Система и способ передачи и приема сигнала в системе мобильной связи, использующей схему адаптивной антенной решетки с множеством входов и множеством выходов

Система и способ передачи и приема сигнала в системе мобильной связи, использующей схему адаптивной антенной решетки с множеством входов и множеством выходов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение, в общем, относится к системе мобильной связи и, более конкретно, к системе и способу передачи и приема данных в системе мобильной связи, использующей схему адаптивной антенной решетки с множеством входов и множеством выходов.

Описание предшествующего уровня техники

Системы связи с услугами пакетной передачи, которые используются для передачи пакеты данных к множеству мобильных станций, разработаны в качестве систем мобильной связи следующего поколения и оснащены средствами передачи больших объемов данных.

За последнее время был разработан ряд систем связи с услугами пакетной передачи для предоставления услуг высокоскоростной пакетной передачи. 3GGP (Партнерский проект третьего поколения), который является консорциумом, созданным для предоставления асинхронных телекоммуникационных стандартов, предложил схему высокоскоростного пакетного доступа по нисходящей линии связи (HSDPA) для предоставления услуг высокоскоростной пакетной передачи. Помимо этого, 3GGP2 (Партнерский проект 2 третьего поколения), который является консорциумом, созданным для предоставления синхронных телекоммуникационных стандартов, предложил схему 1x EV-DO/V (1x Evolution Data Only/Voice) для предоставления услуг высокоскоростной пакетной передачи.

Схема HSDPA и 1x EV-DO/V предлагают услуги высокоскоростной пакетной передачи, чтобы просто передавать услуги Интернет, такие как веб-службы. При предоставлении услуг высокоскоростной пакетной передачи пиковая пропускная способность, а также средняя пропускная способность должна быть оптимизирована, чтобы свободно передавать пакетные данные и канальные данные, такие как голосовые услуги.

Более конкретно, чтобы предоставить возможность системе связи, использующей схему HSDPA (далее упоминаемой как "система связи HSDPA"), для передачи высокоскоростных пакетных данных, эти схемы, включающие в себя схему адаптивной модуляции и кодирования (AMC), схему гибридного запроса на автоматическую повторную передачу (HARQ) и схему быстрого выбора сотовой ячейки (FCS), в последнее время предоставлены системой связи HSDPA.

Система связи HSDPA повышает скорость пакетной передачи посредством использования схемы AMC, схемы HARQ и схемы FCS. Хотя система связи HSDPA описана в качестве примера, система связи, использующая схему 1x EV-DO/V (далее упоминаемая как "система связи 1x EV-DO/V"), может быть предоставлена, чтобы повысить скорость передачи данных. Чтобы повысить производительность системы связи 1x EV-DO/V, скорость передачи данных в ней должна быть увеличена.

Помимо вышеописанных новых схем, таких как схема AMC, схема HARQ и схема FCS, могут быть использованы схемы с множеством антенн, чтобы увеличить скорость передачи данных, одновременно преодолевая ограничение выделенной ширины полосы. Эта схема с множеством антенн использует пространственную область для преодоления ограничения ресурса ширины полосы в частотной области.

Система мобильной связи создана таким образом, чтобы обмениваться данными с множеством мобильных станций посредством базовой станции. Если базовая станция передает высокоскоростные данные к мобильным станциям, может возникать явление затухания вследствие характеристик радиоканала. Для преодоления влияния затухания предложена схема передачи с разнесением антенн. Согласно схеме передачи с разнесением антенн, сигналы передаются посредством, по меньшей мере, двух антенн, т.е. посредством множеством антенн таким образом, чтобы потери данных при передаче, вызываемые явлением затухания, могли быть минимизированы, тем самым повышая скорость пакетной передачи данных.

В общем, в отличие от среды проводного канала среда радиоканала в системе мобильной связи находится под влиянием различных параметров, таких как интерференция при многолучевом распространении, затенение, ослабление волн, шум и интерференция. В результате радиоканал может принимать сигнал, искаженный по сравнению с фактическим сигналом передачи.

При этом явление замирания, вызываемое интерференцией при многолучевом распространении, тесно связано с отражающим объектом или пользователем, т.е. связано с мобильностью мобильной станции, поэтому радиоканал может принимать сигнал передачи, смешанный с интерференционным сигналом, обусловленным явлением замирания. Поэтому сигнал, принимаемый в радиоканале, искажается по сравнению с фактическим сигналом передачи, так что производительность системы мобильной связи ухудшается. Т.е. явление замирания может искажать амплитуду и фазу сигнала, принимаемого в радиоканале, так что явление замирания становится основным фактором, мешающим высокоскоростной передаче данных в среде радиоканала.

Проводились различные исследования в попытке разрешить проблему замирания. В принципе, чтобы передавать высокоскоростные данные в системе мобильной связи, необходимо минимизировать потери, обусловленные характеристиками канала мобильной связи, таких как явление замирания и взаимные помехи пользователей. Чтобы предотвратить нестабильную связь, вызываемую явлением затухания, системой мобильной связи применялись различные схемы разнесения. Одной из этих схем разнесения является схема пространственного разнесения, которая использует множество антенн.

Помимо этого, предложена схема передачи с разнесением антенн, чтобы эффективно разрешать проблему замирания. Согласно схеме передачи с разнесением антенн, радиоканал принимает множество сигналов передачи, которые подвергаются влиянию эффектов замирания, чтобы преодолеть воздействие искажения сигналов, вызываемого явлением замирания. Схема передачи с разнесением антенн включает в себя схему временного разнесения, схему частотного разнесения, схему разнесения за счет многолучевого распространения и схему пространственного разнесения.

Для передачи высокоскоростных данных система мобильной связи должна разрешить проблему замирания, оказывающую негативное влияние на производительность системы мобильной связи, приводя к снижению амплитуды сигнала до нескольких десятков дБ. Поэтому схема разнесения используется, чтобы разрешить вышеописанную проблему замирания. Например, схема множественного доступа с кодовым разделением сигналов (CDMA) использует многоотводный приемник, который может реализовать функцию разнесения за счет использования разброса задержки в канале. Многоотводный приемник - это приемное устройство с разнесением при приеме, обеспечивающее прием многолучевого сигнала. Тем не менее, приемное устройство с разнесением при приеме имеет недостаток в том, что оно не может получить требуемый выигрыш за счет разнесения при разнесенном приеме, если канал имеет относительно небольшой разброс задержки.

Схема временного разнесения может эффективно обрабатывать ошибку в линии передачи пакетных данных, возникающую в среде радиоканала за счет использования схем перемежения и кодирования. В общем случае, схема временнуго разнесения используется в канале с доплеровским расширением полосы частот.

Однако, согласно вышеуказанной схеме временнуго разнесения, эффект разнесения уменьшается в низкоскоростном канале с доплеровским расширением полосы частот.

Схема пространственного разнесения главным образом используется в канале, имеющем относительно небольшой разброс задержки. Например, схема пространственного разнесения используется в канале внутри помещений и пешеходном канале, которые являются низкоскоростным каналом с доплеровским расширением полосы частот. Согласно схеме пространственного разнесения используются, по меньшей мере, две антенны для получения выигрыша за счет разнесенного приема. Если сигнал, передаваемый через одну антенну, ослабляется вследствие эффектов замирания, сигнал, передаваемый через другую антенну, принимается в канале, тем самым обеспечивая получение выигрыша за счет разнесенного приема. Схемы пространственного разнесения подразделяются на схему приема с разнесением антенн, использующую множество приемных антенн, схему передачи с разнесением антенн, использующую множество передающих антенн, и схему с множеством входов и множеством выходов (MIMO), использующую множество приемных антенн и передающих антенн.

Согласно схеме MIMO адаптивной антенной решетки (AAA), сигналы принимаются посредством антенной решетки, включающей в себя множество приемных антенн, и заранее определенные весовые векторы применяются к сигнальным векторам принятых сигналов таким образом, что интенсивность полезных сигналов, передаваемых в приемное устройство в надлежащем направлении передачи, может быть максимизирована, а интенсивность нежелательных сигналов, передаваемых в приемное устройство в ненадлежащем направлении передачи (т.е. интенсивность нежелательных сигналов, ненадлежащим образом переданных в приемное устройство), может быть уменьшена. Помимо этого, приемное устройство передает сигнал в передающее устройство после вычисления весового вектора передачи для сигнала для эффективного формирования луча сигнала, передаваемого в приемное устройство от передающего устройства. Т.е. согласно вышеуказанной схеме MIMO-AAA, только полезный сигнал усиливается в максимальной степени при приеме сигнала в приемном устройстве. Сигнал излучается в направлении приемного устройства с максимальной интенсивностью, так что качество речи может быть повышено и зоны обслуживания могут быть расширены.

Хотя вышеуказанная схема MIMO-AAA адаптируется для различных систем мобильной связи, использующих схему множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), схему множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA) или CDMA, схема MIMO-AAA описана применительно к системе мобильной связи, использующей схему CDMA (далее упоминаемая как "система мобильной связи CDMA"), для удобства описания.

На фиг.1 представлена блок-схема, иллюстрирующая структуры передающего устройства и приемного устройства традиционной системы мобильной связи CDMA. Однако перед описанием фиг.1 следует отметить, что последующее описание относится к случаю, когда система мобильной связи CDMA использует схему MIMO-AAA. Следовательно, передающее устройство и приемное устройство должны иметь множество передающих антенн и приемных антенн соответственно. Тем не менее, согласно фиг.1 передающее устройство и приемное устройство не имеют отдельных передающих антенн и приемных антенн, а одни и те же антенны используются для передачи и приема посредством схемы временного разделения сигналов с использованием антенного переключателя. Кроме того, согласно фиг.1 используется N антенн. Передающее устройство и приемное устройство могут представлять собой базовую станцию или мобильную станцию.

Согласно фиг.1, передающее устройство включает в себя кодер 101, перемежитель 103, генератор 105 передающего луча, процессор 107 сигналов, множество блоков расширения с 1-ого по N-ый, в том числе блоки 111, 121,... и 131 расширения с 1-ого по N-ый, и N радиочастотных (РЧ) процессоров с 1-ого по N-ый, в том числе РЧ-процессоры 113, 123,... и 133. Антенный переключатель 140 и N антенн с 1-ой по N-ую, в том числе антенны 141, 143,... и 145, как правило, используются для передающего устройства и приемного устройства.

Если данные, которые должны быть переданы, сформированы, то данные вводятся в кодер 101. Кодер 101 может кодировать данные посредством заранее определенного способа кодирования и выводить сигнал на перемежитель 103. Способ кодирования включает в себя способ турбокодирования или способ сверточного кодирования.

После приема сигнала от кодера 101 перемежитель 103 может перемежать сигнал посредством заранее определенного способа перемежения, чтобы предотвратить ошибку в линии передачи пакетных данных, и выводит сигнал на генератор 105 передающего луча. При этом сигнал, выводимый из перемежителя 103, представляется как "z_k". После этого процессор 107 сигналов рассчитывает вес на основе сигнала z_k с выхода перемежителя 103 и выдает сигнал на генератор 105 передающего луча. Генератор 105 передающего луча генерирует передающий луч на основе сигнала z_k с выхода перемежителя 103 и веса, рассчитанного в процессоре 107 сигналов, и выдает передающий луч на блоки 111, 121,... и 131 расширения с 1-ого по N-ый соответственно. Т.е. генератор 105 передающего луча принимает сигнал с выхода перемежителя 103, формирует передающий луч и передает передающий луч на каждый из блоков 111, 121,... и 131 расширения с 1-ого по N-ый так, что передающий луч может быть передан каждой из антенн 141, 143,... и 145 с 1-ой по N-ую. При этом процедура формирования передающего луча не относится непосредственно к настоящему изобретению. Поэтому ее подробное описание опущено.

Набор сигналов с выхода генератора 105 передающего луча представляется как "y_k". Т.е. y_k- это набор сигналов, генерируемых генератором 105 передающего луча и сопоставленных с k-ой антенной.

Первый блок 111 расширения принимает сигнал y₁ с выхода генератора 105 передающего луча и расширяет сигнал y₁ с использованием заранее определенного кода расширения. После этого первый блок 111 расширения подает сигнал x₁ на первый РЧ-процессор 113. После приема сигнала от первого блока 111 расширения первый РЧ-процессор 113 выполняет процесс РЧ-обработки этого сигнала и выдает сигнал на антенный переключатель 140. Каждый из РЧ-процессоров включает в себя усилитель, преобразователь частоты, фильтр и аналого-цифровой преобразователь для обработки РЧ-сигналов.

Второй блок 121 расширения принимает сигнала y₂ с выхода генератора 105 передающего луча и расширяет сигнал y₂ с использованием заранее определенного кода расширения. После этого второй блок 121 расширения выдает сигнал x₂ на второй РЧ-процессор 123. После приема сигнала от второго блока 121 расширения второй РЧ-процессор 123 выполняет процесс РЧ-обработки этого сигнала и выдает сигнал на антенный переключатель 140.

Аналогичным образом N-ный блок 131 расширения принимает сигнала y_N с выхода генератора 105 передающего луча и расширяет сигнал y_N с использованием заранее определенного кода расширения. После этого N-ный блок 131 расширения выдает сигнал x_N на N-ный РЧ-процессор 133. После приема сигнала от N-ного блока 131 расширения N-ный РЧ-процессор 133 выполняет процесс РЧ-обработки этого сигнала и выдает сигнал на антенный переключатель 140.

Антенный переключатель 140 управляет операциями передачи и приема сигнала посредством определения момента передачи и момента приема сигнала под управлением контроллера (не показан). Помимо этого, антенны 141, 143,... и 145 с 1-ой по N-ую могут управляться как передающие антенны (Tx ANT) или приемные антенны (Rx ANT) согласно операциям передачи и приема сигналов антенного переключателя 140.

Приемное устройство базовой станции системы мобильной связи CDMA включает в себя N РЧ-процессоров, в том числе РЧ-процессоры с 1-ого по N-ый 151, 161,... и 171, N блоков поиска многолучевых сигналов с 1-ого по N-ый, в том числе блоки 153, 163,..., 173, соответствующие РЧ-процессорам, L отводов с 1-ого по L-ый, в том числе отводы 180-1, 180-2,..., 180-L для обработки сигналов, относящиеся к L каналам многолучевого распространения, поиск которых осуществляется блоками поиска многолучевых сигналов, многолучевой сумматор 191 для объединения многолучевых сигналов с выходов L отводов, обращенный перемежитель 193 и декодер 195.

Сигналы, передаваемые из множества передающих устройств, принимаются N антеннами по многолучевому радиоканалу с замираниями. Антенный переключатель 140 выдает сигнал, принятый первой антенной 141, на первый РЧ-процессор 151. После приема сигнала от антенного переключателя 140 первый РЧ-процессор 151 выполняет процесс РЧ-обработки этого сигнала для преобразования сигнала в цифровой сигнал базовой полосы. Затем первый РЧ-процессор 151 подает цифровой сигнал базовой полосы на первый блок 153 поиска многолучевых сигналов. После приема цифрового сигнала базовой полосы от первого РЧ-процессора 151 первый блок 153 поиска многолучевых сигналов делит цифровой сигнал базовой полосы на L многолучевых компонентов и выдает многолучевые компоненты на отводы 180-1, 180-2,..., 180-L с 1-ого по L-ый соответственно. Каждый из отводов 180-1, 180-2,..., 180-L с 1-ого по L-ый однозначно сопоставлен с каждым из L каналов многолучевого распространения, чтобы обрабатывать многолучевые компоненты. Поскольку L каналов многолучевого распространения могут быть рассмотрены для каждого сигнала, принятого посредством N приемных антенн, обработка сигналов должна выполняться для NxL сигналов. Из NxL сигналов те сигналы, которые относятся к одному и тому же каналу, выдаются на один и тот же отвод.

Антенный переключатель 140 выдает сигнал, принятый второй антенной 143, на второй РЧ-процессор 161. После приема сигнала от антенного переключателя 140 второй РЧ-процессор 161 выполняет процесс РЧ-обработки этого для его преобразования в цифровой сигнал базовой полосы. Затем второй РЧ-процессор 161 подает цифровой сигнал базовой полосы на второй блок 163 поиска многолучевых сигналов. После приема цифрового сигнала базовой полосы от второго РЧ-процессора 161 второй блок 163 поиска многолучевых сигналов делит цифровой сигнал базовой полосы на L многолучевых компонентов и выдает многолучевые компоненты на отводы 180-1, 180-2,..., 180-L с 1-ого по L-ый соответственно.

Аналогичным образом антенный переключатель 140 выдает сигнал, принятый N-ной антенной 145, на N-ный РЧ-процессор 171. После приема сигнала от антенного переключателя 140 N-ный РЧ-процессор 171 выполняет процесс РЧ-обработки этого сигнала для его преобразования в цифровой сигнал базовой полосы. Затем N-ный РЧ-процессор 171 подает цифровой сигнал базовой полосы на N-ный блок 173 поиска многолучевых сигналов. После приема цифрового сигнала базовой полосы от N-ного РЧ-процессора 171 второй блок 173 поиска многолучевых сигналов делит цифровой сигнал базовой полосы на L многолучевых компонентов и выдает многолучевые компоненты на отводы 180-1, 180-2,..., 180-L с 1-ого по L-ый соответственно.

Следовательно, среди сигналов, принятых посредством N антенн, одни и те же многолучевые сигналы из L многолучевых сигналов подаются на один и тот же отвод. Например, первые многолучевые сигналы антенн 141-145 с 1-ой по N-ую подаются на первый отвод 180-1, а L-ные многолучевые сигналы антенн 141-145 с 1-ой по N-ую подаются на L-ный отвод 180-L. Отводы 180-1-180-L с 1-ого по L-ый имеют одинаковую структуру и рабочую характеристику несмотря на то, что различные сигналы подаются на отводы 180-1-180-L с 1-ого по L-ый и выводятся из них. Поэтому далее в качестве примера описана только структура и работа первого отвода 180-1.

Первый отвод 180-1 включает в себя N блоков сжатия, в том числе блоки 181, 182,... и 183 сжатия с 1-ого по N-ый, соответствующих N блокам поиска многолучевых сигналов, процессор 184 сигналов для приема сигналов с выхода блоков 181-183 сжатия с 1-ого по N-ый и вычисления их весов для формирования приемного луча, а также генератор 185 приемного луча для формирования приемного луча на основе весов, вычисленных процессором 184 сигналов.

Первый многолучевой сигнал с выхода первого блока 153 поиска многолучевых сигналов подается на первый блок 181 сжатия. После приема первого многолучевого сигнала первый блок 181 сжатия осуществляет сжатие многолучевого сигнала с использованием заранее определенного кода сжатия и выдает первый многолучевой сигнал в процессор 184 сигналов и генератор 185 приемного луча. Код сжатия идентичен коду расширения, используемому в каждом передающем устройстве, а процесс сжатия называется "временной обработкой".

Кроме того, первый многолучевой сигнал с выхода второго блока 163 поиска многолучевых сигналов подается на второй блок 182 сжатия. После приема первого многолучевого сигнала второй блок 182 сжатия осуществляет сжатие первого многолучевого сигнала с использованием заранее определенного кода сжатия и выдает первый многолучевой сигнал в процессор 184 сигналов и генератор 185 приемного луча.

Аналогичным образом, первый многолучевой сигнал с выхода N-ного блока 173 поиска многолучевых сигналов подается на N-ный блок 183 сжатия. После приема первого многолучевого сигнала N-ный блок 183 сжатия осуществляет сжатие первого многолучевого сигнала с использованием заранее определенного кода сжатия и выдает первый многолучевой сигнал в процессор 184 сигналов и генератор 185 приемного луча.

Процессор 184 сигналов принимает сигналы с выходов блоков 181-183 сжатия с 1-ого по N-ый и вычисляет набор весов w_k для формирования приемного луча. Набор первых многолучевых сигналов с выходов блоков 153-173 поиска многолучевых сигналов с 1-ого по N-ый задается как "x_k". Т.е. "x_k" представляет набор первых многолучевых сигналов, принятых в k-ый момент посредством антенн 141-145 с 1-ой по N-ую. Все первые многолучевые сигналы, образуюшие набор первых многолучевых сигналов "x_k", являются векторными сигналами. Помимо этого, w_k представляет набор весов, которые должны быть применены к каждому из первых многолучевых сигналов, принятых в k-ый момент посредством антенн 141-145 с 1-ой по N-ую. Все веса, образующие набор весов w_k, являются векторными сигналами.

Помимо этого, набор сжатых сигналов для первых многолучевых сигналов, образующих набор первых многолучевых сигналов "x_k", задается как "y_k". При этом "y_k" представляет набор сжатых сигналов для первых многолучевых сигналов, принятых в k-ый момент посредством антенн 141-145 с 1-ой по N-ую. Все сжатые сигналы, образующие набор "y_k" сжатых сигналов, являются векторными сигналами. В целях удобства описания термин "набор" далее опускается. Следует отметить, что параметры, имеющие знаки подчеркивания, представляют набор конкретных элементов.

Помимо этого, поскольку блоки 181-183 сжатия с 1-ого по N-ый сжимают первые многолучевые сигналы x_k с использованием заранее определенного кода сжатия, мощность полезного сигнала, принимаемого в надлежащем направлении передачи, может быть усилена на величину выигрыша за счет обработки по сравнению с мощностью сигнала взаимных помех.

Как описано выше, сжатые сигналы y_k, соответствующие первым многолучевым сигналам x_k, подаются в процессор 184 сигналов. Процессор 184 сигналов рассчитывает веса w_k на основе сжатых сигналов y_k, соответствующих первым многолучевым сигналам x_k, и выдает веса w_k на генератор 185 приемного луча. Т.е. процессор 184 сигналов вычисляет N весов w_k, применяемых к первым многолучевым сигналам x_k с выходов антенн 141-145 с 1-ой по N-ую с использованием сжатых сигналов y_k, соответствующих N первым многолучевым сигналам x_k. Генератор 185 приемного луча принимает сжатые сигналы y_k, соответсвующие N первым многолучевым сигналам x_k, и N весов w_k.

Кроме того, генератор 185 приемного луча формирует приемный луч с использованием N весов w_k. После этого генератор 185 приемного луча выводит сигнал в качестве выходного сигнала z_k первого отвода 180-1 посредством объединения сжатых сигналов y_k, соответсвующих N первым многолучевым сигналам x_k, с весами w_k приемных лучей. Выходной сигнал z_k первого отвода 180-1 может быть представлен, как показано ниже в уравнении (1).

Уравнение (1) представляет эрмитов оператор, т.е. транспонирование сопряженных величин. Кроме того, набор z_k сигналов z_k с выходов N отводов приемного устройства подается в многолучевой сумматор 191.

Хотя в качестве примера выше описана работа только первого отвода 180-1, другие отводы могут работать так же, как и первый отвод 180-1. Поэтому многолучевой сумматор 191 принимает сигналы с выходов отводов с 1-ого по L-ый, объединяет сигналы друг с другом согласно схеме многолучевого распространения и выдает сигналы на обращенный перемежитель 193. Обращенный перемежитель 193 принимает сигналы с выхода многолучевого сумматора 191, выполняет обратное перемежение сигналов посредством заранее определенного способа обратного перемежения, соответствующего способу перемежения, используемому в передающем устройстве, и выдает сигналы на декодер 195. После приема сигналов от обращенного перемежителя 193 декодер 195 декодирует сигналы способом декодирования, соответствующим способу кодирования, используемому в передающем устройстве, и выдает сигналы как окончательные приемные данные.

Процессор 184 сигналов вычисляет веса w_k согласно заранее определенному алгоритму, чтобы минимизировать среднеквадратическую погрешность (MSE) сигнала, передаваемого из требуемого передающего устройства. Кроме того, генератор 185 приемного луча формирует приемный луч с использованием весов w_k, вычисленных процессором 184 сигналов. Процесс формирования приемного луча для минимизации MSE называется "пространственной обработкой". Разумеется, процесс формирования передающего луча для минимизации MSE также называется "пространственной обработкой". Поэтому когда схема MIMO-AAA используется в системе мобильной связи, временная обработка и пространственная обработка выполняются одновременно как "пространственно-временная обработка".

Как описано выше, процессор 184 сигналов вычисляет веса w_k, обеспечивающие максимизацию коэффициента усиления схемы MIMO-AAA согласно заранее определенному алгоритму посредством приема многолучевых сигналов до сжатия многолучевых сигналов и после сжатия многолучевых сигналов в каждом отводе. Аналогичным способом веса w_k, обеспечивающие максимизацию коэффициента усиления схемы MIMO-AAA, рассчитываются в передающем устройстве согласно заранее определенному алгоритму. Процессор 184 сигналов и генератор 105 передающего луча действуют для достижения минимальной MSE.

В последнее время активно проводились исследования, касающиеся алгоритма вычисления весов для минимизации MSE. Согласно алгоритму вычисления весов для минимизации MSE, ошибка уменьшается на основе опорного сигнала. Если опорный сигнал отсутствует, алгоритм может обеспечивать схему постоянных модулей (CM) и схему с управлением по решению (DD) посредством слепого метода.

Однако алгоритм минимизации MSE согласно опорному сигналу не адаптируется, если канал подвергается влиянию среды с быстрыми замираниями. Например, если канал подвергается влиянию среды с быстрыми затираниями или среды модуляции более высокого порядка, такой как 16QAM, то посредством алгоритма трудно получить MSE, имеющую минимальное значение, требуемое системой.

Дополнительно, даже если минимальная MSE может быть получена посредством алгоритма, минимальная MSE имеет относительно высокое значение. Если минимальная MSE определяется относительно высоким значением, то ожидаемый коэффициент усиления, когда схема MIMO-AAA применяется к системе связи, может быть значительно уменьшен, так что он не является адаптированным для системы высокоскоростной передачи данных. Кроме того, поскольку в передающем и приемном устройствах должны вычисляться веса для формирования передающего луча и приемного луча соответственно, то при вычисления весов может иметь место большая вычислительная нагрузка.

Сущность изобретения

Следовательно, настоящее изобретение направлено на разрешение вышеуказанной и других проблем, свойственных предшествующему уровню техники. Целью настоящего изобретения является создание системы и способа передачи и приема данных с помощью схемы адаптивной антенной решетки в системе мобильной связи.

Другой целью настоящего изобретения является создание системы и способа, обеспечивающих управление весового коэффициента передающего устройства с использованием информации о весовом коэффициенте приемного устройства в системе мобильной связи, использующей схему адаптивной антенной решетки.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание системы и способа, использующих формирование весовых коэффициентов при передаче и приеме данных в системе мобильной связи, использующей схему адаптивной антенной решетки.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, чтобы достичь вышеуказанных и других целей, предусмотрен способ передачи и приема информации о весовых коэффициентах для формирования передающего и приемного лучей в системе беспроводной связи, использующей схему адаптивной антенной решетки. Способ включает в себя этапы, на которых: вычисляют минимальное значение ошибки посредством применения весов отдельно к первой схеме и второй схеме для минимизации ошибки принятого сигнала; вычисляют весовой коэффициент приема для формирования приемного луча с использованием принятого сигнала и минимального значения ошибки; вычисляют весовой коэффициент передачи для формирования передающего луча с использованием весового коэффициента приема и минимальной ошибки; генерируют информацию обратной связи, включающую в себя весовой коэффициент передачи; и передают информацию обратной связи.

В соответствии со вторым аспектом изобретения предусмотрен способ передачи и приема сигнала в системе беспроводной связи, включающей в себя первое устройство и второе устройство, использующие схему адаптивной антенной решетки, причем первое устройство включает в себя первое передающее устройство и первое приемное устройство, второе устройство включает в себя второе передающее устройство и второе приемное устройство. Способ включает в себя применение веса первым приемным устройством к первой схеме и второй схеме для минимизации ошибки принятого сигнала, тем самым получая минимальное значение ошибки; формирование весового коэффициента приема для формирования приемного луча первым устройством посредством вычисления с использованием принятого сигнала и минимального значения ошибки и генерирования весового коэффициента передачи для формирования передающего луча вторым устройством посредством вычисления с использованием весового коэффициента приема и минимального значения ошибки; формирование информации обратной связи, включающей в себя весовой коэффициент передачи второго устройства; и передачу информации обратной связи от первого передающего устройства второму приемному устройству; прием информации обратной связи вторым приемным устройством; и получение вторым устройством весового коэффициента передачи из информации обратной связи, формирование передающего луча соответственно весовому коэффициенту передачи и передачи сигнала передающего луча посредством второго передающего устройства первому устройству.

В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предусмотрена система передачи и приема сигнала в системе беспроводной связи, использующей схему адаптивной антенной решетки. Система содержит блок сжатия для формирования сжатого сигнала посредством сжатия принятого сигнала; процессор сигналов для получения минимального значения ошибки посредством отдельного предоставления весовых коэффициентов первой схеме и второй схеме для минимизации ошибки принятого сигнала, формирование весового коэффициента приема для формирования приемного луча приемным устройством посредством вычисления с использованием сжатого сигнала и минимального значения ошибки и генерирования весового коэффициента передачи для формирования передающего луча соответствующим передающим устройством посредством вычисления с использованием весового коэффициента приема и минимального значения ошибки; генератор информации обратной связи для формирования информации обратной связи, включающей в себя весовой коэффициент передачи; и передающее устройство для передачи информации обратной связи соответствующему приемному устройству.

В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения предусмотрена система передачи и приема информации о весовом коэффициенте передачи в системе беспроводной связи, использующей схему адаптивной антенной решетки. Система содержит первое устройство, включающее в себя первое приемное устройство и первое передающее устройство; и второе устройство, включающее в себя второе приемное устройство и второе передающее устройство, причем первое приемное устройство принимает сигнал, генерирует сжатый сигнал посредством сжатия принятого сигнала, при этом первое устройство получает минимальное значение ошибки посредством отдельного предоставления весов первой схеме и второй схеме для минимизации ошибки принятого сигнала, генерирует весовой коэффициент приема для формирования приемного луча первым приемным устройством посредством вычисления с использованием сжатого сигнала и минимального значения ошибки, генерирует весовой коэффициент передачи для формирования передающего луча вторым передающим устройством второго устройства посредством вычисления с использованием весового коэффициента приема и минимального значения ошибки и формирует информацию обратной связи, включающую в себя весовой коэффициент передачи, причем первое передающее устройство передает информацию обратной связи второму устройству, при этом второе приемное устройство принимает информацию обратной связи, причем второе устройство получает весовой коэффициент передачи из информации обратной связи и формирует передающий луч соответственно весовому коэффициенту передачи, и причем второе передающее устройство передает сигнал передающего луча посредством второго передающего устройства первому устройству.

Краткое описание чертежей

Вышеуказанные и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются в последующем подробном описании со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее:

Фиг.1 - блок-схема, иллюстрирующая структуру традиционной системы мобильной связи CDMA;

Фиг.2 - блок-схема, иллюстрирующая структуры передающего устройства и приемного устройства базовой станции в системе мобильной связи CDMA, выполняющих функции согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.3 - блок-схема, иллюстрирующая структуры передающего устройства и приемного устройства мобильной станции системы мобильной связи, выполняющих функции согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 - блок-схема, иллюстрирующая структуру процессора сигналов, выполняющего функции согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 - блок-схема, иллюстрирующая процедуру передачи/приема данных с помощью схемы MIMO-AAA согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.6 - блок-схема, иллюстрирующая процедуру приема сигналов приемного устройства базовой станции согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.7 - график, импортирующий кривую сигмоидной функции, используемой в настоящем изобретении;

Фиг.8 - схематичное представление схемы CM, используемой в системе мобильной связи, когда p=2, d(k)=R_2,R +jR_2,I, а J=0 (при этом k=0);

Фиг.9 - схематичное представление схемы DD, когда в системе мобильной связи используется схема BPSK;

Фиг.10 - блок-схема, иллюстрирующая структуры передающего устройства базовой станции и приемного устройства базовой станции системы мобильной связи OFDM, выполняющих функции согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.11 - блок-схема, иллюстрирующая структуры передающего устройства мобильной станции и приемного устройства мобильной станции системы мобильной связи OFDM, выполняющих функции согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.12 - график, иллюстрирующий характеристическую кривую способа формирования весовых коэффициентов комбинированного типа согласно настоящему изобретению, в соответствии с числом приемных антенн базовой станции.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления

Далее подробно описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи. В последующем описании подробное описание известных функций и конфигураций, содержащихся в данном документе, опущено, чтобы не затенять сущность настоящего изобретения.

Перед описанием настоящего изобретения ниже описана модель сигналов, принимаемых в приемном устройстве системы мобильной связи, использующей схему CDMA. Приемное устройство может