專利名稱：多輸入多輸出通信系統(tǒng)和發(fā)送站的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此公開的實施方式致力于提供一種MIMO通信系統(tǒng)和發(fā)送站。這 些實施方式在其中例如將預(yù)編碼多輸入多輸出(MIMO)系統(tǒng)應(yīng)用至移動 無線通信系統(tǒng)中的上行鏈路通信的情況下是優(yōu)選的。
背景技術(shù)：
在作為第三代移動無線通信系統(tǒng)的第三代合作伙伴計劃(3GPP)中 考察的長期演進(jìn)(LTE)規(guī)范中已經(jīng)考察了預(yù)編碼MIMO系統(tǒng)。下面描 述的日本特開2007-110664號公報也描述了預(yù)編碼MIMO系統(tǒng)。
在預(yù)編碼MIMO系統(tǒng)中，限定了預(yù)定的多組預(yù)編碼矩陣(PM)(下 面稱為"碼本")。接收站利用公知信號(基準(zhǔn)信號)來選擇可以獲得最優(yōu) 接收特性的預(yù)編碼矩陣(通過該預(yù)編碼矩陣)，并且向發(fā)送站通知此信息 (索引)。發(fā)送站基于從接收站通知的索引來選擇預(yù)編碼矩陣，將發(fā)送信 號乘以該預(yù)編碼矩陣(預(yù)編碼矩陣的元素)(作為加權(quán)因子)，并且發(fā)送 所得結(jié)果。因而，可以增加從發(fā)送站到接收站的無線通信的吞吐量。
在預(yù)編碼MIMO系統(tǒng)中，可以選擇從發(fā)送站向接收站同時發(fā)送的數(shù) 據(jù)段的最佳數(shù)量(流的數(shù)量)。流的數(shù)量有時可以稱為秩(rank)，選擇最 佳秩有時可以稱為秩自適應(yīng)。
例如，在LTE規(guī)范(參見以下的3GPPTS36.211 V8丄0(2007.12.20)) 中，關(guān)于從基站向用戶設(shè)備(UE)的方向中的下行鏈路(DL)通信，在 發(fā)送天線數(shù)為4的情況下，限定四個秩l、 2、 3以及4，其中針對對應(yīng)秩 限定16種類型(總計64種類型)的PM。
UE在64種類型的PM中選擇估計獲取最優(yōu)接收特性的PM，并將 此編號(索引)報告給基站?；纠镁哂兴鶊蟾婢幪柕腜M執(zhí)行下行 鏈路發(fā)送。情況下,在LTE規(guī)范(參見3GPPTS36.211 V8丄0 (2007.12.20))中限定了總計9種類型的PM。具體來說，分別地，在秩 1的情況下的PM組由下式(1)表示，在秩2的情況下的PM組由下式 (2)表示。應(yīng)注意到，當(dāng)發(fā)送天線數(shù)被限定為L (L為2或以上的整數(shù))， 并且發(fā)送流的數(shù)量(秩)被限定為M (M為1或以上的整數(shù))時，Vl, m, n表示LxM矩陣的PM的組合(碼本)中的第N個PM。
V2,1,0 =
V，
1
0
1
:萬
，vul =
萬
Y 2,2,0
丄
71
1
1 0 0 1
，"丄4 —
萬
V",=
:萬
1
.一/
1 1 1 -1
v…=丄
(1)
(2 )
等式(2)中的2x2矩陣是單位矩陣，等式(1)中的2xl矩陣對 應(yīng)于各單位矩陣中的提取的列分量。因為乘以總發(fā)送功率為1的值作為 歸一化系數(shù)，所以2 x 1矩陣精確地是單位矩陣的常數(shù)倍的列分量。
類似的是，當(dāng)發(fā)送天線數(shù)為4時，在秩4的情況下的4x4矩陣(16 種類型)為單位矩陣，在秩3的情況下的4 x 3矩陣、在秩2的情況下的 4 x 2矩陣、以及在秩1的情況下的4 x 1矩陣分別對應(yīng)于各個單位矩陣中 的提取的列分量。具體來說，除了秩l以外的PM的矩陣都相互正交。
在蜂窩系統(tǒng)中，減小l正的功耗是很重要的。對于減小功耗，改進(jìn) UE的用于發(fā)送信號的放大器的功效是有效的。當(dāng)從發(fā)送信號的角度來考 慮放大器的功效時，希望減小發(fā)送信號的峰均功率比(PAPR)。
已經(jīng)提出了正交頻分復(fù)用(OFDM)系統(tǒng)為善于應(yīng)付寬帶無線電通 信中的多通道中的頻率選擇性衰落的無線接入系統(tǒng)。然而，這種系統(tǒng)采 用多載波發(fā)送，致使發(fā)送信號的PAPR趨于增加。從UE的功效的角度來 看，它不適用于蜂窩系統(tǒng)中的上行鏈路(從UE到基站的無線鏈路)的發(fā)
因此，作為LTE規(guī)范中的上行鏈路(UL)的發(fā)送系統(tǒng)，提出了下面 描述的系統(tǒng)。具體來說，在這種系統(tǒng)中，發(fā)送器在時域中將循環(huán)前綴(CP) 添加至有效符號以執(zhí)行單載波發(fā)送，并且接收器執(zhí)行頻率均衡。這種系
7統(tǒng)的示例包括單載波頻分多址(SC-FDMA)系統(tǒng)。
在單載波發(fā)送中，在時域?qū)Πl(fā)送數(shù)據(jù)信號或發(fā)送與接收之間的公知 信號(基準(zhǔn)信號或?qū)ьl信號)進(jìn)行復(fù)用，從而與其中在頻域?qū)?shù)據(jù)信號 或公知信號進(jìn)行復(fù)用的OFDM相比，可以抑制PAPR。
因為隨著放大器輸出功率的增加，放大器的功率增加效率也增加， 所以希望使工作點盡可能地靠近輸出功率的最大值。然而，當(dāng)輸出功率 超出固定閾值(飽和功率)時，可能出現(xiàn)作為發(fā)送信號不能容忍的非線 性失真。因此，在失真與功率增加效率之間存在折衷關(guān)系。
隨著發(fā)送信號的PAPR變小，可以減小工作點與閾值之間的差(退
避量(back-off))(例如，參見圖3)。主要使用PAPR作為評估設(shè)計放大
器所必須的退避量的指數(shù)，但在下面描述的2004年5月的
Motorola"Comparison of PAR and Cubic Metric for Power De-rating"
(Rl-040642, TSGRANWG1 #37)中還提出了由下式(3)表示的原始
立方度量(原始CM (raw Cubic Metric))的評估指數(shù)?？梢岳迷糃M
通過下面的等式(4)來限定相^f"退避量。
rawCM = 20 "og 10((v 一 worn3),饑、.) (3 )
CM-[麗CM — 20*logl0((v—norm—re。謡)]/M ... (4) 從等式(4)獲取的值稱為立方度量(CM)。與利用PAPR計算出的 退避量相比，這個值接近實際值。在等式(3)和(4)中，v—norm表示 歸一化輸入信號的振幅，而v一normjef表示作為基準(zhǔn)的信號的振幅。而 且，()^表示采用均方根，M是由放大器的特性而確定的值。
在現(xiàn)有LTE規(guī)范(3GPPTS36.211 V8丄0 (2007.12.20))中，僅針對 下行鏈路(DL)通信(多載波發(fā)送)考察了預(yù)編碼MIMO系統(tǒng)的應(yīng)用， 與UE相比，其中PAPR的增加不是問題。

發(fā)明內(nèi)容
本實施方式的目的之一是當(dāng)將預(yù)編碼MIMO系統(tǒng)例如應(yīng)用至單載波 發(fā)送(移動通信系統(tǒng)中的UL通信)時抑制PAPR的增加。
除了前述目的以外，本發(fā)明的另一目的提供從后述的用于執(zhí)行本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中例示的、并且不能從現(xiàn)有技術(shù)獲取的構(gòu)造導(dǎo)出的操 作和效果。
為了實現(xiàn)前述目的，本說明書描述了下面的"MIMO通信系統(tǒng)和發(fā)送站"。
(O這里公開的MIMO通信系統(tǒng)的一個實施方式是多輸入多輸出 (MIMO)通信系統(tǒng)，該多輸入多輸出通信系統(tǒng)包括從多個發(fā)送天線發(fā)送 多個發(fā)送流的發(fā)送站、和利用多個接收天線接收發(fā)送流并且再現(xiàn)各個發(fā) 送流的接收站，該MIMO通信系統(tǒng)包括乘法裝置，其將加權(quán)因子與各 個接收到的發(fā)送流相乘；和產(chǎn)生裝置，其針對復(fù)用至任一個發(fā)送天線的 各個發(fā)送流在一對加權(quán)因子之間產(chǎn)生不平衡振幅。
(2) 這里描述的發(fā)送站的一個實施方式是多輸入多輸出(MIMO) 通信系統(tǒng)中的發(fā)送站，該多輸入多輸出通信系統(tǒng)包括利用多個發(fā)送天線 發(fā)送多個發(fā)送流的發(fā)送站、和利用多個接收天線接收發(fā)送流并且再現(xiàn)各 個接收到的發(fā)送流的接收站，該發(fā)送站包括加權(quán)因子乘法單元，其將 加權(quán)因子乘以各個發(fā)送流；和控制單元，其可以進(jìn)行操作以針對復(fù)用至 任一個發(fā)送天線的各個發(fā)送流而為一對加權(quán)因子產(chǎn)生不平衡振幅。
(3) 所述控制單元可以將在如下的單位矩陣中的各個行元素之間產(chǎn) 生了所述不平衡振幅的行元素設(shè)置為加權(quán)因子，所述單位矩陣構(gòu)成與發(fā) 送流數(shù)量對應(yīng)的預(yù)編碼矩陣。
(4) 所述控制單元還可以包括保持碼本的存儲器，所述碼本包括根
據(jù)發(fā)送流的數(shù)量的多組單位矩陣，并且從所述碼本選擇中作為設(shè)置對象 的單位矩陣。
(5) 可以針對所述系統(tǒng)或由所述接收站形成的每一個小區(qū)來優(yōu)化所 述不平衡振幅。
(6) 可以基于放大所述發(fā)送流的發(fā)送功率的放大器的特性來優(yōu)化所 述不平衡振幅。
(7) 所述控制單元可以根據(jù)所述發(fā)送站的發(fā)送功率來控制所述不平 衡振幅。
(8) 在所述發(fā)送天線的數(shù)量為2并且所述發(fā)送流的數(shù)量為2的情況下的所述預(yù)編碼矩陣可以是由下面的等式(6)獲取的矩陣、對由等式(6)
獲取的矩陣中的多行重新排列而獲取的矩陣、對由等式(6)獲取的矩陣 中的多列重新排列而獲取的矩陣、以及對由等式(6)獲取的矩陣中的多 行和多列重新排列而獲取的矩陣中的任一個，其中，cc表示振幅不平衡程
<formula>formula see original document page 10</formula>(6 )
(9)在所述發(fā)送天線的數(shù)量為2N (N為2或更大的整數(shù))的情況 下的所述預(yù)編碼矩陣可以通過將由下面的等式(6)獲取的2 x 2預(yù)編碼 矩陣、對由等式(6)獲取的矩陣中的多行重新排列而獲取的矩陣、對由 等式(6)獲取的矩陣中的多列重新排列而獲取的矩陣、以及對由等式(6) 獲取的矩陣中的多行和多列重新排列而獲取的矩陣中的任一個矩陣組合 為矩陣元素而形成，其中，不平衡程度表示為a。
<formula>formula see original document page 10</formula>(6 )
(10)在所述發(fā)送天線的數(shù)量為4并且所述發(fā)送流的數(shù)量為2的情 況下的所述預(yù)編碼矩陣可以是由下面的等式(8)獲取的矩陣、對由等式
(8)獲取的矩陣中的多行重新排列而獲取的矩陣、對由等式(8)獲取 的矩陣中的多列重新排列而獲取的矩陣、以及對由等式(8)獲取的矩陣 中的多行和多列重新排列而獲取的矩陣中的任一個，在所述發(fā)送天線的 數(shù)量為4并且所述發(fā)送流的數(shù)量為3的情況下的所述預(yù)編碼矩陣可以是 由下面的等式(9)獲取的矩陣、對由等式(9)獲取的矩陣中的多行重 新排列而獲取的矩陣、對由等式(9)獲取的矩陣中的多列重新排列而獲 取的矩陣、以及對由等式(9)獲取的矩陣中的多行和多列重新排列而獲 取的矩陣中的任一個，在所述發(fā)送天線的數(shù)量為4并且所述發(fā)送流的數(shù) 量為4的情況下的所述預(yù)編碼矩陣可以是由下面的等式(10)獲取的矩 陣、對由等式(10)獲取的矩陣中的多行重新排列而獲取的矩陣、對由 等式(10)獲取的矩陣中的多列重新排列而獲取的矩陣、以及對由等式
(10)獲取的矩陣中的多行和多列重新排列而獲取的矩陣中的任一個。u42(a,e(,)，e(2))=
u43(a，e(1)，e(2))=
U2 2(o:,e(1)).
u22(a，e(2))
2x1
a2x1 u2(a,e(2))
e ，《)
(8 )
(9 )
U44(a 2))=
U 0 )
CwLA2x2 U2(a,e(2))— 其中，a表示振幅不平衡程度，Cw表示歸一化系數(shù)。 根據(jù)所公開的技術(shù)，當(dāng)將預(yù)編碼MIMO系統(tǒng)應(yīng)用至從作為發(fā)送站的 一個實施例的UE向作為接收站的一個實施例的基站的方向(上行鏈路) 中的通信時，可以抑制PAPR的增加。
本發(fā)明(實施方式)的其他目的和優(yōu)點的一部分將在下面的描述中 加以闡述， 一部分將從描述中顯見，或者可以通過對本發(fā)明的實踐而獲 知。通過在所附權(quán)利要求中具體指出的部件和組合，將認(rèn)識并獲得本發(fā) 明的目的和優(yōu)點。
應(yīng)當(dāng)明白，前述一般性描述和下面的詳細(xì)描述僅是示例性和說明性 的，而不對如權(quán)利要求所述的本發(fā)明構(gòu)成限制。


圖1是例示根據(jù)實施方式的MIMO無線通信系統(tǒng)的構(gòu)造的實施例的 框圖2是例示圖1中所示的PM乘法單元的構(gòu)造的實施例的框圖；以及 圖3是例示作為發(fā)送站的一個實施例的UE使用的放大器的輸入/輸 出功率特性的實施例的曲線圖。
具體實施例方式
參照附圖，對實施方式進(jìn)行描述。下面的實施方式僅是例示性的， 而不是排除下面未描述的各種修改例或技術(shù)應(yīng)用。具體來說，在不脫離 這些實施方式的范圍的情況下，可以將這些實施方式實施為按各種形式 進(jìn)行修改(例如，通過組合各個實施方式而實施)。概述當(dāng)將預(yù)編碼MIMO系統(tǒng)僅僅應(yīng)用至UL通信以增加UL的吞吐量時， 在除了秩1的情況以外的其他情況下，針對每一個發(fā)送天線復(fù)用發(fā)送信 號。結(jié)果，PAPR (或原始CM)趨于增加。這種增加可能導(dǎo)致UE的功 耗增加。
鑒于這種情況，為了減小因?qū)㈩A(yù)編碼MIMO系統(tǒng)應(yīng)用至UL通信而 造成的PAPR增加，將如下的單位矩陣U用于與UL的多個發(fā)送流相乘 的預(yù)編碼矩陣(PM):在所述單位矩陣U中，使行分量之間(列中的元 素之間)的不平衡振幅可變。優(yōu)選的是，使振幅可以根據(jù)UE的放大器的 特性或發(fā)送功率而變化。如下所示，隨著不平衡振幅的減小，可以減小 PAPR。
例如，2 x 2單位矩陣U2的一般性等式可以用下面的等式(5)來表
示
-6u.
(5)
當(dāng)用01作為參數(shù)來表示(問2/|^2)1/2的不平衡振幅時，在這種情況下的 PM可以用下面的等式(6)來表示
(6 )
-aexp(-exp(-/《)_
因為ee僅對所有發(fā)送信號都產(chǎn)生相同的相位旋轉(zhuǎn)并且不影響特性， 所以它可以是可選值。應(yīng)注意到，PM可以是通過將由等式(6)表示的 矩陣中的行分量重新排列而獲取的矩陣、通過將由等式(6)表示的矩陣 中的列分量重新排列而獲取的矩陣、或者通過將由等式(6)表示的矩陣 中的列分量和行分量重新排列而獲取的矩陣。
從等式(6)和等式(3)，例如，a與原始CM之間的關(guān)系理論上如 下面表1中所示。
a與原始CM之間的關(guān)系
raw CM [dB]a
00.250.50.75
QPSK3.393.944.825.325.46
16qAM4.85.155.746.096.18
12具體來說，隨著a的減小，原始CM可以減小?？梢韵胂蟮剑S著 a的減小，預(yù)編碼MIMO的效果變小。例如，在a-0的情況下，獲取與 不執(zhí)行預(yù)編碼MIMO的情況對應(yīng)的吞吐量特性。在a = 1的情況下，獲 取與常規(guī)情況(其中將應(yīng)用至DL的預(yù)編碼MIMO簡單地應(yīng)用至UL的 情況)對應(yīng)的原始CM。
換句話說，當(dāng)將LTE規(guī)范中的針對DL通信限定的2 x 2 PM應(yīng)用 至UL通信時，相對于單個流的QPSK中的3.39 [dB]，原始CM增加至 5.46 [dB]，而相對于16QAM中的4.8[dB]，原始CM增加至6.18 [dB〗。
應(yīng)注意到，PM組可以對于系統(tǒng)中的UE是共同的，或者可以針對一 部分UE或所有UE而不同。在后一情況中，UE可以基于本身站的放大 器的特性或當(dāng)前發(fā)送功率而自主選擇優(yōu)選或最佳ot，并且可以向基站報告 選定的a。
在蜂窩系統(tǒng)中，可能存在如下的情況其中基站按使得位于靠近小 區(qū)末端(遠(yuǎn)離基站)的位置的UE的發(fā)送功率大于位于靠近小區(qū)中央(靠 近基站)的位置的UE的發(fā)送功率的方式來控制UE的發(fā)送功率(PUE)。
在這種情況下，位于小區(qū)中央的UE的退避量顯然相對大于位于小 區(qū)末端的UE的退避量，從而位于小區(qū)中央的UE可以發(fā)送具有更大原始 CM的信號(例如，參見圖3)。
具體來說，具有相對更大的退避量并且提供得起發(fā)送功率的UE可 以選擇更大的a。結(jié)果，可以改進(jìn)根據(jù)預(yù)編碼MIMO的UL的吞吐量。
另一方面，對于位于小區(qū)末端附近并且不那么負(fù)擔(dān)得起發(fā)送功率的 UE，不執(zhí)行預(yù)編碼MIMO， a = 0。另選的是，建立等式a-0.25，由此， 可以在抑制CM的增加量的同時改進(jìn)根據(jù)預(yù)編碼MIMO的吞吐量。
可以從UE發(fā)送而不會使放大器失真的發(fā)送功率PUE (最大發(fā)送功率 P腿)可以例如由Pue (P讓)SPsa廣CM[dB]來表示，其中，放大器的飽 和功率被限定為Psat，而從等式(4)計算出的值(退避量)被限定為CM (參見圖3)。 CM的值根據(jù)放大器的特性和發(fā)送信號的屬性來確定。如 上所述，有時從基站控制UE的發(fā)送功率PUE。
因此，例如，a的最佳值可以被限定為滿足下面等式(7)的最大cu應(yīng)注意到，CM (a)表示CM是a的函數(shù)。 C^+CM(a) …(7)
接下來，考慮其中發(fā)送天線數(shù)大于2的情況。如果每一個發(fā)送天線 多于2個流地復(fù)用發(fā)送信號，則CM可能顯著增加。因此，優(yōu)選的是， 避免這種情況。
當(dāng)發(fā)送天線數(shù)為4并且秩為2時，假定由在發(fā)送天線數(shù)為2的情況 下的PM (由上述等式(6)表示)的組合來形成PM，如下面等式(8) 中所示。應(yīng)注意到，Cw是歸一化系數(shù)。
u42(a,e0),e(2))=
u22(a,e(1))'
U22(a,0(2))
C 8 )
類似的是，在秩3和秩4的情況下，PM可以由發(fā)送天線數(shù)為2的情 況下的PM的組合來形成，如分別由下列等式(9)和(10)表示。
U4 3(a,e(')，e(2))-丄
u2("，e('))
a-
C 9 )
u4,4(a，e(",e(2))=
a
2x2
，e ,《)
(10)
u2(a,e(") cw L a2x2 u2(a,e，
等式(9)中的A^和等式(10)中的A2x2表示具有充分小于a的系 數(shù)(它可以為0)的矩陣，并且表示它們分別具有2 x 1和2 x 2的維度。
在發(fā)送天線數(shù)為4而秩為2的情況下的PM可以是通過將從等式(8) 獲取的矩陣中的行分量重新排列而獲取的矩陣，可以是通過將從等式(8) 獲取的矩陣中的列分量重新排列而獲取的矩陣，并且可以是通過將從等 式(8)獲取的矩陣中的行分量和列分量重新排列而獲取的矩陣。
類似的是，在發(fā)送天線數(shù)為4而秩為3的情況下的PM可以是通過 將從等式(9)獲取的矩陣中的行分量重新排列而獲取的矩陣，可以是通 過將從等式(9)獲取的矩陣中的列分量重新排列而獲取的矩陣，并且可 以是通過將從等式(9)獲取的矩陣中的行分量和列分量重新排列而獲取 的矩陣。
在發(fā)送天線數(shù)為4并且秩為4的情況下的PM可以是通過將從等式 (10)獲取的矩陣中的行分量重新排列而獲取的矩陣，可以是通過將從 等式(10)獲取的矩陣中的列分量重新排列而獲取的矩陣，并且可以是通過將從等式(10)獲取的矩陣中的行分量和列分量重新排列而獲取的 矩陣。
具有更大維度的PM可以由U2.2 (a， 0)的組合來形成。在這種情 況下，PM可以是通過將矩陣中的行分量重新排列而獲取的矩陣，可以是 通過將矩陣中的列分量重新排列而獲取的矩陣，并且可以是通過將矩陣 中的行分量和列分量重新排列而獲取的矩陣。 —個實施方式
接下來，詳細(xì)描述如上所述的對PM使用其中在矩陣的列分量之間 產(chǎn)生不平衡振幅oc (可變)的單位矩陣的MIMO通信系統(tǒng)的具體實施例。
圖1是例示根據(jù)實施方式的MIMO通信系統(tǒng)的構(gòu)造的實施例的框 圖。圖1所示系統(tǒng)例如包括至少一個發(fā)送站10和至少一個接收站30。發(fā) 送站10例如是UE，而接收站30例如是基站(BS或eNodeB)。下面， 基于上述關(guān)系的假設(shè)，假定將諸如SC-FDMA系統(tǒng)的單載波發(fā)送(與多 載波發(fā)送相比，單載波發(fā)送可以減小PAPR)應(yīng)用于UL通信。 (關(guān)于發(fā)送站10)
如圖1所示，發(fā)送站10例如包括編碼/調(diào)制單元11、預(yù)編碼矩陣(PM) 乘法單元12、碼本指示符(CBI)確定單元13、切換器(SW) 14、發(fā)送 器15、分配器16和19、多個(在此情況下為2個)天線17和18，以及 接收器20。
編碼/調(diào)制單元11利用預(yù)定編碼系統(tǒng)對發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并 且利用預(yù)定調(diào)制系統(tǒng)調(diào)制己編碼數(shù)據(jù)。編碼系統(tǒng)的示例包括糾錯編碼， 如turbo編碼或巻積編碼。調(diào)制系統(tǒng)的示例包括多值正交調(diào)制系統(tǒng)，如 QPSK、 16QAM、 64QAM等。編碼系統(tǒng)和/或調(diào)制系統(tǒng)可以根據(jù)接收站 30與編碼/調(diào)制單元11之間的傳播路徑的環(huán)境而自適應(yīng)地改變(自適應(yīng) 調(diào)制和編碼(AMC)控制)。
PM乘法單元12具有保持了多組預(yù)編碼矩陣(PM)的碼本(存儲器) 121 。 PM乘法單元12基于從接收站30報告的預(yù)編碼矩陣指示符(PMI) 而從碼本121選擇對應(yīng)PM (預(yù)編碼矩陣)，并且將從編碼/調(diào)制單元11 獲取的調(diào)制信號序列乘以該P(yáng)M (PM的元素)(作為加權(quán)因子)。例如，
15通過接收器20接收并提取(檢測)PMI，作為控制信道的信號。
應(yīng)注意到，本實施方式中的碼本121保持由等式(8)、 (9)以及(10) 表示的多組PM， g卩，其中在對應(yīng)于發(fā)送流數(shù)量的矩陣中的各列中的元素 之間產(chǎn)生不平衡振幅ct的多組單位矩陣U。
這里考慮的是其中發(fā)送天線數(shù)為2并且發(fā)送流的數(shù)量為2的情況。 PM乘法單元12具有碼本121、加權(quán)因子控制單元(PM設(shè)置單元)122、 乘法器123-1、 123-2、 123-3和123-4以及加法器124-1和124-2。
將發(fā)送流之一分別輸入至乘法器123-1和乘法器123-2,其中，在乘 法器123-1和123-2處分別乘以在加權(quán)因子控制單元122處選定的預(yù)編碼 矩陣(單位矩陣)U中的第一列分量(具有不平衡振幅a的元素)U,.j 和U2, p作為加權(quán)因子。將另一發(fā)送流分別輸入至其他的乘法器123-3 和乘法器123-4，其中，在乘法器123-3和123-4處分別乘以在預(yù)編碼矩 陣(單位矩陣)U中的第二列分量(具有不平衡振幅a的元素)U,.2和 U2,2，作為加權(quán)因子。
隨后，在一個加法器124-1將乘法器123-1的乘法結(jié)果與乘法器123-3 的乘法結(jié)果相加(合成)，而在另一加法器124-2將其他的乘法器123-2 的乘法結(jié)果與乘法器123-4的乘法結(jié)果相加(合成)。將各個相加結(jié)果輸 出至切換器14。將相加結(jié)果之一發(fā)布至一個天線17，而將另一結(jié)果發(fā)布 至另一天線18。
CBI確定單元13確定(選擇)最佳(或優(yōu)選)不平衡振幅a。將選 定的a (或通過對選定的a進(jìn)行量化而獲取的后述的CBI)報告給PM乘 法單元12的加權(quán)因子控制單元122，并且通過控制單元122將其反映在 碼本121中的PM上。
具體來說，加權(quán)因子控制單元122接收在CBI確定單元13處選定的 不平衡振幅a的報告，由此，它可以針對復(fù)用至天線17和18中的任一天 線的各個發(fā)送流，產(chǎn)生對加權(quán)因子組i和U2. t或者加權(quán)因子組U,, 2 和U2,2的不平衡振幅a。
CBI確定單元13選定的a可以是針對每一個系統(tǒng)或者作為基站的接 收站30的每一個小區(qū)而給定的值，或者是基于各個發(fā)送站(UE)的發(fā)送
16器15中的放大器的特性而給定的值。例如，考慮假定的UE 10的放大器
的特性或最大發(fā)送功率而預(yù)先選擇滿足等式(7)的最大ct。
另選的是，UE10可以基于放大器的特性而自主選擇滿足等式(7) 的最大oc，或者另外或另選地，可以根據(jù)UE10的當(dāng)前發(fā)送功率自適應(yīng)地 選擇滿足等式(7)的最大ot。具體來說，隨著UE10的當(dāng)前發(fā)送功率PuE 變小，退避量(剩余發(fā)送功率)明顯變大，從而可以選擇更大的a，例如， 滿足等式(7)的最大oc。這意味著可以根據(jù)UE IO的發(fā)送功率來控制不 平衡振幅a。
例如，優(yōu)選地將在UEIO (CBI確定單元13)自主選擇的a作為控制 信道的信號而報告給接收站30，以便將a反映在接收站30的碼本361上。 從節(jié)省UL的無線資源(控制信道資源)的角度來看，希望這種情況下的 報告信息的量盡可能小。對a進(jìn)行量化是用于減小信息量的技術(shù)的一個示 例。圖l例示了將量化的信息(索引)報告給接收站30作為碼本指示符 (CBI)。
切換器14選擇性地輸出在PM乘法單元12處乘以了 PM的發(fā)送信 號、以及在CBI確定單元13處獲取的CBI，由此，切換器14按時分復(fù) 用的方式向發(fā)送器15輸出發(fā)送信號和CBI。
發(fā)送器15對復(fù)用的信號執(zhí)行發(fā)送處理，如DA轉(zhuǎn)換、向射頻的頻率 轉(zhuǎn)換(上變頻)、功率放大等，并將所得結(jié)果輸出至分配器16和19。
分配器16將從發(fā)送器15輸入的無線電發(fā)送信號輸出至天線17，同 時將在天線17從接收站30接收到的無線電接收信號輸出至接收器20。
類似的是，分配器19將從發(fā)送器15輸入的無線電發(fā)送信號輸出至 天線18，同時將在天線18從接收站30接收到的無線電接收信號輸出至 接收器20。
天線17和18既用于接收信號又用于發(fā)送信號。它們從對應(yīng)分配器 16和19向接收站30發(fā)送無線電發(fā)送信號，同時接收從接收站30發(fā)送來 的無線電信號并將接收到的無線電信號輸出至對應(yīng)分配器16和19。
接收器20對從分配器16和19輸入的無線電接收信號執(zhí)行接收處 理，如低噪聲放大、向基帶頻率的頻率轉(zhuǎn)換(下變頻)、AD轉(zhuǎn)換、解調(diào)、解碼等。在接收處理期間，提取從接收站30例如作為控制信道的信號而
接收(報告)的PMI，并將該P(yáng)MI提供給PMI乘法單元12，作為碼本 121中的PM的選擇信息。 (關(guān)于接收站30)
另一方面，如圖1所示，接收站30例如包括多個(在這情況下為 2個)天線31和44、分配器32和43、接收器33、切換器(SW) 34， 信道估計單元35、 PM選擇單元36、 MIMO接收單元37、解調(diào)/解碼單元 38、 CBI接收單元39、 a確定單元40、控制信道發(fā)送單元41以及發(fā)送器 42。
天線31和44既用于接收信號又用于發(fā)送信號。它們從對應(yīng)分配器 32和43向發(fā)送站10發(fā)送無線電發(fā)送信號，同時接收從發(fā)送站10發(fā)送來 的無線電信號并將接收到的無線電信號輸出至對應(yīng)分配器32和43。
分配器32將從發(fā)送器43輸入的無線電發(fā)送信號輸出至天線31,同 時將通過天線31從發(fā)送站10接收到的無線電接收信號輸出至接收器33。
類似的是，分配器43將從發(fā)送器42輸入的無線電發(fā)送信號輸出至 天線44，同時將通過天線44從發(fā)送站10接收到的無線電接收信號輸出 至接收器33。
接收器33對從分配器32和43輸入的無線電接收信號執(zhí)行接收處 理，如低噪聲放大、向基帶頻率的頻率轉(zhuǎn)換(下變頻)、AD轉(zhuǎn)換等。
切換器34將已經(jīng)執(zhí)行了接收處理的接收信號序列選擇性地輸出給 信道估計單元35、CBI接收單元39以及MIMO接收單元37中的任一個。 例如，分別地，將與發(fā)送站10的公知信號(導(dǎo)頻信號或基準(zhǔn)信號)輸出 至信道估計單元35，將可以包括CBI的控制信道的信號輸出至CBI接收 單元39，而將除了前述信號以外的其他數(shù)據(jù)信號輸出至MIMO接收單元 37。
信道估計單元35基于所述公知信號執(zhí)行發(fā)送站10與信道估計單元 35之間的信道估計，并將獲取的信道估計值提供給PM選擇單元36。
CBI接收單元39從控制信道的信號中檢測CBI，并將所得結(jié)果提供 給a確定單元40。a確定單元40基于從CBI接收單元39提供的CBI來確定(指定)發(fā)送站10 (CBI確定單元13)選定的a，并將其值提供給PM選擇單元36。
PM選擇單元36具有碼本(存儲器)361，該碼本(存儲器)361保持有與發(fā)送站10中使用的碼本121相同的PM組。PM選擇單元36在碼本361中的PM上反映從a確定單元40提供的a。而且，PM選擇單元36基于在信道估計單元35獲取的信道估計值，從碼本中搜索(選擇)被估計為提供最佳或優(yōu)選接收特性[例如，信號與干擾和噪聲比(SINR)]的PM，并將結(jié)果(秩，索引)提供給控制信道發(fā)送單元41，作為PMI。
例如，當(dāng)將發(fā)送信號矢量定義為x、將預(yù)編碼矩陣(PM)定義為Vk
(應(yīng)注意到，k表示PM的索引)、將信道矩陣定義為H、并將在傳播信
道中添加到發(fā)送信號的噪聲分量定義為n時，接收信號矢量y由下面的
等式(11)表示。應(yīng)注意到，Nt表示發(fā)送天線數(shù)，而R表示PM的秩。y = HV,x + n …(11)
在接收系統(tǒng)是最小均方差(MMSE)的情況下，如果將在信道估計單元35獲取的信道估計值(即，信道矩陣)定義為H，則可以根據(jù)下面的等式(12)獲取針對具有秩R的第k個PM的第j個流(j-O、 1、...、R-l)的接收特性(SINR) yR,m。
PM選擇單元36例如基于^k.j的值，根據(jù)下面的等式(13)獲取信道容量TR, k。
>0 ... (13)
控制信道發(fā)送單元41將在PM選擇單元36獲取的PMI發(fā)送給發(fā)送器42，該P(yáng)MI被包含在到發(fā)送站10的控制信道的信號中。
發(fā)送器42針對控制信道的信號執(zhí)行發(fā)送處理，如DA轉(zhuǎn)換、向射頻的頻率轉(zhuǎn)換(上變頻)、功率放大等，并將所得結(jié)果輸出至分配器32和43。
19在MIMO接收單元37和解調(diào)/解碼單元38對發(fā)送站10接收到的數(shù)
據(jù)信號進(jìn)行公知的預(yù)編碼MIMO處理，從而再現(xiàn)接收數(shù)據(jù)(流)。
(碼本(PM)的具體實施例)
接下來，由下面等式(14)到(17)來表示在本實施方式中使用的、
其中發(fā)送天線數(shù)為2并且秩為2的2 x 2 PM組的一個實施例。
<formula>formula see original document page 20</formula>
由等式(14)到(17)表示的多組PM (碼本)對應(yīng)于基于等式(6)創(chuàng)建四個PM的結(jié)果,并且它們是其中在作為對應(yīng)于多個發(fā)送流的PM組的矩陣中的各個列分量之間產(chǎn)生不平衡振幅a的單位矩陣組。
當(dāng)發(fā)送天線的數(shù)量為4時，在秩4的情況下由下式(18)表示的PM、在秩3的情況下由下式(19)表示的PM、以及在秩2的情況下由下式(20)表示的PM可以分別用作一個實施例。
<formula>formula see original document page 20</formula>
分別地，等式(18)表示基于等式(10)獲取的PM組，等式(19)表示基于等式(9)獲取的PM組，而等式(20)表示基于等式(8)獲取的PM組。其他
在前述實施方式中，發(fā)送站10接收由接收站30基于信道估計的結(jié)果而選定的PM的選擇信息(PMI)，由此選擇在PM乘法單元12中使用的PM。然而，發(fā)送站10可以基于來自接收站30的接收信號執(zhí)行信道估計，并且可以基于該結(jié)果自主選擇在PM乘法單元12使用的PM (例如，
在可以將時分雙工(TDD)系統(tǒng)用于發(fā)送站10與接收站30之間的雙向通信的情況下)。
前述實施方式假定乘以在列的元素之間具有的不平衡振幅a的PM的對象是從UE IO到基站的UL發(fā)送流。然而，該實施方式不排除其中將方向與UL發(fā)送流相反的DL發(fā)送流限定為所述對象的情況。
由于可以在不脫離本實施方式的基本特征的精神的情況下按幾種形式實現(xiàn)本實施方式，因此本實施方式是例示性而非限制性的，從而，本實施方式的范圍由所附權(quán)利要求而非它們之前的描述來限定，并且權(quán)利要求涵蓋落入權(quán)利要求的邊界和界限或者這種邊界和界限的等同物內(nèi)的所有修改。
在此陳述的所有實施例和條件性語言都是出于教導(dǎo)的目的，以幫助讀者理解本發(fā)明和發(fā)明人為促進(jìn)本領(lǐng)域而貢獻(xiàn)的概念，并且不應(yīng)視為限
于這種具體陳述的實施例和條件，說明書中的這種實施例的組織也不涉及表示本發(fā)明的優(yōu)劣性。盡管己經(jīng)詳細(xì)描述了實施方式，但應(yīng)當(dāng)明白，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其進(jìn)行各種改變、替換以及變更。
權(quán)利要求
1、一種多輸入多輸出通信系統(tǒng)，該多輸入多輸出通信系統(tǒng)包括從多個發(fā)送天線(17、18)發(fā)送多個發(fā)送流的發(fā)送站(10)、和利用多個接收天線(31、44)接收所述發(fā)送流并且再現(xiàn)各個發(fā)送流的接收站(30)，所述多輸入多輸出通信系統(tǒng)包括乘法裝置(123-1到123-4)，其將加權(quán)因子乘以各個接收到的發(fā)送流；以及產(chǎn)生裝置(122)，其針對復(fù)用至任一個發(fā)送天線(17、18)的各個發(fā)送流在一對加權(quán)因子之間產(chǎn)生不平衡振幅。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多輸入多輸出通信系統(tǒng)，其中，所述產(chǎn)生 裝置(122)將在如下的單位矩陣中的各個行元素之間產(chǎn)生了所述不平衡 振幅的行元素設(shè)置為所述加權(quán)因子，所述單位矩陣構(gòu)成與所述發(fā)送流的 數(shù)量對應(yīng)的預(yù)編碼矩陣。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的多輸入多輸出通信系統(tǒng)，其中，從碼本中 選擇所述單位矩陣，所述碼本包括根據(jù)所述發(fā)送流的數(shù)量的多組單位矩陣。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一項所述的多輸入多輸出通信系統(tǒng)， 其中，針對所述多輸入多輸出通信系統(tǒng)或者由所述接收站(30)形成的 每一個小區(qū)來優(yōu)化所述不平衡振幅。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一項所述的多輸入多輸出通信系統(tǒng)， 其中，基于放大所述發(fā)送站(10)的發(fā)送功率的放大器的特性來優(yōu)化所 述不平衡振幅。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一項所述的多輸入多輸出通信系統(tǒng)， 其中，根據(jù)所述發(fā)送站(10)的發(fā)送功率來控制所述不平衡振幅。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的多輸入多輸出通信系統(tǒng)，其中，控制所述 不平衡振幅，以使得不平衡的程度隨著所述發(fā)送功率變小而增加。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多輸入多輸出通信系統(tǒng)，其中， 所述發(fā)送站(10)具有報告裝置(15)，所述報告裝置(15)向所述接收站(30)報告所述不平衡振幅，并且所述接收站(30)具有反映裝置(40)，所述反映裝置(40)將從所 述發(fā)送站(10)報告的所述不平衡振幅反映在構(gòu)成由該接收站保持的碼 本(361)中包括的預(yù)編碼矩陣的單位矩陣中的各個行元素之間，所述碼 本包括與所述發(fā)送流的數(shù)量對應(yīng)的多組單位矩陣。
9、 一種多輸入多輸出通信系統(tǒng)中的發(fā)送站(10)，所述多輸入多輸 出通信系統(tǒng)包括利用多個發(fā)送天線(17、 18)發(fā)送多個發(fā)送流的發(fā)送站(10)、和利用多個接收天線(31、 44)接收所述發(fā)送流并且再現(xiàn)各個接 收到的發(fā)送流的接收站(30)，所述發(fā)送站包括加權(quán)因子乘法單元(123-1到123-4)，其將加權(quán)因子乘以各個發(fā)送流；以及控制單元(121， 122),其可以進(jìn)行操作以針對復(fù)用至任一個發(fā)送天線的各個發(fā)送流而為一對加權(quán)因子產(chǎn)生不平衡振幅。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)送站，其中，所述控制單元(121、 122)將在如下的單位矩陣中的各個行元素之間產(chǎn)生了所述不平衡振幅的行元 素設(shè)置為所述加權(quán)因子，所述單位矩陣構(gòu)成與所述發(fā)送流的數(shù)量對應(yīng)的 預(yù)編碼矩陣。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)送站，其中，所述控制單元(122)還包括保持碼本的存儲器(121)，所述碼本包 括根據(jù)所述發(fā)送流的數(shù)量的多組單位矩陣，并且 從所述碼本中選擇作為設(shè)置對象的單位矩陣。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)送站，其中，所述控制單元(121、 122)基于從所述接收站(30)報告的關(guān)于所述碼本的選擇信息來執(zhí)行選 擇。
13、 根據(jù)權(quán)利要求9到12中的任一項所述的發(fā)送站，其中，針對所 述多輸入多輸出通信系統(tǒng)或者由所述接收站(30)形成的每一個小區(qū)來 優(yōu)化所述不平衡振幅。
14、 根據(jù)權(quán)利要求9到12中的任一項所述的發(fā)送站，其中，基于放大所述發(fā)送流的發(fā)送功率的放大器的特性來優(yōu)化所述不平衡振幅。3
15、 根據(jù)權(quán)利要求9到12中的任一項所述的發(fā)送站，其中，所述控 制單元(121、 122)根據(jù)所述發(fā)送站(10)的發(fā)送功率來控制所述不平 衡振幅。
16、 根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)送站，其中，控制所述不平衡振幅， 以使得不平衡的程度隨著所述發(fā)送功率變小而增加。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)送站，其中，所述控制單元(121、 122)向所述接收站(30)報告所述不平衡振幅，以將所述不平衡振幅反 映在構(gòu)成由所述接收站(30)保持的碼本中包括的預(yù)編碼矩陣的單位矩 陣中的各個行元素之間，所述碼本包括與所述發(fā)送流的數(shù)量對應(yīng)的多組 單位矩陣。
18、 根據(jù)權(quán)利要求10到12中的任一項所述的發(fā)送站，其中，在所 述發(fā)送天線的數(shù)量為2并且所述發(fā)送流的數(shù)量為2的情況下的所述預(yù)編 碼矩陣是由下面的等式(6)獲取的矩陣、對由等式(6)獲取的矩陣中 的多行重新排列而獲取的矩陣、對由等式(6)獲取的矩陣中的多列重新 排列而獲取的矩陣、以及對由等式(6)獲取的矩陣中的多行和多列重新 排列而獲取的矩陣中的任一個，<formula>formula see original document page 4</formula>(6 )其中，a表示振幅不平衡程度。
19、根據(jù)權(quán)利要求10到12中的任一項所述的發(fā)送站，其中，在所 述發(fā)送天線的數(shù)量為2N的情況下的所述預(yù)編碼矩陣是通過將由下面的 等式(6)獲取的2x2預(yù)編碼矩陣、對由等式(6)獲取的矩陣中的多行 重新排列而獲取的矩陣、對由等式(6)獲取的矩陣中的多列重新排列而 獲取的矩陣、以及對由等式(6)獲取的矩陣中的多行和多列重新排列而 獲取的矩陣中的任一個矩陣組合為矩陣元素而形成的，其中N為2或更 大的整數(shù)，<formula>formula see original document page 4</formula>其中，(X表示不平衡程度。
20、根據(jù)權(quán)利要求10到12中的任一項所述的發(fā)送站，其中，在所述發(fā)送天線的數(shù)量為4并且所述發(fā)送流的數(shù)量為2的情況下的所述預(yù)編 碼矩陣是由下面的等式(8)獲取的矩陣、對由等式(8)獲取的矩陣中 的多行重新排列而獲取的矩陣、對由等式(8)獲取的矩陣中的多列重新 排列而獲取的矩陣、以及對由等式(8)獲取的矩陣中的多行和多列重新 排列而獲取的矩陣中的任一個，在所述發(fā)送天線的數(shù)量為4并且所述發(fā) 送流的數(shù)量為3的情況下的所述預(yù)編碼矩陣是由下面的等式(9)獲取的 矩陣、對由等式(9)獲取的矩陣中的多行重新排列而獲取的矩陣、對由 等式(9)獲取的矩陣中的多列重新排列而獲取的矩陣、以及對由等式(9) 獲取的矩陣中的多行和多列重新排列而獲取的矩陣中的任一個，在所述 發(fā)送天線的數(shù)量為4并且所述發(fā)送流的數(shù)量為4的情況下的所述預(yù)編碼 矩陣是由下面的等式(10)獲取的矩陣、對由等式(10)獲取的矩陣中 的多行重新排列而獲取的矩陣、對由等式(10)獲取的矩陣中的多列重 新排列而獲取的矩陣、以及對由等式(10)獲取的矩陣中的多行和多列 重新排列而獲取的矩陣中的任一個， <formula>formula see original document page 5</formula>
全文摘要
本發(fā)明涉及多輸入多輸出通信系統(tǒng)和發(fā)送站。針對復(fù)用至多個發(fā)送天線中的任一個的多個發(fā)送流，為一對加權(quán)因子(U_1，1和U_1，2，U_2，1和U_2，2)產(chǎn)生不平衡振幅。因而，可以防止預(yù)編碼多輸入多輸出系統(tǒng)中的PAPR的增加。
文檔編號H04J11/00GK101499833SQ20081018567
公開日2009年8月5日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者木村大 申請人:富士通株式會社