CN1209884C - 增强发射分集的装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种方法和装置，通过增加天线单元数目和改善接收机上信噪比的天线单元配置，既增强分集增益，又不降低数据速率。天线阵列包括第一天线群和第二天线群，第一天线群至少有两个天线单元，第二天线群至少有一个天线单元。第一天线群与第二天线群彼此相隔近似为十个载波波长或更远，并且，属于第一天线群的各天线单元，彼此相隔近似为半个载波波长或更近。从一个信号产生多个数据流，并用此多个数据流产生第一组和第二组多个代表性数据流。

Description

增强发射分集的装置和方法

技术领域

本发明一般涉及增强发射分集的装置和方法。

背景技术

第三代无线通信系统包括下行链路(即从基站到移动台的通信链路)的性能改善技术。在基站，一种改善下行链路性能的技术，是用发射分集方案(在此也称为分集增益)。

发射分集能用来改善接收信号的衰落分布，且通常用某种天线阵列配置来达到，这种配置有M个相隔很远的天线单元并发送同一信号。由于把天线单元隔开很远而获得衰落分布，因为每个信号从它的发射天线单元到移动台，要传播不同的路径并经历不同的畸变或衰落过程。因此，移动台收到许多受不同衰落过程或畸变影响的同一个信号。因为每个信号经历不同的畸变或衰落过程，所以，全部信号都遭受深度衰落是不大可能的。因而改善了衰落分布。

当接收的信号经移动台适当组合时，得到的信号因改善了衰落分布而具有改善的比特差错率，然而平均信噪比仍旧与没有采用发射分集近似相同。为了组合收到的信号，移动台必须能把各个收到的信号互相分离。如果这些信号是用同一频率发送的，那么，要分离各个收到的信号是困难的。可以用不同频率发送各个信号，使分离各个收到的信号更加容易。但是，这种方法要消耗附加的带宽，这是不希望的。采用延迟分集技术的码分多址(CDMA)系统中，可以用同一频率发送信号，它能使信号通过长扩展码分离。虽然不消耗附加带宽，但因延迟分集技术故意产生的多路径，这一技术会引起互干扰。

避免互干扰问题的一种技术，是正交发射分集，但它只能用于编码系统。正交发射分集需要从不同的天线单元，发射用不同的Walsh码调制的交替数据比特。当结合Viterbi解码器采用卷积码时，分集是在解码过程，而不是在数据比特本身获得的，因为各个天线单元只发送交替数据比特(不是所有的数据比特或整个信号)。在带有弱卷积的或其他纠错码(如，由于收缩(puncturing))的系统中，用正交发射分集技术获得的性能可能降质。

正交发射分集的缺点，可以用这里称为空间时间扩展(STS)技术加以克服。STS涉及用不同的Walsh码在两个天线单元上发送所有数据比特(但不一定是这些数据比特的同一表示)，因而分集是在数据比特上实现的。要实现分集，不需要编码(虽然可能仍使用编码)，因而编码如果是弱的话，分集也不会降质。

图1画出采用STS的一种无线通信系统10。无线通信系统10包括至少一个基站12，它有两个天线单元14-1和14-2，其中，为实现发射分集，天线单元14-1和14-2相隔很远。基站12接收信号S，以便发送至移动台16。信号S交替地分成信号s_e和s_o，其中信号s_e由偶数的数据比特组成，而信号s_o由奇数的数据比特组成。对信号s_e和s_o进行处理，产生信号S^14-1和S^14-2。具体说，把s_e与Walsh码w₁相乘，产生信号s_ew₁；信号s_o的共轭与Walsh码w₂相乘，产生信号s_o*w₂；信号s_o与Walsh码w₁相乘，产生信号s_ow₁；以及信号s_e的共轭与Walsh码w₂相乘，产生信号s_e*w₂。信号s_ew₁与信号s_o*w₂相加，产生信号S^14-1(即，S^14-1＝s_ew₁+s_o*w₂)，以及从信号s_ow₁减去信号s_e*w₂，产生信号S^14-2(即，S^14-2＝s_ow₁-s_e*w₂)。信号S^14-1和S^14-2分别由天线单元14-1和14-2发送。

移动台16接收的信号R包括γ₁(S^14-2)+γ₂(S^14-2)，其中γ₁和γ₂是畸变因子系数，分别与信号S^14-1和S^14-2从天线单元14-1和14-2到移动台16的传输有关。畸变因子系数γ₁和γ₂能用导频信号估算，本领域中是熟知的。移动台16用Walsh码w₁和w₂对信号R解码，相应地产生输出：

    W₁＝γ₁s_e+γ₂s_o                                         方程式1

    W₂＝γ₁s_o*-γ₂s_e*                                       方程式1a

用下面的方程式，可以获得信号s_e和s_o的估算值，即_e和_o：

    _e＝γ₁*W₁-γ₂W₂*＝s_e(|γ₁|²+|γ₂|²)+噪声       方程式2

    _o＝γ₂*W₁+γ₁W₂*＝s_o(|γ₁|²+|γ₂|²)+噪声′      方程式2a

但是，STS不能自然推广到多于两个天线单元来增强分集的增益，又不使数据速率下降。因此，有必要既增强分集增益，又不降低数据速率。

发明内容

本发明就是既增强分集增益，又不降低数据速率的一种方法和装置，办法是增加天线单元数目，目的在改善接收机上的信噪比。在一个实施例中，本发明使用的天线阵列有第一天线群和第二天线群，第一天线群至少有两个天线单元，第二天线群至少有一个天线单元。第一天线群与第二天线群彼此相隔近似为十个载波波长或更远，而属于第一天线群的各个天线单元彼此相隔近似为半个载波波长或更小。

为在天线阵列上传输而对信号进行处理，首先，从这个信号产生多个数据流。从该多个数据流中导出第一组多个代表性的数据流，还从该多个数据流中导出第二组多个代表性的数据流。第一组多个代表性数据流中的每一个，被相移并用不同的正交码编码，而第二组多个代表性的数据流的每一个，用不同的正交码编码，其中，从该多个数据流的同一个数据流产生的第一和第二组多个代表性数据流中的数据流，用不同的正交码进行编码，而且第一和第二组多个代表性数据流，是该多个数据流的代表，它能使该多个数据流经编码和传输之后，在接收机上被恢复。经编码和相移的第一组多个代表性数据流，在第一天线群上发送，而被编码的第二组多个代表性数据流，在第二天线群上发送。

在本发明的一个实施例中，在属于第一天线群的每个天线单元上，随被编码并相移的第一组多个代表性数据流，发送一个导频信号，在属于第一天线群的每个天线单元上，随着被发送的编码的多个代表性数据流，也发送一个导频信号。(在属于第二天线群的每个天线单元上，随被编码的第二组多个代表性数据流，也发送一个导频信号。)在第一和第二天线群的每个天线上发送的导频信号，可以相同或不同(依据加于每个导频信号的正交码或组成每个导频信号的比特序列)。

附图说明

本发明的特点、方面、和优点，在下面的说明、后面的权利要求书、和附图中将变得更加清楚，附图有：

图1画出现有技术性中采用空间时间扩展技术的一种无线通信系统；

图2按照本发明，画出采用码分多址技术的一种无线通信系统；

图3按照本发明，画出一种传输过程；和

图4和5画出基站用于信号处理的发射机的简图，该基站按照本发明的一个实施例，装备两群、每群两个天线单元的天线阵列配置。

具体实施方式

图2按照本发明，画出采用码分多址(CDMA)技术的一种无线通信系统20。无线通信系统20至少包括一个有天线阵列23和发射机24的基站22。天线阵列23包括天线群24-n，这里n＝1，...，N，且N≥2。每一群24-n有天线单元26-m∈n，这里m是群24-n中有关天线单元的指标，m∈n＝1，...，M∈n，且∑M∈n≥N+1(即，M∈n≥1但至少一群24-n有M∈n≥2)。注意，M∈n对不同天线群24-n可以取不同数值。这里将要说明，基站22采用此天线阵列配置和基于此天线阵列配置的信号处理技术，在实现N倍的分集增益的同时，把信噪比平均增加M倍。

天线阵列23按如下方式配置，以给出N倍的分集增益和平均M倍的信噪比改善。首先，各群24-n相隔足够远，使从不同群发送的信号经历独立的或不相关的衰落，从而有可能获得N倍分集增益。其次，属于同一群24-n的天线单元26-m∈n相隔很近，所以从这些天线单元26-m∈n发送的信号，经历相关的衰落，因而当天线单元26-m∈n都调整为同相时，可以获得平均M倍的信噪比改善。

在一个示例性的例子中，天线阵列23包括两群24-1和24-2，其中群24-1有天线单元26-1∈1和26-2∈1，而群24-2有天线单元26-1∈2和26-2∈2。群24-1与24-2相隔近十个载波波长(10λ)或更远，天线单元26-1∈1与26-∈1相隔近似为半个载波波长(λ/2)，天线单元26-1∈2和26-2∈2相隔近似为半个载波波长(λ/2)。虽然天线单元间的精确间隔不是决定性的，但不希望天线单元间的间隔大于半个载波波长，因为可能引进栅瓣。为有助于理解本发明，这里还用这个示例性例子，结合预定向移动台28发送的单个信号S(忽略预定向其他移动台发送的信号)，说明信号处理技术。

信号处理技术是以天线阵列配置为基础的，并体现在发射机24内，按照本发明，为处理信号S，可以用任何软件和/或硬件的组合，如ASIC、DSP、转发器、混合器、调制器、滤波器、和加法器。信号处理技术包括对信号S与Walsh(或其他正交的)码产生的代表性数据流进行编码，使信号S能在移动台28(或其他接收机)上恢复，还包括对代表性数据流进行相移，以改善移动台28上的信噪比。信号处理技术的第一部分，是为了在天线阵列上的传输而处理信号S，使它能在移动台28上恢复。首先，从信号S产生D个数据流s_d，这里d＝1，...，D，D是把N增加至最接近二的乘方的值。在此示例性例子中，信号S可以交替地分成两个数据流s₁和s₂，即D＝2。注意，从信号S产生数据流s_d的方式，可以按别的某些方式，而不是交替地划分信号S。例如，每个数据流s_d可以包括组成信号S的所有比特，一些或所有数据流s_d可以包括其他数据流中的比特，在每个数据流s_d中的比特可以重复和/或反转，等等。

其次，对每个数据流s_d的一种代表用Walsh码w_r编码，以便在每个天线单元26-m∈n上传输，这里r＝1，...，R，且R≥D。对每个数据流s_d的一种代表进行编码的方式，要根据下面三条定则。第一，对属于同一群24-n的天线单元26-m∈n上传输的数据流s_d，不同数据流s_d的代表，要与不同的Walsh码w_r相乘。第二，对属于不同群24-n的天线单元26-m∈n上传输的数据流s_d，同一数据流s_d的代表要与不同的Walsh码w_r相乘。第三，要编码的在每个天线单元26-m∈n上传输的数据流s_d的代表(在此称为“代表性数据流f_g(s_d)”)，选自以下集合

方程式3

(这里星号*指明这一项是转置共轭)，使得

$\underset{r=1}{\overset{R}{\mathrm{\Σ}}}{f}_g\left(s_d^n\right)w_r\[f_g\left(s_{d^{\′}}^{n^{\′}}\right)w_r{\]}^{*}=0$ 方程式4

这里的上标表示数据流s_d将在其上发送的天线群24-n，n′＝1，...，N，n′≠n，d′＝1，...，D，d′≠d。注意，第三个编码定则包括选择代表数据流f_g(s_d)，使数据流s_d能在数学上被恢复，就是说，经移动台28编码后，各项要能抵消掉。

上述三个编码定则，能用传输矩阵T作另一种解释，例如，对示例性的两群天线阵列配置和信号：

$T=\left[\begin{array}{cc}{s}_d^n& s_{d^{\′}}^{n^{\′}}\\ s_{d^{\′}}^{n^{*}}& {-s}_d^{n^{\′*}}\end{array}\right]$ 方程式5

传输矩阵T有如下性质：每一列对应于一个天线群24-n，且包括将在对应天线群24-n上发送的每一数据流s_d的代表数据流f_g(s_d)(例如，s_d ⁿ和s_d′ ^n*在属于群24-n的天线单元上发送，而s_d′ ^n′和-s_d ^n′*在属于群24-n′的天线单元上发送)；没有一行或一列包括同一数据流s_d的多于一个的代表；且任一列与另一列的转置共轭相乘，得到的值为零(如， $s_d^n{s}_{d^{\′}}^{n^{\′*}}+s_{d^{\′}}^{n^{*}}(-s_d^{n^{\′}})=0$ )，就是说，经移动台28编码后，数据流s_d能够在数学上恢复。在传输矩阵T中，每一行代表数据流f_g(s_d)都与不同Walsh码w_r相乘。通过用不同的Walsh码w_r乘传输矩阵的每一行，可以满足前述三个编码定则。

应当指出，对不同数目的群24-n，和/或不同数目的移动台(或传输的信号S)，前述传输矩阵的性质依旧相同，但传输矩阵T的大小会变化。在一个实施例中，对N群天线单元和Z个移动台，传输矩阵将有N列和D×Z数目的行。例如，如果有一个移动台和三群天线群24-n(即N＝3)，每个移动台的每个信号S应分解为四个数据流(即D＝4)。相应的传输矩阵应有三列和四行(即D×Z＝4)，其中每个移动台的每个数据流s_d，将出现在每一列中但不是每一行中。

代入示例性例子的各个变量，传输矩阵T如下：

$T=\left[\begin{array}{cc}{s}_1^1& s_2^2\\ s_2^{1^{*}}& -s_1^{2^{*}}\end{array}\right]$ 方程式5a

用Walsh码w₁和w₂分别乘代表数据流f_g(s_d)的行一和行二，产生信号s¹ ₁w₁、s₂ ^1*w₂、s² ₂w₁、和-s₁ ^2*w₂，其中信号s¹ ₁w₁和s₂ ^1*w₂在天线群24-1上发送，而信号s₂ ²w₁和-s₁ ^2*w₂在天线群24-2上发送。或者，用不同于Walsh码w₁和w₂的Walsh码，分别乘列二中的代表数据流s₂ ²和/或-s₁ ^2*，只要此Walsh码不同于用在列一中对代表数据流s₂ ^1*和/或s¹ ₁进行编码的Walsh码。

信号处理技术的第二部分包括对数据流s_d(或它们的代表)进行相移，以改善移动台28上的信噪比。这一部分对同相天线单元26-m∈n使用复数加权v_m∈n，使从同一群24-n发送的信号，同相到达移动台28。与每个天线单元26-m∈n有关的加权v_m∈n包括一个同相分量c_m∈n ^I和一个正交相位分量c_m∈n ^Q，本领域是熟知的。为使在移动台28上的信噪比(SNR)最大化，令复数加权v_m∈n等于e^-jθm∈n，其中θ_m∈n是在移动台28上看到的从天线单元26-m∈n发出的两个信号间的相位差。这里为举例说明的目的，披露两种用于确定复数加权v_m∈n的技术。不能以任何方式认为这是对本发明的限制。

第一种技术中，复数加权v_m∈n是根据上行链路信息的θ_m∈n的估算值。此技术要求用一种上行链路相控天线阵列来测量θ_m∈n ^up，这是上行链路的θ_m∈n。测定θ_m∈n ^up之后可用下面方程式估算θ₀，这里θ₀是上行链路信号到达的角度，即从基站22引到移动台28的直线与天线阵列23形成的几何角：

${\mathrm{\θ}}_{m\∈n}^{\mathrm{up}}=\frac{2\mathrm{\π}}{{\mathrm{\λ}}^{\mathrm{up}}}{d}_{m\∈n}\cos {\mathrm{\θ}}_0$ 方程式6

这里d_m∈n是天线单元26-m∈n与任一参照物的距离，λ^up是上行链路信号的载波波长。在估算θ₀之后，复数加权按下式设为：

$v_{m\∈n}=e^{-J\frac{2\mathrm{\π}}{{\mathrm{\λ}}^{\mathrm{down}}}{d}_{m\∈n}\cos {\mathrm{\θ}}_0}$ 方程式7

这里λ^down是下行链路信号的载波波长。注意，这个确定复数加权v_m∈n的技术假定，同一群24-n的天线单元26-m∈n之间的距离是已知的，在同一群24-n中的天线单元26-m∈n是相位匹配的，以及上行链路到达角与下行链路到达角之间存在对称。本领域熟知，这些假设是合理的，或通过校正容易得到。

第二种确定复数加权v_m∈n的技术依赖于接收的关于相位的信息，天线阵列23发送的信号以这些相位到达移动台28。这类信息在这里也被称为“反馈信息”并由移动台28沿上行链路信道发送至基站22。因为复数加权v_m∈n依赖于到达基站22的角度θ₀，所以复数加权v_m∈n只需按θ₀变化的速率更新，而这与信道衰落的速率相比是较慢的。因此，需要有关θ₀变化的更新信息很少，要求的容量(上行链路信道中的)也很小。

为了说明，这里公开若干种反馈方法。应当指出，其他反馈方法也是可行的，因此，本发明不受这里说明的各种方法的限制。在第一种方法中，每个天线单元发送一个专用的导频信号(供所有移动台使用)，每个导频信号对发送它的天线单元是唯一的，就是说，每个天线单元用在导频信号上的Walsh码是不同的。在收到各个导频信号的基础上，移动台28记录各个相位并把收到的每个导频信号的这种记录反馈回基站22。注意，移动台28应当反馈每个接收的导频信号的相位，或者反馈群内某个参考天线单元的导频信号的相位连同群内各个天线单元的导频信号相对于参考天线单元的相位。

在第二种方法中，天线阵列23内每个天线单元还发送一个专用导频信号，而只有来自参考天线单元的一个导频信号的相位，由移动台28反馈回基站22。如果群内天线单元间的间隔是恒定的，那么每个天线单元的相位应差一个恒定的相位Δθ，它由下述方程式表示：

$\mathrm{\Δ\θ}=\frac{2\mathrm{\πd}}{{\mathrm{\λ}}^{\mathrm{down}}}\cos {\mathrm{\θ}}_0$ 方程式8

虽然此方法较简单且要求较少反馈，但它对非理想的天线单元间的间隔极其敏感。

第三种方法涉及根据以前相位测量，把相位的变化反馈回去。此方法要求在更新速率、更新步长和移动台28对测量的记忆之间作一些协调。如果记忆太长，会积累差错，移动台28将把不正确的参考值用于反馈判定。一个起始点是需要的，它能通过设置一个初始绝对相位获得，或通过配备自适应步长获得。

在每个数据流s_d经上述信号处理技术处理和相移后，在相关功率电平上得到的数据流与导频信号组成信号S^m∈n，在天线单元26-m∈n上发送。剩下的应用将在这里结合示例性的例子和传输矩阵T加以说明。为简单计，此后，参考符号q和k分别指属于群24-1和24-2的天线单元26-m∈1和26-m∈2。例如，信号S^q和S^k分别指在天线单元26-m∈1和26-m∈2(或天线单元q和k)上发送的信号S^m∈n。根据本发明的信号处理技术，信号S^q由下面方程式定义：

$S^q=\sqrt{P_q}{v}_q(S_1{W}_1-s_2^{*}{W}_2)+\sqrt{P_{q-\mathrm{pilot}}}{W}_{q-\mathrm{pilot}}$ 方程式9

这里P_q和P_q-pilot是信号S^q和导频信号在天线单元q上相应的发射功率；w_q-pilot是天线单元q用于导频信号的Walsh码；w₁和w₂是与信号S预定的移动台有关的扩展Walsh码；最后，w_q-pilot，w₁和w₂是互相正交的。在一个优选的实施例中，w₂与w₁互补，即w₂＝ w₁，于是，每个移动台只用一种Walsh码(在两群，每群两个天线单元的天线阵列配置情形下)。

类似地，信号S^k由下面方程式定义：

$S^k=\sqrt{P_k}{v}_k(S_2{W}_1+s_1^{*}{W}_2)+\sqrt{P_{k-\mathrm{pilot}}}{W}_{k-\mathrm{pilot}}$ 方程式10

这里P_k和P_k-pilot是信号S^k和导频信号在天线单元k上相应的发射功率；w_k-pilot是天线单元k用于导频信号的Walsh码；同时，w_k-pilot，w₁和w₂是互相正交的。注意，没有个别的加权通过复数加权v_q和v_k加在导频信号上，因为如本文所述，所有移动台都用同一个导频信号来估算天线群24-1和24-2的畸变因子系数γ₁和γ₂。还须注意，导频信号的Walsh码w_q-pilot和w_k-pilot，对某些或全部天线单元q和k，可以相同也可以不同。

发送的信号S^q和S^k，作为信号R到达移动台28。见图3，图上画出传输过程。信号R由下面的方程式表示：

方程式11

这里γ₁和γ₂是从相应群24-1和24-2看去的畸变因子系数(或Rayleigh衰落引起的时变乘法畸变)， ${\mathrm{\θ}}_q=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}{d}_q\cos {\mathrm{\θ}}_0,$ ${\mathrm{\θ}}_k=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}{d}_k\cos {\mathrm{\θ}}_0,$ 噪声是在时间上和空间上都是白色复Gaussian噪声。本领域熟知，畸变因子系数γ₁和γ₂能够用导频信号估算。具体说，γ₁和γ₂用下面方程式估算：

${\mathrm{\Γ}}_{q=}\∫w_{q-\mathrm{pilot}}r\·\mathrm{dt}={\mathrm{\γ}}_q{e}^{j{\mathrm{\θ}}_q}$ 方程式12

${\mathrm{\Γ}}_k{=\∫w}_{k-\mathrm{pilot}}r\·\mathrm{dt}={\mathrm{\γ}}_k{e}^{j{\mathrm{\θ}}_k}$ 方程式12a

这里Γ_q和Γ_k是在天线单元q和k上发送的导频信号的积分，γ_q和γ_k是与天线单元q和k对应的畸变因子系数。在一个实施例中，方程式11中的γ₁和γ₂是从群24-1和24-2中单个参考天线单元估算的、与导频信号对应的畸变因子系数，或是与24-1和24-2中每一群的两个或更多天线对应的平均畸变因子系数。另外，γ₁和γ₂可以对应于方程式11中适当的γ_q和γ_k。

假设信道畸变在积分时间内是静态的，对接收的信号R与Walsh码w₁和w₂进行相关运算(在消除长的伪随机噪声码之后)，分别得到相关输出W₁和W₂：

方程式13

方程式13a

这里噪声1′和噪声2′分别是与Walsh码w₁和w₂相关后的噪声。

使用畸变因子系数γ₁和γ₂，能够为估算s₁和s₂，即₁和₂建立判定统计。这种判定统计如下：

${\hat{s}}_1=f\{{\stackrel{)}{\mathrm{\γ}}}_1^{*}{W}_1+{\stackrel{)}{\mathrm{\γ}}}_2{W}_2^{*}$ 方程式14

${\hat{s}}_2=f\{{\stackrel{)}{\mathrm{\γ}}}_2^{*}{W}_1-{\stackrel{)}{\mathrm{\γ}}}_1{W}_2^{*}\}$ 方程式14a

这里f{●}是某种恰当的判定函数，W₁*和W₂*是W₁和W₂的转置共轭。

展开方程式14，并假设完全的信道知识，估算值₁表示如下：

${\hat{s}}_1=$ $f\{s_1(\underset{q=1}{\overset{M\∈1}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{P_q}{v}_q{e}^{j{\mathrm{\θ}}_q}{\left|{\mathrm{\γ}}_1\right|}^2+\underset{k=1}{\overset{M\∈2}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{P_k}{v}_k{e}^{j{\mathrm{\θ}}_k}{\left|{\mathrm{\γ}}_2\right|}^2)+\mathrm{\Λ}$

$(\underset{q=1}{\overset{M\∈1}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{P_q}{v}_q{e}^{j{\mathrm{\θ}}_q}-\underset{k=1}{\overset{M\∈2}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{P_k}{v}_k{e}^{j{\mathrm{\θ}}_k}){\mathrm{\γ}}_1^{*}{\mathrm{\γ}}_2{s}_2+{\mathrm{\γ}}_1^{*}{{\mathrm{noise}}_1}^{\′}+{\mathrm{\γ}}_2{{\mathrm{noise}}_2}^{\′*}\}$ 方程式15

要获得₂的估算值，对方程式14a作同样展开。根据估算值₁和₂，在移动台28上可以重构信号S(或S^q和/或S^k)。

记得前面指出，没有复数加权v_q和v_k的个别加权(在每移动台或每用户基础上)，加在天线单元q和k发送的导频信号上，因为所有移动台都用同一导频信号来估算畸变因子系数γ₁和γ₂。但是，对接收的信号R的处理，假设导频信号已被恰当加权-就是说，移动台用复数加权 $v_q=e^{-j{\mathrm{\θ}}_q}$ 和 $v_k=e^{-j{\mathrm{\θ}}_k}$ 估算畸变因子系数γ₁和γ₂。因为导频信号没有被恰当加权，所以复数加权v_q和v_k实际上并不等于e^-jθq和e^-jθk，就是说，假设是不正确的，移动台28在处理信号中一定存在某些差错，导致性能降质。

改正这个问题的一种方式，是把唯一的导频信号分配给每一个移动台，即每个用户的导频信号。如果分配了每个用户的导频信号，那么，复数加权v_q和v_k能够用在导频信号上。因此，在天线单元q和k上向移动台或用户z发送的导频信号将是：

$S_z^q=\sqrt{P_q}{v}_q(s_1{w}_1-s_2^{*}{w}_2)+\sqrt{P_{q-\mathrm{pilot\; for\; user\; z}}}{v}_q{w}_{q-\mathrm{pilot\; for\; user\; z}}$ 方程式16

$S_z^k=\sqrt{P_q}{v}_q(s_2{w}_1+s_1^{*}{w}_2)+\sqrt{P_{k-\mathrm{pilot\; for\; user\; z}}}{v}_k{w}_{k-\mathrm{pilot\; for\; user\; z}}$ 方程式16a

这里w_{q-pilot for user z}和w_{k-pilot for user z}表示分配给用户z、在天线单元q和k上发送的导频信号的Walsh码。

在移动台28，对用户z的畸变因子系数γ_q-z和γ_k-z，能够用下面方程式估算：

${\mathrm{\Γ}}_{q-z}=\∫w_{q-\mathrm{pilot\; for\; user\; z}}r\·\mathrm{dt}={\mathrm{\γ}}_{q-z}{e}^{j{\mathrm{\θ}}_{q-z}}$ 方程式17

${\mathrm{\Γ}}_{k-z}=\∫w_{k-\mathrm{pilot\; for\; user\; z}}r\·\mathrm{dt}={\mathrm{\γ}}_{k-z}{e}^{j{\mathrm{\θ}}_{k-z}}$ 方程式17a

信号s₁和s₂能够从下面方程式估算：

${\hat{s}}_1={\left(\underset{q=1}{\overset{M\∈1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Γ}}_{q-z}\right)}^{*}{W}_1+\left(\underset{k=1}{\overset{M\∈2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Γ}}_{k-z}\right)W_2*$ 方程式18

${\hat{s}}_2={\left(\underset{k=1}{\overset{M\∈2}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Γ}}_{k-z}\right)}^{*}{W}_1-\left(\underset{q=1}{\overset{M\∈1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Γ}}_{q-z}\right)W_2*$ 方程式18a

图4和5画出基站22用于信号处理的发射机40和50的示意图，按照一个实施例，基站22有两群、每群两个天线单元的天线阵列配置。发射机40包括第一发射机部分42和第二发射机部分44，用于群24-1上为天线单元24-1-1和24-1-2进行信号处理，而发射机50包括第一发射机部分52和第二发射机部分54，用于群24-2上分别为天线单元24-2-1和24-2-2进行信号处理。

如图4所示，第一发射机部分42包括多个符号转发器402、404、406和408，混合器410、412、414、416、422、424、426、428、438和440，加法器418、420、430、432和442，以及基带滤波器434和436。符号转发器402、404、406和408接收多个输入信号Y_I1、Y_Q1、Y_I2和Y_Q2，其中信号Y_I1、Y_Q1、Y_I2和Y_Q2分别与同相信号s_e、正交相位信号s_e、同相信号s_o、和正交相位信号s_o相对应。信号Y_I1、Y_Q1、Y_I2和Y_Q2由符号转发器402、404、406、和408转发，如在图4中括号内的“+”号和“-”号所指出。例如，对信号Y_I1的每一比特或符号，符号转发器402输出相同的比特或符号两次，即，++，而对信号Y_I2的每一比特或符号，符号转发器406输出相同的比特后跟随此同一比特的反转，即，+-。符号转发器402和404的输出在混合器410和412上与Walsh码w₁混合，而符号转发器406和408的输出在混合器414和416上与Walsh码w₂混合。混合器410和414的输出由加法器418求和，而混合器412和416的输出由加法器420求和。

分别地，用混合器422和424把加法器418的输出与同相的和正交相位的伪随机数码PN_I和PN_Q混合，还用混合器428和426把加法器420的输出与同相的和正交相的伪随机数码PN_I和PN_Q混合。用加法器430把混合器422和426的输出求和，同时用用加法器432把混合器424和428的输出求和。分别地，加法器430和432的输出经基带滤波器434和436滤波，然后通过混合器438和440对由函数cos(2πf_ct)和sin(2πf_ct)定义的载波进行调制。混合器438和440的输出，作为信号S1中的信号S₁，在天线单元24-1-1发送之前，用加法器442加起来。

发射机40第二发射机部分44包括多个符号转发器444、446、448、和450，混合器452、554、456、458、464、466、468、470、476、478、480、482、492、和494，加法器460、462、472、474、484、486、和496，以及基带滤波器488和490。符号转发器444、446、448、和450，混合器452、545、456、和458，加法器460和462的工作方式，基本上与第一发射机部分42中它们的对应部分相同，即与符号转发器402、404、406和408，混合器410、412、414和416，以及加法器418和420相同。

然后对混合器460和462的输出进行同相控制或相移，使有关的天线单元24-1-2发送的信号，在到达目标移动台28时，与天线单元24-1-1发送的信号同相。具体说，用混合器464和468，把混合器460的输出与和天线单元24-1-2有关的复数加权v的同相分量c_I和正交相位分量c_Q混合，而用混合器466和470，把混合器462的输出与和天线单元24-1-2有关的复数加权v的同相分量c_I和正交相分量c_Q混合。混合器464和470的输出，用加法器472相加，同时，混合器466和468的输出，用加法器474相加。加法器472的输出，作为混合器476和478的输入，而加法器474的输出，作为混合器480和482的输入。混合器476、478、480、492、和494，加法器484、486和496，以及基带滤波器488和490的工作方式，基本上与第一发射机部分42中它们的对应部分相同，即与混合器422、424、426、428、438和440，加法器430、432和442，以及基带滤波器434和436相同。

注意，第一发射机部分42不包括调整有关天线单元24-1-1上发送信号的相位，使之同相的组件，因为这一信号被用作参考信号，天线单元24-1-2上发送的信号要对照此信号进行同相调整。应当指出，第一发射机部分42也可以包括用于同相调整它的有关信号的组件。如果群24-1有附加的天线单元，发射机可以包括附加的发射机部分，这些部分除所用的复数加权之外，与第二发射机部分44完全相同。

发射机50的第一和第二部分52和54，工作方式基本上与发射机40的第一和第二部分相同。值得指出的不同点如下。符号转发器502、504、506、508、544、546、548、和550是为信号Y_I1、Y_Q1、Y_I2、和Y_Q2配置的，使得它们的输出与它们在发射机40的对应部分的输出不完全相同。例如，符号转发器5 02是一个“+-”转发器，而与之对应的转发器402是一个“++”转发器。别的差别是使用的Walsh码不同，与发射机50的符号转发器输出混合的Walsh码，不同于发射机40相应的对应部分使用的Walsh码。例如，符号转发器504的输出，与Walsh码w₂混合，而它的对应部分的转发器404，则与Walsh码w₁混合。

虽然已参照某些实施例，颇为详细地说明了本发明，但是，别的版本也是可行的。因此，不应把本发明的精神和范围，限制在这里包含的实施例的说明之内。

Claims (2)

1.一种用于无线通信系统的信号处理方法，该系统采用的天线阵列至少有第一天线群和第二天线群，第一天线群至少有两个天线单元，第二天线群至少有一个天线单元，其中，第一天线群与第二天线群彼此相隔十个载波波长或更远，而属于第一天线群的各天线单元彼此之间相隔半个载波波长或更近，该方法包括如下步骤：

从一个信号产生多个数据流；

从该多个数据流导出至少两组第一多个代表性数据流，用不同的正交码，对该至少两组第一多个代表性数据流的每一个编码；

对第一多个数据流的第一组施加相移；

从该多个数据流导出至少一组第二多个代表性数据流，用不同的正交码，对该至少一组第二多个代表性数据流的每一个编码，其中，从该多个数据流中的同一数据流导出第一和第二多个代表性数据流，对基于同一数据流导出的第一和第二多个代表性数据流的数据流，用不同的正交码编码，该第一和第二多个代表性数据流是该多个数据流中的这样的数据流，使该多个数据流经编码后在接收机上能被恢复；

在第一天线群的第一天线单元上，发送第一多个代表性数据流的已编码和已相移的第一组；

在第一天线群的第二天线单元上，发送第一多个代表性数据流的已编码的第二组；和

在第二天线群的天线单元上，发送第二多个代表性数据流的已编码的一组。

2.一种无线通信系统，包括：

第一和第二天线群，第一天线群至少有一个天线单元，而第二天线群至少有两个天线单元，第一和第二天线群相隔十个载波波长或更远，第二天线群的两个天线单元相隔半个载波波长或更近；和

从一个信号产生多个数据流的发射机，从该多个数据流导出至少两组第一多个代表性数据流，并用不同正交码编码，在第一天线群上发送该至少两组第一多个代表性数据流的每一个，又从该多个数据流导出至少一组第二多个数据流，并用不同正交码编码，在第二天线群上发送该至少一组第二多个数据流的每一个，其中，从该多个数据流中同一数据流导出第一和第二多个数据流的数据流，用不同的正交码编码，该第一和第二多个数据流是该多个数据流中的这样的数据流，使该多个数据流经编码后在接收机上能被恢复，且对第二多个数据流的第一组施加相移，以便在属于第二天线群的天线单元上发送。

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