專利名稱：用于改進空間復用蜂窩系統(tǒng)的參考信號的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及計算機和計算機相關(guān)技術(shù)。更具體地，本發(fā)明 涉及改進空間復用蜂窩系統(tǒng)的參考信號的設(shè)計的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)典型地包括與多個用戶設(shè)備(也可以稱作移動臺、 用戶單元、接入終端等等)進行無線通信的基站?；驹谏漕l(RF) 通信信道上向用戶設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。術(shù)語"下行鏈路"指的是從基站到 用戶設(shè)備的傳輸，而術(shù)語"上行鏈路"指的是從用戶設(shè)備到基站的傳 輸。
正交頻分復用(OFDM)是一種調(diào)制和多址接入技術(shù)，由此將通 信信道的傳輸頻帶分成多個相等間隔的子頻帶。在每一個子頻帶中傳 輸攜帶部分用戶信息的子載波，并且每一個子載波與其它子載波彼此 正交。有時將子載波稱作"音調(diào)(tone)"。 OFDM使得非常靈活的系 統(tǒng)架構(gòu)的創(chuàng)建成為可能，可以有效率的將該系統(tǒng)架構(gòu)用于多種服務(wù)， 包括語音和數(shù)據(jù)。有時將OFDM稱作離散多音傳輸(DMT)。
第3代合作伙伴項目(3GPP)是全世界的標準組織的協(xié)作。3GPP 的目標是制定由國際電信聯(lián)盟定義的IMT-2000 (國際移動電信-2000) 標準范圍內(nèi)的全球可應(yīng)用的第三代(3G)移動電話系統(tǒng)規(guī)范。3GPP 長期演進("LTE")委員會正在考慮OFDM以及OFDM/OQAM (正交頻分復用/偏移正交幅度調(diào)制)作為下行鏈路傳輸方法以及上行鏈路
的OFDM傳輸。
無線通信系統(tǒng)(例如，時分多址(TDMA)、正交頻分復用(OFDM)) 通常計算用戶設(shè)備的天線和基站的天線之間的信道沖激響應(yīng)的估計， 以進行相干接收。信道估計可以涉及發(fā)送與數(shù)據(jù)復用的參考信號。參 考信號可以包括單一頻率并且通過通信系統(tǒng)來發(fā)送，以用于監(jiān)督、控 制、均衡、連續(xù)性、同步等等。無線通信系統(tǒng)可以包括一個或者更多 移動臺和一個或者更多基站，每一個都發(fā)送參考信號?？梢詫⒖夹?號設(shè)計為使得移動臺可以重用由不同移動臺先前使用的參考信號。由 此，可以從改進空間復用蜂窩系統(tǒng)的參考信號設(shè)計的系統(tǒng)和方法中獲

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明描述了一種生成用于無線通信系統(tǒng)的序列的方法。將初始 序列設(shè)置為第一序列集合。通過將所述第一序列集合投影至緊框架 (tight frame)的空間來獲得第二序列集合。通過將所述第二序列集合 的每一個子集投影至正交矩陣的空間來獲得第三序列集合。通過將所 述第三序列集合投影至循環(huán)矩陣的空間來獲得第四序列集合。通過將 所述第四序列集合投影至具有優(yōu)選PAPR的矩陣的空間來獲得第五序
列集合。通過將所述第五序列集合設(shè)置為所述第一序列集合來迭代所 述步驟至少一次。在執(zhí)行所述迭代步驟之后輸出所述第五序列集合。
本發(fā)明描述了一種使用數(shù)值方法來設(shè)計多輸入多輸出(MIMO) 系統(tǒng)的參考信號的方法。確定輸入多輸入多輸出信號。獲得與一個或 者更多給定結(jié)構(gòu)化向量最接近的緊框架。從所述最接近的緊框架獲得 一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量。將所述一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量投影至循 環(huán)矩陣的空間上。輸出與參考信號相關(guān)聯(lián)的一個或者更多類別的矩陣。
本發(fā)明還描述一種發(fā)射機，所述發(fā)射機被配置為使用數(shù)值方法來 設(shè)計多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)的參考信號。所述發(fā)射機包括處理 器和與所述處理器進行電子通信的存儲器。在所述存儲器中存儲指令。 確定輸入多輸入多輸出信號。獲得與一個或者更多給定結(jié)構(gòu)化向量最接近的緊框架。從所述最接近的緊框架獲得一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量。 將所述一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量投影至循環(huán)矩陣的空間上。輸出與參 考信號相關(guān)聯(lián)的一個或者更多類別的矩陣。
本發(fā)明還描述了一種包括可執(zhí)行指令的計算機可讀介質(zhì)。確定輸 入多輸入多輸出信號。獲得與一個或者更多給定結(jié)構(gòu)化向量最接近的 緊框架。從所述最接近的緊框架獲得一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量。將所 述一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量投影至循環(huán)矩陣的空間上。輸出與參考信 號相關(guān)聯(lián)的一個或者更多類別的矩陣。
現(xiàn)在參考附圖來描述本發(fā)明的各實施例，其中相似的參考標號指 示相同或者功能相似的元件?？梢杂枚喾N不同配置將如這里的附圖總 體描述和說明的本發(fā)明的實施例進行布置和設(shè)計。因此，如附圖所示， 本發(fā)明的若干示例實施例的下列更詳細描述不應(yīng)限制由權(quán)利要求限制 的本發(fā)明的范圍，而僅作為本發(fā)明的實施例的代表。


結(jié)合附圖，通過下列描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的示例實施例 將變得更顯而易見。應(yīng)理解，這些圖僅示出示例實施例，因此并不被 認為限制本發(fā)明的范圍，通過使用附圖來更具體和詳細的描述本發(fā)明 的示例實施例，附圖中
圖1示出了可以實現(xiàn)實施例的示例無線通信系統(tǒng)；
圖2示出了根據(jù)基于OFDM系統(tǒng)的RF通信信道的傳輸頻帶的一 些特性；
圖3示出了根據(jù)實施例在OFDM發(fā)射機和OFDM接收機之間可 以存在的通信信道；
圖4示出了可以用本系統(tǒng)和方法實現(xiàn)的MIMO系統(tǒng)的一個實施
例；
圖5示出了發(fā)射機的實施例中的特定組件的框圖； 圖6是示出了用于設(shè)計要在MIMO系統(tǒng)中傳輸?shù)膮⒖夹盘柕慕M件 的一個實施例的框圖7示出了用于設(shè)計MIMO系統(tǒng)中的參考信號的方法的一個實施例的流程圖8是示出了可以用于設(shè)計參考信號的算法的另一實施例的流程
圖9是示出了可以用于設(shè)計MIMO系統(tǒng)中的參考信號的算法的方 法的流程圖；以及
圖IO示出了可以在通信設(shè)備中使用的各種組件。
具體實施例方式
這里，"示例" 一詞專用于指"作為示例、實例或示意之用"。本 文描述為"示例"的任意實施例不必須被理解為相對于其它實施例是 優(yōu)選或者有利。
可以將本文公開的很多特征實現(xiàn)為計算機軟件、電子硬件或其組 合。為了清楚地說明該硬件和軟件的可互換性， 一般地用組件的功能 來描述各種組件。用硬件還是軟件來實現(xiàn)這些功能取決于具體應(yīng)用和 施加于整體系統(tǒng)的設(shè)計約束。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以以針對每一個具體 應(yīng)用而變化的方式來實現(xiàn)所述的功能，但是不應(yīng)當將這些實現(xiàn)決定理 解為導致對本發(fā)明范圍的背離。
當將所述的功能實現(xiàn)為計算機軟件時，這種軟件可以包括位于存 儲器設(shè)備中和/或作為電子信號在系統(tǒng)總線或者網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)娜我忸?型的計算機指令或者計算機可執(zhí)行代碼。實現(xiàn)與本文描述的組件相關(guān) 聯(lián)的功能的軟件可以包括單一指令或者很多指令，并且可以分布在若 干不同代碼段、不同程序和若干存儲器設(shè)備上。
如本文所使用的，除非明確作出相反表示，術(shù)語"一實施例"、"實 施例"、"該實施例"、"一個或多個實施例"、"一些實施例"、"特定實 施例"、"一個實施例"、"另一實施例"等等是指"本公開的發(fā)明的一 個或者更多(但不必須是全部)實施例"。
在極寬的意義上使用術(shù)語"確定"(及其語法變型)。術(shù)語"確定" 包含多種動作并且因此"確定"可以包括運算、計算、處理、推導、 調(diào)查、查找(例如在表、數(shù)據(jù)庫或者另一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中查找)、斷定等 等。同樣地，"確定"可以包括接收(例如，接收信息)、訪問(例如，訪問存儲器中的數(shù)據(jù))等等。同樣地，"確定"可以包括求解、選擇、 挑選、建立等等。
除非明確作出相反表示，短語"基于"不意味著"僅基于"。換 言之，短語"基于"同時描述了 "僅基于"和"至少基于"。
可以在通信系統(tǒng)中使用參考信號。參考信號可以包括單一頻率并 且通過通信系統(tǒng)來發(fā)送，以用于監(jiān)督、控制、均衡、連續(xù)性、同步等 等。通信系統(tǒng)可以包括一個或者更多移動臺和一個或者更多基站，每 一個都發(fā)送參考信號?？梢詫⒖夹盘栐O(shè)計為使得移動臺可以重用由 不同移動臺先前使用的參考信號，或者可以重用由足夠遠的另一個小 區(qū)中的另一個移動臺同時使用的參考信號，以使干擾可忽略。已經(jīng)使
用Zadoff-Chu序列的特定集合的截斷或者循環(huán)擴展來設(shè)計用于重用的 參考信號。然而，截斷或者循環(huán)擴展可能導致針對序列分配的冗長的 整數(shù)規(guī)劃問題。另外，當實現(xiàn)Zadoff-Chu序列的特定集合的截斷或者 循環(huán)擴展時，不存在最小相關(guān)性的保證。此外，由于候選建議的參考 信號的可變相關(guān)性屬性，可以進行與移動臺相關(guān)的詳細計劃，如果在 相同頻帶中存在由不同運營商運營的相鄰網(wǎng)絡(luò)，則該詳細規(guī)劃可能是 特別麻煩的。
本系統(tǒng)和方法設(shè)計了多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)的參考信號， 其中，在一個或者更多移動臺之間分配參考信號，用于單用戶或者多 用戶MIMO系統(tǒng)。在一個實施例中，本系統(tǒng)和方法設(shè)計蜂窩系統(tǒng)中的 上行鏈路參考信號?？梢詫囊苿优_至基站的通信分類為"上行鏈路" 通信。相反地，可以將從基站至移動臺的通信分類為"下行鏈路"通 信。在蜂窩系統(tǒng)中發(fā)送上行鏈路參考信號可以對移動臺上的時間和頻 率資源加以嚴格的要求。這些嚴格的要求可以阻礙移動臺的參考信號 的最優(yōu)設(shè)計，移動臺可以希望實現(xiàn)具有循環(huán)前綴的單或多載波調(diào)制， 其中在多個上行鏈路信號的傳輸與其相應(yīng)的基站之間存在同步，并且 其中采用移動臺的小區(qū)中的扇區(qū)化以最大化每小區(qū)容量。另外，本系 統(tǒng)和方法采用對多個基站同時進行多個帶寬分配。在一個實施例中， 分配給移動臺的每一個帶寬段是整數(shù)量的某個基本單元。
在設(shè)計參考信號集合時，可以實現(xiàn)特定設(shè)計考慮。例如，該集合可以足夠大以覆蓋每小區(qū)至少三個扇區(qū)，其中每個扇區(qū)有至少兩個參 考信號。在一個實施例中，每個扇區(qū)存在四個參考信號。另一個設(shè)計 考慮可以是給定小區(qū)的每個扇區(qū)中參考信號集合可以是正交的。在給 定扇區(qū)的所有相鄰扇區(qū)中，參考信號集合也可以是正交的。如果參考 信號是正交的并且參考信號對相鄰扇區(qū)是已知的，則可以設(shè)計并且實 現(xiàn)最佳的最小均方接收機。
對于相鄰扇區(qū)中沒有的那些參考信號，或者不是正交的參考信 號，另一個設(shè)計考慮可以是以近似相同的相關(guān)性將這些參考信號最小
化相關(guān)，并接近(如果未達到)Welch界。接近或者達到Wdch界的序 列的集合可以表示緊框架，其中每一個向量擁有單位范數(shù)，即
7"
1。另一個設(shè)計考慮是參考信號的集合還可以具有接近(如果
不等于)l的峰均功率比(PAPR)。對于序列向量c，可以如下定義PAPR: P=i^li， (公式l)
c、
其中IICIL/表示C的平方最大模數(shù)分量，并且其中()H表示共軛轉(zhuǎn)置。
另一個設(shè)計考慮示例可以是在具有正交元素的序列子集中，每一 個元素可以是另一個元素的循環(huán)移位。如果發(fā)送用于消除多徑的循環(huán) 前綴的發(fā)送系統(tǒng)遇到時延擴展大于循環(huán)前綴長度的多徑分量時，這種 屬性可以用于提供健壯的性能。另一設(shè)計考慮是在同時采用多帶寬的 系統(tǒng)中，可以從基礎(chǔ)序列中遞歸地生成參考信號序列的集合。
在一個實施例中，參考信號空間的量(時間和頻率資源)可以正
好足夠大。例如，帶寬分配的基本單元可以允許19或者任意更大素數(shù)
的參考信號可用于每扇區(qū)兩個參考信號。在另一個示例中，帶寬分配
的基本單元可以允許37或者任意更大素數(shù)的參考信號用于每扇區(qū)四個 參考信號。如本情況中，如果參考信號空間的量正好足夠大，則可以 采用Zadoff-Chu序列作為參考序列，這是由于它們滿足之前描述的設(shè) 計考慮。然而，這種資源可用性或者序列數(shù)字學可能不是看似合理的。 本系統(tǒng)和方法提供了一種在這種資源或者序列數(shù)字學不可用的情況下 基于交替投影來設(shè)計參考信號的算法。圖1示出了可以實現(xiàn)實施例的示例無線通信系統(tǒng)100?；?02與 多個用戶設(shè)備104 (也稱作移動臺、用戶單元、接入終端等等)進行無 線通信。在圖l中示出了第一用戶設(shè)備104a、第二用戶設(shè)備104b、以及 第N用戶設(shè)備104n?；?02在射頻(RF)通信信道106上向用戶設(shè)備 104發(fā)送數(shù)據(jù)。
如本文所使用的，術(shù)語"OFDM發(fā)射機"是指發(fā)送OFDM信號的 任意組件或者設(shè)備?？梢栽谙蛞粋€或者更多用戶設(shè)備104發(fā)送OFDM信 號的基站102中實現(xiàn)OFDM發(fā)射機。備選地，可以在向一個或者更多基 站102發(fā)送OFDM信號的用戶設(shè)備104中實現(xiàn)OFDM發(fā)射機。
術(shù)語"OFDM接收機"是指接收OFDM信號的任意組件或者設(shè)備。 可以在從一個或者更多基站102接收OFDM信號的用戶設(shè)備104中實現(xiàn) OFDM接收機。備選地，可以在從一個或者更多用戶設(shè)備104接收 OFDM信號的基站102中實現(xiàn)OFDM接收機。
圖2示出了根據(jù)基于OFDM系統(tǒng)的RF通信信道206的傳輸頻帶208 的一些特性。如圖所示，可以將傳輸頻帶208分為多個相等間隔的子頻 帶210。如上所述，在每一個子頻帶210上傳輸攜帶部分用戶信息的子
載波，并且每一個子載波與其他子載波彼此正交。
圖3示出了根據(jù)實施例的可以在OFDM發(fā)射機312和OFDM接收機 314之間存在的通信信道306。如圖所示，從OFDM發(fā)射機312至OFDM 接收機314的通信可以在第一通信信道306a上進行。從OFDM接收機 314至OFDM發(fā)射機312的通信可以在第二通信信道306b上進行。
第一通信信道306a和第二通信信道306b可以是分離的通信信道 306。例如，在第一通信信道306a的傳輸頻帶和第二通信信道306b的傳 輸頻帶之間可以不存在重疊。
另外，可以使用利用多天線/MIMO傳輸?shù)娜我庹{(diào)制來實現(xiàn)本系統(tǒng) 和方法。例如，可以實現(xiàn)本系統(tǒng)和方法用于MIMO碼分多址(CDMA) 系統(tǒng)或者時分多址(TDMA)系統(tǒng)。
圖4示出了可以使用本系統(tǒng)和方法來實現(xiàn)的MIMO系統(tǒng)400的一個 實施例。所示MIMO系統(tǒng)400包括第一發(fā)送天線(TXl) 402A和第二發(fā) 送天線(Tx2) 402B。系統(tǒng)400還包括第一接收天線(Rx,) 404A和第二接收天線(Rx2) 404B。可以使用發(fā)送天線402A、 402B向接收天線 404A、 404B發(fā)送信號406、 408、 410、 412。
在單天線系統(tǒng)中，多徑傳播對系統(tǒng)性能可以是有害的。多個傳播 路徑可以引起信號的"拷貝"在略微不同的時刻到達接收機。然后， 當嘗試恢復感興趣的信號時，這些時間延遲的信號可能變成干擾。設(shè) 計MIMO系統(tǒng)400以利用多徑傳播來獲得性能改進。例如，第一接收天 線(Rx,) 404A可以接收從第一發(fā)送天線(TXl) 402A和第二發(fā)送天線 (Tx2) 402B發(fā)送的第一信號406和第三信號410的混合?？梢栽诘谝?信道V,和第二第三信道h2，,上發(fā)送第一和第三信號406、 410。在第一 接收天線(Rx,) 404A處接收到的第一和第三信號的比例取決于發(fā)送 信道hu、 h2J。在第一接收天線(Rx,) 404A處接收到的信號的簡化公 式可以是
Rx「(hu X Tx!) + (h2，, X Tx2)(公式2)
第一接收天線(Rx。404A接收從第一和第二發(fā)送天線402A、402B 發(fā)送的信號的組合。MIMO系統(tǒng)400可以實現(xiàn)各種編碼方案，這些編碼 方案定義應(yīng)當發(fā)送哪些信號406、 408、 410、 412，以及在何時發(fā)送， 以使得當接收到原始信號與另一個信號的組合時，能夠恢復該原始信 號?？梢詫⑦@些編碼方案稱為"空時"碼，這是由于它們在空間(天 線)和時間(符號)上定義碼。
圖5示出了發(fā)射機504的實施例中的特定組件的框圖500。為了關(guān) 注本文的實施例的新特征，可能未示出發(fā)射機504中典型包括的其它組 件。
可以由調(diào)制組件514對數(shù)據(jù)符號進行調(diào)制?？梢杂善渌酉到y(tǒng)518 對該調(diào)制后的數(shù)據(jù)符號進行分析。可以將分析后的數(shù)據(jù)符號516提供給 參考處理組件510。參考處理組件510可以生成與數(shù)據(jù)符號一起發(fā)送的 參考信號?？梢詫⒄{(diào)制后的數(shù)據(jù)符號512和參考信號508通信至端處理 組件506。端處理組件506可以將參考信號508和調(diào)制后的數(shù)據(jù)符號512 組合為信號。發(fā)射機504可以接收該信號并且將該信號通過天線502發(fā) 送至接收機。
圖6是示出了用于設(shè)計要在MIMO系統(tǒng)中傳輸?shù)膮⒖夹盘柕慕M件的一個實施例的框圖600。在一個實施例中，初始序列恢復器602可以 獲得初始序列(第一序列集合)。第一序列投影組件604可以將獲得的 序列集合(第一序列集合)投影至最接近的緊框架?？梢詫崿F(xiàn)子集投 影組件606以將最接近的緊框架的子集(第二序列集合)投影至一個或 者更多正交矩陣。在一個實施例中，矩陣投影組件608可以將該一個或 者更多正交矩陣(第三序列集合)投影至最接近的循環(huán)矩陣。在一個 實施例中，第二序列投影組件610可以將每一個獲得的序列集合(第四 序列集合)投影至最小峰均功率比(PAPR)向量上?？梢允褂玫?612將由第一序列投影組件604、子集投影組件606、矩陣投影組件608 以及第二序列投影組件610所執(zhí)行的步驟進行迭代。迭代器612可以將 這些步驟迭代T次。序列輸出組件614可以在執(zhí)行了T次迭代之后輸出
序列(第五序列集合)。
圖7是示出了用于設(shè)計MIMO系統(tǒng)中的參考信號的方法700的一個 實施例的流程圖?？梢杂上惹瓣P(guān)于圖6討論的組件來實現(xiàn)方法700。在 一個實施例中，驗證702MIMO信號的固定點的存在。例如，對于長度 19或37 (如前所述)的Zadoff-Chu序列的集合，可以返回Zadoff-Chu 序列作為用于設(shè)計參考信號的輸入。可以獲得704與一個或者更多結(jié)構(gòu)
化向量最接近的緊框架。然后可以從先前計算的最接近的緊框架獲得 706—個或者更多的結(jié)構(gòu)化向量。將該一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量投影 70—8至循環(huán)矩陣的空間上，并且可以輸出710—個或者更多類別的矩陣。 輸出的矩陣可以指示在MIMO系統(tǒng)中傳輸?shù)膮⒖夹盘柕脑O(shè)計。
圖8是示出了可以用于設(shè)計參考信號的算法的另一實施例的流程 圖800。在一個實施例中，提供802第一矩陣。該第一矩陣可以在單位 超球面上。序列可以在單位超球面上以在初始時確保滿意的恒定包絡(luò) 屬性。如果起始序列在單位超球面上，則該第一矩陣可以包括零分量。 可以計算804第二矩陣。第二矩陣可以是與第一矩陣最接近的緊框架。 該最接近的緊框架可以包括對第一矩陣的估計。
在一個實施例中，可以計算806第三矩陣。第三矩陣可以是與第 二矩陣最接近的具有最小峰均功率比的矩陣。還可以擴展第三矩陣并 且從該擴展計算808第四矩陣。在一個實施例中，計算810第五矩陣，該第五矩陣是與第四矩陣最接近的循環(huán)矩陣?？梢詫⒌谝痪仃囋O(shè)置812
為第五矩陣。換言之，可以將第一矩陣賦值為第五矩陣中包括的矩陣。
可以輸出814第四矩陣和第五矩陣。另外，還可以輸出814第四和第五 矩陣的最大內(nèi)積。
以下可以表示用于對作為具有最小峰均功率比的最接近矩陣的 矩陣的相關(guān)集合進行計算而采用的步驟?？梢詫個列向量組成的序 列(Xn"一，Xn Ged，d《N賦值為矩陣X二[x, x2…Xn]的列。可 以將該矩陣稱作框架。不失一般性，每一個向量可以具有單位長度。 可以將這些向量中的K個向量組成的塊分組為矩陣的集合(Xi)K—,，使 得(其中MK二N) X = [X, X2 ... XM]?？梢詫⑾蛄恐g的相關(guān)性 表示為<xk， xn>， <xk, x^是復歐式d空間中的標準內(nèi)積。
對于任意框架，對于k # n， Welch界為
可以將滿足或者接近Welch界的框架稱作緊框架。先前提到的設(shè) 計考慮表明對不在相同Xi中的任意〈Xk,x^而言，<xk，xn>《a，其中a 是由以上提供的Welch界確定的常量。如果提供任意矩陣Ze edXN，則 可以由a(ZZH)^Z來給出距離上最接近(以逐元素或Frobenius范數(shù)測 量)的矩陣。如果最優(yōu)的X存在，則該條件還強制X的行之間的正交歸 一性條件。
先前提到的設(shè)計考慮還表明X,Xj^lK;(其中K《d)。換言之， 任意Xi中的每一列與Xi中的任意其它列可以是正交的?？梢允挂陨蟈 的角色取XjH來重復上述過程。此外，如果每個小區(qū)(即每個矩陣Xi) 要求少至兩個序列，則當Xi的任意列中存在零條目時，可以實現(xiàn)"相 位奇偶校驗"以提供Xi中的列向量之間的正交性。換言之，將零分量 的相位選擇為使得一旦每一個列向量具有最小峰均功率比，則維持了 正交性。
下面可以說明為獲得最接近給定矩陣的循環(huán)矩陣而采用的步驟。 可以提供矩陣Z二 [Zl ... zN]，其中每一個Zi是列向量e eN?？梢垣@得 在Frobenius (逐元素)范數(shù)上最接近Z的循環(huán)矩陣C = [cQ ... cN.']。在一個實施例中，可以給出F作為離散傅里葉變換(DFT)矩陣:
<formula>formula see original document page 16</formula>
可以定義對角線"延遲"矩陣D為D = diag( 1 e e，^vn )。對于任意循環(huán)矩陣c， C= fhAF，其中A是序列/向量Co
的DFT。另外，可以示出Ci,—dN-FHDFci = (FHDF)(i+1)m。dN c0。
然后，iiz-ciiv=|;iiz,_c,—'ii^I;iiz,.-(f"df)('-')cji2 。 在一個實施例中，
《二
以最小化co， Co唯一地確定C， 由c。-5乂給出Co，
其中B+是B的Moore-Penrose偽逆。換言之，B+= (BH B)" BH。
可以將列向量的數(shù)量不等于行向量的數(shù)量的矩陣稱作減秩矩陣
(Z具有的列少于N列)?？梢詫崿F(xiàn)對重現(xiàn)關(guān)系Cwm。dN二FHDF q以及合
適矩陣B的形成進行的修改。如果僅要求循環(huán)移位了三個元素的兩個 向量，則c, = (FHDF)3 Cq并且B可以包括矩降元素In和(FHDF)2。
圖9是示出了用于設(shè)計MIMO系統(tǒng)中的參考信號的算法的方法的 流程圖900。可以提供902矩陣Zo eedXN。在一個實施例中，矩陣Z。 在具有全部非零分量的單位超球面上。對于t^至T，可以進行以下操作。
在一個實施例中，可以計算904 a(ZZH)'"Z并且將其賦值至矩陣 Y。這可以產(chǎn)生與Z最接近的緊框架。可以實現(xiàn)下列約束。如果Y的列 向量中存在零條目，則可以向Y中其相關(guān)分量添加相位，以維持正交 性。對于m^l至M，可以計算906 (a(WmHWm)"2WmH)h并且將其賦值至向量Vm?？梢越M成矩陣V二[V, V2...VM〗。
在一個實施例中，可以計算maXk^〈Vk，Vn〉。此外，可以計算908 Q矩陣，Q矩陣是與V最接近的循環(huán)矩陣，并且還可以計算max^n〈qk, qn>?？梢杂嬎?10W矩陣。W矩陣可以是與Y最接近的具有最小PAPR 的矩陣?？梢詫矩陣表達為W:[W, W2...WM]?？梢詫矩陣賦 值912為Q矩陣。如果不需要循環(huán)矩陣，則可以將Z矩陣賦值為V矩陣。 在一個實施例中，將便新為t+l?？梢暂敵?14V矩陣和Q矩陣。另外， 還可以輸出914 max k-n <vk， vn>以及max k-n <qk， qn>。
圖10示出了可以在通信設(shè)備1002中使用各種組件。通信設(shè)備1002 可以包括任意類型的通信設(shè)備，如移動臺、蜂窩電話、接入終端、用 戶設(shè)備、基站收發(fā)機、基站控制器等等。通信設(shè)備1002包括控制通信 設(shè)備1002的操作的處理器1006。還可以將該處理器1006稱作CPU?？?以包括只讀存儲器(ROM)和隨機存取存儲器(RAM)的存儲器1008 向處理器1006提供指令和數(shù)據(jù)。該指令包含用于設(shè)計上述參考信號的 方法。由處理器1006執(zhí)行該指令。存儲器1008的一部分還可以包括非 易失性隨機存取存儲器(NVRAM)。
通信設(shè)備1002還可以包括外殼1022，外殼1022包含發(fā)射機1012和 接收機1014以允許數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收?？梢詫l(fā)射機1012和接收機 1014組合為收發(fā)機1024。將天線1026附著至外殼1022并電耦合至收發(fā) 機1024。還可以使用附加的天線(圖中未示出)。
通信設(shè)備1002還可以包括信號檢測器1010，信號檢測器1010用于 檢測和量化由收發(fā)機1024接收的信號的電平。信號檢測器1010檢測信
號，如總能量、導頻能量、功率譜密度以及其它信號。
狀態(tài)改變器1016基于當前狀態(tài)和由收發(fā)機1024接收并且由信號 檢測器1010檢測的附加信號來控制通信設(shè)備1002的狀態(tài)。通信設(shè)備 1002能夠在多個狀態(tài)中的任一個狀態(tài)中運行。
由總線系統(tǒng)1020將通信設(shè)備1002的各組件耦合在一起，除了數(shù)據(jù) 總線之外，總線系統(tǒng)1020可以包括電源總線、控制信號總線以及狀態(tài) 信號總線。然而，出于清晰的目的，在圖10中將各總線示意為總線系 統(tǒng)1020。通信設(shè)備1002還可以包括用于處理信號的數(shù)字信號處理器(DSP) 1018。圖10所示的通信設(shè)備1002是功能框圖而不是特定組件 的列表。
可以使用各種不同技術(shù)和技巧中的任一種來表示信息和信號。例 如，可以用電壓、電流、電磁波、磁場或粒子、光場或粒子、或其任 意組合來表示貫穿以上描述中引用的數(shù)據(jù)、指令、命令、信息、信號、 比特、符號以及碼片。
可以將與本文公開的實施例相關(guān)而描述的各種示意性邏輯塊、模 塊、電路和算法步驟實現(xiàn)為電子硬件、計算機軟件或者其組合。為了 清楚地描述硬件和軟件的可互換性， 一般以各種示意性的功能來描述 各種示意性組件、塊、模塊、電路和步驟。將這些功能實現(xiàn)為硬件還 是軟件取決于具體應(yīng)用和施加于整體系統(tǒng)的設(shè)計約束。本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以用針對每一個具體應(yīng)用而變化的方式來實現(xiàn)所述的功能，但是 不應(yīng)當將這些實現(xiàn)決定理解為對本發(fā)明的范圍的背離。
可以用通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、專用集成電路 (ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列信號(FPGA)或者其它可編程邏輯器件、 離散的門或晶體管邏輯、離散的硬件組件、或者設(shè)計為執(zhí)行本文所述 功能的其任意組合來實現(xiàn)或執(zhí)行與本文公開的實施例相關(guān)而描述的各 種示意性邏輯塊、模塊、以及電路。通用處理器可以是微處理器，但 是作為備選，該處理器可以是任意傳統(tǒng)處理器、控制器、微控制器、 或者狀態(tài)機。還可以將處理器實現(xiàn)為計算設(shè)備的組合，例如DSP和微 處理器的組合、多個微處理器、與DSP核心相結(jié)合的一個或者更多微 處理器、或者任意其它這種配置。
可以直接以硬件、由處理器執(zhí)行的軟件模塊、或兩者的組合來實 現(xiàn)與本文公開的實施例相關(guān)而描述的方法和算法的步驟。軟件模塊可 以駐留在RAM存儲器、閃存存儲器、ROM存儲器、EPROM存儲器、 EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、可移動盤、CD-ROM、或者本領(lǐng)域 中己知的任意其它形式的存儲介質(zhì)。將示例存儲介質(zhì)與處理器耦合， 使得處理器可以從該存儲介質(zhì)讀取信息并且向該存儲介質(zhì)寫入信息。 作為備選，該存儲介質(zhì)可以集成至處理器。處理器和存儲介質(zhì)可以駐 留在ASIC中。ASIC可以駐留在用戶終端中。作為備選，處理器和存儲介質(zhì)可以駐留在用戶終端中的離散組件中。
本文公開的方法包括用于實現(xiàn)所述方法的一個或者更多步驟或 者動作。可以在不背離本發(fā)明的范圍的前提下將這些方法步驟和/或動 作互換。換言之，除非為了實施例的正確操作要求特定順序的步驟或 者動作，否則可以在不背離本發(fā)明的范圍的前提下修改特定步驟和/ 或動作的順序和/或使用。
盡管已經(jīng)示意和描述了本發(fā)明的特定實施例和應(yīng)用，但是應(yīng)當理 解，本發(fā)明并不限于本文公開的確切配置和組件。本領(lǐng)域技術(shù)人員可 以在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下顯而易見地對本文公開的本 發(fā)明的方法和系統(tǒng)的布置、操作以及細節(jié)做出各種修改、改變和變型。
在一個實施例中，提供參考信號的集合以覆蓋小區(qū)的三個扇區(qū)。 可以提供每扇區(qū)至少兩個參考信號。在給定小區(qū)的每個扇區(qū)中，參考 信號的集合可以是正交的。在與給定小區(qū)相鄰的扇區(qū)中，參考信號的 集合可以是正交的。不在相鄰扇區(qū)中的參考信號可以是最小相關(guān)的。 參考信號的集合可以包括近似值l的峰均功率比。
可以同時使用多個帶寬?？梢詮幕A(chǔ)序列遞歸地生成序列的集 合?？梢栽诰哂蟹橇惴至康膯挝怀蛎嫔咸峁┚仃嚒？梢暂敵鲆粋€或 者更多結(jié)構(gòu)化向量中每一個之間的相關(guān)性。
可以將序列集合投影到最接近的緊框架上?？梢詫⒆罱咏木o框 架的子集投影至一個或更多正交矩陣?？梢詫⒁粋€或者更多正交矩陣 投影至最接近的循環(huán)矩陣?？梢詫⒚恳粋€序列投影至最小峰均功率比 向量上。
在一個實施例中，可以在具有非零分量的單位超球面上提供矩 陣?？梢暂敵鲆粋€或者更多結(jié)構(gòu)化向量中的每一個之間的相關(guān)性?？?以將序列集合投影至最接近的緊框架。可以將最接近的緊框架的子集 投影至一個或者更多正交矩陣?？梢詫⒁粋€或者更多正交矩陣投影至 最接近的循環(huán)矩陣?？梢詫⒚恳粋€序列投影至最小峰均功率比向量上。
權(quán)利要求
1、一種生成用于無線通信系統(tǒng)的序列的方法，所述方法包括下列步驟將初始序列設(shè)置為第一序列集合；通過將所述第一序列集合投影至緊框架的空間來獲得第二序列集合；通過將所述第二序列集合的每一個子集投影至正交矩陣的空間來獲得第三序列集合；通過將所述第三序列集合投影至循環(huán)矩陣的空間來獲得第四序列集合；通過將所述第四序列集合投影至具有優(yōu)選PAPR的矩陣的空間來獲得第五序列集合；通過將所述第五序列集合設(shè)置為所述第一序列集合來迭代所述步驟至少一次；在執(zhí)行所述迭代步驟之后輸出所述第五序列集合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，使用Zadoff-Chu序列作為 所述初始序列。
3、 一種發(fā)送參考信號的通信設(shè)備，所述通信設(shè)備包括 參考信號生成器，使用通過執(zhí)行權(quán)利要求l所述的方法的步驟而獲得的序列來生成參考信號；參考信號發(fā)射機，發(fā)送所述參考信號。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的通信設(shè)備，在參考信號空間的量小于給 定值的情況下，所述參考信號生成器使用通過執(zhí)行權(quán)利要求l所述的方 法的步驟而獲得的序列來生成參考信號。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的通信設(shè)備，在參考信號空間的量大于給 定值的情況下，所述參考信號生成器使用包括Zadoff-Chu序列在內(nèi)的 序列來生成參考信號。
6、 一種通信設(shè)備，接收使用通過執(zhí)行權(quán)利要求l所述的方法的步 驟而獲得的序列來設(shè)計的參考信號。
7、 一種裝置，輸出使用通過執(zhí)行權(quán)利要求l所述的方法的步驟而 獲得的序列來生成的參考信號。
8、 一種使用數(shù)值方法來設(shè)計多輸入多輸出MIMO系統(tǒng)的參考信號的方法，所述方法包括下列步驟 確定輸入多輸入多輸出信號；獲得與一個或者更多給定結(jié)構(gòu)化向量最接近的緊框架； 從所述最接近的緊框架獲得一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量； 將所述一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量投影至循環(huán)矩陣的空間上；以及 輸出與參考信號相關(guān)聯(lián)的一個或者更多類別的矩陣。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括提供參考信號的集合以覆 蓋小區(qū)的三個扇區(qū)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，提供每扇區(qū)至少兩個參 考信號。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在給定小區(qū)的每一個扇 區(qū)中，所述參考信號的集合是正交的。
12、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在與給定小區(qū)相鄰的扇 區(qū)中，所述參考信號的集合是正交的。
13、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括將不在相鄰扇區(qū)中的 參考信號最小相關(guān)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述參考信號的集合包 括近似值l的峰均功率比。
15、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，同時使用多個帶寬。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中，從基礎(chǔ)序列遞歸地生成序列的集合。 '
17、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在具有非零分量的單 位超球面上提供矩陣。
18、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括輸出所述一個或者更 多結(jié)構(gòu)化向量中的每一個之間的相關(guān)性。
19、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括將序列集合投影至最 接近的緊框架。
20、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括將最接近的緊框架的 子集投影至一個或者更多正交矩陣。
21、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括將一個或者更多正交 矩陣投影至最接近的循環(huán)矩陣。
22、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括將每個序列投影至最 小峰均功率比向量上。
23、 一種發(fā)射機，被配置為使用數(shù)值方法來設(shè)計多輸入多輸出 MIMO系統(tǒng)的參考信號，所述發(fā)射機包括處理器；與所述處理器進行電子通信的存儲器；在所述存儲器中存儲的指令，所述指令被執(zhí)行用于確定輸入多輸入多輸出信號；獲得與一個或者更多給定結(jié)構(gòu)化向量最接近的緊框架； 從所述最接近的緊框架獲得一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量； 將所述一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量投影至循環(huán)矩陣的空間上；以及輸出與參考信號相關(guān)聯(lián)的一個或者更多類別的矩陣。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的發(fā)射機，其中，所述指令還可以被執(zhí) 行用于在具有非零分量的單位超球面上提供矩陣。
25、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的發(fā)射機，其中，所述指令還可以被執(zhí) 行用于輸出所述一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量中的每一個之間的相關(guān)性。
26、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的發(fā)射機，其中，所述指令還可以被執(zhí) 行用于提供參考信號的集合以覆蓋小區(qū)的三個扇區(qū)。
27、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的發(fā)射機，其中，提供每扇區(qū)至少兩個 參考信號。
28、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的發(fā)射機，其中，在給定小區(qū)的每一個 扇區(qū)中，所述參考信號的集合是正交的。
29、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的發(fā)射機，其中，在與給定小區(qū)相鄰的 扇區(qū)中，所述參考信號的集合是正交的。
30、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的發(fā)射機，其中，其中，所述指令還可以被執(zhí)行用于將不在相鄰扇區(qū)中的參考信號最小相關(guān)。
31、 一種包括可執(zhí)行指令的計算機可讀介質(zhì)，所述可執(zhí)行指令用于確定輸入多輸入多輸出信號；獲得與一個或者更多給定結(jié)構(gòu)化向量最接近的緊框架； 從所述最接近的緊框架獲得一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量； 將所述一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量投影至循環(huán)矩陣的空間上；以及 輸出與參考信號相關(guān)聯(lián)的一個或者更多類別的矩陣。
32、 一種用于設(shè)計MIMO系統(tǒng)的參考信號的程序，所述程序使計 算機執(zhí)行權(quán)利要求8所述的方法的相應(yīng)步驟。
33、 一種多輸入多輸出MIMO系統(tǒng)，包括 如權(quán)利要求23所述的發(fā)射機；以及 接收機，所述發(fā)射機向所述接收機發(fā)送參考信號。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種使用數(shù)值方法來設(shè)計多輸入多輸出MIMO系統(tǒng)的參考信號的方法。確定輸入多輸入多輸出信號。獲得與一個或者更多給定結(jié)構(gòu)化向量最接近的緊框架。從所述最接近的緊框架獲得一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量。將所述一個或者更多結(jié)構(gòu)化向量投影至循環(huán)矩陣的空間上。輸出與參考信號相關(guān)聯(lián)的一個或者更多類別的矩陣。恢復器。
文檔編號H04L27/26GK101622844SQ20088000700
公開日2010年1月6日 申請日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月14日
發(fā)明者約翰·M·科沃斯基 申請人:夏普株式會社