CN1272976C - 具有多路发送和接收天线的移动通信装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种具有多路发送和接收天线的移动通信装置及其方法。在该装置中，具有至少一个发送天线的基站从自移动台接收的反馈信息中恢复长期信息、短期信息和SINR，使用从恢复的长期信息、短期信息和SINR生成的基本信息空间处理DPCH信号，并将PICH信号与空间处理结果相加的结果发送到移动台。具有至少一个接收天线的移动台从基站发送的PICH信号中确定对应于发送和接收天线中的每一个的信道下行链路特性的第一特性，确定反映第一特性的长期信息、短期信息和包括SINR的下行链路功率控制信息，将确定的长期信息、短期信息和下行链路功率控制信息转换为反馈信号，并将反馈信号发送到基站。由于闭环通信系统的强大优势，干扰、噪声和衰落可以减至最低，最大化吞吐量。

Description

具有多路发送和接收天线的移动通信装置及其方法

技术领域

本发明涉及移动通信，尤其涉及具有多路发送和接收天线的移动通信装置及其移动通信方法，其中它可以将衰落、干扰和噪声减至最低。

背景技术

下一代移动通信系统需要比用于个人通信服务的移动通信系统更快的高速率数据发送。作为无线通信标准，欧洲和日本采用宽带码分多址(W-CDMA)模式，而北美采用CDMA-2000模式。

移动通信系统通常由基站和多个经由基站相互通信的移动台构成。通过将受到信道特性影响的用户同干扰(co-interference)和诸如衰落的信号损耗减至最低可以实现移动通信系统中的高速率数据发送。已经应用了分集(diversity)技术来防止由于衰落导致的不稳定通信。其中一种技术，空间分集技术使用多路天线。

由于多路天线可以将用户同干扰减至最低，所以对于未来的移动通信系统多路天线的使用被认为是必要的。由于下一代移动通信的特性，用于增加发送器的容量的发送多路天线系统需要宽带宽发送，其中发送器应用使用多路天线的分集技术来抵消信号衰落。

对于高速率数据发送，最根本的是解决作为影响普通移动通信系统性能的最显著的信道特性的信号衰落问题。这是因为衰落可以将接收到的信号的振幅降低到数十dB甚至几个dB。应用多种分集技术来克服衰落。普通CDMA技术使用Rake(瑞克)接收器，其使用信道延迟扩展来接收多径信号并且对应于接收分集技术。然而，当延迟扩展很小时这种接收分集技术不十分有效。

多普勒扩展信道需要使用交错和编码技术的时间分集技术。然而，时间分集技术不能被应用到低速率多普勒信道。具有小延迟扩展的内部信道和作为低速率多普勒信道典型例子的普通信道需要空间分集技术来抵消衰落。在发送期间空间分集技术通过切换天线使用两个或更多天线来克服由于衰落导致的信号衰减。空间分集被分类为需要接收天线的接收天线分集和需要发送天线的发送天线分集。就花费和空间利用而言，在单个移动台上采用接收天线分集是不实际的；而基站采用发送天线分集。

发送天线分集被分为其中移动台将下行链路信道信息反馈到基站的闭环发送分集和其中没有从移动台到基站的反馈的开环发送分集。根据发送分集方法，移动台确定每个信道的相位和振幅来找出最佳加权值。基站通过每个天线向移动台发送导频信号，用于信道振幅和相位的确定。然后，移动台从每个导频信号中确定信道的振幅和相位并且根据信道的振幅和相位找出最佳加权值。

在发送天线分集中，随着天线增加分集效用和信噪比改善。然而，随着在基站使用的天线(或信号发送通路)增加，即分集程度增加，分集效率的改善降低。因此，继续增加天线的数量超出某点仅仅获得极高的分集效果是不实际并且是浪费的。然而增加在基站使用的天线的数量来将干扰信号的功率减至最低并且将信噪比升至最高是一种有效和实际的方法。

提供分集效果和波束形成效果来防止内部信号不受干扰和噪声的影响的发送自适应天线阵列系统称为“下行链路波束形成系统”。具体讲，使用反馈信息作为发送分集的系统称为“闭环下行链路波束形成系统”。  闭环下行链路波束形成系统使用从移动台反馈到基站的信息，其请求足够宽的反馈信道带宽。如果，反馈信道带宽不是足够宽，由于对信道信息变化低的适应性，因此通信性能降低。

欧洲IMT-2000标准化组织采用在3GPP(代合作项目)R(版次)99版本中的发送天线阵列(T×AA)模式1和2，它是两个天线的闭环发送分集模式。诺基亚(Nokia)建议的T×AA模式1在两个天线之间仅仅反馈相位变化，而摩托罗拉(Motorola)建议的T×AA模式2反馈两个天线的增益和相位。T×AA模式1和2由3GPP在UMTS(通用移动通信系统)规范中公开。

用于闭环发送分集的T×AA模式1和2使用自适应天线阵列并且对自适应发送天线阵列的每个天线施加不同的复数加权。施加到自适应天线阵列的加权与发送信道有关并且因此表示为，例如，w＝h^*。这里，w是发送天线阵列的加权矢量，而h是发送阵列信道矢量。下面，黑体符号表示矢量而非黑体字表示标量。

通常，在使用频分双工技术的移动通信系统中，发送和接收信道具有不同的特性，所以需要由基站反馈发送信道信息来识别发送信道h的特性。根据T×AA模式1或2，移动台从信道信息h计算要获得的加权信息w并且向基站反馈计算的加权信息。

T×AA模式1仅仅将加权信息w的相位分量θ₂-θ₁量化为两比特并且反馈量化结果。加权信息w被表示为w＝[|w₁|exp(jθ₁)，|w₂|exp(jθ₂)]，其中w₁和w₂是标量。这里相位精度是π/2，而且最大量化误差是π/4。应用在每个时间点仅更新两个比特中的一个的精细模式来提高反馈效率。例如，两个比特可能的组合包括{b(2k)，b(2k-1)}和{b(2k)，b(2k+1)}，其中b表示在每个连续的时隙反馈的比特。

T×AA模式2反馈加权信息的相位和增益两种要素。反馈3比特的加权信息的相位，而且反馈1比特的加权信息的增益。因此，相位精度是π/4，而且最大量化误差是π/8。应用在每个时间点仅更新四个比特中的一个的逐步精细模式来提高反馈效率。与具有指示的精细模式不同，逐步精细模式不提供指示，其中指示为每个比特应该为正交基值。

当天线数量和空间-时间信道特性改变时，上述的T×AA模式1和2具有下述问题。

首先，当天线的数量增加时，应当被反馈的每个天线的加权的数量也增加，因此根据移动台的移入速度，通信性能可能会降低。随着移动台移入速度的增加，空间-时间信道变化在共同衰落信道变得严重。在这种情况下，信道信息的反馈速度应当增加。为此，如果限制信道信息的反馈速度，则由于随天线数量的增加的反馈信息数量的增加而导致通信性能的降低。

第二，当天线没有被充分分隔开时，每个天线的信道间的相关性增加。增加的信道-信道相关性降低在信道矩阵携带的信息的数量。使用有效反馈模式可以防止当移动台快速移入时甚至天线数量增加时通信性能降低的发生。然而，因为在假设两个天线的空间-时间信道是独立的情况下定义T×AA模式1和2，当天线数量和空间-时间信道特性变化不能保证效率。此外，T×AA模式1和2不适用使用超过两个天线的圆周。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有多路发送和接收天线的移动通信装置，其中从移动台向基站反馈最少量的反映具有多路发送和接收天线的基站和移动台的每个发送和接收天线的空间信道的下行链路特性的长期信息和短期信息，从而将干扰，噪声和衰落的效果减至最低并且使数据发送吞吐量最大。

本发明的另一目的在于提供一种在上述具有多路发送和接收天线的移动通信装置中执行的移动通信方法。

根据本发明一个方面，提供一种具有多路发送天线和接收天线的移动通信装置，该装置包括：具有至少一个发送天线的基站，从自移动台接收的反馈信息中恢复长期信息、短期信息和信号-干扰和噪声比，使用从恢复的长期信息、短期信息和信号-干扰和噪声比生成的基本信息空间处理专用物理信道信号，并且将导频信道信号与空间处理结果相加的结果发送到移动台；及具有至少一个接收天线的移动台，从基站发送的导频信道信号中确定对应于发送和接收天线中的每一个的信道下行链路特性的第一特性，确定反映第一特性的长期信息、短期信息和包括信号-干扰和噪声比的下行链路功率控制信息，将确定的长期信息、短期信息和下行链路功率控制信息转换为反馈信号，并且将反馈信号发送到基站，其中，长期信息包括有效长期本征矢量和有效长期本征值，短期信息包括有效短期本征矢量，而且下行链路功率控制信息表示是否增加或减少下行链路发送功率；并且其中移动台包括：信道特性确定单元，用于从经由至少一个接收天线接收的导频信道信号中确定第一特性，从第一特性确定第二特性，并从生成的第二特性生成信号-干扰和噪声比；长期信息确定单元，用于使用从信道特性确定单元输入的第二特性确定有效长期本征矢量和有效长期本征值；短期信息确定单元，用于使用从信道特性确定单元输入的第二特性和长期信息确定有效短期本征矢量；高速率反馈单元，用于将从短期信息确定单元输入的有效短期本征矢量编码为比特，并且在第一预定时间间隔输出比特编码的结果作为高速率反馈信息；低速率反馈单元，用于将从长期信息确定单元输入的长期信息编码为比特，并且在第二预定时间间隔输出比特编码的结果作为低速率反馈信息；下行链路功率控制单元，用于从信道特性确定单元产生的信号-干扰和噪声比中生成下行链路功率控制信息，并且输出生成的下行链路功率控制信息；及信号转换单元，用于将高速率反馈信息、低速率反馈信息和下行链路功率控制信息多路复用并且将多路复用的结果输出到至少一个接收天线作为反馈信号，其中第二特性对应于每个发送天线和每个接收天线的信道下行链路特性的瞬时相关性，接收天线向基站发送反馈信号，并且预定的第一预定时间间隔小于第二预定时间间隔。

根据本发明另一个方面，提供一种在具有至少一个发送天线的基站和具有至少一个接收天线的移动台之间执行的移动通信方法，该方法包括步骤：(a)从自移动台接收的反馈信息中恢复在移动台确定的反映对应于每个发送天线和每个接收天线的信道下行链路特性的第一特性的长期信息、短期信息和信号-干扰和噪声比，使用从恢复的长期信息、短期信息和信号-干扰和噪声比生成的基本信息空间处理专用物理信道信号，将导频信道信号与空间处理结果相加，并把相加的结果发送到移动台，其中长期信息包括有效长期本征矢量和有效长期本征值，短期信息包括有效短期本征矢量；(b)从基站发送的导频信道信号中确定第一特性，根据第一特性确定长期信息、短期信息和包括信号-干扰和噪声比的下行链路功率控制信息，将确定的长期信息、短期信息和下行链路功率控制信息转换为反馈信号，并且将反馈信号发送到基站，其中下行链路功率控制信息包括是否增加或降低下行链路发送功率的信息；其中步骤(b)包括：(b1)从经由至少一个接收天线接收的导频信道信号中确定第一特性，使用确定的第一特性生成第二特性，并从生成的第二特性确定信号-干扰和噪声比；(b2)使用第二特性确定有效长期本征矢量和有效长期本征值；(b3)使用第二特性和长期信息确定有效短期本征矢量；(b4)将有效短期本征矢量编码为比特并且确定比特编码的结果作为高速率反馈信息；(b5)将长期信息编码为比特并且确定比特编码的结果作为低速率反馈信息；(b6)使用信号-干扰和噪声比生成下行链路功率控制信息；及(b7)将高速率反馈信息，低速率反馈信息和下行链路功率控制信息转换为反馈信号并且经由至少一个接收天线将转换的反馈信号发送到基站，其中，第二特性对应于每个发送天线和每个接收天线的信道下行链路特性的瞬时相关性。

附图说明

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1表示根据本发明的移动通信装置；

图2是表示根据本发明的在图1的移动通信装置中执行的移动通信方法的流程图；

图3是表示根据本发明的图2的步骤30的实施例的流程图。

图4是表示如图1所示的根据本发明的第一移动台、第二移动台或第X移动台的实施例的框图；

图5是表示根据本发明的图3的步骤42的优选实施例的流程图；

图6是表示根据本发明的图4的长期信息确定单元的实施例的框图；

图7是表示根据本发明的图5的步骤92的实施例的流程图；

图8是表示根据本发明的图3的步骤44的实施例的流程图；

图9是表示根据本发明的图4的短期信息确定单元的框图；

图10是表示根据本发明的图8的步骤132的实施例的流程图；

图11是表示根据本发明的图3的步骤50的实施例的流程图；

图12是表示根据本发明的图4的下行链路功率控制单元的框图；

图13是表示根据本发明的图2的步骤32的实施例的流程图；

图14是表示根据本发明的图1的基站的实施例的框图；

图15是表示根据本发明的图13的步骤172的实施例的流程图；

图16是表示根据本发明的图14的基本信息生成单元的实施例的框图；

图17表示在本发明中用于确定有效短期本征值的表的例子。

图18是表示根据本发明的图15的步骤208的实施例的流程图；

图19是表示根据本发明的执行图18实施例的如图16所示的第三本征值分解和计算部分的优选实施例的框图；

图20是表示根据本发明的图13的步骤174的实施例的流程图；

图21是表示根据本发明的图20的步骤260的实施例的流程图；

图22是表示根据本发明的图14的增益调节单元的优选实施例的框图；及

图23是表示根据本发明的图14的基本矢量应用单元的实施例的框图；

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的具有多路发送和接收天线的移动通信装置的结构和操作以及在移动通信装置中执行移动通信方法。

参照作为根据本发明的移动通信装置的示意图的图1，移动通信装置包括基站10、第一移动台20、第二移动台22、......和第X移动台24。

图2是表示根据本发明的在图1的移动通信装置中执行的移动通信方法的流程图；

图2表示的移动通信方法包括：获得反馈信号(步骤30)，和将使用从反馈信号恢复的长期信息、短期信息和信号-干扰和噪声比空间处理的专用物理信道(DPCH)信号与导频信道(PICH)信号相加，并且发送相加的结果(步骤32)。

图1表示的第一到第X移动台20-24中的每一个执行相同的功能。基站10包括至少一个发送天线，并且第一到第X移动台20-24中的每一个包括至少一个接收天线并且可以例如使用终端实现。

图1的基站10从自第一、第二、......或第X移动台20、22、......、24接收的反馈信号中恢复长期信息、短期信息和SINR，使用从恢复的长期信息、短期信息和SINR生成的基本信息空间处理DPCH信号，将PICH信号与空间处理的DPCH信号相加，并把相加的结果发送到第一、第二......第X移动台20、22、......24(步骤32)。这里，由P_i(k)表示的PICH信号可以是公共导频信道(CPICH)信号、专用CPICH(DCPICH)信号、辅助CPICH(SCPICH)信号等，其中1≤i≤B，而且B是大于或等于1的整数，其表示发送天线的数量。

当根据本发明的基站支持上述操作时，只要第一、第二、......或第X移动台20、22、......、24可以确定反映每个发送和接收天线的信道下行链路特性(下面的“第一特性H”其中H是矩阵)的长期信息、短期信息和包括SINR的下行链路功率控制信息就可以以任何方式实现具有至少一个接收天线的第一、第二、......或第X移动台20、22、......、24。下面，黑体字表示矢量，非黑体字表示标量。每个发送和接收天线的信道下行链路特性H表示相位和振幅，或从基站10通过信道发送到移动台20、22、......、24的信号的增益。这里，第一特性H的矩阵包括以列排列的基站10的发送天线的信道和以行排列的第一、第二、......或第X移动台20、22、......、24的接收天线的信道。第一特性H的矩阵的列分量在发送天线空间获得，而且其行矢量在接收天线空间获得。

作为一个例子，第一、第二、......或第X移动台20、22、......、24从自基站10发送的PICH信号中确定第一特性H，从第一特性H确定反映每个发送和接收天线的信道间特性的相关性的长期信息、短期信息和下行链路功率控制信息，将长期信息、短期信息和下行链路功率控制信息转换为反馈信号，并且将反馈信号发送到基站10(步骤30)。长期信息包括有效长期本征矢量和有效长期本征值，短期信息包括有效短期本征矢量，而且下行链路功率控制信息包括是否增加或减少下行链路发送功率的信息。

为了更容易了解本发明，首先将要结合附图描述根据本发明的第一、第二、......或第X移动台20、22、......、24和步骤30的实施例，然后是根据本发明的基站10和步骤32的实施例的描述。

图3是表示根据本发明的如图2所示的步骤30的实施例30A的流程图。实施例包括确定第一特性H和获得SINR(步骤40)，确定信道的长期信息、短期信息(步骤42和44)，获得高速率反馈信息、低速率反馈信息和下行链路功率控制信息(步骤46到50)，将确定的高速率反馈信息、低速率反馈信息和下行链路功率控制信息转换为反馈信号(步骤52)。

图4是表示如图1所示的根据本发明的第一移动台20、第二移动台22或第X移动台24的实施例的框图。图4表示的移动台包括天线阵列60、信道特性确定单元70、长期信息确定单元72、短期信息确定单元74、高速率反馈单元76，低速率反馈单元78、信号恢复单元80、信号转换单元82和下行链路功率控制单元84。

图4的天线阵列60包括M个接收天线62、64、......、66，其中M是大于或等于1的整数，并且接收空间处理的DPCH信号和从基站10发送的PICH信号。信道特性确定单元70从自基站10发送并通过天线阵列60接收的PICH信号中确定第一特性H，使用下面的公式1从第一特性H确定每个发送和接收天线的信道下行链路特性(下面的“第二特性R”)的瞬时相关性，将确定的第二特性R输出到长期信息确定单元72和短期信息确定单元74，使用下面的公式2从确定的第二特性R获得用于下行链路功率控制的SINR，并且将获得的SINR输出到下行链路功率控制单元84(步骤40)。第二特性R表示为B×B矩阵。

               R＝H^H·H          .......(1)

             SINR＝∑diag(R)      .......(2)

在步骤40后，长期信息确定单元72使用从由信道特性确定单元70确定的第二特性R确定构成长期信息的有效长期本征矢量Q_LT和有效长期本征值Λ_LT并且分别将确定的有效长期本征矢量Q_LT和有效长期本征值Λ_LT输出到短期信息确定单元74和低速率反馈单元78(步骤42)。这里，长期本征矢量和长期本征值具有1-1对应关系。与有效长期本征值Λ_LT1-1变换的长期本征矢量称为有效长期本征矢量Q_LT。有效长期本征矢量Q_LT是在B×N_B矩阵中，而且有效长期本征值Λ_LT在N_B×N_B矩阵中。

下面，将结合附图描述根据本发明的图3的步骤42和图4的长期信息确定单元72的实施例。

图5是表示根据本发明的图3的步骤42的优选实施例42A的流程图。该实施例包括通过累积第二特性R获得每个发送和接收天线的信道下行链路特性的长期相关性(步骤90)，并且从信道下行链路特性的长期相关性确定长期信息(步骤92)。

图6是表示根据本发明的图4的长期信息确定单元72的实施例72A的框图。实施例72A包括累积部分100和第一本征值分解和计算部分110。

在图3的步骤40后，图6的累积部分100累积从信道特性确定单元70输入的第二特性R并且将累积的结果R_LT(k)输出到第一本征值分解和计算部分110作为每个发送和接收天线的信道下行链路特性(下面的“第三特性R_LT”)的长期相关性(步骤90)。第三特性R_LT，即累积的结果R_LT(k)，表示为B×B矩阵，如下面的公式3：

            R_LT＝∑H^H·H＝∑R

            R_LT(k)＝pR_LT(k-1)+R(k)    .........(3)

其中p是遗忘因子，而k表示离散时间。

在步骤90后，第一本征值分解和计算部分110通过本征值分解(EVD)方法使用从累积部分100输入的第三特性R_LT生成对应于长期信息的有效长期本征矢量Q_LT和有效长期本征值Λ_LT并且将生成的有效长期本征矢量Q_LT和有效长期本征值Λ_LT输出到短期信息确定单元74和低速率反馈单元78(步骤92)。在本实施例中使用的EVD技术1996年公开在伦敦的Johns HopkinsUniversity Press的G.Golub和C.van.loan发表的“矩阵计算”中。

下面，将描述本发明的图5的步骤92和图6的第一本征值分解和计算部分110的实施例。

图7是表示根据本发明的图5的步骤92的实施例92A的流程图。实施例92A包括在长期本征矢量和长期本征值中选择有效长期本征矢量Q_LT和有效长期本征值Λ_LT作为长期信息(步骤120到124)。

为了执行图7的实施例92A，如图6所示，第一本征值分解和计算部分110可以由第一本征值分解器112、矢量计数器114和第一选择器116实现。

在图5的步骤90后，第一本征值分解器112通过上述的EVD方法使用从累积部分100输入的第三特性R_LT生成B×B长期本征矢量q_LT1～q_LTB和B×B长期本征值λ_LT1～λ_LTB，将生成的B×B长期本征值λ_LT1～λ_LTB输出到矢量计数器114和第一选择器116，并且将生成的B×B长期本征矢量q_LT1～q_LTB输出到第一选择器116(步骤120)。

在步骤120后，矢量计数器114计数大于第一预定阈值的长期本征值λ_LT1～λ_LTB，确定计算结数N_B作为有效长期本征矢量的数量，其中1≤N_B≤B，并且将确定的有效长期本征矢量的数量N_B输出到第一选择器116(步骤122)。最后，矢量计数器114可以由计数器(未示出)实现，第一预定阈值是近似零的非零值，它表示在第三特性R_LT中的噪声电平。

在步骤122后，第一选择器116从自第一本征值分解器112输入的B×B长期本征矢量q_LT1～q_LTB选择B长期本征矢量，并且输出包含选择的B长期本征矢量的N_B列矢量作为有效长期本征矢量Q_LT(步骤124)。同样，第一选择器116从自第一本征值分解器112输入的B×B长期本征值λ_LT1～λ_LTB中选择在数量上等于噪声消除的有效长期本征矢量的数量N_B的长期本征值，并且输出包含选择的长期本征值的对角(diagonal)矩阵作为有效长期本征值Λ_LT(步骤124)。

在图3步骤42后，短期信息确定单元74使用从信道特性确定单元70输入的第二特性R和从长期信息确定单元72输入的长期信息确定对应于短期信息的有效短期本征矢量Q_ST，并且将确定的有效短期本征矢量Q_ST输出到高速率反馈单元76，其中，长期信息包括有效长期本征矢量Q_LT和有效长期本征值Λ_LT(步骤44)。有效短期本征矢量Q_ST是N_B×(N_B-1)矩阵。

下面，将参照附图描述根据本发明的图3的步骤44和图4的短期信息确定单元74的实施例。

图8是表示根据本发明的图3的步骤44的实施例44A的流程图。实施例44A包括获得每个发送和接收天线的信道下行链路特性的短期相关性(步骤130)，和从获得的信道下行链路特性的短期相关性中获得短期信息(步骤132)。

图9是表示根据本发明的图4的短期信息确定单元74的实施例74A的框图。实施例74A包括短期相关性确定单元140和第二本征值分解和计算部分142。

在图3的步骤42后，短期相关性确定单元140使用下面的公式4从自信道特性确定单元70输入的第二特性R和从长期信息确定单元72输入的包括有效长期本征矢量Q_LT和有效长期本征值Λ_LT的长期信息中确定每个发送和接收天线的信道下行链路特性的短期相关性(下面的“第四特性R_ST”)，并且将确定的第四特性R_ST输出到第二本征值分解和计算部分142(步骤130)。第四特性R_ST表示为N_B×N_B矩阵。

$R_{\mathrm{ST}}={\mathrm{\Λ}}_{\mathrm{LT}}^{-\frac{1}{2}}{Q}_{\mathrm{LT}}^H{R}_{\mathrm{LT}}{\mathrm{\Λ}}_{\mathrm{LT}}^{-\frac{1}{2}}...\left(4\right)$

在步骤130后，第二本征值分解和计算部分142通过上述的EVD方法从自短期相关性确定单元140输入的第四特性R_ST中确定有效短期本征矢量Q_ST，并将确定的有效短期本征矢量Q_ST输出到高速率反馈单元76作为短期信息(步骤132)。

下面，将描述图8的步骤132和图9的第二本征值分解和计算部分142的实施例。

图10是表示根据本发明的图8的步骤132的实施例132A的流程图。实施例132A包括在短期矢量中选择有效短期本征矢量Q_ST作为短期信息。(步骤150到152)。

为实现图10的实施例132A，如图9所示，第二本征值分解和计算部分142可以由第二本征值分解器144和第二选择器148实现。

在步骤图8的130，如公式5所示，第二本征值分解器144通过上述EVD方法使用从自短期相关性确定部分140输入的第四特性R_ST生成N_B短期本征矢量Q_ST0，并将生成的N_B短期本征矢量Q_ST0输出到第二选择器148(步骤150)。

$Q_{\mathrm{ST}0}=\left[\begin{array}{cccc}{q}_{\mathrm{ST}0,1}& q_{\mathrm{ST}\mathrm{0,2}}& \·\·\·\·\·\·\·\·\·\·& q_{\mathrm{ST}0,N_B}\end{array}\right]...\left(5\right)$

在步骤150后，第二选择器148从自第二本征值分解器144输入的N_B短期本征矢量Q_ST0中选择N_B×(N_B-1)短期本征矢量，并输出由选择的短期本征矢量组成的列矢量作为有效短期本征矢量Q_ST(步骤152)，其表示为下面的公式6。

$Q_{\mathrm{ST}}=\left[\begin{array}{cccc}{q}_{\mathrm{ST}\mathrm{0,1}}& q_{\mathrm{ST}\mathrm{0,2}}& \·\·\·\·\·\·\·\·\·\·& q_{\mathrm{ST}0,(N_B-1)}\end{array}\right]...\left(6\right)$

在图3的步骤44后，第一移动台20、第二移动台22，......或第X移动台24将包括有效短期本征矢量Q_ST的短期信息、包含有效长期本征矢量Q_LT和有效长期本征值Λ_LT的长期信息、下行链路功率控制信息转换为适合反馈到基站10的反馈信号，并且经由天线阵列60将转换的反馈信号发送到基站10(步骤46到52)。

为执行步骤46到52，则需要高速率反馈单元76、低速率反馈单元78、信号转换单元82和下行链路功率控制单元84。在步骤44后，高速率反馈单元76将从短期信息确定单元74输入的有效短期本征矢量Q_ST编码为比特，并且在第一预定时间间隔将比特编码的结果输出到信号转换单元82作为高速率反馈信息(步骤46)。在步骤46后，低速率反馈单元78将从长期信息确定单元72输入的包括有效长期本征矢量Q_LT和有效长期本征值Λ_LT的长期信息编码为比特，并且在第二预定时间间隔将比特编码的结果输出到信号转换单元82作为低速率反馈信息(步骤48)。这里，第一预定时间间隔小于第二预定时间间隔。例如，第二预定时间间隔可以是第一预定时间间隔的10倍。在这种情况下，一比特长期信息从低速率反馈单元78输出到信号转换单元82，同时10比特短期信息从高速率反馈单元76输出到信号转换单元82。因此，短信息可以比长期信息更快地发送到信号转换单元82。

在步骤48后，下行链路功率控制单元84使用从自信道特性确定单元70输入的SINR生成下行链路功率控制信息，并且将生成的下行链路功率控制信息输出到信号转换单元82(步骤50)。下行链路功率控制方法1998年公开在波士顿和伦敦的Artech House出版社出版的、J.S.Lee和L.E.Miller发表的“CDMA系统工程手册(CDMA Systems Engineering Handbook)”中。

根据本发明，与图3表示的不同，步骤46和48可以同时执行。或者，步骤46可以在步骤48之后，在这种情况下，步骤50可以在步骤48后执行，或者在步骤42和48之间的任何时间执行。

下面，将结合附图描述根据本发明的图3的步骤50和图4的下行链路功率控制单元84的实施例。

图11是表示根据本发明的图3的步骤50的实施例50A的流程图。实施例50A包括从SINR减去第二预定阈值SINR_TH(步骤156)并且根据减法结果的符号(sign)确定下行链路功率控制信息(步骤158)。

图12是表示根据本发明的图4的下行链路功率控制单元84的实施例84A框图。实施例84A包括减法部分160和符号检测部分162。

图12的减法部分160从信道特性确定单元70输入的SINR中减去第二预定阈值SINR_TH，并且将减法结果输出到符号检测部分162(步骤156)。在步骤156后，符号检测部分162根据从减法部分160输入的减法结果的符号确定下行链路功率控制信息，并将确定的下行链路功率控制信息C输出到信号转换单元82(步骤158)。例如，如果在符号检测部分162中从减法结果中确定SINR大于或等于第二预定阈值SINR_TH，下行链路功率控制信息c被设置为1。如果在符号检测部分162中确定SINR小于第二预定阈值SINR_TH，下行链路功率控制信息c被设置为-1。这里，c＝1表示降低下行链路发送功率，而且c＝-1表示增加下行链路发送功率。

在步骤50后，信号转换单元82将从高速率反馈单元76输入的高速率反馈信息、从低速率反馈单元78输入的低速率反馈信息和从下行链路功率控制单元84输入的下行链路功率控制信息多路复用并且将多路复用的结果输出到天线阵列60作为适合反馈的反馈信号(步骤52)。输入到天线阵列的反馈信号被发送到基站10。

根据本发明，如图4所示，第一移动台20、第二移动台22......或第X移动台24可以还包括信号恢复单元80。在步骤40到52期间的任何时间，信号恢复单元80从在基站10空间处理并经由天线阵列60接收的DPCH信号中恢复原始的DPCH信号，并且输出恢复的DPCH信号，它将用DPCH’表示。

下面，将结合附图描述根据本发明的图1的基站10和图2的步骤32的

实施例。

图13是表示根据本发明的图2的步骤32的实施例32A的流程图。实施例32A包括使用恢复的长期信息、短期信息和SINR空间处理DPCH信号(步骤170到176)并且将导频信道(PICH)信号加到空间处理的DPCH信号上(步骤178)。

图14是表示根据本发明的图1的基站10的实施例的框图。在本实施例中，基站10包括信息恢复单元180、基本信息生成单元182、增益调节单元184、基本矢量应用单元186、加法单元188和天线阵列190。

图14的包括B发送天线192、194......、196的天线阵列190经由上行链路专用物理控制信道(DPCCH)从第一移动台20、第二移动台22......或第X移动台24接收反馈信号，并且向第一移动台20、第二移动台22......或第X移动台24发送空间处理的DPCH信号和PICH信号。

在图2的步骤30后，信息恢复单元180从经由天线阵列190接收的反馈信号中恢复长期信息、有效短期本征矢量和SINR，并且将恢复的长期信息、有效短期本征矢量和SINR输出到基本信息生成单元182(步骤170)。由于长期信息和有效短期本征矢量分别以低速率和高速率经由信号转换单元82从高速率反馈单元76和低速率反馈单元78输出，所以信息恢复单元180分别以低速率和高速率恢复长期信息和长期信息。

在步骤170后，基本信息生成单元182从信息恢复单元180恢复的长期信息、有效短期本征矢量和SINR中生成基本矢量Q和增益值P^1/2作为基本信息，并且将生成的增益值P^1/2输出到增益调节单元184和将生成的基本矢量Q输出到基本矢量应用单元186(步骤172)。这里，基本矢量Q是B×N矩阵，而且增益值P^1/2是N×1矩阵，其中N表示基本矢量的数量。

下面将结合附图描述根据本发明的图13的步骤172和图14的基本信息生成单元182的实施例。

图15是表示根据本发明的图13的步骤172的实施例172A的流程图。实施例172A包括内插恢复的短期信息并生成有效短期本征值(步骤200和202)并且从长期信息和短期信息确定基本矢量Q和增益值P^1/2(步骤204到208)。

图16是表示根据本发明的图14的基本信息生成单元182的实施例182A的框图。实施例182A包括基本矢量内插部分220、基本值生成部分222、第一乘法部分224、第二乘法部分226和第三本征值分解和计算部分228。

在图13的步骤170后，基本矢量内插部分220内插从信息恢复单元180输入的恢复的有效短期本征矢量Q’_ST，并且将内插的结果Q’_ST0输出到第一乘法部分224。根据本征矢量间的正交关系，使用公式7执行内插：

${Q^{\′}}_{\mathrm{ST}0}=\left[\begin{array}{cc}{Q^{\′}}_{\mathrm{ST}}& {q^{\′}}_{\mathrm{ST},N_B}\end{array}\right]...\left(7\right)$

其中可以Q’_ST可以表示为下面的公式8，并满足公式9的关系：

${Q^{\′}}_{\mathrm{ST}}=\left[\begin{array}{ccc}{q^{\′}}_{\mathrm{ST},0}& \·\·\·\·\·\·\·\·\·& {q^{\′}}_{\mathrm{ST},(N_B-1)}\end{array}\right]...\left(8\right)$

${q^{\′}}_{\mathrm{ST},N_B}\·{q^{\′}}_{\mathrm{ST},(N_B-1)}=\·\·\·={q^{\′}}_{\mathrm{ST},N_B}\·{q^{\′}}_{\mathrm{ST},1}=0---\left(9\right)$

在步骤200后，基本值生成部分222使用由从自信息恢复单元180输入的恢复的信号-干扰和噪声比SINR’和有效长期本征矢量获得的表T确定有效短期本征值Λ’_ST，并且将确定的有效短期本征值Λ’_ST输出到第一乘法部分224(步骤202)。如上所述，根据本发明，虽然没有从移动台20、22、或24向基站10反馈有效短期本征值Λ_ST，但是可以从恢复的信号-干扰和噪声比获得有效短期本征值Λ’_ST。

图17表示用于确定有效短期本征值Λ’_ST的表T的例子，其中纵轴以dB表示T值，而横轴表示有效长期本征矢量的数量N_B。

在根据本发明的实施例中，基本值生成部分222可以储存用于不同SINR’和有效长期本征矢量的数量N_B的有效短期本征值Λ_ST，例如，如在图17所示的查找表中。在这种情况下，根据恢复的SINR’和有效长期本征矢量的数量N_B读出有效短期本征值Λ’_ST，并且输出到第一乘法部分224。

在根据本发明的另一个实施例中，基本值生成部分222使用下面的公式10或11可以从SINR’和有效长期本征矢量的数量N_B计算表T(N_B)或T(N_B，γ)，而不是在查找表中储存有效短期本征值。

$T\left(N_B\right)=\frac{E\left[{\mathrm{\Λ}}_{\mathrm{ST}}\left(N_B\right)\right]}{\mathrm{\γ}},$ 其中 ${\mathrm{\Λ}}_{\mathrm{ST}}\left(N_B\right)=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ST},1}& 0& \·\·\·& 0\\ 0& \·\·\·& \·\·\·& 0\\ 0& 0& \·\·\·& {\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ST},N_B}\end{array}\right]---\left(10\right)$

$T(N_B,\mathrm{\γ})=\frac{E\left[{\mathrm{\Λ}}_{\mathrm{ST}}(N_B,\mathrm{\γ})\right]}{\mathrm{\γ}},$ 其中 ${\mathrm{\Λ}}_{\mathrm{ST}}(N_B,\mathrm{\γ})=\left[\begin{array}{cccc}{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ST},1}\left(\mathrm{\γ}\right)& 0& \·\·\·& 0\\ 0& \·\·\·& \·\·\·& 0\\ 0& 0& \·\·\·& {\mathrm{\λ}}_{\mathrm{ST},N_B}\left(\mathrm{\γ}\right)\end{array}\right]---\left(11\right)$

在上面的公式10和11中，E[·]表示总平均的运算符，Λ_ST(N_B)表示当短期本征矢量的数量等于N_B时通过EVD方法从随机第四特性R_ST获得的随机可变对角矩阵，Λ_ST(N_B)表示当短期本征矢量的数量等于N_B并且SINR’是γ时通过EVD方法从随机第四特性R_ST获得的随机可变对角矩阵。根据用于T(N_B)的公式10或用于T(N_B，γ)的公式11，有效短期本征值Λ’_ST可以表示为公式12：

Λ’_ST(N_B)＝γT(N_B)或Λ’_ST(N_B，γ)＝γT(N_B，γ)...(12)

在步骤202后，第一乘法部分224将从信息恢复单元180输入的长期信息、使用恢复的有效短期本征矢量执行并且从基本矢量内插部分220输入的内插的结果Q’_ST0和基本矢量生成部分222生成的有效短期本征值Λ’_ST相乘，并且将乘积W^H输出到第二乘法部分226作为接收信道特性矩阵(步骤204)。这里，接收信道特性矩阵W^H是B×N_B矩阵。

W^H＝Q’_LTΛ’_LT ^1/2 Q’_ST0Λ’_ST ^1/2    ......(13)

其中，Q’_LT和Λ’_LT表示信息恢复单元180恢复的长期信息，具体讲，Q’_LT以B×N_B矩阵表示恢复的有效长期本征矢量，Λ’_LT以N_B×N_B矩阵表示恢复的有效长期本征值，Q’_ST0在N_B×N_B矩阵中表示内插的恢复的有效短期本征矢量，Λ’_ST以N_B×N_B矩阵表示恢复的有效短期本征值。

在步骤204后，第二乘法部分226使用公式14计算对应于从第一乘法部分224输出的接收信道特性矩阵W^H的复乘积的自相关矩阵R’，并且将计算的自相关矩阵R’输出到第三本征值分解和计算部分228(步骤206)。这里，自相关矩阵R’是B×B矩阵。

                   R’＝W^HW    ......(14)

在步骤206，第三本征值分解和计算部分228从自相关矩阵R生成有效瞬时本征矢量，即，基本矢量Q，和增益值P^1/2，并且输出结果(步骤208)。

下面，将结合附图描述图15的步骤208和图16的第三本征值分解和计算部分228的实施例。

图18是表示根据本发明的图15的步骤208的实施例208A的流程图。实施例208A包括从瞬时本征矢量和本征值获得基本矢量Q和增益值P^1/2(步骤240到244)。

图19是表示根据本发明的执行图18实施例208A的如图16所示的第三本征值分解和计算部分228的优选实施例228A的框图。第三本征值分解和计算部分228的实施例228A包括第三本征值分解器252、功率分配部分254，和第三选择器256。

在图15的步骤206后，第三本征值分解器252通过EVD方法从自第二乘法部分226输入的自相关矩阵R’生成B×B瞬时本征矢量Q₀和B×B瞬时本征值Λ₀，并将生成的B×B瞬时本征矢量Q₀输出到第三选择器256和将B×B瞬时本征值Λ₀输出到功率分配部分254(步骤240)。

在图18的步骤240后，功率分配部分254从自第三本征值分解器252输入的瞬时本征值Λ₀生成基本矢量的数量N和增益值P^1/2，并将生成的基本矢量的数量N输出到第三选择器256和将生成的增益值P^1/2输出到增益调节单元184(步骤242)。具体讲，功率分配部分254使用瞬时本征值Λ₀获得信道的功率分配比，使用获得的功率分配比在信道间分配给基站10的总功率，并且确定分配的结果作为增益值P^1/2。这里，功率分配部分254通过水(water)滤波或反向水滤波方法可以从瞬时本征值Λ₀计算功率分配比和基本矢量的数量。水滤波方法公开在1996年波士顿的Kluwer Academic Press由JanW.M.Bergmans发表的“数字基带发送和记录”中。反向水滤波方法2001年4月公开在Hemanth Sampath发表的名称为“用于多路输入和多路输出(MIMO)无线信道的线性预编码和解码”的斯坦福大学博士论文中。

在步骤242后，第三选择器256从自第三本征矢量分解器252输入的瞬时本征矢量Q₀中选择数量上等于从功率分配部分254输入的基本矢量数量N的瞬时本征矢量，并且将由选择的N瞬时本征矢量组成的列矢量作为有效瞬时本征矢量，也就是基本矢量Q输出到基本矢量应用单元186(步骤244)。这里列矢量的大小为N。

在图13的步骤172后，增益调节单元184根据从基本信息生成单元182输入的N个增益值P^1/2调节DPCH信号的振幅，并且将调节振幅的DPCH信号输出到基本矢量应用单元186(步骤174)。

下面，将结合附图描述根据本发明的图13的步骤174的实施例。

图20是表示根据本发明的图13的步骤174的实施例174A的流程图。实施例174A包括DPCH信号的调节调制阶数、编码速率和振幅(步骤260)，扩展和加扰具有调节结果的DPCH信号(步骤262)。

参照图20，在步骤172后，调节DPCH信号的调制阶数、编码速率和振幅(步骤260)。

下面，将结合附图描述根据本发明的图20的步骤260和图14的增益调节单元184的实施例。

图21是表示根据本发明的图20的步骤260的实施例260A的流程图。实施例260A包括通过增益值将使用增益值按调制阶数调制的DPCH信号相乘(步骤270到274)。

图22是表示根据本发明的图14的增益调节单元184的优选实施例184A的框图。增益调节单元184的实施例184A包括控制器280、P₁-阶、P₂-阶......和P_NB-阶调制器282、284、......、286，第一、第二......和第N_B乘法器290、292、......、294和第(N_B+1)乘法器300。

在步骤172后，控制器280使用从基本信息生成单元182输入的增益值P^1/2通过线性比计算P₁-阶、P₂-阶......和P_NB-阶调制器282、284、......、286的调制阶数，并且将计算的调制阶数输出到各自P₁-阶、P₂-阶......和P_NB-阶调制器282、284、......、286(步骤270)。控制器280使用增益值P^1/2检测分配给每个信道的功率数值并且与分配给每个信道功率数值成正比确定每个信道的调制阶数。控制器280将最高的调制阶数分配给分配了最大功率的信道并且将最低的调制阶数分配给分配了最小功率的信道。

在步骤270后，P₁-阶、P₂-阶......和P_NB-阶调制器282、284、......、286根据从控制器280输入的调制阶数对DPCH信号执行P₁-阶、P₂-阶......和P_NB-阶正交调幅(QAM)，并且向各自第一、第二......和第N_B乘法器290、292、......、294输出调制结果。或者，P₁-阶、P₂-阶......和P_NB-阶调制器282、284、......、286可以通过自适应调制和编码(AMC)方法调制DPCH信号。AMC方法公开在1997年十月的IEEE.On communications VOL.45，NO.10的由A.Goldsmith和S.Chua发表的名称为“用于衰落信道的可变速率可变功率MQAM”中。

在步骤272后，第一、第二......和第N_B乘法器290、292、......、294通过增益值P^1/2将从各自P₁-阶、P₂-阶......和P_NB-阶调制器282、284、......、286输出的调制结果相乘，并将乘积输出到第(N_B+1)乘法器300。

控制器280、P₁-阶、P₂-阶......和P_NB-阶调制器282、284、......、286和第一、第二......和第N_B乘法器290、292、......、294执行图20的步骤260或图21的步骤260A。

参照图20，在步骤260后，第(N_B+1)乘法器300将加扰/扩展信号流与从第一、第二......和第N_B乘法器290、292、......、294输出的结果相乘，并向基本矢量应用单元186经输出端口OUT1输出乘积作为具有调节的振幅度DPCH信号(步骤262)。这里，表示为C_SPC_SC的加扰/扩展信号流指将加扰信号流C_SC与扩展信号流C_SP相乘的结果。虽然加扰/扩展信号流被表示为预先储存在图14的增益调节单元184中，但是与图14表示的不同加扰/扩展信号流可以从外部输入。

根据本发明，在图22的增益调节单元184A中，(N_B+1)乘法器300可以是任选的。当步骤262省略，也就是当增益调节单元184A不包括(N_B+1)乘法器300时，第一、第二......和第N_B乘法器290、292、......、294的乘积被输出到基本矢量应用单元186作为具有调节的振幅的DPCH信号。

在图13的步骤174后，基本矢量应用单元186将从基本信息生成单元182输入的基本矢量Q施加到从增益调节单元184输入的振幅调节的DPCH信号，并将结果输出到加法单元188作为空间处理DPCH信号(步骤176)。

图23是表示根据本发明的图14的基本矢量应用单元186的实施例186A的框图。基本矢量应用单元186的实施例186A包括第(N_B+2)乘法器310。

为执行步骤176，基本矢量应用单元186A的第(N_B+2)乘法器310将从基本信息生成单元182输入的基本矢量Q与从增益调节单元184经由输入端口IN2输入的具有调节振幅的N_B DPCH信号i相乘，如公式15所示，并经由输出端口OUT2向加法单元188输出输出乘积作为空间处理的DPCH信号o：

               o＝Qi                ......(15)

其中，o和i各自表示为下面的公式16和17。

               o＝[o₁o₂......o_B]    ......(16)

               i＝[i₁i₂......i_B]    ......(17)

在步骤176之后，加法单元118将经由输入部分IN1输入的PICH信号P₁(k)、P₂(k)、P₃(k)、......和P_B(k)与从基本矢量应用单元186输入的空间处理的DPCH信号相加，并且经由包括发送天线的天线阵列190将相加结果发送到第一移动台20、第二移动台22、......或第X移动台24(步骤178)。

为执行步骤178，加法单元188可以包括B加法器(未示出)。这里，加法器分别将对应的PICH信号P₁(k)、P₂(k)、P₃(k)、......和P_B(k)与从基本矢量应用单元186输入的空间处理的DPCH信号相加，并且将相加的结果输出到天线阵列190的各自发送天线192、194、......、196。发送天线192、194......、196将由加法单元188的对应的加法器得出的相加的结果发送到移动台20、22、......、24。

如上所述，图1的基站10和步骤32的实施例不限于上述的移动台10和步骤30的实施例，并且可以应用到任何能够生成长期信息和短期信息并将其转换为反馈信号并能够将反馈信号发送到基站10的移动台。

如上所述，在根据本发明的包括多路发送和接收天线的移动通信装置和在装置中执行的移动通信方法中，反映空间信道下行链路特性长期信息和短期信息从移动台被反馈到基站，其中仅仅反馈有效短期本征矢量作为短期信息而不反馈有效短期本征值。因此，由于闭环通信系统的强大优势，干扰、噪声和衰落的效果可以减至最低，从而最大化吞吐量。

尽管已参照本发明的确定优选实例表示和描述了本发明，但本领域内的普通技术人员将理解的是，可在不背离由所附权利要求限定的本发明宗旨和范围的前提下对本发明进行各种形式和细节上的修改。

Claims (30)

1、一种具有多路发送天线和接收天线的移动通信装置，该装置包括：

具有至少一个发送天线的基站，从自移动台接收的反馈信息中恢复长期信息、短期信息和信号-干扰和噪声比，使用从恢复的长期信息、短期信息和信号-干扰和噪声比生成的基本信息空间处理专用物理信道信号，并且将导频信道信号与空间处理结果相加的结果发送到移动台；及

具有至少一个接收天线的移动台，从基站发送的导频信道信号中确定对应于发送和接收天线中的每一个的信道下行链路特性的第一特性，确定反映第一特性的长期信息、短期信息和包括信号-干扰和噪声比的下行链路功率控制信息，将确定的长期信息、短期信息和下行链路功率控制信息转换为反馈信号，并且将反馈信号发送到基站，

其中，长期信息包括有效长期本征矢量和有效长期本征值，短期信息包括有效短期本征矢量，而且下行链路功率控制信息表示是否增加或减少下行链路发送功率；并且

其中移动台包括：

信道特性确定单元，用于从经由至少一个接收天线接收的导频信道信号中确定第一特性，从第一特性确定第二特性，并从生成的第二特性生成信号-干扰和噪声比；

长期信息确定单元，用于使用从信道特性确定单元输入的第二特性确定有效长期本征矢量和有效长期本征值；

短期信息确定单元，用于使用从信道特性确定单元输入的第二特性和长期信息确定有效短期本征矢量；

高速率反馈单元，用于将从短期信息确定单元输入的有效短期本征矢量编码为比特，并且在第一预定时间间隔输出比特编码的结果作为高速率反馈信息；

低速率反馈单元，用于将从长期信息确定单元输入的长期信息编码为比特，并且在第二预定时间间隔输出比特编码的结果作为低速率反馈信息；

下行链路功率控制单元，用于从信道特性确定单元产生的信号-干扰和噪声比中生成下行链路功率控制信息，并且输出生成的下行链路功率控制信息；及

信号转换单元，用于将高速率反馈信息、低速率反馈信息和下行链路功率控制信息多路复用并且将多路复用的结果输出到至少一个接收天线作为反馈信号，

其中第二特性对应于每个发送天线和每个接收天线的信道下行链路特性的瞬时相关性，接收天线向基站发送反馈信号，并且预定的第一预定时间间隔小于第二预定时间间隔。

2、如权利要求1所述的移动通信装置，其中移动台还包括信号恢复单元，用于从经由至少一个接收天线接收的空间处理结果中恢复专用物理信道信号，并且输出恢复的专用物理信道信号。

3、如权利要求1所述的移动通信装置，其中长期信息确定单元包括：

累积部分，用于累积从信道特性确定单元输入的第二特性并且输出累积的结果作为第三特性；及

第一本征值分解和计算部分，用于通过本征值分解方法从第三特性中生成有效长期本征矢量和有效长期本征值，

其中第三特性对应于每个发送天线和每个接收天线的信道下行链路特性的长期相关性。

4、如权利要求3所述的移动通信装置，其中第一本征值分解和计算部分包括：

第一本征值分解器，通过本征值分解方法使用从累积部分输入的第三特性生成长期本征矢量和长期本征值；

矢量计数器，用于计数大于第一预定阈值的长期本征值的数目，输出计数的结果作为有效长期本征矢量的数量；及

第一选择器，用于从自第一本征值分解器输入的长期本征矢量中选择噪声消除的在数量上等于发送天线数的长期本征矢量，从自第一本征值分解器输入的长期本征值中选择在数量上等于噪声消除的有效长期本征矢量数的长期本征值，并且输出选择的长期本征矢量和长期本征值分别作为有效长期本征矢量和有效长期本征值，

其中，第一预定阈值表示第三特性中的噪声电平。

5、如权利要求1所述的移动通信装置，其中短期信息确定单元包括：

短期相关性确定单元，用于使用从信道特性确定单元输入的第二特性和长期信息确定第四特性，并且输出第四特性；及

第二本征值分解和计算部分，用于通过本征值分解方法从第四特性中生成有效短期本征矢量，并输出生成的有效短期本征矢量，

其中第四特性对应于每个发送天线和每个接收天线的信道下行链路特性的短期相关性。

6、如权利要求5所述的移动通信装置，其中第二本征值分解和计算部分包括：

第二本征值分解器，用于通过本征值分解方法使用从短期相关性确定部分输入的第四特性生成短期本征矢量；及

第二选择器，用于从自第二本征值分解器输入的短期本征矢量中选择N_B×(N_B-1)短期本征矢量，并输出选择的短期本征矢量作为有效短期本征矢量，其中N_B对应于有效长期本征矢量的数量。

7、如权利要求1所述的移动通信装置，其中下行链路功率控制单元包括：

减法部分，用于从自信道特性确定单元输入的信号-干扰和噪声比中减去第二预定阈值，并且输出减法结果；及

符号检测部分，用于根据从减法部分输入的减法结果的符号确定下行链路功率控制信息，并将确定的下行链路功率控制信息输出到信号转换单元。

8、如权利要求1所述的移动通信装置，其中基站包括：

信息恢复单元，用于从经由至少一个接收天线接收的反馈信号中恢复长期信息、有效短期本征矢量和信号-干扰和噪声比，并且输出恢复的长期信息、有效短期本征矢量和信号-干扰和噪声比；

基本信息生成单元，用于从恢复的长期信息、有效短期本征矢量和信号-干扰和噪声比中生成基本矢量和增益值作为基本信息；

增益调节单元，用于根据增益值调节专用物理信道信号的振幅，并输出调节的结果；

基本矢量应用单元，用于将基本矢量施加到从增益调节单元输入的调节结果上，并输出结果作为空间处理的结果；及

加法单元，用于将导频信道信号与空间处理的结果相加，并输出相加结果，

其中，至少一个发送天线向移动台发送相加结果。

9、如权利要求8所述的移动通信装置，其中基本信息生成单元包括：

基本矢量内插部分，用于内插从信息恢复单元输入的恢复的有效短期本征矢量；

基本值生成部分，用于使用从自信息恢复单元输入的恢复的信号-干扰和噪声比和有效长期本征矢量的数量N_B获得的表确定有效短期本征值；

第一乘法部分，用于将恢复的长期信息、使用有效短期本征矢量执行内插的结果和生成的有效短期本征值相乘，并输出结果；

第二乘法部分，用于使用从第一乘法部分输出的乘积计算自相关矩阵，并且输出计算的自相关矩阵；及

第三本征值分解和计算部分，用于使用从自第二乘法部分输入的自相关矩阵生成基本矢量和增益值。

10、如权利要求9所述的移动通信装置，其中第三本征值分解和计算部分包括：

第三本征值分解器，用于通过本征值分解方法从第二乘法部分输入的自相关矩阵中生成瞬时本征矢量和瞬时本征值；

功率分配部分，用于从自第三本征值分解器输入的瞬时本征值中生成基本矢量的数量和增益值；及

第三选择器，用于从自第三本征矢量分解器输入的瞬时本征矢量中选择数量上等于从功率分配部分输入的基本矢量数量N的瞬时本征矢量，并且将由选择的瞬时本征矢量组成的列矢量输出作为基本矢量。

11、如权利要求9所述的移动通信装置，其中，第一乘法部分使用下式将恢复的长期信息、使用有效短期本征矢量执行内插的结果Q’_ST0和生成的有效短期本征值Λ’_ST相乘，并且将结果W^H输出到第二乘法部分，

            W^H＝Q’_LTΛ’_LT ^1/2Q’_ST0Λ’_ST ^1/2

其中，Q’_LT和Λ’_LT分别表示恢复的有效长期本征矢量和有效长期本征值，其作为恢复的长期信息。

12、如权利要求10所述的移动通信装置，其中，功率分配部分通过水滤波或反向水滤波方法从瞬时本征值计算信道的功率分配比和基本矢量的数量，使用功率分配比在信道间分配给基站的总功率，并且确定分配的结果作为增益值。

13、如权利要求9所述的移动通信装置，其中增益调节单元包括：

控制器，用于通过线性比使用增益值计算调制阶数并输出计算的调制阶数；

P_i-阶调制器，根据从控制器输入的调制阶数对专用物理信道信号执行调制，并且输出每个调制结果，其中N_B表示有效长期本征矢量的数量并且1≤i≤N_B；及

第i乘法器，通过将从相应的P_i-阶调制器输出的调制结果乘以增益值，并将乘积作为增益调整的结果输出。

14、如权利要求13所述的移动通信装置，其中，P_i-阶调制器根据调制阶数通过正交幅度调制调制专用物理信道信号。

15、如权利要求13所述的移动通信装置，其中，增益调节单元还包括第(N_B+1)乘法器，用于将加扰/扩展信号流与从第i乘法器中的每一个输出的乘积相乘，其中1≤i≤N_B，并向基本矢量应用单元输出结果作为振幅调节的结果。

16、如权利要求8所述的移动通信装置，其中，基本矢量应用单元包括：

第(N_B+2)乘法器，用于将从基本信息生成单元输入的基本矢量与从增益调节单元输入的具有调节振幅的结果相乘，并输出乘积作为空间处理的结果。

17、一种在具有至少一个发送天线的基站和具有至少一个接收天线的移动台之间执行的移动通信方法，该方法包括步骤：

(a)从自移动台接收的反馈信息中恢复在移动台确定的反映对应于每个发送天线和每个接收天线的信道下行链路特性的第一特性的长期信息、短期信息和信号-干扰和噪声比，使用从恢复的长期信息、短期信息和信号-干扰和噪声比生成的基本信息空间处理专用物理信道信号，将导频信道信号与空间处理结果相加，并把相加的结果发送到移动台，

其中长期信息包括有效长期本征矢量和有效长期本征值，短期信息包括有效短期本征矢量；

(b)从基站发送的导频信道信号中确定第一特性，根据第一特性确定长期信息、短期信息和包括信号-干扰和噪声比的下行链路功率控制信息，将确定的长期信息、短期信息和下行链路功率控制信息转换为反馈信号，并且将反馈信号发送到基站，其中下行链路功率控制信息包括是否增加或降低下行链路发送功率的信息；

其中步骤(b)包括：

(b1)从经由至少一个接收天线接收的导频信道信号中确定第一特性，使用确定的第一特性生成第二特性，并从生成的第二特性确定信号-干扰和噪声比；

(b2)使用第二特性确定有效长期本征矢量和有效长期本征值；

(b3)使用第二特性和长期信息确定有效短期本征矢量；

(b4)将有效短期本征矢量编码为比特并且确定比特编码的结果作为高速率反馈信息；

(b5)将长期信息编码为比特并且确定比特编码的结果作为低速率反馈信息；

(b6)使用信号-干扰和噪声比生成下行链路功率控制信息；及

(b7)将高速率反馈信息，低速率反馈信息和下行链路功率控制信息转换为反馈信号并且经由至少一个接收天线将转换的反馈信号发送到基站，

其中，第二特性对应于每个发送天线和每个接收天线的信道下行链路特性的瞬时相关性。

18、如权利要求17所述的移动通信方法，其中步骤(a)包括下述步骤：

(a1)从经由至少一个发送天线接收的反馈信号恢复长期信息、有效短期本征矢量和信号-干扰和噪声比；

(a2)从恢复的长期信息、有效短期本征矢量和信号-干扰和噪声比中生成基本矢量和基本值作为基本信息；

(a3)使用增益值调节专用物理信道信号的幅度；

(a4)将基本矢量施加到振幅调节的专用物理信道信号并且确定结果作为空间处理的结果；及

(a5)将导频信道信号与空间处理的结果相加并且经由至少一个发送天线向移动台发送相加的结果。

19、如权利要求18所述的移动通信方法，其中步骤(a2)包括下述步骤：

(a21)，在步骤(a1)后，内插恢复的有效短期本征矢量；

(a22)使用从恢复的信号-干扰和噪声比和有效长期本征矢量的数量N_B中获得的表确定有效短期本征值；

(a23)将恢复的长期信息与使用有效短期本征矢量执行的内插的结果和有效短期本征值相乘来获得接收信道特性矩阵；

(a24)从接收信道特性矩阵计算自相关矩阵；及

(a25)从自相关矩阵生成基本矢量和增益值并前进到步骤(a3)。

20、如权利要求19所述的移动通信方法，其中步骤(a25)包括下述步骤：

在步骤(a24)后，通过本征值分解方法从自相关矩阵生成瞬时本征矢量和瞬时本征值；

从瞬时本征矢量生成基本矢量的数量N和增益值；及

从生成的瞬时本征矢量中选择数量上等于基本矢量的数量N的瞬时本征矢量，并且确定选择的N个瞬时本征矢量作为基本矢量。

21、如权利要求18所述的移动通信方法，其中步骤(a3)包括：

(a31)在步骤(a2)后使用增益值调节专用物理信道信号的调制阶数、编码速率和振幅，并前进到步骤(a4)。

22、如权利要求21所述的移动通信方法，其中步骤(a3)包括：

(a32)将加扰/扩展信号流与在步骤(a31)中的调节结果相乘，确定乘积作为具有调节振幅的专用物理信道信号，并前进到步骤(a4)。

23、如权利要求21所述的移动通信方法，其中步骤(a31)包括：

在步骤(a2)后，通过线性比使用增益值获得调制阶数；及

根据调制阶数调制专用物理信道信号；及

将增益值与调制的结果相乘并且前进到步骤(a4)。

24、如权利要求18所述的移动通信方法，其中步骤(a4)包括将在步骤(a3)获得的具有调节振幅的专用物理信道信号与基本矢量相乘，确定乘积作为空间处理的结果，并且前进到步骤(a5)。

25、如权利要求18所述的移动通信方法，其中步骤(b6)包括：

在步骤(b5)后，从信号-干扰和噪声比减去第二预定阈值；及

根据减法结果的符号确定下行链路功率控制信息并且前进到步骤(b7)。

26、如权利要求18所述的移动通信方法，其中步骤(b)还包括：

从经由至少一个接收天线接收的空间处理的结果中恢复导频信道信号。

27、如权利要求18所述的移动通信方法，其中步骤(b2)包括：

(b21)，在步骤(b1)后，累积第二特性并确定累积的结果作为第三特性；及

(b22)通过本征值分解方法从第三特性生成有效长期本征矢量和有效长期本征值并且前进到步骤(b3)，

其中第三特性对应于每个发送天线和每个接收天线的信道下行链路特性的长期相关性。

28、如权利要求27所述的移动通信方法，其中步骤(b22)包括：

在步骤(b21)后，通过本征值分解方法从第三特性生成长期本征矢量和长期本征值；

计数大于第一预定阈值的长期本征值的数量，并确定计数的结果为有效长期本征矢量的数量；及

从生成的长期本征矢量中选择噪声消除的、数量上等于发送天线的长期本征矢量，从生成的长期本征值中选择噪声消除的、数量上等于长期本征矢量数目的长期本征值，输出选择的长期本征矢量和长期本征值分别作为有效长期本征矢量和有效长期本征值，并前进到步骤(b3)，

其中第一预定阈值表示第三特性中的噪声电平。

29、如权利要求18所述的移动通信方法，其中步骤(b3)包括：

(b31)，在步骤(b2)后，使用第二特性和长期信息生成第四特性；及

(b32)通过本征值分解方法从第四特性生成有效短期本征矢量，并前进到步骤(b4)，

其中，第四特性对应于每个发送天线和每个接收天线的信道下行链路特性的短期相关性。

30、如权利要求29所述的移动通信方法，其中步骤(b32)包括：

在步骤(b31)后，通过本征值分解方法使用第四特性生成短期本征矢量；及

从短期本征矢量中选择N_B×(N_B-1)个短期本征矢量作为有效短期本征矢量，其中N_B对应于有效长期本征矢量的数量。

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