CN104380616A

CN104380616A - 用于在无线通信系统中发送下行链路信号的方法和装置

Info

Publication number: CN104380616A
Application number: CN201380032620.7A
Authority: CN
Inventors: 姜智源; 金东哲; 张志雄; 赵汉奎; 朴成镐; 林东局
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2033-06-19
Also published as: EP2862288A1; EP2862288B1; US20150173050A1; JP2015526942A; KR101660748B1; WO2013191466A1; US9363810B2; KR20150017357A; JP6122952B2; CN104380616B; EP2862288A4

Abstract

公开了一种用于在无线通信系统中发送下行链路信号的方法和装置。一种用于在无线通信系统中从基站(BS)接收下行链路(DL)信号并向用户设备(UE)发送所接收的DL信号的装置包括：多根接收天线，其被配置为从所述BS接收DL信号；处理器，其被配置为将所接收的DL信号映射到至少一根发射天线；以及多根发射天线，其被配置为向所述UE发送所接收的DL信号，其中，所述处理器被配置为从所述多根发射天线(Ntx,REP根T_X天线)当中选择M根发射天线，并且将所接收的DL信号映射到所述M根发射天线，并且所述发射天线的数目(Ntx,REP)大于所述接收天线的数目(Nrx,REP)，并且M是用于发送所接收的DL信号的发射天线的数目。

Description

用于在无线通信系统中发送下行链路信号的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于在无线通信系统中发送下行链路(DL)信号的方法和装置，并且更具体地涉及一种用于实现下行链路多输入多输出(DL MIMO)的方法和装置。

背景技术

多输入多输出(MIMO)传输技术在发射器和接收器中的每一个中使用多根天线，使得与所使用的天线的数目成正比地提高容量或SINR(信号与干扰加噪声比)。用于使多根天线能够仅在发射器中使用的技术被称为多输入单输出(MISO)，并且用于使单根天线能够在收发器中使用的技术被称为单输入单输出(SISO)。

通常，MIMO技术是MIMO、SIMO、MIMO和SIMO技术的通用术语。

发明内容

技术问题

因此，本发明针对一种用于在无线通信系统中优化MIMO性能的方法，该方法基本上消除了由于相关技术的局限性和缺点导致的一个或更多个问题。

本发明的目的在于提供用于在无线通信系统中优化连续(contiguous)信道的DLMIMO性能的各种方法。

要理解的是，本发明待实现的技术目的不限于上述技术目的，并且对于本发明所属技术领域的普通技术人员，本文中未提及的其它技术目的依据以下描述将是明显的。

技术方案

本发明的目的能够通过提供用于在无线通信系统中从基站(BS)接收下行链路(DL)信号并向用户设备(UE)发送所接收的DL信号的装置，所述装置包括：多根接收天线，其被配置为从所述BS接收DL信号；处理器，其被配置为将所接收的DL信号映射到至少一根发射天线；以及多根发射天线，其被配置为向所述UE发送所接收的DL信号，其中，所述处理器被配置为从所述多根发射天线(N_tx,REP根T_X天线)当中选择M根发射天线，并且将所接收的DL信号映射到所述M根发射天线，并且所述发射天线的数目(N_tx,REP)大于所述接收天线的数目(N_rx,REP)，并且M是用于发送所接收的DL信号的发射天线的数目。

优选地，如果M大于所述接收天线的数目(N_rx,REP)，则所述处理器可以被配置为分散所接收的DL信号当中的至少一个所接收的DL信号，并且将包括所分散的DL信号在内的所接收的DL信号映射到所述M根发射天线，以及如果M小于所述Rx天线的数目(N_rx,REP)，则所述处理器可以被配置为将所接收的DL信号当中的至少两个所接收的DL信号进行组合，并且将包括经组合的DL信号在内的所接收的DL信号映射到所述M根发射天线，其中，基于在所述UE的接收天线中的每根与多根发射天线中的每根之间的信道质量，所述至少两个所接收的DL信号被组合或者所述至少一个所接收的DL信号被分散。

优选地，M可以被决定为以下中的一个：所述UE的接收天线的数目(N_rx)；所述接收装置的接收天线的数目(N_rx,REP)；所述接收装置的发射天线的数目(N_tx,REP)；以及等于或大于1且小于N_tx,REP的整数。

优选地，M可以基于以下中的一个被决定：(a)从所述UE向所述接收装置发送的信号的质量；(b)在所述UE中从所述接收装置所接收的信号的质量；以及(c)与基于(a)或(b)预选择的发射天线相关联的关系。

优选地，与所述预选择的发射天线相关联的关系可以包括以下中的至少一个：所述预选择的发射天线与待选择的所述M根发射天线之间的距离；所述预选择的发射天线与待选择的所述M根发射天线之间的相关性；以及所述UE的天线配置的统计特征。

优选地，所述处理器可以被配置为接收所述UE的多根接收天线与所述多根发射天线之间的信道质量的信息。

根据本发明的另一个方面，一种用于使用配置为在无线通信系统中从基站(BS)接收下行链路(DL)信号并向用户设备(UE)发送所接收的DL信号的装置发送DL信号的方法包括：通过多根接收天线从所述BS接收的DL信号，将所接收的DL信号映射到多根发射天线当中的至少一根发射天线；以及其中，所述映射包括：从所述多根发射天线当中选择M根发射天线，并且将所接收的DL信号映射到所述M根发射天线，并且其中所述发射天线的数目(N_tx,REP)大于所述接收天线的数目(N_rx,REP)，并且M是用于发送所接收的DL信号的发射天线的数目。

优选地，该方法还包括：如果M大于所述接收天线的数目(N_rx,REP)，则分散所接收的DL信号当中的至少一个所接收的DL信号，并且将包括所分散的DL信号在内的所接收的DL信号映射到所述M根发射天线，以及如果M小于所述Rx天线的数目(N_rx,REP)，则将所接收的DL信号当中的至少两个所接收的DL信号进行组合，并且将包括经组合的DL信号在内的所接收的DL信号映射到所述M根发射天线，其中，基于在所述UE的接收天线中的每根与多根发射天线中的每根之间的信道质量，将所述至少两个所接收的DL信号进行组合或者分散所述至少一个所接收的DL信号。

优选地，该方法还可以包括：接收所述UE的多根接收天线与多根发射天线之间的信道质量的信息。

要理解的是，本发明的前面的简要描述和下面的详细描述二者是示例性和说明性的，并且旨在提供对要保护的本发明的进一步说明。

有益效果

如依据以上描述明显的是，本发明的示例性实施方式能够优化UL信号传输。

另外，本发明的实施方式能够得到DL空间分集增益。

本领域技术人员将要领会的是，使用本发明能够实现的效果不限于已在上文中具体描述的效果，并且本发明的其它优点将根据结合附图进行的以下详细描述被更清楚地理解。

附图说明

附图被包括进来以提供本发明的进一步理解，附图示出了本发明的实施方式并且与本说明书一起用来解释本发明的原理。

图1是示出了用于在无线通信系统中使用的无线帧结构的图。

图2示例性地示出了用于在无线通信系统中使用的DL/UL时隙结构。

图3示例性地示出了用于在3GPP LTE/LTE-A系统中使用的DL子帧结构。

图4示例性地示出了用于在3GPP LTE/LTE-A系统中使用的UL子帧结构。

图5是例示了包括多根天线的无线通信系统的图。

图6是例示了根据本发明的一个实施方式的无线电信号(RF)中继器的框图。

图7示出根据本发明的一个实施方式的无线通信环境。

图8示例性地示出了根据本发明的一个实施方式的无线通信环境的数学建模。

图9是例示了根据本发明的一个实施方式的无线设备和射频(RF)中继器的框图。

图10是例示了根据本发明的一个实施方式的链路映射方案的概念图。

图11是例示了根据本发明的一个实施方式的射频(RF)中继器的框图。

图12示出了观察结果。

图13表示了通过反映信道(H₁)的对角化效果所获得的接收信号(y)。

图14示出了用于对本发明的实施方式的效果进行实验的RF中继器和第一无线设备(UE)的示例性模型。

图15示出了图14的(a)-(d)组合的模拟结果。

图16示出了图14的(b)-(e)组合的模拟结果。

图17示出了图14的(c)-(f)组合的模拟结果。

图18示出了相同的增益分配方案。

图19示出了根据图18中所示的链路选择方案的模拟结果。

图20是根据实现本发明的示例性实施方式的、配置为执行UL传输的发送装置和接收装置的框图。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的优选实施方式，在附图中例示了本发明的优选实施方式的示例。以下结合附图阐述的详细描述旨在作为示例性实施方式的描述，并不旨在表示其中在这些实施方式中解释的概念能够被实践的仅有实施方式。所述详细描述包括以提供对本发明的理解为目的的细节。然而，对于本领域技术人员将明显的是，这些教导可以在没有这些具体细节的情况下被实现和实践。

以下技术、装置和系统适用于各种无线多址接入系统。为了描述的方便，假定本发明被应用于3GPP LTE(-A)。然而，本发明的技术特征不限于此。例如，尽管下面的详细描述是在移动通信系统是3GPP LTE(-A)系统的假设下详细进行的，但是可通过排除3GPP LTE(-A)系统的独特项目而适用于其它规定的移动通信系统。

在某些示例中，省略了公知的结构和设备以避免使本发明的概念模糊，并且以框图形式示出了这些结构和设备的重要功能。在整个附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部件。

在本发明中，用户设备(UE)可以是固定的或移动的，并且包括与基站(BS)进行通信并发送和接收用户数据和/或各种控制信息的各种装置。UE可以被称为终端设备、移动台(MS)、移动终端(MT)、用户终端(UT)、用户站(SS)、无线设备、个人数字助理(PDA)、无线调制解调器、手持设备等。在本发明中，基站(BS)是指与UE和/或另一个BS进行通信并交换各种数据和控制信息的固定站。BS被称为高级基站(ABS)、节点B(NB)、演进的NodeB(eNB)、基站收发器系统(BTS)、接入点(AP)、处理服务器(PS)等。

在本发明中，PDCCH(物理下行链路控制信道)/PCFICH(物理控制格式指示符信道)/PHICH(物理混合自动重传请求指示符信道)/PDSCH(物理下行共享信道)是指一组资源元素或者一组携带DCI(下行链路控制信息)/CFI(控制格式指示符)/下行链路ACK/NACK(ACKnowlegement/否定ACK)/下行链路数据的时间-频率资源。另外，PUCCH(物理上行链路控制信道)/PUSCH(物理上行链路共享信道)是指一组资源元素或者一组携带UCI(上行链路控制信息)/上行链路数据的时间-频率资源。在本发明中，具体地，分配给或者属于PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH的时间-频率资源或资源元素(RE)被称为PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH RE或PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH/PUCCH/PUSCH资源。因此，在本发明中，由UE发送PUCCH/PUSCH意指上行链路控制信息/上行链路数据/随机接入信号在PUCCH/PUSCH上被发送。本发明中，由BS发送PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH意指下行链路数据/控制信息在PDCCH/PCFICH/PHICH/PDSCH上被发送。

另外，在本发明中，CRS(小区特有参考信号)/DMRS(解调参考信号)/CSI-RS(信道状态信息参考信号)时间-频率资源(或RE)是指携带CRS/DMRS/CSI-RS的时间-频率资源(或RE)、分配给CRS/DMRS/CSI-RS的RE或可用的RE。包括CRS/DMRS/CSI-RS RE的子载波被称为CRS/DMRS/CSI-RS子载波，并且包括CRS/DMRS/CSI-RS RE的OFDM符号被称为CRS/DMRS/CSI-RS符号。另外，在本发明中，SRS时间-频率资源(或RE)是指从UE发送到BS以携带用于测量在UE与BS之间形成的上行链路信道状态的探测参考信号(SRS)的时间-频率资源(或RE)。参考信号(RS)是指对UE和BS已知的并具有特殊波形的预定信号，并且被称为导频信号。

同时，在本发明中，小区是指其中基站、节点或天线端口提供通信服务的预定地理区域。相应地，在本发明中，与特定小区的通信可以是指与用于向所述特定小区提供通信服务的BS、节点或天线端口的通信。另外，特定小区的下行链路/上行链路信号是指来自用于向所述特定小区提供通信服务的BS、节点或天线端口的下行链路信号/到用于向所述特定小区提供通信服务的BS、节点或天线端口的上行链路信号。另外，特定小区的信道状态/质量是指在UE与用于向所述特定小区提供通信服务的BS、节点或天线端口之间形成的信道或通信链路的信道状态/质量。

图1是示出了用于在无线通信系统中使用的无线帧结构的图。具体地，图1的(a)示出了在3GPP LTE(-A)中的频分双工(FDD)中使用的无线帧的结构，并且图1的(b)示出了在3GPP LTE(-A)中的时分双工(TDD)中使用的无线帧的结构。

参照图1，在3GPP LTE(-A)使用的无线帧具有10ms(307200Ts)的长度，并且包括具有相同大小的10个子帧。可以对无线帧的10个子帧进行编号。Ts表示采样时间，并且被表示为Ts＝1/(2048*15kHz)。这些子帧中的每一个都具有1ms的长度并包括两个时隙。一个无线帧的20个时隙可以从0到19被顺序编号。这些时隙中的每一个都具有0.5ms的长度。将用于发送一个子帧的时间定义为传输时间间隔(TTI)。时间资源可以通过无线帧号(或无线帧索引)、子帧号(或子帧索引)、时隙号(或时隙索引)等进行划分。

无线帧可以根据双工模式被不同地配置。例如，在FDD模式中，由于根据频率来划分下行链路(DL)传输和上行链路(UL)传输，因此无线帧仅包括预定载波频率的预定频带中的DL子帧或UL子帧中的一个。在TDD模式中，由于按照时间来划分下行链路(DL)传输和上行链路(UL)传输，因此无线帧包括预定载波频率的预定频带中的DL子帧和UL子帧二者。

表1示出了在TDD模式中在无线帧内的子帧的DL-UL配置。

表1

在表1中，D表示DL子帧，U表示UL子帧，并且S表示特殊子帧。特殊子帧包括以下三个域：DwPTS(下行导频时隙)、GP(保护时段)和UpPTS(上行导频时隙)。DwPTS是为DL传输保留的时隙，并且UpPTS是为UL传输保留的时隙。

图2是示出了无线通信系统中的上行链路/下行链路(DL/UL)时隙结构的示例的图。具体地，图2示出了3GPP LTE(-A)系统的资源网格的结构。每个天线端口存在一个资源网格。

时隙在时域中包括多个正交频分复用(OFDM)符号，并且在频域中包括多个资源块(RB)。OFDM符号是指一个符号时隙。参照图2，在每个时隙中发送的信号可以由包括NDL/ULRB*NRBsc个子载波和NDL/ULsymb个OFDM符号在内的资源网格表示。NDLRB表示DL时隙中的资源块(RB)的数目，并且NULRB表示UL时隙中的RB的数目。NDLRB和NULRB取决于DL传输带宽和UL传输带宽。NDLsymb表示DL时隙中的OFDM符号的数目，NULsymb表示UL时隙中的OFDM符号的数目，并且NRBsc表示配置一个RB的子载波的数目。

根据多址接入方案，OFDM符号可以被称为OFDM符号、SC-FDM符号等。包括在一个时隙中的OFDM符号的数目可以根据信道带宽和CP长度进行各种改变。例如，在正常循环前缀(CP)的情况下，一个时隙包括7个OFDM符号。在扩展CP的情况下，一个时隙包含6个OFDM符号。虽然为了便于描述在图2中示出了包括7个OFDM符号的子帧的一个时隙，但是本发明的实施方式同样适用于具有不同数目的OFDM符号的子帧。参照图2，每个OFDM符号在频域中包括NDL/ULRB*NRBsc个子载波。子载波的类型可以被分成用于数据传输的数据子载波、用于参考信号传输的参考信号子载波和用于保护频带和DC分量的空子载波。用于DC分量的空子载波是未使用的，并且在产生OFDM信号的过程中或在频率上转换过程中被映射到载波频率f0。该载波频率也称为中心频率。

一个RB在时域中被定义为NDL/ULsymb(例如，7)个连续的OFDM符号，并且在频域中被定义为NRBsc(例如，12)个连续的子载波。作为参考，包括一个OFDM符号和一个子载波的资源被称为资源元素(RE)或音调(tone)。因此，一个RB包括NDL/ULsymb*NRBsc个RE。资源网格内的每个RE都可以由一个时隙内的索引对(k，l)唯一地限定。k是在频域中被施加从0到NDL/ULRB*NRBsc-1的索引，并且l是在时域中从0到NDL/ULsymb-1的索引。

在一个子帧中，分别位于该子帧的两个时隙中、同时占据相同的NRBsc个连续的子载波的两个RB被称为物理资源块(PRB)对。配置一个PRB对的两个RB具有相同的PRB编号(或相同的PRB索引)。VRB是被引入用于资源分配的逻辑资源分配单元。VRB具有与PRB的相同的大小。根据将PRB映射到VRB的方法，VRB被分类成集中式VRB和分布式VRB。集中式VRB被直接映射到PRB，因此VRB编号(VRB索引)直接对应于PRB编号。也就是说，nPRB＝nVRB。集中式VRB从0到NDLVRB-1被编号，并且NDLVRB＝NDLRB。因此，根据集中式映射方法，具有相同VRB编号的VRB被映射到在第一时隙和第二时隙中具有相同PRB编号的RRB。相反，分布式VRB通过交织被映射到PRB。因此，具有相同VRB编号的分布式VRB可以被映射到在第一时隙和第二时隙中具有不同PRB编号的RRB。分别位于一个子帧的两个时隙中并具有相同VRB编号的两个PRB被称为的VRB对。

图3是示出了在3GPP LTE(-A)系统中使用的下行链路子帧结构的图。

DL子帧在时域中被划分为控制区域和数据区域。参照图3，位于子帧的第一时隙的前面部分中的最多3(或4)个OFDM符号对应于控制区域。在下文中，DL子帧中用于PDCCH传输的资源区域被称为PDCCH区域。除了在控制区域中使用的OFDM符号以外的其它OFDM符号对应于被分配有物理下行链路共享信道(PDSCH)的数据区域。在下文中，DL子帧中可用于PDSCH传输的资源区域被称为PDSCH区域。在3GPP LTE中使用的DL控制信道的示例包括PCFICH(物理控制格式指示符信道)、PDCCH(物理下行链路控制信道)、PHICH(物理混合ARQ指示符信道)等。PCFICH在子帧的第一个OFDM符号中被发送并且携带与子帧内用于控制信道的发送的OFDM符号的数目有关的信息。PHICH携带HARQ ACK/NACK(确认/否定确认)作为对UL传输的响应。

经由PDCCH发送的控制被称为下行链路控制信息(DCI)。DCI包括UE或UE组的资源分配信息和其它控制信息。例如，DCI包括DL共享信道(DL-SCH)的传输格式和资源分配信息、UL共享信道(UL-SCH)的传输格式和资源分配信息、寻呼信道(PCH)上的寻呼信息、DL-SCH上的系统信息、更高层控制消息(诸如在PDSCH上发送的随机接入响应)的资源分配信息、UE组中的各个UE的Tx功率控制命令集、Tx功率控制命令、IP语音(VoIP)的激活指示信息等。由一个PDCCH携带的DCI的大小和用法可以根据DCI格式而改变，并且DCI的大小可以根据编码率而改变。

多个PDCCH可以在DL子帧的PDCCH区域中被发送。UE可以监视多个PDCCH。BS根据待向UE发送的DCI来决定DCI格式，并且附加循环冗余校验(CRC)到该DCI。根据PDCCH的所有者或用途，使用标识符(例如，无线网络临时标识符(RNTI))来掩码CRC。如果PDCCH是用于特定终端，则该特定终端的小区RNTI(C-RNTI)可以被掩码到CRC。另选地，如果PDCCH是用于寻呼消息，则寻呼指示标识符(P-RNTI)可以被掩码到CRC。如果PDCCH是用于系统信息(更具体地，系统信息块(SIB))，则系统信息标识符和系统信息RNTI(SI-RNTI)可以被掩码到CRC。如果PDCCH是用于随机接入响应，则随机接入-RNTI(RA-RNTI)可以被掩码到CRC。例如，CRC掩码(或加扰)在比特级下包括CRC与RNTI的XOR操作。

PDCCH在一个控制信道元素(CCE)上或多个连续的CCE的聚合(aggregate)上被发送。CCE是用于基于无线信道状态向PDCCH提供编码率的逻辑分配单元。CCE对应于多个资源元素组(REG)。例如，一个CCE对应于9个REG，并且一个REG对应于4个RE。4个QPSK符号被映射到每个REG。由RS所占用的RE不包括在REG中。因此，在给定的OFDM符号内的REG的数目根据存在/不存在RS而改变。REG概念也被用于其它DL控制信道(即，PCFICH和PHICH)。DCI格式和DCI比特数是根据CCE的数目来确定的。

CCE被编号并连续使用，并且为了简化解码，具有包括n个CCE的格式的PDCCH可以仅从具有与n的倍数相对应的编号的CCE开始。用于发送特定PDCCH(即，CCE聚合水平)的CCE的数目是由BS根据信道状态来确定的。例如，在用于具有良好DL信道的UE(例如，邻近于BS的UE)的PDCCH的情况下，一个CCE可能是足够的。然而，在用于具有差信道的UE(例如，位于小区边缘的UE)的PDCCH的情况下，需要8个CCE以获得足够的鲁棒性。

图4是示出了在3GPP LTE(-A)系统中使用的上行链路子帧结构的示例的图。

参照图4，UL子帧可以在频域中被划分为控制区域和数据区域。一个或若干个物理上行链路控制信道(PUCCH)可以被分配给控制区域，以便携带上行链路控制信息(UCI)。一个或若干个物理上行链路共享信道(PUSCH)可以被分配给UL子帧的数据区域，以便携带用户数据。UL子帧中的控制区域和数据区域也被分别称为PUCCH区域和PUSCH区域。探测参考信号(SRS)可以被分配给数据区域。SRS在时域中在UL子帧的最后一个OFDM符号上被发送，并且在该UL子帧的数据传输频带(即，数据区域)上被发送。根据频率位置/序列区分在相同子帧的最后一个OFDM符号上被发送/接收的若干个UE的SRS。

如果UE使用UL传输中的SC-FDMA方案，则为了保持单载波属性，在3GPP LTE版本8或版本9的系统中，PUCCH和PUSCH可以不在一个载波上被同时发送。在3GPP LTE版本10的系统中，可以由更高层指示对PUCCH和PUSCH的同时发送的支持。

在UL子帧中，与直流(DC)子载波相距较远的子载波被用作控制区域。换言之，位于UL传输带宽的两端处的子载波被用于发送上行链路控制信息。DC子载波是未被用于发送信号并在频率上转换过程中被映射到载波频率f0的分量。用于一个UE的PUCCH被分配给属于在一个载波频率上操作的资源的RB对，并且属于该RB对的RB占用两个时隙中的不同子载波。所分配的PUCCH由被分配给时隙边界处的PUCCH的RB对的跳频来表示。如果未应用跳频，则RB对占用相同的子载波。

由一个PUCCH携带的UCI的大小和用途可以根据PUCCH格式而改变，并且该UCI的大小可以根据编码率而改变。例如，可以定义下面的PUCCH格式。

表2

参照表2，PUCCH格式1系列和PUCCH格式3系列用于发送ACK/NACK信息，并且PUCCH格式2系列主要用于携带信道状态信息(诸如CQI(信道质量指示符)/PMI(预编码矩阵索引/RI(秩索引))。

图5例示了具有多根天线的无线通信系统的结构。

如图5的(a)所示，如果发射天线的数目增加到N_T并且接收天线的数目增加到N_R，则理论信道传输容量与天线的数目成正比地增加，不同于多根天线在发送器或接收器中被使用的情况。因此，能够提高传输速率并显著提高频率效率。随着信道传输容量增加，传输速率可以在理论上增加使用单天线时的最大传输速率R₀与速率增加率R_i的乘积。

等式1

R_i＝min(N_T，N_R)

例如，在使用4根发射天线和4根接收天线的MIMO通信系统中，可以在理论上获得是单天线系统的传输速率的4倍的传输速率。

使用数学模型更详细地描述MIMO系统中的通信方法。在上述系统中，假定存在N_T根发射天线和N_R根接收天线。

在发送信号时，如果存在N_T根发射天线，则发送信息片的最大数目是N_T。传输信息可以表示如下。

等式2

各个发送信息片可以具有不同的发射功率。如果各自的发射功率表示为则具有经调节的功率的发送信息可以表示如下。

等式3

\hat{s} = {[{\hat{s}}_{1}, {\hat{s}}_{2}, . . ., {\hat{s}}_{N}_{T}]}^{T} = {[P_{1} s_{1}, P_{2} s_{2}, . . ., {P_{N}}_{T} {s_{N}}_{T}]}^{T}

另外，可以使用发射功率的对角矩阵P表达如下。

等式4

假定待实际发送的N_T个传输信号通过向发送功率调节信息矢量施加权重矩阵W来进行配置。权重矩阵W用于根据传输信道状况向各个天线适当地分配传输信息。可以使用矢量X表示如下。

等式5

其中，W_ij表示第i根发射天线与第j条信息之间的权重。W也被称为预编码_矩阵。

如果存在N_R根接收天线，则天线的各自的接收信号可以表示如下。

等式6

y = {[y_{1}, y_{2}, . . ., {y_{N}}_{R}]}^{T}

在对MIMO无线通信系统的信道进行建模时，可以根据发送/接收天线索引来彼此区分这些信道。从发射天线j传递到接收天线i的信道表示为h_ij。在h_ij的索引顺序中，要注意的是接收天线的索引在发射天线的索引之前。

图5的(b)例示了从N_T根发射天线传递到接收天线i的信道。这些信道可以以矢量和矩阵的组合的形式来表示。在图5的(b)中，从N_T根发射天线传递到接收天线i的信道可以表示如下。

等式7

h_{i}^{T} = [h_{i 1}, h_{i 2}, . . ., {h_{iN}}_{T}]

因此，从N_T根发射天线传递到N_R根接收天线的所有信道可以表示如下。

等式8

加性高斯白噪声(AWGN)被添加到通过信道矩阵H的实际信道。添加至相应的N_R根接收天线的AWGN可以表示如下。

等式9

n = {[n_{1}, n_{2}, . . ., {n_{N}}_{R}]}^{T}

根据上述数学建模方法，接收信号可以被表示如下。

等式10

同时，表示信道状态的信道矩阵H的行数和列数由发射天线和接收天线的数目来确定。信道矩阵H的行数等于接收天线NR的数目，并且信道矩阵H的列数是等于发射天线N_T的数目。即，信道矩阵H是N_R×N_T的矩阵。

矩阵秩是由行数和列数中的较小者限定，其中，行和列是相互独立的。因此，矩阵秩不能大于行数或列数。信道矩阵H的秩rank(H)被限制如下。

等式11

rank(H)≤min(N_T，N_R)

当对矩阵进行特征值(Eigen value)分解时，可以给出秩的另一个定义为非零特征值的数目。类似地，当对矩阵进行奇异值分解时，秩可以被定义为非零奇异值的数目。因此，信道矩阵中的秩的物理意义可以是能够经由给定信道发送不同信息的元素的最大数目。

目前，各种无线设备在世界各地被广泛使用，使得服务类型的数目正在迅速增加。假定过去的无线电数据传输是基于音频数据(尤其是语音数据)实现的，则已经以各种形式(诸如音频、视频、照片和文件传输形式)开发出当前的无线电数据传输，使得数据传送速率指数地增加。照此，最近已经提出了用于提供更高的传送速率的无线通信标准。例如，作为下一代蜂窝通信的一个代表性示例的LTE(-A)能够使用OFDM和MIMO技术与另一方以比HSDPA的速度快12倍或以上的更高速度(即，1GB/s的最大传送速率)进行通信。然而，能够高速发送数据的无线通信标准能够在理想的环境因素(诸如速度、信道环境、时间/频率分配等)的前提下被实现。能够被用户实际体会到的数据传送速率比无线通信标准的最大速度低得多。具体地，考虑无线信道环境的无线通信设备的性能受到信号的收发器设备之间的信道环境的极大影响。代表性的示例可以是存在或不存在障碍、障碍的分布、设备移动速度等。在使用作为能够提高数据传送速率的一种重要技术的MIMO技术的情况下，由天线的设计和布置导致的设备限制会影响MIMO技术。

在各种环境和物理限制的情况下，能够放大RF信号的中继器可以被用于补偿无线设备的性能恶化。在使用普通RF中继器的情况下，已经使用了用于接收无线设备的RF信号、放大包括噪声和干扰在内的信号并重新发送经放大的信号的方法。图6是例示了普通RF中继器的概念图。

RF中继器通常位于第一无线设备与第二无线设备之间，如图7所示，功率放大器接收并放大第一无线设备的发送信号，并且将经放大的信号发送到第二无线设备。同时或另选地，功率放大器接收并放大第二无线设备的发送信号，并且将经放大的信号发送到第一无线设备。在这种情况下，术语“无线设备”可以概念上包括基站(BS)、用户设备(UE)及其等同物的全部。尽管RF中继器的Tx/Rx天线可以被嵌入到RF中继器中，假定中断信号发送的材料(例如，建筑物的外墙)位于第一无线设备与第二无线设备之间，则某些天线可以被安装在RF中继器外部以消除由信号传输材料造成的影响，使得这些天线可以通过导线耦接到信号放大器。

参照图7，位于第一无线设备附近的RF中继器的功能可以被分类为用于放大第一无线设备的传输信号并将经放大的信号发送到第二无线设备的第一功能(即，用于放大发送信号的功能)以及用于从第二无线设备接收并放大传输信号并且将经放大的信号传输到第一无线设备的第二功能(即，用于放大接收信号的功能)。本发明提出了一种用于使设备相邻型RF中继器能够优化Rx信号放大功能的信号中继器天线配置和链路产生方案。

将在下文中详细描述MIMO RF中继器系统的数学建模。通常，由N_tx根Tx天线和N_rx根Rx天线组成的MIMO信道可以在假定频率平坦衰落的频域内通过(N_rx×N_tx)矩阵(即，(N_rx乘以N_tx)矩阵)来进行建模。虽然MIMO信道被扩展到频率选择性宽带信道，但是它可以针对每个子帧被建模成(N_rx×N_tx)矩阵，并且针对每个子载波的独立的MIMO Tx/Rx方案可以被应用到MIMO-OFDM系统。因此，为便于描述，下面的描述可以基于窄带信道建模。将在随后描述以下结果被扩展到宽带的情况。

假定第二无线设备的Tx天线的数目被表示为N_tx，第一无线设备的Rx天线的数目被表示为N_rx，RF中继器的Rx天线的数目被表示为N_rx,REP，并且RF中继器的Tx天线的数目被表示为N_tx,REP。在这种情况下，第二无线设备与RF中继器之间的信道可以被建模成(N_rx,REP×N_tx)矩阵(H₁)，并且第一无线设备与RF中继器之间的信道可以被建模成(N_rx×N_tx,REP)矩阵(H₂)。假定RF中继器是用于将通过N_rx,REP根天线接收到的信号连接至N_tx,REP根天线并随后放大经连接得到的信号的线性系统，则结果可以被建模成(N_tx,REP×N_rx,REP)矩阵(F)。因此，假定通过第二无线设备的天线发射的信号被表示为(N_tx×1)向量(x)，则通过第一无线设备的天线接收到的(N_rx×1)向量(y)由下面的等式12表示。

等式12

y＝H₂FH₁x+H₂Fz₁+Z₂

在等式12中，z₁是通过RF中继器的Rx天线接收到的噪声和干扰，并且z₂是通过第一无线设备的Rx天线接收到的噪声和干扰。

如果第一无线设备位于靠近RF中继器，则可以改变第一无线设备的每根Rx天线与RF中继器的每根Tx天线之间的距离和波束图形方向。因此，信道H₁的各个元素具有不同于普通MIMO信道的不同平均量(average magnitude)。例如，假定第一无线设备的Rx天线和RF中继器的Tx天线被配置为如图9所示。假定第一无线设备被安装到RF中继器(即，如果第一无线设备被放置在RF中继器上)，则第一无线设备的第一Rx天线(Ant₁)将从RF中继器A的第一Tx天线(Ant_1,A)接收相对强的信号，并且第二Rx天线(Ant₂)将从RF中继器A的第二Tx天线(Ant_2,A)接收相对强的信号。

RF中继器的天线位置由于连续信道(H₂)的独特特性而极大地影响了RF中继器的性能。例如，假定RF中继器B被用于与第一无线设备进行通信，如图9所示，则第一无线设备的第一Rx天线的第一Rx天线(Ant₁)的Rx信号灵敏度可以比第二Rx天线(Ant₂)的Rx信号灵敏度高很多，从而导致了有效信道(对应于等式12的H₂FH₁)的失真和第一无线设备的MIMO性能的恶化。更详细地，有效信道被形成为好像只有一根Tx天线被使用，即使第一无线设备在使用RF中继器B的情况下具有两根Rx天线，使得获得足够的空间分集增益可能是困难的。

假定RF中继器的天线位置被精心设计，则尽管第一无线设备的多根天线的空间相关特性差，但是RF中继器能够克服差的空间相关特性，使得MIMO性能能够被最优化。例如，虽然第一无线设备的Rx天线之间的相关性非常高，但是假定RF中继器的Tx天线在一对一的基础上邻近于第一无线设备的Rx天线并且RF中继器的Rx天线之间的相关性低，则能够获得以下效果：第一无线设备的差相关性Rx天线被替换为RF中继器的高性能Tx天线。也就是说，等式12中对应于有效信道的H₂FH₁的Rx相关性可以通过与RF中继器的Tx天线的信号传输(信道)特性相对应的F值的设计优化而减小或者将RF中继器的Tx天线的物理位置与第一无线设备的Rx天线相匹配而减小，并且因而连续信道H₁被对角化。因此，RF中继器的Tx天线必须在一对一的基础上从物理上或算法上映射到第一无线设备的Rx天线，以便建立链路。假定RF中继器被普遍使用，则难以将物理天线位置与各种第一无线设备相匹配。因此，本发明的实施方式公开了如下提议。

提议：RF中继器被配置为具有比Rx天线更多的Tx天线(N_rx,REP<N_tx,REP)，并且可以在必要时将用于将通过RF中继器的Rx天线接收到的信号连接到待发送到各根Tx天线的信号的方案改变为另一个方案。RF中继器从多根Tx天线当中选择M根Tx天线(其中，M≤N_tx,REP)，并且连接/放大通过每根Rx天线接收到的信号。在这种情况下，正(+)整数M被决定为以下参数中的一个：N_rx、N_tx,REP、N_rx,REP、或者小于(N_tx,REP)且等于或大于1的任意整数。

N_rx是第一无线设备的Rx天线的数目。

N_tx,REP是RF中继器的Tx天线的数目。

N_rx,REP是RF中继器的Rx天线的数目。

所述任意整数小于(N_tx,REP)且等于或大于1。

如果在Rx链路的产生期间M小于N_tx,REP，则下列基准中的至少一个可以被用作用于选择RF中继器的Tx天线的基准。

-第一基准：RF中继器的多根Rx天线的、对于第一无线设备的Rx信号的Rx质量。

-第二基准：第一无线设备的每根Rx天线的、对于从RF中继器到第一无线设备的Tx信号的Rx质量(其需要第一无线设备的反馈)。

-第三基准：与预选择的Tx天线的天线组合特性(例如，天线之间的距离、天线之间的相关性、第一无线设备的天线结构的统计特性)。

当RF中继器同时使用第一无线设备的Rx信号放大功能和Tx信号放大功能时，第一基准被更有效地使用。如果RF中继器还能够执行第一无线设备的Tx信号放大功能，则RF中继器可以测量RF中继器的多根Rx天线的Rx质量，并且根据测量结果估计第一无线设备的Tx天线的位置。因为大多数无线设备的Tx天线也能够用作Rx天线，所以第一无线设备的Tx天线的位置可以基于在与第一无线设备的Tx信号相关联的RF中继器的各个位置处获得的Rx质量被确定为是第一无线设备的Rx天线的位置。因此，位于RF中继器的优越Rx信号质量的位置处的Tx天线可以针对第一无线设备的发送被选择。

虽然第一基准被认为是当RF中继器能够放大Tx/Rx信号时的优越方法，但是仅使用第一基准在某些情况下被认为是不够的。具体而言，LTE Rel-8UE已经被广泛地引入市场，并且每个LTE Rel-8UE包括一根Tx/Rx天线和一根Rx专用天线。因此，假定第一基准被应用到LTE Rel-8UE的RF中继器，则尽管能够通过上行链路导出相应UE的Tx/Rx天线的位置，但是不可能识别Rx专用天线的位置。

第二基准公开了用于克服第一基准的限制的明确方法。第二基准可以针对RF中继器的每根Tx天线的Tx信号使用第一无线设备的Rx质量。也就是说，第一无线设备可以测量RF中继器的每根Tx天线的Tx信号的质量，并且向RF中继器通知Tx信号质量。第二基准是用于识别第一无线设备的Rx天线位置的最明确的方法。

用作另一个天线选择方法的第三基准可以选择待使用第一基准或其它基准进行选择的M根天线中的某些，并且可以使用待使用与预选择的天线有关的关系进行选择的剩余的天线。例如，针对LTE Rel-8UE，在N_tx,REP＝9且M＝N_rx＝2的情况下，下列步骤可以被执行如下。

第一步骤：针对第一无线设备的Tx信号测量RF中继器的Rx质量，使得一个RF中继器的Tx天线被选择。

第二步骤：鉴于与在第一步骤中选择的与Tx天线有关的关系(例如，距离、相关性以及对天线配置的统计特性)来选择其余8根Tx天线中的一根。

也就是说，根据第三基准，当基于任意基准从M根Tx天线当中选择一些Tx天线时，鉴于与预选择的与Tx天线有关的关系来选择剩余的天线。Tx天线之间的距离、Tx天线之间的相关性以及第一无线设备的天线配置的统计特性可以用作上述关系的示例。例如，能够从与预选择的Tx天线相间隔开预定或更大距离而同时具有预定或更小空间相关性的多根天线当中选择剩余的天线。根据另一个示例，基于预选择的Tx天线的位置考虑第一无线设备的天线配置的统计特性，能够主要地选择位于与具有与第一无线设备的剩余Rx天线有关的最高Rx天线存在可能性的位置相靠近的位置的天线。

根据本发明提出的接收(Rx)链路产生方案，如果最佳Rx链路产生方案曾经被决定，则在第一无线设备的位置可能被改变或者不会发生用于将第一无线设备改变为另一个设备的事件的限度内，能够保持上述传输链路产生方案。

图10示意性地示出了各种链路判定方案。RF中继器的Tx/Rx天线的数目应当大于第一无线设备的Rx天线的数目(即，N_rx,REP>N_rx和N_tx,REP>N_rx)，使得性能可以被最大化。因此，在图10中假定N_tx＝2，N_rx＝2，N_tx,REP＝9和N_rx,REP＝4。根据本发明的链路判定方案是指从RF中继器的角度用于将通过Rx天线接收到的多个Rx信号映射到多根Tx天线的方法，并且被大致分类为链路分散和链路组合。

图10的(a)示出了M＝N_rx,REP的情况。在N_tx,REP>M的情况下，需要“选择Tx天线”。也就是说，在N_tx,REP根Tx天线当中的仅M根Tx天线是根据第一无线设备的特性来选择的，并且被连接到各个Rx天线，从而导致链路产生。

图10的(b)示出了M＝N_tx,REP的情况。在M>N_rx,REP的情况下，能够按照实现链路分散这样的方式通过多根Tx天线来使一根Tx天线进行发送。在本说明书中，术语“链路”是指其中通过Rx天线(或Rx天线端口)接收到的信号被发送到Tx天线(或Tx天线端口)的连接。因此，术语“链路”可以与术语“Rx信号”互换地使用。

RF中继器的链路分散方案可以不考虑第一无线设备的特性而被配置，或者可以根据第一无线设备的天线特性被自适应地配置。在后一种情况下，根据到第一无线设备的天线特性，RF中继器可以确定哪些Rx信号将被分散给更多的信号(即，链路排序)或哪些Rx天线将被分组(即，链路分组)。例如，虽然图10的(b)的三个Rx信号中的每一个被连接到两根Tx天线，但是一个Rx信号被连接到三根Tx天线。在这种情况下，根据基准中的哪一个被用作用于选择链路被分散给4个Rx信号当中的三个部分的选择基准，或者根据如何将9根Tx天线分成4组以便产生链路，可以改变第一无线设备的MIMO性能。因此，后一情况可以考虑每个RF中继器的Tx天线和与链路分散方案相关联的第一无线设备的Rx天线(Tx/Rx天线)之间的信道质量和/或优选。

参照RF中继器的每根Tx天线与第一无线设备的Rx天线之间的优选，与第一无线设备的第二Rx天线相比，图10的(b)中所示的RF中继器的第一到第五根Tx天线位于更靠近第一无线设备的第一Rx天线的位置，从而优选第一Rx天线，并且与第一无线设备的第一Tx天线相比，RF中继器的第六到第九根Tx天线位于更靠近第一无线设备的第二Rx天线的位置，从而优选第二RX天线。能够考虑这样的Rx天线优选来执行链路分组。

例如，为了减小Rx天线之间的相关性，具有相同的优选Rx天线的Tx天线可以被分成一组。相反，为了外部信道(H₁)的稳定性瞬时信道不平衡(以追求空间复用)，具有相同的优选Rx天线的Tx天线可以按照使得这些Tx天线属于不同的组的方式来进行分组。

在第一无线设备的天线优选和Tx/Rx天线之间的RF信道质量可以被用作用于决定链路分散方案的重要要素。信号强度、SNR、SINR等可以被用作上述质量的示例。通常，虽然上述质量可以指示从RF中继器的每根Tx天线到第一无线设备的所有Rx天线的信号的质量，但是所述质量还可以包括通过第一无线设备的每根Rx天线接收到的信号的质量。在后一种情况下，如果天线增益由于第一无线设备的Rx天线之间的物理特性而彼此不同，则上述质量在必要时也可以包括这样的差异。

在前者的情况下，RF中继器的9根Tx天线中的某些Tx天线距离第一无线设备的所有Rx天线较远，使得信道质量可能被恶化。Tx/Rx天线之间的RF信道质量的差异可以被用于天线排序或天线分组。例如，为了最大化第一无线设备的Rx分集，能够以各个Tx天线组的Tx/Rx质量能够被均等化这样的方式来执行分组。在这种情况下，在使用高质量的Tx天线的情况下，Tx天线中的少数可以包括单个组，或者预定数目的高质量Tx天线可以被分成不同的组。

相反，为了在低R_X-信号灵敏度区域处稳定第一无线设备的信号，可以执行分组以有意实现各个Tx天线组的非一致的Tx/Rx质量。例如，当在第一无线设备中存在一个初级Rx天线和一个次级Rx天线时，对来自优选初级Rx天线的Tx天线当中的均具有相对高的信道质量的某些Tx天线进行分组，使得稳定的无线连接能够得到保证。

图10的(a)示出了M＝N_rx的情况。在这种情况下，如果N_rx,REP>M，则多个Rx信号同时被整合成一个Rx信号，同时进行Tx天线选择过程，使得连接到一根Tx天线的链路合并过程得以实现。链路合并可以不考虑第一无线设备的特性而配置，或者可以根据第一无线设备的天线特性被自适应地配置。在后一种情况下，链路合并方法可以根据RF中继器的每根Tx天线与第一无线设备的天线(Rx天线或Tx/Rx天线)之间的信道质量而变化。例如，在N_rx,REP＝3和M＝N_rx＝2的情况下，来自三个Rx信号当中的两个Tx信号被合并且链接到一根Tx天线，而剩下的一个Rx信号可以被链接到一根Tx天线。性能可以能根据三个Tx信号中的哪两个将被彼此合并而改变。假定已经从多根Tx天线当中选择了两根Tx天线，两根Tx天线中的一根被合并并连接到两个Rx信号，而另一个被连接到仅剩下的一个Rx信号。假定当RF中继器向第一无线设备发送信号时从两个功率放大器获得的增益彼此相等，经合并的链路能够导致两条链路的质量的平均。也就是说，当信号合并的数目增加时，信道硬化现象由于更高的多样性而变得严重(即，信道质量的瞬时变动变得更小)。假定上述现象被应用到链路合并方法，则实施方式可以根据两根选择的Tx天线控制第一无线设备，以针对更高Rx质量天线执行更多或更少的链路合并。

尽管在图10中未示出，但是由于硬件设计导致的选择的Tx天线的数目可以被固定到任意的整数(其中，1≤整数<N_tx,REP)。在这种情况下，根据RF中继器的Rx天线数目(N_rx,REP)与M值之间的关系，“链路合并”或“链路分散”可以与“Tx天线选择”一起被实现。

如果本发明所提出的天线配置和RF中继器的Rx信号链路产生方案被扩展到宽带系统，则针对不同Rx信号的链路产生方案和/或天线配置可以按照频段(能够用诸如频带、子频带、RB、载波、子载波等这样的各种频率单元来替换)进行设计。但是，考虑到实现复杂性和相关联的性能增益权衡(trade-off)，上述方法被认为是用于将相同链路产生方法应用到所有频带的好方法。

图11是例示了基于信号放大方案的RF中继器的电路图。在图11中，假定第一无线设备是蜂窝UE，则第二无线设备是eNB或BS，并且N_tx,REP＝4和N_rx,REP＝2。

在图11中，RF中继器执行第一无线设备的Tx信号放大功能和第一无线设备的Rx信号放大功能二者。本发明所提出的链路产生方案对应于用于控制与Rx信号放大功能相对应的下行链路产生模块的方法。在图11的示例中，从第一无线设备的Tx信号放大功能的观点看的RF中继器的Rx天线在功能上与从第一无线设备的Rx信号放大功能的观点看的RF中继器的Tx天线相同。因此，针对Tx信号放大功能选择的RF中继器的Rx天线可以与针对Rx信号放大功能选择的Tx天线相同。

仿真

为了验证本发明的实施方式的技术效果，仿真结果如下。

[1.1：仿真设置]

-假定使用针对每个链路使用两根天线(或两个天线端口)的环境，即，N_tx＝N_rx,REP＝N_tx,REP＝N_rx＝2。

-除了第一无线设备(UE)的Rx天线以外，假定不存在空间相关性。

-RF中继器假定简单的A/F(即，F＝I)。

A/F是指用于放大和转发的方案。

[1.2：仿真1]

第一无线设备与RF中继器之间的信道(H₁)被逐渐对角化，并且有效信道(H₂FH₁)的Rx天线之间的相关性被观察到。图12示出了上述观察的结果。在这种情况下，提升因子(BF：boost factor)指示信道(H₂)的对角线元素比非对角线元素平均来说大多少。例如，如果BF被设置为3dB(BF＝3dB)，则这意味着对角线元素的大小比非对角线元素平均来说大两倍。也就是说，信道(H₂)的对角化程度与增加的BF成正比地逐渐增加。正如能够从图12中的模拟结果看出的，随着第一无线设备与RF中继器之间的信道(H₂)被逐渐对角化，能够认识到有效信道的Rx天线之间的相关性逐渐减小。在这种情况下，对角化第一无线设备与RF中继器之间的信道(H₂)意指第一无线设备的Tx天线在一对一的基础上被映射到RF中继器的Rx天线。另外，当Rx天线之间的相关性增加时，通过信道(H₂)的对角化得到的增益也增加。在图12中，R被称为第一无线设备的Rx天线的相关性。如果信道(H₂)没有被提升BF，即，如果第一无线设备与RF中继器之间的距离足够远，则R等于信道(H₂)的接收相关性。在参照图12时，当提升因子为零(0)时，信道(H₂FH₁)的Rx信道相关性等于R的值。如果信道(H₂)提升了BF，则应用越高的BF，就获得越小的信道(H₂FH₁)的Rx信道相关性。

当第一无线设备(诸如移动电话)被用于小面积的无线通信环境(诸如汽车内部)中时，第一无线设备的Rx天线的相关性比在大面积的无线通信环境中使用的第一无线设备的Rx天线的相关性高。就这一点而言，需要减小第一无线设备的Rx天线的相关性，以便提高数据吞吐量，即，需要提升。换句话说，根据本申请的实施方式，如果RF中继器被用在小面积的无线通信环境(诸如汽车内部)中，信道(H₂)能够被提升，如图12所示。

此外，响应于信道(H₁)的BF的基于SNR的信道容量的试验结果如下。参照等式12，如果信道(H₁)具有高SNR，即，如果第一无线设备与RF中继器之间的噪声和干扰(即，z₂)能够忽略不计，则等式12可以由以下的等式13表示。

等式13

y＝H₂FH₁x+H₂Fz₁＝H₂F(H₁x+z₁)

也就是说，第一无线设备的接收信号(y)是通过将用作连续信道的上述信道(H₁)的对角化效果反映到第二无线设备的Tx信号和第二无线设备的噪声/干扰两者来获得的。因此，当信道(H₁)的SNR增加时，仅能够得到由根据本发明的实施方式的链路产生方案获得的增益和仅由RF中继器的Rx天线导致的增益，如图13所示。

[1.3：连续信道(H₁)的建模方法]

响应于第一无线设备(UE)的每根Rx天线与RF中继器的每根Tx天线之间的距离(d)，对相对路径损耗进行建模。如果第一无线设备的天线位置与RF中继器的天线位置相同，则假定d＝0。假定在d＝0处的相对路径损耗被设置为0dB。假定相对路径损耗可以由下面的等式14表示。

等式14

pathloss(dB)＝17(exp(-0.2d)-1)

另外，产生具有一般LoS(视线)环境的MIMO信道，并且反射响应于第一无线设备的每根Rx天线与RF中继器的每根Tx天线之间的距离(d)的相对路径损耗值，从而能够产生作为结果的MIMO信道。

此外，假定与第一无线设备相比，由RF中继器的Rx-Tx天线所造成的RF中继器的功率放大和改进的信号放大增益中的每个被表示为5dB，第一无线设备与RF中继器之间的平均路径损耗被表示为15dB，并且RF中继器与第二无线设备之间的SNR被表示为2dB。此外，第一无线设备与RF中继器之间的参考SNR被可变地设置为假定两个设备之间没有路径损耗时的SNR。此外，第一无线设备与第二无线设备之间的每个Tx/Rx天线都被设置为2。假定RF中继器的外部天线(即，用于与第二无线设备通信的Tx/Rx天线)的数目被设置为2。另外，根据待在该仿真中使用的链路产生方案，使用待在图15至图17中显示的“等增益分配器”、待在图15至图17中显示的“最佳链路选择器(理想的)”和待在图15至图17中显示的“最佳链路选择器(tx+随机)”。

[1.4：仿真2]

图14示出了用于对本发明的实施方式的效果进行实验的RF中继器和第一无线设备(UE)的示例性模型。图14的(a)、图14的(b)和图14的(c)示出了RF中继器的天线位置，并且图14的(d)、图14的(e)和图14的(f)示出了第一无线设备的天线位置。假定各个天线位置由正交坐标来表示，则结果是(a)(0，0)，(b)(-5，0)，(5，0)(c)(0，0)，(-5，0)，(5，0)，(0，-5)，(0，5)，(-5，5)，(5，5)，(5，-5)，(-5，-5)，(d)(-4，4)，(4，-4)，(e)(0，4)，(0，-4)，(f)(4，0)和(-4，0)。另外，为了描述的方便和本发明的更好理解，该仿真假定RF中继器具有与第一无线设备的相同的大小。

图14中所示的RF中继器与第一无线设备的组合，(a)-(d)、(b)-(e)和(c)-(F)模拟结果被分别显示在图15、图16和图17中。

将在下文中参照图15来描述图14中的(a)-(d)组合的模拟结果。当第一无线设备与RF中继器之间的参考SNR逐渐增加时，信道容量与有效SNR几乎是相同的。参照图15的(a)，使用RF中继器而获得的增益明确地出现。在使用低参考SNR的情况下，与“最佳链路选择器”相对应的链路产生方案具有最佳效果。尽管图15的(b)中所示的有效SNR的仿真结果类似于图15的(a)，但是有效SNR的改进程度(效果)小于信道容量的改进程度(效果)。

图16示出了图14的(b)-(e)组合的模拟结果。不同于图15中的结果，就有效SNR方面而言，由于在RF中继器的天线布置之间的差异，“固定单天线”比“固定双天线”更优选。相比于固定单天线，固定双天线由于天线之间的长距离而具有差的SNR性能，并且由于保证了空间维度而具有优异的信道容量。其余结果类似于图15中的结果。

图17示出了图14中所示的(c)-(f)组合的模拟结果。在图17中，双链路(由图17的(a)和图17的(b)中的“固定双天线”线表示)的性能几乎类似于最佳性能链路(由图17的(a)和图17的(b)中的“最佳链路选择器(理想的)”线表示)的选择。这两个示例表明相同的RF中继器的Rx天线被选择。

[1.5：仿真3]

将在下文中参照图18至图20来描述N_rx,REP＝2被改变为N_rx,REP＝4的仿真。将在下文中参照图18来描述针对仿真3的四个方案。

图18的(a)示出了相同增益分配方案，其中相同的增益被加到RF中继器的所有Rx天线的Rx信号并映射到M个RF中继器的Tx天线。在随后将描述的图19中，示出了“等增益分配器”。根据图18的(b)的方案，通过RF中继器的所有Rx天线接收到的Rx信号当中的具有最佳Rx质量的N_rx,REP个信号(链路)(其中N_rx,REP＝4)被选择并映射到RF中继器的Tx天线，并且被映射到RF中继器的Tx天线。在图19中，示出了“最佳N_rx,REP链路选择器”。根据图18的(c)的方案，通过RF中继器的所有Rx天线接收到的Rx信号当中的具有最佳Rx质量的N_rx信号(链路)(其中，图18的(c)中的N_rx＝2)被选择，并且被映射到RF中继器的Tx天线。在图19中，示出了“最佳N_rx链路选择器”。图18的(d)和图18的(e)示出了用于基于UL信道的质量选择M值的方案。可以基于从第一无线设备到RF中继器的UL信号来测量UL信道质量。参照图18的(d)和图18的(e)，RF中继器的DL Tx天线可以被用作UL Rx天线。因此，在图18的(d)中，选择具有最佳Rx信号质量的N根Rx天线作为DL Tx天线，并且可以随机选择其余的N_rx,REP-n根Tx天线。在图19中，示出了“基于UL的最佳N_rx,REP链路选择器”。此外，在图18的(e)中，可以选择在上行链路上具有最佳Rx信号质量的N根Rx天线作为DL Tx天线，并且可以随机选择其余的N_rx-n根Tx天线。在图19中，示出了“基于UL的最佳N_rx链路选择器”。

图19的(a)示出了图14中的(a)-(d)组合的仿真结果。图19的(b)示出了图14中的(b)-(e)组合的仿真结果。图19的(c)示出了图14中的(c)-(f)组合的仿真结果。根据分析结果，信道容量的顺序是：最佳N_rx链路选择器→最佳N_rx,REP链路选择器→基于UL的最佳N_rx,REP链路选择器→等增益分配器→基于UL的最佳N_rx链路选择器。也就是说，假定RF中继器正确识别第一无线设备的Rx天线的位置，则优选的是在响应于第一无线设备的Rx天线的数目来选择Rx链路。假定识别出第一无线设备的Rx天线中的某些Rx天线的位置，则更优选的是针对其位置未知的特定Rx天线来获得预定程度的分集增益。

图20是被配置为实现本发明的示例性实施方式的发送装置10和接收设备20的框图。参照图21，发送装置10和接收装置20分别包括：射频(RF)单元13和23，其用于发送和接收携带信息、数据、信号和/或消息的无线电信号；存储器12和22，其用于存储与无线通信系统中的信通有关的信息；以及处理器11和21，其可操作地连接到RF单元13和23以及存储器12和22并被配置为控制存储器12和22和/或RF单元13和23，以便执行本发明的上述实施方式中的至少一个。

存储器12和22可以存储用于处理和控制处理器11和21的程序，并且可以临时存储输入/输出信息。存储器12和22可以被用作缓冲器。

处理器11和21控制发射设备10或接收设备20中的各个模块的总体操作。处理器11和21可以执行各种控制功能以执行本发明。处理器11和21可以是控制器、微控制器、微处理器或微型计算机。处理器11和21可以由硬件、固件、软件或其组合来实现。在硬件配置中，在处理器11和21中可以包括专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)或现场可编程门阵列(FPGA)。如果使用固件或软件来实现本发明，则固件或软件可以被配置为包括执行本发明的功能或操作的模块、步骤、功能等。配置为执行本发明的固件或软件可以被包括在处理器11和21中或存储在存储器12和22中，以便由处理器11和21驱动。

发送设备10的处理器11由处理器11或连接到处理器11的调度器来进行调度，并且对待发送到外部的信号和/或数据进行编码和调制。经编码和调制的信号和/或数据被发送给RF单元13。例如，处理器11通过解复用、信道编码、加扰和调制将待发送的数据流转换成K层。经编码的数据流也被称为码字，并且相当于传输块，该传输块是由媒体接入控制(MAC)层提供的数据块。一个传输块(TB)被编码成一个码字，并且每个码字都以一个或多个层的形式被发送到接收设备。针对频率上转换，RF单元13可以包括振荡器。RF单元13可以包括Nt根(其中Nt是正整数)Tx天线。

接收设备20的信号处理过程是发送设备10的信号处理过程的相反过程。在处理器21的控制下，接收设备10的RF单元23接收由发送设备10发送的RF信号。RF单元23可以包括Nr(其中Nr是正整数)根Rx天线，并且将通过接收天线接收到的每个信号频率下转换为基带信号。RF单元23可以包括用于频率下转换的振荡器。处理器21对通过接收天线接收到的无线电信号进行解码和解调，并且恢复发送设备10希望发送的数据。

RF单元13和23包括一根或更多根天线。天线执行用于将由RF单元13和23处理的信号发送到外部的功能或者从外部接收无线电信号以将这些无线电信号传送到RF单元13和23的功能。天线也可以被称为天线端口。每根天线可以对应于一根物理天线，或者可以由多于一根的物理天线元件的组合来配置。通过每根天线发射的信号不能由接收设备20分解。通过天线发射的参考信号(RS)限定从接收设备20角度看的对应的天线，并且使接收设备20能够执行用于天线的信道估计，不管信道是来自一根物理天线的单RF信道还是来自包括该天线的多个物理天线元件的复合信道。也就是说，天线被限定为使得在天线上发射符号的信道可以从在相同的天线上发射另一个符号的信道而导出。支持使用多根天线来发射和接收数据的MIMO功能的RF单元可以连接到两根或更多根天线。

在本发明的实施方式中，UE在上行链路上用作发送设备10并且在下行链路上用作接收设备20。在本发明的实施方式中，eNB或BS在上行链路上用作接收设备20并且在下行链路上用作发送设备10。此外，在本发明的实施方式中，RF中继器可以在上行链路上作为发送设备10来操作并且在下行链路上作为接收设备20来操作。此外，RF单元13或23可以包括Tx/Rx天线，如图18所示，并且处理器11或21可以执行或实现本发明的示例性实施方式(诸如上述的链路产生和/或链路选择)。

更具体地，发送设备10或接收设备20可以是用于在无线通信系统中从基站(BS)接收下行链路(DL)信号并将所接收的DL信号发送给用户设备(UE)的装置。该装置可以包括RF单元(13或23)，所述RF单元(13或23)包括被配置为从BS接收DL信号的多根接收天线和被配置为将所接收的DL信号发送给UE的多根发射天线。该装置可以包括处理器(11或21)，所述处理器(11或21)被配置为将所接收的DL信号映射到多根发射天线当中的至少一根发射天线。所述处理器可以被配置为从多根发射天线(N_tx,REP根Tx天线)中选择M根发射天线，并且将所接收的DL信号映射到所述M根Tx天线。

发射天线的数目(N_tx,REP)可以比接收天线的数目(N_rx,REP)大。M可以是被用于发送所接收的DL信号的发射天线的数目。

另外或另选地，如果M大于接收天线的数目(N_rx,REP)，则处理器可以被配置为分散所接收的DL信号当中的至少一个所接收的DL信号，并且将包括所分散的信号在内的所接收的DL信号映射到M根发射天线，并且

另外或另选地，如果M小于Rx天线的数目(Nrx,REP)，则处理器可以被配置为将所接收的DL信号当中的至少两个所接收的DL信号进行组合，并且将包括经组合的信号在内的所接收的DL信号映射到M根发射天线。所述至少两个所接收的DL信号可以被组合或者所述至少一个所接收的DL信号可以基于在UE的接收天线中的每根与多根发射天线中的每根之间的信道质量被分散。

另外或另选地，M可以被决定为以下中的一个：UE的接收天线的数目(N_rx)；接收装置的接收天线的数目(N_rx,REP)；接收装置的发射天线的数目(N_tx,REP)；以及等于或大于1且小于N_tx,REP的整数。

另外或另选地，M可以基于以下中的一个被决定：(a)从UE向接收装置发送的信号的质量；(b)在UE中从接收装置所接收的信号的质量；以及(c)与基于(a)或(b)预选择的发射天线相关联的关系。

另外或另选地，与预选择的发射天线相关联的关系可以包括以下中的至少一个：预选择的发射天线与待选择的M根发射天线之间的距离；预选择的发射天线与待选择的M根发射天线之间的相关性；以及UE的天线配置的统计特征。

另外或另选地，处理器可以被配置为接收UE的多根接收天线与多根发射天线之间的信道质量的信息。

可以按照本发明的各个实施方式被单独执行或者本发明的两个或更多个实施方式被同时执行的方式来实现用作发射器或接收器的详细的UE或BS结构。

已经给出了本发明的示例性实施方式的详细描述，以使得本领域技术人员能够实现和实践本发明。尽管已经参照示例性实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将要领会的是，在不脱离在所附权利要求中描述的本发明的精神或范围的情况下可以对本发明进行各种修改和变型。例如，本领域技术人员可以按照相互组合的方式使用上述实施方式中描述的各种构造。因此，本发明不应该局限于本文中描述的特定实施方式，而应该符合与本文中公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

发明的模式

已经按照用于执行本发明的最佳方式描述了各个实施方式。

工业实用性

根据本发明的实施方式的用于发送和接收下行链路信号的方法和装置能够被应用于UE、BS(eNB)、射频(RF)中继器或无线通信系统中的其它通信设备。

Claims

1.一种用于在无线通信系统中从基站(BS)接收下行链路(DL)信号并向用户设备(UE)发送所接收的DL信号的装置，所述装置包括：

多根接收天线，其被配置为从所述BS接收DL信号；

处理器，其被配置为将所接收的DL信号映射到至少一根发射天线；以及

多根发射天线，其被配置为向所述UE发送所接收的DL信号，

其中，所述处理器被配置为从所述多根发射天线(N_tx,REP根T_X天线)当中选择M根发射天线，并且将所接收的DL信号映射到所述M根发射天线，并且

所述发射天线的数目(N_tx,REP)大于所述接收天线的数目(N_rx,REP)，并且M是用于发送所接收的DL信号的发射天线的数目。

2.根据权利要求1所述的装置，其中：

如果M大于所述接收天线的数目(N_rx,REP)，则所述处理器被配置为分散所接收的DL信号当中的至少一个所接收的DL信号，并且将包括所分散的DL信号在内的所接收的DL信号映射到所述M根发射天线，以及

如果M小于所述Rx天线的数目(N_rx,REP)，则所述处理器被配置为将所接收的DL信号当中的至少两个所接收的DL信号进行组合，并且将包括经组合的DL信号在内的所接收的DL信号映射到所述M根发射天线，

其中，基于在所述UE的接收天线中的每根与多根发射天线中的每根之间的信道质量，所述至少两个所接收的DL信号被组合或者所述至少一个所接收的DL信号被分散。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，M被决定为以下中的一个：所述UE的接收天线的数目(N_rx)；所述接收装置的接收天线的数目(N_rx,REP)；所述接收装置的发射天线的数目(N_tx,REP)；以及等于或大于1且小于N_tx,REP的整数。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，M基于以下中的一个被决定：(a)从所述UE向所述接收装置发送的信号的质量；(b)在所述UE中从所述接收装置接收的信号的质量；以及(c)与基于(a)或(b)预选择的发射天线相关联的关系。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，与所述预选择的发射天线相关联的关系包括以下中的至少一个：所述预选择的发射天线与待选择的所述M根发射天线之间的距离；所述预选择的发射天线与待选择的所述M根发射天线之间的相关性；以及所述UE的天线配置的统计特征。

6.根据权利要求2所述的装置，其中，所述处理器被配置为接收所述UE的多根接收天线与所述多根发射天线之间的信道质量的信息。

7.一种用于使用配置为在无线通信系统中从基站(BS)接收下行链路(DL)信号并向用户设备(UE)发送所接收的DL信号的装置发送DL信号的方法，所述方法包括以下步骤：

通过多根接收天线从所述BS接收的DL信号，将所接收的DL信号映射到多根发射天线当中的至少一根发射天线；以及

其中，所述映射包括：

从所述多根发射天线当中选择M根发射天线，并且将所接收的DL信号映射到所述M根发射天线，并且

8.根据权利要求7所述的方法，其中：

如果M大于所述接收天线的数目(N_rx,REP)，则分散所接收的DL信号当中的至少一个所接收的DL信号，并且将包括所分散的DL信号在内的所接收的DL信号映射到所述M根发射天线，以及

如果M小于所述Rx天线的所述数目(N_rx,REP)，则将所接收的DL信号当中的至少两个所接收的DL信号进行组合，并且将包括经组合的DL信号在内的所接收的DL信号映射到所述M根发射天线，

其中，基于在所述UE的接收天线中的每根与多根发射天线中的每根之间的信道质量，将所述至少两个所接收的DL信号进行组合或者分散所述至少一个所接收的DL信号。

9.根据权利要求7所述的方法，其中，M被决定为以下中的一个：所述UE的接收天线的数目(N_rx)；所述接收装置的接收天线的数目(N_rx,REP)；所述接收装置的发射天线的数目(N_tx,REP)；以及等于或大于1且小于N_tx,REP的整数。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，M基于以下中的一个被决定：(a)从所述UE向所述接收装置发送的信号的质量；(b)在所述UE中从所述接收装置接收的信号的质量；以及(c)与基于(a)或(b)预选择的发射天线相关联的关系。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，与所述预选择的发射天线相关联的关系包括以下中的至少一个：所述预选择的发射天线与待选择的所述M根发射天线之间的距离；所述预选择的发射天线与待选择的所述M根发射天线之间的相关性；以及所述UE的天线配置的统计特征。

12.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

接收所述UE的多根接收天线与多根发射天线之间的信道质量的信息。