專利名稱：具有時空處理的頻譜高效率高容量無線通信系統(tǒng)的制作方法
本申請是1995年1月20日提交的題為“頻譜高效率高容量無線通信系統(tǒng)”的待審美國專利申請序號No.08/375,848的繼續(xù)部分，也是1991年12月12日提交的題為“空分多址無線通信系統(tǒng)”的美國專利申請序號No.07/806,695，和1994年4月28日提交的題為“校準(zhǔn)天線陣列的方法和裝置”的美國專利申請序號No.08/234,747的繼續(xù)部分。
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)，特別是使用天線陣和信號處理動態(tài)地提高無線通信系統(tǒng)的容量和性能。
無線通信系統(tǒng)可用來補(bǔ)充有線線路系統(tǒng)和在某些情況下在現(xiàn)有有線線路系統(tǒng)不能使用，不可靠，或非常昂貴的地區(qū)代替常規(guī)的有線通信系統(tǒng)。這些地區(qū)的例子有用戶數(shù)量少且分布散的農(nóng)村地區(qū)，很少或沒有基礎(chǔ)設(shè)施的不發(fā)達(dá)地區(qū)，有線基礎(chǔ)設(shè)施不可靠的地區(qū)中對可靠性要求敏感的應(yīng)用，壟斷的有線業(yè)務(wù)提供商人為地維持高價的政治環(huán)境。即使在大城市和高度發(fā)達(dá)的國家，無線通信系統(tǒng)可用于低價普通通信，新的靈活數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，和應(yīng)急通信系統(tǒng)。通常，無線通信系統(tǒng)可用于象常規(guī)電話系統(tǒng)這樣的話音通信，以及基于無線電的廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)通信。
無線用戶使用諸如蜂窩電話和裝備有無線收發(fā)信機(jī)的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)器之類的遠(yuǎn)程終端接入無線通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)(特別是遠(yuǎn)程終端)具有用于初始呼叫、接收呼叫、和普通信息傳送的協(xié)議。可在例如電路交換話音通話和傳真的情況下以實時方式，或在例如經(jīng)常是電子郵件、尋呼和其它類似的消息傳送系統(tǒng)的情況下以存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行信息傳送。
通常向無線通信系統(tǒng)分配一部分射頻頻譜供它們工作。把所分配的頻譜部分劃分成多個通信信道?？梢园搭l率、時間、代碼、或上面的某些組合區(qū)分這些信道。這些通信信道中的每一個在此被稱為信道。在常規(guī)通信系統(tǒng)中，這些設(shè)計為分離或不重疊的(按時間、頻率和/或代碼)信道，在此稱為常規(guī)信道。在此，這些信道共享公用資源，它們可以是非重疊、部分重疊或完全重疊的。無線系統(tǒng)可根據(jù)可提供的頻率分配而具有從一到數(shù)百個通信信道。為提供全雙工通信鏈路，通常把一些通信信道用于從基站向用戶的遠(yuǎn)程終端(下行鏈路)通信，而另一些用于從用戶遠(yuǎn)程終端向基站(上行鏈路)的通信。
無線通信系統(tǒng)一般具有一個或多個無線基站，每個基站對被稱為蜂窩的地區(qū)提供覆蓋，并經(jīng)常作為一個顯示點(point-of-presence)(PoP)提供到諸如公共交換電話網(wǎng)(PSTN)之類的廣域網(wǎng)的連接。經(jīng)常向每個無線基站分配預(yù)定的可使用的通信信道的子集，以便試圖使系統(tǒng)用戶受到的干擾量最小。在其蜂窩中，無線基站可利用每個遠(yuǎn)程終端的不同常規(guī)通信信道同時與許多遠(yuǎn)程終端通信。
如上所述，基站可起到PoP的作用，提供到一個或多個有線通信系統(tǒng)的連接。這些系統(tǒng)包括局域數(shù)據(jù)網(wǎng)、廣域數(shù)據(jù)網(wǎng)、和PSTN。因此，可向遠(yuǎn)端用戶提供到局域和/或廣域數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)以及本地公共電話系統(tǒng)的接入?；具€可用于提供局部連接而不用直接接入諸如局域緊急和移動戰(zhàn)區(qū)通信系統(tǒng)之類的有線網(wǎng)絡(luò)?；具€可以提供各種連接。在上述例子中，假設(shè)在點對點通信中兩個用戶之間的兩個方向中流入大致相等信息量。在象交互電視之類的其它應(yīng)用中，在基站同時向所有用戶廣播信息，并且處理來自許多遠(yuǎn)端單元的響應(yīng)。
然而，常規(guī)無線通信系統(tǒng)的頻譜效率相對較低。在常規(guī)無線通信系統(tǒng)中，只有一個遠(yuǎn)程終端可在任何一段時間使用一個蜂窩內(nèi)的任何一個常規(guī)信道。如果蜂窩中一個以上的遠(yuǎn)程終端試圖在同一時間使用相同信道，與遠(yuǎn)程終端相關(guān)聯(lián)的下行鏈路和上行鏈路信號相互干擾。由于常規(guī)接收機(jī)技術(shù)不能消除這些組合的上行鏈路和下行鏈路信號中的干擾，在出現(xiàn)干擾時，遠(yuǎn)程終端不能有效地與基站通信。因此，系統(tǒng)的總?cè)萘渴艿交究商峁┑某Ｒ?guī)信道的數(shù)量的限制，并且在整個系統(tǒng)中，受到在多個蜂窩中重新使用這些信道的方式的限制。因此，常規(guī)無線系統(tǒng)不能在有線通信系統(tǒng)附近提供容量。
在1995年1月20日提交的題為“頻譜高效率高容量無線通信系統(tǒng)”的待審美國專利申請No.08/375848中，我們已公開了使用天線陣列和信號處理來分離組合的接收(上行鏈路)信號。我們還公開了使用發(fā)射空間多路復(fù)用的下行鏈路信號。其結(jié)果是提高了無線通信系統(tǒng)的頻譜效率、容量、信號質(zhì)量、和覆蓋區(qū)。通過允許多個用戶同時共享一個蜂窩內(nèi)的相同通信信道而不相互干擾，并進(jìn)一步通過允許覆蓋許多蜂窩的一個地區(qū)內(nèi)的相同信道的更頻繁的重新使用來提高容量。通過適當(dāng)?shù)靥幚韽亩鄠€天線元接收和由多個天線元發(fā)射的信號來改善信號質(zhì)量和覆蓋區(qū)域。此外，原申請No.08/375,848和在此描述的發(fā)明目的是通過在多個基站和遠(yuǎn)程終端中動態(tài)分配信道來提供容量增加。
簡而言之，原申請No.08/375,848的發(fā)明包括天線陣列和用于測量、計算、存儲、和使用無線通信系統(tǒng)中的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的空間特征標(biāo)記的信號處理裝置，以提高系統(tǒng)容量、信號質(zhì)量、覆蓋范圍，并降低整個系統(tǒng)的費用?？梢栽诨?PoP)和遠(yuǎn)程終端采用天線陣列和信號處理裝置。一般來說，在許多信號集中的基站與在通常只管理有限數(shù)量通信鏈路的遠(yuǎn)程終端相比可具有不同的處理要求。
作為例子，在無線本地環(huán)路應(yīng)用中，一個特定的基站可作為許多遠(yuǎn)程終端的PoP并采用在此所述的天線陣列和信號處理裝置。另外，遠(yuǎn)程終端可采用天線陣列和信號處理裝置以便在處理幾個通信鏈路的更簡單的遠(yuǎn)程終端上進(jìn)一步改善其容量和信號質(zhì)量。在此，基站和遠(yuǎn)程終端之間的區(qū)別在于基站通常起到同時連接到多個遠(yuǎn)端單元的集中器的作用，可以提供到廣域網(wǎng)的高容量連接。為清楚起見，在此以不采用天線陣列的簡單遠(yuǎn)程終端為依據(jù)來表述下面的討論，在此不應(yīng)將其解釋為限制該應(yīng)用。因此，此后空間特征標(biāo)記將主要與遠(yuǎn)程終端有關(guān)，當(dāng)在遠(yuǎn)程終端采用天線陣列時，基站也具有相關(guān)的空間特征標(biāo)記。
簡而言之，如原申請No.08/375,848中所描述的，在一個特定頻率通道上有兩個與每個遠(yuǎn)程終端/基站對有關(guān)的空間特征標(biāo)記，為了該討論的目的，假設(shè)只有基站具有天線陣列?；就ㄟ^與遠(yuǎn)程終端如何接收由基站的天線陣列向其發(fā)射的信號有關(guān)的空間特征標(biāo)記，和與基站的接收天線陣列如何接收由遠(yuǎn)程終端發(fā)射的信號有關(guān)的第二空間特征標(biāo)記與其蜂窩內(nèi)的每個遠(yuǎn)程終端相關(guān)。在具有許多信道的系統(tǒng)中，每個遠(yuǎn)程終端/基站對具有針對每個信道的發(fā)射和接收空間特征標(biāo)記。
接收空間特征標(biāo)記以基站天線陣列如何在一個特定信道中從該特定遠(yuǎn)端單元接收信號為特征。在一個實施例中，它是包括每個天線元接收機(jī)的響應(yīng)(相對與基準(zhǔn)的幅度和相位)的復(fù)數(shù)矢量，即對于m元的陣列，hr=[hr1,hr2,…h(huán)rm]T, (1)其中hri是第i個接收機(jī)對來自遠(yuǎn)程終端的單位功率發(fā)射信號的響應(yīng)。假設(shè)從遠(yuǎn)程終端發(fā)射窄帶信號sr(t)是從遠(yuǎn)程終端發(fā)射的，基站接收機(jī)在時間t的輸出則由下式給出xr(t)=hrsr(t-τ)+nr(t),(2)其中τ說明遠(yuǎn)程終端和基站天線陣列之間的平均傳播延遲，nr(t)表示環(huán)境和接收機(jī)中出現(xiàn)的噪聲。
在原申請No.08/375,848中，發(fā)射空間特征標(biāo)記以遠(yuǎn)程終端如何在一個特定信道中從基站的每個天線陣列元接收信號為特征。在一個實施例中，它是包含遠(yuǎn)程終端接收機(jī)輸出中包含的每個天線元發(fā)射機(jī)輸出的相對量(相對于基準(zhǔn)的幅度和相位)的復(fù)數(shù)矢量，即對于m元陣列，ht=[ht1,ht2,…,htm]T, (3)其中hti是遠(yuǎn)程終端接收機(jī)輸出相對于從基站陣列中的第i個元發(fā)射的單位功率信號的幅度和相位(相對于某個固定基準(zhǔn))。假設(shè)復(fù)數(shù)信號的矢量st(t)=[st1(t),…,stm(t)]T是從天線陣列發(fā)射的，遠(yuǎn)程終端接收機(jī)的輸出則由下式給出zt(t)=htTst(t-τ)+nt(t),(4)其中nt(t)表示該環(huán)境和接收機(jī)中出現(xiàn)的噪聲。在每個基站計算(估算)和存儲其蜂窩中的每個遠(yuǎn)程終端和每個信道的這些空間特征標(biāo)記。對于穩(wěn)定環(huán)境中的固定遠(yuǎn)程終端和基站，可以不經(jīng)常更新空間特征標(biāo)記。然而，在RF傳播環(huán)境中基站和遠(yuǎn)程終端之間的變化通?？筛淖冊撎卣鳂?biāo)記并需要對它們進(jìn)行更新。在后面指出，抑制括號內(nèi)的時間自變量；括號內(nèi)僅用整數(shù)索引矢量和矩陣。
在上面的討論中，假設(shè)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)時間匹配。如果時間響應(yīng)中存在差異，使用熟知的時間濾波技術(shù)可均衡這些差異。此外，假設(shè)信道帶寬比工作的中心頻率小。大帶寬信道可需要多于一個復(fù)數(shù)矢量，以便精確地描述熟知的輸出。
在原申請No.08/375,848中，當(dāng)一個以上的遠(yuǎn)程終端想同時通信時，基站的信號處理裝置使用遠(yuǎn)程終端的空間特征標(biāo)記確定它們的子集是否能夠通過共享信道同時與該基站通信。在帶有m個接收和m個發(fā)射天線元的系統(tǒng)中，多達(dá)m個遠(yuǎn)程終端可同時共享同一個信道。
當(dāng)多個遠(yuǎn)程終端共享一個單一的上行鏈路信道時，基站的多個天線元各自測量到達(dá)的上行鏈路信號與噪聲的組合。這些組合由天線元的相對位置、遠(yuǎn)程終端的位置、和RF傳播的環(huán)境產(chǎn)生。信號處理裝置計算空間多路分解加權(quán)，以使上行鏈路信號與由多個天線元測量的上行鏈路信號的組合分離。
在從基站向遠(yuǎn)程終端發(fā)送不同下行鏈路信號的應(yīng)用中，信號處理裝置計算用來產(chǎn)生多路復(fù)用下行鏈路信號的空間多路復(fù)用加權(quán)，在從基站的天線元發(fā)射時，空間多路復(fù)用加權(quán)導(dǎo)致在每個遠(yuǎn)程終端以適當(dāng)?shù)男盘栙|(zhì)量接收校正的下行鏈路信號。
在從基站向大量(大于天線元的數(shù)量)遠(yuǎn)程終端發(fā)射相同信號的情況下，信號處理裝置計算適于廣播信號的加權(quán)，覆蓋到達(dá)所有遠(yuǎn)程終端所需的區(qū)域。
因此，在原申請No.08/375,848中，信號處理裝置便于一個基站與多個遠(yuǎn)程終端之間在同一信道上同時通信。信道可以是頻率通道，時分復(fù)用系統(tǒng)中的時隙，碼分復(fù)用系統(tǒng)中的編碼，或上面的任何組合。在一個實施例中，一個單一天線陣列的所有元發(fā)射和接收射頻信號，而在另一個實施例中天線陣列包括分開的發(fā)射天線元和接收天線元。發(fā)射和接收天線元的數(shù)量不必相同。
當(dāng)存在寬帶信道和/或存在著明顯的延遲擴(kuò)展或散射時，使用熟知的時間均衡，在原申請No.08/375,848中，如果需要，假設(shè)在空間多路分解之后執(zhí)行該時間均衡。FDMA(或CDMA)系統(tǒng)中的信道化是進(jìn)行濾波以便分離出頻率(或編碼)信道，并在空間處理之前執(zhí)行。這樣使空間處理與諸如均衡和信道化之類的時間處理去耦很可能不是最佳的，組合空間和時間處理可能有性能優(yōu)點。因此，本領(lǐng)域中需要將空間與時間處理定義在一起作為單一的時空處理步驟的方法和裝置，以及用于執(zhí)行該時空處理的方法和裝置。
因此，本發(fā)明的一個目的是使用天線陣列和信號處理來分離使用時空信號處理的接收(上行鏈路)信號的組合。本發(fā)明的另一個目的是發(fā)射空間多路復(fù)用的下行鏈路信號，由時空處理確定的空間多路復(fù)用下行鏈路信號。
簡而言之，本發(fā)明包括天線陣列和用于測量、計算、存儲和使用無線通信系統(tǒng)中的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的時空特征標(biāo)記的信號處理器，以提高系統(tǒng)容量、信號質(zhì)量、和覆蓋范圍，并降低整個系統(tǒng)的費用。天線陣列和信號處理器可在基站(PoP)和遠(yuǎn)程終端使用。一般來說，在許多信號集中的基站與在通常只管理有限數(shù)量通信鏈路的遠(yuǎn)程終端相比可具有不同的處理要求。
作為例子，在無線本地環(huán)路應(yīng)用中，一個特定的基站可作為許多遠(yuǎn)程終端的PoP并采用在此所述的天線陣列和信號處理裝置。另外，遠(yuǎn)程終端可采用天線陣列和信號處理裝置以便在處理幾個通信鏈路的更簡單的遠(yuǎn)程終端上進(jìn)一步改善其容量和信號質(zhì)量。作為在此使用的術(shù)語，基站和遠(yuǎn)程終端之間的區(qū)別在于基站通常起到同時連接到多個遠(yuǎn)端單元的集中器的作用，可以提供到廣域網(wǎng)的高容量連接。為簡單起見，在此的大部分說明是帶有不采用天線陣列的簡單遠(yuǎn)程終端的系統(tǒng)。然而，不應(yīng)將其解釋為限制該應(yīng)用。因此，此后時空特征標(biāo)記將主要與遠(yuǎn)程終端有關(guān)，當(dāng)在遠(yuǎn)程終端采用天線陣列時，基站也具有相關(guān)的時空特征標(biāo)記。
在每個基站計算(估算)和存儲其蜂窩中的每個遠(yuǎn)程終端和每個信道的時空特征標(biāo)記。對于穩(wěn)定環(huán)境中的固定遠(yuǎn)程終端和基站，可以不經(jīng)常更新時空特征標(biāo)記。然而，在RF傳播環(huán)境中基站和遠(yuǎn)程終端之間的變化通?？筛淖冊撎卣鳂?biāo)記并需要對它們進(jìn)行更新。
當(dāng)一個以上的遠(yuǎn)程終端想同時通信時，基站的信號處理器使用遠(yuǎn)程終端的時空特征標(biāo)記確定它們的子集是否可通過共享信道同時與該基站通信。
當(dāng)多個遠(yuǎn)程終端正在使用重疊上行鏈路信道時，基站的多個天線元各自測量到達(dá)的上行鏈路信號與噪聲的組合。這些組合由天線元的相對位置、遠(yuǎn)程終端的位置、接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的頻率特性、信號的頻譜內(nèi)容、和RF傳播的環(huán)境產(chǎn)生。信號處理器計算時空多路分解加權(quán)，以使上行鏈路信號與由多個天線元測量的上行鏈路信號的組合分離。
在從基站向遠(yuǎn)程終端發(fā)送不同下行鏈路信號的應(yīng)用中，信號處理器計算用來產(chǎn)生多路復(fù)用下行鏈路信號的時空多路復(fù)用加權(quán)，從基站的天線元發(fā)射時多路復(fù)用下行鏈路信號導(dǎo)致在每個遠(yuǎn)程終端以適當(dāng)?shù)男盘栙|(zhì)量接收校正的下行鏈路信號。
在從基站向大量遠(yuǎn)程終端發(fā)射相同信號的情況下，信號處理器計算適于廣播信號的時空發(fā)射加權(quán)，覆蓋到達(dá)所有遠(yuǎn)程終端所需的區(qū)域。
因此，信號處理器便于一個基站與多個遠(yuǎn)程終端之間在重疊信道上同時通信。信道可以是頻率通道(頻分多址FDMA)，時分復(fù)用系統(tǒng)中的時隙(時分多址TDMA)，碼分復(fù)用系統(tǒng)中的編碼(碼分多址CDMA)，或上面的任何組合。該信道也可以由多個常規(guī)信道組成。
在一個實施例中，一個單一天線陣列的所有元發(fā)射和接收射頻信號，而在另一個實施例中天線陣列包括分開的發(fā)射天線元和接收天線元。發(fā)射和接收天線元的數(shù)量不必相同。
本發(fā)明及其目的和特性從下面結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求的說明中將變得更加顯而易見。
有兩個時空特征標(biāo)記與一個特定頻率通道上的每個遠(yuǎn)程終端/基站對相關(guān)聯(lián)，為了討論的目的，假設(shè)只有基站具有天線陣列?；就ㄟ^與遠(yuǎn)程終端如何接收由基站的天線陣列向其發(fā)射的信號有關(guān)的發(fā)射時空特征標(biāo)記，和與基站的接收天線陣列如何接收由遠(yuǎn)程終端發(fā)射的信號有關(guān)的接收時空特征標(biāo)記與其蜂窩內(nèi)的每個遠(yuǎn)程終端相關(guān)。在具有多個信道的系統(tǒng)中，每個遠(yuǎn)程終端/基站對具有針對每個信道的發(fā)射和接收時空特征標(biāo)記。
接收時空特征標(biāo)記以基站天線陣列如何在一個特定信道中從該特定遠(yuǎn)端單元接收信號為特征。在一個實施例中，它是包括如下所述的天線元接收機(jī)的沖激響應(yīng)的矩陣。
假設(shè)從遠(yuǎn)程終端發(fā)射信號sr(t)。設(shè)m是在基站中天線和相關(guān)接收機(jī)的數(shù)量。那么在一個實施例中，m個基站接收機(jī)在時間t的輸出可表示為xr(t)=zr1(t)zr2(t)...zrm(t)=hrsrMr(t-τ)+nr(t)----(5)]]>其中srMr(t-τ)=sr(t-τ)sr(t-T-τ)...sr(t-(Mr-1)T-τ),----(6)]]>hr是信道響應(yīng)矩陣，在該實施例中假設(shè)以有限沖激響應(yīng)濾波器為準(zhǔn)確特征。用τ表示遠(yuǎn)程終端和基站天線陣列之間的平均傳播延遲，T是抽樣時間，并且在該實施例中假設(shè)其滿足熟知的奈奎斯特抽樣定理。Mr是信道響應(yīng)長度，nr(t)表示環(huán)境和接收機(jī)中出現(xiàn)的噪聲。在天線元接收機(jī)i的信道響應(yīng)由行矢量hr(i)給出。信道響應(yīng)矩陣是單獨的信道響應(yīng)的集合hr=hr(1)...hr(m).----(7)]]>如果通信信道、天線元、接收機(jī)和發(fā)射機(jī)濾波器的沖激響應(yīng)的長度是Mr，該沖激響應(yīng)則等于信道響應(yīng)矩陣hr。如果沖激響應(yīng)持續(xù)時間更長，信道響應(yīng)矩陣hr是該沖激響應(yīng)的近似值，并且所生成的誤差加入到噪聲項nr(t)。在一個實施例中，延時接收機(jī)的輸出，在此稱為時空接收矢量zr(t)由下式建立zr(t)=xr(t)xr(t-T)...xr(t-T(Lr-1))=HrsrMr+Lr-1(t-τ)+er(t).----(8)]]>其中Lr是滑動窗口的長度
er(t)=nr(t)nr(t-T)...nr(t-T(Lr-1)).----(9)]]>mLr×(Mr+Lr-1)矩陣Hr被稱為在一個特定信道上遠(yuǎn)程終端發(fā)射sr(t)而基站接收zr(t)的接收時空特征標(biāo)記。
當(dāng)多個遠(yuǎn)程終端在同一個信道上活動時，單個的接收時空特征標(biāo)記收集在多路分解時空特征標(biāo)記矩陣Hr中。對于每個信道，Hr是由單個時空接收特征標(biāo)記形成的Hr=[Hr1,Hr2,…Hrnr],----(10)]]>其中Hri是當(dāng)前在該信道上活動的第i個遠(yuǎn)程終端的接收時空特征標(biāo)記，如等式(9)所示，nr該信道上遠(yuǎn)程終端的總數(shù)。
應(yīng)指出，當(dāng)信道響應(yīng)長度為1，即Mr=1，滑動窗口長度也是1，即Lr=1時，該時空特征標(biāo)記對應(yīng)于我們于1995年1月20日提交的題為“頻譜高效率高容量無線通信系統(tǒng)”的待審美國專利申請No.08/375,848中描述的空間特征標(biāo)記。對于這種情況，信道響應(yīng)矩陣hr是列矢量，接收矢量具有下列形式zr(t)=hrsr(t-τ)+nr(t),(11)
在帶有有限延時擴(kuò)展的傳播環(huán)境中，這是一種適合于窄帶通信信號的模型。對于這種情況，可以在如我們于1995年1月20日提交的題為“頻譜高效率高容量無線通信系統(tǒng)”的待審美國專利申請No.08/375,848中描述的高容量無線通信系統(tǒng)的設(shè)計中使用空間處理。
上面模型的另一種特殊情況是通過設(shè)天線數(shù)量等于1，即m=1，和設(shè)滑動窗口長度也是1，即Lr=1得到的。由下式給出單個接收機(jī)的輸出zr(t)=hr(1)srMr(t-τ)+nr(t).----(12)]]>該模型對應(yīng)于經(jīng)常使用的時間擴(kuò)散通信信道的離散時間表達(dá)式。由長度為Mr的有限沖激響應(yīng)濾波器建立信道模型。對于這種情況，可以應(yīng)用時間處理以抵銷通信信道的作用。如何對單個天線的情況應(yīng)用這種時間處理在本領(lǐng)域中是熟知的。
等式(8)中給出的模型結(jié)合了通信信道的空間和時間兩度內(nèi)容。
現(xiàn)在考慮從基站到遠(yuǎn)程終端的通信信道。發(fā)射時空特征標(biāo)記以遠(yuǎn)程終端如何在特定信道從基站的每個天線陣列元接收信號為特征。在一個實施例中，它是一個包含如下所述從天線元發(fā)射機(jī)輸出到遠(yuǎn)程終端接收機(jī)輸出的沖激響應(yīng)的復(fù)數(shù)矩陣。
設(shè)矩陣ht是從基站發(fā)射機(jī)到遠(yuǎn)程終端的信道響應(yīng)矩陣。矩陣ht的第i行是從發(fā)射機(jī)i到該遠(yuǎn)程終端的信道響應(yīng)。信道響應(yīng)的最大長度是Mt。如果通信信道、天線元、發(fā)射和接收濾波器的沖激響應(yīng)的長度是Mt，該信道的沖激響應(yīng)則等于信道響應(yīng)。如果沖激響應(yīng)的持續(xù)時間更長，信道響應(yīng)是沖激響應(yīng)矩陣的近似值。當(dāng)從基站天線陣列發(fā)射信號st(t)時，設(shè)sti(t)是從第i個基站天線發(fā)射的復(fù)數(shù)信號并設(shè)st(t)=st1(t)st2(t)...stm(t).----(13)]]>現(xiàn)在由下式給出遠(yuǎn)程終端接收的輸出zt(t)zt(t)=[htT(1)…htT(Mt)]stMt(t-τ)+nt(t)----(14)]]>其中stMt(t)=st(t)st(t-T)...st(t-(Mt-1)T)ht=[ht(1),ht(2),…,ht(Mt)],----(15)]]>。項nt(t)表示在環(huán)境和接收機(jī)和模型誤差中出現(xiàn)的噪聲和干擾?，F(xiàn)在考慮當(dāng)由標(biāo)量信號d(t)構(gòu)成在基站的信號st(t)時的情況，st(t)=W‾txdLt(t)----(16)]]>其中Wtx是由復(fù)數(shù)標(biāo)量構(gòu)成的Lt×m多路復(fù)用權(quán)矩陣，(·)*是一個矩陣的復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置，和dLt(t)=d(t)...d(t-(L1-1)T).----(17)]]>則保持下面的關(guān)系
在等式(14)中使用上面的等式(18)，按照從基站發(fā)送的信號d(t)表示在終端接收的信號zt(t)
直接將等式(19)重新轉(zhuǎn)寫成下面的形式zt(t)=wtx*HtdMt+Lt-1(t-τ)+nt(t),----(20)]]>其中wtx=wtxT(1)...wtxT(Lt)is(mLt×1),]]>W‾tx=wtx(1)...wtx(Lt)is(Lt×m),----(21)]]>和
發(fā)射時空特征標(biāo)記Ht是一個描述時空發(fā)射矢量dMt+Lt-1(t)和在遠(yuǎn)程終端的接收信號zt(t)之間關(guān)系的mLt×(Mt+Lt-1)矩陣。
當(dāng)多個遠(yuǎn)程終端在同一信道上活動時，在多路復(fù)用時空特征標(biāo)記矩陣Ht中收集單個發(fā)射時空特征標(biāo)記。對于每個信道，Ht是使用發(fā)射時空特征標(biāo)記形成的Ht=[Ht1,Ht2,…,Htnt],----(23)]]>其中Hri是當(dāng)前在該信道上活動的第i個遠(yuǎn)程終端的發(fā)射時空特征標(biāo)記，如等式(22)所示，nt是該信道上遠(yuǎn)程終端的總數(shù)。
在后面應(yīng)注意，假設(shè)抽樣時間T的一致性并不喪失其一般性。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的基站的功能方框圖。
圖2是基站中多信道接收機(jī)的功能方框圖。
圖3是基站中時空多路分解器的功能方框圖。
圖4是基站中時空多路分解器的時間濾波器的功能方框圖。
圖5是基站中基站中時空多路復(fù)用器的功能方框圖。
圖7是基站中多信道發(fā)射機(jī)的功能方框圖。
圖8是基站中時空處理器的的功能方框圖。
圖9是帶有轉(zhuǎn)發(fā)器開關(guān)的遠(yuǎn)程終端的功能方框圖。
圖10是遠(yuǎn)程終端的功能方框圖。
圖11是由三個基站和一個多基站控制器構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的示意圖。參考標(biāo)號表1．基站2．基站通信鏈路3．基站控制器4．解調(diào)的接收信號5．分離的上行鏈路信號6．接收的信號測量7．多路分解的加權(quán)8．定向發(fā)射的數(shù)據(jù)9．用于發(fā)送的多路復(fù)用調(diào)制信號10．要發(fā)射的調(diào)制，多路復(fù)用信號11．要發(fā)射的基站校準(zhǔn)信號12．多路復(fù)用加權(quán)13．時空處理器14．多信道發(fā)射機(jī)
15．多信道接收機(jī)16a．多信道接收機(jī)16m．多信道接收機(jī)17a．多信道發(fā)射機(jī)17m．多信道發(fā)射機(jī)18a．發(fā)射天線18m．發(fā)射天線19a．接收天線19m．接收天線20．時空多路分解器21．加法器22a．時間濾波器22i．時間濾波器22m．時間濾波器23．時空多路復(fù)用器24．信號調(diào)制器25．信號解調(diào)器26a．乘法器26b．乘法器26L．乘法器27a．抽樣延遲27b．抽樣延遲27L．抽樣延遲28．加法器29a．時間濾波器29i．時間濾波器29m．時間濾波器30a．乘法器30b．乘法器30L．乘法器
31a．抽樣延遲31b．抽樣延遲31L．抽樣延遲32．加法器33．時空控制數(shù)據(jù)34．時空參數(shù)數(shù)據(jù)35．共用接收機(jī)振蕩器36．接收機(jī)控制數(shù)據(jù)37．發(fā)射機(jī)控制數(shù)據(jù)38．共用發(fā)射機(jī)振蕩器39．時空處理器控制器40．活動遠(yuǎn)程終端表41．信道選擇器42．遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)庫43．時空加權(quán)處理器44．時空特征標(biāo)記處理器45．遠(yuǎn)程終端天線46．遠(yuǎn)程終端雙工器47．遠(yuǎn)程終端雙工器輸出48．遠(yuǎn)程終端接收機(jī)49．遠(yuǎn)程終端接收的信號50．遠(yuǎn)程終端接收的校準(zhǔn)信號51．遠(yuǎn)程終端解調(diào)器52．遠(yuǎn)程終端解調(diào)數(shù)據(jù)53．遠(yuǎn)程終端鍵盤和鍵盤控制器54．遠(yuǎn)程終端鍵盤數(shù)據(jù)55．遠(yuǎn)程終端顯示數(shù)據(jù)56．遠(yuǎn)程終端顯示器和顯示控制器57．遠(yuǎn)程終端調(diào)制器58．要發(fā)射的遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)
59．要發(fā)射的遠(yuǎn)程終端調(diào)制數(shù)據(jù)60．遠(yuǎn)程終端發(fā)射機(jī)61．遠(yuǎn)程終端發(fā)射機(jī)輸出62．遠(yuǎn)程終端發(fā)射機(jī)控制數(shù)據(jù)63．遠(yuǎn)程終端接收機(jī)控制數(shù)據(jù)64．遠(yuǎn)程終端話筒65．遠(yuǎn)程終端話筒信號66．遠(yuǎn)程終端揚聲器67．遠(yuǎn)程終端揚聲器信號68．遠(yuǎn)程終端中央處理單元69．遠(yuǎn)程終端轉(zhuǎn)發(fā)器開關(guān)70．遠(yuǎn)程終端轉(zhuǎn)發(fā)器開關(guān)控制71．廣域網(wǎng)72．多基站控制器73a．蜂窩邊界73b．蜂窩邊界73c．蜂窩邊界74．高速消息鏈路75．遠(yuǎn)程終端圖1描繪了基站1的優(yōu)選實施例?；究刂破?作為基站1與經(jīng)基站通信鏈路2的任何外部連接之間的接口，并用來協(xié)調(diào)基站1的整個操作。在優(yōu)選實施例中，基站3由常規(guī)中央處理單元和相關(guān)的存儲器和編程來實現(xiàn)。
輸入或上行鏈路無線發(fā)送發(fā)射到由數(shù)量為m個接收天線元19(a,..,m)組成的天線陣列，其輸出的每一個連接到一排相位相干多信道接收機(jī)15中的m個多信道接收機(jī)之一。
所說明的實施例描述了常規(guī)的頻分多址(FDMA)系統(tǒng)。每個多信道接收機(jī)能夠處理多個頻率通道。符號Ncc將用于標(biāo)記可由接收機(jī)處理的常規(guī)頻率通道的最大數(shù)量。依據(jù)為無線通信系統(tǒng)的操作分配的頻率和為特定通信鏈路選擇的帶寬，Ncc可以小到1(一個單一的頻率道)或大至數(shù)千。在一個替換實施例中，多信道接收機(jī)15可以用來代替處理多時隙、多編碼、或這些熟知的多址技術(shù)的某些組合。在一個替換實施例中，信道可以由多個常規(guī)信道組成。
在每個信道中，接收天線元19(a,…,m)各自測量來自共享該信道的遠(yuǎn)程終端的到達(dá)上行鏈路信號的組合。這些組合是由天線元的相對位置、遠(yuǎn)程終端的位置、接收機(jī)和發(fā)射機(jī)的頻率特性、信號的頻譜內(nèi)容、和RF傳播環(huán)境生成的并且是由等式(5)給出的。
圖2描繪了帶有天線元連線、在該基站使用的每個頻率通道一個共用本機(jī)接收機(jī)振蕩器35、和接收信號測量裝置6的單個多信道接收機(jī)16(a,…,m)。共用本機(jī)接收機(jī)振蕩器35確保來自接收天線元19(a,…,m)的信號相干地下轉(zhuǎn)換到基帶；設(shè)定其Ncc頻率，以便多信道接收機(jī)16(a,…,m)提取所有感興趣的Ncc頻率通道。由時空處理器13(圖1)通過接收機(jī)控制數(shù)據(jù)36控制共用本機(jī)接收機(jī)振蕩器35的頻率。在一個替換實施例中，多個頻率通道全部包含在鄰接的頻帶中，共用本機(jī)振蕩器用來下轉(zhuǎn)換此后數(shù)字化的整個頻帶，數(shù)字濾波器和抽取器利用熟知的技術(shù)提取所希望的信道子集。
所說明的實施例描述了FDMA系統(tǒng)。在TDMA或CDMA系統(tǒng)中，應(yīng)增加共用振蕩器35以便通過接收機(jī)控制數(shù)據(jù)36從時空處理器13分別向多信道接收機(jī)16(a,…,m)轉(zhuǎn)發(fā)共用時隙或共用編碼信號。在這些實施例中，多信道接收機(jī)16(a,…,m)除下轉(zhuǎn)換到基帶外還進(jìn)行常規(guī)的時分信道或常規(guī)的碼分信道的選擇。
再來參考圖1，多信道接收機(jī)15產(chǎn)生提供給時空處理器13和一組時空多路分解器20的接收信號測量值6。在該實施例中，接收信號測量值6包含Ncc頻率通道每一個的m個復(fù)數(shù)基帶信號。
圖8示出時空處理器13更詳細(xì)的方框圖。時空處理器13產(chǎn)生并保持每個遠(yuǎn)程終端對每個頻率通道的時空特征標(biāo)記，并為時空多路分解器20和時空多路復(fù)用器23的使用計算時空多路復(fù)用和多路分解加權(quán)。在該優(yōu)選實施例中，利用包括一個常規(guī)中央處理單元的數(shù)字信號處理器(DSP)裝置實現(xiàn)時空處理器13。接收信號測量值6進(jìn)入估算和更新時空特征標(biāo)記的時空特征標(biāo)記處理器44。時空特征標(biāo)記存儲在遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)庫42中的時空特征標(biāo)記表中并由信道選擇器41和時空加權(quán)處理器43使用，時空加權(quán)處理器43還產(chǎn)生多路分解加權(quán)7和多路復(fù)用加權(quán)12。時空處理器控制器39連接到時空加權(quán)處理器43，并且還產(chǎn)生接收機(jī)控制數(shù)據(jù)36，發(fā)射機(jī)控制數(shù)據(jù)37，和時空控制數(shù)據(jù)33。
再來參考圖8，時空多路分解器20根據(jù)時空多路分解加權(quán)7組合接收的信號測量值6。圖3示出單個信道的時空多路分解器20。在圖3中，xri表示單個信道的接收測量矢量6的第i個元素，
表示使用該信道的遠(yuǎn)程終端的多路分解加權(quán)矩陣第i列的復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置。W‾rx=[wrx1,wrx2,…,wrxm]=wrx(1)...wrx(Lr)----(24)]]>圖4說明了對單個信道第i接收信號xri的處理。在該實施例中，使用一般用途的算術(shù)芯片執(zhí)行時間濾波器22(a,…,m)中的算術(shù)運算。在圖4中，xri表示單個信道的接收測量矢量6的第i個元素，
(j)表示使用該信道的遠(yuǎn)程終端的時空多路分解加權(quán)矢量7的第i個矢量元素的第j個元素的復(fù)數(shù)共軛。wrx=wrxT(1)...wrxT(Lr)]]>wrx(j)=[wrx1(j)，…,wrxm)] (25)對于每個信道上的每個遠(yuǎn)程終端，第i個時間濾波器22i計算wrxi*(1)xri(t)+wrxi*(2)xri(t-T)+…+wrxi*(Lr)xri(t-T(Lr-1))(26)由乘法器26(a,b,…,L)執(zhí)行乘法運算，由加法器28執(zhí)行加法運算。對于每個信道上的每個遠(yuǎn)程終端，時空多路分解器20使用加法器21把時間濾波器22(a,…,m)的輸出相加，然后輸出wrx*zr(t)(27)對于每個信道上的每個遠(yuǎn)程終端，由等式(27)給出的加法器21的輸出包括分離的上行鏈路信號5。
再來參考圖1，時空多路分解器20的輸出是與基站通信的每個遠(yuǎn)程終端的分離上行鏈路信號5。由信號解調(diào)器25解調(diào)分離的上行鏈路信號5，為與基站通信的每個遠(yuǎn)程終端產(chǎn)生解調(diào)的接收信號4。解調(diào)的接收信號4和對應(yīng)的時空控制數(shù)據(jù)33可提供給基站控制器3。
在一個替換實施例中，在一個非線性多維信號處理單元中一起進(jìn)行多路分解和解調(diào)處理。
在執(zhí)行由遠(yuǎn)程終端發(fā)送的信號的信道編碼的實施例中，基站控制器3向時空處理器13發(fā)送解調(diào)的接收信號4，時空處理器13使用熟知的解碼技術(shù)估算比特誤差率(BER)，并將其與遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)庫42中存儲的可接受閾值比較。如果BER不可接受，時空處理器13重新分配資源以緩解該問題。在一個實施例中，除當(dāng)前信道不能接受外，采用如增加一個新用戶的相同策略把帶有不可接受BER的鏈路分配給新信道，除非該特定信道的當(dāng)前用戶組改變。另外，當(dāng)該信道可使用時對該遠(yuǎn)程終端/基站對進(jìn)行接收特征標(biāo)記的重新校準(zhǔn)。
對于發(fā)送，信號調(diào)制器24為該基站正在向其發(fā)射的每個遠(yuǎn)程終端產(chǎn)生調(diào)制信號9，每個遠(yuǎn)程終端的一組時空多路復(fù)用加權(quán)12應(yīng)用到時空多路復(fù)用器23中的調(diào)制信號的相應(yīng)延時型式，以便為m個發(fā)射天線18(a,…,m)中的每一個和Ncc信道中的每一個產(chǎn)生將要發(fā)射的多路復(fù)用信號10。
在所說明的實施例中，下行鏈路信道的數(shù)量Ncc與上行鏈路信道的數(shù)量Ncc相同。在另一個實施例中，上行鏈路和下行鏈路信道的數(shù)量可以不同。此外，就象下行鏈路由寬帶視頻信道組成和上行鏈路采用窄帶音頻/數(shù)據(jù)信道的交互電視應(yīng)用的情況一樣，信道可以是不同類型和帶寬。
另外，所說明的實施例示出相同數(shù)量的發(fā)射和接收天線元m。在其它實施例中，發(fā)射天線元的數(shù)量和接收天線元的數(shù)量可以不同，高至并包括發(fā)射僅采用一單向指向中的一個發(fā)射天線元的情況，例如在交互電視應(yīng)用中。
圖5示出在一個特定信道上的一個遠(yuǎn)程終端的時空多路復(fù)用器。用一般用途的算術(shù)芯片執(zhí)行時空多路復(fù)用器23中的算術(shù)運算。用d(t)表示為該信道上的該遠(yuǎn)程終端定義的調(diào)制信號9的元素，用wtx表示多路復(fù)用加權(quán)矢量。多路復(fù)用加權(quán)矢量wtx通過下式與多路復(fù)用加權(quán)矩陣Wtx相關(guān)。wtx=wtxT(1)...wtxT(Lt)is(mLt×1)]]>W‾tx=wtx(1)...wtx(Lt)is(Lt×m),----(28)]]>
對于每個信道上的每個遠(yuǎn)程終端，時空多路復(fù)用器23計算其多路復(fù)用加權(quán)矩陣12與調(diào)制信號d(t)9的延遲型式的乘積st(t)=W‾txdLt(t)=wtx(1)...wtx(Lt)d(t)...d(t-(Lt-1)T)----(29)]]>時間濾波器29(a,…,m)計算多路復(fù)用加權(quán)矩陣的行與調(diào)制信號d(t)9的延遲型式的乘積。對于每個信道上的每個遠(yuǎn)程終端，第i個時間濾波器29i計算wtxi*(1)d(t)+wtxi*(2)d(t-T)+…+wtxi*(Lt)d(t-T(Lt-1))(30)由乘法器30(a,b,…,L)執(zhí)行乘法運算，由加法器32執(zhí)行加法運算。對于每個信道，由在該信道上對其發(fā)射的每個遠(yuǎn)程終端的時空多路復(fù)用器23估算等式(29)。與每個遠(yuǎn)程終端對應(yīng)的是不同的多路復(fù)用加權(quán)矢量，多路復(fù)用加權(quán)矩陣，和調(diào)制信號。對于每個信道，時空多路復(fù)用器23把正在該信道上對其發(fā)射的每個遠(yuǎn)程終端的多路復(fù)用信號相加，產(chǎn)生作為將要從每個天線為每個下行鏈路信道發(fā)射的信號的調(diào)制和多路復(fù)用信號10,st(t)。
調(diào)制和多路復(fù)用信號10輸入到一排m相位相干多信道發(fā)射機(jī)14。圖7描繪了帶有天線連接，共用本機(jī)發(fā)射機(jī)振蕩器38，和數(shù)字輸入10的多信道發(fā)射機(jī)17(a,…,m)。共用本機(jī)發(fā)射機(jī)振蕩器38確保由發(fā)射天線18(a,…,m)在發(fā)送期間保持多路復(fù)用信號10的相對相位。由時空處理器13(見圖1)通過發(fā)射機(jī)控制數(shù)據(jù)37控制共用本機(jī)發(fā)射機(jī)振蕩器38的頻率。
在一個替換實施例中，時空多路復(fù)用器23利用熟知的基帶多路復(fù)用技術(shù)把將要發(fā)射的所有計算的信道信號多路復(fù)用為將要由每個多信道發(fā)射機(jī)17(a,…,m)上轉(zhuǎn)換和發(fā)射的單個帶寬信號。按照需要以數(shù)字或模擬方式進(jìn)行多路復(fù)用。
所說明的實施例示出一種帶有多頻率通道的系統(tǒng)。在時分多址或碼分多址系統(tǒng)中，增加共用振蕩器38，以便通過發(fā)射機(jī)控制數(shù)據(jù)37從時空處理器13向多信道發(fā)射機(jī)17(a,…,m)分別轉(zhuǎn)發(fā)共用時隙或共用編碼信號。
再來參考圖1，在需要發(fā)射時空特征標(biāo)記的應(yīng)用中，時空處理器13還能為一個特定下行鏈路信道上的每個天線發(fā)射預(yù)定的校準(zhǔn)信號。時空處理器13命令多信道發(fā)射機(jī)17(a,…,)通過發(fā)射機(jī)控制數(shù)據(jù)37發(fā)射預(yù)定校準(zhǔn)信號11來代替一個特定下行鏈路信道的多路復(fù)用信號10。這是用來確定該下行鏈路信道上遠(yuǎn)程終端的發(fā)射時空特征標(biāo)記的一種機(jī)理。
在采用熟知的信道編碼技術(shù)來對將要發(fā)射到遠(yuǎn)程終端的信號編碼的替換實施例中，遠(yuǎn)程終端采用熟知的解碼技術(shù)估算此后在其上行鏈路信道上報告回基站的BER。如果這些BER超過可接受的限定，采取校正動作。在一個實施例中，除不能接受當(dāng)前信道外，校正活動涉及采用如增加新用戶的相同策略重新分配資源，除非該特定信道的當(dāng)前用戶組改變。另外，當(dāng)可使用該信道時進(jìn)行該遠(yuǎn)程終端/基站對的發(fā)射特征標(biāo)記的重新校準(zhǔn)。
圖9描繪了提供話音通信的遠(yuǎn)程終端中的部件安排。遠(yuǎn)程終端的天線45連接到雙工器46以允許天線45用來進(jìn)行發(fā)射和接收。在一個替換實施例中，使用分開的接收和發(fā)射天線而不需要雙工器46。在另一個替換實施例中，在相同頻率通道上但在不同時間進(jìn)行接收和發(fā)射，已熟知的是用發(fā)射/接收(TR)開關(guān)代替雙工器。雙工器的輸出47作為到接收機(jī)48的輸入。接收機(jī)48產(chǎn)生下轉(zhuǎn)換信號49輸入到解調(diào)器51。解調(diào)的接收話音信號67輸入到揚聲器66。
解調(diào)的接收控制數(shù)據(jù)52提供給遠(yuǎn)程終端的中央處理單元68(CPU)。解調(diào)的接收控制數(shù)據(jù)52用于在呼叫建立和終止期間從基站1接收數(shù)據(jù)，而在一個替換實施例中，用于確定遠(yuǎn)程終端接收的信號的質(zhì)量(BER)，并如上所述發(fā)回到基站。
遠(yuǎn)程終端CPU68由標(biāo)準(zhǔn)的DSP裝置實現(xiàn)。遠(yuǎn)程終端CPU68還產(chǎn)生用于選擇遠(yuǎn)程終端的接收信道的接收機(jī)控制數(shù)據(jù)63，用于設(shè)定遠(yuǎn)程終端的發(fā)射信道和功率電平的發(fā)射機(jī)控制數(shù)據(jù)62，將要發(fā)射的控制數(shù)據(jù)58，和用于遠(yuǎn)程終端顯示器56的顯示數(shù)據(jù)55。遠(yuǎn)程終端CPU68還從遠(yuǎn)程終端鍵盤53接收鍵盤數(shù)據(jù)54。
把將要從話筒64發(fā)射的遠(yuǎn)程終端話音信號65輸入到調(diào)制器57。由遠(yuǎn)程終端CPU68提供將要發(fā)射的控制數(shù)據(jù)58。將要發(fā)射的控制數(shù)據(jù)58用于在呼叫建立和終止期間向基站1發(fā)射數(shù)據(jù)，以及在例如測量呼叫質(zhì)量(例如比特誤差率(BER))的呼叫期間發(fā)射信息。由發(fā)射機(jī)60上變換和放大由調(diào)制器57輸出的將要發(fā)射的調(diào)制數(shù)據(jù)59，產(chǎn)生發(fā)射輸出信號61。然后通過天線45把要發(fā)射的發(fā)射機(jī)輸出61輸入到雙工器46。
在一個替換實施例中，遠(yuǎn)程終端提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信。用本領(lǐng)域中熟知的允許向和從外部數(shù)據(jù)處理裝置(例如計算機(jī))發(fā)射數(shù)據(jù)的數(shù)字接口替換解調(diào)的接收話音信號67，揚聲器66，話筒64，和將要發(fā)射的話音信號65。
再來參考圖9，遠(yuǎn)程終端允許接收數(shù)據(jù)49借助由遠(yuǎn)程終端CPU68控制的開關(guān)69通過開關(guān)控制信號70發(fā)射回到基站1。在正常操作中，開關(guān)69用調(diào)制器57的調(diào)制信號59驅(qū)動發(fā)射機(jī)60。當(dāng)基站1命令遠(yuǎn)程終端進(jìn)入校準(zhǔn)模式時，遠(yuǎn)程終端CPU68向調(diào)制器57發(fā)送預(yù)定的校準(zhǔn)信號58，代替遠(yuǎn)程終端話筒信號65。這是用來確定在該上行鏈路信道上的遠(yuǎn)程終端的接收時空特征標(biāo)記的機(jī)理。在轉(zhuǎn)發(fā)器模式中，遠(yuǎn)程終端CPU68觸發(fā)開關(guān)控制信號70，遠(yuǎn)程終端CPU68用接收的數(shù)據(jù)49命令開關(guān)69驅(qū)動發(fā)射機(jī)60。
圖10示出遠(yuǎn)程終端轉(zhuǎn)發(fā)器功能的一個替換實施例。不再使用圖9的開關(guān)69。而是代之以通過數(shù)據(jù)連線50把接收機(jī)48的輸出提供給遠(yuǎn)程終端CPU68。在正常工作中，遠(yuǎn)程終端CPU68中忽略數(shù)據(jù)連線50。在校準(zhǔn)模式中，遠(yuǎn)程終端CPU68使用數(shù)據(jù)連線50計算遠(yuǎn)程終端的發(fā)射時空特征標(biāo)記，再通過調(diào)制器57和發(fā)射機(jī)60發(fā)射回到基站1，作為要發(fā)射的控制數(shù)據(jù)58。
在一個替換實施例中，不需要遠(yuǎn)程終端中的時空校準(zhǔn)程序。在許多常規(guī)無線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)中，遠(yuǎn)程終端有規(guī)律地向基站報告接收的信號強(qiáng)度或接收信號質(zhì)量。在該實施例中，接收的信號強(qiáng)度報告足夠計算遠(yuǎn)程終端的發(fā)射時空特征標(biāo)記，如下所述。一般原理--基站在許多方面，圖1中所示的頻譜高效率基站性能很象標(biāo)準(zhǔn)無線通信系統(tǒng)的基站。主要區(qū)別在于與使用相同時間/頻率資源的常規(guī)基站相比，頻譜高效率基站支持更多同時的通話。通信信道可以是頻率信道、時間信道、編碼信道，或這些信道的任何組合。時空多路復(fù)用器/多路分解器通過在這些信道中的每一個上允許多個同時通信的鏈路來增加系統(tǒng)容量。此外，通過組合來自多個接收天線的信號，時空多路分解器20產(chǎn)生在空間和時間同時均衡的分離上行鏈路信號5。分離的上行鏈路信號5將作為具有基本上改善了信噪比，減少了干擾，和與標(biāo)準(zhǔn)基站相比改善了多徑環(huán)境中的質(zhì)量的結(jié)果。
在所說明的實施例中，描述了由多個遠(yuǎn)程終端和結(jié)合天線陣列和時空信號處理的基站構(gòu)成的無線通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有例如提供無線接入本地PSTN的應(yīng)用。由一個遠(yuǎn)程終端或由通信鏈路2通過基站控制器3初始信息傳送(或呼叫)。如本領(lǐng)域中所熟知的，在下行鏈路和上行鏈路控制信道上進(jìn)行呼叫初始化。在本實施例中，使用發(fā)射天線18(a,…,m)發(fā)射下行鏈路控制信道。在替換實施例中，從單一的全向天線廣播下行鏈路控制信道?；究刂破?向使用存儲的該遠(yuǎn)程終端的時空特征標(biāo)記的時空處理器13傳送呼叫中涉及的遠(yuǎn)程終端的標(biāo)識，以確定該遠(yuǎn)程終端應(yīng)使用哪個通信信道。所選擇的信道可以已被幾個遠(yuǎn)程終端占用，然而，時空處理器13使用該信道上所有遠(yuǎn)程終端的時空特征標(biāo)記，以確定它們可共享該信道而沒有干擾。
時空處理器13使用為所選擇的信道和上述遠(yuǎn)程終端計算的時空多路復(fù)用和多路分解加權(quán)，以構(gòu)成時空多路復(fù)用器23和時空多路分解器20。然后，時空處理器13通知所選擇信道的控制器3。如同在常規(guī)基站中，然后控制器3命令遠(yuǎn)程終端(經(jīng)下行鏈路控制信道)切換到選擇的信道繼續(xù)通信。在遠(yuǎn)程終端具有功率控制能力的情況下，正如本領(lǐng)域中熟知的，控制器3還命令遠(yuǎn)程終端根據(jù)例如共享同一信道的其它遠(yuǎn)程終端的功率電平和如下所述所需要的每個鏈路的信號質(zhì)量之類的參數(shù)將其功率調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)碾娖?。通信結(jié)束時，遠(yuǎn)程終端返回其監(jiān)測下行鏈路控制信道等待其下一次呼叫的空閑狀態(tài)。時空處理--基站圖8示出時空處理器13的方框圖。時空處理器控制器39控制時空處理器13，時空處理器控制器39經(jīng)鏈路33連接基站控制器3。時空處理器控制器39通過控制線37和36控制多信道發(fā)射機(jī)14和多信道接收機(jī)15的增益和頻率設(shè)定。
時空處理器13保持一個列出哪個遠(yuǎn)程終端當(dāng)前正在使用每個通信信道以及其當(dāng)前發(fā)射功率電平的活動遠(yuǎn)程終端表40。還存儲諸如當(dāng)前使用的調(diào)制格式、當(dāng)前頻率通道中接收機(jī)的噪聲電平、和當(dāng)前信號質(zhì)量要求之類的遠(yuǎn)程終端的其它參數(shù)。時空處理器13還在遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)庫42中保持一個時空特征標(biāo)記表，在一個替換實施例中，該遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)庫42包括遠(yuǎn)程終端的功率控制電平，允許的發(fā)射和接收頻率通道，和熟悉的調(diào)制格式表。
遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)庫42中的時空特征標(biāo)記表包含用于每個遠(yuǎn)程終端工作的每個信道的發(fā)射時空特征標(biāo)記Ht，和接收時空特征標(biāo)記Hr。在另一個實施例中，例如通過存儲最大奇異值和特征標(biāo)記的對應(yīng)奇異矢量，來存儲與發(fā)射和接收時空特征標(biāo)記跨越相同列空間的一組基本矢量。在另一個實施例中，例如通過存儲發(fā)射和接收信道響應(yīng)矩陣，來存儲可從其形成特征標(biāo)記的參數(shù)。在另一個實施例中，還存儲時空特征標(biāo)記質(zhì)量的估算值(例如估算誤差協(xié)方差)。在再一個實施例中，還存儲描述因時空特征標(biāo)記的時間變化造成的不定性的參數(shù)。發(fā)射時空特征標(biāo)記包括基站與遠(yuǎn)程終端之間傳播環(huán)境的影響、以及發(fā)射機(jī)14、天線電纜、和發(fā)射天線18(a,…,m)的頻率特性中的任何差異。
當(dāng)基站控制器1經(jīng)鏈路33轉(zhuǎn)發(fā)一個特定遠(yuǎn)程終端的呼叫初始化請求時，信道選擇器41搜索活動的遠(yuǎn)程終端表40以找到可容納該遠(yuǎn)程終端的通信信道。在優(yōu)選實施例中，有一個形成每個信道的多路復(fù)用時空矩陣和多路復(fù)解時空矩陣的，由信道選擇器41使用的接收活動遠(yuǎn)程終端表和發(fā)射活動遠(yuǎn)程終端表。對于每個信道，通過把存儲的當(dāng)前活動在(使用)該信道上的每個遠(yuǎn)程終端的接收和發(fā)射時空特征標(biāo)記加上包含請求通信信道的遠(yuǎn)程終端的適當(dāng)時空特征標(biāo)記的附加部分來形成多路分解和多路復(fù)用時空特征標(biāo)記矩陣，見等式(10-23)。
信道選擇器41計算這些特征標(biāo)記矩陣的函數(shù)，以評價是否可在所選擇的信道上成功地執(zhí)行基站和新遠(yuǎn)程終端之間的通信。在優(yōu)選實施例中，信道選擇器41首先計算該遠(yuǎn)程終端的時空多路復(fù)用和多路分解加權(quán)，然后利用這些加權(quán)估算鏈路性能。
在所說明的實施例中，時空多路復(fù)用加權(quán)矢量是矩陣Wtx的列，在等式(31)中給出Wtx的第k列{Wtx}k=skt{Ht(Ht*Ht)-1}mLt(k-1)+1k=1,…,nt,----(31)]]>其中(·)-1是矩陣的逆矩陣，{·}k是矩陣的第k列，Ht是與相關(guān)信道有關(guān)的多路復(fù)用時空特征標(biāo)記矩陣，skt是要發(fā)射的第k個信號的幅度。如果得到的多路復(fù)用矩陣不穩(wěn)定，用本領(lǐng)域所熟知的技術(shù)形成多路復(fù)用矩陣的穩(wěn)定近似值。在優(yōu)選實施例中利用遠(yuǎn)程終端接收機(jī)的均方噪聲電壓(Nk)和最低期望信號質(zhì)量(SNRkdes)計算要發(fā)射的幅度skt，如等式(32)中給出的skt=(SNRkdes×Nk)1/2.(32)現(xiàn)在信道選擇器41從每個元素計算將要發(fā)射的平均均方電壓(功率)Pt，作為加權(quán)的適當(dāng)元素的平方和P‾t=diag([W‾tx1*…W‾txnt*]W‾tx1...W‾txnt),----(33)]]>其中Wtxk是如等式(21)中定義的第k個用戶的加權(quán)矩陣，diag(·)是通過迭層矩陣的對角元素獲得的矢量。計算要從每個元素發(fā)射的峰值平方電壓(功率)Ptpeak作為適當(dāng)加權(quán)的幅值和的平方Ptpeak=diag(abs([W‾tx1*…W‾txnt*])abs(W‾tx1...W‾txnt)),----(34)]]>其中abs(·)是關(guān)于元素的(element-wise)絕對值。信道選擇器41把這些值與每個發(fā)射機(jī)每個元素的極限比較。如果平均或峰值中的任何一個超過可接受的極限，上述遠(yuǎn)程終端不分配給候選信道。否則，檢驗從遠(yuǎn)程終端成功接收的能力。
在一個替換實施例中，發(fā)射機(jī)極限作為計算滿足給出的技術(shù)要求并且導(dǎo)致可能的發(fā)射功率最小量的發(fā)射加權(quán)的優(yōu)化算法中的不等式約束。如果不能找到滿足這些約束的發(fā)射加權(quán)，不把上述遠(yuǎn)程終端分配給候選信道。該優(yōu)化算法是眾所周知的。
在一個采用時分雙工(TDD)的替換實施例中，由于假設(shè)信道和干擾互逆，選擇多路復(fù)用加權(quán)為多路分解加權(quán)的定標(biāo)型式。選擇定標(biāo)參數(shù)以便在遠(yuǎn)程終端提供充足的SINR。
為測試上行鏈路，信道選擇器41利用與相關(guān)信道有關(guān)的多路分解時空特征標(biāo)記矩陣Hr計算時空多路分解加權(quán)Wrx。在所說明的實施例中，時空多路分解加權(quán)矢量是等式(35)中給出的矩陣Wrx的列Wrx=(HrPrHr*+Rnn)-1HrPr，(35)其中由等式(36)給出Pr的第k列{P‾r}k={Pr}Lr(k-1)+1k=1,…,nr,----(36)]]>其中Pr是由遠(yuǎn)程終端發(fā)射的信號SrK，Lr的均方幅度(功率)的(對角)矩陣Pr=E{sr1,Lr(t)...srnr,Lr[sr1Lr*(t)…srnr,aLr*]}----(37)]]>Rnn=E{er(t)er*(t)}是基站噪聲協(xié)方差。然后，在一個實施例中計算歸一化的均方誤差協(xié)方差的期望值如下MSE=Pr-1/2((I-Wrx*Hr)Pr(I-Wrx*Hr)*+Wrx*RnnWrx)Pr-*/2(38)其中符號
表示矩陣平方根的復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置。MSE的求逆是在時空多路分解器輸出的期望的信號干擾加噪聲比(SINR)的估算值SINR=MSE-1(39)
如果SINR的所有對角元素都高于基于從每個遠(yuǎn)程終端接收的所要求信號質(zhì)量的期望閾值，則允許該遠(yuǎn)程終端接入信道。如果候選遠(yuǎn)程終端低于其閾值并具有增加其輸出功率的能力，則再次進(jìn)行相同的計算，以增加遠(yuǎn)程終端的功率輸出，直到達(dá)到遠(yuǎn)程終端的最大輸出功率并且SINR仍然不適合，如果可能，在增加其功率的情況下另一個遠(yuǎn)程終端的SINR低于其閾值，或超過所有閾值。如果可找到可接受的遠(yuǎn)程終端發(fā)射功率，允許該遠(yuǎn)程終端接入該特定信道，否則拒絕接入并檢驗另一個信道。
在一個替換實施例中，使用眾所周知的優(yōu)化程序進(jìn)行多路分解加權(quán)的計算，以遠(yuǎn)程終端發(fā)射功率最小為目的使在基站的估算信號滿足或超過其最小的期望SINR。
另外，在一個替換實施例中，在未發(fā)現(xiàn)可容納遠(yuǎn)程終端的信道的情況下，信道選擇器41計算信道中現(xiàn)有的遠(yuǎn)程終端的某些重新安排是否允許在某些信道上支持遠(yuǎn)程終端。這種情況下，如果現(xiàn)有用戶的重新安排不允許容納該遠(yuǎn)程終端，僅在當(dāng)時拒絕遠(yuǎn)程終端通信。
在采用頻分雙工(FDD)的一個替換實施例中，不限制向遠(yuǎn)程終端分配用于發(fā)射和接收的固定信道對。采用足夠靈活的系統(tǒng)構(gòu)造，信道選擇器41可選擇特定遠(yuǎn)程終端分配到由不同頻率雙工偏移分離的發(fā)射和接收信道，以使整個系統(tǒng)干擾電平最小。
由于向該信道加入新遠(yuǎn)程終端可使它們明顯改變，必須重新計算已使用一個信道的遠(yuǎn)程終端的時空多路復(fù)用和多路分解加權(quán)。在優(yōu)選實施例中，已進(jìn)行所需計算的信道選擇器41向時空加權(quán)處理器43發(fā)送新時空多路復(fù)用和多路分解加權(quán)，用于建立時空多路復(fù)用器23和多路分解器20。在一個替換實施例中，時空加權(quán)處理器43使用由信道選擇器41向其發(fā)送的時空特征標(biāo)記矩陣，以便針對該信道上的所有遠(yuǎn)程終端計算不同的時空多路復(fù)用和多路分解加權(quán)組。
然后，時空加權(quán)處理器43向時空多路分解器20發(fā)送該信道的新時空多路分解加權(quán)，并向時空多路復(fù)用器23發(fā)送該信道的新時空多路復(fù)用加權(quán)，更新活動的遠(yuǎn)程終端表40，并通知時空處理器控制器39，時空處理器控制器39又通知所選擇的信道的基站控制器3。然后，基站控制器3使用命令遠(yuǎn)程終端切換到期望信道的下行鏈路控制信道向遠(yuǎn)程終端發(fā)射消息。
從等式(31)可以示出多路復(fù)用加權(quán)Wtx具有特性Wtx*Ht=diag(st1,…,stnt),----(40)]]>其中diag(·)是帶有由矢量形成的對角元素的對角矩陣。這表明在第k個遠(yuǎn)程終端，以足夠的(正實數(shù))幅度stk接收將要發(fā)送到該終端的信號。Wtx*Ht具有零非對角線元素的情況是指在第k個遠(yuǎn)程終端，該遠(yuǎn)程終端未接收到發(fā)射的其它信號。這樣，每個遠(yuǎn)程終端僅接收以所需的功率電平供其使用的信號，以確保正確的通信。在替換實施例中，Ht估算值中的不確定性加入到設(shè)定基站發(fā)射功率電平和計算加權(quán)中，以使誤差的影響和/或Ht中的變化最小。
同樣，在該基站，等式(35)中給出的特定多路分解加權(quán)具有以接收的時空特征標(biāo)記和從遠(yuǎn)程終端發(fā)射的電壓(功率)的資料為條件的特性，由下式給出的估算信號
S^=wrx*zr,----(41)]]>在最小均方誤差的意義上是最精確的。特別是，它們最接近地匹配由遠(yuǎn)程終端發(fā)射的信號，給出在基站由多個天線元素計算的測量值。
等式(31)和(35)僅表示計算時空多路復(fù)用和多路分解加權(quán)的一種方式。存在其它類似策略證明與等式(40)所示的和前面段落中描述的那些類似的特性。用于計算加權(quán)Wtx和Wrx的其它眾所周知的技術(shù)說明了多路復(fù)用和多路分解時空特征標(biāo)記矩陣Ht和Hr中的不確定性，并可引入更復(fù)雜的功率和動態(tài)范圍約束。確定時空特征標(biāo)記如圖8所示，時空處理器13還包含一個時空特征標(biāo)記處理器44，用于找出遠(yuǎn)程終端的時空特征標(biāo)記。在所說明的實施例中，時空特征標(biāo)記處理器44使用與我們題為“校準(zhǔn)天線陣列的方法和裝置”的美國專利5,546,090(1996年8月13日公布)中描述的技術(shù)類似的校準(zhǔn)技術(shù)。
在所說明的實施例中，每個遠(yuǎn)程終端能夠進(jìn)入校準(zhǔn)模式。在校準(zhǔn)模式中，遠(yuǎn)程終端可發(fā)射預(yù)定信號，并且還可進(jìn)入把接收的信號49發(fā)回到基站1的轉(zhuǎn)發(fā)器模式。校準(zhǔn)模式由遠(yuǎn)程終端CPU68控制。參見圖9，轉(zhuǎn)發(fā)器模式是由遠(yuǎn)程終端CPU68通過開關(guān)控制信號70控制的開關(guān)69提供的。
為確定遠(yuǎn)程終端的發(fā)射和接收時空特征標(biāo)記，時空特征標(biāo)記處理器44通過在下行鏈路信道上向其發(fā)射命令來命令遠(yuǎn)程終端進(jìn)入校準(zhǔn)模式。該命令是由基站控制器3根據(jù)來自時空處理器控制器39的，并由信號調(diào)制器24調(diào)制的請求產(chǎn)生的。在一個替換實施例中，以預(yù)定階段有規(guī)律地進(jìn)入校準(zhǔn)模式。
然后，遠(yuǎn)程終端在該信道上發(fā)射預(yù)定的終端校準(zhǔn)信號。在本實施例中，終端校準(zhǔn)信號是限制在當(dāng)前信道頻帶范圍內(nèi)的已知偽隨機(jī)噪聲序列。在另一個實施例中，預(yù)定的終端校準(zhǔn)信號是任何已知信號。在根據(jù)等式(5)和在沒有噪聲的和參數(shù)偏移情況下，由下式給出的m×Nr數(shù)據(jù)矩陣X中存儲接收數(shù)據(jù)的時間抽樣X=hrSr(42)其中Sr是預(yù)定終端校準(zhǔn)信號的Mr×Nr矩陣。接收信道響應(yīng)矩陣則由下式給出hr=XSr(43)其中Sr是矩陣Sr的熟知的Moore-Penrose偽逆矩陣，對于列多于行的全等級矩陣Sr，滿足SrSr=I(同一矩陣)，對于行多于列的全等級矩陣Sr，滿足SrSr=I。現(xiàn)在可從信道矩陣hr構(gòu)成接收時空特征標(biāo)記Hr。
在替換實施例中，通過把時空接收矢量的時間抽樣存儲在一個根據(jù)等式(8)并且在沒有噪聲和參數(shù)偏移的情況下由下式給出的mLr×Nr數(shù)據(jù)矩陣Z中直接確定接收的時空特征標(biāo)記HrZ=HrSr(44)其中在這種情況下，Sr是預(yù)定終端校準(zhǔn)信號的Mr+Lr-1×Nr矩陣。接收時空特征標(biāo)記則由下式給出Hr=ZSr.(45)在其它終端正在使用同一信道時可以確定接收時空特征標(biāo)記。
在替換實施例中，從等式(46)直接確定時空多路分解加權(quán)矢量wrx*Z=Sr. (46)其中在這種情況下，Sr是包含預(yù)定終端校準(zhǔn)信號的1×Nr矢量。時空多路復(fù)用加權(quán)矢量則由下式給出wrx=Z*Sr*(47)在其它終端正在使用同一信道時可以確定接收時空多路分解加權(quán)矢量。
在替換實施例中，終端校準(zhǔn)信號不全是已知的，而是具有預(yù)定調(diào)制格式的參數(shù)。本領(lǐng)域中已知的幾種技術(shù)利用預(yù)定調(diào)制格式的參數(shù)，例如一個常數(shù)模信號來確定接收信道矩陣。一旦確定了接收信道矩陣，如上所述形成接收時空特征標(biāo)記。如何使用終端校準(zhǔn)信號的預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)確定接收時空特征標(biāo)記或多路分解加權(quán)矢量對本領(lǐng)域中的技術(shù)人員也是清楚的。
在與題為“校準(zhǔn)天線陣列的方法和裝置”的美國專利5,546,090(1996年8月13日公布)中描述的那些有關(guān)的替換實施例中，采用眾所周知的技術(shù)解釋系統(tǒng)中出現(xiàn)的噪聲和諸如振蕩器頻率偏移之類的參數(shù)變化。
一旦知道了Hr，計算多路分解加權(quán)，遠(yuǎn)程終端進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)器模式。然后，時空特征標(biāo)記處理器44通過借助發(fā)射機(jī)控制數(shù)據(jù)37指示多信道發(fā)射機(jī)17(a,…,m)和時空處理控制器39來在遠(yuǎn)程終端占用的信道上發(fā)射預(yù)定的基站校準(zhǔn)信號11。在本實施例中，預(yù)定基站校準(zhǔn)信號11中的m個信號(對應(yīng)每個天線)與限定在當(dāng)前信道頻帶范圍內(nèi)的已知偽隨機(jī)噪聲序列不同。在另一個實施例中，預(yù)定基站校準(zhǔn)信號11是任何已知的、不同的信號。
圖9所示的遠(yuǎn)程終端發(fā)回在遠(yuǎn)程終端接收的信號。由圖1所示的基站1中的多信道接收機(jī)15接收轉(zhuǎn)發(fā)的信號并提供給圖8所示的時空特征標(biāo)記處理器44。由多路分解加權(quán)處理接收數(shù)據(jù)的時間抽樣，并把所得信號存儲在根據(jù)等式(14)和在沒有噪聲以及參數(shù)偏移的情況下由下式給出的1×Nt數(shù)據(jù)矩陣Zt中Zt=k[htT(1)…h(huán)tT(Lt)]St(48)其中St是預(yù)定基站校準(zhǔn)信號的mLt×Nt矩陣，k是已知量，信號在發(fā)回到基站前在遠(yuǎn)程終端中放大該已知量。
發(fā)射信道響應(yīng)由下式給出[htT(1)…h(huán)tT(Lt)]=k-1ZtSt. (49)現(xiàn)在可從發(fā)射信道響應(yīng)形成發(fā)射時空特征標(biāo)記Ht。
在一個替換實施例中，不能完全了解基站校準(zhǔn)信號，但具有預(yù)定調(diào)制格式的參數(shù)。本領(lǐng)域中的幾種已知技術(shù)利用預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)確定發(fā)射信道矩陣。
同樣在題為“校準(zhǔn)天線陣列的方法和裝置”的美國專利5,546,090(1996年8月13日公布)中描述的替換實施例中，采用熟知的技術(shù)解釋系統(tǒng)中出現(xiàn)的噪聲和諸如振蕩器頻率偏移之類的參數(shù)變化。
在一個替換實施例中，校準(zhǔn)模式僅包括上述轉(zhuǎn)發(fā)器模式。然后通過下列文獻(xiàn)中描述的幾種技術(shù)之一確定接收信道矩陣，例子見E.Moulines,P.Duhamel,J.-F.Cardoso，和S.Mayrargue在1995年2月的IEEE Transaction on Signal Processing,43(2):516-525發(fā)表的“多信道FIR濾波器的盲目標(biāo)識的子空間方法”一文。
時空特征標(biāo)記處理器44在遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)庫42中存儲新的時空特征標(biāo)記。完成時，時空特征標(biāo)記處理器44通過在下行鏈路信道向遠(yuǎn)程終端發(fā)射一個命令來命令該遠(yuǎn)程終端退出校準(zhǔn)模式。
在一個替換實施例中，可由遠(yuǎn)程終端直接進(jìn)行遠(yuǎn)程終端發(fā)射時空特征標(biāo)記的計算。圖10中示出遠(yuǎn)程終端的該實施例。在校準(zhǔn)模式中，象以前一樣，時空特征標(biāo)記處理器44在將要由遠(yuǎn)程終端校準(zhǔn)的信道上發(fā)射預(yù)定校準(zhǔn)信號11。遠(yuǎn)程終端CPU68利用前面實施例中時空特征標(biāo)記處理器44采用的相同技術(shù)使用接收的校準(zhǔn)信號50和已知的發(fā)射波形計算遠(yuǎn)程終端的發(fā)射時空特征標(biāo)記。計算出的發(fā)射時空特征標(biāo)記作為將要發(fā)射的控制數(shù)據(jù)58通過調(diào)制器57和發(fā)射機(jī)60發(fā)回到基站1?；?接收到該時空特征標(biāo)記時，時空特征標(biāo)記處理器44在遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)庫42中存儲新的發(fā)射時空特征標(biāo)記。由于每個遠(yuǎn)程終端單獨地進(jìn)行發(fā)射時空特征標(biāo)記的計算，該安排允許多個遠(yuǎn)程終端在相同信道上同時計算其自身的發(fā)射時空特征標(biāo)記。在該實施例中，由時空特征標(biāo)記處理器44以與前面實施例相同的方式計算遠(yuǎn)程終端接收時空特征標(biāo)記。
采用這些技術(shù)，時空特征標(biāo)記處理器44可針對特定信道在該信道空閑的任何時間發(fā)射和接收時空特征標(biāo)記。這些校準(zhǔn)技術(shù)的效率允許時空特征標(biāo)記處理器44在僅短時間占用該信道時為特定信道更新大量遠(yuǎn)程終端的時空特征標(biāo)記。
在一個替換實施例中，以判決反饋模式獲得接收時空特征標(biāo)記。解調(diào)接收的數(shù)據(jù)并重新調(diào)制以產(chǎn)生原始調(diào)制信號的估算值。這些技術(shù)允許即使多個遠(yuǎn)程終端正在占用一個單一的信道時也能夠估算接收時空特征標(biāo)記。
在另一個實施例中，可以設(shè)計系統(tǒng)以“閉環(huán)”方式連續(xù)更新遠(yuǎn)程終端的時空特征標(biāo)記。這樣做是說明因例如遠(yuǎn)程終端的運動或RF傳播條件的改變造成的時空特征標(biāo)記的時間變化。為此，基站和遠(yuǎn)程終端二者定期發(fā)射預(yù)定訓(xùn)練序列。向當(dāng)前在特定信道上活動的每個遠(yuǎn)程終端分配不同的預(yù)定訓(xùn)練序列，并對當(dāng)前在該特定信道上活動的所有其它遠(yuǎn)程終端給予該訓(xùn)練序列。在一個實施例中，在任何兩個訓(xùn)練序列波形的內(nèi)積是零的意義中，不同的訓(xùn)練序列正交。每當(dāng)發(fā)射訓(xùn)練序列時，每個遠(yuǎn)程終端使用熟知的技術(shù)計算它已接收了每個訓(xùn)練序列中的多少，并且把該信息發(fā)射到基站。
在所說明的實施例中，基站使用接收機(jī)輸出和了解的發(fā)射波形計算遠(yuǎn)程終端接收時空特征標(biāo)記。在另一個實施例中，基站計算時空多路分解器的每個輸出上已經(jīng)歷了每個遠(yuǎn)端發(fā)射的訓(xùn)練序列中的多少，表示為復(fù)耦合系數(shù)。了解這些耦合系數(shù)允許校正當(dāng)前活動的接收和發(fā)射時空特征標(biāo)記，以便采用熟知的技術(shù)降低相互干擾。
最后，在采用時分雙工(TDD)的全雙工通信的系統(tǒng)中，正如本領(lǐng)域中所熟知的，發(fā)射和接收頻率相同。這種情況下，采用熟知的互易原理，使發(fā)射和接收時空特征標(biāo)記直接相關(guān)。因此，該實施例僅確定特征標(biāo)記之一，例如接收時空特征標(biāo)記，另一個特征標(biāo)記，這種情況下是發(fā)射時空特征標(biāo)記，是從第一(接收)時空特征標(biāo)記和已知的相對相位以及多信道接收機(jī)15和多信道發(fā)射機(jī)14的幅度特性計算得出的。網(wǎng)絡(luò)電平時空處理在此說明的實施例中，蜂窩型無線通信系統(tǒng)中每個基站的時空處理器獨立工作，以使直接蜂窩中通信信道的數(shù)量最大。然而，如果來自每個基站的時空處理器與來自其它相鄰蜂窩的時空處理器通信并與該時空處理器協(xié)調(diào)其效果，可實現(xiàn)系統(tǒng)容量的明顯改善。圖11示出了一個具體的實施例。
多基站控制器72作為通過鏈路74的廣域網(wǎng)71和經(jīng)基站通信鏈路2(a,b,c)的基站1(a,b,c)之間的接口。每個基站負(fù)責(zé)提供對許多遠(yuǎn)程終端的覆蓋。在一個實施例中。每個遠(yuǎn)程終端僅分配到一個基站，因而定義了附屬于一個特定基站的所有遠(yuǎn)程終端都位于其中的蜂窩邊界73(a,b,c)。裝配有遠(yuǎn)程終端75的用戶由圖中的方框“R”識別。
基站1(a,b,c)中包含的每個時空處理器測量和存儲其蜂窩中的遠(yuǎn)程終端以及還有相鄰蜂窩中的遠(yuǎn)程終端的時空特征標(biāo)記。由多基站控制器72通過基站通信鏈路2(a,b,c)協(xié)調(diào)相鄰蜂窩中遠(yuǎn)程終端時空特征標(biāo)記的確定。通過基站通信鏈路2(a,b,c)和多基站控制器72，來自相鄰蜂窩的基站1(a,b,c)中的時空處理器相互通知哪個遠(yuǎn)程終端正在哪個信道上通信。每個時空處理器包括當(dāng)前在相鄰蜂窩中活動的遠(yuǎn)程終端的時空特征標(biāo)記，以便形成發(fā)送到所有相鄰基站的擴(kuò)充多路復(fù)用和多路分解時空特征標(biāo)記矩陣Ht和Hr。每個基站中的信道選擇器使用這些擴(kuò)充的時空特征標(biāo)記矩陣共同向每個基站1(a,b,c)中的每個信道分配遠(yuǎn)程終端。
利用擴(kuò)充的多路復(fù)用和多路分解的特征標(biāo)記矩陣Ht和Hr計算對每個基站得到的多路復(fù)用和多路分解加權(quán)Wtx和Wrx。在計算加權(quán)中，其目的是使向相鄰蜂窩的活動遠(yuǎn)程終端發(fā)射和從相鄰蜂窩的活動遠(yuǎn)程終端接收的信號最少，從而允許更多的遠(yuǎn)程終端同時通信。
在一個替換實施例中，多基站控制器72使用活動遠(yuǎn)程終端/基站/信道鏈路表，有關(guān)的遠(yuǎn)程終端數(shù)據(jù)庫，和對將要分配的鏈路的特定請求動態(tài)地分配請求接入基站的遠(yuǎn)程終端。另外，遠(yuǎn)程終端可采用多(定向)發(fā)射和接收天線，以便按照多基站控制器72的指令定向鏈接到多個附近的基站，從而進(jìn)一步增加系統(tǒng)容量。優(yōu)點根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法與現(xiàn)有技術(shù)相比提供的顯著優(yōu)點在于通過同時的時空多路復(fù)用/多路分解允許許多遠(yuǎn)程終端同時共享相同的通信信道。此外，與標(biāo)準(zhǔn)基站相比，從遠(yuǎn)程終端接收和向遠(yuǎn)程終端發(fā)射的信號充分改善的信噪比，減少了干擾，并改善了多徑環(huán)境中的質(zhì)量。
因此，無線通信系統(tǒng)通過相同的頻譜量可支持更多倍的通話，或具有更大的數(shù)據(jù)通過量。作為替換，無線通信系統(tǒng)可通過很少的頻譜支持相同的通話量或數(shù)據(jù)通過量。替換實施例在一個替換實施例中，用m個天線的單個陣列代替基站1的發(fā)射天線18(a,…,m)和接收天線19(a,…,m)。該陣列中的每個元素借助雙工器連到多信道發(fā)射機(jī)14的其相應(yīng)部件和多信道接收機(jī)15的其相應(yīng)部件。
在另一個替換實施例中，可以利用待審專利申請07/806,695中描述的時空處理實時地處理上行鏈路控制信道中的信號。這樣允許多遠(yuǎn)程終端同時請求一個通信信道。
在涉及短脈沖串或數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)傳送應(yīng)用的另一個實施例中，不需要分開的上行鏈路控制信道，系統(tǒng)可以在由通信間隔點綴的控制時間間隔期間服務(wù)通信請求和其它控制功能。
雖然上面的說明包含許多特征，不應(yīng)將這些特征解釋為對本發(fā)明范圍的限定，而僅作為本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的舉例?？梢赃M(jìn)行許多其它改進(jìn)。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)由所說明的實施例確定，而應(yīng)由所附權(quán)利要求和其合法的等同物限定。
權(quán)利要求
1．一種無線系統(tǒng)，用于計算從利用共用上行鏈路信道的多個遠(yuǎn)程終端發(fā)射的上行鏈路信號，所述系統(tǒng)包括至少一個基站，所述系統(tǒng)包括在所述的至少一個包括多個天線元和接收機(jī)的基站的接收裝置，用于產(chǎn)生來自利用所述共用上行鏈路信道的所述多個遠(yuǎn)程終端的所述上行鏈路信號的組合的測量值；接收時空處理裝置，用于利用所述測量值確定和存儲所述多個遠(yuǎn)程終端的接收時空特征標(biāo)記；和時空多路分解裝置，使用所述接收時空特征標(biāo)記和所述測量值產(chǎn)生分離的上行鏈路信號。
2．在一種無線系統(tǒng)中用于計算從利用共用上行鏈路信道的多個遠(yuǎn)程終端發(fā)射的上行鏈路信號的方法，所述系統(tǒng)包括至少一個基站，所述至少一個基站包括多個天線元和接收機(jī)，用于產(chǎn)生來自利用所述共用上行鏈路信道的所述多個遠(yuǎn)程終端的所述上行鏈路信號的組合的測量值，所述方法包括步驟在所述的至少一個基站的接收機(jī)接收來自利用所述共用上行鏈路信道的所述多個遠(yuǎn)程終端的所述上行鏈路信號的組合的測量值；接收時空處理，用于利用所述測量值確定和存儲所述多個遠(yuǎn)程終端的接收時空特征標(biāo)記；和時空多路分解，使用所述接收時空特征標(biāo)記和所述測量值產(chǎn)生分離的上行鏈路信號。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線系統(tǒng)，其中所述接收時空處理裝置包括時空特征標(biāo)記表，包括所述多個遠(yuǎn)程終端和所述共用上行鏈路信道中的每個遠(yuǎn)程終端的接收時空特征標(biāo)記；接收時空特征標(biāo)記確定裝置，用于確定所述接收時空特征標(biāo)記；和接收信道選擇器，利用所述接收時空特征標(biāo)記來確定所述共用上行鏈路信道是否可進(jìn)一步由一個附加遠(yuǎn)程終端共享。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述接收時空處理進(jìn)一步包括解調(diào)節(jié)所述多個遠(yuǎn)程終端和所述共用上行鏈路信道中每個遠(yuǎn)程終端的接收時空特征標(biāo)記；形成包括所述接收時空特征標(biāo)記的時空特征標(biāo)記表；和信道選擇，利用所述接收時空特征標(biāo)記來確定所述共用上行鏈路信道是否可進(jìn)一步由一個附加遠(yuǎn)程終端共享。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的無線系統(tǒng)，其中所述接收時空處理裝置進(jìn)一步包括接收時空加權(quán)處理器，用于計算所述多個遠(yuǎn)程終端的時空多路分解加權(quán)，所述時空多路分解裝置利用所述時空多路分解加權(quán)計算所述上行鏈路信號。
6．根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述接收時空處理進(jìn)一步包括接收時空加權(quán)處理，用于確定所述多個遠(yuǎn)程終端的時空多路分解加權(quán)，所述時空多路分解步驟利用所述時空多路分解加權(quán)計算所述上行鏈路信號。
7．根據(jù)權(quán)利要求5所述的無線系統(tǒng)，其中所述接收時空處理器確定所述時空多路分解加權(quán)作為矩陣Wrx的列如下Wrx=(HrPrHr*+Rnn)-1HrPr，其中(·)*表示一個矩陣的復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置，(·)-1表示矩陣的逆矩陣，Rnn是所述接收裝置的噪聲協(xié)方差矩陣，Pr是所述多個遠(yuǎn)程終端中遠(yuǎn)程終端的發(fā)射功率的矩陣，Hr是由所述多個遠(yuǎn)程終端和所述共用上行鏈路信道的所述接收時空特征標(biāo)記構(gòu)成的多路分解時空特征標(biāo)記矩陣。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述接收時空處理步驟確定所述時空多路分解加權(quán)作為矩陣Wrx的列如下Wrz=(HrPrHr*+Rnn)-1HrPr，其中(·)*表示一個矩陣的復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置，(·)-1表示矩陣的逆矩陣，Rnn是所述接收裝置的噪聲協(xié)方差矩陣，Pr是所述多個遠(yuǎn)程終端中遠(yuǎn)程終端的發(fā)射功率的矩陣，Hr是由所述多個遠(yuǎn)程終端和所述共用上行鏈路信道的所述接收時空特征標(biāo)記構(gòu)成的多路分解時空特征標(biāo)記矩陣。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線系統(tǒng)，其中所述共用上行鏈路信道是多個上行鏈路信道中的一個，其中所述接收時空處理裝置包括分配給所述多個上行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端的活動遠(yuǎn)程終端表；時空特征標(biāo)記表，包括所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個所述上行鏈路信道的每個信道的接收時空特征標(biāo)記；接收時空特征標(biāo)記確定裝置，用于確定所述時空特征標(biāo)記表中的所述接收時空特征標(biāo)記；接收信道選擇器，利用所述活動遠(yuǎn)程終端表和所述接收時空特征標(biāo)記表來確定所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個遠(yuǎn)程終端到所述多個上行鏈路信道的至少一個信道的分配；和接收時空加權(quán)處理器，用于計算所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端和分配給所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述多個上行鏈路信道的每個信道的時空多路分解加權(quán)，所述時空多路分解裝置利用所述時空多路分解加權(quán)計算所述上行鏈路信號。
10．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述共用上行鏈路信道是多個上行鏈路信道中的一個，其中所述接收時空處理步驟進(jìn)一步包括確定所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個所述上行鏈路信道的每個信道的接收時空特征標(biāo)記；形成分配給所述多個上行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端的活動遠(yuǎn)程終端表；形成時空特征標(biāo)記表，包括所述接收時空特征標(biāo)記；接收信道選擇，利用所述活動遠(yuǎn)程終端表和所述接收時空特征標(biāo)記表來確定所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個遠(yuǎn)程終端到所述多個上行鏈路信道的至少一個信道的分配；和接收時空加權(quán)處理，用于確定所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端和分配給所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述多個上行鏈路信道的每個信道的時空多路分解加權(quán)，所述時空多路分解步驟利用所述時空多路分解加權(quán)計算所述上行鏈路信號。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線系統(tǒng)，其中所述共用上行鏈路信道是多個上行鏈路信道中的一個，所述至少一個基站是多個基站之一，所述接收時空處理裝置是多個接收時空處理裝置之一，所述多個基站中的每個基站具有所述多個接收時空裝置中的一個對應(yīng)接收時空處理裝置，包括活動遠(yuǎn)程終端表，包括分配給所述多個上行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端表；時空特征標(biāo)記表，包括所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個所述上行鏈路信道的每個信道的接收時空特征標(biāo)記；接收時空特征標(biāo)記確定裝置，用于確定所述時空特征標(biāo)記表中的所述接收時空特征標(biāo)記，和接收機(jī)時空加權(quán)處理器，用于計算所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端和分配給所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述多個上行鏈路信道的每個信道的時空多路分解加權(quán)，所述時空多路分解裝置利用所述時空多路分解加權(quán)計算所述上行鏈路信號，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括聯(lián)合信道選擇器，用于聯(lián)合確定每個所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個遠(yuǎn)程終端到所述多個上行鏈路信道的至少一個信道和到所述多個基站的至少一個基站的分配；和通信裝置，用于傳送所述多個基站中的每個基站與所述聯(lián)合信道選擇器裝置之間的所述分配狀態(tài)。
12．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述共用上行鏈路信道是多個上行鏈路信道中的一個，所述至少一個基站是多個基站之一，所述方法進(jìn)一步包括形成包括分配給所述多個上行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端表的活動遠(yuǎn)程終端表；確定所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個上行鏈路信道的每個信道的接收時空特征標(biāo)記；形成時空特征標(biāo)記表，包括所述接收時空特征標(biāo)記；接收機(jī)時空加權(quán)處理，用于確定所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端和分配給所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述多個上行鏈路信道的每個信道的時空多路分解加權(quán)，所述時空多路分解步驟利用所述時空多路分解加權(quán)計算所述上行鏈路信號；聯(lián)合信道選擇，用于聯(lián)合確定每個所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個遠(yuǎn)程終端到所述多個上行鏈路信道的至少一個信道和到所述多個基站的至少一個基站的分配；和傳送所述多個基站中的每個基站之間的所述分配狀態(tài)。
13．根據(jù)權(quán)利要求1所述的并包括發(fā)射裝置的無線系統(tǒng)，包括用于從所述的至少一個基站向所述多個遠(yuǎn)程終端中的終端發(fā)送下行鏈路信號的一個發(fā)射機(jī)和一個天線。
14．根據(jù)權(quán)利要求2所述方法，進(jìn)一步包括從所述的至少一個基站向所述多個遠(yuǎn)程終端中的終端發(fā)送下行鏈路信號。
15．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線系統(tǒng)，其中所述時空多路分解裝置計算所述共用上行鏈路信道的時空多路分解加權(quán)作為矩陣Wrx的列如下Wrz=(HrPrHr*+Rnn)-1HrPr，其中(·)*表示一個矩陣的復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置，(·)-1表示矩陣的逆矩陣，Rnn是所述接收裝置的噪聲協(xié)方差矩陣，Pr是所述多個遠(yuǎn)程終端中遠(yuǎn)程終端的發(fā)射功率的矩陣，Hr是由所述多個遠(yuǎn)程終端和所述共用上行鏈路信道的所述接收時空特征標(biāo)記構(gòu)成的多路分解時空特征標(biāo)記矩陣，所述時空多路分解裝置使用所述時空多路分解加權(quán)計算所述上行鏈路信道。
16．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述時空多路分解計算所述共用上行鏈路信道的時空多路分解加權(quán)作為矩陣Wrx的列如下Wrz=(HrPrHr*+Rnn)-1HrPr，其中(·)*表示一個矩陣的復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置，(·)-1表示矩陣的逆矩陣，Rnn是所述接收裝置的噪聲協(xié)方差矩陣，Pr是所述多個遠(yuǎn)程終端中遠(yuǎn)程終端的發(fā)射功率的矩陣，Hr是由所述多個遠(yuǎn)程終端和所述共用上行鏈路信道的所述接收時空特征標(biāo)記構(gòu)成的多路分解時空特征標(biāo)記矩陣，所述時空多路分解裝置使用所述時空多路分解加權(quán)計算所述上行鏈路信道。
17．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線系統(tǒng)，其中所述上行鏈路信號具有預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)，所述接收時空處理裝置利用來自所述多個遠(yuǎn)程終端的所述上行鏈路信號的所述預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)確定所述時空多路分解加權(quán)。
18．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述上行鏈路信號具有預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)，其中所述接收時空處理步驟利用來自所述多個遠(yuǎn)程終端的所述上行鏈路信號的所述預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)確定所述時空多路分解加權(quán)。
19．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線系統(tǒng)，其中所述接收時空處理裝置利用由所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端發(fā)射的預(yù)定校準(zhǔn)信號確定所述時空多路分解加權(quán)。
20．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述接收時空處理步驟利用由所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端發(fā)射的預(yù)定校準(zhǔn)信號確定所述時空多路分解加權(quán)。
21．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括一個與所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端同處一處的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述接收時空處理裝置利用從至少一個轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的信號確定所述接收時空特征標(biāo)記。
22．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述系統(tǒng)包括一個與所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端同處一處的轉(zhuǎn)發(fā)器，所述方法包括轉(zhuǎn)發(fā)在至少一個所述遠(yuǎn)程終端接收的信號，其中所述接收時空處理步驟利用所述轉(zhuǎn)發(fā)信號確定所述接收時空特征標(biāo)記。
23．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線系統(tǒng)，其中所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端包括一個轉(zhuǎn)發(fā)器，所述接收時空處理裝置利用從至少一個轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的信號確定所述接收時空特征標(biāo)記。
24．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端包括一個轉(zhuǎn)發(fā)器，所述方法包括轉(zhuǎn)發(fā)在至少一個所述遠(yuǎn)程終端接收的信號，所述接收時空處理步驟利用所述轉(zhuǎn)發(fā)信號確定所述接收時空特征標(biāo)記。
25．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線系統(tǒng)，其中所述天線元的位置和方向性是已知的，其中所述接收時空處理裝置利用所述天線元的已知位置和方向性確定所述接收時空特征標(biāo)記，其中所述接收時空處理裝置估算來自所述多個遠(yuǎn)程終端的所述上行鏈路信號的到達(dá)方向。
26．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述天線元的位置和方向性是已知的，其中所述接收時空處理步驟利用所述天線元的已知位置和方向性確定所述接收時空特征標(biāo)記，其中所述接收時空處理步驟估算來自所述多個遠(yuǎn)程終端的所述上行鏈路信號的到達(dá)方向。
27．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線系統(tǒng)，其中所述天線元的位置和方向性，以及所述多個遠(yuǎn)程終端的位置是已知的，其中所述接收時空處理裝置利用所述天線元的已知位置和方向性以及所述多個遠(yuǎn)程終端的已知位置確定所述接收時空特征標(biāo)記。
28．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述天線元的位置和方向性，以及所述多個遠(yuǎn)程終端的位置是已知的，其中所述接收時空處理步驟利用所述天線元的已知位置和方向性以及所述多個遠(yuǎn)程終端的已知位置確定所述接收時空特征標(biāo)記。
29．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線系統(tǒng)，其中所述上行鏈路信號具有預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)，所述接收時空處理裝置利用來自所述多個遠(yuǎn)程終端的所述上行鏈路信號的所述預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)確定所述接收時空特征標(biāo)記。
30．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述上行鏈路信號具有預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)，其中所述接收時空處理步驟利用來自所述多個遠(yuǎn)程終端的所述上行鏈路信號的所述預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)確定所述接收時空特征標(biāo)記。
31．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線系統(tǒng)，其中所述接收時空處理裝置利用由所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端發(fā)射的預(yù)定校準(zhǔn)信號確定所述接收時空特征標(biāo)記。
32．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述接收時空處理步驟利用由所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端發(fā)射的預(yù)定校準(zhǔn)信號確定所述接收時空特征標(biāo)記。
33．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無線系統(tǒng)，進(jìn)一步包括包括多個發(fā)射天線元和發(fā)射機(jī)的發(fā)射裝置，用于利用共用下行鏈路信道向所述多個遠(yuǎn)程終端發(fā)射多路復(fù)用下行鏈路信號，發(fā)射時空處理裝置，用于確定和存儲所述多個遠(yuǎn)程終端的發(fā)射時空特征標(biāo)記；和時空多路復(fù)用裝置，使用所述發(fā)射時空特征標(biāo)記和下行鏈路信號產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號。
34．根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括利用共用下行鏈路信道向所述多個遠(yuǎn)程終端發(fā)射多路復(fù)用下行鏈路信號的多個發(fā)射天線元和發(fā)射機(jī)，所述方法包括步驟利用所述共用下行鏈路信道向所述多個遠(yuǎn)程終端發(fā)射多路復(fù)用下行鏈路信號；發(fā)射時空處理，用于確定和存儲所述多個遠(yuǎn)程終端的發(fā)射時空特征標(biāo)記；和時空多路復(fù)用，使用所述發(fā)射時空特征標(biāo)記和下行鏈路信號產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號。
35．根據(jù)權(quán)利要求33所述的無線系統(tǒng)，其中所述接收裝置和所述發(fā)射裝置利用雙工器共享共用天線元。
36．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，進(jìn)一步包括所述接收機(jī)和所述發(fā)射機(jī)利用雙工器共享共用天線元。
37．根據(jù)權(quán)利要求33所述的無線系統(tǒng)，其中所述接收裝置和所述發(fā)射裝置利用發(fā)射/接收開關(guān)共享共用天線元。
38．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，進(jìn)一步包括在所述接收機(jī)和所述發(fā)射機(jī)之間切換共用天線元。
39．根據(jù)權(quán)利要求33所述的無線系統(tǒng)，其中所述共用上行鏈路信道是多個上行鏈路信道中的一個，所述共用下行鏈路信道是多個下行鏈路信道中的一個，其中所述接收時空處理裝置和所述發(fā)射時空處理裝置包括包括分配給所述多個上行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端和分配給所述多個下行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端表的活動遠(yuǎn)程終端表；時空特征標(biāo)記表，包括所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個上行鏈路信道的每個信道的接收時空特征標(biāo)記和所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個下行鏈路信道的每個信道的發(fā)射時空特征標(biāo)記；接收時空特征標(biāo)記確定裝置，用于確定所述接收時空特征標(biāo)記；發(fā)射時空特征標(biāo)記確定裝置，用于確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記，和信道選擇器，利用所述活動遠(yuǎn)程終端表和所述時空特征標(biāo)記表來確定所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個遠(yuǎn)程終端到所述多個上行鏈路信道的至少一個信道和到所述多個下行鏈路信道的至少一個信道的分配。
40．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述共用上行鏈路信道是多個上行鏈路信道中的一個，所述共用下行鏈路信道是多個下行鏈路信道中的一個，其中所述接收時空處理步驟和所述發(fā)射時空處理步驟進(jìn)一步包括形成包括分配給所述多個上行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端和分配給所述多個下行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端表的活動遠(yuǎn)程終端表；作為所述接收時空處理步驟的一部分，確定所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個所述上行鏈路信道的每個信道的接收時空特征標(biāo)記；作為所述發(fā)射時空處理步驟的一部分，確定所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個下行鏈路信道的每個信道的發(fā)射時空特征標(biāo)記；形成時空特征標(biāo)記表，包括確定的接收時空特征標(biāo)記和確定的發(fā)射時空特征標(biāo)記；和信道選擇，利用所述活動遠(yuǎn)程終端表和所述時空特征標(biāo)記表來確定所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個遠(yuǎn)程終端到所述多個上行鏈路信道的至少一個信道和所述多個下行鏈路信道的至少一個信道的分配。
41．根據(jù)權(quán)利要求39所述的無線系統(tǒng)，其中所述接收時空處理裝置和所述發(fā)射時空處理裝置進(jìn)一步包括接收時空加權(quán)處理器，用于計算向其分配一個上行鏈路信道的所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端和分配給所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述多個上行鏈路信道的每個信道的時空多路分解加權(quán)，所述時空多路分解裝置利用所述時空多路分解加權(quán)計算所述上行鏈路信號，和發(fā)射時空加權(quán)處理器，用于計算向其分配一個下行鏈路信道的所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端和分配給所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述多個下行鏈路信道的每個信道的時空多路復(fù)用加權(quán)，所述時空多路復(fù)用裝置利用所述時空多路復(fù)用加權(quán)產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號。
42．根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其中所述接收時空處理步驟和所述發(fā)射時空處理步驟進(jìn)一步包括接收時空加權(quán)處理，用于確定向其分配一個上行鏈路信道的所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端和分配給所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述多個上行鏈路信道的每個信道的時空多路分解加權(quán)，所述時空多路分解步驟利用所述時空多路分解加權(quán)計算所述上行鏈路信號，和發(fā)射時空加權(quán)處理，用于確定向其分配一個下行鏈路信道的所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端和分配給所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述多個下行鏈路信道的每個信道的時空多路復(fù)用加權(quán)，所述時空多路復(fù)用步驟利用所述時空多路復(fù)用加權(quán)產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號。
43．根據(jù)權(quán)利要求33所述的無線系統(tǒng)，其中所述共用上行鏈路信道是多個上行鏈路信道中的一個，所述共用下行鏈路信道是多個下行鏈路信道中的一個，所述多個基站中的每個基站具有所述多個接收時空處理裝置中的接收時空處理裝置，每個發(fā)射時空處理裝置是多個發(fā)射時空處理裝置中的一個，包括包括分配給所述多個上行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端和分配給所述多個下行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端表的活動遠(yuǎn)程終端表；時空特征標(biāo)記表，包括所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個上行鏈路信道的每個信道的接收時空特征標(biāo)記，和所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個下行鏈路信道的每個信道的發(fā)射時空特征標(biāo)記；接收時空特征標(biāo)記確定裝置，用于確定所述接收時空特征標(biāo)記；發(fā)射時空特征標(biāo)記確定裝置，用于確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記；接收時空加權(quán)處理器，用于計算向其分配一個上行鏈路信道的所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端和分配給所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述多個上行鏈路信道的每個信道的時空多路分解加權(quán)，所述時空多路分解裝置利用所述時空多路分解加權(quán)計算所述上行鏈路信號，和發(fā)射時空加權(quán)處理器，用于計算向其分配一個下行鏈路信道的所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端和分配給所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述多個下行鏈路信道的每個信道的時空多路復(fù)用加權(quán)，所述時空多路復(fù)用裝置利用所述時空多路復(fù)用加權(quán)產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括聯(lián)合信道選擇器裝置，用于聯(lián)合確定每個所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個遠(yuǎn)程終端到所述多個上行鏈路信道的至少一個信道，到所述多個下行鏈路信道的至少一個信道和到所述多個基站的至少一個基站的分配；和通信裝置，用于傳送所述多個基站中的每個基站與所述聯(lián)合信道選擇器裝置之間的所述分配。
44．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述共用上行鏈路信道是多個上行鏈路信道中的一個，所述共用下行鏈路信道是多個下行鏈路信道中的一個，所述多個基站中的每個基站執(zhí)行所述接收時空處理步驟和所述發(fā)射時空處理步驟，其中所述接收時空處理步驟和所述發(fā)射時空處理步驟進(jìn)一步包括形成包括分配給所述多個上行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端和分配給所述多個下行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端表的活動遠(yuǎn)程終端表；作為所述接收時空處理步驟的一部分，確定所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個上行鏈路信道的每個信道的接收時空特征標(biāo)記；作為所述發(fā)射時空處理步驟的一部分，確定所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個下行鏈路信道的每個信道的發(fā)射時空特征標(biāo)記；形成時空特征標(biāo)記表，包括確定的接收時空特征標(biāo)記和確定的發(fā)射時空特征標(biāo)記；和接收時空加權(quán)處理，用于確定向其分配一個上行鏈路信道的所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端和分配給所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述多個上行鏈路信道的每個信道的時空多路分解加權(quán)，所述時空多路分解步驟利用所述時空多路分解加權(quán)計算所述上行鏈路信號；發(fā)射時空加權(quán)處理，用于確定向其分配一個下行鏈路信道的所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端和分配給所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述多個下行鏈路信道的每個信道的時空多路復(fù)用加權(quán)，所述時空多路復(fù)用步驟利用所述時空多路復(fù)用加權(quán)產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號聯(lián)合信道選擇，用于聯(lián)合確定每個所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個遠(yuǎn)程終端到所述多個上行鏈路信道的至少一個信道，到所述多個下行鏈路信道的至少一個信道和到所述多個基站的至少一個基站的分配；和傳送所述多個基站中的每個基站之間的所述確定的分配。
45．根據(jù)權(quán)利要求33所述的無線系統(tǒng)，其中所述時空多路復(fù)用裝置確定所述共用下行鏈路信道的時空多路復(fù)用加權(quán)矢量作為矩陣Wtx的列如下{Wtr}k=skt{Ht(Ht*Ht)-1}mLt(k-1)+1k=1,…nt,]]>其中(·)*表示一個矩陣的復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置，(·)-1表示矩陣的逆矩陣，{·}k表示矩陣的第k列，skt是第k個所述下行鏈路信號的幅度，Ht是由所述多個遠(yuǎn)程終端和所述共用下行鏈路信道的所述發(fā)射時空特征標(biāo)記構(gòu)成的多路復(fù)用時空特征標(biāo)記矩陣，其中所述時空多路復(fù)用裝置使用所述時空多路復(fù)用加權(quán)產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號。
46．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述時空多路復(fù)用步驟確定所述共用下行鏈路信道的時空多路復(fù)用加權(quán)矢量作為矩陣Wtx的列如下{Wtx}k=skt{Ht(Ht*Ht)-1}mLt(k-1)+1k=1,…,nt,]]>其中(·)*表示一個矩陣的復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置，(·)-1表示矩陣的逆矩陣，{·}k表示矩陣的第k列，skt是第k個所述下行鏈路信號的幅度，Ht是由所述多個遠(yuǎn)程終端和所述共用下行鏈路信道的所述發(fā)射時空特征標(biāo)記構(gòu)成的多路復(fù)用時空特征標(biāo)記矩陣，其中所述時空多路復(fù)用方法使用所述時空多路復(fù)用加權(quán)產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號。
47．根據(jù)權(quán)利要求33所述的無線系統(tǒng)，其中在相同的射頻上發(fā)射所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號，所述發(fā)射時空處理裝置從接收時空多路分解加權(quán)直接確定所述發(fā)射時空多路復(fù)用加權(quán)。
48．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中在相同的射頻上發(fā)射所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號，所述發(fā)射時空處理步驟從接收時空多路分解加權(quán)直接確定所述發(fā)射時空多路復(fù)用加權(quán)。
49．根據(jù)權(quán)利要求33所述的無線系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括一個與所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端同處一處的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述發(fā)射時空處理裝置利用從至少一個轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的信號確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
50．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述系統(tǒng)包括一個與所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端同處一處的轉(zhuǎn)發(fā)器，所述方法包括轉(zhuǎn)發(fā)在至少一個所述遠(yuǎn)程終端接收的信號，其中所述發(fā)射時空處理步驟利用所述轉(zhuǎn)發(fā)信號確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
51．根據(jù)權(quán)利要求33所述的無線系統(tǒng)，其中所述多個遠(yuǎn)程終端中的每個遠(yuǎn)程終端包括一個轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述發(fā)射時空處理裝置利用從至少一個轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的信號確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
52．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述多個遠(yuǎn)程終端中的每個遠(yuǎn)程終端包括一個轉(zhuǎn)發(fā)器，所述方法包括轉(zhuǎn)發(fā)在至少一個所述遠(yuǎn)程終端接收的信號，其中所述發(fā)射時空處理步驟利用所述轉(zhuǎn)發(fā)信號確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
53．根據(jù)權(quán)利要求33所述的無線系統(tǒng)，其中所述天線元的位置和方向性是已知的，其中所述發(fā)射時空處理裝置利用所述天線元的已知位置和方向性確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記，并估算來自所述多個遠(yuǎn)程終端的所述上行鏈路信號的到達(dá)方向。
54．根據(jù)權(quán)利要求33所述的無線系統(tǒng)，其中所述天線元的位置和方向性以及所述多個遠(yuǎn)程終端的位置是己知的，其中所述發(fā)射時空處理裝置利用所述天線元的已知位置和方向性以及所述多個遠(yuǎn)程終端的已知位置確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
55．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述天線元的位置和方向性以及所述多個遠(yuǎn)程終端的位置是已知的，其中所述發(fā)射時空處理步驟利用所述天線元的已知位置和方向性以及所述多個遠(yuǎn)程終端的已知位置確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
56．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述天線元的位置和方向性是已知的，其中所述發(fā)射時空處理步驟利用所述天線元的已知位置和方向性確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記，并估算來自所述多個遠(yuǎn)程終端的所述上行鏈路信號的到達(dá)方向。
57．根據(jù)權(quán)利要求33所述的無線系統(tǒng)，其中所述下行鏈路信號具有預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)，所述發(fā)射時空處理裝置利用從至少一個轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的信號確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
58．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述下行鏈路信號具有預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)，其中所述發(fā)射時空處理步驟利用所述的轉(zhuǎn)發(fā)信號確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
59．根據(jù)權(quán)利要求33所述的無線系統(tǒng)，其中所述下行鏈路信號具有預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)，所述發(fā)射時空特征標(biāo)記是由所述多個遠(yuǎn)程終端中的對應(yīng)終端利用所述下行鏈路信號的預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)確定的。
60．根據(jù)權(quán)利要求33所述的無線系統(tǒng)，其中在相同的射頻上發(fā)射所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號，所述發(fā)射時空處理裝置通過從所述接收時空特征標(biāo)記直接計算發(fā)射時空特征標(biāo)記來確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
61．根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中在相同的射頻上發(fā)射所述下行鏈路信號和所述上行鏈路信號，所述發(fā)射時空處理步驟通過從所述接收時空特征標(biāo)記直接計算發(fā)射時空特征標(biāo)記確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
62．一種包括至少一個利用共用下行鏈路信道向多個遠(yuǎn)程終端發(fā)射的基站的無線系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括在所述至少一個基站包括多個發(fā)射天線元和發(fā)射機(jī)的發(fā)射裝置，用于向所述多個遠(yuǎn)程終端發(fā)射多路復(fù)用下行鏈路信號，發(fā)射時空處理裝置，用于確定和存儲所述多個遠(yuǎn)程終端的發(fā)射時空特征標(biāo)記；和時空多路復(fù)用裝置，使用所述發(fā)射時空特征標(biāo)記和下行鏈路信號產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號，其中所述至少一個基站可以在共用下行鏈路信道上同時向所述多個遠(yuǎn)程終端發(fā)射所述下行鏈路信號。
63．在包括至少一個基站的無線系統(tǒng)，所述至少一個基站包括多個發(fā)射天線元和發(fā)射機(jī)，用于利用共用下行鏈路信道向多個遠(yuǎn)程終端發(fā)射的方法，所述方法包括在所述至少一個基站利用所述發(fā)射機(jī)向所述多個遠(yuǎn)程終端發(fā)射多路復(fù)用下行鏈路信號，發(fā)射時空處理，用于確定和存儲所述多個遠(yuǎn)程終端的發(fā)射時空特征標(biāo)記；和時空多路復(fù)用，使用所述發(fā)射時空特征標(biāo)記和下行鏈路信號產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號。
64．根據(jù)權(quán)利要求62所述的無線系統(tǒng)，其中所述共用下行鏈路信道是多個下行鏈路信道中的一個，其中所述發(fā)射時空處理裝置包括包括分配給所述多個下行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端表的活動遠(yuǎn)程終端表；時空特征標(biāo)記表，包括所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個下行鏈路信道的每個信道的發(fā)射時空特征標(biāo)記；發(fā)射時空特征標(biāo)記確定裝置，用于確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記；和發(fā)射信道選擇器，利用所述活動遠(yuǎn)程終端表和所述時空特征標(biāo)記表來確定所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個遠(yuǎn)程終端到所述多個下行鏈路信道的至少一個信道的分配。
65．根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述共用下行鏈路信道是多個下行鏈路信道中的一個，其中所述發(fā)射時空處理步驟包括形成包括分配給所述多個下行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端表的活動遠(yuǎn)程終端表；確定所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個下行鏈路信道的每個信道的發(fā)射時空特征標(biāo)記；形成時空特征標(biāo)記表，包括發(fā)射時空特征標(biāo)記；和發(fā)射信道選擇，利用所述活動遠(yuǎn)程終端表和所述時空特征標(biāo)記表來確定所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個遠(yuǎn)程終端到所述多個下行鏈路信道的至少一個信道的分配。
66．根據(jù)權(quán)利要求64所述的無線系統(tǒng)，其中所述發(fā)射時空處理裝置進(jìn)一步包括發(fā)射時空加權(quán)處理器，用于計算一個下行鏈路信道被其分配到所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端的時空多路復(fù)用加權(quán)，所述時空多路復(fù)用裝置利用所述時空多路復(fù)用加權(quán)產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號。
67．根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中所述發(fā)射時空處理步驟進(jìn)一步包括發(fā)射時空加權(quán)處理，用于計算一個下行鏈路信道被其分配到所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端的時空多路復(fù)用加權(quán)，所述時空多路復(fù)用步驟利用所述時空多路復(fù)用加權(quán)產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號。
68．根據(jù)權(quán)利要求62所述的無線系統(tǒng)，其中所述至少一個基站是多個基站中的一個，所述共用下行鏈路信道是多個下行鏈路信道中的一個，所述多個基站中的每個基站具有所述多個發(fā)射時空處理裝置中的一個發(fā)射時空處理裝置，包括包括分配給所述多個下行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端表的活動遠(yuǎn)程終端表；時空特征標(biāo)記表，包括所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個下行鏈路信道的每個信道的發(fā)射時空特征標(biāo)記；發(fā)射時空特征標(biāo)記確定裝置，用于確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記；和發(fā)射時空加權(quán)處理器，用于計算向其分配一個下行鏈路信道的所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端和分配給所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述多個下行鏈路信道的每個信道的時空多路復(fù)用加權(quán)，所述時空多路復(fù)用裝置利用所述時空多路復(fù)用加權(quán)產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號，所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括聯(lián)合信道選擇器裝置，用于聯(lián)合確定所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個遠(yuǎn)程終端到所述多個下行鏈路信道的至少一個信道和到所述多個基站的至少一個基站的分配；和通信裝置，用于傳送所述多個基站中的每個基站與所述聯(lián)合信道選擇器裝置之間的所述分配。
69．根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述至少一個基站是多個基站中的一個，所述共用下行鏈路信道是多個下行鏈路信道中的一個，所述多個基站中的每個基站執(zhí)行所述發(fā)射時空處理步驟和所述發(fā)射時空處理步驟包括形成包括分配給所述多個下行鏈路信道的至少一個信道的遠(yuǎn)程終端表的活動遠(yuǎn)程終端表；確定所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端和所述多個下行鏈路信道的每個信道的發(fā)射時空特征標(biāo)記；形成時空特征標(biāo)記表，包括發(fā)射時空特征標(biāo)記；發(fā)射時空加權(quán)處理，用于確定向其分配一個下行鏈路信道的所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個終端和分配給所述活動遠(yuǎn)程終端表中的至少一個終端的所述多個下行鏈路信道的每個信道的時空多路復(fù)用加權(quán)，所述時空多路復(fù)用步驟利用所述時空多路復(fù)用加權(quán)產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號；聯(lián)合信道選擇，用于聯(lián)合確定所述活動遠(yuǎn)程終端表中的每個遠(yuǎn)程終端到所述多個下行鏈路信道的至少一個信道和到所述多個基站的至少一個基站的分配；和傳送所述多個基站中的每個基站之間的所述確定的分配。
70．根據(jù)權(quán)利要求62所述的無線系統(tǒng)，其中所述時空多路復(fù)用裝置確定所述共用下行鏈路信道的時空多路復(fù)用加權(quán)矢量作為矩陣Wtx的列如下{Wtx}k=skt{Ht(Ht*Ht)-1}mL1(k-1)+1k=1,…,nt,]]>其中(·)*表示一個矩陣的復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置，(·)-1表示矩陣的逆矩陣，{·}k表示矩陣的第k列，skt是第k個所述下行鏈路信號的幅度，Ht是由所述多個遠(yuǎn)程終端和所述共用下行鏈路信道的所述發(fā)射時空特征標(biāo)記構(gòu)成的多路復(fù)用時空特征標(biāo)記矩陣，所述時空多路復(fù)用裝置使用所述時空多路復(fù)用加權(quán)產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號。
71．根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述時空多路復(fù)用步驟確定所述共用下行鏈路信道的時空多路復(fù)用加權(quán)矢量作為矩陣Wtx的列如下{Wtx}k=skt{Ht(Ht*Ht)-1}mL1(k-1)+1k=1,…,nt,]]>其中(·)*表示一個矩陣的復(fù)數(shù)共軛轉(zhuǎn)置，(·)-1表示矩陣的逆矩陣，{·}k表示矩陣的第k列，skt是第k個所述下行鏈路信號的幅度，Ht是由所述多個遠(yuǎn)程終端和所述共用下行鏈路信道的所述發(fā)射時空特征標(biāo)記構(gòu)成的多路復(fù)用時空特征標(biāo)記矩陣，所述時空多路復(fù)用方法使用所述時空多路復(fù)用加權(quán)產(chǎn)生所述多路復(fù)用下行鏈路信號。
72．根據(jù)權(quán)利要求62所述的無線系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括一個與所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端同處一處的轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述發(fā)射時空處理裝置利用從至少一個轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的信號確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
73．根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述系統(tǒng)包括一個與所述多個遠(yuǎn)程終端的每個遠(yuǎn)程終端同處一處的轉(zhuǎn)發(fā)器，所述方法包括轉(zhuǎn)發(fā)在至少一個遠(yuǎn)程終端接收的信號，其中所述發(fā)射時空處理步驟利用所述轉(zhuǎn)發(fā)信號確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
74．根據(jù)權(quán)利要求62所述的無線系統(tǒng)，其中所述多個遠(yuǎn)程終端中的每個遠(yuǎn)程終端包括一個轉(zhuǎn)發(fā)器，其中所述發(fā)射時空處理裝置利用從至少一個轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的信號確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
75．根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述多個遠(yuǎn)程終端中的每個遠(yuǎn)程終端包括一個轉(zhuǎn)發(fā)器，所述方法包括轉(zhuǎn)發(fā)在至少一個遠(yuǎn)程終端接收的信號，其中所述發(fā)射時空處理步驟利用所述轉(zhuǎn)發(fā)信號確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
76．根據(jù)權(quán)利要求62所述的無線系統(tǒng)，其中所述下行鏈路信號具有預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)，所述發(fā)射時空處理裝置利用從至少一個轉(zhuǎn)發(fā)器轉(zhuǎn)發(fā)的信號確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
77．根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述下行鏈路信號具有預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)，所述發(fā)射時空處理步驟利用所述的轉(zhuǎn)發(fā)信號確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
78．根據(jù)權(quán)利要求62所述的無線系統(tǒng)，其中所述下行鏈路信號具有預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)，所述發(fā)射時空特征標(biāo)記是由所述多個遠(yuǎn)程終端中的對應(yīng)終端利用所述下行鏈路信號的預(yù)定調(diào)制格式參數(shù)確定的。
79．根據(jù)權(quán)利要求62所述的無線系統(tǒng)，其中所述天線元的位置和方向性以及所述多個遠(yuǎn)程終端的位置是已知的，其中所述發(fā)射時空處理裝置利用所述天線元的已知位置和方向性以及所述多個遠(yuǎn)程終端的已知位置確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
80．根據(jù)權(quán)利要求63所述的方法，其中所述天線元的位置和方向性以及所述多個遠(yuǎn)程終端的位置是已知的，其中所述發(fā)射時空處理步驟利用所述天線元的已知位置和方向性以及所述多個遠(yuǎn)程終端的已知位置確定所述發(fā)射時空特征標(biāo)記。
全文摘要
一種無線系統(tǒng),包括網(wǎng)絡(luò)基站(1),用于使用多個信道接收從多個遠(yuǎn)程終端發(fā)射的上行鏈路信號,和向遠(yuǎn)程終端發(fā)射下行鏈路信號,包括在每個基站用于接收上行鏈路信號的多個天線元(19),在每個基站用于發(fā)射下行鏈路信號的多個天線元(18),在每個基站連接到接收天線元(19)和發(fā)射天線元(18)的信號處理器(13),用于針對每個信道確定每個遠(yuǎn)程天線的時空多路復(fù)用和多路分解功能,和用于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)性能多個基站網(wǎng)絡(luò)控制器,從而可在每個信道中同時進(jìn)行多個基站和遠(yuǎn)程終端之間的通信。
文檔編號H04L12/28GK1234947SQ97199074
公開日1999年11月10日 申請日期1997年10月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月23日
發(fā)明者比約恩E·奧特森, 克雷格H·巴勒特, 戴維M·帕里什, 理查德H·羅伊三世 申請人:埃瑞康姆公司