專利名稱：自適應(yīng)發(fā)送波束成形的制作方法
自適應(yīng)發(fā)送波束成形技術(shù)領(lǐng)域
本申請總體涉及波束成形(beamforming),更具體地,涉及自適應(yīng)發(fā)送波束成形。
背景技術(shù)：
發(fā)送波束成形是一種信號處理技術(shù)，這種技術(shù)在發(fā)送器上采用兩個以上的天線來增加接收器處的信號與干擾加噪聲比(SINR)，從而增加從發(fā)送器到接收器通信的數(shù)據(jù)比例。發(fā)送波束成形的基本操作是從兩個以上天線的每一個中發(fā)送相同的信號至接收器。但不同的波束權(quán)重(或波束權(quán)重組)被應(yīng)用于從每個天線發(fā)送的信號。
為提高接收器處的SINR，不同的波束權(quán)重(或波束權(quán)重組)的值并非隨意選擇的。相反，它們是根據(jù)在發(fā)送器和接收器之間傳輸信號的無線信道的相關(guān)知識確定的。一旦確定下來，不同波束權(quán)重(或波束權(quán)重組)可被標(biāo)準(zhǔn)化(歸一化)以確保發(fā)送器的固定總發(fā)送功率。但這種標(biāo)準(zhǔn)化可通過幾種不同的方式進行(根據(jù)不同的功率限制)且，基于采用的方法，發(fā)送至并在接收器上解碼的數(shù)據(jù)的比特誤碼率(BER)或誤塊率(BLER)也有所不同。
因此，需要一種如何選擇標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)來標(biāo)準(zhǔn)化不同波束權(quán)重(或波束權(quán)重組)的方法和設(shè)備，以改善接收器處解碼的數(shù)據(jù)的BER或BLER。發(fā)明內(nèi)容
( I) 一種波束成形器，包括:權(quán)重計算器，被配置為基于發(fā)送器處的M個天線與接收器處的一個天線之間的估計信道來確定M個權(quán)重組，其中，所述M個權(quán)重組中的每一個對應(yīng)于所述發(fā)送器處的M個天線中的不同的一個，并被用于對用來從所述發(fā)送器處的M個天線中的與所述權(quán)重組對應(yīng)的不同的一個發(fā)送的F個源符號進行加權(quán)；以及，標(biāo)準(zhǔn)化器，被配置為在功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組，所述功率限制是基于用來對映射至所述F個源符號的信息進行編碼的碼率來確定的。
(2)根據(jù)(I)所述的波束成形器，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)化器被配置為當(dāng)所述碼率低于閾值時，在每符號每天線(PSPA)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組，以及所述標(biāo)準(zhǔn)化器被配置為當(dāng)所述碼率高于所述閾值時，在每音調(diào)每天線(PTPA)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組。
(3)根據(jù)(2)所述的波束成形器，其中，所述閾值是基于所述估計信道的信噪比、頻率選擇性和/或延遲擴展中的至少一個來確定的。
(4)根據(jù)(I)所述的波束成形器，其中，所述標(biāo)準(zhǔn)化器被配置為當(dāng)所述碼率低于閾值時，在每符號(PS)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組，以及，所述標(biāo)準(zhǔn)化器被配置為當(dāng)所述碼率高于所述閾值時，在每音調(diào)(PT)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組。
(5)根據(jù)(4)所述的波束成形器，其中，所述閾值是基于所述估計信道的信噪比、頻率選擇性和/或延遲擴展中的至少一個來確定的。
( 6 )根據(jù)(I)所述的波束成形器，其中，所述碼率是自適應(yīng)的。
( 7)根據(jù)(I)所述的波束成形器，其中，所述接收器處的天線為虛擬化天線。
(8)根據(jù)(I)所述的波束成形器，其中，所述發(fā)送器位于用戶裝置處，且所述接收器位于基站處。
( 9 )根據(jù)(8 )所述的波束成形器，其中，所述用戶裝置和所述基站被配置為根據(jù)電氣與電子工程師學(xué)會802.16e標(biāo)準(zhǔn)和第三代合作伙伴計劃長期演進技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的至少一個來運行。
( 10) 一種方法，包括:基于發(fā)送器處的M個天線與接收器處的一個天線之間的估計信道來確定M個權(quán)重組，其中，所述M個權(quán)重組中的每一個對應(yīng)于所述發(fā)送器處的M個天線中的不同的一個，并被用于對用來從所述發(fā)送器處的M個天線中的與所述權(quán)重組對應(yīng)的不同的一個發(fā)送的F個源符號進行加權(quán)；在功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組，所述功率限制是基于用來對映射至所述F個源符號的信息進行編碼的碼率來確定的。
(11)根據(jù)(10)所述的方法，其中，標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組進一步包括:當(dāng)所述碼率低于閾值時，在每符號每天線(PSPA)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組；以及當(dāng)所述碼率高于所述閾值時，在每音調(diào)每天線(PTPA)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化M個權(quán)重組。
(12)根據(jù)(11)所述的方法，進一步包括:基于所述估計信道的信噪比、頻率選擇性和/或延遲擴展中的至少一個來確定所述閾值。
(13)根據(jù)(10)所述的方法，其中，標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組進一步包括:當(dāng)所述碼率低于閾值時，在每符號(PS)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組；以及，當(dāng)所述碼率高于所述閾值時，在每音調(diào)(PT)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組。
(14)根據(jù)(13)所述的方法，進一步包括:基于所述估計信道的信噪比、頻率選擇性和/或延遲擴展中的至少一個來確定所述閾值。
(15)根據(jù)(10)所述的方法，其中，所述碼率是自適應(yīng)的。
(16)根據(jù)(10)所述的方法，其中，所述接收器處的天線是虛擬化天線。
(17)根據(jù)(10)所述的方法，其中，所述發(fā)送器位于用戶裝置處，且所述接收器位于基站處。
(18)根據(jù)(17)所述的方法，其中，所述用戶裝置和所述基站被配置為根據(jù)電氣與電子工程師學(xué)會802.16e標(biāo)準(zhǔn)和第3代合作伙伴計劃長期演進技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的至少一個來運行。


結(jié)合于本文中并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明，并且與說明書一起用于進一步解釋本發(fā)明的原理，并使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠做出并使用本發(fā)明。
圖1示出可實施本發(fā)明實施方式的示例性無線通信系統(tǒng)。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的示例性發(fā)送器。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的示例性波束成形器。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的示例性方法的流程圖，該方法用于當(dāng)總發(fā)送功率無法在發(fā)送器處的發(fā)送天線中以可變比例分享時將波束成形權(quán)重標(biāo)準(zhǔn)化。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的示例性方法的流程圖，該方法用于當(dāng)總發(fā)送功率能夠在發(fā)送器處的發(fā)送天線中以可變比例分享時將波束成形權(quán)重標(biāo)準(zhǔn)化。
圖6示出可用來實施本發(fā)明的各方面的實例計算機系統(tǒng)。
將參考附圖描述本發(fā)明。元件首次出現(xiàn)的附圖一般由相應(yīng)參考標(biāo)號中的最左邊的數(shù)字表示。
具體實施方式
在下文中，為便于完全理解本發(fā)明，闡述了許多具體細(xì)節(jié)。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實踐包括結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和方法的本發(fā)明。本文中的描述和表示型態(tài)是由本領(lǐng)域的有經(jīng)驗的或熟練的技術(shù)人員所使用的一般手段，以便將其工作的本質(zhì)最有效地傳達(dá)給本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員。在其他情況下，為避免對本發(fā)明的各方面造成不必要的混淆，并未詳細(xì)描述眾所周知的方法、程序、部件和電路。
本說明書中提及的“一個實施方式” “實施方式” “示例性實施方式”等表示所說明的實施方式可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但并非每個實施方式都必須包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。此外，這些短語并不一定指代同一個實施方式。另外，當(dāng)結(jié)合實施方式說明特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時，應(yīng)指出本領(lǐng)域的技術(shù)人員可將這些特征、結(jié)構(gòu)或特性與無論本發(fā)明是否明確說明的其他實施方式結(jié)合起來。
本文結(jié)合終端描述了各個方面，該終端也可被稱為例如用戶單元、用戶站、移動站、移動裝置、遠(yuǎn)程站、遠(yuǎn)程終端、訪問終端、用戶終端、用戶裝置或用戶設(shè)備。
1.綜述
本文說明的本發(fā)明的各個實施方式適用于多載波通信系統(tǒng)，更為具體地，適用于正交頻分復(fù)用(OFDM)通信系統(tǒng)。為了有助于更好地理解以下各部分說明的各個實施方式，本文首先回顧了 OFDM傳輸和應(yīng)用于OFDM傳輸?shù)牟ㄊ尚蔚幕驹怼?br> 通常，OFDM是一種通過F個正交音調(diào)(或子載波)發(fā)送數(shù)據(jù)的多載波通信方案。發(fā)送前，數(shù)據(jù)被映射至被稱為源符號的一系列復(fù)符號(例如，QAM或QPSK符號)，并被分為F個并行符號流。F個并行符號流被視為處于頻域中，并被用作將其轉(zhuǎn)換至?xí)r域的快速傅里葉逆變換(IFFT)塊的輸入。IFFT塊一次性具體吸收F個源符號，每一個均來自F個并行符號流中的每一個，并且IFFT塊使用每個源符號來調(diào)制與F個正交音調(diào)相應(yīng)的F個正弦函數(shù)中的不同的一個的振幅和相位。IFFT塊的輸出為表不F個正交音調(diào)的總和的F個時域樣本。F個時域樣本形成單個OFDM符號。在一些額外處理和上變頻之后，通過使用天線在信道上將由IFFT塊提供的OFDM符號(和其他符號)發(fā)送至OFDM接收器。
為了在OFDM發(fā)送器上進行波束成形，相同的OFDM符號從兩個以上的天線上發(fā)送。然而，在它們被發(fā)送之前，不同的波束權(quán)重組被應(yīng)用于OFDM符號。更具體地，兩個以上的天線的每個天線具有專用的IFFT塊(或時間多工IFFT塊的專用時間片段)，且每個IFFT塊接收相同的F個源符號以生成OFDM符號。然而，在各IFFT塊接收相同的F個源符號之前，波束成形器會將不同的波束權(quán)重組應(yīng)用于各個副本(copy )。波束權(quán)重組包括F個復(fù)權(quán)重，并且被波束成形器用來調(diào)節(jié)F個源符號的相應(yīng)幅值和相位，F(xiàn)個源符號的每個符號均對應(yīng)于一個復(fù)權(quán)重。
為了使用發(fā)送波束成形改善預(yù)定接收器處的SINR，基于被用來在發(fā)送器和接收器之間傳送信號的無線信道的知識，來確定不同波束權(quán)重組的值。一旦確定下來，不同的波束權(quán)重組可被標(biāo)準(zhǔn)化以確保來自O(shè)FDM發(fā)送器的固定總發(fā)送功率。然而，這種標(biāo)準(zhǔn)化可通過幾種不同的方式進行(根據(jù)不同的功率限制)，并且，根據(jù)所使用的標(biāo)準(zhǔn)化的方法，發(fā)送至接收器并在接收器處解碼的數(shù)據(jù)的比特誤碼率(BER)或誤塊率(BLER)也有所不同。
本發(fā)明致力于一種將不同的波束權(quán)重組標(biāo)準(zhǔn)化以提高發(fā)送至接收器并在接收器處解碼的數(shù)據(jù)的BER或BLER的方法和設(shè)備。在詳細(xì)說明該方法和設(shè)備之前，下文首先討論了一種可實施本發(fā)明實施方式的示例性操作環(huán)境。
2.實例操作環(huán)境
圖1示出了可實施本發(fā)明實施方式的示例性無線通信系統(tǒng)100。如圖1所示，示例性無線通信系統(tǒng)100包括被配置為使用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)彼此通信的移動站101 (例如移動電話、手提電腦、尋呼機等)和基站103。例如，移動站101和基站103可采用下列無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之一彼此通信:長期演進技術(shù)(LTE)、電氣與電子工程師學(xué)會(IEEE) 802.16e (WiMAX)以及 IEEE 802.11 (W1-Fi)0
在操作中，基站103通常被配置為用作接入點以通過在移動站101和有線網(wǎng)絡(luò)之間中繼數(shù)據(jù)而將移動站101連接至有線網(wǎng)絡(luò)(未示出)。為了提高基站103處的SINR，由此提高數(shù)據(jù)可被傳送至基站103的比率(速率)，移動站101包括多個天線105-1至105-M，并且其利用這些天線來執(zhí)行發(fā)送波束成形。移動站101具體地通過從每個天線105-1至105-M發(fā)送相同的發(fā)送信號來執(zhí)行發(fā)送波束成形，盡管不同的波束權(quán)重組應(yīng)用于從每個天線發(fā)送的信號。
不同的波束權(quán)重組是基于在兩個基站之間傳送發(fā)送信號的無線信道的知識來確定的。移動站101可利用例如通過基站103 (假設(shè)一種時分復(fù)用(TDD)系統(tǒng)，其中，被用于在兩個站之間發(fā)送和接收信息的信道是交互的)發(fā)送至其的已知訓(xùn)練序列(例如導(dǎo)字符或?qū)ьl音形式)，或通過使用來自基站103的包含關(guān)于信道的信息的顯式反饋(explicitfeedback)，來獲取關(guān)于無線信道的信息。無線信道可表示為NXM信道矩陣H[f]，其中，N為基站103處的天線的數(shù)量，M為移動站101處的天線的數(shù)量。
如果信道矩陣H[f]的完整知識在移動站101獲得，并且在移動站可用，則可通過在信道矩陣上進行奇異值分解來確定不同的波束權(quán)重(或波束權(quán)重組)。然而，通常，僅信道矩陣H[f]的部分知識在移動站101處獲得并且在基站處可用。例如，基站103可通過僅使用一根可用天線或通過使用利用N根可用天線的循環(huán)延遲分集(⑶D)來發(fā)送訓(xùn)練序列。
如果基站103只使用諸如圖1所示的天線107-1的一根天線，來發(fā)送已知的訓(xùn)練序列，則移動站101可確定MX I信道矢量，其中，MXl信道矢量的每個值均對應(yīng)于移動站101上的M個天線中的每個不同的天線與發(fā)送訓(xùn)練序列的基站103上的天線107-1之間的頻率響應(yīng)。如果訓(xùn)練序列是使用來自在基站103可用的N個天線(未示出)的CDD進行發(fā)送的，移動站101可類似地確定MX I信道矢量。然而，在該情況下，MX I信道矢量的每一值均對應(yīng)于移動站101上的M個天線中的不同的一個天線與從中發(fā)送訓(xùn)練序列的基站103上的虛擬化天線(使用CDD形成)之間的頻率響應(yīng)。因此，采用任一方法，移動站101均獲得MX I信道矢量。
MX 1信道矢量可被表示為:
權(quán)利要求
1.一種波束成形器,包括: 權(quán)重計算器，被配置為基于發(fā)送器處的M個天線與接收器處的一個天線之間的估計信道來確定M個權(quán)重組，其中，所述M個權(quán)重組中的每一個對應(yīng)于所述發(fā)送器處的M個天線中的不同的一個，并被用于對用來從所述發(fā)送器處的M個天線中的與所述權(quán)重組對應(yīng)的不同的一個發(fā)送的F個源符號進行加權(quán)；以及 標(biāo)準(zhǔn)化器，被配置為在功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組，所述功率限制是基于用來對映射至所述F個源符號的信息進行編碼的碼率來確定的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束成形器，其中， 所述標(biāo)準(zhǔn)化器被配置為當(dāng)所述碼率低于閾值時，在每符號每天線(PSPA)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組，以及 所述標(biāo)準(zhǔn)化器被配置為當(dāng)所述碼率高于所述閾值時，在每音調(diào)每天線(PTPA)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束成形器，其中， 所述標(biāo)準(zhǔn)化器被配置為當(dāng)所述碼率低于閾值時，在每符號(PS)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組，以及 所述標(biāo)準(zhǔn)化器被配置為當(dāng)所述碼率高于所述閾值時，在每音調(diào)(PT)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的波束成形器，其中，所述閾值是基于所述估計信道的信噪t匕、頻率選擇性和/或延遲擴展中的至少一個來確定的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束成形器，其中，所述碼率是自適應(yīng)的。
6.一種方法，包括: 基于發(fā)送器處的M個天線與接收器處的一個天線之間的估計信道來確定M個權(quán)重組，其中，所述M個權(quán)重組中的每一個對應(yīng)于所述發(fā)送器處的M個天線中的不同的一個，并被用于對用來從所述發(fā)送器處的M個天線中的與所述權(quán)重組對應(yīng)的不同的一個發(fā)送的F個源符號進行加權(quán)； 在功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組，所述功率限制是基于用來對映射至所述F個源符號的信息進行編碼的碼率來確定的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組進一步包括: 當(dāng)所述碼率低于閾值時，在每符號每天線(PSPA)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組；以及 當(dāng)所述碼率高于所述閾值時，在每音調(diào)每天線(PTPA)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化M個權(quán)重組。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組進一步包括: 當(dāng)所述碼率低于閾值時，在每符號(PS)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組；以及 當(dāng)所述碼率高于所述閾值時，在每音調(diào)(PT)功率限制下標(biāo)準(zhǔn)化所述M個權(quán)重組。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，進一步包括: 基于所述估計信道的信噪比、頻率選擇性和/或延遲擴展中的至少一個來確定所述閾值。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述碼率是自適應(yīng)的。
全文摘要
本文涉及自適應(yīng)發(fā)送波束成形。描述了一種用于從幾種不同功率限制中選擇一種來標(biāo)準(zhǔn)化復(fù)波束權(quán)重組的方法和設(shè)備的實施方式。具體地，該方法和設(shè)備的實施方式基于用來對被復(fù)波束權(quán)重組加權(quán)了的發(fā)送信號所承載的信息進行編碼的碼率，來選擇功率限制。功率限制的適當(dāng)選擇可以改善接收器處的解碼后的發(fā)送信號的比特誤碼率(BER)或誤塊率(BLER)。
文檔編號H04W16/28GK103188007SQ20121054953
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者盧埃·賈盧勒, 貝特朗·霍赫瓦爾德 申請人:美國博通公司