Устройство и способ приема данных в системе мобильной связи, использующей схему адаптивной антенной решетки

Устройство и способ приема данных в системе мобильной связи, использующей схему адаптивной антенной решетки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в основном относится к устройству и способу приема данных в системе мобильной связи, использующей схему адаптивной антенной решетки (AAA), и, в частности, к устройству и способу приема данных с использованием схемы адаптивного формирования веса приемного луча.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

"Система мобильной связи следующего поколения" эволюционировала в систему пакетных услуг связи, которая передает пакетные данные множеству мобильных станций (МС). Система пакетных услуг связи спроектирована для передачи массовых данных. Подобная система пакетных услуг связи разрабатывалась для высокоскоростной пакетной услуги. В этом отношении проект партнерства 3-го поколения (3GPP), организация по стандартизации схемы асинхронной связи, предлагает для обеспечения высокоскоростной пакетной услуги высокоскоростной пакетный доступ по нисходящей линии связи (HSDPA), в то время как проект партнерства 3-го поколения 2 (3GPP2), организация по стандартизации схемы синхронной связи, предлагает для обеспечения высокоскоростной пакетной услуги «1x эволюцию только данные/голос» (1x EV-DO/V). Планируется, что как HSDPA, так и lx EV-DO/V обеспечат высокоскоростную пакетную услугу для равномерной передачи услуг Web/Internet, и для того, чтобы обеспечить высокоскоростную пакетную услугу, пиковая пропускная способность и усредненная пропускная способность должны быть оптимизированы для равномерной передачи пакетных данных и канальных данных, таких как данные голосовой услуги.

Чтобы поддерживать высокоскоростную передачу пакетных данных для системы связи, использующей HSDPA (здесь и далее называемой "система связи HSDPA"), были представлены 3 новых вида схем передачи данных: схема адаптивной модуляции и кодирования (AMC), схема гибридного автоматического запроса повторной передачи (HARQ) и схема быстрого выбора сотовой ячейки (FCS). Система связи HSDPA увеличивает скорость передачи данных, используя схемы AMC, HARQ, и FCS.

Система связи, использующая lx EV-DO/V (здесь и далее называемую "системой связи lx EV-DO/V"), является другой системой связи для повышения скорости передачи данных. Система связи lx EV-DO/V также повышает скорость передачи данных, чтобы обеспечить производительность системы. Кроме новых схем, таких как AMC, HARQ и FCS, существует схема с множеством антенн, которая является еще одной схемой для преодоления ограничения выделенной полосы частот, то есть для повышения скорости передачи данных. Схема с множеством антенн может преодолеть ограничение ресурса полосы частот в частотной области за счет использования пространственной области.

Система связи построена таким образом, что множество МС взаимодействуют друг с другом через одну базовую станцию (БС). Когда БС выполняет высокоскоростную передачу данных на станции МС, вследствие характеристик радиоканалов наблюдается явление замирания. Чтобы преодолеть данное явление замирания была предложена схема с разнесением передающих антенн, которая является вариантом схемы с множеством антенн. В схеме с разнесением передающих антенн сигналы передаются с использованием, по меньшей мере, двух передающих антенн, чтобы минимизировать потери при передаче данных из-за явления замирания, тем самым увеличивая скорость передачи данных.

В основном в среде беспроводных каналов в системе мобильной связи, в отличие от среды проводных каналов, сигнал передачи фактически искажается вследствие нескольких факторов, таких как многолучевые взаимные помехи, экранирование, затухание волны, изменяющийся во времени шум, взаимные помехи и т.п. Замирание, вызванное многолучевыми взаимными помехами, тесно связано с подвижностью отражателя или абонента (или МС), и на самом деле принимается смесь сигнала передачи и сигнала помехи. Поэтому принятый сигнал испытывает сильное искажение во время его фактической передачи, тем самым уменьшая производительность всей системы мобильной связи. Замирание может служить причиной искажения по амплитуде или фазе принимаемого сигнала, препятствующего высокоскоростному обмену данными в среде беспроводных каналов. Множество исследований проводится с целью разрешить проблему замирания. Таким образом, чтобы передавать данные на большой скорости, система мобильной связи должна минимизировать потери, вызванные такой характеристикой канала мобильной связи, как замирание, и взаимными помехами отдельного пользователя. Для предотвращения нестабильной связи из-за замирания используется схема с разнесением, а для реализации схемы пространственного разнесения используются схемы с множеством антенн.

Разнесение передающих антенн часто используется как схема эффективного преодоления эффекта замирания. Схема с разнесением передающих антенн принимает множество сигналов передачи, которые подверглись действию независимых эффектов замирания в среде беспроводных каналов, противодействуя, таким образом, искажениям, вызванным замиранием. Разнесение передающих антенн классифицируется на разнесение по времени, разнесение по частоте и пространственное разнесение. Другими словами, система мобильной связи должна удовлетворительно противодействовать эффекту замирания, который существенно влияет на характеристики связи, чтобы выполнять высокоскоростной обмен данными.

Как указано выше, необходимо преодолеть эффект замирания, так как он уменьшает амплитуду принимаемого сигнала на величину от нескольких дБ до десятков дБ. Например, схема множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA) использует многоотводный приемник, который может реализовать характеристику разнесения, используя разброс задержек в канале. Многоотводный приемник является разновидностью схемы разнесения при приеме для приема многолучевых сигналов. Однако разнесение при приеме, используемое в многоотводном приемнике, имеет недостатки, которые заключаются в том, что он не может достичь желаемого выигрыша от разнесения, когда разброс задержки в канале относительно мал.

Схема с разнесением по времени эффективно противодействует пакетным ошибкам, которые имеют место в среде беспроводного канала, использующего перемежение и кодирование, и используется в основном в канале с разбросом по доплеровской частоте. Недостатком, однако, является то, что разнесение по времени не работает хорошо в низкоскоростном канале с разбросом по доплеровской частоте.

Схема с пространственным разнесением в основном используется в канале с низким разбросом задержки, таком как канал в помещении или канал, ориентированный на скорости пешеходов, который является низкоскоростным каналом с разбросом по доплеровской частоте. Схема с пространственным разнесением достигает выигрыша от разнесения при использовании, по меньшей мере, двух антенн. В данной схеме, когда сигнал, передаваемый через одну из антенн, затухает вследствие замирания, принимается сигнал, передаваемый через другую антенну, благодаря чему достигается выигрыш от разнесения. Пространственное разнесение подразделяют на разнесение приемных антенн с использованием множества приемных антенн и на разнесение передающих антенн с использованием множества передающих антенн.

В схеме приемной адаптивной антенной решетки (Rx-AAA) сигнал, принимаемый по желательному для приемника направлению, максимизируют, а сигнал, принимаемый по нежелательному для приемника направлению, минимизируют путем вычисления скалярного произведения соответствующего вектора весов приемного луча и вектора сигналов для приемного сигнала, принятого через антенную решетку, состоящую из множества приемных антенн. В данном документе вес приемного луча представляет собой вес для формирования приемного луча, формируемого приемником при применении схемы Rx-AAA. Как результат, схема Rx-AAA усиливает до максимального уровня только полезный приемный сигнал, таким образом поддерживая высокое качество вызова и увеличивая емкость и сферу действия услуги для всей системы.

Хотя схема Rx-AAA может использоваться как в системах мобильной связи, использующих множественный доступ с частотным разделением (FDMA), так и в системах мобильной связи, использующих множественный доступ с временным разделением (TDMA), в данном документе будет предполагаться, что схема Rx-AAA применяется к системе связи, использующей CDMA-схемы (в дальнейшем называемой "системой связи CDMA").

Фиг. 1 - блок-схема, иллюстрирующая структуру приемника БС в обычной системе мобильной связи CDMA. Согласно фиг. 1 приемник БС состоит из N приемных антенн (Rx_ANT), включающих в себя первую приемную антенну 111, вторую приемную антенну 121, ..., и N-ю приемную антенну 131, из N радиочастотных (РЧ) процессоров, включающих в себя первый РЧ-процессор 112, второй РЧ-процессор 122, ..., и N-й РЧ-процессор 132, которые отображаются на соответствующие приемные антенны, из N блоков поиска многолучевых сигналов, включающих в себя первый блок 113 поиска многолучевых сигналов, второй блок 123 поиска многолучевых сигналов, ..., и N-й блок 133 поиска многолучевых сигналов, соединенных с соответствующими РЧ-процессорами, из L каналов разнесенного приема, включающих в себя первый канал разнесенного приема 140-1, второй канал разнесенного приема 140-2, ..., и N-й канал разнесенного приема 140-L, для обработки L многолучевых сигналов, поиск которых выполняется блоками поиска многолучевых сигналов из многолучевого сумматора 150 для объединения многолучевых сигналов, выдаваемых L каналами разнесенного приема, из обращенного перемежителя 160 и декодера 170.

Сигналы, передаваемые передатчиками множества МС, принимаются N приемными антеннами по многолучевому радиоканалу с замиранием. Первая приемная антенна 111 выдает принятый сигнал первому РЧ-процессору 112.

Каждый из РЧ-процессоров включает в себя усилитель, частотный преобразователь, фильтр и аналого-цифровой (A/Ц) преобразователь и обрабатывает РЧ-сигнал. Первый РЧ-процессор 112 выполняет РЧ-обработку сигнального выхода от первой приемной антенны 111, чтобы преобразовать сигнал в цифровой сигнал базовой полосы, и выдает цифровой сигнал базовой полосы на первый блок 113 поиска многолучевых сигналов. Первый блок 113 поиска многолучевых сигналов выделяет L многолучевых компонент из сигнального выхода от первого РЧ-процессора 112. Выделенные L многолучевых компонент выдаются на отводы с первого отвода 140-1 по L-й отвод 140-L соответственно.

Отводы с первого отвода 140-1 по L-й отвод 140-L, являясь отображенными на L лучей по принципу один-к-одному, обрабатывают L многолучевых компонент. Так как рассматриваются L лучей для каждого из сигналов, принятых через N приемных антенн, сигнальная обработка должна выполняться для NxL сигналов, и, среди NxL сигналов, сигналы одинакового луча выдаются на один и тот же отвод.

Аналогично, вторая приемная антенна 121 выдает принятый сигнал второму РЧ-процессору 122. Второй РЧ-процессор 122 выполняет РЧ-обработку сигнального выхода от второй приемной антенны 121, чтобы преобразовать сигнал в цифровой сигнал базовой полосы, и выдает цифровой сигнал базовой полосы на второй блок 123 поиска многолучевых сигналов. Второй блок 123 поиска многолучевых сигналов выделяет L многолучевых компонент из сигнала, выдаваемого вторым РЧ-процессором 122, а выделенные L многолучевых компонент подаются на отводы с первого отвода 140-1 по L-й отвод 140-L соответственно.

Подобным образом N-я приемная антенна 131 выдает принятый сигнал N-у РЧ-процессору 132. N-й РЧ-процессор 132 выполняет РЧ-обработку сигнала, выдаваемого N-й приемной антенной 131, чтобы преобразовать сигнал в цифровой сигнал базовой полосы, и выдает цифровой сигнал базовой полосы на N-й блок 133 поиска многолучевых сигналов. N-й блок 133 поиска многолучевых сигналов выделяет L многолучевых компонент из сигнала, выдаваемого N-м РЧ-процессором 132, а выделенные L многолучевых компонент подаются на отводы с первого отвода 140-1 по L-й отвод 140-L соответственно.

Соответственно, среди L многолучевых сигналов для сигналов, принятых через N приемных антенн, одинаковые многолучевые сигналы являются входными для одинаковых отводов. Например, первые многолучевые сигналы от приемных антенн с первой приемной антенны 111 по N-ю приемную антенну 131 подаются на первый отвод 140-1. Подобным образом L многолучевых сигналов от приемных антенн с первой приемной антенны 111 по N-ю приемную антенну 131 подаются на L-й отвод 140-L. Отводы с первого отвода 140-1 по L-й отвод 140-L идентичны по структуре и функционированию и различаются только подаваемыми на них и получаемыми с них сигналами. Поэтому для простоты ниже описан только первый отвод 140-1.

На первом отводе 140-1 имеются N устройств сжатия, включающих в себя первое устройство 142 сжатия, ..., и N-е устройство 143 сжатия, отображаемые на N блоков поиска многолучевых сигналов, сигнальный процессор 144 для расчета вектора весов для формирования приемного луча с использованием сигналов, принятых от N устройств сжатия, и генератор 145 приемного луча для формирования приемного луча с использованием вектора весов, рассчитанного сигнальным процессором 144.

Первый многолучевой сигнал, выдаваемый первым блоком 113 поиска многолучевых сигналов подается на первое устройство 141 сжатия. Первое устройство 141 сжатия сжимает первый многолучевой выходной сигнал от первого блока 113 поиска многолучевых сигналов с предопределенным кодом сжатия и выдает сжатый многолучевой сигнал на сигнальный процессор 144 и генератор 145 приемного лучак. Здесь процесс сжатия называется «временной обработкой». Подобным образом первый многолучевой сигнал, выдаваемый вторым блоком 123 поиска многолучевых сигналов подается на вход второго устройства 142 сжатия. Второе устройство 142 сжатия сжимает первый многолучевой сигнал, выдаваемый вторым блоком 123 поиска многолучевых сигналов с предопределенным кодом сжатия, и выдает сжатый многолучевой сигнал на сигнальный процессор 144 и генератор 145 приемного луча. Подобным образом первый многолучевой выходной сигнал N-го блока 133 поиска многолучевых сигналов подается на N-е устройство 143 сжатия. N-е устройство 143 сжатия сжимает первый многолучевой сигнал, выдаваемый N-м блоком 133 поиска многолучевых сигналов с предопределенным кодом сжатия, и выдает сжатый многолучевой сигнал на сигнальный процессор 144 и генератор 145 приемного луча.

Сигнальный процессор 144 принимает сигналы, выдаваемые устройствами сжатия с первого устройства 141 сжатия по N-е устройство 143 сжатия, и рассчитывает группу весов приемного луча W_k для формирования приемного луча.

Группа первых многолучевых сигналов, выдаваемая от блоков поиска с первого блока 113 поиска многолучевых сигналов по N-й блок поиска 133 многолучевых сигналов, обозначена как "X_k". Первая группа X_k многолучевых сигналов представляет собой группу первых многолучевых сигналов, принятую через приемные антенны с первой приемной антенны 111 по N-ю приемную антенну 131 в k-й точке, и первые многолучевые сигналы, составляющие первую группу X_k многолучевых сигналов, все являются векторными сигналами. Группа W_k весов приемного луча представляет собой группу весов приемного луча, которая должна быть применена к первым многолучевым сигналам, принятым через приемные антенны с первой приемной антенны 111 по N-ю приемную антенну 131 в k-й точке, и все веса приемного луча, составляющие группу W_k весов, являются векторными сигналами.

Группа сигналов, полученная путем сжатия всех первых многолучевых сигналов в первой группе многолучевых сигналов X_k, определена как y_k. Группа сжатых сигналов v_k для первых многолучевых сигналов представляет собой группу сигналов, полученных путем сжатия первых многолучевых сигналов, принятых через антенны с первой приемной антенны 111 по N-ю приемную антенну 131 в k-й точке, причем сжатые сигналы, составляющие группу сжатых сигналов y_k для первых многолучевых сигналов, все являются векторными сигналами. В данном документе для удобства изложения термин "группа" опущен, а подчеркнутые параметры обозначают группы соответствующих элементов.

Каждое из устройств сжатия, с первого устройства 141 сжатия по N-е устройство 143 сжатия, сжимает первый многолучевой сигнал X_k с использованием предопределенного кода сжатия, так что мощность приема полезного приемного сигнала оказывается большей, чем мощность приема сигнала помехи, на выигрыш от обработки сигнала. Код сжатия идентичен коду расширения спектра, используемому в передатчиках станций МС.

Как описано выше, сжатый сигнал y_k для первого многолучевого сигнала X_k подается на вход сигнального процессора 144. Сигнальный процессор 144 вычисляет вес W_k приемного луча на основе сжатого сигнала y_k для первого многолучевого сигнала X_k и выдает вес W_k приемного луча на генератор 145 приемного луча. В результате сигнальный процессор 144 вычисляет вес W_k приемного луча, включающий в себя сумму N весовых векторов, примененных к первому многолучевому сигналу X_k, выдаваемому приемными антеннами с первой приемной антенны 111 по N-ю приемную антенну 131, на основе сжатых сигналов y_k для N первых многолучевых сигналов, выдаваемых с первой приемной антенны 111 по N-ю приемную антенну 131. Генератор 145 приемного луча принимает сжатые сигналы y_k для суммы N первых многолучевых сигналов X_k и суммы N векторов W_k весов приемного луча. Генератор 145 приемного луча формирует приемный луч с суммой N весовых векторов W_k приемного луча, вычисляет скалярное произведение сжатого сигнала y_k для первого многолучевого сигнала X_k и веса W_k приемного луча, соответствующего приемному лучу, и выдает результат как выход z_k первого отвода 140-1. Выход z_k первого отвода 140-1 может быть представлен уравнением (1).

В уравнении (1) H обозначает эрмитов оператор, то есть сопряжение-транспонирование. Множество z_k выходных сигналов z_k L отводов в приемнике БС в конечном счете подаются на вход многолучевого сумматора 150.

Хотя описан только первый отвод 140-1, другие отводы, со второго отвода 140-2 по L-й отвод 140-L функционируют так же, как первый отвод 140-1.

Многолучевой сумматор 150 объединяет сигналы, выдаваемые с первого отвода 140-1 по L-й отвод 140-L, и выдает объединенный сигнал на обращенный перемежитель 160. Обращенный перемежитель 160 выполняет обращенное перемежение сигнала, выдаваемого многолучевым объединителем 150, с помощью способа обращенного перемежения, соответствующего способу обращенного перемежения, использованному в передатчике, и выдает сигнал обращенного перемежения на декодер 170. Декодер 170 декодирует выходной сигнал обращенного перемежителя 160 с помощью метода декодирования, соответствующего методу кодирования, использованному в передатчике, и выдает декодированный сигнал как окончательные принятые данные.

Сигнальный процессор 144 вычисляет вес W_k приемного луча, так, чтобы минимизировать среднеквадратичную ошибку (MSE) сигнала, который принимается от МС-приемника и который требуется принимать предустановленным алгоритмом. Генератор 145 приемного луча формирует приемный луч, используя вес W_k приемного луча, сформированный сигнальным процессором 144. Процесс формирования приемного луча, минимизирующий среднеквадратическую ошибку, называют "пространственной обработкой". Когда в системе мобильной связи CDMA используется схема Rx-AAA, временная обработка и пространственная обработка выполняются одновременно. Операция одновременного выполнения временной обработки и пространственной обработки называют "пространственно-временной обработкой".

Сигнальный процессор 144 принимает описанным выше образом многолучевые сигналы, сжатые для каждого отвода, и вычисляет вес приемного луча, обеспечивающий максимизацию коэффициента усиления схемы Rx-AAA согласно предустановленному алгоритму. Сигнальный процессор 144 минимизирует среднеквадратическую ошибку.

В настоящее время проводится множество работ по исследованию алгоритма вычисления веса приемного луча для адаптивной минимизации среднеквадратической ошибки. Однако алгоритм вычисления веса приемного луча для адаптивной минимизации среднеквадратической ошибки является алгоритмом уменьшения ошибки на основе опорного сигнала, и данный алгоритм поддерживает схему с постоянным модулем (CM) и схему с управлением по решению (DD) как "слепую" схему, когда отсутствует опорный сигнал.

Дополнительно алгоритм уменьшения ошибок на основе опорного сигнала имеет трудности в сходимости к минимальному значению среднеквадратической ошибки, требуемой системой в среде, в которой канал, такой как канал с быстрым замиранием, претерпевает быстрое изменение, или в среде, в которой используется схема модуляции высокого порядка, такая как 16-позиционная квадратурная амплитудная модуляция (16QAM). Даже если он сходится к конкретному значению среднеквадратической ошибки, минимальное значение среднеквадратической ошибки устанавливается в относительно большое значение. Когда минимальное значение среднеквадратической ошибки устанавливается в относительно большое значение, уменьшается выигрыш, который имеет место в результате использования схемы Rx-AAA. Поэтому данный алгоритм не подходит для высокоскоростных систем передачи данных.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью настоящего изобретения, таким образом, является предоставление устройства и способа приема данных с использованием схемы адаптивной антенной решетки в системе мобильной связи.

Другой целью настоящего изобретения является предоставление устройства и способа приема данных с использованием схемы адаптивного формирования веса приемного луча в системе мобильной связи, использующей схему адаптивной антенной решетки.

Еще одной целью настоящего изобретения является предоставление устройства и способа формирования приемного луча с минимальным значением ошибки в системе мобильной связи с использованием схемы адаптивной антенной решетки.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложен способ формирования веса приемного луча для формирования приемного луча из сигнала, принятого через множество приемных антенн с использованием антенной решетки, при этом способ содержит этапы сжатия принимаемого сигнала, определение первого значения ошибки с использованием первой схемы в тактовой точке и второго значения ошибки с использованием второй схемы, отличной от первой схемы, в тактовой точке, определение веса применения первой схемы, соответствующего разности между первым значением ошибки и вторым значением ошибки, определение веса применения второй схемы, соответствующего разности между первым значением ошибки и вторым значением ошибки, формирование третьего значения ошибки с использованием схемы, которая объединяет первую схему, к которой применяется вес применения первой схемы, и вторую схему, к которой применяется вес применения второй схемы, определение веса приемного луча с использованием сжатого принятого сигнала, третьего значения ошибки и выходного сигнала, формируемого путем применения приемного луча к сжатому принятому сигналу, при этом вес приемного луча используется для формирования приемного луча.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предложено устройство формирования веса приемного луча для формирования приемного луча из сигнала, принятого через множество приемных антенн с использованием решетки приемных антенн, при этом устройство содержит устройство сжатия для сжатия принятого сигнала, сумматор значения ошибки, который определяет первое значение ошибки с использованием первой схемы в тактовой точке и второе значение ошибки с использованием второй схемы, отличной от первой схемы, в упомянутой тактовой точке, определяет вес применения первой схемы, соответствующий разности между первым значением ошибки и вторым значением ошибки, и вес применения второй схемы, соответствующий разности между первым значением ошибки и вторым значением ошибки; формирует третье значение ошибки с использованием схемы, которая комбинирует первую схему, к которой применяется вес применения первой схемы, и вторую схему, к которой применяется вес применения второй схемы, вычислитель веса для определения веса приемного луча с использованием сжатого принятого сигнала, третьего значения ошибки и выходного сигнала, сформированного путем применения приемного луча к сжатому принятому сигналу, при этом вес приемного луча используется для формирования приемного луча.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Вышеописанные и другие цели, признаки и преимущества настоящего изобретения поясняются в следующем подробном описании, иллюстрируемом чертежами, на которых представлено следующее:

Фиг. 1 - блок-схема, иллюстрирующая структуру приемника базовой станции в обычной системе мобильной связи CDMA;

Фиг. 2 - график, иллюстрирующий характеристику сигмоидальной функции, используемой в варианте осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 - блок-схема, иллюстрирующая приемник базовой станции согласно варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4 - блок-схема алгоритма, иллюстрирующая процедуру приема сигнала приемником базовой станции в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5 - диаграмма, иллюстрирующая схемы с постоянным модулем (CM) в системе мобильной связи OFDM;

Фиг. 6 - диаграмма, схематично иллюстрирующая схемы с управлением по решению (DD) в системе мобильной связи OFDM с использованием двухпозиционной фазовой манипуляции (BPSK);

Фиг. 7 - график, иллюстрирующий характеристическую кривую для обычных схем формирования веса приемного луча и схемы формирования веса приемного луча в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 8 - график, иллюстрирующий характеристическую кривую, соответствующую количеству приемных антенн приемника базовой станции для схемы формирования веса приемного луча согласно варианту осуществления настоящего изобретения; и

Фиг. 9 - блок-схема, иллюстрирующая структуру системы мобильной связи OFDM согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Далее в настоящем документе подробно описаны со ссылками на чертежи несколько предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения. На чертежах одинаковые или схожие элементы обозначены одинаковыми ссылочными цифрами, даже если они показаны на разных чертежах. В следующем описании для краткости опущено подробное описание известных функций и конфигураций, включенных в настоящий документ.

Перед описанием настоящего изобретения рассмотрена модель приемного сигнала, принимаемого в приемнике базовой станции (БС). Предполагается, что приемник БС включает в себя приемную антенную решетку, в которую входит множество приемных антенн (Rx ANT), при этом приемная антенная решетка, учитывая ее стоимость и размер, как правило, монтируется только в приемнике БС и не монтируется в приемнике мобильной станции (МС). То есть предполагается, что приемник МС включает в себя только одну приемную антенну.

Дополнительно, хотя настоящее изобретение применимо ко всем системам мобильной связи, использующим множественный доступ с частотным разделением (FDMA), множественный доступ с временным разделением (TDMA), множественный доступ с кодовым разделением (CDMA) и ортогональное мультиплексирование деления частоты (OFDM), настоящее изобретение описано со ссылкой на систему мобильной связи OFDM.

Сигнал, передаваемый от передатчика m-й МС, находящейся в сотовой ячейке, обслуживаемой БС, представлен уравнением (2).

В уравнении (2) s_m(t) обозначает сигнал передачи для m-й МС, p_m обозначает мощность передачи для m-й МС, b_m(t) обозначает битовую последовательность пользовательской информации для m-й МС, а c_m(t) обозначает пользовательскую последовательность кода расширения спектра для m-й МС с периодом T_c кодового элемента.

Сигнал передачи, передаваемый от передатчика МС, принимается приемником БС через многолучевой векторный канал. Предполагается, что канальные параметры многолучевого векторного канала соразмерно и непрерывно изменяются по сравнению с битовым периодом T_b. Таким образом, предполагается, что канальные параметры многолучевого векторного канала являются постоянными для определенных битовых периодов.

Комплексный принятый сигнал базовой полосы для первого луча многолучевого распространения m-й МС, принимаемый приемником БС, представлен уравнением (3). Необходимо отметить, что принятый сигнал, соответствующий (3), представляет собой сигнал базовой полосы, определяемый путем преобразования с понижением частоты радиочастотного (РЧ) сигнала, принимаемого приемником БС.

В уравнении (3) x_m1(t) обозначает группу комплексных сигналов базовой полосы, принимаемых через первый луч многолучевого распространения m-й МС, обозначает ослабление замирания, приложенное к первому лучу многолучевого распространения m-й МС, обозначает фазовое превращение, приложенное к первому лучу многолучевого распространения m-й МС, обозначает временную задержку, приложенную к первому лучу многолучевого распространения m-й МС, а a_m1 обозначает множество откликов решетки (AR), приложенных к первому лучу многолучевого распространения m-й МС. Так как приемник БС включает в себя множество антенн, например N приемных антенн, сигнал, передаваемый m-й МС, принимается приемником БС через N приемных антенн. Поэтому количество сигналов, принимаемых через первый луч многолучевого распространения, равно N, и сигналы, принимаемые через первый луч многолучевого распространения m-й МС, составляют группу принятых сигналов. В данном документе для удобства объяснения термин "группа" опущен, а подчеркнутые параметры представляют группы соответствующих элементов.

Если используется современная линейная антенная решетка, отклик решетки a_ml определен уравнением (4).

В уравнении (4) "d" обозначает расстояние между разделенными приемными антеннами, обозначает длину волны в используемой полосе частот, N обозначает количество приемных антенн, а обозначает направление прибытия (DOA), приложенное к первому лучу многолучевого распространения m-й МС.

Если предполагается, что количество станций МС, находящихся в сотовой ячейке, обслуживаемой БС, равно M, и для каждой из M станций МС существует L лучей многолучевого распространения, сигнал, принимаемый на БС, становится суммой сигналов передачи, передаваемых от M станций МС, и аддитивного белого шума (AWN), как представлено уравнением (5).

В уравнении (5) n(t) обозначает аддитивный белый шум, наложенный на сигнал передачи, передаваемый от M станций МС.

Предполагается, что сигнал, который для БС желательно принять в принятом сигнале, соответствующем уравнению (5), - это x₁₁. x₁₁ представляет собой сигнал, который первая МС передала по первому множественному лучу многолучевого распространения. Так как предполагается, что сигнал, который желательно принять для БС - это x₁₁, все сигналы, кроме сигнала x_11, рассматриваются как сигналы взаимных помех и шум. Таким образом, уравнение (5) можно переписать, как показано в уравнении (6).

В уравнении (6) i(t) обозначает сигнал взаимных помех, который определен ниже уравнением (7).

Первый член () уравнения (7) - это сигнал передачи МС, который желательно принимать в БС, но представляет межлучевые помехи (IPI) от других лучей многолучевого распространения, которые не желательно принимать в БС. Второй член уравнения (7) представляет собой помехи множественного доступа (MAI) от других МС.

Далее сигнал x(t) сжимается с использованием кода c₁(t-τ₁₁) сжатия, предварительно установленного в первом отводе (l=1) для соответствующего луча многолучевого распространения в соответствующей канальной карте приемника БС, то есть для первой МС выделяется канальная карта (m=1), а сжатый сигнал y(t) определен ниже уравнением (8). Код c₁(t-τ₁₁) сжатия идентичен коду c₁(t-τ₁₁) сжатия, используемому в передатчике БС во время передачи сигнала. Как описано со ссылкой на фиг. 1, БС включает в себя множество приемников. Каждый из приемников называется "канальной картой", и для одной МС выделяется одна канальная карта. Как описано со ссылкой на фиг. 1, канальная карта включает в себя число отводов, равное числу лучей многолучевого распространения, и отводы отображаются на соответствующие многолучевые сигналы однозначно определенным образом.

В уравнении (8) "k" обозначает k-ю точку выборки.

Когда сигнал y(t) формируется путем сжатия сигнала x(t) с помощью кода c₁(t-τ₁₁) сжатия, мощность компоненты сигнала, который требуется принять приемнику БС из других принимаемых сигналов, усиливается на коэффициент усиления G, соответствующий характеристикам устройства сжатия, в то время как мощность компонент сигнала, которые нежелательны для приема приемником БС, не изменяется. Следовательно, может быть вычислена матрица корреляции между принятым сигналом до сжатия и принятым сигналом после сжатия.

Для вычисления матрицы корреляции между принятым сигналом до сжатия и принятым сигналом после сжатия, выполняется дискретизация принятого сигнала x(t) до сжатия в k-й точке, которая эквивалентна точке дискретизации принятого сигнала y(t) после сжатия. Сигнал, полученный путем дискретизации принятого сигнала x(t) перед сжатием в k-й точке представлен уравнением (9).

В заключение, для вычисления матрицы корреляции между принятым сигналом x(t) до сжатия и принятым сигналом y(t) после сжатия предполагается, что сигнал из уравнения (9) получается путем дискретизации принятого сигнала x(t) до сжатия в k-й точке, которая эквивалентна точке дискретизации принятого сигнала y(t) после сжатия, и что принятый сигнал x(t) до сжатия и принятый сигнал y(t) после сжатия стационарны.

Ниже описана схема наименьшего среднего квадрата (LMS) и схема минимальной среднеквадратичной ошибки (MMSE).

В схеме LMS множество принятых сигналов перед сжатием, включающее в себя комплексные принятые сигналы, принимаемые через N приемных антенн в определенное время, то есть комплексные принятые сигналы с x₁ по x_N, принимаемые через антенны с первой по N-ю приемную антенну обозначено как x=[x₁, x₂,..., x_N]^T. Здесь "T" - оператор транспонирования. Дополнительно, множество принятых сигналов после сжатия комплексных принятых сигналов x₁, x₂,..., x_N, принимаемых через N приемных антенн, определено как y=[y₁, y₂,..., y_N]^T. Принятый сигнал y после сжатия определяется как сумма компонента сигнала s, который требуется принять приемнику БС, и компонента сигнала u, нежелательного для приема приемником БС, как представлено уравнением (10).

Множество значений весов комплексного принятого луча, которые должны быть умножены на комплексные принятые сигналы x₁, x₂,..., x_N, принимаемые через N приемных антенн, то есть веса с w₁ по w_N комплексного приемного луча, которые должны быть умножены на комплексные принятые сигналы с x₁ по x_N, принимаемые через антенны с пер