CN101160744A - 用于多天线传输的辐射功率控制 - Google Patents

Abstract

为了满足辐射功率限制，发射站基于用于空间处理的引导向量来确定综合天线模式并基于综合天线模式估计阵列增益。不同的空间处理模式(例如，特征引导和空间扩展)导致不同的综合天线模式。阵列增益可基于用于数据传输的空间处理模式和对于该模式使用的参数(例如，特征值)来估计。也可估计用于数据传输的每一个天线的元件增益。然后发射站基于阵列增益、元件增益和辐射功率限制来限定用于数据传输的发射功率，辐射功率限制可以是管理机构强制的有效各向同性辐射功率(EIRP)限制。

Description

用于多天线传输的辐射功率控制

背景

1.领域

本发明一般涉及通信，尤其涉及用于控制关于多天线传输的辐射功率的技术。

2.背景

无线通信网络被广泛部署以提供诸如数据、声音、视频等各种通信服务。这些网络包括提供用于大的地理区域(例如，城市)的通信覆盖的无线广域网(WWAN)、提供用于中等大小的地理区域(例如，建筑物和校园)的通信覆盖的无线局域网(WLAN)以及提供用于小的地理区域(例如，家庭)的通信覆盖的无线个人区域网(WPAN)。无线网络一般包括支持一个或多个用户端(或无线设备)的通信的一个或多个接入点(或基站)。

无线通信网络一般在指定的频带中工作。在美国，联邦通讯委员会(FCC)是限制关于各种频带的辐射功率级以促进这些频带的有效的使用并避免过度的RF干扰的管理机构。例如，IEEE 802.11 WLAN一般在覆盖5.15至5.35千兆赫兹(GHz)和5.725至5.825GHz的U-NII频带中工作。尽管U-NII频带是无限制的，但无线站(可以是接入点或用户端)需要将其在任何空间方向上的辐射功率限制在FCC批准的级别内，以使U-NII频带中的操作符合要求。

一般而言，期望使用尽可能大的发射功率以提高用于数据传输的信号噪声和干扰比(SNR)和/或扩展工作范围。较高的SNR可支持较高的数据率和/或提高数据传输的可靠性。在给定方向上的辐射功率由无线站处施加到天线的发射功率的量和由天线形成的天线模式来决定。如果无线站配备有多个天线，则这些天线可用于综合增加特定方向上，例如朝向接受站的方向的辐射功率的天线模式。一般而言，天线模式不易于确定，因为它取决于各种因素，诸如每一个天线的物理属性，天线的布置和排列等。如果天线模式是未知的，则无线站可假设对于天线模式的最大可能的增益并可据此设置发射功率级，以满足规章限制。然而，在很多情况下，没有获得对于任何空间方向的最大增益，且基于此最大增益设置发射功率级导致较低的SNR和/或减小的范围，这两者都是不合需要的。

因此本领域需要用于控制关于多天线传输的辐射功率的技术。

发明内容

本文描述了用于控制关于从多个天线发送的数据传输的辐射功率以满足辐射功率限制的技术。

根据本发明的一个方面，描述了控制用于数据传输的辐射功率的方法，其中基于用于数据传输的综合天线模式来估计阵列增益，并基于阵列增益和辐射功率限制来限制用于数据传输的发射功率。

根据本发明的另一方面，描述了无线通信网络中的设备，它包括基于用于数据传输的综合天线模式来估计阵列增益的控制器以及基于阵列增益和辐射功率限制来限制用于数据传输的发射功率的控制单元。

根据本发明的又一方面，描述了一种设备，它包括基于用于数据传输的综合天线模式来估计阵列增益的装置以及基于阵列增益和辐射功率限制来限制用于数据传输的发射功率的装置。

以下进一步详细地描述了本发明的各方面和实施例。

附图简述

图1示出发射站和接收站。

图2示出关于多个子带的特征值分解的结果。

图3示出用于控制用于数据传输的辐射功率的过程。

图4示出发射站和接收站的框图。

详细描述

本文中使用词“示例性”来表示“用作例子、实例或说明”的意思。本文中描述为“示例性”的任何实施例不必解释为比其它实施例较佳或有利。

图1示出具有配备有多个(T)天线114a至114t的发射站110和配备有多个(R)天线152a至152r的接收站150的无线通信网络110。也可将天线称为天线元件、辐射元件等。为了简单起见，图1示出通过由乘法器112将用于每一个天线的码元i与单个复增益g_i相乘来进行空间处理的发射站110。一般而言，空间处理会更复杂，如下所述。乘法器112a至112t的输出被进一步处理并分别从T发射天线114a至114t发射。

发射天线阵列的辐射功率一般在不同的空间方向上具有不同的强度。从发射天线阵列辐射的功率的时间平均的功率密度可由坡印亭向量(Poynting vector)的实数部分给出。如下：

$\mathrm{\ρ}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})=\frac{1}{2}\mathrm{Re}\{\stackrel{\→}{E}\×\stackrel{\→}{H}\}=\frac{1}{2}\frac{{\left|E_{\mathrm{total}}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})\right|}^2}{\mathrm{\η}},---\left(1\right)$

其中ρ(θ，φ)是发射天线阵列的时间平均功率密度；

H是发射天线阵列的磁场强度；

η是自由空间的阻抗，它等于120π；以及

E_total(θ，φ)是发射天线阵列的总的电场强度。

总电场强度E_total(θ，φ)和时间平均的功率密度ρ(θ，φ)可表达为空间方向的函数，θ是方位角(或水平旋转)的角度而φ是仰角(垂直旋转)的角度。对于单个天线，电场E(θ，φ)取决于发射天线的设计。例如，对于偶极天线、鞭状天线、平面天线等获得了不同的电场模式。对于具有用于发射的多个辐射元件的天线阵列，总电场E_total(θ，φ)是来自每一个辐射元件的复电场强度E_i(θ，φ)的和。

来自天线阵列的总辐射功率(TRP)可通过在基准球面上对总的时间平均功率密度的积分来获得，如下：

$\mathrm{TRP}=\underset{\mathrm{\θ}=0}{\overset{\mathrm{\π}}{\∫}}\underset{\mathrm{\φ}=0}{\overset{2}{\∫}}\mathrm{\ρ}(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})\·r^2\·\mathrm{d\θ}\·\mathrm{d\φ}---\left(2\right)$

总辐射功率表示在所有空间方向上从T发射天线辐射的总功率。

来自天线阵列的有效各向同性辐射功率(EIRP)可计算如下：

$\mathrm{EIRP}=\underset{\mathrm{\θ}=0}{\overset{\mathrm{\π}}{\∫}}\underset{\mathrm{\φ}=0}{\overset{2\mathrm{\π}}{\∫}}{\mathrm{\ρ}}_{\max }\·r^2\·\mathrm{d\θ}\·\mathrm{d\φ}---\left(3\right)$

其中ρ_max是在θ和φ的整个范围上总的时间平均功率密度ρ(θ，φ)的最大值。EIRP是各向同性天线(在所有的空间方向上辐射相同的功率)在所有的方向上都生成与来自天线阵列的最大场相同的场所需的功率。

天线阵列的最大方向性D可表达为：

$D=\frac{\mathrm{EIRP}}{\mathrm{TRP}}---\left(4\right)$

天线阵列的最大增益，还称为总的阵列增益G_total，可表达为：

$G_{\mathrm{total}}=\frac{\mathrm{EIRP}}{P_{\mathrm{tx}}}=D\·\mathrm{\ϵ}---\left(5\right)$

其中ε是天线阵列的效率而P_tx是馈入发射天线阵列的所有元件的总的发射功率。

FCC定义用于在U-NII频带中工作的无线站的EIRP的特定限制。如果总的阵列增益G_total是已知的或可计算，则可调节总的发射功率P_tx使得无线站满足由FCC强制的EIRP限制。然而，如等式(1)至(5)所示，总的阵列增益不易于计算或确定。

天线阵列的EIRP取决于总的时间平均功率密度ρ(θ，φ)的最大值或ρ_max，它进而取决于总电场E_total(θ，φ)的最大值。从等式(1)中，ρ_max可表达为：

${\mathrm{\ρ}}_{\max }=\frac{1}{2}\frac{{\left|E_{\max }\right|}^2}{\mathrm{\η}}---\left(6\right)$

其中E_max是E_total(θ，φ)的最大值。E_max取决于复增益g_i和关于阵列中T发射天线中的每一个的电场模式K_i(θ，φ)并可表达为：

$E_{\max }=\max \left(\underset{i=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{E}_i(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})\right)=\max (\underset{i=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{g}_i\·e^{j{k}_0\·R_i\·U_i}\·K_i(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ}))---\left(7\right)$

其中k₀是自由空间波向量；

R_i是从相位基准点指向发射天线i的向量；以及

U_i是从相位基准点指向远场点的单位向量。

为了简单起见，可假设天线阵列中所有的辐射元件具有相同的辐射模式，使得对于i＝1，...，T K_i(θ，φ)＝K(θ，φ)。在这种情况下，可将E_max估计为如下：

$E_{\max }\≤\max (\underset{i=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{g}_i\·e^{j{k}_0\·R_i\·U_i})\·\max \left(K(\mathrm{\θ},\mathrm{\φ})\right)---\left(8\right)$

项 $\max (\underset{i=1}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}{g}_i\·e^{j{k}_0\·R_i\·U_I})$ 对应于天线阵列的增益(或阵列增益)，它可表示为G_array。阵列增益还可称为阵列因数、引导增益(steering gain)等。项max(K(θ，φ))对应于各个辐射元件的增益(或元件增益)，他可表示为G_ant。

元件增益G_ant表示给定的发射天线与各向同性天线相比在特定的空间方向上如何好地增加有效辐射功率。总阵列增益G_total可利用等式(8)来估计，如下：

G_total≤G_array·G_ant    (9)

为了确保满足对于给定工作场景的EIRP限制，总的阵列增益可保守地估计为如下：

G_total，dB≈10·log₁₀(T)+G_ant，dBi    (10)

其中G_ant，dBi是以分贝单位(dBi)给出的天线元件的增益；以及

G_total，dB是以dB单位给出的总阵列增益。

dBi等于发射天线的电场强度除以相同距离处各向同性天线的电场强度的对数(以10为底数)的10倍。对于T＝4，阵列增益可给出为G_array，dB＝10log₁₀(T)＝6.02dB。元件增益可能不是已知的。在这种情况下，可对元件增益进行假设。例如，可为全向天线假设2dBi的元件增益。因此，G_total，dB在以上T＝4的例子中是8dB。

可将发射功率限制为如下：

P_tx，dBm≤EIRP_limit，dBm-G_total，dB＝EIRP_limit，dBm-10·log₁₀(T)-G_ant，dBi    (11)

其中EIRP_limit，dBm是以dBm单位给出的EIRP限制；以及

P_tx，dBm是同样以dBm单位给出的施加到发射天线阵列的总发射功率。dBm是功率单位的对数，且0dBm等于1毫瓦(mW)。

等式(11)指示施加到天线阵列的总发射功率可由总阵列增益G_total，dB减小，以保证满足EIRP限制。在很多情况下，由等式(10)估计的总阵列增益没有实现。这暗示如等式(1 1)所示限定发射功率是一种可导致减小的范围和/或数据率的保守策略。可通过以更精确的方式(例如，基于综合天线模式)估计总阵列增益并与该总阵列增益成比例地减小发射功率的量来实现提高的性能。这种适应性策略可使无线站更接近EIRP限制工作，这可改进范围和/或数据率。

在网络100中，由T发射天线和R接收天线形成的多输入多输出(MIMO)信道可由R×T信道响应矩阵H表征。该矩阵可给出为：

其中项H_j，i，j＝1...R且i＝1...T，表示发射天线i和接收天线j之间的耦合或复信道增益。

可将信道响应矩阵H对角化以获得H的多(S)特征型，其中S≤min{T，R}。可将特征型视为MIMO信道的正交空间信道。对角化可通过进行H的奇异值分解或H的相关矩阵的特征值分解来实现。可将特征值分解表达为：

R＝H ^H·H＝E·Λ·E ^H    (13)

其中R是H的T×T相关矩阵；

E是T×T酉矩阵，其列是R的特征向量；

Λ是R的特征值的T×T对角矩阵；以及

“^H”表示共轭转置。

酉矩阵E由性质E ^H·E＝I表征，其中I是单位矩阵。酉矩阵的列彼此正交，且每一列具有单位功率。对角矩阵Λ包含沿对角线的可能的非0值和其它位置处的0值。Λ的对角元素是R的特征值并表示对于H的S特征型的功率增益。可将特征值排序或分类使得λ₁≥λ₂≥...≥λ_S，其中λ₁是最大的特征值且λ_S是最小的特征值。最大的特征值λ₁也称为主特征值λ_pem，而对应于λ₁的特征型称为主特征型。当特征值有序时，E的列相应地有序，使得E的第一列与最大特征值相关联且E的最后一列与最小特征值相关联。

对于时分双工(TDD)网络，作为接入点和用户端之间的通信链路的下行链路(或正向链路)和上行链路(或反向链路)共用相同的频带。在这种情况下，在进行校准以解决接入点和用户端处发射链和接收链中的差之后，可将下行链路和上行链路信道响应假设为互相对应。即，如果H表示从天线阵列A到天线阵列B的信道响应矩阵，则对应信道表示从阵列B到阵列A的耦合的由H ^T给出，其中H ^T表示H的转置。对于TDD网络，发射站可基于从接收站接收的导频估计H并可将H分解以获得E和Λ。对于频分双工(FDD)网络，下行链路和上行链路被分配了不同的频带，且下行链路信道响应矩阵可能不与上行链路信道响应矩阵很好的相关联。对于FDD网络，接收站可基于从发射站接收的导频估计H，将H分解以获得E和Λ，并将E和Λ或等价的信息发送回发射站。

发射站可利用特征引导(eigensteering)来发射数据以提高性能。以特征引导，发射站利用E中的发射向量来在H的一个或多个特征型上发射数据，这一般提供了比在不进行任何空间处理的情况下简单地从T发射天线发射数据更好的性能。接收站利用E中的特征向量来接收H的特征型上的数据传输。表1示出用于特征引导的由发射站进行的空间处理、接收站处接收的码元以及由接收站进行的空间处理。

表1-特征引导

发射站处的空间处理	接收的向量	接收站处的空间处理
			x es＝E·s	r es＝H·x es+n	 es＝Λ -1·E H·H H·r es

在表1中，s是具有相当于在S特性型上发射的S数据码元的T×1向量，x _es是具有从T发射天线发送的T发射码元的T×1向量，r _es是具有从R接收天线获得的R接收码元的R×1向量，n是R×1噪声向量，且 _es是具有相当于S检测数据码元的T×1向量，它是s中发射数据码元的估计。

如果仅主特征型用于数据传输，则可基于关于主特征型的特征值λ_pem来估计阵列增益，如下：

G_pem，dB＝10·log₁₀(λpem)    (14)

其中G_pem，dB是以dB单位给出的关于主特征型的阵列增益。主特征值λ_pem一般小于发射天线的数量，或者λ_pem＜T。阵列增益可限于预定的值，例如，G_pem，dB≤4dB或某些其它值。

然后可利用等式(11)和(14)来限制总发射功率，如下：

P_tx，dBm≤EIRP_limit，dBm-G_pem，dB-G_ant，dBi    (15)

如果多特征型用于数据传输，则发射功率在由关于这些特征型的特征向量确定的不同的空间方向上辐射。可基于用于数据传输的特征型的特征值来估计阵列增益，如下：

$G_{\mathrm{mem},\mathrm{dB}}=10\·{\log }_{10}\left(\frac{1}{M}\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}_m\right)---\left(16\right)$

其中M是用于数据传输的特征型的数量；以及

G_mem，dB是以dB单位给出的多特征型的阵列增益。

可如下所示地限制总发射功率：

P_tx，dBm≤EIRP_limit，dBm-G_mem，dB-G_ant，dBi    (17)

等式(17)类似于等式(15)，同时以关于多特征型的阵列增益G_mem，dB替换关于主特征型的阵列增益G_pem，dB。比较等式(11)、(15)和(17)，因为在很多情况下G_pem，dB＜G_mem，dB＜10·log₁₀(T)，所以较高的发射功率可用于在一个或多个特征型上的数据传输，以获得较好的系统性能。

网络100可利用诸如正交频分多路复用(OFDM)之类的多载波调制技术。OFDM将总的系统带宽有效地划分成多(K)正交子频带，它们还称为音频、子载波、频率槽和频道。以OFDM，每一个子频带与各自的可与数据调制的子载波相关联。

对于利用OFDM的MIMO网络(或MIMO-OFDM网络)，可获得关于每一个子频带k的信道响应矩阵H(k)并可将其分解以获得关于该子频带的特征向量的矩阵E(k)和特征值的矩阵Λ(k)。可将关于每一个子频带的特征值从最大到最小排序，且关于该子频带的特征向量可相应地排序。

图2图示对于MIMO-OFDM网络中K子频带的特征值分解的结果。一组K对角矩阵Λ(k)，k＝1，...，K，沿表示频率范围的轴210示出。每一个矩阵Λ(k)的S特征值λ_m(k)，m＝1，...，S，位于矩阵的对角线上。轴212沿每一个矩阵Λ(k)的对角线延伸并表示空间范围。宽带特征型m由关于所有K子频带的特征型m形成。宽带特征型m与一组K特征值λ_m(k)，k＝1，...，K，相关联，它表示在整个宽带特征型的K个子频带上的频率响应。主宽带特征型与对于K个子频带中的每一个的最大特征值λ₁(k)相关联。对于每一个宽带特征型的一组特征值由沿虚线214的阴影方框示出。对于经历频率选择性衰落的每一个宽带特征型，对于不同的k值宽带特征型的特征值是不同的。

对于MIMI-OFDM网络，发射站和接收站可对用于数据传输的每一个子频带进行表1中所示的空间处理。

如果仅主宽带特征型用于数据传输，则可基于关于主宽带特征型的所有K子频带的最大特征值来估计阵列增益，如下：

$G_{\mathrm{pwem},\mathrm{dB}}=10\·{\log }_{10}\left\{\underset{k}{\max }{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{pem}}\left(k\right)\right\}---\left(18\right)$

其中G_pwem，dB是关于主宽带特征型的阵列增益。或者阵列增益可基于关于主宽带特征型的K特征值的平均值来估计，如下：

$G_{\mathrm{pwem},\mathrm{dB}}=10\·{\log }_{10}\left(\frac{1}{K}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{pem}}\left(k\right)\right)---\left(19\right)$

然后可如等式(15)所示限制总发射功率，但以对于主宽带特征型的阵列增益G_pwem，dB替换对于主特征型的阵列增益G_pem，dB。

如果多宽带特征型用于数据传输，则发射功率在由关于这些宽带特征型的特征向量确定的不同的空间方向上辐射。可基于用于数据传输的宽带特征型的特征值来估计阵列增益，如下：

$G_{\mathrm{mwem},\mathrm{dB}}=10\·{\log }_{10}(\frac{1}{M\·K}\·\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}_m\left(k\right))---\left(20\right)$

其中G_mwem，dB是关于多宽带特征型的阵列增益。然后可如等式(17)所示限制发射功率，但以对于多宽带特征型的阵列增益G_mwem，dB替换对于多特征型的阵列增益G_mem，dB。

发射站还可利用空间扩展发射数据以改进多样性。空间扩展指码元从多发射天线同时传输，可能具有由用于该码元的引导向量确定的不同的振幅和/或相位。空间扩展还称为引导多样性，发射引导、伪随机发射引导(pseudo-random transmitsteering)等。表2示出用于空间扩展的由发射站进行的空间处理、接收站处的接收码元和由接收站进行的空间处理。

表2空间扩展

发射站处的空间处理	接收的向量	接收站处的空间处理
			x es＝V·s	r ss＝H·x ss+n	 ss＝D x·M x·r ss

在表2中，s是T×1数据向量，x _ss是T×1发射向量，r _ss是R×1接收向量， _ss是T×1检测向量，V是用于空间扩展的T×T引导矩阵，M _x是T×R空间滤波矩阵，D _x是T×T对角矩阵。矩阵M _x和D _x可利用例如最小均方差(MMSE)技术或信道相关矩阵求逆(CCMI)技术来导出。对于MMSE技术， ${\underset{\‾}{M}}_{\mathrm{mmse}}={[{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}^H\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}+{\mathrm{\σ}}_n^2\underset{\‾}{I}]}^{-1}\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}^H$ 和D _mmse＝[diag[M _mmse·H _eff]]^-1，其中H _eff＝H·V和σ_n ²是噪声的方差。对于CCMI技术， ${\underset{\‾}{M}}_{\mathrm{ccmi}}={[{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}^H\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}]}^{-1}\·{\underset{\‾}{H}}_{\mathrm{eff}}^H$ 且D _ccmi＝I。

使用空间扩展，发射站在整个时间和/或频率范围以不同的引导矩阵V进行空间处理使得数据传输遵从有效信道的总体。引导矩阵可以使伪随机矩阵、以基础矩阵(例如，Walsh矩阵或Fourier矩阵)和用于基础矩阵的行的标量(例如，1、-1、+j和-j)的不同的综合生成的矩阵或其它矩阵。

对于具有空间扩展的数据传输，阵列增益可估计为 $G_{\mathrm{array},\mathrm{dB}}^{\mathrm{ss}}=0$ 或可设置成某些其它的值。然后可如等式(15)所示限定发射功率，但以对于空间扩展的阵列增益G_array，dB ^ss替换对于主特征型的阵列增益G_pem，dB。

图3示出用于控制关于从多发射天线发送的数据传输的辐射功率的过程300。综合天线模式基于用于数据传输的空间处理的至少一个引导向量来确定(块312)。不同的空间处理模式或技术具有不同的综合天线模式。例如，特征引导生成指向接收站的综合天线模式，而空间扩展生成空间扩展综合天线模式。在任何情况下，阵列增益基于综合天线模式来估计(块314)。阵列增益可基于用于数据传输的空间处理模式和对于该模式适用的参数(例如，特征值)来估计。对于特征引导，阵列增益可基于关于主特征型的特征值、关于主宽带特征型的最大或平均特征值、对于至少一个宽带特征型的多子频带的多特征值等来估计。对于空间扩展，可将阵列增益设置成预定的值(例如，0dB)。对于不同的空间扩展模式还可将阵列增益设置成不同的预定值。例如，对于特征引导取决于使用的特征型的熟练将阵列增益设置成第一值(例如，从0至4dB)，并对于空间扩展将阵列增益设置成第二值(例如，0dB)。也可确定或估计用于数据传输的每一个发射天线的元件增益(块316)。然后基于阵列增益、元件增益和辐射功率限制(例如，EIRP限制)来限定用于数据传输的发射功率(块318)。

图4示出网络100中的发射站110和接收站150的框图。发射站110可以是接入点或用户端。接收站150也可以是接入点或用户端。

在发射站110处，发射(TX)数据处理器420从数据源412接收业务数据并处理(例如，编码、交错和码元映射)业务数据以生成数据码元，它们是用于数据的调制码元。TX空间处理器422从TX数据处理器420接收数据码元，多路复用成导频码元，进行空间处理(例如，如分别用于特征引导和空间扩展的表1和2所示)，并将发射码元的T流提供给TX增益控制单元424。单元424缩放发射码元使得总的发射功率P_tx，dBm确保遵从EIRP限制EIRP_limit，dBm，例如，如等式(11)、(15)或(17)所示。单元424将T缩放发射码元流提供给T发射器单元(TMTR)426a至426t。每一个发射器单元426都进行OFDM调制(如果可用的话)以生成数据码片，进一步处理(例如，转换成模拟、放大、滤波和增频)其数据码片以生成调制信号。发射器单元426a至426t提供分别用于从T天线114a至114t传输的T调制信号。

在接收站150，R天线152a至152r接收T发射信号，且每一个天线152都将接收的信号提供给各自的接收器单元(RCVR)454。每一个接收单元454处理其接收的信号并将接收的码元的流提供给接收(RX)空间处理器456。RX空间处理器456在从所有R接收单元454接收的码元上进行接收器空间处理(或空间匹配滤波)(例如，如表1和2所示)并提供检测的数据码元。然后RX处理器460处理(例如，码元的去映射、去交错和解码)检测的数据码元并将解码的数据提供给数据接收器462。

控制器430和470在发射站110和接收站150处分别控制处理单元的工作。存储单元432和472分别存储由控制控制器430和470使用的数据和/或程序代码。

对于TDD网络，接收站150可将导频发射至发射站110。发射站110可导出用于数据传输的每一个子频带的信道响应矩阵并分解每一个信道响应矩阵以获得关于该子频带的特征值和特征向量。发射站110可进行(1)关于基于特征向量的特征引导的空间处理，(2)关于基于引导矩阵的空间扩展的空间处理或(3)不进行任何空间处理。控制器430可进行图3中的过程，基于用于空间处理的引导向量确定综合天线模式，基于综合天线模式估计阵列增益，估计关于每一个发射天线的元件增益并基于阵列增益、元件增益和EIRP限制限定发射功率。

本文描述的技术使发射站能够基于由用于数据传输的引导向量形成的综合天线模式估计阵列增益。然后限制用于数据传输的发射功率(例如，通过缩放引导向量和/或调节施加到每一个天线的发射功率)以保证不管信道特性如何都满足EIRP限制。

本文描述的辐射功率控制技术可由各种装置来实现。例如，这些技术可在硬件、软件或其综合中实现。对于硬件实现，用于控制辐射功率的处理单元可实现于一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑设备(PLD)、场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计成执行本文所述功能的其它电子单元或它们的组合。

对于软件实现，辐射功率控制技术可用执行本文所述功能的模块(例如，程序、功能等)来实现。软件代码可存储在存储单元中(例如，图4中的存储单元432)并由处理器(例如，控制器430)执行。存储单元可实现于处理器内或处理器外部，在处理器外部的情况下，存储单元可经由本领域中已知的各种装置来通信上耦合到处理器。

提供了公开实施例的以上的描述以使本领域中的任何技术人员能进行或使用本发明。对这些实施例的各种修改对本领域的技术人员是十分显而易见的，且可在不背离本发明的精神和范围的情况下将本文的一般原理应用到其它实施例。因此，本发明不限于本文所示的实施例，但旨在获得与本文公开的原理和新颖的特征一致的最宽的范围。

Claims (23)

1.一种控制用于数据传输的辐射功率的方法，包括：

基于用于数据传输的综合天线模式来估计阵列增益；以及

基于所述阵列增益和辐射功率限制来限定用于数据传输的发射功率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

基于用于数据传输的空间处理的至少一个引导向量来确定所述综合天线模式。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述综合天线模式估计阵列增益包括：

确定用于所述数据传输的空间信道的特征值，以及

基于所述特征值导出所述阵列增益。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述综合天线模式估计阵列增益包括：

确定用于所述数据传输的多个空间信道的多个特征值，以及

基于所述多个特征值导出所述阵列增益。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述综合天线模式估计阵列增益包括：

确定用于所述数据传输的至少一个宽带空间信道的多个子频带的多个特征值，以及

基于所述多个特征值导出所述阵列增益。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述综合天线模式估计阵列增益包括：

确定用于所述数据传输的宽带空间信道的多个子频带的多个特征值，以及

基于所述多个特征值中的最大的特征值导出所述阵列增益。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述综合天线模式估计阵列增益包括：

确定用于所述数据传输的宽带空间信道的多个子频带的多个特征值，以及

基于所述多个特征值的平均值导出所述阵列增益。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述综合天线模式估计阵列增益包括：

如果所述综合天线模式是空间扩展综合天线模式则将所述阵列增益设置为一预定值。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述综合天线模式估计阵列增益包括：

确定用于所述数据传输的空间处理模式，以及

设置用于所述数据传输的空间处理模式的阵列增益为一预定值。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

估计用于所述数据传输的多个天线中的每一个的元件增益，且其中进一步基于所述元件增益限定关于所述数据传输的发射功率。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辐射功率限制是有效各向同性辐射功率(EIRP)限制。

12.一种无线通信网络中的设备，包括：

控制器，基于用于数据传输的综合天线模式估计阵列增益；以及

控制单元，基于所述阵列增益和辐射功率限制来限定用于数据传输的发射功率。

13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述控制器基于用于所述数据传输的空间处理的至少一个引导向量来确定综合天线模式。

14.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述控制器确定用于所述数据传输的至少一个空间信道的至少一个特征值，并基于所述至少一个特征值来导出所述阵列增益。

15.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述控制器确定用于所述数据传输的至少一个宽带空间信道的多个子频带的多个特征值，并基于所述多个特征值来导出所述阵列增益。

16.如权利要求12所述的设备，其特征在于，如果所述综合天线模式是空间扩展综合天线模式，则所述控制器将所述阵列增益设置为一预定值。

17.如权利要求12所述的设备，其特征在于，所述控制器估计用于所述数据传输的多个天线中的每一个的元件增益，且其中处理器进一步基于所述元件增益限定关于所述数据传输的发射功率。

18.一种无线通信网络中的设备，包括：

基于用于数据传输的综合天线模式估计阵列增益的装置；以及

基于所述阵列增益和辐射功率限制来限定关于所述数据传输的发射功率的装置。

19.如权利要求18所述的设备，其特征在于，还包括：

基于用于所述数据传输的空间处理的至少一个引导向量来确定所述综合天线模式的装置。

20.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述基于综合天线模式估计阵列增益的装置包括：

确定用于所述数据传输的至少一个空间信道的至少一个特征值的装置，以及

基于所述至少一个特征值导出所述阵列增益的装置。

21.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述基于综合天线模式估计阵列增益的装置包括：

确定用于所述数据传输的至少一个宽带空间信道的多个子频带的多个特征值的装置，以及

基于所述多个特征值导出所述阵列增益的装置。

22.如权利要求18所述的设备，其特征在于，所述基于综合天线模式估计阵列增益的装置包括：

如果所述综合天线模式是空间扩展综合天线模式，则将所述阵列增益设置为一预定值的装置。

23.如权利要求18所述的设备，其特征在于，还包括：

估计用于所述数据传输的多个天线中的每一个的元件增益的装置，且其中进一步基于所述元件增益限定关于所述数据传输的发射功率。

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