CN101411151A - 无线接收设备、无线发送设备、无线基站、接收方法和发送方法 - Google Patents

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Abstract

具有多根天线110-1至110-K的OFDM无线接收设备100从每个接收信号中移除保护间隔CP,并对每个接收信号执行S/P转换、FFT以及信道估计。OFDM无线接收设备100通过将FFT产生的每个信号与信道估计获得的对应的信道响应值相乘来执行信道均衡。此外,OFDM无线接收设备100获得每个突发的协方差矩阵,接着,基于每个协方差矩阵计算接收加权因子。此外,OFDM无线接收设备100将被映射至对应突发的每个信号与对应的接收加权因子相乘,接着合并接收信号。

Description

无线接收设备、无线发送设备、无线基站、接收方法和发送方法
技术领域
本发明涉及使用正交频分复用(OFDM)的无线接收设备、无线发送设备、无线基站、接收方法和发送方法。
背景技术
所谓的自适应天线系统(AAS)执行的自适应阵列处理(以下称为AAS处理)已经为人所知(例如专利文献1)。在OFDM无线发送/接收设备中,执行AAS处理来找到加权因子,该加权因子用于通过抑制延迟波和干扰波来向所需的波提供方向性(directivity)。
在AAS处理中,当OFDM无线发送/接收设备接收无线信号时,通过抑制延迟波和干扰波,仅对所需信号获得多天线分集增益。
当OFDM无线发送/接收设备发送无线信号时,向所需终端发送通过加入与天线数目相对应的增益以及波束形成增益而得到的无线信号。相应地,可以抑制接收到所需终端之外的其它终端的干扰波。
然而,在OFDM中,当相邻子载波互相不正交时,接收信号的解码错误增加。出于这个原因,在OFDM中需要对每个子载波进行信道估计。
专利文献1中描述的无线通信设备在信道估计之后执行OFDM中的AAS处理,以优化接收信号中的在高接收电平接收的直射波或延迟波。
专利文献1:日本专利申请公开No.2003-264526。
发明内容
在专利文献1所描述的无线通信设备中,当在高接收电平接收到接收到直射波或延迟波时,信道估计中的精度,即AAS处理中的精度较高。然而,在选择所需的波较为困难的传播路径环境中,例如,当未接收到直射波而接收到若干延迟波时,AAS处理中的精度下降。
此外,在信道估计中,重复IFFT和FFT可能对处理器施加过多的处理负载。
鉴于上述情况而做出了本发明,其目的是提供能够实现高精度AAS处理并同时减小处理负载的无线接收设备、无线发送设备、无线基站、接收方法和发送方法。
此外,本发明的另一个目的是提供能够提高多径传播环境中的AAS处理精度的无线接收设备、无线发送设备、无线基站、接收方法和发送方法,所述多径传播环境发生在城市区域中的通信中或者发生在运动中的终端之间的通信中。为了实现上述目的,根据本发明的第一方面的无线接收设备包括:多根天线;信道估计单元,被配置为对每根天线的接收信号执行信道估计;信道均衡单元,被配置为对所述信道估计单元所估计的信道响应值执行信道均衡;以及突发(burst)分配器,被配置为将接收信号分配给多个突发。这里,所述突发分配器包括:计算器,被配置为计算各天线的接收加权因子;乘法器,被配置为将每个接收信号与对应的接收加权因子相乘;以及合并器,被配置为对每个被所述乘法器乘以了对应的接收加权因子的接收信号进行合并。
根据本发明的第二方法的无线接收设备包括:多根天线;加权单元,被配置为对每根天线的发送信号分量执行预定的加权;分配器,被配置为将加权的发送信号分配给各天线;信道均衡单元,被配置为通过使用所分配的加权发送信号作为频率分量,至少对信道的信道响应值执行信道均衡;以及发送机,被配置为对已经被执行了信道均衡的发送信号执行时域转换,并接着从所述天线上以预定的格式发送所得到的信号。
根据本发明的第三方面的无线基站包括:多根天线;无线接收设备,被配置为接收无线信号;以及无线发送设备,被配置为通过每根天线以预定的格式发送无线信号。这里,所述无线接收设备包括:信道估计单元,被配置为对每根天线的接收信号执行信道估计;信道均衡单元,被配置为对所述信道估计单元所估计的信道响应值执行信道均衡;以及突发分配器,被配置为将接收信号分配给多个突发。所述突发分配器包括:计算器,被配置为计算各天线的接收加权因子;乘法器,被配置为将每个接收信号与对应的接收加权因子相乘;以及合并器,被配置为对每个被所述乘法器乘以了对应的接收加权因子的接收信号进行合并。所述无线发送设备包括:加权单元,被配置为对每根天线的发送信号分量执行预定的加权;分配器,被配置为将加权的发送信号分配给各天线;信道均衡单元,被配置为通过使用所分配的加权发送信号作为频率分量,至少对信道的信道响应值执行信道均衡;以及发送机,被配置为对已经被执行了信道均衡的发送信号执行时域转换,并接着从所述天线上以预定的格式发送所得到的信号。
优选地,所述突发分配器:将接收信号分配给突发,其后,获得各突发的协方差矩阵;以及基于每个协方差矩阵来计算发送加权因子,接着存储每个突发的发送加权因子。此外,优选地,所述无线发送设备的加权单元基于所存储的发送加权因子来执行加权。
优选地,所述无线接收设备的信道估计单元获得每个接收信号与为特定频带的每个子信道所确定的所需信号之比,作为信道响应值,所述信道均衡单元对每个子信道执行信道均衡。
优选地,所述信道估计单元对每个接收信号执行频域转换,其后估计所述信道响应值。
优选地,所述信道均衡单元的输出信号包含预定的前同步码信号,所述乘法器通过使用Cholesky分解的矩阵运算来估计接收加权因子。
优选地,所述无线接收设备的信道均衡单元的输出信号包含预定的前同步码信号,所述无线接收设备的加权单元通过使用Cholesky分解的矩阵运算来估计发送加权因子。
优选地,所述无线发送设备的信道均衡单元将每个信道的信道响应值与校准向量相乘来获得因子,所述校准向量用于补偿发送端和接收端之间的路径差,接着将通过根据频率分量来划分所分配的加权发送信号而获得的每个信号与对应的因子相乘,从而执行信道均衡。
本发明的第四方面提供了一种采用正交频分复用方案的接收方法,所述正交频分复用方案使用多个子信道。所述接收方法包括:第一步骤,对多根天线的每个接收信号执行信道估计;第二步骤,对第一步骤中所估计的信道响应值执行信道均衡;以及第三步骤,基于所述子信道和多个突发之间的关系,将接收信号分配给所述多个突发。这里,所述第三步骤包括:第四步骤,获得协方差矩阵,并基于所述协方差矩阵来计算各天线的接收加权因子;第五步骤,将每个接收信号与对应的接收加权因子相乘;以及第六步骤,对每个与对应的接收加权因子相乘了的接收信号进行合并。
本发明的第五方面提供了一种采用正交频分复用方案的发送方法,所述正交频分复用方案使用多个子信道。这里,所述发送方法包括:第一步骤,对每根天线的发送信号分量执行预定的加权;第二步骤,将加权的发送信号分配给各天线;第三步骤,将所分配的加权发送信号设定为频率分量;第四步骤,将每个信道的信道响应值与子载波的校准向量相乘来获得因子,所述校准向量用于补偿发送端和接收端之间的路径差,接着将通过根据频率分量来划分所分配的加权发送信号而获得的每个信号与对应的因子相乘,从而执行信道均衡;以及第五步骤,对已经被执行了信道均衡的发送信号执行时域转换,并接着从所述天线上以预定的格式发送所得到的信号。
根据本发明的这些方面,可以提供能够实现高精度AAS处理并同时减小处理负载的无线接收设备、无线发送设备、无线基站、接收方法和发送方法。
此外,根据本发明,可以提供能够提高多径传播环境中的AAS处理精度的无线接收设备、无线发送设备、无线基站、接收方法和发送方法,所述多径传播环境发生在城市区域中以及与移动终端的通信中。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的OFDM无线接收设备的框图。
图2是根据本发明的实施例的OFDM无线发送设备的框图。
图3是示出了本发明的实施例中的下行链路和上行链路OFDM映射帧配置示例的图。
图4示出了接收处理的流程,其中执行了频域信道估计、信道均衡以及AAS处理。
图5示出了发送处理的流程,其中执行了频域信道估计、信道均衡以及AAS处理。
具体实施方式
第一实施例
以下参照附图描述根据发明的第一实施例。
图1是根据本实施例的OFDM无线接收设备的框图。图2是根据本实施例的OFDM无线发送设备的框图。
OFDM无线接收设备100包括AAS(自适应天线系统)。具体地,如图1所示,OFDM无线接收设备100包括:多根(在本实施例中为K)天线110-1至110-K;提供以分别与天线110-1至110-K相对应的接收处理器120-1至120-K,每个接收处理器对接收信号执行信道估计处理、信道均衡处理或类似处理;多个(在本实施例中为N)突发单元130-1至130-N;以及分配器140,将接收处理器120-1至120-K处理的接收信号分配给突发单元130-1至130-N。在本实施例中,突发单元130-1至130-N和分配器140形成突发分配器。
接收处理器120-1至120-K每个包括:保护间隔移除器121,从数字化的接收信号中移除保护间隔CP;串/并转换器(S/P)122,将其中移除了保护间隔CP的串行信号转换为并行信号;快速傅立叶变换(FFT)单元123,对从串/并转换器122输出的并行信号执行快速傅立叶变换;信道估计单元124,基于从FFT单元123输出的信号来执行信道估计;信道均衡单元125,通过将由FFT单元123的快速傅立叶变换产生的信号与由信道估计单元124获得的信道响应值相乘来执行信道均衡处理;以及并/串转换器126,将信道均衡单元125已经执行了信号均衡处理的接收信号从并行信号转换为串行信号。
分配器140将接收信号xk,n分配给每个突发单元130-1至130-N。换言之,分配器140执行映射(物理至逻辑的映射),将与预定的频域符号相对应的数据映射为各突发的接收信号。
每个突发单元130-1至130-N包括:计算器131,从所分配的接收信号中获得多个用户的公共协方差矩阵(Ln),接着基于所获得协方差矩阵,计算针对所需用户的天线110-1至110-K的接收加权因子Wn;乘法器132,将接收信号与由计算器131提供的加权因子Wn相乘;合并器133,基于乘法器132所乘的加权因子,合并(合成)分配器140所分配的接收信号;以及解码器134,对从合并器133输出的并已针对各所需用户进行了分离的信号执行解码处理。这里,合并器133也可以提取每个SDMA用户的所需信号。
OFDM无线发送设备200包括AAS(自适应天线系统)。具体地,如图2所示,OFDM无线发送设备200包括:多根(在本实施例中为K)天线210-1至210-K(110-1至110-K);提供以分别与天线210-1至210-K相对应的发送处理器(数据产生器)220-1至220-K,发送处理器对从天线发送的无线信号执行信道估计处理、信道均衡处理或类似处理;多个(在本实施例中为N)突发单元230-1至230-N;以及分配器240,将在各突发单元230-1至230-N中获得的并要向各天线发送的信号分量映射到各发送处理器220-1至220-K。
每个突发单元230-1至230-N包括:编码器231,输出通过编码并接着对在整个频带中发送的信号的每个突发进行调制而获得的信号xn;乘法器232,使用预先计算的发送加权因子来计算加权因子Wn DL;以及波束形成单元233,将由编码器231所获得的信号xn与乘法器232计算的发送加权因子Wn DL相乘,并向所获得的值加上每个天线的复用信号。波束形成单元233产生要发送至天线的信号分量,并接着向分配器240提供该信号分量。
分配器240将该信号分量分别分配给发送处理器220-1至220-K,所述信号分量是在突发单元230-1至230-N的波束形成单元233中获得的并要发送至天线的信号分量。换言之,分配器240执行各突发的加权发送信号至预定频域(符号)的映射(逻辑至物理的映射)。
每个发送处理器220-1至220-K包括:串/并转换器221,将分配器240所分配的发送信号从串行信号转换为并行信号;信道响应值计算器222,计算对应天线中的子信道的信道响应值Cm;信道均衡单元223,使用通过将校准向量与每个信道响应值相乘而获得的因子来执行信道均衡,所述校正向量补偿与对立设备在特定频带中预先获得的路径差,即发送端与接收端之间的路径差;傅立叶逆变换(IFFT)单元224,对由信道均衡单元223的信道均衡处理所产生的信号执行傅立叶逆变换,并接着将发送信号从频域转换至时域;并/串转换器(P/S)225,将该傅立叶逆变换产生的并行信号转换为串行信号;以及保护间隔添加器226,向被转换为串行信号的发送信号添加保护间隔CP。
每个发送处理器220-1至220-K向发送信号添加保护间隔CP,并接着从对应的一根天线210-1至210-K发送由AAS处理进行加权的发送信号。
这里,通过使用天线切换器(双工器)可以将图1所示的OFDM无线接收设备100的天线110-1至110-K实现为分别与图2所示的OFDM无线发送设备200的天线210-1至210-K相同的天线。
选择性地,也可以配置包括OFDM无线接收设备100和OFDM无线发送设备200的无线基站。
图3是示出了该实施例的下行链路和上行链路OFDM映射帧的配置示例的图。
如图3所示,OFDM映射帧300包括上行链路子帧310。在每个上行链路子帧310中,包括测距(ranging)311、AAS下行链路前同步码312、AAS上行链路前同步码313以及上行链路数据突发314。
图3示出了第N个上行链路子帧310来示意OFDM无线接收设备100的分配器140对接收处理器120-N提取的上行链路子帧执行物理至逻辑的映射的示例。
下行链路(未示出)包括前同步码、FCH/MA以及整个频带的下行链路数据突发。
AAS下行链路前同步码312分别与下行链路数据突发的频率相对应,而AAS上行链路前同步码313与上行链路数据突发314的频率相对应。
这里,可以省略上行链路测距311。在这种情况下,可以使用上行链路数据突发314中包含的导频子载波来执行信道估计。选择性地,可以省略信道估计。
对于测距、前同步码、AAS下行链路前同步码、AAS上行链路前同步码以及导频子载波,使用OFDM无线接收设备100中能够产生的并具有低相关性序列的已知信号。
接下来,描述根据本实施例的OFDM无线接收设备100中的信道估计、信道均衡以及AAS处理。
在信道估计中,获得信道响应值hk m。具体地,如表达式(1)所示,对特定频带中的每个子信道,获得接收信号与所需信号之比。
[表达式1]
h k m = E [ d m ( t ) v k m ( t ) ] · · · ( 1 )
这里,dm(t)和vk m(t)分别表示在时间T的对应子信道中的参考信号以及在时间t通过天线110-K接收的子信道中的接收信号。
为了执行信道估计,在OFDM无线接收设备100中,需要能够产生已知参考信号的部分。在本实施例中,可以在测距、前同步码、导频子载波等中来执行所述的产生。
在表达式(1)中,E[]表示总体均值,用于获得样本数Nsamp范围内的均值。在发送时要使用信道响应hk m,并相应地将其存储在未示出的存储器中。
在信道均衡中,对接收信号的每个子信道计算表达式(2)。
[表达式2]
x k m ( t ) = ( h k m ) * v k m ( t ) · · · ( 2 )
这里,xk m(t)表示由信道均衡产生的输出信号,此外,*表示复共轭。
通过表达式(3)来获得AAS加权因子。
[表达式3]
W n = R xx , n - 1 r xr , n · · · ( 3 )
这里,-1表示逆矩阵。此外,Rxx,n是突发单元130-n中的接收信号的协方差矩阵,由表达式(4)来获得。
[表达式4]
R xx , n = E [ X n ( t ) X n H ( t ) ]
Figure A20078001123300182
这里,H表示复共轭转置。此外,xk,n(t)是通过以下步骤在时间t获得的样本信号:对信道均衡产生的来自天线110-K的信号xk m(t)执行并/串(P/S)转换;接着从产生的信号中提取突发n的分量。这里,就样本数NAAS而言,由于突发的频率宽度互相不相等,因此,AAS下行链路前同步码和AAS上行链路前同步码中的频域符号数不相等。
然而,为了能够在每种条件下统一地执行AAS处理,用于权值估计的样本数是固定的。在图3中,按照子信道号的升序,顺序选择子信道作为要采样的信号。然而,只要在前同步码内执行,选择要采样的信号的方法可以与此不同。
在表达式(3)中,rxr,n是接收信号和参考信号的互相关向量,可以由表达式(5)获得。
[表达式5]
r xr , n = E [ X n ( t ) r n * ( t ) ]
                      …(5)
= [ E [ x 1 , n ( t ) r n * ( t ) ] , E [ x 2 , n ( t ) r n * ( t ) ] , · · · E [ x K , n ( t ) r n * ( t ) ] ] T
这里,T表示转置。此外rn(t)是在时间t的突发n的参考信号。AAS下行链路前同步码和AAS上行链路前同步码与参考信号相对应。
在获得协方差矩阵Rxx,n的逆矩阵的过程中,当简单地计算逆矩阵时,可能发生计算精度上的误差。此外,计算次数极大。出于这些原因,使用这样一种解决方案,该解决方案利用也使用Cholesky分解的联立线性方程。
如表达式(6)所示,对协方差矩阵Rxx,n执行Cholesky分解。
[表达式6]
R xx , n = L n L n H · · · ( 6 )
这里Ln表示下三角矩阵。
在加权因子估计中,如下修改表达式(3)。
[表达式7]
RxxW=rxr…(7)
将表达式(6)代入表达式(7),获得了表达式(8)。
[表达式8]
LLHW=rxr…(8)
接下来,如表达式(9),假定替代矩阵X。
[表达式9]
LHW=X    …(9)
将表达式(9)代入表达式(8),获得了表达式(10)。
[表达式10]
LX=rxr…(10)
通过表达式(10)获得了X。此外,通过将X代入表达式(9),获得了加权因子W。
由于Ln是下三角矩阵,因此,与获得逆矩阵的情况相比,计算次数可以减少一半。
在估计接收加权因子和发送加权因子时,类似地使用表达式(3)至表达式(10)。
如图3所示,在上行链路中包含的AAS下行链路前同步码部分中计算发送加权因子。在未示出的存储器中保存获得的发送加权因子,直到发送时间。
未示出的加权因子合并电路使用表达式(11)执行计算。
[表达式11]
y n ( t ) = W n H X n ( t ) · · · ( 11 )
对该加权因子合并电路的输出信号yn(t)执行解调处理和解码处理。将解码输出信号发送给更高层的处理。
接下来,描述OFDM无线发送设备200中的发送处理。
在发送处理中,针对每一突发,对要发送的数据执行编码处理和调制处理。从而,如表达式(12)所示,对每根天线的分量执行加权。
[表达式12]
Y n ( t ) = ( W n DL ) H x n ( t ) · · · ( 12 )
将每个加权信号映射至特定的频带,作为OFDM信号,并对每个信号执行串/并(S/P)转换。根据不同的频率分量对S/P转换产生的每个信号进行划分。相应地,如表达式(13),将每个信号与每个子信道的信道响应向量相乘。
[表达式13]
z k m ( t ) = ( c k m ) * y k m ( t ) · · · ( 13 )
在表达式(13)中,ck m表示天线中的子信道的信道响应值。由表达式(14)来获得该信道响应值。
[表达式14]
C k m = ( V CAL ) m H m · · · ( 14 )
这里,Hm是将信道响应放在一起作为对应天线的分量的向量,通过信道估计来获得所述信道响应。Hm可以表示为表达式(15)。
[表达式15]
H m = [ h 1 m , h 2 m , · · · , h K m ] T · · · ( 15 )
此外,(VCAL)m表示校准向量,该校准向量可由表达式(16)表示。
[表达式16]
( V CAL ) m = [ ( v CAL ) 1 m , ( v CAL ) 2 m , · · · , ( v CAL ) K m ] T · · · ( 16 )
校准向量(VCAL)m是对应子信道中发送端与接收端之间的硬件路径差。当采用其中未执行信道估计也未执行信道均衡的处理时,由于表达式(14)是这样一个向量,对该向量而言,只有校准向量是重要的,因此,使用表达式(17)来代替表达式(14)。
[表达式17]
C k m = ( V CAL ) m · · · ( 17 )
接下来,描述根据上述实施例的OFDM无线接收设备100的接收处理以及OFDM无线发送设备200的发送处理的概要。
图4示出了接收处理的流程,包括频域信道估计、信道均衡以及AAS处理。
如图4所示,在步骤ST1,包括AAS(自适应天线系统)的OFDM无线接收设备100(保护间隔移除器121)从每个数字化的天线接收信号中移除保护间隔CP。
在步骤ST2,OFDM无线接收设备100执行串/并(S/P)转换并接着执行快速傅立叶变换。
在步骤ST3,OFDM无线接收设备100(信道估计单元124)执行信道估计。
在步骤ST4,OFDM无线接收设备100(信道均衡单元125)将快速傅立叶变换产生的信号与信道估计中获得的对应信道响应值相乘,以执行信道均衡。
在根据子信道数执行了步骤ST3和ST4中的处理之后(步骤ST5中为“是”),在步骤ST6,OFDM无线接收设备100在对应的并/串转换器126中将信道均衡产生的每个并行信号转换为串行信号。此外,OFDM无线接收设备100将该串行信号映射至突发单元130-1至130-N。
在步骤ST1至ST6的处理重复了天线数K次之后(步骤ST7中为“是”),在步骤ST8,OFDM无线接收设备100(计算器131)获得协方差矩阵。
在步骤ST9,OFDM无线接收设备100(乘法器132)基于对应的协方差矩阵来计算接收加权因子,以便估计加权因子。在步骤ST10,OFDM无线接收设备100将被映射至突发的每个信号与对应的估计的接收加权因子相乘,以合并(合成)天线信号。在步骤ST11,OFDM无线接收设备100(解码器133)对每个合并的信号进行解调和解码。
这里,在ST8中,选择性地,可以获得SDMA用户的公共协方差矩阵,在ST9中,选择性地,可以针对每个SDMA用户来计算接收加权因子。此外,在ST11中,作为替代,可以对针对每个SDMA用户而合并的所需信号进行解调和解码。
OFDM无线接收设备100执行步骤ST8至ST11的处理的次数为突发数。
图5示出了发送处理的流程,包括频域信道估计、信道均衡以及AAS处理。
如上所述,在接收处理中,基于每个突发的协方差矩阵来计算发送加权因子,并存储所获得的每个突发的发送加权因子。在发送处理中,使用所存储的发送加权因子。
这里,作为替代,也可以获得每个突发的SDMA用户的公共协方差矩阵,从而计算每个SDMA用户的发送加权因子。
如图5所示,在步骤ST21,对每个帧,OFDM无线发送设备200(编码器231)对要在每个突发的信号的发送定时发送的数据执行编码处理和调制处理。
在步骤ST22,OFDM无线发送设备200将每个突发的发送信号与预先针对该突发获得的发送加权因子相乘。这里,在步骤ST22,波束形成单元233可以选择性地将对应编码器231获得的信号Xn与对应权值乘法器232获得的发送加权因子Wn DL相乘,接着将针对每根天线所产生的值加上每个SDMA用户的信号。
在根据突发数执行了步骤ST21和ST22的处理之后(步骤ST23中为“是”),在步骤ST24,OFDM无线发送设备200将要发送至天线的信号分量分配给对应的发送处理器220-1至220-K,换言之,执行映射(OFDM映射),将信号分量映射至天线中的突发的整个频域。
在步骤ST25,OFDM无线发送设备200执行信道均衡。具体地,串/并转换器221将所分配的信号从串行信号转换为并行信号。此外,信道均衡单元223将该S/P转换产生的每个信号与校准向量以及与对应信道响应值相乘的因子相乘,以执行信道均衡。该校准向量补偿了预先获得的特定频带内的OFDM无线发送设备200与OFDM无线接收设备100之间的路径差。
在根据子信道数执行了步骤ST25的处理之后(步骤ST26中为“是”),在步骤ST27,OFDM无线发送设备200(IFFT单元224)对信道均衡处理产生的每个信号执行傅立叶逆变换。
在步骤ST28,OFDM无线发送设备200将傅立叶逆变换产生的每个信号转换为串行信号,接着向每个转换的信号添加保护间隔CP。
OFDM无线发送设备200执行步骤ST24至ST28的处理的次数为天线数K。
从对应的天线210-1至210-K发送由AAS处理加权了并添加了保护间隔CP的每个发送信号。
如上所述,根据本实施例,具有多根天线110-1至110-K的OFDM无线接收设备100包括AAS(自适应天线系统),从每个接收信号中移除了保护间隔CP。此外,OFDM无线接收设备100对每个接收信号执行S/P转换、FFT以及信道估计。此外,OFDM无线接收设备100通过将FFT产生的每个信号与通过信道估计所获得的对应的信道响应值相乘,来执行信道均衡。
接着,OFDM无线接收设备100对每个接收信号执行P/S转换,执行所产生的信号至突发的映射,其后获得每个突发的协方差矩阵。此外,OFDM无线接收设备100基于每个协方差矩阵计算接收加权因子,将被映射至对应突发的每个信号与对应的接收加权因子相乘,接着合并接收信号。OFDM无线接收设备100对合并的接收信号执行调制和解码。
这里,选择性地,在将信号映射至突发之后,OFDM无线接收设备100可以获得SDMA用户的公共协方差矩阵,并基于该协方差矩阵来计算每个SDMA用户的接收加权因子。此外,OFDM无线接收设备100可以将被映射至突发的每个信号与对应的接收加权因子相乘,并接着合并接收信号。此外,OFDM无线接收设备100可以提取每个SDMA信号的所需信号,并接着对每个提取的所需信号执行解调和解码。
在OFDM信号处理中,OFDM无线接收设备100通过每根天线接收信号,该信号包含可以在接收端产生的对应频域中的前同步码信号。OFDM无线接收设备100对每个接收信号执行FFT,接着估计信道响应值。此外,OFDM无线接收设备100执行信道均衡。
在信道均衡之后输出的每个信号中,也包括AAS前同步码。OFDM无线接收设备100通过使用Cholesky分解的矩阵运算来执行AAS接收处理,以估计接收加权因子。
这里,选择性地,在OFDM信号处理中,OFDM无线接收设备100可以包括复用的SDMA前同步码。此外,OFDM无线接收设备100可以产生接收端所需的SDMA用户的已知信号,并通过使用Cholesky分解的矩阵运算来估计接收加权因子。此外,OFDM无线接收设备100可以通过使用AAS接收处理,估计每个SDMA用户的最优接收加权因子,并从空间复用的信号中分离出用户信息。
具有多根天线210-1至210-K的OFDM无线发送设备200包括AAS,存储突发的发送加权因子,在信号发送的定时处,将被执行了编码处理和调制处理的每个突发的发送信号与对应的发送加权因子相乘。
此外,OFDM无线发送设备200执行要分配给天线的发送信号的OFDM映射。OFDM无线发送设备200对每个发送信号执行S/P转换,并将产生的每个信号与校准向量以及每个信道的对应信道响应值相乘。此外,OFDM无线发送设备200对每个发送信号执行IFFT和P/S转换,并向产生的每个信号添加CP。OFDM无线发送设备200通过对应的天线发送添加有CP的每个发送信号。
此外,在OFDM信号处理中,OFDM无线发送设备200将每个发送信号与对应的发送加权因子相乘,并将发送信号分配给天线以发送该信号。
这里,选择性地,在OFDM信号处理中,OFDM无线发送设备200可以包括复用的SDMA前同步码。此外,OFDM无线发送设备200可以针对接收端所需的SDMA用户产生已知信号,并通过使用Cholesky分解的矩阵运算来估计发送加权因子。此外,OFDM无线发送设备200可以估计每个SDMA用户的最优发送加权因子,将发送信号与对应的发送加权因子相乘,接着在发送时间添加每个SDMA用户的信号,并将复用的发送信号分配给天线。
使用具有上述配置的OFDM无线接收设备100和OFDM无线发送设备200,可以获得以下效果。
根据本实施例,在频域执行信道估计,在AAS处理中,可以在频率轴上使用前同步码。相应地,不需要时间轴上的多个前同步码,从而能够增加可发送的数据符号的数目,由此,可以提高数据吞吐量。
即使在城市区域之类的通信中出现的多径传播环境中,在使用SDMA的接收处理中,可以有效地分离仅针对所需终端的信息。此外,在发送处理中,可以针对所需终端形成波束,而对所需终端之外的每个终端形成空点(null point)。
此外,在本实施例中,针对在频率轴上提供的前同步码,使用需要较小计算量并提供了较高估计精度的Cholesky分解。换言之,由于使用联立线性方程的解决方案来估计加权因子,因此能够实现优秀的AAS特性以及算术处理器的成本降低。
同样在信道估计中,由于在FFT之后在频域中执行处理,因此计算量较小。相应地,例如,通过减少处理器的数目,可以减低设备开发和制造中的成本。
总而言之,根据本实施例,在OFDM无线发送/接收设备中可以实现优秀的AAS特性,从而,在多径传播环境中能够抑制对其他终端的干扰,所述多径传播环境出现在城市区域中的通信中或者出现在运动中的终端之间的通信中。此外,能够提供面向所需终端的方向性。由此,能够提高频率使用的效果。此外,使用简化的AAS处理,减少了AAS处理中的计算量。相应地,能够降低设备开发和制造中的成本。
第二实施例
接下来,描述本发明的第二实施例。在本实施例中,本发明解决了现有技术中的以下问题。这里,根据本实施例的OFDM无线接收设备的配置示例、OFDM无线发送设备的配置示例、OFDM无线接收设备的OFDM信号接收处理与上述第一实施例相同。
(1)背景技术
在SDMA中,通过使用具有多天线的无线基站设备,可以增加基站能够同时管理的终端的数目,能够改进频率使用的效果。在SDMA中,在相同的时间、相同的频率处对多用户信号进行复用。相应地,需要提供与所需用户终端相关的方向性,同时,需要对该所需用户之外的每个用户终端形成空点。
一般地,使用自适应天线系统(AAS)来执行SDMA。此外,通常使用MMSE作为AAS的算法。在MMSE中,对每个终端,将已知信号唯一地添加至要发送到每个用户终端的发送信号。无线基站确定加权因子,以使从所需终端发送的已知信号与已知信号的副本之间的差最小。
例如,在日本专利申请公开No.2003-152676描述的方法中,提供了对抗由于延迟波之类导致的AAS性能的恶化,即对抗SDMA处理能力的恶化的措施,而无需维持子载波之间的正交性。具体地,预先向每个终端分配特定的频率,作为已知信号。接着,对每个子载波执行信道估计,对每个终端获得加权因子。
此外,在上述专利文献中,描述了使用子信道分量以及天线分量的矩阵来进行加权因子的估计。
(2)本发明所要解决的技术问题
然而,在上述专利文献描述的方法中,数据信号是空间复用的,同时,将已知信号分别分配给独立的频带。出于这个原因,即使在对所需终端形成波束时,也可能难以抑制其他信号的干扰,并难以获得足够的能力来针对该所需终端之外的每个终端形成空点。本发明的一个目的是提供能够抑制其他信号的干扰,并能够获得足够的能力来针对其他终端形成空点的无线接收设备、无线发送设备、无线基站、接收方法和发送方法。
(3)解决问题的技术方案
为了实现上述目的,根据本发明的第一方面的无线接收设备包括:多根天线;信道估计单元,被配置为对每根天线的接收信号执行信道估计;信道均衡单元,被配置为对所述信道估计单元所估计的信道响应值执行信道均衡;以及突发分配器,被配置为将接收信号分配给多个突发。这里,所述突发分配器包括:计算器,被配置为对每个用户计算各天线的接收加权因子;乘法器,被配置为将每个接收信号与对应的接收加权因子相乘;以及合并器,被配置为对每个被所述乘法器乘以了对应的接收加权因子的接收信号进行合并。
根据本发明的第二方法的无线发送设备包括:多根天线;加权单元,被配置为对每个用户,对每根天线的发送信号分量执行预定的加权;分配器,被配置为将对各用户的加权的发送信号分配给各天线;信道均衡单元,被配置为通过使用所分配的加权发送信号,作为频率分量,至少对信道的信道响应值执行信道均衡;以及发送机,被配置为对已经被执行了信道均衡的发送信号执行时域转换,并接着从所述天线上以预定的格式发送产生的信号。
根据本发明的第三方面的无线基站包括:多根天线;无线接收设备,被配置为接收无线信号;以及无线发送设备,被配置为通过每根天线以预定的格式发送无线信号。这里,所述无线接收设备包括:信道估计单元,被配置为对每根天线的接收信号执行信道估计;信道均衡单元,被配置为对所述信道估计单元所估计的信道响应值执行信道均衡;以及突发分配器,被配置为将接收信号分配给多个突发。所述突发分配器包括:计算器,被配置为对每个用户计算各天线的接收加权因子;乘法器,被配置为将每个接收信号与对应的接收加权因子相乘;以及合并器,被配置为对每个被所述乘法器乘以了对应的接收加权因子的接收信号进行合并。所述无线发送设备包括:加权单元,被配置为对每个用户,对每根天线的发送信号分量执行预定的加权;分配器,被配置为将加权的发送信号分配给各天线;信道均衡单元,被配置为通过使用所分配的加权发送信号,作为频率分量,至少对信道的信道响应值执行信道均衡;以及发送机,被配置为对已经被执行了信道均衡的发送信号执行时域转换,并接着从所述天线上以预定的格式发送产生的信号。
优选地,所述突发分配器:将接收信号分配给突发,其后,获得用户的公共协方差矩阵;以及基于所述协方差矩阵来计算每个用户的发送加权因子,接着存储每个突发的发送加权因子。此外,优选地,所述无线发送设备的加权单元基于所存储的发送加权因子来执行加权。
优选地,所述无线接收设备的信道估计单元获得每个接收信号与为特定频带的每个子信道所确定的所需信号之比,作为信道响应值,所述信道均衡单元对每个子信道执行信道均衡。
优选地,所述信道估计单元对每个接收信号执行频域转换,其后估计所述信道响应值。
优选地,所述信道均衡单元的输出信号包含预定的前同步码信号,所述乘法器通过使用Cholesky分解的矩阵运算来估计接收加权因子。
优选地,所述无线接收设备的信道均衡单元的输出信号包含预定的前同步码信号,所述无线接收设备的加权单元通过使用Cholesky分解的矩阵运算来估计发送加权因子。
优选地,所述无线发送设备的信道均衡单元将每个信道的信道响应值与校准向量相乘来获得因子,所述校准向量用于补偿发送端和接收端之间的路径差,接着将通过根据频率分量来划分所分配的加权发送信号而获得的每个信号与对应的因子相乘,从而执行信道均衡。
本发明的第四方面提供了一种采用正交频分复用方案的接收方法,所述正交频分复用方案使用多个子信道。所述接收方法包括:第一步骤,对多根天线的每个接收信号执行信道估计;第二步骤,对第一步骤中所估计的信道响应值执行信道均衡;以及第三步骤,基于所述子信道和多个突发之间的关系,将接收信号分配给所述多个突发。这里,所述第三步骤包括:第四步骤,获得用户的公共协方差矩阵,并基于所述协方差矩阵来计算各用户的接收加权因子;第五步骤,将每个接收信号与对应的接收加权因子相乘;以及第六步骤,对每个与对应的接收加权因子相乘了的接收信号进行合并。
本发明的第五方面提供了一种采用正交频分复用方案的发送方法,所述正交频分复用方案使用多个子信道。这里,所述发送方法包括:第一步骤,对每个用户,对每根天线的发送信号分量执行预定的加权;第二步骤,将加权的发送信号分配给各天线;第三步骤,将所分配的加权的发送信号设定为频率分量;第四步骤,将每个信道的信道响应值与子载波的校准向量相乘来获得因子,所述校准向量用于补偿发送端和接收端之间的路径差,接着将通过根据频率分量来划分所分配的加权的发送信号而获得的每个信号与对应的因子相乘,从而执行信道均衡;以及第五步骤,对已经被执行了信道均衡的发送信号执行时域转换,并接着从所述天线上以预定的格式发送产生的信号。
根据本发明的这些方面,可以提供如下优点,即能够提高基站同时管理终端的能力,并提高频率使用的总的效果。
(其他)
应注意,日本专利申请公开No.2006-092429(2006年3月29日递交)以及日本专利申请公开No.2006-092430(2006年3月29日递交)的全部内容结合在此作为参考。
工业实用性
如上所述,根据本发明的无线接收设备、无线发送设备、无线基站、接收方法和发送方法能够提供高精度的AAS处理并减小处理负载。此外,根据本发明的无线接收设备、无线发送设备、无线基站、接收方法和发送方法能够提高基站同时管理终端的能力,并提高频率使用的总的效果。因此,本发明可以用于如移动通信之类的无线通信中。

Claims (30)

1.一种无线接收设备,包括:
多根天线;
信道估计单元,被配置为对每根天线的接收信号执行信道估计;
信道均衡单元,被配置为对所述信道估计单元所估计的信道响应值执行信道均衡;以及
突发分配器,被配置为将接收信号分配给多个突发,
其中,所述突发分配器包括:
计算器,被配置为计算各天线的接收加权因子;
乘法器,被配置为将每个接收信号与对应的接收加权因子相乘;以及
合并器,被配置为对每个被所述乘法器乘以了对应的接收加权因子的接收信号进行合并。
2.如权利要求1所述的无线接收设备,其中,
所述信道估计单元获得每个接收信号与特定频带的每个子信道的所需信号之比,作为信道响应值,以及
所述信道均衡单元对每个子信道执行信道均衡。
3.如权利要求1和2中任一项所述的无线接收设备,其中,所述信道估计单元在对对应的接收信号执行频域转换之后估计所述信道响应值。
4.如权利要求1至3中任一项所述的无线接收设备,其中,
所述信道均衡单元的输出信号包含预定的前同步码信号,以及
所述乘法器通过使用Cholesky分解的矩阵运算来估计接收加权因子。
5.一种无线发送设备,包括:
多根天线;
加权单元,被配置为对每根天线的发送信号分量执行预定的加权;
分配器,被配置为将加权的发送信号分配给各天线;
信道均衡单元,被配置为通过使用所分配的加权发送信号作为频率分量,至少对信道的信道响应值执行信道均衡;以及
发送机,被配置为对已经被执行了信道均衡的发送信号执行时域转换,并接着从所述天线上以预定的格式发送所得到的信号。
6.如权利要求5所述的无线发送设备,其中,所述信道均衡单元将每个信道的信道响应值与校准向量相乘来获得因子,接着将通过根据频率分量来划分所分配的加权发送信号而获得的每个信号与对应的因子相乘,从而执行信道均衡,其中所述校准向量用于补偿发送端和接收端之间的路径差。
7.一种无线基站,包括:
多根天线;
无线接收设备,被配置为接收无线信号;以及
无线发送设备,被配置为通过每根天线以预定的格式发送无线信号,其中,
所述无线接收设备包括:
信道估计单元,被配置为对每根天线的接收信号执行信道估计;
信道均衡单元,被配置为对所述信道估计单元所估计的信道响应值执行信道均衡;以及
突发分配器,被配置为将接收信号分配给多个突发,所述突发分配器包括:
计算器,被配置为计算各天线的接收加权因子;
乘法器,被配置为将每个接收信号与对应的接收加权因子相乘;以及
合并器,被配置为对每个被所述乘法器乘以了对应的接收加权因子的接收信号进行合并,以及
所述无线发送设备包括:
加权单元,被配置为对每根天线的发送信号分量执行预定的加权;
分配器,被配置为将加权的发送信号分配给各天线;
信道均衡单元,被配置为通过使用所分配的加权发送信号作为频率分量,至少对信道的信道响应值执行信道均衡;以及
发送机,被配置为对已经被执行了信道均衡的发送信号执行时域转换,并接着从所述天线上以预定的格式发送所得到的信号。
8.如权利要求7所述的无线基站,其中,
所述突发分配器
将接收信号分配给突发,其后,获得各突发的协方差矩阵,以及
基于每个协方差矩阵来计算发送加权因子,接着存储每个突发的发送加权因子,以及
所述无线发送设备的加权单元基于所存储的发送加权因子来执行加权。
9.如权利要求7和8中任一项所述的无线基站,其中,
所述无线接收设备的信道估计单元获得每个接收信号与特定频带的每个子信道的所需信号之比,作为信道响应值,以及
所述信道均衡单元对每个子信道执行信道均衡。
10.如权利要求7至9中任一项所述的无线基站,其中,所述信道估计单元对每个接收信号执行频域转换,其后估计所述信道响应值。
11.如权利要求7至10中任一项所述的无线基站,其中,
所述信道均衡单元的输出信号包含预定的前同步码信号,以及
所述乘法器通过使用Cholesky分解的矩阵运算来估计接收加权因子。
12.如权利要求7至11中任一项所述的无线基站,其中,
所述无线接收设备的信道均衡单元的输出信号包含预定的前同步码信号,以及
所述无线发送设备的加权单元通过使用Cholesky分解的矩阵运算来估计发送加权因子。
13.如权利要求7至12中任一项所述的无线基站,其中,
所述无线发送设备的信道均衡单元将每个信道的信道响应值与校准向量相乘来获得因子,接着将通过根据频率分量来划分所分配的加权发送信号而获得的每个信号与对应的因子相乘,从而执行信道均衡,其中所述校准向量用于补偿发送端和接收端之间的路径差。
14.一种采用正交频分复用方案的接收方法,所述正交频分复用方案使用多个子信道,所述接收方法包括:
第一步骤,对多根天线的每个接收信号执行信道估计;
第二步骤,对第一步骤中所估计的信道响应值执行信道均衡;以及
第三步骤,基于所述子信道和多个突发之间的关联,将接收信号分配给所述多个突发,
其中,所述第三步骤包括:
第四步骤,获得协方差矩阵,并基于所述协方差矩阵来计算各天线的接收加权因子;
第五步骤,将每个接收信号与对应的接收加权因子相乘;以及
第六步骤,对每个与对应的接收加权因子相乘了的接收信号进行合并。
15.一种采用正交频分复用方案的发送方法,所述正交频分复用方案包括多根天线,并使用多个子信道,所述发送方法包括:
第一步骤,对每根天线的发送信号分量执行预定的加权;
第二步骤,将加权的发送信号分配给各天线;
第三步骤,将所分配的加权发送信号设定为频率分量;
第四步骤,将每个信道的信道响应值与子载波的校准向量相乘来获得因子,接着将通过根据频率分量来划分所分配的加权发送信号而获得的每个信号与对应的因子相乘,从而执行信道均衡,其中所述校准向量用于补偿发送端和接收端之间的路径差;以及
第五步骤,对已经被执行了信道均衡的发送信号执行时域转换,并接着从所述天线上以预定的格式发送所得到的信号。
16.一种无线接收设备,包括:
多根天线;
信道估计单元,被配置为对每根天线的接收信号执行信道估计;
信道均衡单元,被配置为对所述信道估计单元所估计的信道响应值执行信道均衡;以及
突发分配器,被配置为将接收信号分配给多个突发,
其中,所述突发分配器包括:
计算器,被配置为对每个用户计算各天线的接收加权因子;
乘法器,被配置为将每个接收信号与对应的接收加权因子相乘;以及
合并器,被配置为对每个被所述乘法器乘以了对应的接收加权因子的接收信号进行合并。
17.如权利要求16所述的无线接收设备,其中,
所述信道估计单元获得每个接收信号与特定频带的每个子信道的所需信号之比,作为信道响应值,以及
所述信道均衡单元对每个子信道执行信道均衡。
18.如权利要求16和17中任一项所述的无线接收设备,其中,所述信道估计单元在对对应的接收信号执行频域转换之后估计所述信道响应值。
19.如权利要求16至18中任一项所述的无线接收设备,其中,
所述信道均衡单元的输出信号包含预定的前同步码信号,以及
所述乘法器通过使用Cholesky分解的矩阵运算来估计接收加权因子。
20.一种无线发送设备,包括:
多根天线;
加权单元,被配置为对每个用户,对每根天线的发送信号分量执行预定的加权;
分配器,被配置为将各用户的加权发送信号分配给各天线;
信道均衡单元,被配置为通过使用所分配的加权发送信号作为频率分量,至少对信道的信道响应值执行信道均衡;以及
发送机,被配置为对已经被执行了信道均衡的发送信号执行时域转换,并接着从所述天线上以预定的格式发送所得到的信号。
21.如权利要求20所述的无线发送设备,其中,所述信道均衡单元将每个信道的信道响应值与校准向量相乘来获得因子,接着将通过根据频率分量来划分所分配的加权发送信号而获得的每个信号与对应的因子相乘,从而执行信道均衡,其中所述校准向量用于补偿发送端和接收端之间的路径差。
22.一种无线基站,包括:
多根天线;
无线接收设备,被配置为接收无线信号;以及
无线发送设备,被配置为通过每根天线以预定的格式发送无线信号,其中,
所述无线接收设备包括:
信道估计单元,被配置为对每根天线的接收信号执行信道估计;
信道均衡单元,被配置为对所述信道估计单元所估计的信道响应值执行信道均衡;以及
突发分配器,被配置为将接收信号分配给多个突发,所述突发分配器包括:
计算器,被配置为对每个用户计算各天线的接收加权因子;
乘法器,被配置为将每个接收信号与对应的接收加权因子相乘;以及
合并器,被配置为对每个被所述乘法器乘以了对应的接收加权因子的接收信号进行合并,以及
所述无线发送设备包括:
加权单元,被配置为对每个用户,对每根天线的发送信号分量执行预定的加权;
分配器,被配置为将加权的发送信号分配给各天线;
信道均衡单元,被配置为通过使用所分配的加权发送信号作为频率分量,至少对信道的信道响应值执行信道均衡;以及
发送机,被配置为对已经被执行了信道均衡的发送信号执行时域转换,并接着从所述天线上以预定的格式发送所得到的信号。
23.如权利要求22所述的无线基站,其中,
所述突发分配器
将接收信号分配给突发,其后,获得用户的公共协方差矩阵,以及
基于所述协方差矩阵来计算每个用户的发送加权因子,接着存储每个突发的发送加权因子,以及
所述无线发送设备的加权单元基于所存储的发送加权因子来执行加权。
24.如权利要求22和23中任一项所述的无线基站,其中,
所述无线接收设备的信道估计单元获得每个接收信号与特定频带的每个子信道的所需信号之比,作为信道响应值,以及
所述信道均衡单元对每个子信道执行信道均衡。
25.如权利要求22至24中任一项所述的无线基站,其中,所述信道估计单元对每个接收信号执行频域转换,其后估计所述信道响应值。
26.如权利要求22至25中任一项所述的无线基站,其中,
所述信道均衡单元的输出信号包含预定的前同步码信号,以及
所述乘法器通过使用Cholesky分解的矩阵运算来估计接收加权因子。
27.如权利要求22至26中任一项所述的无线基站,其中,
所述无线接收设备的信道均衡单元的输出信号包含预定的前同步码信号,以及
所述无线接收设备的加权单元通过使用Cholesky分解的矩阵运算来估计发送加权因子。
28.如权利要求22至27中任一项所述的无线基站,其中,
所述无线发送设备的信道均衡单元将每个信道的信道响应值与校准向量相乘来获得因子,接着将通过根据频率分量来划分所分配的加权发送信号而获得的每个信号与对应的因子相乘,从而执行信道均衡,其中所述校准向量用于补偿发送端和接收端之间的路径差。
29.一种采用正交频分复用方案的接收方法,所述正交频分复用方案使用多个子信道,所述接收方法包括:
第一步骤,对多根天线的每个接收信号执行信道估计;
第二步骤,对第一步骤中所估计的信道响应值执行信道均衡;以及
第三步骤,基于所述子信道和多个突发之间的关联,将接收信号分配给所述多个突发,
其中,所述第三步骤包括:
第四步骤,获得用户的公共协方差矩阵,并基于所述协方差矩阵来计算各用户的接收加权因子;
第五步骤,将每个接收信号与对应的接收加权因子相乘;以及
第六步骤,对每个与对应的接收加权因子相乘了的接收信号进行合并。
30.一种采用正交频分复用方案的发送方法,所述正交频分复用方案包括多根天线,并使用多个子信道,所述发送方法包括:
第一步骤,对每个用户,每根天线的发送信号分量执行预定的加权;
第二步骤,将加权的发送信号分配给各天线;
第三步骤,将所分配的加权发送信号设定为频率分量;
第四步骤,将每个信道的信道响应值与子载波的校准向量相乘来获得因子,接着将通过根据频率分量来划分所分配的加权发送信号而获得的每个信号与对应的因子相乘,从而执行信道均衡,其中所述校准向量用于补偿发送端和接收端之间的路径差;以及
第五步骤,对已经被执行了信道均衡的发送信号执行时域转换,并接着从所述天线上以预定的格式发送所得到的信号。
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