裝置。由于在該方法及裝置中，采用按照最大信噪比(Maximum Signal-to-Noise Ratio)的原則，生成加權(quán)向量W，并利用該加權(quán)向量W對(duì)多個(gè)天線陣元接收的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并，因此采用本發(fā)明的通信方法和裝置，不僅保持了良好的系統(tǒng)性能，同時(shí)還有效地降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。
按照本發(fā)明提供的另一種用于具有多個(gè)天線陣元的移動(dòng)終端的通信方法及裝置。由于在該方法及裝置中，采用了遞歸最大信噪比(Recursive Maximum Signal-to-Noise Ratio)的方法生成加權(quán)向量W，并利用該加權(quán)向量W對(duì)多個(gè)天線陣元接收的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并，因此與基于最大信噪比的方法和裝置相比，該基于遞歸最大信噪比的方法和裝置可以更加降低系統(tǒng)的復(fù)雜度。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所公開的用于移動(dòng)通信體系的多天線接收方法及裝置，可以用于蜂窩移動(dòng)體系的接收機(jī)，特別是用于TD-SCDMA體系的移動(dòng)終端，還可以用于多天線系統(tǒng)的芯片組和組件，以及移動(dòng)無線通信終端和無線局域網(wǎng)終端等。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所公開的用于移動(dòng)通信體系的多天線接收方法及裝置，可以在不脫離本發(fā)明內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出各種改進(jìn)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容確定。
權(quán)利要求
1.一種在具有多個(gè)天線陣元的移動(dòng)終端中執(zhí)行的通信方法，包括步驟(a)接收來自多個(gè)天線陣元的相應(yīng)的接收向量信號(hào)；(b)根據(jù)該相應(yīng)的接收向量信號(hào)，計(jì)算與各個(gè)天線陣元的接收向量信號(hào)相應(yīng)的合適的加權(quán)向量；和(c)將該相應(yīng)的合適的加權(quán)向量分別與該接收向量信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并，以得到一個(gè)信噪比最大的輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)包括(b1)通過對(duì)所述接收向量信號(hào)采用時(shí)域統(tǒng)計(jì)的方法，計(jì)算該接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣；(b2)根據(jù)該接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣，計(jì)算所述合適的加權(quán)向量。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中步驟(b2)包括(b21)根據(jù)所述接收向量信號(hào)，計(jì)算向量信道響應(yīng)的自相關(guān)矩陣；(b22)根據(jù)該向量信道響應(yīng)的自相關(guān)矩陣和所述接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣，計(jì)算向量噪聲的自相關(guān)矩陣；和(b23)根據(jù)所述向量信道響應(yīng)的自相關(guān)矩陣和所述向量噪聲的自相關(guān)矩陣，計(jì)算與所述接收向量信號(hào)中所選擇時(shí)刻的信號(hào)相對(duì)應(yīng)的合適加權(quán)向量。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中該所述接收向量信號(hào)中所選擇時(shí)刻的信號(hào)是所述接收向量信號(hào)中各個(gè)時(shí)刻的信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中步驟(b23)根據(jù)以下公式計(jì)算所述合適的加權(quán)向量WoptRhh·W＝λ·Rzz·W其中Rhh是所述向量信道響應(yīng)的自相關(guān)矩陣；Rzz是所述向量噪聲的自相關(guān)矩陣；λ是特征值；W是加權(quán)向量；其中，與特征值λ的最大值對(duì)應(yīng)的加權(quán)向量W是所述合適的加權(quán)向量Wopt。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述時(shí)域統(tǒng)計(jì)是對(duì)于所述接收向量信號(hào)中選定時(shí)間范圍內(nèi)的接收向量信號(hào)進(jìn)行的，以得到對(duì)應(yīng)于該選定時(shí)間范圍內(nèi)的接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣，其中，所確定的所述合適的加權(quán)向量是對(duì)應(yīng)于該選定時(shí)間范圍的接收向量信號(hào)的合適的加權(quán)向量，該方法還包括步驟(b3)根據(jù)該選定時(shí)間范圍內(nèi)的接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣，計(jì)算后續(xù)接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣；(b4)根據(jù)該選定時(shí)間范圍的接收向量信號(hào)的合適的加權(quán)向量和該后續(xù)接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣，確定該后續(xù)接收向量信號(hào)的合適的加權(quán)向量。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中步驟(b4)根據(jù)以下公式計(jì)算所述后續(xù)接收向量信號(hào)的合適的加權(quán)向量WHopt(t+1)＝Rrr(t+1)·WHopt(t)/(‖Rrr(t+1)·WHopt(t)‖)其中Rrr(t+1)是所述后續(xù)接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣；WHopt(t)是所述選定時(shí)間范圍的接收向量信號(hào)的合適的加權(quán)向量的共軛轉(zhuǎn)置；WHopt(t+1)是所述后續(xù)接收向量信號(hào)的合適的加權(quán)向量的共軛轉(zhuǎn)置；‖Rrr(t+1)·WHopt(t)‖是對(duì)Rrr(t+1)·WHopt(t)進(jìn)行泛數(shù)運(yùn)算。
8.一種具有多個(gè)天線陣元的移動(dòng)終端，包括一個(gè)接收單元，用于接收來自多個(gè)天線陣元的相應(yīng)的接收向量信號(hào)；一個(gè)計(jì)算單元，用于根據(jù)該相應(yīng)的接收向量信號(hào)，計(jì)算與各個(gè)天線陣元的接收向量信號(hào)相應(yīng)的合適的加權(quán)向量；和一個(gè)合并單元，用于將該相應(yīng)的合適的加權(quán)向量分別與該接收向量信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并，以得到一個(gè)信噪比最大的輸出信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8所述的移動(dòng)終端，其中所述計(jì)算單元，通過對(duì)所述接收向量信號(hào)采用時(shí)域統(tǒng)計(jì)的方法，計(jì)算該接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣，并根據(jù)該接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣，計(jì)算所述合適的加權(quán)向量。
10.如權(quán)利要求9所述的移動(dòng)終端，其中所述計(jì)算單元，根據(jù)所述接收向量信號(hào)，計(jì)算向量信道響應(yīng)的自相關(guān)矩陣；根據(jù)該向量信道響應(yīng)的自相關(guān)矩陣和所述接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣，計(jì)算向量噪聲的自相關(guān)矩陣；并根據(jù)所述向量信道響應(yīng)的自相關(guān)矩陣和所述向量噪聲的自相關(guān)矩陣，計(jì)算與所述接收向量信號(hào)中所選擇時(shí)刻的信號(hào)相對(duì)應(yīng)的合適加權(quán)向量。
11.如權(quán)利要求10所述的移動(dòng)終端，其中該所述接收向量信號(hào)中所選擇時(shí)刻的信號(hào)是所述接收向量信號(hào)中各個(gè)時(shí)刻的信號(hào)。
12.如權(quán)利要求11所述的移動(dòng)終端，其中所述計(jì)算單元，根據(jù)以下公式計(jì)算所述合適的加權(quán)向量WoptRhh·W＝λ·Rzz·W其中Rhh是所述向量信道響應(yīng)的自相關(guān)矩陣；Rzz是所述向量噪聲的自相關(guān)矩陣；λ是特征值；W是加權(quán)向量；其中，與特征值λ的最大值對(duì)應(yīng)的加權(quán)向量W是所述合適的加權(quán)向量Wopt。
13.如權(quán)利要求9所述的移動(dòng)終端，其中，所述時(shí)域統(tǒng)計(jì)是對(duì)于所述接收向量信號(hào)中選定時(shí)間范圍內(nèi)的接收向量信號(hào)進(jìn)行的，以得到對(duì)應(yīng)于該選定時(shí)間范圍內(nèi)的接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣，其中，所確定的所述合適的加權(quán)向量是對(duì)應(yīng)于該選定時(shí)間范圍的接收向量信號(hào)的合適的加權(quán)向量，所述計(jì)算單元，根據(jù)該選定時(shí)間范圍內(nèi)的接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣，計(jì)算后續(xù)接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣，并根據(jù)該選定時(shí)間范圍的接收向量信號(hào)的合適的加權(quán)向量和該后續(xù)接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣，確定該后續(xù)接收向量信號(hào)的合適的加權(quán)向量。
14.如權(quán)利要求13所述的移動(dòng)終端，其中所述計(jì)算單元，根據(jù)以下公式計(jì)算所述后續(xù)接收向量信號(hào)的合適的加權(quán)向量WHopt(t+1)＝Rrr(t+1)·WHopt(t)/(‖Rrr(t+1)·WHopt(t)‖)其中Rrr(t+1)是所述后續(xù)接收向量信號(hào)的自相關(guān)矩陣；WHopt(t)是所述選定時(shí)間范圍的接收向量信號(hào)的合適的加權(quán)向量的共軛轉(zhuǎn)置；WHopt(t+1)是所述后續(xù)接收向量信號(hào)的合適的加權(quán)向量的共軛轉(zhuǎn)置；‖Rrr(t+1)·WHopt(t)‖是對(duì)Rrr(t+1)·WHopt(t)進(jìn)行泛數(shù)運(yùn)算。
全文摘要
一種在具有多個(gè)天線陣元的移動(dòng)終端中執(zhí)行的通信方法，包括步驟接收來自多個(gè)天線陣元的相應(yīng)的接收向量信號(hào)；根據(jù)該相應(yīng)的接收向量信號(hào)，計(jì)算與各個(gè)天線陣元的接收向量信號(hào)相應(yīng)的合適的加權(quán)向量；和將該相應(yīng)的合適的加權(quán)向量分別與該接收向量信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并，以得到一個(gè)信噪比最大的輸出信號(hào)，采用該方法，不僅保持了良好的系統(tǒng)性能，同時(shí)還有效地降低了生成加權(quán)向量的復(fù)雜度。
文檔編號(hào)H04B7/08GK1886956SQ200480035535
公開日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月10日
發(fā)明者徐綠洲, 戴延中, 李焱, 劉健 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司