專利名稱：多天線信道復(fù)用的方法及波束賦形的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多天線的信道復(fù)用技術(shù)，具體涉及天線的空間復(fù)用技術(shù)及天線波束賦形技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前對于MIMO(Multiple Input Multiple Output，多輸入多輸出)系統(tǒng)，利用多天線進(jìn)行信道復(fù)用的方法分為空間復(fù)用方法及波束賦形方法。
在無線通信系統(tǒng)中，當(dāng)基站和終端都具有多天線的時候，如果工作的信道環(huán)境空間相關(guān)性較小，可以采用MIMO(Multiple Input Multiple Output，多輸入多輸出)系統(tǒng)的空分復(fù)用技術(shù)為熱點(diǎn)地區(qū)提供高速數(shù)據(jù)服務(wù)，采用此種技術(shù)可以極大地提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，同時也需要較高信噪比。
所謂MIMO的空間復(fù)用技術(shù)，就是發(fā)射端通過多根天線發(fā)送出多個并行的數(shù)據(jù)流，由于空間信道的不相關(guān)性，各個數(shù)據(jù)流經(jīng)歷的信道是相互獨(dú)立的，因此可以通過每個數(shù)據(jù)流所經(jīng)歷的信道特征，區(qū)分出不同的流中包含的數(shù)據(jù)內(nèi)容。MIMO空間復(fù)用技術(shù)，通過在相同的時間和頻率資源上，并行的發(fā)送不同的數(shù)據(jù)流，相對于單天線系統(tǒng)來說，有效的提高了數(shù)據(jù)速率，提高的頻譜效率。
在無線通信系統(tǒng)中，當(dāng)基站和終端都具有多天線的時候，如果工作的信道環(huán)境空間相關(guān)性較大，此時采用MIMO的空間復(fù)用技術(shù)，將會在數(shù)據(jù)流之間造成干擾，可以采用波束賦形技術(shù)提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落性能。
所謂波束賦形技術(shù)，就是發(fā)射端通過多根天線發(fā)送出同一個數(shù)據(jù)流，將K個用戶信號分別調(diào)制到Ka根天線上，對于每個用戶信號，在不同的天線上有不同的加權(quán)，加權(quán)后的信號以一定形狀發(fā)射出去。如圖1所示，假設(shè)發(fā)射端通過9根天線發(fā)送同一數(shù)據(jù)流給用戶1、用戶2、及用戶3，由于9根天線對不同用戶的加權(quán)值不同，因此在接收端根據(jù)加權(quán)信號的不同分離出不同的用戶。與空間復(fù)用技術(shù)不同的是，此時要求空間信道具有足夠的相關(guān)性，從而使得通過不同天線加權(quán)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)流能夠在同一個方向上形成波束，從而可以提供抗干擾、衰落的能力。
由上述分析可知，MIMO系統(tǒng)中兩種MIMO信道復(fù)用的方法分別適用于不同的環(huán)境，在散射體稀少的環(huán)境，由于信道的相關(guān)性較大，基于MIMO的空間復(fù)用方法無法提供獨(dú)立的信道，因此無法對信道進(jìn)行復(fù)用發(fā)射；而對于散射體豐富的環(huán)境，由于信道的相關(guān)性較小，波束賦形方法無法有效的抑制不同用戶之間的信道干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種多天線信道復(fù)用的方法及波束賦形方法，能夠適應(yīng)信道環(huán)境的變化，在信道相關(guān)性較小和信道相關(guān)性較大的時候均可使用。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種多天線的信道復(fù)用方法，運(yùn)用于采用多個天線單元與遠(yuǎn)端的多個用戶進(jìn)行通信的收發(fā)信機(jī)，包括步驟1)將天線單元按照預(yù)定規(guī)則進(jìn)行分組；2)將待發(fā)射數(shù)據(jù)按照空間復(fù)用的方式構(gòu)成相應(yīng)天線組的發(fā)射數(shù)據(jù)流；3)各天線組根據(jù)其對應(yīng)各用戶的賦形權(quán)系數(shù)對發(fā)射數(shù)據(jù)流進(jìn)行加權(quán)處理后進(jìn)行發(fā)射。
優(yōu)選的，所述預(yù)定規(guī)則為每個天線組包含的天線單元數(shù)量大于或等于天線組的組數(shù)。
其中，所述天線組內(nèi)的天線單元相鄰排列。
進(jìn)一步，所述步驟3)之前包括各天線組中的每個天線單元對復(fù)用該信道的各用戶利用接收到的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行信道估計；根據(jù)所述信道估計結(jié)果獲取各天線組針對各用戶的賦形權(quán)系數(shù)。
其中，所述賦形權(quán)系數(shù)根據(jù)該天線組對應(yīng)的用戶的接收功率及其他天線組對應(yīng)的用戶的接收功率獲取。
進(jìn)一步，在根據(jù)所述信道估計結(jié)果獲取各天線組針對各用戶的賦形權(quán)系數(shù)的步驟之前還包括獲取每個天線組相對每個用戶的空間協(xié)方差矩陣，該協(xié)方差矩陣按照下述公式計算R(n1,n2)=E{H(n1,n2)HH(n1,n2)}]]>其中，R(n1，n2)為天線組n1對用戶n2的空間協(xié)方差矩陣，維數(shù)為(Mn1，Mn1)，H(n1，n2)為天線組n1對用戶n2的信道估計結(jié)果矩陣。
其中，所述賦形權(quán)系數(shù)按照以下公式獲得w(n)=argmaxw(wHR(n,n)wwH(Σ∀n′|n′≠nR(n,n′)+λI(Mn)w))]]>其中，w(n)為用戶n的賦形權(quán)系數(shù)矩陣，(·)Hw表示共軛轉(zhuǎn)置矩陣，I(Mn)是維數(shù)為(Mn，Mn)的單位陣，λ是比例因子。
另外，步驟3)之前還包括獲取每個天線組相對每個用戶的施密特正交化矩陣，根據(jù)所述施密特正交化矩陣及所述信道估計獲取所述賦形權(quán)系數(shù)。
另外，本發(fā)明還一種波束賦形的方法，運(yùn)用于采用多個天線單元與遠(yuǎn)端的多個用戶進(jìn)行通信的收發(fā)信機(jī)，包括步驟91)將天線單元按照預(yù)定規(guī)則進(jìn)行分組；92)各天線組根據(jù)其對應(yīng)各用戶的賦形權(quán)系數(shù)對發(fā)射數(shù)據(jù)流進(jìn)行加權(quán)處理后進(jìn)行發(fā)射。
優(yōu)選的，所述預(yù)定規(guī)則為每個天線組包含的天線單元數(shù)量大于或等于天線組的組數(shù)。
其中，所述天線組內(nèi)的天線單元相鄰排列。
另外，在步驟92)之前還包括各天線組中的每個天線單元對復(fù)用該信道的各用戶利用接收到的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行信道估計；根據(jù)所述信道估計結(jié)果獲取各天線組針對各用戶的賦形權(quán)系數(shù)。
另外，所述賦形權(quán)系數(shù)根據(jù)該天線組對應(yīng)的用戶的接收功率及其他天線組對應(yīng)的用戶的接收功率獲取。
另外，在根據(jù)所述信道估計結(jié)果獲取各天線組針對各用戶的賦形權(quán)系數(shù)的步驟之前還包括獲取每個天線組相對每個用戶的空間協(xié)方差矩陣，該協(xié)方差矩陣按照下述公式計算R(n1,n2)=E{H(n1,n2)HH(n1,n2)}]]>其中，R(n1，n2)為天線組n1對用戶n2的空間協(xié)方差矩陣，維數(shù)為(Mn1，Mn1)，H(n1，n2)為天線組n1對用戶n2的信道估計結(jié)果矩陣。
其中，所述賦形權(quán)系數(shù)按照以下公式獲得w(n)=argmaxw(wHR(n,n)wwH(Σ∀n′|n′≠nR(n,n′)+λI(Mn)w))]]>其中，w(n)為用戶n的賦形權(quán)系數(shù)矩陣，(·)Hw表示共軛轉(zhuǎn)置矩陣，I(Mn)是維數(shù)為(Mn，Mn)的單位陣，λ是比例因子。
進(jìn)一步，步驟3)之前還包括獲取每個天線組相對每個用戶的施密特正交化矩陣，根據(jù)所述施密特正交化矩陣及所述信道估計獲取所述賦形權(quán)系數(shù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通過將天線按照復(fù)用該信道的用戶數(shù)進(jìn)行分組，并公開了天線組的天線單元之間獲得賦形權(quán)系數(shù)的方法，每個天線組發(fā)射并行數(shù)據(jù)給不同的用戶，在各天線組之間采用空間復(fù)用方式，在天線組的天線單元之間采用波束賦形方式發(fā)射數(shù)據(jù)，當(dāng)信道相關(guān)性高時，由于各天線組內(nèi)的各天線單元進(jìn)行波束賦形，對不同用戶之間的信道進(jìn)行分離，從而使天線組發(fā)射的并行數(shù)據(jù)仍能區(qū)分出不同的用戶，不受限于環(huán)境的變化；同時，當(dāng)散射體較豐富時，由于各天線組之間充分的間距又能夠保證天線組信道之間的獨(dú)立性，能夠利用空間復(fù)用方式發(fā)射數(shù)據(jù)。
進(jìn)一步，由于本發(fā)明在對天線單元進(jìn)行分組時，將相鄰排列的天線單元劃分為一個天線組，因此保證了天線組之間空間復(fù)用時間隔大于半個波長的要求。
另外，由于本發(fā)明在每個天線組中包含多個天線單元，適用于目前已有的智能天線系統(tǒng)的擴(kuò)容。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中波束賦形技術(shù)天線單元與用戶的關(guān)系2時本發(fā)明的信道復(fù)用的方法的流程圖；圖3是具體實(shí)施例中波束賦形技術(shù)中天線單元與用戶的關(guān)系圖；圖4是具體實(shí)施例中天線單元的賦性方向圖。
具體實(shí)施例方式
由于MIMO系統(tǒng)中每對發(fā)送接收天線之間的衰落是獨(dú)立的，因此一個MIMO信道可以看作多個并行的子信道，提供并行數(shù)據(jù)流的傳輸。如果在這些并行的子信道上傳輸不同的數(shù)據(jù)流，稱為空間復(fù)用?？臻g復(fù)用技術(shù)把數(shù)據(jù)流劃分為多個子數(shù)據(jù)流，并且通過不同的天線單元同時把這些子數(shù)據(jù)流發(fā)送至不同的移動臺。因此，MIMO信道的容量隨著子信道的數(shù)量得到線性的提高。在發(fā)射機(jī)端和接收機(jī)端同時使用多根天線，并且在豐富散射體的環(huán)境下，MIMO可以極大的提高信道的容量。
本發(fā)明的核心思想是將各個天線單元分組，每個天線組發(fā)送不同的數(shù)據(jù)流給對應(yīng)的移動臺，實(shí)現(xiàn)天線組的空間復(fù)用；同時每個天線組的各個天線單元發(fā)送相同的數(shù)據(jù)流進(jìn)行波束賦形。
傳統(tǒng)的波束賦形技術(shù)是所有的天線單元發(fā)送同一數(shù)據(jù)流給不同的用戶，通過對不同用戶的賦形權(quán)系數(shù)不同在接收端分離出不同的用戶，為了能夠使天線在使用空間復(fù)用技術(shù)時使用波束賦形技術(shù)，本發(fā)明提供的波束賦形的方法，首先將天線單元按照預(yù)定的規(guī)則進(jìn)行分組，對各天線組采用信道復(fù)用方式，本發(fā)明提供的波束賦形的方法公開了對分組后的天線單元進(jìn)行波束賦形的具體過程。眾所周知，對多個天線單元進(jìn)行波束賦形需要獲取賦形權(quán)系數(shù)，本發(fā)明提供的獲取波束賦形系數(shù)的方法是首先各天線組中每個天線單元對復(fù)用該信道的各用戶分別進(jìn)行信道估計；然后根據(jù)所述信道估計獲取賦形權(quán)系數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明將每個天線組對應(yīng)的用戶信號調(diào)制到該天線組的各天線單元，并根據(jù)各天線組各自的所述賦形權(quán)系數(shù)加權(quán)后發(fā)射至相應(yīng)的用戶，而不是所有天線組的天線單元發(fā)送同一數(shù)據(jù)流發(fā)送給不同的用戶。
上述信道估計可以按照下述公式得到H(n1,n2)=[h(M1,n2),L,h(Mn1,n2)],]]>其中，H(n1，n2)為天線組n1對用戶n2的信道估計矩陣；該信道估計矩陣的維數(shù)為(W，Mn1)，W為按碼片周期為單位進(jìn)行采樣的信道沖激響應(yīng)抽頭數(shù)目，Mn1為天線組n1所含的天線單元數(shù)。
為了簡化設(shè)計難度，本發(fā)明通過信道估計獲得本領(lǐng)域技術(shù)人員慣用的每個天線組相對每個用戶的空間協(xié)方差矩陣，通過空間協(xié)方差矩陣和信道估計得到賦形權(quán)系數(shù)。該協(xié)方差矩陣按照下述公式計算R(n1,n2)=E{H(n1,n2)HH(n1,n2)}]]>其中，R(n1，n2)為天線組n1對應(yīng)用戶n2的空間協(xié)方差矩陣，維數(shù)為(Mn1，Mn1)，(·)H表示共軛轉(zhuǎn)置矩陣。
所述賦形權(quán)系數(shù)根據(jù)該天線組對應(yīng)的用戶的接收功率及其他天線組對應(yīng)的用戶的接收功率獲取。本發(fā)明提供了具體的實(shí)現(xiàn)方法，按照下述公式實(shí)現(xiàn)w(n)=argmaxw(wHR(n,n)wwH(Σ∀n′|n′≠nR(n,n′)+λI(Mn)w))]]>其中，w(n)為用戶n的賦形權(quán)系數(shù)矩陣，(·)Hw表示共軛轉(zhuǎn)置矩陣，I(Mn)是維數(shù)為(Mn，Mn)的單位陣，λ是比例因子。
另外，獲取賦形權(quán)系數(shù)的方法還可以通過施密特(Schmidt)正交化方法、酉變換法等均可以實(shí)現(xiàn)干擾抑制的賦形權(quán)系數(shù)，在施密特正交化方法中，通過獲得每個天線組相對每個用戶的施密特正交化矩陣，經(jīng)過正交變換后，構(gòu)成與其他干擾信道都正交而與期望信道同向的權(quán)系數(shù)。除了上述方法，也可以通過對期望用戶與干擾用戶的來波方向估計實(shí)現(xiàn)干擾抑制波束賦形。
本發(fā)明將上述多天線的波束賦形方法應(yīng)用于空間復(fù)用技術(shù)時，本發(fā)明提供了信道復(fù)用的方法，運(yùn)用于采用多個天線單元與遠(yuǎn)端的多個用戶進(jìn)行通信的收發(fā)信機(jī)，如圖2所示，首先將天線單元按照預(yù)定規(guī)則進(jìn)行分組，并且要求所述天線組分別與一個用戶對應(yīng)(S1)；然后將待發(fā)射數(shù)據(jù)按照空間復(fù)用的方式構(gòu)成相應(yīng)天線組的發(fā)射數(shù)據(jù)流(S2)；并且各天線組根據(jù)其對應(yīng)各用戶的賦形權(quán)系數(shù)對發(fā)射數(shù)據(jù)流進(jìn)行加權(quán)處理后進(jìn)行發(fā)射(S3)。與現(xiàn)有技術(shù)不同，本發(fā)明進(jìn)行信道復(fù)用的數(shù)據(jù)流是經(jīng)過波束賦形加權(quán)后的數(shù)據(jù)流，在接收端接收時無需改變原有的接收方式，簡化設(shè)計難度。獲取賦形權(quán)系數(shù)的方法與上文相同，不再贅述。
本發(fā)明對天線組進(jìn)行分組的預(yù)定規(guī)則是要求每個天線組包含的天線單元數(shù)量大于或等于天線組的組數(shù)，以便利用波束賦形算法。由于進(jìn)行空間復(fù)用的天線組之間的間距要求至少半個波長，為了達(dá)到該目的，本發(fā)明將相鄰排列的天線單元劃分為一個天線組。
以下列舉一個本發(fā)明的具體實(shí)施例以更好的闡述本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過程。
在本實(shí)施例中，復(fù)用某一信道的用戶數(shù)為N，則基站所需天線單元數(shù)為M≥N2。將該M個天線單元分成N個天線組，稱為天線子陣，每個天線組至少含有N個天線單元，組內(nèi)的天線單元相鄰排列，以便對組內(nèi)的天線進(jìn)行波束賦形。
欲得到各個天線單元對復(fù)用該信道的N個用戶的信道估計，首先需要獲得各天線單元上的信道沖擊響應(yīng)。
假設(shè)第n，n＝1，L，N個天線子陣的天線單元數(shù)為Mn≥N，天線單元為m1(n)L mMn(n)，用戶n，n＝1，L，N，其在第m，m＝1，L，Mn個天線單元上的信道沖激響應(yīng)記為h(m,n)=[h1(m,n),h2(m,n),L,hW(m,n)]T.]]>W為信道沖激響應(yīng)抽頭數(shù)目。
某個天線子陣中所有天線單元對共用同一信道的N個用戶進(jìn)行信道估計的方法是以任意一個天線子陣n1，n1＝1，L，N為例，對該天線子陣對應(yīng)的用戶n1以外的其他任意一個用戶n2，n2＝1，L，N的信道估計矩陣如公式(1.1)所示，維數(shù)為(W，Mn1)，其中，假設(shè)天線子陣n1所含的天線單元為m1L mn1H(n1,n2)=[h(M1,n2),L,h(Mn1,n2)]---(1.1)]]>計算天線子陣n1對用戶n2的空間協(xié)方差矩陣如公式(1.2)所示，維數(shù)為(Mn1，Mn1)R(n1,n2)=E{H(n1,n2)HH(n1,n2)}---(1.2)]]>
其中，(·)H表示共軛轉(zhuǎn)置運(yùn)算。
每個天線子陣對應(yīng)一個共用同一信道的用戶進(jìn)行賦形接收或者賦形發(fā)射數(shù)據(jù)，賦形的準(zhǔn)則是抑制其他共用同一信道的用戶的干擾，欲達(dá)到該目的，賦形權(quán)系數(shù)按照下述方式獲得對于天線子陣n，n＝1，L，N，接收/發(fā)射其對應(yīng)的用戶n的信號，于是接收/發(fā)射賦形權(quán)系數(shù)為w(n)=argmaxw(wHR(n,n)wwH(Σ∀n′|n′≠nR(n,n′)+λI(Mn)w))---(1.3)]]>式子(1.3)的含義是使wHR(n,n)wwHΣ∀n′|n′≠nR(n,n′)w]]>最大的w即為最優(yōu)解，I(Mn)是維數(shù)為(Mn，Mn)的單位陣，λ是比例因子，單位陣的作用在于不使主瓣方向偏離期望用戶方向。眾所周知，該問題使一個廣義特征值問題。
根據(jù)上述獲得的賦形權(quán)系統(tǒng)就能夠?qū)Ω鱾€天線子陣中的天線單元實(shí)現(xiàn)波束賦形了。
在對多個天線子陣進(jìn)行信道復(fù)用時，各個天線子陣內(nèi)部的各個天線單元根據(jù)各自的賦形權(quán)系數(shù)w加權(quán)后發(fā)送至各自對應(yīng)的用戶。
以一個信道的復(fù)用用戶數(shù)為3為例，如圖3所示，將天線單元分為三個天線子組，每個天線組稱為一個天線子陣，即圖中所示的天線子陣1、天線子陣2、天線子陣3，同時，每個天線子陣分別包括三個天線單元，用于對每個用戶進(jìn)行波束賦形，例如，天線子陣1的三個天線單元11、12、13用于對用戶1的數(shù)據(jù)流進(jìn)行波束賦形。在進(jìn)行信道復(fù)用時，天線子陣1的天線單元11、12、13將用戶1的數(shù)據(jù)流按照上述波束賦形系數(shù)加權(quán)后發(fā)射至用戶1，同樣，天線子陣2的天線單元21、22、23將用戶2的數(shù)據(jù)流按照上述波束賦形系數(shù)加權(quán)后發(fā)射至用戶2；天線子陣3的天線單元31、32、33將用戶3的數(shù)據(jù)流按照上述波束賦形系數(shù)加權(quán)后發(fā)射至用戶3。上面描述的是多個空間信道復(fù)用給不同用戶的情況，對于多個空間信道復(fù)用給同一個用戶(例如用戶1)的情況，則首先對用戶1的數(shù)據(jù)流分段分配到不同的天線組，構(gòu)成天線組的發(fā)送數(shù)據(jù)流，然后各天線組求出各自組對用戶1的發(fā)射賦形權(quán)系數(shù)。此時并沒有干擾用戶，則式(1.3)中分母中的干擾項(xiàng)為0。按照以上方式發(fā)射的數(shù)據(jù)流，由于各個天線子陣之間充分的間距，保證了各個天線子陣信道之間具有獨(dú)立性，因此在信道相關(guān)性較小時，各個天線子陣之間采用空間復(fù)用技術(shù)，而當(dāng)信道相關(guān)性較大時，由于對各個天線子陣中的天線單元進(jìn)行波束賦形，因此當(dāng)此時采用空間復(fù)用技術(shù)時仍然能夠區(qū)分出各個用戶。圖4為信道相關(guān)性較大時的天線子陣1、2、3中各天線單元賦性后的賦性方向圖。該圖是在單徑直射并且沒有角度擴(kuò)散情況下得到的，眾所周知，此時天線之間的信號是完全相關(guān)的，現(xiàn)有技術(shù)中MIMO信道復(fù)用方法是無法實(shí)現(xiàn)的。終端也無法對多天線上發(fā)送的不同數(shù)據(jù)流進(jìn)行解調(diào)。當(dāng)使用本發(fā)明時，從圖中可以看出，各天線組的賦形波束在本天線組服務(wù)的用戶方向形成主瓣，在其他天線組服務(wù)的用戶即對本天線組來說是干擾用戶的方向形成零陷。
盡管圖3的例子是針對每個天線組內(nèi)只有一個用戶而舉出的，但熟知本技術(shù)領(lǐng)域的人都應(yīng)當(dāng)清楚，每個天線組內(nèi)也可以存在多個用戶，這多個用戶之間采用碼分多址方式進(jìn)行擴(kuò)頻，從而可以用不同的擴(kuò)頻碼區(qū)分不同用戶的數(shù)據(jù)流，其原理和普通的采用波束賦形的碼分多址通信系統(tǒng)是一樣的，在此不再一一贅述。此處的用戶也可以理解為來自同一個用戶終端發(fā)送的多個數(shù)據(jù)流。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種多天線信道復(fù)用的方法，運(yùn)用于采用多個天線單元與遠(yuǎn)端的多個用戶進(jìn)行通信的收發(fā)信機(jī)，其特征在于，包括步驟1)將天線單元按照預(yù)定規(guī)則進(jìn)行分組；2)將待發(fā)射數(shù)據(jù)按照空間復(fù)用的方式構(gòu)成相應(yīng)天線組的發(fā)射數(shù)據(jù)流；3)各天線組根據(jù)其對應(yīng)各用戶的賦形權(quán)系數(shù)對發(fā)射數(shù)據(jù)流進(jìn)行加權(quán)處理后進(jìn)行發(fā)射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多天線信道復(fù)用的方法，其特征在于所述預(yù)定規(guī)則為每個天線組包含的天線單元數(shù)量大于或等于天線組的組數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多天線信道復(fù)用的方法，其特征在于所述天線組內(nèi)的天線單元相鄰排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多天線信道復(fù)用的方法，其特征在于，在步驟3)之前包括各天線組中的每個天線單元對復(fù)用該信道的各用戶利用接收到的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行信道估計；根據(jù)所述信道估計結(jié)果獲取各天線組針對各用戶的賦形權(quán)系數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多天線信道復(fù)用的方法，其特征在于所述賦形權(quán)系數(shù)根據(jù)該天線組對應(yīng)的用戶的接收功率及其他天線組對應(yīng)的用戶的接收功率獲取。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多天線信道復(fù)用的方法，其特征在于，在根據(jù)所述信道估計結(jié)果獲取各天線組針對各用戶的賦形權(quán)系數(shù)的步驟之前還包括獲取每個天線組相對每個用戶的空間協(xié)方差矩陣，該協(xié)方差矩陣按照下述公式計算R(n1,n2)=E{H(n1,n2)HH(n1,n2)}]]>其中，R(n1，n2)為天線組n1對用戶n2的空間協(xié)方差矩陣，維數(shù)為(Mn1，Mn1)，H(n1，n2)為天線組n1對用戶n2的信道估計結(jié)果矩陣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多天線信道復(fù)用的方法，其特征在于，所述賦形權(quán)系數(shù)按照以下公式獲得w(n)=argmaxw(wHR(n,n)wwH(Σ∀n′|n′≠nR(n,n′)+λI(Mn))w)]]>其中，w(n)為用戶n的賦形權(quán)系數(shù)矩陣，(·)Hw表示共軛轉(zhuǎn)置矩陣，I(Mn)是維數(shù)為(Mn，Mn)的單位陣，λ是比例因子。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多天線信道復(fù)用方法，其特征在于，步驟3)之前還包括獲取每個天線組相對每個用戶的施密特正交化矩陣，根據(jù)所述施密特正交化矩陣及所述信道估計獲取所述賦形權(quán)系數(shù)。
9.一種波束賦形的方法，運(yùn)用于采用多個天線單元與遠(yuǎn)端的多個用戶進(jìn)行通信的收發(fā)信機(jī)，其特征在于，包括步驟91)將天線單元按照預(yù)定規(guī)則進(jìn)行分組；92)各天線組根據(jù)其對應(yīng)各用戶的賦形權(quán)系數(shù)對發(fā)射數(shù)據(jù)流進(jìn)行加權(quán)處理后進(jìn)行發(fā)射。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的波束賦形的方法，其特征在于所述預(yù)定規(guī)則為每個天線組包含的天線單元數(shù)量大于或等于天線組的組數(shù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的波束賦形的方法，其特征在于所述天線組內(nèi)的天線單元相鄰排列。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的波束賦形的方法，其特征在于，在步驟92)之前包括各天線組中的每個天線單元對復(fù)用該信道的各用戶利用接收到的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行信道估計；根據(jù)所述信道估計結(jié)果獲取各天線組針對各用戶的賦形權(quán)系數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的波束賦形的方法，其特征在于所述賦形權(quán)系數(shù)根據(jù)該天線組對應(yīng)的用戶的接收功率及其他天線組對應(yīng)的用戶的接收功率獲取。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的波束賦形的方法，其特征在于，在根據(jù)所述信道估計結(jié)果獲取各天線組針對各用戶的賦形權(quán)系數(shù)的步驟之前還包括獲取每個天線組相對每個用戶的空間協(xié)方差矩陣，該協(xié)方差矩陣按照下述公式計算R(n1,n2)=E{H(n1,n2)HH(n1,n2)}]]>其中，R(n1，n2)為天線組n1對用戶n2的空間協(xié)方差矩陣，維數(shù)為(Mn1，Mn1)，H(n1，n2)為天線組n1對用戶n2的信道估計結(jié)果矩陣。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的波束賦形的方法，其特征在于，所述賦形權(quán)系數(shù)按照以下公式獲得w(n)=argmaxw(wHR(n,n)wwH(Σ∀n′|n′≠nR(n,n′)+λI(Mn))w)]]>其中，w(n)為用戶n的賦形權(quán)系數(shù)矩陣，(·)Hw表示共軛轉(zhuǎn)置矩陣，I(Mn)是維數(shù)為(Mn，Mn)的單位陣，λ是比例因子。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的波束賦形的方法，其特征在于，步驟3)之前還包括獲取每個天線組相對每個用戶的施密特正交化矩陣，根據(jù)所述施密特正交化矩陣及所述信道估計獲取所述賦形權(quán)系數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多天線信道復(fù)用的方法，運(yùn)用于采用多個天線單元與遠(yuǎn)端的多個用戶進(jìn)行通信的收發(fā)信機(jī)，首先將天線單元按照預(yù)定規(guī)則進(jìn)行分組；接著將待發(fā)射數(shù)據(jù)按照空間復(fù)用的方式構(gòu)成相應(yīng)天線組的發(fā)射數(shù)據(jù)流；并各天線組根據(jù)其對應(yīng)各用戶的賦形權(quán)系數(shù)對發(fā)射數(shù)據(jù)流進(jìn)行加權(quán)處理后進(jìn)行發(fā)射。每個天線組發(fā)射并行數(shù)據(jù)給不同的用戶，在各天線組之間采用空間復(fù)用方式，在天線組的天線單元之間采用波束賦形方式發(fā)射數(shù)據(jù)，適應(yīng)信道的不同環(huán)境。
文檔編號H04B7/04GK1941663SQ20051010798
公開日2007年4月4日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者孫長果, 索士強(qiáng) 申請人:上海原動力通信科技有限公司