專利名稱：在mimo通信系統(tǒng)中發(fā)射鏈和接收鏈的校準(zhǔn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總的來說，本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)通信，具體而言，涉及在多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中，用于校準(zhǔn)在無線實(shí)體處的發(fā)射鏈和接收鏈的技術(shù)。
背景技術(shù)：
MIMO系統(tǒng)采用多(NT)個(gè)發(fā)射天線和多(NR)個(gè)接收天線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?？梢詫⒂蒒T個(gè)發(fā)射天線和NR個(gè)接收天線構(gòu)成的MIMO信道分解成NS個(gè)空間信道，其中，NS≤min{NT，NR}。這NS個(gè)空間信道可以用于并行發(fā)射數(shù)據(jù)，以便實(shí)現(xiàn)更高總吞吐量，或冗余性地實(shí)現(xiàn)更高可靠性。
為了獲得高性能，通常需要知道從發(fā)射實(shí)體到接收實(shí)體全部發(fā)射路徑的響應(yīng)?？梢苑Q為“有效”信道的這個(gè)發(fā)射路徑，通常包括在發(fā)射實(shí)體處的發(fā)射鏈、MIMO信道和在接收實(shí)體處的接收鏈。發(fā)射鏈包括NT個(gè)發(fā)射機(jī)單元，每個(gè)發(fā)射天線對應(yīng)一個(gè)發(fā)射機(jī)單元。每個(gè)發(fā)射機(jī)單元包含用于對基帶信號進(jìn)行信號調(diào)節(jié)的電路(例如數(shù)模轉(zhuǎn)換器、濾波器、放大器、混頻器等)，用于生成適于從連接的發(fā)射天線進(jìn)行發(fā)射的射頻(RF)發(fā)射信號。由于這些單元內(nèi)電路的差異，這NT個(gè)發(fā)射機(jī)單元可以具有不同的響應(yīng)。接收鏈包括NR個(gè)接收機(jī)單元，每個(gè)接收天線對應(yīng)一個(gè)接收機(jī)單元。每個(gè)接收機(jī)單元包含用于對來自相聯(lián)系的接收天線的RF接收信號進(jìn)行信號調(diào)節(jié)以便獲得接收基帶信號的電路(例如濾波器、放大器、混頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等)。由于這些單元內(nèi)電路的差異，這NR個(gè)接收機(jī)單元也可能具有不同的響應(yīng)。
有效信道響應(yīng)包括發(fā)射鏈和接收鏈的響應(yīng)以及MIMO信道的響應(yīng)。如果能夠確定并計(jì)算出發(fā)射鏈和接收鏈的響應(yīng)，就能夠簡化信道估計(jì)，并改善性能。對于下行鏈路和上行鏈路以時(shí)分雙工方式共享單個(gè)頻帶的MIMO系統(tǒng)，特別需要簡化信道估計(jì)，如同下面所描述的一樣。
因此，本領(lǐng)域中需要用于在MIMO系統(tǒng)中校準(zhǔn)在發(fā)射和接收實(shí)體處的發(fā)射鏈和接收鏈的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在這里描述用于校準(zhǔn)在無線實(shí)體處的發(fā)射鏈和接收鏈的技術(shù)。無線實(shí)體可以是用戶終端或接入點(diǎn)。通過進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)、現(xiàn)場校準(zhǔn)和/或后續(xù)校準(zhǔn)(follow-on calibration)，能夠確定并計(jì)算出發(fā)射鏈和接收鏈的響應(yīng)。
對于預(yù)校準(zhǔn)，獲得接收機(jī)單元與發(fā)射鏈中N個(gè)發(fā)射機(jī)單元的N個(gè)第一總增益，每個(gè)發(fā)射機(jī)單元對應(yīng)一個(gè)第一總增益，其中N＞1。每個(gè)第一總增益表示該接收機(jī)單元與相聯(lián)系的發(fā)射機(jī)單元的組合響應(yīng)。此外還獲得發(fā)射機(jī)單元與接收鏈中N個(gè)接收機(jī)單元的N個(gè)第二總增益，每個(gè)接收機(jī)單元對應(yīng)一個(gè)第二總增益。每個(gè)第二總增益表示該發(fā)射機(jī)單元與相聯(lián)系的接收機(jī)單元的組合響應(yīng)。通過發(fā)射機(jī)單元i發(fā)送測試信號(例如一個(gè)音調(diào))，測量接收機(jī)單元j收到的測試音調(diào)，并且將總的復(fù)增益作為收到的測試信號電平與發(fā)送的測試信號電平之比計(jì)算出來，可以獲得發(fā)射機(jī)單元i和接收機(jī)單元j的總增益?；贜個(gè)第一總增益確定出每個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益，基于N個(gè)第二總增益確定出每個(gè)接收機(jī)單元的增益。然后，基于N個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益和N個(gè)接收機(jī)單元的增益，導(dǎo)出至少一個(gè)校正矩陣。將至少一個(gè)校正矩陣用于計(jì)算在無線實(shí)體處發(fā)射機(jī)單元與接收機(jī)單元的響應(yīng)。
對于現(xiàn)場校準(zhǔn)，接入點(diǎn)在下行鏈路上發(fā)射MIMO導(dǎo)頻信號(將在以后描述)，用戶終端在上行鏈路上發(fā)射MIMO導(dǎo)頻信號。分別基于下行鏈路和上行鏈路的MIMO導(dǎo)頻信號，獲得下行鏈路和上行鏈路的MIMO信道響應(yīng)估計(jì)，并且將這一估計(jì)用于得到每個(gè)無線實(shí)體的至少一個(gè)更新的校正矩陣，如同下面將描述的一樣?？梢允褂脙蓚€(gè)無線實(shí)體的更新的校正矩陣取代通過預(yù)校準(zhǔn)獲得的這些實(shí)體的校正矩陣。
對于后續(xù)校準(zhǔn)，一個(gè)無線實(shí)體(例如接入點(diǎn))發(fā)射兩個(gè)不同的導(dǎo)頻信號，另一個(gè)無線實(shí)體(例如用戶終端)基于導(dǎo)頻信號，估計(jì)接入點(diǎn)與用戶終端的校正矩陣中的誤差，如同下面將描述的一樣。然后，基于確定的誤差更新兩個(gè)無線實(shí)體的校正矩陣。
一般而言，可以在任何時(shí)間按任何順序進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)、現(xiàn)場校準(zhǔn)和后續(xù)校準(zhǔn)。下面將更詳細(xì)地描述本發(fā)明的各個(gè)方面和實(shí)施例。


圖1說明校準(zhǔn)和正常操作的總體過程；圖2示出無線實(shí)體的框圖；圖3示出用于進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)的過程；圖4示出在接入點(diǎn)與用戶終端處的發(fā)射鏈和接收鏈；圖5說明每個(gè)發(fā)射鏈和接收鏈的校正矩陣的應(yīng)用；圖6示出校正矩陣在發(fā)射路徑上的應(yīng)用；圖7示出校正矩陣在接收路徑上的應(yīng)用；以及圖8示出接入點(diǎn)和用戶終端的框圖。
具體實(shí)施例方式
在這里用“示例性的”這個(gè)詞表示“作為示例、實(shí)例或示意”。在這里不必將被描述為“示例性的”任何實(shí)施例解釋為比其它實(shí)施例更好或更優(yōu)。
圖1示出接入點(diǎn)和用戶終端進(jìn)行校準(zhǔn)和正常操作所執(zhí)行的過程100的流程圖。起初，對于接入點(diǎn)(方框110a)和用戶終端(方框110b)可以分別進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)，以便得到可以用來計(jì)算在這些實(shí)體處發(fā)射/接收鏈的響應(yīng)的校正矩陣。預(yù)校準(zhǔn)可以在制造期間、部署之后，或某個(gè)其它時(shí)間進(jìn)行。現(xiàn)場校準(zhǔn)可以在現(xiàn)場由接入點(diǎn)和用戶終端聯(lián)合進(jìn)行，以獲得這些實(shí)體的更新的校正矩陣(方框120)。
對于正常操作，用戶終端可以利用用戶終端的發(fā)射路徑的校正矩陣(若有的話)，在上行鏈路上發(fā)射數(shù)據(jù)(方框132)。接入點(diǎn)可以利用接入點(diǎn)的接收路徑的校正矩陣(若有的話)，來接收上行鏈路發(fā)射(方框134)。接入點(diǎn)還利用接入點(diǎn)的發(fā)射路徑的校正矩陣(若有的話)，在下行鏈路上發(fā)射數(shù)據(jù)(方框136)。用戶終端可以利用用戶終端的接收路徑的校正矩陣(若有的話)，接收下行鏈路發(fā)射(方框138)。
后續(xù)校準(zhǔn)可以由接入點(diǎn)和用戶終端共同進(jìn)行，以便估計(jì)校正矩陣中的誤差，以及更新這些實(shí)體的校正矩陣(方框140)。一般而言，可以進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)、現(xiàn)場校準(zhǔn)和后續(xù)校準(zhǔn)，或者它們的任意組合來獲得接入點(diǎn)和用戶終端的校正矩陣。此外，可以在任意時(shí)間按任意順序進(jìn)行不同類型的校準(zhǔn)。
MIMO系統(tǒng)可以使用頻分雙工(FDD)或時(shí)分雙工(TDD)信道結(jié)構(gòu)。對于FDD MIMO系統(tǒng)，給下行鏈路和上行鏈路分配不同的頻帶，一條鏈路的MIMO信道響應(yīng)可能不會(huì)與其它鏈路的MIMO信道響應(yīng)很好地相關(guān)。在此情形中，可以確定出每個(gè)無線實(shí)體的發(fā)射鏈和接收鏈的響應(yīng)(例如通過進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn))，可以用各自的校正矩陣計(jì)算每個(gè)鏈，如同下面將描述的一樣。
對于TDD MIMO系統(tǒng)，給下行鏈路分配一部分時(shí)間，給上行鏈路分配其余時(shí)間，下行鏈路和上行鏈路共享同一頻帶。一條鏈路的MIMO信道響應(yīng)可能與其它鏈路的MIMO信道響應(yīng)強(qiáng)相關(guān)，甚至可以認(rèn)為與另一個(gè)互易(reciprocal)。也就是，如果H表示從天線陣列A到天線陣列B的信道響應(yīng)矩陣，那么，互易信道意味著由HT給出從陣列B到陣列A的耦合，其中，“T”表示轉(zhuǎn)置。對于互易信道而言，由于可以基于通過其它鏈路(例如下行鏈路)接收的導(dǎo)頻信號估計(jì)一條鏈路(例如上行鏈路)的信道響應(yīng)，因此可以簡化信道估計(jì)。對于TDD MIMO系統(tǒng)，可以利用下行鏈路與上行鏈路信道響應(yīng)之間的互相關(guān)進(jìn)行校準(zhǔn)，如同后面將描述的一樣。
可以進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)、現(xiàn)場校準(zhǔn)和/或后續(xù)校準(zhǔn)，以得到接入點(diǎn)和用戶終端處發(fā)射路徑、接收路徑或者發(fā)射與接收路徑的校正矩陣，如同后面將描述的一樣。為了簡單起見，在以下的描述中假設(shè)處于無噪聲環(huán)境并且信道估計(jì)無差錯(cuò)。因此，在后面的公式中未示出噪聲項(xiàng)。另外，還假設(shè)接收機(jī)單元彼此之間具有足夠的隔離度(例如30dB或更多)。
1、預(yù)校準(zhǔn)圖2顯示出無線實(shí)體200的框圖，無線實(shí)體200配備有N個(gè)天線，其中，N＞1。無線實(shí)體200可以是用戶終端，還可以將其稱為無線設(shè)備、移動(dòng)臺(tái)，或某些其它術(shù)語。無線實(shí)體200也可以是接入點(diǎn)，還可以將其稱為基站或某些其它術(shù)語。
在發(fā)射路徑上，數(shù)據(jù)處理器210接收和處理(例如編碼、交織和調(diào)制)數(shù)據(jù)，以獲得數(shù)據(jù)碼元。如同這里所使用的一樣，“數(shù)據(jù)碼元”是數(shù)據(jù)的調(diào)制碼元，“導(dǎo)頻信號碼元”是導(dǎo)頻信號的調(diào)制碼元。導(dǎo)頻信號碼元預(yù)先為發(fā)射和接收實(shí)體知曉。數(shù)據(jù)處理器210還可以對數(shù)據(jù)碼元進(jìn)行空間處理，并對N個(gè)發(fā)射機(jī)單元(TMTR)224a至224n提供N個(gè)“發(fā)射碼元”流。如同這里所使用的一樣，“發(fā)射碼元”是要從天線發(fā)射的碼元。每個(gè)發(fā)射機(jī)單元224對其發(fā)射碼元流進(jìn)行處理，以生成RF發(fā)射信號，然后，RF發(fā)射信號通過環(huán)行器226，經(jīng)過天線連接器228傳送到天線(在圖2中未示出)。每個(gè)發(fā)射機(jī)單元224進(jìn)行的處理通常包括數(shù)模轉(zhuǎn)換、放大、濾波和上變頻。
在接收路徑上，由無線實(shí)體200處的N個(gè)天線(在圖2中未示出)的每一個(gè)接收一個(gè)或多個(gè)RF發(fā)射信號(例如來自另一無線實(shí)體)。來自每個(gè)天線的RF接收信號經(jīng)由連接器228，通過環(huán)行器226傳送到相聯(lián)系的接收機(jī)單元(RCVR)234。每個(gè)接收機(jī)單元234對其RF接收信號進(jìn)行處理，并向數(shù)據(jù)處理器210提供接收碼元流。由每個(gè)接收機(jī)單元234進(jìn)行的處理通常包括下變頻、放大、濾波和模數(shù)轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)處理器210對收自所有N個(gè)接收機(jī)單元234a至234n的碼元進(jìn)行接收機(jī)空間處理(或空間匹配濾波)，以獲得檢測到的碼元，該檢測到的碼元是對其它無線實(shí)體發(fā)送的數(shù)據(jù)碼元的估計(jì)。數(shù)據(jù)處理器210還對檢測到的碼元進(jìn)行處理(例如解調(diào)、去交織和解碼)，以獲得解碼后的數(shù)據(jù)。
可以將無線實(shí)體200處發(fā)射路徑的信號表示為
ztx＝Tx公式(1)其中，x＝[x1x2… xN]T是具有N個(gè)天線的N個(gè)發(fā)射(TX)基帶信號的矢量，其中，xi為天線i的TX基帶信號；T是具有N個(gè)發(fā)射機(jī)單元的N個(gè)復(fù)增益的對角矩陣；以及ztx＝[ztx，1xtx，2… ztx，N]T是具有N個(gè)天線的N個(gè)RF發(fā)射信號的矢量，其中，ztx，i是天線i的RF發(fā)射信號。
可以將無線實(shí)體200處接收路徑的信號表示為y＝Rzrx公式(2)其中，zrx＝[zrx，1zrx，2… zrx，N]T是具有N個(gè)天線的N個(gè)RF接收信號的矢量，其中，zrx，i為天線i的RF接收信號；R是具有N個(gè)接收機(jī)單元的N個(gè)復(fù)增益的對角矩陣；以及y＝[y1y2… yN]T是具有N個(gè)天線的N個(gè)接收(RX)基帶信號的矢量，其中yi是天線i的RX基帶信號。
RF信號和基帶信號是時(shí)間的函數(shù)，但是為了簡單起見，沒有將其表示出。
矩陣T和R是N×N維矩陣，可以表示為 和 公式(3)其中，tii是發(fā)射機(jī)單元i的復(fù)增益，rii是接收機(jī)單元i的復(fù)增益，其中，i＝1，……，N。發(fā)射機(jī)單元和接收機(jī)單元的響應(yīng)通常為頻率的函數(shù)。為了簡單起見，假設(shè)發(fā)射機(jī)單元和接收機(jī)單元具有平坦頻率響應(yīng)。在此情形中，每個(gè)發(fā)射機(jī)單元的響應(yīng)由單個(gè)復(fù)增益tii表示，每個(gè)接收機(jī)單元的響應(yīng)也由單個(gè)復(fù)增益rii表示。
圖3是無線實(shí)體200進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)的過程300的流程圖。下面參照圖2描述過程300。
首先，獲得天線1的發(fā)射機(jī)單元和接收機(jī)單元的總增益r11·t11(方框312)。這可以通過，例如，使用中心導(dǎo)體與電路地相連的終端連接器，將天線1的連接器228a短路來實(shí)現(xiàn)。通過將連接器228a短路，可以將環(huán)行器226a與連接器228a之間一點(diǎn)處的RF發(fā)射信號ztx，1和RF接收信號zrx，1表示為zrx，1＝-ztx，1公式(4)其中，信號反向是因?yàn)檫B接器228a處的短路。然后，對發(fā)射機(jī)單元224a施加TX基帶信號x1(例如單個(gè)音調(diào))，在接收機(jī)單元234a輸出端測量RX基帶信號y1。TX基帶信號電平不應(yīng)使來自短路天線端口的反射信號導(dǎo)致任何損傷?？梢詫F發(fā)射信號ztx，1和RX基帶信號y1表示為ztx，1＝t11·x1公式(5)y1＝r11·zrx，1＝-r11·ztx，1公式(6)其中，公式(6)最右邊的量是利用公式(4)獲得的。將公式(5)和(6)組合，獲得r11·t11=-y1x1]]>公式(7)公式(7)表明，通過使連接器228a短路，可以作為天線1的TX基帶信號電平與RX基帶信號電平的比值取負(fù)，而獲得總增益r11·t11。
在圖3中，隨后將下標(biāo)i初始化為2(方框314)。獲得天線1的發(fā)射機(jī)單元1與天線i的接收機(jī)單元i的總增益rii，t11(方框316)。此外還獲得天線i的發(fā)射機(jī)單元i與天線1的接收機(jī)單元1的總增益r11·tii(方框318)。總增益rii·t11和r11·tii可以按如下方式獲得。從連接器228a去除終端連接器，在天線1的連接器228a與天線i的連接器228i之間連接具有已知特性的測試電纜。對發(fā)射機(jī)單元224a施加TX基帶信號x1(例如單個(gè)音調(diào))，測量來自天線i的接收機(jī)單元234i的RX基帶信號yi?？梢詫X基帶信號yi表示為yi＝rii·zrx，i＝rii·αcable·za，1＝rii·αcable·t11·x1公式(8)其中，αcable是測試電纜的損耗和相移的已知復(fù)值。于是可以按照如下公式計(jì)算總增益rii·t11rii·t11=1αcable·yix1]]>公式(9)同樣，對天線i的發(fā)射機(jī)單元224i施加TX基帶信號xi(例如單個(gè)音調(diào))，測量來自接收機(jī)單元234a的RX基帶信號x1?？梢詫X基帶信號y1表示為y1＝r11·zrx，1＝r11·αcable·ztx，i＝r11·αcable·tii·xi公式(10)于是可以按照如下公式計(jì)算總增益r11·tiir11·tii=1αcable·y1xi]]>公式(11)公式(9)和(11)表明，可以獲得總增益rii·tjj為天線i的RX基帶信號電平與天線j的TX基帶信號電平之比的比例縮放結(jié)果，在這里，比例是1/αcable。
然后，判定下標(biāo)i是否等于N(方框320)。若“否”，則將下標(biāo)i加一(方框322)，流程返回到方框316，以便判定另一天線的另一對總增益。否則，如果對于方框320的答案是“是”，則流程進(jìn)行到方框330。
圖2說明利用環(huán)行器226(1)將來自發(fā)射機(jī)單元224的TX基帶信號傳送到天線，以及(2)將來自天線的RF接收信號傳送到接收機(jī)單元234。常常將環(huán)行器用于TDD系統(tǒng)，其中下行鏈路和上行鏈路共享同一頻帶。也可以針對TDD系統(tǒng)使用開關(guān)來傳送來自和去往天線的信號。在此情形中，天線1的總增益r11·t11并非通過將連接器228a短路獲得的，而是可以通過下式獲得的r11·t11=(r11·tii)·(rjj·t11)rjj·tii]]>其中，rjj·tii是接收機(jī)單元j和發(fā)射機(jī)單元i的總增益。
方框312提供天線1的總增益r11·t11。方框316和318的N-1次迭代提供天線1與天線2至N的每一個(gè)的2(N-1)個(gè)總增益，r11·t22至r11·tNN和r22·t11至rNN·t11。基于N個(gè)發(fā)射機(jī)單元和接收機(jī)單元1的N個(gè)總增益r11·t11至r11·tNN，可以獲得N個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益矩陣 (方框330) =r11·T‾]]>公式(12)
公式(12)表明 是T的比例縮放版本，其比例為r11。
同樣，基于發(fā)射機(jī)單元1和N個(gè)接收機(jī)單元的N個(gè)總增益r11·t11至rNN·t11，可以獲得N個(gè)接收機(jī)單元的增益矩陣 (方框332) =t11·R‾]]>公式(13)公式(13)表明 是R的比例縮放版本，其比例為t11。
基于矩陣 和 可以導(dǎo)出能計(jì)算出發(fā)射機(jī)和接收機(jī)單元的響應(yīng)的至少一個(gè)校正矩陣(方框334)，如同后面將描述的一樣。然后這一過程結(jié)束。
圖4說明在MIMO系統(tǒng)400中接入點(diǎn)410與用戶終端450處的發(fā)射鏈和接收鏈的框圖。對于下行鏈路，在接入點(diǎn)410處，發(fā)射碼元(由矢量xdn表示)由發(fā)射鏈424進(jìn)行處理，從Nap個(gè)天線428在無線MIMO信道上發(fā)射。在用戶終端450處，由Nut個(gè)天線452接收Nap個(gè)下行鏈路信號，并由接收鏈454進(jìn)行處理，以獲得接收碼元(由矢量ydn表示)。對于上行鏈路，在用戶終端450處，發(fā)射碼元(由矢量xup表示)由發(fā)射鏈464進(jìn)行處理，從Nut個(gè)天線452在MIMO信道上發(fā)射。在接入點(diǎn)410處，由Nap個(gè)天線428接收Nut個(gè)上行鏈路信號，并由接收鏈434進(jìn)行處理，以獲得接收碼元(由矢量yup表示)。
發(fā)射鏈424包括Nap個(gè)接入點(diǎn)天線的Nap個(gè)發(fā)射機(jī)單元，其特征在于具有Nap個(gè)發(fā)射機(jī)單元的Nap個(gè)復(fù)增益的對角矩陣Tap，或diag(T‾ap)=tap,11tap,22···tap,NapNap.]]>接收鏈434包括Nap個(gè)接入點(diǎn)天線的Nap個(gè)接收機(jī)單元，其特征在于具有Nap個(gè)接收機(jī)單元的Nap個(gè)復(fù)增益的對角矩陣Rap，或diag(R‾ap)=rap,11rap,22···rap,NapNap.]]>可以對接入點(diǎn)410進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)，以獲得 和 它們分別為Tap和Rap的比例縮放版本，如同上面參照圖3所述。
同樣，發(fā)射鏈464包括對于Nut個(gè)用戶終端天線的Nut個(gè)發(fā)射機(jī)單元，其特征在于具有Nut個(gè)發(fā)射機(jī)單元的Nut個(gè)復(fù)增益的對角矩陣Tut，或diag(T‾ut)=tut,11tut,22···tut,NutNut.]]>接收鏈454包括Nut個(gè)用戶終端天線的Nut個(gè)接收機(jī)單元，其特征在于具有Nut個(gè)接收機(jī)單元的Nut個(gè)復(fù)增益的對角矩陣Rut，或diag(R‾ut)=rut,11rut,22···rut,NutNut.]]>可以對用戶終端450進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)，以獲得矩陣 和 它們分別為Tut和Rut的比例縮放版本。
基于公式(12)和(13)可以表示出以下關(guān)系T‾~ap=rap,11·T‾ap]]>公式(14)R‾~ap=tap,11·R‾ap]]>公式(15)T‾~ut=rut,11·T‾ut]]>公式(16)R‾~ut=tut,11·R‾ut]]>公式(17)其中，tap，11是接入點(diǎn)天線1的發(fā)射機(jī)單元的增益；rap，11是接入點(diǎn)天線1的接收機(jī)單元的增益；tut，11是用戶終端天線1的發(fā)射機(jī)單元的增益；以及rut，11是用戶終端天線1的接收機(jī)單元的增益。
在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)發(fā)射鏈和接收鏈的響應(yīng)是在得到的這個(gè)鏈的校正矩陣的基礎(chǔ)之上計(jì)算出來的。可以將每個(gè)鏈的校正矩陣計(jì)算為該鏈的對角矩陣之逆。在發(fā)射鏈之前應(yīng)用發(fā)射鏈的校正矩陣，在接收鏈之后應(yīng)用接收鏈的校正矩陣。
圖5說明使用各校正矩陣計(jì)算在接入點(diǎn)410a和用戶終端450a處每個(gè)發(fā)射鏈和接收鏈的響應(yīng)。在下行鏈路上，在接入點(diǎn)410a處，首先由單元522將發(fā)射矢量xdn與校正矩陣 相乘，經(jīng)由發(fā)射鏈424處理，從Nap個(gè)天線428發(fā)射。在用戶終端450a處，Nap個(gè)下行鏈路信號由Nut個(gè)天線452接收，經(jīng)由接收鏈454處理，再通過單元556將其與校正矩陣 相乘，獲得接收矢量ydn。
在上行鏈路上，在用戶終端450a處，首先由單元562將發(fā)射矢量xup與校正矩陣 相乘，經(jīng)由發(fā)射鏈464處理，從Nut個(gè)天線452發(fā)射。在接入點(diǎn)410a處，Nut個(gè)上行鏈路信號由Nap個(gè)天線428接收，經(jīng)由接收鏈434處理，再通過單元536將其與校正矩陣 相乘，獲得接收矢量yup。
可以將單元522和發(fā)射鏈424的組合增益計(jì)算為(1/rap，11)·I，其中，I為沿對角線的各元素為1其它為0的單位矩陣。同樣，可以將接收鏈434和單元536的組合增益計(jì)算為(1/tap，11)·I，可以將接收鏈454和單元556的組合增益計(jì)算為(1/tut，11)·I，以及可以將單元562和發(fā)射鏈464的組合增益計(jì)算為(1/rut，11)·I。使用每個(gè)發(fā)射/接收鏈的校正矩陣導(dǎo)致跨過該鏈的發(fā)射機(jī)/接收機(jī)單元產(chǎn)生基本平坦的響應(yīng)。僅僅通過將所有天線的發(fā)射碼元和/或發(fā)射功率以同樣的量進(jìn)行比例縮放，就可以計(jì)算出比例縮放因子(例如1/rap，11)。
對于互易信道(例如TDD MIMO系統(tǒng))，可以將下行鏈路的信道響應(yīng)矩陣表示為H，將上行鏈路的信道響應(yīng)矩陣表示為HT。在不具有任何校正矩陣的條件下，可以將下行鏈路和上行鏈路的接收矢量表示為ydn＝RutHTapxdn公式(18)yup＝RapHTTutxup公式(19)由公式(18)和(19)，可以將“有效”下行鏈路和上行鏈路信道響應(yīng)HdnHup(包括可以應(yīng)用的發(fā)射鏈和接收鏈的響應(yīng))表示為Hdn＝RutHTap和Hup＝RapHTTut公式(20)如方程組(20)所示，如果在接入點(diǎn)處發(fā)射和接收鏈的響應(yīng)不等于在用戶終端處發(fā)射鏈和接收鏈的響應(yīng)，那么有效下行鏈路和上行鏈路信道響應(yīng)彼此并不互易，或RutHTap≠(RapHTTut)T。
在另一實(shí)施例中，通過在發(fā)射鏈之前在發(fā)射路徑上應(yīng)用的單個(gè)校正矩陣，計(jì)算出在每個(gè)無線實(shí)體處發(fā)射鏈和接收鏈的響應(yīng)。可以將方程組(20)中的兩個(gè)等式組合起來，得到下式H‾upT=T‾utR‾ut-1H‾dnT‾ap-1R‾ap=K‾uttx-1H‾dnK‾aptx]]>或H‾up=(K‾uttx-1H‾dnK‾aptx)T]]>公式(21)其中，K‾aptx=T‾ap-1R‾ap,]]>以及Kuttx=T‾ut-1R‾ut.]]>Kaptx是接入點(diǎn)的Nap×Nap對角矩陣，它等于接收鏈響應(yīng)Rap與發(fā)射鏈響應(yīng)Tap之比，在這里，一個(gè)元素一個(gè)元素地計(jì)算比值。同樣，Kuttx是用戶終端的Nut×Nut對角矩陣，它等于接收鏈響應(yīng)Rut與發(fā)射鏈響應(yīng)Tut之比。
還可以將公式(21)表示為
H‾cup=H‾upK‾uttx=(H‾dnK‾aptx)T=H‾cdnT]]>公式(22)其中，Hcup是上行鏈路的已校準(zhǔn)信道響應(yīng)；以及Hcdn是下行鏈路的已校準(zhǔn)信道響應(yīng)。
可以為接入點(diǎn)進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)，以獲得矩陣 和 還可以為用戶終端進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)，以獲得矩陣 和 然后，可以分別導(dǎo)出接入點(diǎn)和用戶終端的校正矩陣 和 K‾~aptx=T‾~ap-1R‾~ap=(rap,11·T‾ap)-1(tap,11·R‾ap)=tap,11rap,11·T‾ap-1R‾ap=kaptx·K‾aptx,]]>公式(23)以及K‾~uttx=T‾~ut-1R‾~ut=(rut,11·T‾ut)-1(tut,11·R‾ut)=tut,11rut,11·T‾ut-1R‾ut=kuttx·K‾uttx,]]>公式(24)其中，kaptx和kuttx是兩個(gè)標(biāo)量，定義為kaptx＝tap，11/rap，11和kuttx＝tut，11/rut，11。
圖6說明在發(fā)射路徑上使用校正矩陣計(jì)算在接入點(diǎn)410b和用戶終端450b處的發(fā)射鏈和接收鏈的響應(yīng)。在下行鏈路上，在接入點(diǎn)410b處，首先由單元622將發(fā)射矢量xdn與校正矩陣 相乘，經(jīng)由發(fā)射鏈424處理，從Nap個(gè)天線428發(fā)射。在用戶終端450b處，Nap個(gè)下行鏈路信號由Nut個(gè)天線452接收，經(jīng)由接收鏈454處理，獲得接收矢量ydn。
在上行鏈路上，在用戶終端450b處，首先由單元662將發(fā)射矢量xup與校正矩陣 相乘，經(jīng)由發(fā)射鏈464處理，從Nut個(gè)天線452發(fā)射。在接入點(diǎn)410b處，Nut個(gè)上行鏈路信號由Nap個(gè)天線428接收，經(jīng)由接收鏈434處理，獲得接收矢量yup。
通過在接入點(diǎn)和用戶終端處對發(fā)射路徑應(yīng)用校正矩陣 和 可以將下行鏈路和上行鏈路的接收矢量分別表示為y‾dn=R‾utHT‾apK‾~aptxx‾dn=kaptxR‾utHT‾apT‾ap-1R‾apx‾dn=kaptxR‾utHR‾apx‾dn,]]>公式(25)，以及y‾up=R‾apH‾TT‾utK‾~uttxx‾up=kuttxR‾apH‾TT‾utT‾ut-1R‾utx‾up=kuttxR‾apH‾TR‾utx‾up,]]>公式(26)由公式(25)和(26)，可以將具有校正矩陣 和 的已校準(zhǔn)下行鏈路和上行鏈路信道響應(yīng)表示為H‾~cdntx=kaptxR‾utHR‾ap]]>和H‾~cuptx=kuttxR‾apH‾TR‾ut,]]>公式(27)
由于標(biāo)量kaptx和kuttx不破壞下行鏈路和上行鏈路的互易關(guān)系，因此 等于 的轉(zhuǎn)置的比例縮放版本，或者H‾~cuptx=kuttxkaptx·H~cdntxT‾.]]>在另一實(shí)施例中，通過在接收鏈之后在接收路徑上應(yīng)用單個(gè)校正矩陣，計(jì)算出每個(gè)無線實(shí)體處的發(fā)射鏈和接收鏈的響應(yīng)。還可以將方程組(20)中的兩個(gè)等式合并，獲得下式H‾dnT=T‾apR‾ap-1H‾upT‾ut-1R‾ut=K‾aprxH‾upK‾utrx-1]]>或H‾dn=(K‾aprxH‾upKutrx-1‾)T,]]>公式(28)其中，K‾aptx=T‾apR‾ap-1,]]>以及K‾utrx=T‾utR‾ut-1.]]>可以分別得到接入點(diǎn)和用戶終端的校正矩陣 和 K‾~aprx=T‾~apR‾~ap-1=(rap,11·T‾ap)(tap,11R‾ap)-1=rap,11tap,11·T‾apR‾ap-1=kaprx·K‾aprx,]]>公式(29)以及K‾~utrx=T‾~utR‾~ut-1=(rut,11,·T‾ut)(tut,11·R‾ut)-1=rut,11tut,11·T‾utR‾ut-1=kutrx·K‾utrx,]]>公式(30)其中，kaprx和kutrx·是兩個(gè)標(biāo)量，定義為kaprx＝rap，11/tap，11和kutrx＝rut，11/tut，11·。
圖7說明在接收路徑上使用校正矩陣，來計(jì)算在接入點(diǎn)410c和用戶終端450c處的發(fā)射鏈和接收鏈的響應(yīng)。在下行鏈路上，在接入點(diǎn)410c處，發(fā)射矢量xdn經(jīng)由發(fā)射鏈424處理，從Nap個(gè)天線428發(fā)射。在用戶終端450c處，Nap個(gè)下行鏈路信號由Nut個(gè)天線452接收，經(jīng)由接收鏈454處理，再由單元756將其與校正矩陣 相乘，獲得接收矢量ydn。
在上行鏈路上，在用戶終端450c處，發(fā)射矢量xup由發(fā)射鏈464處理，從Nut個(gè)天線452發(fā)射。在接入點(diǎn)410c處，Nut個(gè)上行鏈路信號由Nap個(gè)天線428接收，經(jīng)由接收鏈434處理，再由單元736將其與校正矩陣 相乘，獲得接收矢量yup。
通過在接入點(diǎn)和用戶終端處對接收路徑應(yīng)用校正矩陣 和 可以將下行鏈路和上行鏈路的接收矢量分別表示為y‾dn=K‾~utrxR‾utH‾T‾apx‾dn=kutrxT‾utR‾ut-1R‾utH‾T‾apx‾dn=kutrxT‾utH‾T‾apx‾dn,]]>公式(31)y‾up=K‾~aprxR‾apH‾TT‾utx‾up=kaprxT‾apR‾ap-1R‾apH‾TT‾utx‾up=kaprxT‾apH‾TT‾utx‾up,]]>公式(32)由公式(31)和(32)，可以將利用校正矩陣 和 校準(zhǔn)的下行鏈路和上行鏈路信道響應(yīng)表示為
H‾cdnrx=kutrxT‾utH‾Tap]]>和H‾~cuprx=kaprxT‾apH‾TT‾ut,]]>公式(33)同樣，標(biāo)量kaprx和kutrx不破壞下行鏈路和上行鏈路的互易關(guān)系， 等于 轉(zhuǎn)置的比例縮放版本，或者H‾~cuprx=kaprxkutrxH‾~cdnrxT.]]>如圖5至7所示，利用每個(gè)鏈(如圖5所示)的校正矩陣，發(fā)射路徑(如圖6所示)的校正矩陣，或接收路徑(如圖7所示)的校正矩陣，可以計(jì)算出在接入點(diǎn)和用戶終端處發(fā)射鏈和接收鏈的響應(yīng)?？梢詫⑷鐖D5所示實(shí)施例用于TDD和FDD MIMO系統(tǒng)。如圖6和7所示實(shí)施例通常用于TDD MIMO系統(tǒng)。對于TDD MIMO系統(tǒng)而言，校正矩陣的應(yīng)用允許將一條鏈路的校準(zhǔn)信道響應(yīng)用另一鏈路的校準(zhǔn)信道響應(yīng)表示，這可以簡化在MIMO信道上數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺拦烙?jì)和空間處理。
預(yù)校準(zhǔn)技術(shù)可以用于單載波MIMO系統(tǒng)，如同上面所描述的一樣。還可以將這些技術(shù)應(yīng)用于多載波MIMO系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以使用正交頻分復(fù)用(OFDM)或某些其它多載波調(diào)制技術(shù)。OFDM有效地將整個(gè)系統(tǒng)帶寬劃分成多個(gè)(NF)正交子頻帶，還可以將它們稱為音調(diào)(tone)、子載波、箱(bin)和頻道。通過OFDM，使每個(gè)子頻帶與可以用數(shù)據(jù)調(diào)制的相應(yīng)子載波相關(guān)聯(lián)。對于使用OFDM的MIMO系統(tǒng)(MIMO-OFDM系統(tǒng))，可以對多個(gè)子頻帶的每個(gè)(例如對用于發(fā)射的每個(gè)子頻帶)進(jìn)行上述預(yù)校準(zhǔn)。
另外，還可以對不同操作點(diǎn)進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)。發(fā)射鏈和/或接收鏈可能具有可變增益，對于不同增益設(shè)置的發(fā)射/接收鏈可能獲得不同的響應(yīng)。可以進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)來獲得不同增益設(shè)置的不同校正矩陣。于是，可以基于這些鏈的增益設(shè)置使用適當(dāng)?shù)男Ｕ仃?。一般而言，可以針對給定參數(shù)(例如增益、溫度等)的一個(gè)或多個(gè)值進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)，以獲得能夠計(jì)算出在每個(gè)參數(shù)值處發(fā)射/接收鏈的響應(yīng)的校正矩陣。
2、現(xiàn)場校準(zhǔn)可以在接入點(diǎn)和用戶終端處進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)以確定和計(jì)算出發(fā)射/接收鏈的響應(yīng)。對于現(xiàn)場校準(zhǔn)，接入點(diǎn)在下行鏈路上發(fā)射MIMO導(dǎo)頻信號，用戶終端在上行鏈路上發(fā)射MIMO導(dǎo)頻信號。MIMO導(dǎo)頻信號是由NT個(gè)發(fā)射天線發(fā)射的NT個(gè)導(dǎo)頻信號發(fā)射組成的導(dǎo)頻信號，其中，來自每個(gè)發(fā)射天線的導(dǎo)頻信號發(fā)射可以由接收實(shí)體所識(shí)別。這可以通過例如對于來自每個(gè)發(fā)射天線的導(dǎo)頻信號發(fā)射使用不同的正交序列來實(shí)現(xiàn)。接入點(diǎn)基于上行鏈路MIMO導(dǎo)頻信號獲得有效上行鏈路信道響應(yīng)Hup。用戶終端基于下行鏈路MIMO導(dǎo)頻信號獲得有效下行鏈路信道響應(yīng)Hdn。然后，一個(gè)實(shí)體(例如接入點(diǎn))向另一實(shí)體(例如用戶終端)發(fā)送其有效信道響應(yīng)?？梢允褂美缇仃嚤扔?jì)算或最小均方誤差(MMSE)計(jì)算，由Hdn和Hup計(jì)算出接入點(diǎn)和用戶終端的校正矩陣。
為了使用矩陣比計(jì)算來得到發(fā)射路徑的Kaptx和Kuttx，首先計(jì)算Nut×Nap矩陣C，如下C‾=H‾upTH‾dn]]>公式(34)其中，一個(gè)元素一個(gè)元素地計(jì)算比率。
將Kaptx的對角元素設(shè)置成等于C的歸一化行的平均值。首先通過使用行中第一個(gè)元素對該行中Nap個(gè)元素的每一個(gè)進(jìn)行比例縮放使C的各行歸一化。然后，將歸一化行的平均值(由矢量 表示)作為Nut個(gè)歸一化行之和除以Nut進(jìn)行計(jì)算。將Kaptx的Nap個(gè)對角元素設(shè)置成等于 的Nap個(gè)元素。由于歸一化，Kaptx的首項(xiàng)元素等于1。
將Kuttx的對角元素設(shè)置成等于C的歸一化列之逆的平均值。首先通過使用Kaptx的第j個(gè)對角元素將該列中的每個(gè)元素進(jìn)行比例縮放，將C的第j(j＝1，……，Nap)列歸一化。然后通過以下步驟計(jì)算歸一化列之逆的平均值(由矢量 表示)(1)對每個(gè)歸一化列取逆，其中，對于逐個(gè)元素取逆，(2)將Nap個(gè)逆歸一化列相加，以及(3)對結(jié)果列中各元素除以Nap獲得 將Kuttx的Nut個(gè)對角元素設(shè)置成等于 的Nut個(gè)元素。
對于MMSE計(jì)算，由Hdn和Hup導(dǎo)出發(fā)射路徑的校正矩陣Kaptx和Kuttx，以使得校準(zhǔn)的下行與上行鏈路信道響應(yīng)之間的均方誤差(MMSE)最小。該條件可以表示為min|(HdnKaptx)T-HupKuttx|2，或者
min|K‾aptxH‾dnT-H‾upK‾uttx|2]]>公式(35)其中，由于Kaptx為對角矩陣，因此KaptxT＝Kaptx。對于公式(35)，將Kaptx第一列第一行中的首項(xiàng)元素設(shè)置成等于1，從而不會(huì)獲得Kapax和Kuttx的所有元素都被設(shè)置為零的平凡解。
為了基于公式(35)獲得Kaptx和Kuttx，可以將均方差(或省略用NapNut去除的方差)計(jì)算為MSE=Σj=1NutΣi=1Nap|hdn,ji·kap,i-hup,ij·kut,j|2,]]>公式(36)其中，hdn，ji是Hdn的第j行第i列中的元素；hup，ji是Hup的第i行第j列中的元素；kap，i是Kaptx的第i個(gè)對角元素，其中，kap，1＝1；以及kut，j是Kuttx的第j個(gè)對角元素，通過關(guān)于kap，i和kut，j對公式(36)取偏導(dǎo)，并將偏導(dǎo)設(shè)置為零，可以獲得最小均方誤差。這些操作的結(jié)果為下式Σj=1Nut(hdn,ji·kap,i-hup,ij·kut,j)·hdn,ji*=0,i=2,······,Nap,]]>公式(37a)以及Σi=1Nap(hdn,ji·kap,i-hup,ij·kut,j)·hup,ij*=0,,j=1,······,Nut,]]>公式(37b)在公式(37a)中，kap，1＝1，因此在這種情形不存在偏導(dǎo)，下標(biāo)i取2至Nap?？梢越獬鲈诜匠探M(37a)和(37b)中Nap+Nut-1個(gè)方程(例如使用矩陣運(yùn)算)，以獲得kap，i和kut，j，它們是在校準(zhǔn)下行鏈路和上行鏈路信道響應(yīng)中使得均方誤差最小的Kaptx和Kuttx的元素。
3、后續(xù)校準(zhǔn)由于存在各種各樣的源，例如，(1)預(yù)校準(zhǔn)測量中的噪聲，(2)現(xiàn)場校準(zhǔn)的非理想信道估計(jì)，(3)在接入點(diǎn)和用戶終端處發(fā)射/接收鏈中的變化，等等，由預(yù)校準(zhǔn)和/或現(xiàn)場校準(zhǔn)獲得的校正矩陣可以能包含誤差。校正矩陣中的誤差導(dǎo)致使用這些矩陣發(fā)送和接收的發(fā)射中包含誤差?？梢赃M(jìn)行后續(xù)校準(zhǔn)來估計(jì)和去除校正矩陣中的誤差。
可以讓信道響應(yīng)矩陣H“對角化”，以獲得MIMO信道的NS個(gè)特征模式，可以這些特征模式看作正交空間信道。該對角化可以通過對H進(jìn)行奇異值分解來實(shí)現(xiàn)。表1說明(1)互易信道的上行鏈路和下行鏈路的有效和校準(zhǔn)信道響應(yīng)，和(2)校準(zhǔn)的下行鏈路和上行鏈路信道響應(yīng)矩陣的奇異值分解。
表1奇異值分解 在表1中，Uap是Hcup的左特征矢量的Nap×Nap酉矩陣，∑是Hcup的奇異值的Nap×Nut對角矩陣，Vut是Hcup的右特征矢量的Nut×Nut酉矩陣，以及“*”表示復(fù)共軛。酉矩陣M具有特性MHM＝I，其中，I表示單位矩陣。由于是互易信道，矩陣Vut*和Uap*還分別是Hcdn的左和右特征矢量的矩陣。接入點(diǎn)和用戶終端可以分別將矩陣Uap和Vut(還稱為發(fā)射矩陣)用于空間處理，并例如通過其角標(biāo)表示。在Gilbert Strang的書名為“Linear Algebra and Its Applications”(第二版，Academic Press出版，1980)的書中更為詳細(xì)地描述了奇異值的分解。
對于互易信道，可以通過一個(gè)無線實(shí)體進(jìn)行奇異值分解，以獲得矩陣Uap和Vut。例如，用戶終端可以獲得校準(zhǔn)的下行鏈路信道響應(yīng)Hcdn，進(jìn)行HcdnT的分解，使用Vut進(jìn)行空間處理，并將Uap通過受控基準(zhǔn)(steered reference)向回發(fā)送到接入點(diǎn)。受控基準(zhǔn)(或操縱導(dǎo)頻信號)是從所有天線在MIMO信道的特征模式上發(fā)射的導(dǎo)頻信號。為了簡單起見，以下描述中假設(shè)對發(fā)射路徑使用正確的矩陣。
用戶終端可以發(fā)射上行鏈路受控基準(zhǔn)，如下xup，m＝Kuttxvut，mpm公式(38)其中，pm是對于受控基準(zhǔn)在特征模式m上發(fā)射的導(dǎo)頻信號碼元；xup，m是特征模式m的上行鏈路受控基準(zhǔn)的發(fā)射矢量；以及vut，m是Vut的第m個(gè)特征矢量或列，其中，V‾ut=v‾ut,1v‾ut,2,······,v‾ut,Nut.]]>
可以將在接入點(diǎn)處收到的上行鏈路受控基準(zhǔn)表示為y‾up,m=H‾upx‾up,m=H‾upK‾uttxv‾ut,mpm=H‾cupv‾ut,mpm=U‾apΣ‾V‾utHv‾ut,mpm=u‾ap,mσmpm]]>公式(39)其中，yup，m是對于特征模式m的上行鏈路受控基準(zhǔn)的接收矢量；σm是∑的第m個(gè)對角元素；以及uap，m是Uap的第m個(gè)特征矢量或列，其中，U‾ap=u‾ap,1u‾ap,2,······,u‾ap,Nap.]]>公式(39)說明在不存在噪聲的條件下在接入點(diǎn)處收到的上行鏈路受控基準(zhǔn)等于uap，mσmpm。從而，基于由用戶終端發(fā)送的上行鏈路受控基準(zhǔn)，接入點(diǎn)可以獲得特征矢量uut，m，m＝1，……，NS。由于NS個(gè)特征矢量的獲得是一次一個(gè)，且由于噪聲的緣故，這NS個(gè)特征矢量彼此可能不是互相正交的。接入點(diǎn)可以對NS個(gè)特征矢量進(jìn)行QR因式分解(例如使用Gram-Schmidt程序)，以獲得正交特征矢量。在任何情形中，接入點(diǎn)獲得發(fā)射矩陣Uap，并將其用于下行鏈路發(fā)射的空間處理。
表2總結(jié)出由用戶終端和接入點(diǎn)為在MIMO信道的特征模式上進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)射和接收進(jìn)行的空間處理。
表2 在表2中，sdn是下行鏈路的數(shù)據(jù)碼元矢量， 是對于下行鏈路的檢測到的碼元的矢量，sup是上行鏈路的數(shù)據(jù)碼元矢量， 是上行鏈路的檢測到的碼元的矢量，其中， 和 分別是sdn和sup的估計(jì)。“檢測到的碼元”是數(shù)據(jù)碼元的估計(jì)。
接入點(diǎn)和用戶終端可以分別使用校正矩陣 和 它們與理想校正矩陣Kaptx和Kuttx相比具有誤差。可以分別使用對角校準(zhǔn)誤差矩陣Q′ap和Q′ut表示 和 中的誤差。于是，可以將矩陣 和 表示為K‾^aptx=K‾aptxQ′‾ap]]>和K‾^uttx=K‾uttxQ′‾ut]]>公式(40)如果接入點(diǎn)通過 發(fā)射MIMO導(dǎo)頻信號，則可以將用戶終端獲得的校準(zhǔn)下行鏈路響應(yīng) 表示為H‾^cdn=H‾dnK‾^aptx=H‾dnK‾aptxQ′‾ap=H‾cdnQ′‾ap]]>公式(41)或者H‾cdn=H‾^cdnQ′‾ap-1,]]>其中，由于 包含誤差，因此 包含誤差。可以將 的奇異值分解表示為H‾^cdnT=U‾^apΣ‾^V‾^utH,]]>其中， 和 分別是因在 中存在誤差而對Uap和Vut的估計(jì)。
為了簡單起見，以下描述后續(xù)校準(zhǔn)的具體實(shí)施例。對于該實(shí)施例，接入點(diǎn)使用 在下行鏈路上發(fā)射MIMO導(dǎo)頻信號，還使用 和 在下行鏈路上發(fā)射受控基準(zhǔn)。下行鏈路受控基準(zhǔn)可以表示為x‾dn,m=K‾^aptxu^‾ap,mpm,]]>其中，U‾^ap=u‾^ap,1u‾^ap,2,······,u‾^ap,Nap.]]>用戶終端能夠基于下行鏈路受控基準(zhǔn)獲得 (這稱為非歸一化發(fā)射矩陣 矩陣Q′ap和Q′ut分別包含 和 中的“真”誤差?？梢詫′ap和Q′ut的猜測分別表示為Qap和Qut?？梢詫ⅰ凹俣ǖ摹毕滦墟溌沸诺蓝x為H‾hyp=H‾^cdnQ‾ap-1]]>公式(42)假定下行鏈路信道是對Hcdn的猜測，并是在假設(shè) 中的誤差為Qap的條件下得到的。
如果用戶終端使用 (由通過下行鏈路MIMO導(dǎo)頻信號獲得的 得到)和 射上行鏈路受控基準(zhǔn)，就可以將接入點(diǎn)獲得的發(fā)射矩陣 表示為U‾^apΣ‾^=H‾^cupV‾^ut=H‾upK‾^uttxV‾^ut=H‾upK‾uttxQ‾′utV‾^ut=H‾cupQ‾′utV‾^ut]]>公式(43)然而，用戶終端不具有Q′ap和Q′ut，而僅具有對它們的猜測Qap和Qut。從而，用戶終端計(jì)算出如果誤差為Qap和Qut則假設(shè)已獲得的未歸一化發(fā)射矩陣 為如下U‾~rx=H‾hypTQ‾utV^ut=(H‾^cdnQ‾ap-1)TQ‾utV‾^ut]]>公式(44)
如果Qap是對Q′ap的完美猜測(在這樣的情形中H‾hypT=H‾cup=H‾cndT]]>)，Qut是對Q′ut的完美猜測，那么公式(44)等于公式(43)。
然后，按照接入點(diǎn)對接收到的上行鏈路受控基準(zhǔn)(例如QR因式分解)所作的處理一樣，對 進(jìn)行同樣的處理，并獲得發(fā)射矩陣Ug，它是類似 的歸一化發(fā)射矩陣。雖然假設(shè)由Qap和Qut表示校準(zhǔn)誤差，用戶終端效仿接入點(diǎn)和用戶終端用于正常操作的處理。接入點(diǎn)將使用矩陣Ug發(fā)射下行鏈路受控基準(zhǔn)。
如果接入點(diǎn)使用Ug和 發(fā)射下行鏈路受控基準(zhǔn)，則可以將用戶終端獲得的發(fā)射矢量Vg表示為V‾gΣ‾gT=H‾^cdnU‾g=H‾dnK‾^aptxU‾g=H‾dnK‾aptxQ‾′apU‾g=H‾cdnQ‾′apU‾g]]>公式(45)同樣，用戶終端不具有Q′ap和Q′ut，而僅具有對它們的猜測Qap和Qut。因此，用戶終端計(jì)算出假設(shè)的發(fā)射矩陣 如下V‾~hyp=H‾hypQ‾apU‾g]]>公式(46)如果Qap是對Q′ap的完美猜測(在這樣的情形中Hhyp＝Hcnd)，公式(46)等于公式(45)。未歸一化發(fā)射矩陣 包括用戶終端發(fā)射矩陣Vg(對應(yīng)于Ug)以及對角矩陣∑g(類似∑)。假設(shè)矩陣 已通過以下方式被用戶終端接收(1)用戶終端使用 和 發(fā)射上行鏈路受控基準(zhǔn)，(2)接入點(diǎn)對收到的上行鏈路受控基準(zhǔn)進(jìn)行其正常處理以得到其發(fā)射矩陣Ug和 (3)接入點(diǎn)使用Ug發(fā)射下行鏈路受控基準(zhǔn)，以及(4)校正矩陣 和 分別具有由矩陣Qap和Qut表示的誤差。
如果矩陣Qap和Qut分別表示在 和 中的真誤差，則公式(44)和(46)是正確的?？梢詫南滦墟溌肥芸鼗鶞?zhǔn)獲得的 與從下行鏈路MIMO導(dǎo)頻信號獲得的 之間差計(jì)算如下E‾=V‾~a-V‾~hyp]]>公式(47)其中，E是 與 之間誤差的Nut×Nap矩陣。誤差矩陣E給出Qap和Qut的猜測精度的表示?？梢允褂米赃m應(yīng)程序(例如MMSE自適應(yīng)程序或最陡下降自適應(yīng)程序)調(diào)整Qap和Qut，以驅(qū)使E逼近零。
對于MMSE自適應(yīng)程序，關(guān)于Qap和Qut的元素計(jì)算E的元素的近似偏導(dǎo)。為便于計(jì)算，可以將Qap和Qut的對角元素(首項(xiàng)元素除外，其被設(shè)置成1.0)的實(shí)部和虛部存儲(chǔ)在長為2(Nap+Nut-2)的實(shí)矢量q中。同樣，可以將E實(shí)部和虛部存儲(chǔ)在長為2NapNut的實(shí)矢量e中?？梢詫的元素對于q的元素的近似偏導(dǎo)表示為Aj,i=∂ej∂qi≅ej(q‾+Δ‾i)-ej(q‾)δ,]]>對于i＝1，……，2(Nap+Nut-2)和j＝1，……，2NapNut公式(48)其中，Δj是長為2(Nap+Nut-2)的矢量，并對于第j個(gè)元素包含有δ的小實(shí)值，其余為零；以及Aj，i是e的第j個(gè)元素對于q的第i個(gè)元素的近似偏導(dǎo)。近似偏導(dǎo)Aj，i可以采用如下方式獲得。首先，將矢量qi計(jì)算為qi＝q+Δi。然后，對于qi(包含Qap，i和Qut，i)估計(jì)由公式(42)、(44)和(46)定義的函數(shù)，以獲得新的假定的發(fā)射矩陣 然后，由 減去 獲得新的誤差矩陣E‾i=V‾~a-V‾~hyp,i,]]>其用于構(gòu)成新的誤差矢量ei。然后，由ei的第j個(gè)元素(在公式(48)中表示為ej(q))減去e的第j個(gè)元素(在公式(48)中表示為ej(q+Δi))。相減的結(jié)果除以δ，獲得Aj，i。
如果在公式(42)、(44)、(46)和(47)中的關(guān)系近似線性，則可以將在q中校準(zhǔn)誤差猜測與實(shí)際校準(zhǔn)誤差之間的差的估計(jì)表示為b＝A-1e公式(49)其中，A是由公式(48)獲得的近似偏導(dǎo)Aj，i的矩陣，b是更新矢量。然后，可以將校準(zhǔn)誤差矢量更新為如下q(n+1)＝b(n)+q(n) 公式(50)其中，q(n)和q(n+1)分別是第n和第(n+1)次迭代的校準(zhǔn)誤差矢量，y(n)是第n次迭代的更新矢量。
可以將上述計(jì)算重復(fù)多次迭代。每次迭代使用由前一次迭代所獲得的更新過的校準(zhǔn)誤差矢量q(n+1)。當(dāng)b(n)足夠小時(shí)，例如，如果‖b(n)‖2＜yth1(其中，‖b(n)‖2是b(n)的元素的幅度的平方和，yth1是閾值)，程序可以終止。完成所有迭代之后，將校準(zhǔn)誤差最后估計(jì)的矩陣表示為Qap，final和Qut，final?？梢詫τ脩艚K端的校正矩陣進(jìn)行更新，以便計(jì)算出校準(zhǔn)誤差，如下K‾^uttx,new=K‾^uttxQ‾ut,final-1]]>公式(51)之后，用戶終端使用 進(jìn)行上行鏈路發(fā)射的空間處理，如圖6所示。用戶終端可以發(fā)送Qap，final給接入點(diǎn)，然后用戶終端可以按照K‾^aptx,new=K‾^aptxQ‾ap,final-1]]>更新它的校正矩陣。
4、系統(tǒng)圖8說明在MIMO系統(tǒng)800中接入點(diǎn)810和用戶終端850的框圖。在下行鏈路上，接入點(diǎn)810、TX數(shù)據(jù)處理器814接收來自數(shù)據(jù)源812的通信數(shù)據(jù)和來自控制器830的信令及其它數(shù)據(jù)。TX數(shù)據(jù)處理器814對不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化、編碼、交織和調(diào)制(例如碼元映射)處理，并提供數(shù)據(jù)碼元。TX空間處理器820對來自TX數(shù)據(jù)處理器814的數(shù)據(jù)碼元進(jìn)行空間處理，并在適當(dāng)時(shí)(例如用于信道估計(jì)、校準(zhǔn)等)在導(dǎo)頻信號碼元中進(jìn)行復(fù)用，利用校正矩陣(如果可行)進(jìn)行比例縮放，并向Nap個(gè)發(fā)射機(jī)單元824a至824ap提供Nap個(gè)發(fā)射碼元流。每個(gè)發(fā)射機(jī)單元824對各自發(fā)射碼元進(jìn)行調(diào)節(jié)，以生成相應(yīng)下行鏈路信號。然后，分別從Nap個(gè)天線826a至826ap將來自發(fā)射機(jī)單元824a至824ap的Nap個(gè)下行鏈路信號發(fā)射出去。
在用戶終端850處，Nut個(gè)天線852a至852ut接收下行鏈路信號，每個(gè)天線將接收信號提供給各自的接收機(jī)單元854。每個(gè)接收機(jī)單元854進(jìn)行與在發(fā)射機(jī)單元824處所進(jìn)行處理相反的處理，并提供接收碼元。RX空間處理器860可以使用校正矩陣(如果可行)進(jìn)行比例縮放，此外還對來自所有Nut個(gè)接收機(jī)單元854的接收碼元進(jìn)行接收機(jī)空間處理，以獲得檢測到的碼元，它們是由接入點(diǎn)所發(fā)送數(shù)據(jù)碼元的估計(jì)。RX數(shù)據(jù)處理器870將檢測到的碼元解調(diào)(或碼元解映射)、去交織和解碼，向數(shù)據(jù)接收裝置872提供解碼數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和/或向控制器880提供解碼數(shù)據(jù)以便進(jìn)行進(jìn)一步處理。
上行鏈路的處理可以與用于下行鏈路的處理相同或不同。由TX數(shù)據(jù)處理器888對數(shù)據(jù)和信令進(jìn)行編碼、交織和調(diào)制，還由TX空間處理器890進(jìn)行空間處理，與導(dǎo)頻信號碼元復(fù)用，以及通過校正矩陣(如果可行)進(jìn)行比例縮放，以獲得發(fā)射碼元。發(fā)射碼元進(jìn)一步經(jīng)由發(fā)射機(jī)單元864a至864ut進(jìn)行處理，以獲得Nut個(gè)上行鏈路信號，然后，通過Nut個(gè)天線852a至852ut向接入點(diǎn)發(fā)射。在接入點(diǎn)810處，上行鏈路信號由天線826接收，由接收機(jī)單元834進(jìn)行調(diào)節(jié)，并由RX空間處理器840和RX數(shù)據(jù)處理器842采用與在用戶終端處相反的方式進(jìn)行處理。
控制器830和880分別控制著在接入點(diǎn)和用戶終端處各個(gè)處理單元的操作?？刂破?30和/或880還可以進(jìn)行用于預(yù)校準(zhǔn)、現(xiàn)場校準(zhǔn)和/或后續(xù)校準(zhǔn)的處理。存儲(chǔ)器單元832和882分別存儲(chǔ)控制器830和880所使用的數(shù)據(jù)和程序代碼。信道估計(jì)器828和878分別基于在上行鏈路和下行鏈路上接收的導(dǎo)頻信號對信道響應(yīng)進(jìn)行估計(jì)。
對于在用戶終端850處的預(yù)校準(zhǔn)，測試信號可以由TX空間處理器890發(fā)送，并由RX空間處理器860測量，以便確定在用戶終端處發(fā)射機(jī)和接收機(jī)單元的不同組合的總增益，如同上面所描述的一樣。控制器880可以(1)獲得發(fā)射機(jī)和接收機(jī)單元的增益矩陣 和 (2)基于 和 導(dǎo)出用戶終端的一個(gè)或多個(gè)校正矩陣。對于現(xiàn)場校準(zhǔn)，控制器880可以獲得有效下行鏈路和上行鏈路信道響應(yīng)Hup和Hdn，并基于Hup和Hdn可以導(dǎo)出用戶終端和接入點(diǎn)的校正矩陣，如同上面所描述的一樣。對于后續(xù)校準(zhǔn)，控制器880可以獲得下行鏈路受控基準(zhǔn)和下行鏈路MIMO導(dǎo)頻信號，確定校準(zhǔn)誤差矩陣Qap，final和Qut，final，利用Qut，Qfinal更新用戶終端的校正矩陣，并將Qap，final發(fā)送回接入點(diǎn)。在接入點(diǎn)810處，控制器830可以進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)、現(xiàn)場校準(zhǔn)和/或后續(xù)校準(zhǔn)處理。
此處所述校準(zhǔn)技術(shù)可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)。例如，可以采用硬件、軟件或它們組合的方式實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)。對于硬件實(shí)現(xiàn)方式，可以在一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號處理器(DSP)、數(shù)字信號處理設(shè)備(DSPD)、可編程邏輯設(shè)備(PLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、處理器、控制器、微控制器、微處理器、用于執(zhí)行此處所述功能的其它電子單元，或它們的組合中，實(shí)現(xiàn)用于進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)、現(xiàn)場校準(zhǔn)和/或后續(xù)校準(zhǔn)的處理單元。
對于軟件實(shí)現(xiàn)方式，可以采用實(shí)現(xiàn)此處所述功能的模塊(例如程序、功能等)實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)技術(shù)。軟件代碼可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元(例如如圖8所示的存儲(chǔ)器單元832或882)中，并由處理器(例如控制器830或880)進(jìn)行。存儲(chǔ)器單元可以實(shí)現(xiàn)在處理器內(nèi)部或處理器外部，在實(shí)現(xiàn)于處理器外部的情形中，可以通過本領(lǐng)域已知的多種方式將其與處理器通信連接。
此處包含標(biāo)題是為了作為參考，并且有助于設(shè)定某些章節(jié)的位置。這些標(biāo)題無意于限制此處在下面所描述的概念的范圍，并且這些概念可以應(yīng)用于整個(gè)說明書中的其它章節(jié)。
前面對于所披露實(shí)施例的描述是為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造或使用本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員易于想到這些實(shí)施例的多種變型，并且在不偏離本發(fā)明精神或范圍的條件下，此處所定義的一般原則可以應(yīng)用于其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明無意于被局限為此處所述的實(shí)施例，而是與同此處所披露的原則和新穎特征一致的最寬范圍相應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種在多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的無線實(shí)體處對發(fā)射機(jī)單元和接收機(jī)單元進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，包括獲得第一接收機(jī)單元與多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的多個(gè)第一總增益，每個(gè)發(fā)射機(jī)單元對應(yīng)一個(gè)第一總增益，每個(gè)第一總增益表明所述第一接收機(jī)單元與相聯(lián)系的發(fā)射機(jī)單元的組合響應(yīng)，其中，所述第一接收機(jī)單元是多個(gè)接收機(jī)單元之一；獲得第一發(fā)射機(jī)單元與多個(gè)接收機(jī)單元的多個(gè)第二總增益，每個(gè)接收機(jī)單元對應(yīng)一個(gè)第二總增益，每個(gè)第二總增益表明所述第一發(fā)射機(jī)單元與相聯(lián)系的接收機(jī)單元的組合響應(yīng)，其中，所述第一發(fā)射機(jī)單元是所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元之一；基于所述多個(gè)第一總增益確定出所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元中每一個(gè)的增益；以及基于所述多個(gè)第二總增益確定出所述多個(gè)接收機(jī)單元中每一個(gè)的增益。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述獲得第一接收機(jī)單元與多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的多個(gè)第一總增益包括，對于多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的每一個(gè)，向該發(fā)射機(jī)單元發(fā)送測試信號，接收來自所述第一接收機(jī)單元的所述測試信號，以及基于收到的所述測試信號與所述發(fā)送測試信號的比，確定所述第一接收機(jī)單元與所述發(fā)射機(jī)單元的第一總增益。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，利用所述第一發(fā)射機(jī)單元的增益對每個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益進(jìn)行歸一化，其中，利用所述第一接收機(jī)單元的增益對每個(gè)接收機(jī)單元的增益進(jìn)行歸一化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括基于所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益和所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益，導(dǎo)出至少一個(gè)校正矩陣，其中，將所述至少一個(gè)校正矩陣用于計(jì)算所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的響應(yīng)和所述多個(gè)接收機(jī)單元的響應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括基于所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益導(dǎo)出第一校正矩陣，其中，所述第一校正矩陣用于計(jì)算所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的響應(yīng)；以及基于所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益導(dǎo)出第二校正矩陣，其中，所述第二校正矩陣用于計(jì)算所述多個(gè)接收機(jī)單元的響應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，所述第一校正矩陣是具有所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益的第一對角矩陣的逆，并且其中，所述第二校正矩陣是具有所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益的第二對角矩陣的逆。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括基于所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益和所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益，導(dǎo)出校正矩陣，其中，將所述校正矩陣應(yīng)用在發(fā)射路徑上，以及用于計(jì)算所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的響應(yīng)和所述多個(gè)接收機(jī)單元的響應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，將所述校正矩陣設(shè)置成具有所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益的第一對角矩陣與具有所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益的第二對角矩陣之比。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括基于所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益和所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益，導(dǎo)出校正矩陣，其中，將所述校正矩陣應(yīng)用在接收路徑上，以及用于計(jì)算所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的響應(yīng)和所述多個(gè)接收機(jī)單元的響應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，將所述校正矩陣設(shè)置成具有所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益的第一對角矩陣與具有所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益的第二對角矩陣之比。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述MIMO通信系統(tǒng)采用正交頻分復(fù)用(OFDM)，其中所述獲得多個(gè)第一總增益，獲得多個(gè)第二總增益，確定所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元中每一個(gè)的增益，以及確定所述多個(gè)接收機(jī)單元中每一個(gè)的增益是針對多個(gè)子頻帶進(jìn)行的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，針對多個(gè)操作點(diǎn)確定所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益和所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，每個(gè)操作點(diǎn)對應(yīng)于不同的增益設(shè)置或不同的溫度。
14.一種多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的設(shè)備，包括多個(gè)發(fā)射機(jī)單元，用于對多個(gè)基帶信號進(jìn)行處理，以便由多個(gè)天線發(fā)射；多個(gè)接收機(jī)單元，用于對來自所述多個(gè)天線的多個(gè)接收信號進(jìn)行處理；以及處理器，用于獲得第一接收機(jī)單元和所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的多個(gè)第一總增益，每個(gè)發(fā)射機(jī)單元對應(yīng)一個(gè)第一總增益，每個(gè)第一總增益表示所述第一接收機(jī)單元與相聯(lián)系的發(fā)射機(jī)單元的組合響應(yīng)，其中，所述第一接收機(jī)單元是所述多個(gè)接收機(jī)單元之一，獲得第一發(fā)射機(jī)單元與所述多個(gè)接收機(jī)單元的多個(gè)第二總增益，每個(gè)接收機(jī)單元對應(yīng)一個(gè)第二總增益，每個(gè)第二總增益表示所述第一發(fā)射機(jī)單元與相聯(lián)系的接收機(jī)單元的組合響應(yīng)，其中，所述第一發(fā)射機(jī)單元是所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元之一，基于所述多個(gè)第一總增益確定出所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元中每一個(gè)的增益，以及基于所述多個(gè)第二總增益確定出所述多個(gè)接收機(jī)單元中每一個(gè)的增益。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其中，所述處理器還用于基于所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益導(dǎo)出第一校正矩陣，其中，所述第一校正矩陣用于計(jì)算所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的響應(yīng)；以及基于所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益導(dǎo)出第二校正矩陣，其中，所述第二校正矩陣用于計(jì)算所述多個(gè)接收機(jī)單元的響應(yīng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其中，所述處理器還用于基于所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益和所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益，導(dǎo)出校正矩陣，其中，將所述校正矩陣應(yīng)用在發(fā)射路徑上，以及用于計(jì)算所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的響應(yīng)和所述多個(gè)接收機(jī)單元的響應(yīng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的設(shè)備，其中，所述處理器還用于基于所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益和所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益，導(dǎo)出校正矩陣，其中，將所述校正矩陣應(yīng)用在接收路徑上，以及用于計(jì)算所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的響應(yīng)和所述多個(gè)接收機(jī)單元的響應(yīng)。
18.一種包括根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備的用戶終端。
19.一種包括根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備的接入點(diǎn)。
20.一種多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的設(shè)備，包括用于獲得第一接收機(jī)單元與多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的多個(gè)第一總增益的裝置，每個(gè)發(fā)射機(jī)單元對應(yīng)一個(gè)第一總增益，每個(gè)第一總增益表示所述第一接收機(jī)單元與相聯(lián)系的發(fā)射機(jī)單元的組合響應(yīng)，其中，所述第一接收機(jī)單元是多個(gè)接收機(jī)單元之一；用于獲得第一發(fā)射機(jī)單元與所述多個(gè)接收機(jī)單元的多個(gè)第二總增益的裝置，每個(gè)接收機(jī)單元對應(yīng)一個(gè)第二總增益，每個(gè)第二總增益表示所述第一發(fā)射機(jī)單元與相聯(lián)系的接收機(jī)單元的組合響應(yīng)，其中，所述第一發(fā)射機(jī)單元是所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元之一；用于基于所述多個(gè)第一總增益確定出所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元中每一個(gè)的增益的裝置；以及用于基于所述多個(gè)第二總增益確定出所述多個(gè)接收機(jī)單元中每一個(gè)的增益的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的設(shè)備，還包括用于基于所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益導(dǎo)出第一校正矩陣的裝置，其中，所述第一校正矩陣用于計(jì)算所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的響應(yīng)；以及用于基于所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益導(dǎo)出第二校正矩陣的裝置，其中，所述第二校正矩陣用于計(jì)算所述多個(gè)接收機(jī)單元的響應(yīng)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的設(shè)備，還包括基于所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益和所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益導(dǎo)出校正矩陣的裝置，其中，將所述校正矩陣應(yīng)用在發(fā)射路徑上，以及用于計(jì)算所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的響應(yīng)和所述多個(gè)接收機(jī)單元的響應(yīng)。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的設(shè)備，還包括基于所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益和所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益導(dǎo)出校正矩陣的裝置，其中，將所述校正矩陣應(yīng)用在接收路徑上，以及用于計(jì)算所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的響應(yīng)和所述多個(gè)接收機(jī)單元的響應(yīng)。
24.一種在多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的無線實(shí)體處對發(fā)射機(jī)單元和接收機(jī)單元進(jìn)行校準(zhǔn)的方法，包括進(jìn)行第一校準(zhǔn)，以獲得所述無線實(shí)體處多個(gè)發(fā)射機(jī)單元中每一個(gè)的增益，以及獲得所述無線實(shí)體處多個(gè)接收機(jī)單元中每一個(gè)的增益，其中所述第一校準(zhǔn)是基于通過所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元發(fā)送并通過所述多個(gè)接收機(jī)單元接收的多個(gè)測試信號進(jìn)行的；以及基于所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益和所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益導(dǎo)出至少一個(gè)校正矩陣，其中，所述至少一個(gè)校正矩陣用于計(jì)算所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的響應(yīng)和所述多個(gè)接收機(jī)單元的響應(yīng)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括進(jìn)行第二校準(zhǔn)，以確定所述無線實(shí)體的至少一個(gè)已更新校正矩陣，其中所述第二校準(zhǔn)是基于所述MIMO系統(tǒng)中下行鏈路的信道響應(yīng)估計(jì)和上行鏈路的信道響應(yīng)估計(jì)進(jìn)行的。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括進(jìn)行第三校準(zhǔn)，以確定在所述至少一個(gè)校正矩陣中的誤差，其中所述第三校準(zhǔn)是基于與所述無線實(shí)體交換的兩個(gè)不同導(dǎo)頻信號進(jìn)行的；以及基于所述至少一個(gè)校正矩陣中確定的誤差，更新所述至少一個(gè)校正矩陣。
27.一種多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的設(shè)備，包括多個(gè)發(fā)射機(jī)單元，用于對多個(gè)基帶信號進(jìn)行處理，以便由多個(gè)天線發(fā)射；多個(gè)接收機(jī)單元，用于對來自所述多個(gè)天線的多個(gè)接收信號進(jìn)行處理；以及處理器，用于進(jìn)行第一校準(zhǔn)，以獲得所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元中每一個(gè)的增益，以及獲得所述多個(gè)接收機(jī)單元中每一個(gè)的增益，其中所述第一校準(zhǔn)是基于通過所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元發(fā)送并通過所述多個(gè)接收機(jī)單元接收的多個(gè)測試信號進(jìn)行的，以及基于所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益和所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益導(dǎo)出至少一個(gè)校正矩陣，其中，所述至少一個(gè)校正矩陣用于計(jì)算所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的響應(yīng)和所述多個(gè)接收機(jī)單元的響應(yīng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的設(shè)備，其中，所述處理器還用于進(jìn)行第二校準(zhǔn)，以確定至少一個(gè)已更新校正矩陣，其中所述第二校準(zhǔn)是基于所述MIMO系統(tǒng)中下行鏈路的信道響應(yīng)估計(jì)和上行鏈路的信道響應(yīng)估計(jì)進(jìn)行的。
29.根據(jù)權(quán)利要求27的設(shè)備，其中，所述處理器還用于進(jìn)行第三校準(zhǔn)，以確定所述至少一個(gè)校正矩陣中的誤差，其中所述第三校準(zhǔn)是基于通過所述多個(gè)接收機(jī)單元接收的兩個(gè)不同導(dǎo)頻信號進(jìn)行的；以及基于所述至少一個(gè)校正矩陣中確定的誤差，更新所述至少一個(gè)校正矩陣。
30.一種多輸入多輸出(MIMO)通信系統(tǒng)中的設(shè)備，包括用于進(jìn)行第一校準(zhǔn)以獲得多個(gè)發(fā)射機(jī)單元中每一個(gè)的增益以及獲得多個(gè)接收機(jī)單元中每一個(gè)的增益的裝置，其中所述第一校準(zhǔn)是基于通過所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元發(fā)送并通過所述多個(gè)接收機(jī)單元接收的多個(gè)測試信號進(jìn)行的；以及用于基于所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益和所述多個(gè)接收機(jī)單元的增益導(dǎo)出至少一個(gè)校正矩陣的裝置，其中，所述至少一個(gè)校正矩陣用于計(jì)算所述多個(gè)發(fā)射機(jī)單元的響應(yīng)和所述多個(gè)接收機(jī)單元的響應(yīng)。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的設(shè)備，還包括用于進(jìn)行第二校準(zhǔn)以確定至少一個(gè)已更新校正矩陣的裝置，其中所述第二校準(zhǔn)是基于所述MIMO系統(tǒng)中下行鏈路的信道響應(yīng)估計(jì)和上行鏈路的信道響應(yīng)估計(jì)進(jìn)行的。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的設(shè)備，還包括用于進(jìn)行第三校準(zhǔn)以確定所述至少一個(gè)校正矩陣中的誤差的裝置，其中所述第三校準(zhǔn)是基于通過所述多個(gè)接收機(jī)單元接收的兩個(gè)不同導(dǎo)頻信號進(jìn)行的；以及用于基于所述至少一個(gè)校正矩陣中確定的誤差更新所述至少一個(gè)校正矩陣的裝置。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于校準(zhǔn)在無線實(shí)體處的發(fā)射鏈和接收鏈的技術(shù)。對于預(yù)校準(zhǔn)，獲得接收機(jī)單元與發(fā)射鏈中N個(gè)發(fā)射機(jī)單元的N個(gè)第一總增益。每個(gè)第一總增益是該接收機(jī)單元與相聯(lián)系的發(fā)射機(jī)單元的組合響應(yīng)。此外還獲得發(fā)射機(jī)單元與接收鏈中N個(gè)接收機(jī)單元的N個(gè)第二總增益。每個(gè)第二總增益是用于該發(fā)射機(jī)單元與相聯(lián)系的接收機(jī)單元的組合響應(yīng)?；诘谝缓偷诙傇鲆娲_定出每個(gè)發(fā)射機(jī)單元的增益和每個(gè)接收機(jī)單元的增益。然后，基于發(fā)射機(jī)單元的增益和接收機(jī)單元的增益，導(dǎo)出至少一個(gè)校正矩陣，并將其用于計(jì)算這些單元的響應(yīng)。
文檔編號H04J99/00GK1961551SQ200580017633
公開日2007年5月9日 申請日期2005年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月2日
發(fā)明者哈坎·伊納諾古盧 申請人:高通股份有限公司