專利名稱：Signal processing in electronic apparatus的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號處理領(lǐng)域，更具體而言，涉及在信號處理設(shè)備中對矩陣秩(rank) 的計算。
背景技術(shù)：
在采用高數(shù)據(jù)速率通信方案的現(xiàn)代移動電信系統(tǒng)中，基于移動臺所經(jīng)歷的干擾狀 況和信道質(zhì)量，將通信資源動態(tài)地分配或調(diào)度給移動臺。給定的移動臺估計給定的傳輸資 源(諸如頻率子帶)的質(zhì)量，并將傳輸資源的質(zhì)量傳送給服務(wù)基站用于調(diào)度。此外，可以預(yù)期的是移動電信臺站將會支持在基站和移動臺之間的多個空間上并 行的傳輸流，其中在并行的傳輸流中傳送獨立數(shù)據(jù)，以便提供更高的數(shù)據(jù)速率。為此目的， 移動臺被裝備有多個天線。為了高效利用可用的通信資源，移動臺還可以確定獨立的(或者足夠不相關(guān)的) 在空間上并行的通信流的數(shù)目，并且還將該信息傳送到基站。移動臺可以計算給定的傳輸 資源的質(zhì)量，并根據(jù)在傳輸資源上傳送的導(dǎo)頻信號來計算在該傳輸資源中獨立的在空間上 并行的通信流的數(shù)目。移動臺可以根據(jù)所接收到的導(dǎo)頻信號來計算信道矩陣表示，所述信 道矩陣表示代表在移動臺和基站的天線陣列之間的無線電信道的特性。更詳細(xì)地，可以根 據(jù)信道響應(yīng)矩陣來計算信道矩陣表示，所述信道響應(yīng)矩陣包括指示了任意兩個發(fā)射機-接 收機-天線對之間的無線電信道的響應(yīng)的元素。通過計算信道矩陣表示的秩來確定獨立的 在空間上并行的通信流的數(shù)目。理論上，矩陣的秩被定義為矩陣的非零特征值的數(shù)目。然 而，在該上下文中，秩被定義為矩陣中足夠區(qū)別于零的特征值的數(shù)目。獨立的、空間上并行 的通信流的數(shù)目與矩陣中足夠區(qū)別于零的特征值的數(shù)目成比例。足夠的區(qū)別可以用門限來 確定。然而，秩的計算是復(fù)雜的計算過程。已經(jīng)提出了用于計算秩的迭代方法，但是事先并 不知道這些方法的期望復(fù)雜度，因而，它們對于計算資源有限的移動臺來說在使用上也不 夠理想。計算秩的另一種解決方案是通過解出矩陣的特征方程的根。然而，這包括計算平 方根，從實現(xiàn)的角度來說這是復(fù)雜的操作。因此，需要減少秩估計過程的計算復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了如權(quán)利要求1所述的方法。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了如權(quán)利要求8所述的裝備。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了如權(quán)利要求16所述的裝備。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了如權(quán)利要求19所述的在計算機可讀分布介質(zhì)上 體現(xiàn)的計算機程序產(chǎn)品。在從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的實施例。


以下參照附圖，僅以示例的方式描述本發(fā)明的實施例，其中圖1示出了在移動臺和服務(wù)于該移動臺的基站之間的通信；
圖2示出了可以應(yīng)用本發(fā)明的實施例的無線電接收機的結(jié)構(gòu)的示例；以及圖3的流程圖描述了用于確定發(fā)射機和接收機之間的可用空間通信流的數(shù)目的 過程。
具體實施例方式下面的實施例是示例性的。盡管說明書中會在若干位置提及“一”，“一個”或“一 些”，然而這并不必然地意味著每個這樣的引用都指代同樣的實施例，或者該特征僅適用于 單個實施例。不同實施例的單個特征也可以進(jìn)行組合，以便提供其他實施例。圖1示出了在可以應(yīng)用本發(fā)明實施例的移動電信系統(tǒng)中，位于小區(qū)105之內(nèi)，并通 過與小區(qū)105相關(guān)聯(lián)的基站(BS) 110來服務(wù)的移動臺(MS)100之間的通信。移動電信系 統(tǒng)可以是蜂窩電信系統(tǒng)，例如通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)的長期演進(jìn)(LTE)、國際移動電信 (IMT)，或者全球微波互操作接入(WiMAX)。系統(tǒng)中的下行鏈路通信可以基于正交頻分多址 (0FDMA)方案，其中多個傳輸資源塊120、122、124在基站110的控制下被動態(tài)地調(diào)度給移動 臺100和其它移動臺。傳輸資源塊120、122、124也可以被定義為頻率資源塊，其中每個資 源塊120、122、124包括預(yù)定的且固定數(shù)目的子載波。要提醒的是，已知0FDMA為多載波傳 輸方案，其中多載波傳輸信號包括頻域中分離的多個子載波?？梢愿鶕?jù)基站110和移動臺100都知道的模式(pattern)在資源塊120、122、124 中傳送導(dǎo)頻符號126、128。移動臺可以根據(jù)在資源塊120中傳送的導(dǎo)頻符號126、128來估 計給定的資源塊120的質(zhì)量。然后，移動臺可以在信道質(zhì)量指示符(CQI)中包括資源塊120 的估計質(zhì)量，并將該CQI傳送到基站110用于調(diào)度資源塊。移動臺100可以按照相似的方 式為多個資源塊估計質(zhì)量，其中，資源塊(移動臺100被配置以便為所述資源塊估計CQI) 的數(shù)目可以依賴于例如小區(qū)105中的總帶寬。如上所述，基站110可以基于從移動臺接收的CQI來為移動臺實施資源塊調(diào)度，從 而使得資源塊最有可能被調(diào)度給對于該資源塊指示了高質(zhì)量的移動臺。由移動臺100傳送的CQI還可以包括移動臺為CQI中所包括的每個資源塊提出的 調(diào)制和編碼方案。移動臺100可以根據(jù)資源塊的估計質(zhì)量，通過將質(zhì)量映射到預(yù)定的調(diào)制 和編碼方案，從而計算調(diào)制和編碼方案。在該上下文中，編碼方案指的是信道編碼的強度。如背景技術(shù)部分所提及，移動臺100還可以確定獨立的(或者足夠不相關(guān)的)、空 間上并行的通信流的數(shù)目，并將該信息包括在被傳送到基站的CQI中。為了啟用這種類型 的被稱為多輸入多輸出(MIM0)通信的傳輸方案，基站110和移動臺100均被裝備有包括多 個天線的天線陣列。基站110的天線陣列典型地包括至少四個天線，而移動臺100中的天 線的數(shù)目通常由于移動臺100的小尺寸而被限制為兩個。天線間隔應(yīng)該足夠高(至少是通 信信號的波長的一半)，并且移動臺100的物理尺寸通常是限制因素。相應(yīng)地，移動臺100可以首先估計信道響應(yīng)矩陣，該信道響應(yīng)矩陣描述了移動臺 100和基站110之間的無線電信道的脈沖響應(yīng)。更具體地，信道響應(yīng)矩陣可以定義在每個 發(fā)射和接收天線對之間的信道響應(yīng)。例如，如果基站110包括四個天線而移動臺100包括 兩個天線，則在移動臺中計算的信道矩陣成為二乘四的信道響應(yīng)矩陣。通常根據(jù)所接收到 的導(dǎo)頻符號來估計信道響應(yīng)矩陣。然后，移動臺100估計信道響應(yīng)矩陣的秩，以便確定可用 的在空間上并行的通信流的數(shù)目?？梢酝ㄟ^首先為每個資源塊計算秩(或描述了秩的秩度量)并且然后對所計算的秩或秩度量求平均，從而為整個可用的帶寬估計對于可用的在空 間上并行的通信流的數(shù)目的確定。附加地，可以實現(xiàn)時域平均來從秩估計中移除短期變化。 當(dāng)移動臺已經(jīng)確定了可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目時，移動臺可以為在基站中使用 的這些通信流計算預(yù)編碼權(quán)重，以便對傳輸信號適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行加權(quán)。然后，移動臺可以將關(guān)于 可用的、并行的通信流的數(shù)目和所計算的預(yù)編碼權(quán)重的信息包括在CQI中。圖2示出了無線電接收機的框圖，該無線電接收機被配置以便實現(xiàn)秩估計，從而 確定可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目。在這個例子中，將無線電接收機考慮作為移動 臺100。移動臺100包括模擬接收組件200，模擬接收組件200被配置以便將所接收到的正 交頻分復(fù)用(OFDM)無線電信號處理成基帶信號，并將基帶OFDM信號應(yīng)用到模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn) 換器202。A/D轉(zhuǎn)換器202將模擬基帶信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。由于所接收到的OFDM信號包 括在頻域上分離的子載波，因此通常優(yōu)選的是在頻域處理OFDM信號。數(shù)字化的OFDM信號 在FFT單元204中利用快速傅立葉變換(FFT)被轉(zhuǎn)換到頻域。然后，頻域0FDM信號被應(yīng)用 到導(dǎo)頻提取單元206。導(dǎo)頻提取單元206從其它數(shù)據(jù)和控制符號中提取導(dǎo)頻符號，并將導(dǎo)頻 符號應(yīng)用到信道估計單元207，信道估計單元207包括秩估計單元208。信道估計單元207 可以根據(jù)所提取的導(dǎo)頻符號形成描述了無線電信道的響應(yīng)的信道響應(yīng)矩陣，并且秩估計單 元208可以對信道響應(yīng)矩陣實施秩估計過程。秩估計單元208可以在以下更詳細(xì)描述的秩 估計過程中確定足夠不相關(guān)的、空間上并行的通信流的數(shù)目。然后，足夠不相關(guān)的、空間上 并行的通信流的數(shù)目被應(yīng)用到CQI計算單元210，CQI計算單元210被配置以便通過不僅考 慮從秩估計單元208接收的信息，而且還考慮與CQI相關(guān)的其它信息，如上所述來計算CQI。 現(xiàn)在，首先從理論角度，然后從根據(jù)本發(fā)明實施例的實現(xiàn)角度來考慮秩估計過程。開始，我 們將給定子載波上所接收到的導(dǎo)頻信號定義為
權(quán)利要求
一種方法，其包括計算二乘二的信道矩陣表示，其表示在無線電發(fā)射機的發(fā)射天線陣列與無線電接收機的接收天線陣列之間的無線電信道的特性；利用測試函數(shù)來檢查所述信道矩陣表示的第一特征值和第二特征值的相互比例，所述測試函數(shù)包括所述二乘二的信道矩陣表示的二次特征方程的根的解的元素，其中，所述測試函數(shù)包括所述二次特征方程的根的解的判別式而沒有平方根運算；以及根據(jù)特征值的相互比例來確定在所述發(fā)射天線陣列與所述接收天線陣列之間可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括在所述無線電接收機的處理器中，確定所述發(fā)射天線陣列與所述接收天線陣列之間可 用的在空間上并行的通信流的數(shù)目；以及將所確定的可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目傳送到所述無線電發(fā)射機用于無線 電資源分配。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括當(dāng)描述了在每個發(fā)射天線與每個接收天線之間的無線電信道的響應(yīng)的信道響應(yīng)矩陣 具有不相等數(shù)目的行和列，且其中行的數(shù)目或列的數(shù)目為二時，通過將所述信道響應(yīng)矩陣 適當(dāng)?shù)嘏c該信道響應(yīng)矩陣的復(fù)共軛轉(zhuǎn)置相乘，根據(jù)所述信道響應(yīng)矩陣形成所述二乘二的信 道矩陣表示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括利用所述測試函數(shù)，通過將所述第一特征值的估計與乘以了預(yù)定門限值的對所述第二 特征值的估計進(jìn)行比較，檢查所述信道矩陣表示的所述第一特征值與所述第二特征值的比 率；以及根據(jù)所述比較的結(jié)果，確定可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中，所述測試函數(shù)被表示為a2+b> TH(a2-b)，其中， “a2+b”表示對所述第一特征值的估計的近似，“a2_b”表示對所述第二特征值的估計的近 似，并且“TH”表示門限值，所述確定進(jìn)一步包括如果所述測試函數(shù)不成立，則確定可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目為二 ；以及如果所述測試函數(shù)成立，則確定可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目為一。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，當(dāng)信道矩陣為二乘二的矩陣時，“a”包括所述信道矩 陣的每個元素的平方量值的求和，并且“b”包括所述二乘二的信道矩陣表示的二次特征方 程的判別式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括在所述無線電接收機中，將所述發(fā)射天線陣列與所述接收天線陣列之間可用的在空間 上并行的通信流的數(shù)目確定為對于確定數(shù)目的并行頻率資源塊的平均；以及將所確定的可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目傳送到所述無線電發(fā)射機。
8.一種裝備，其包括接口，所述接口被配置以便接收信息，所述信息表示在無線電發(fā)射機的發(fā)射天線陣列 與無線電接收機的接收天線陣列之間的無線電信道的特性；以及處理器，所述處理器被配置以便根據(jù)通過所述接口所接收到的所述信息，計算表示所述無線電信道的特性的二乘二的信道矩陣表示，利用測試函數(shù)來檢查所述信道矩陣表示的 第一特征值和第二特征值的相互比例，所述測試函數(shù)包括所述二乘二的信道矩陣表示的二 次特征方程的根的解的元素，其中，所述測試函數(shù)包括所述二次特征方程的根的解的判別 式而沒有平方根運算；并且其中，所述處理器被配置以便根據(jù)特征值的相互比例來確定在 所述發(fā)射天線陣列與所述接收天線陣列之間可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的裝備，其中，所述處理器被進(jìn)一步配置以便在所述無線電接收機 中使用，以及將所確定的可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目通過所述接口傳送到所述無 線電發(fā)射機用于無線電資源分配。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的裝備，其中，所述處理器被進(jìn)一步配置以便如果描述了每個發(fā) 射天線和每個接收天線之間的無線電信道的響應(yīng)的信道響應(yīng)矩陣具有不相等數(shù)目的行和 列，且其中行的數(shù)目或列的數(shù)目為二，那么通過將所述信道響應(yīng)矩陣適當(dāng)?shù)嘏c該信道響應(yīng) 矩陣的復(fù)共軛轉(zhuǎn)置相乘，根據(jù)所述信道響應(yīng)矩陣形成所述二乘二的信道矩陣表示。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的裝備，其中所述處理器被進(jìn)一步配置以便利用測試函數(shù)，通過 將所述第一特征值的估計與乘以了預(yù)定門限值的對所述第二特征值的估計進(jìn)行比較，檢查 所述信道矩陣表示的所述第一特征值與所述第二特征值的比率；以及根據(jù)所述比較的結(jié) 果，確定可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝備，其中，所述測試函數(shù)被表示為a2+b> TH(a2-b)，其中， “a2+b”表示對所述第一特征值的估計的近似，“a2_b”表示對所述第二特征值的估計的近 似，“TH”表示門限值，并且其中，所述處理器被進(jìn)一步配置以便如果所述測試函數(shù)不成立， 則確定可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目為二 ；以及如果所述測試函數(shù)成立，則確定可 用的在空間上并行的通信流的數(shù)目為一。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝備，其中，當(dāng)信道矩陣為二乘二的矩陣時，“a”包括所述信道 矩陣的每個元素的平方量值的求和，并且“b”包括所述二乘二的信道矩陣表示的二次特征 方程的判別式。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的裝備，其中，所述處理器被進(jìn)一步配置以便將所述發(fā)射天線陣 列和所述接收天線陣列之間可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目確定為對于確定數(shù)目的 并行頻率資源塊的平均；以及將所確定的可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目傳送到所述 無線電發(fā)射機。
15.根據(jù)權(quán)利要求8的裝備，其中，所述處理器被進(jìn)一步配置以便操作作為移動電信 系統(tǒng)的移動臺的一部分。
16.一種裝備，其包括計算裝置，用于計算二乘二的信道矩陣表示，其表示在無線電發(fā)射機的發(fā)射天線陣列 與無線電接收機的接收天線陣列之間的無線電信道的特性；檢查裝置，用于利用測試函數(shù)來檢查所述信道矩陣表示的第一特征值和第二特征值 的相互比例，所述測試函數(shù)包括所述二乘二的信道矩陣表示的二次特征方程的根的解的元 素，其中，所述測試函數(shù)包括所述二次特征方程的根的解的判別式而沒有平方根運算；以及確定裝置，用于根據(jù)特征值的相互比例來確定所述發(fā)射天線陣列和所述接收天線陣列 之間可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的裝備，其進(jìn)一步包括形成裝置，用于在描述了每個發(fā)射天線和每個接收天線之間的無線電信道的響應(yīng)的信 道響應(yīng)矩陣具有不相等數(shù)目的行和列，且所述信道響應(yīng)矩陣的行的數(shù)目或列的數(shù)目為二的 情況下，通過將所述信道響應(yīng)矩陣適當(dāng)?shù)嘏c該信道響應(yīng)矩陣的復(fù)共軛轉(zhuǎn)置相乘，根據(jù)所述 信道響應(yīng)矩陣形成所述二乘二的信道矩陣表示。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的裝備，其進(jìn)一步包括檢查裝置，用于利用測試函數(shù)，通過將所述第一特征值的估計與乘以了預(yù)定門限值的 對所述第二特征值的估計進(jìn)行比較，檢查所述信道矩陣表示的所述第一特征值與所述第二 特征值的比率；以及確定裝置，用于根據(jù)所述比較的結(jié)果，確定可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目。
19.一種在計算機可讀介質(zhì)上體現(xiàn)的計算機程序，所述計算機程序被配置以便控制處 理器來實現(xiàn)計算二乘二的信道矩陣表示，其表示在無線電發(fā)射機的發(fā)射天線陣列與無線電接收機 的接收天線陣列之間的無線電信道的特性；利用測試函數(shù)來檢查所述信道矩陣表示的第一特征值和第二特征值的相互比例，所述 測試函數(shù)包括所述二乘二的信道矩陣表示的二次特征方程的根的解的元素，其中，所述測 試函數(shù)包括所述二次特征方程的根的解的判別式而沒有平方根運算；以及根據(jù)特征值的相互比例來確定在所述發(fā)射天線陣列和所述接收天線陣列之間可用的 在空間上并行的通信流的數(shù)目。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的計算機程序，其進(jìn)一步包括如果描述了每個發(fā)射天線和每個接收天線之間的無線電信道的響應(yīng)的信道響應(yīng)矩陣 具有不相等數(shù)目的行和列，且其中行的數(shù)目或列的數(shù)目為二，那么通過將所述信道響應(yīng)矩 陣適當(dāng)?shù)嘏c該信道響應(yīng)矩陣的復(fù)共軛轉(zhuǎn)置相乘，根據(jù)所述信道響應(yīng)矩陣形成所述二乘二的 信道矩陣表示。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的計算機程序，其進(jìn)一步包括利用測試函數(shù)，通過將所述第一特征值的估計與乘以了預(yù)定門限值的對所述第二特征 值的估計進(jìn)行比較，檢查所述信道矩陣表示的所述第一特征值與所述第二特征值的比率； 以及根據(jù)所述比較的結(jié)果，確定可用的在空間上并行的通信流的數(shù)目。
全文摘要
文檔編號H04L25/02GK101953128SQ20098010618
公開日2011年1月19日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者Majonen Kari Tapio 申請人:Nokia Corp