CN1387375A - 带天线阵的移动通信设备及其移动通信方法 - Google Patents

Abstract

一种包括带天线阵的移动通信设备及其移动通信方法。移动通信设备包括:有天线阵的基站和移动站,其中,移动站利用基站发送的信号确定每个天线的信道下行链路特性,用信道下行链路特性根据每个天线信道之间特性的相关度确定长期信息和短期信息,将确定的长期信息和短期信息转换为反馈信号并将其发送给基站,基站接收反馈信号,从自收到的反馈信号恢复的长期信息和短期信息提取多个权,用权乘多路复用的专用物理信道信号,将各导频信道信号与乘积相加,并将加法结果经天线阵发送给移动站。因此,即使天线阵的天线数增加,也可通过改善移动站要求的接收信噪比减小由移动站移动速度加快导致的性能恶化。

Description

带天线阵的移动通信设备及其移动通信方法

                      技术领域

本发明涉及移动通信，尤其涉及能使衰落、干扰和噪声的影响最小化的带天线阵的移动通信设备及其移动通信方法。

                      背景技术

下一代移动通信系统要求比用于个人通信服务的移动通信系统快的高速数据传输。作为无线通信标准，欧洲或日本采用宽带码分多址(W-CDMA)方案，北美采用CDMA-2000方案。

移动通信系统通常由基站和通过基站相互通信的多个移动站组成。在移动通信系统中的高速数据传输能通过使用户互扰和信号损失例如受信道特性影响的衰落最小化来实现。一直使用分集技术来防止由于衰落引起的不稳定通信。作为分集技术其中之一的空间分集技术使用多个天线。

使用多个天线被认为对未来的移动通信系统是必要的，因为它能使用户的互扰最小。用于提高发送器容量的传输多个天线系统，采用利用多个天线的分集技术来抵抗信号衰落，由于下一代移动通信的特点，要求宽带传输。

对于高速数据传输，必须解决信号衰落的问题，这是影响普通移动通信系统性能的最重要的信道特性。这是因为，衰落能将接收到的信号的幅度减小到几十dB或者甚至几dB。很多种分集技术被用于克服衰落。普通CDMA技术利用Rake(瑞克)接收器，它利用信道的延迟扩展接收多路径信号并与接收分集技术相对应。但是，这种接收分集技术在延迟扩展小时并不是有效的。

多普勒扩展信道需要使用交织和编码技术的时间分集技术。但是，时间分集技术不能应用于低速多普勒信道。作为低速多普勒信道的典型例子，具有小延迟扩展的内部信道和一般(pedestrian)信道需要空间分集技术来抵抗衰落。空间分集技术通过切换天线，用两个或两个以上的天线来克服传输期间由于衰落造成的信号衰落。空间分集被分成需要接收天线的接收天线分集和需要传输天线的传输天线分集。考虑到成本和空间利用，在各个移动站采纳接收天线分集用于接收分集是不现实的，因此，在集站采用传输天线分集。

传输天线分集被分类成闭环传输分集和开环传输分集，在闭环传输分集中，移动站将下行链路信道信息反馈给基站，在开环传输分集中，没有从移动站到基站的反馈。根据传输分集方法，移动站确定每个信道上的相位和幅度来求出最优权值。为了确定信道上的相位和幅度，基站通过每个天线将导频信号发送给移动站。然后，移动站从每个导频信号确定信道上的幅度和相位，根据信道上的幅度和相位找到最优权值。

在传输天线分集中，分集效应和信噪比随天线数量的增加而得到改善。但是，由于在基站使用的天线数量(或者信号传输路径)即分集度增加，降低了分集效率的改善。所以，仅仅为了实现极高分集效应而继续将天线数量增加到超过某一点将是耗成本并且不现实的。但是，增加基站中使用的天线数量来使干扰信号的功率最小以及使内部信噪比最大是有效且非常实际的技术。

提供分集效应和束形成(beamforming)效应来防止内部信号受到干扰和噪声的影响的传输自适应天线阵系统称为“下行链路束形成系统”。特别地，与传输分集中一样利用反馈信息的系统称为“闭环下行链路束形成系统”。利用从移动站反馈给集站的信息的闭合下行链路束形成系统要求足够宽的反馈信道带宽。如果反馈信道带宽不够宽，则通信性能将由于对信道信息变化的适应性差而恶化。

欧洲IMT-2000标准协会在3GPP(第三代合作项目)R(发布)99版中采用了传输天线阵(T×AA)模式1和2，它们都是用于两个天线的闭环传输分集方案。Nokia建议的T×AA模式1仅反馈两个天线之间的相位变化，而摩托罗拉(Motorola)建议的T×AA模式2则反馈两个天线的增益和相位。T×AA模式1和2由3GPP公开在UMTS(通用移动电信系统)的规范中。

用于闭环传输分集的T×AA模式1或2使用自适应天线阵并将不同的复数权应用到自适应传输天线阵列的每个天线中。应用于自适应天线阵的权与传输信道相关，因此被表达成例如w＝h^*。这里，w是传输天线阵权向量，h是传输阵信道向量。下文中，黑体符号表示向量，非黑体符号表示标量。

通常，在使用频分双工(FDD)技术中，传输和接收信道具有不同的特性，因此需要通过基站反馈传输信道信息来识别传输信道h的特性。根据T×AA模式1或2，移动站计算将从信道信息h得到的权信息w并将算出的权信息反馈给基站。

T×AA模式1仅将权信息w的相位分量θ₂-θ₁量化成两个位并反馈量化结果。权信息w表达成w＝[|w₁|exp(jθ₁)，|w₂exp(jθ₂)|]，其中w₁和w₂是标量。这里，相位精度是π/2，最大量化误差是π/4。应用在每个时间点仅更新两个位中的其中一个位的精炼模式来提高反馈效率。例如，两个位的可能组合包括{b(2k)，b(2k-1)}和{b(2k)，b(2k+1)}，其中b表示在每个连续时隙期间反馈的位。

T×AA模式2反馈权信息的两个分量，即相位和增益。权信息的相位作为3个位被反馈，权信息的增益作为1个位被反馈。所以，相位精度是π/4，最大量化误差是π/8 。应用在每个时间点仅更新四个位中其中一个位的顺序精炼模式来提高反馈效率。该顺序精炼模式不提供规定，与具有每个位应该是正交基值的规定的精炼模式不同。

上述T×AA模式1和2在天线数量和时空信道特性改变时存在以下问题。

首先，当天线数量增加时，应该被反馈的每个天线的权量也增大了，因此通信性能可能随移动站的迁移速度而恶化。随着移动站迁移速度的增加，在普通衰落信道上，时空信道变化变得严重。在这种情况下，信道信息的反馈速度应该被增大。为此，如果信道信息的反馈速度受到限制，则随着天线数量的增加，通信性能会由于反馈信息量的增加而恶化。

其次，当天线在空间上相隔不充分远时，每个天线的信道之间的相关性增加。信道-信道相关性的增大降低了信道矩阵中携带的信息量。即使增加了天线数量，有效反馈方案的使用也能防止移动站快速迁移时出现通信性能恶化。但是，因为T×AA模式1和2限定在假设每个天线的两个时空信道是独立的，所以当天线数量和时空信道特性改变时不能保证效率。此外，T×AA模式1和2一直没有用于使用两个以上天线的情况。

                        发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一个目的是提供一种带天线阵的移动通信设备，其中，反映每个基站天线的时空信道特性的信息被反馈，以便使衰落、干扰噪声等影响最小。

本发明的第二个目的是提供一种用于带天线阵的移动通信设备的移动通信方法。

为了实现本发明的第一个目的，提供一种包括带天线阵的基站和移动站的移动通信设备，其中，移动站利用从基站发送的信号确定每个天线的信道下行链路特性，利用信道下行链路特性，根据用于每个天线的信道之间特性的相关度确定长期信息和短期信息，将确定的长期信息和短期信息转换为反馈信号，将反馈信号发送给基站，基站接收反馈信号，从自收到的反馈信号中恢复的长期信息和短期信息中提取多个权，将多路复用的专用物理信道信号乘以相应的权，将相应的导频信道信号加到乘积上，通过天线阵将相加的结果发送到移动站。

本发明还提供一种包括带天线阵的基站和移动站的移动通信设备，其中，移动站利用从基站发送的信号确定每个天线的信道下行链路特性，利用信道下行链路特性，根据每个天线的信道之间特性的相关度确定短期信息，将确定的短期信息转换成反馈信号，并将反馈信号发送给基站；基站从移动站发送的信号确定每个天线的信道上行链路特性，根据利用信道上行链路特性确定的长期信息和从收到的反馈信号恢复的短期信息提取多个权，将多路复用的专用物理信道信号乘以相应的权，将利用至少一个导频信道信号和长期信息获得的相应基本导频信号加到乘积上，通过天线阵将相加结果发送给移动站。

为了实现本发明的第二个目的，提供一种移动通信方法，该方法利用用于包括带天线阵的基站和移动站的移动通信设备的天线阵，该方法包括：(a)利用从基站发送的信号确定每个天线的信道下行链路特性，利用信道下行链路特性，根据用于每个天线的信道之间特性的相关度确定长期信息和短期信息，将确定的长期信息和短期信息转换为反馈信号，将反馈信号发送给基站；以及(b)接收反馈信号，从自收到的反馈信号中恢复的长期信息和短期信息中提取多个权，将多路复用的专用物理信道信号乘以相应的权，将相应的导频信道信号加到乘积上，通过天线阵将相加的结果发送到移动站。

本发明还提供一种利用移动通信设备中天线阵的移动通信方法，移动通信设备包括带天线阵的基站和移动站，该方法包括：(a)利用从基站发送的信号确定每个天线的信道下行链路特性，利用信道下行链路特性，根据每个天线的信道之间特性的相关度确定短期信息，将确定的短期信息转换成反馈信号，并将反馈信号发送给基站；以及(b)从移动站发送的信号确定每个天线的信道上行链路特性，根据利用信道上行链路特性确定的长期信息和从收到的反馈信号恢复的短期信息提取多个权，将多路复用的专用物理信道信号乘以相应的权，将利用至少一个导频信道信号和长期信息获得的相应基本导频信号加到乘积上，通过天线阵将相加结果发送给移动站。

                          附图说明

本发明的上述目的和优点将通过以下组合附图对本发明的详细描述变得明显，其中：

图1是根据本发明优选实施例的带天线阵的移动通信设备；

图2是根据本发明用于图1的移动通信设备的移动通信方法的优选实施例的流程图；

图3是图2所示的移动通信方法中步骤30的优选实施例的流程图；

图4是图1所示第一移动站、第二移动站或第X移动站的优选实施例的方框图；

图5是根据本发明图3的步骤42的优选实施例的流程图，涉及获得束的数量和有效的基本向量；

图6是根据本发明图4的移动站(MS)长期信息确定单元的优选实施例的方框图；

图7是根据本发明用于产生模式信号的图3的步骤42的另一个优选实施例的流程图；

图8是根据本发明图6的第一模式信号产生部分的优选实施例的方框图；

图9是根据本发明用于产生模式信号的图3的步骤42的另一个实施例的流程图；

图10是根据本发明图6的第一模式信号产生部分的另一个实施例的方框图；

图11是根据本发明用于产生模式信号的图3的步骤42的另一个实施例的流程图；

图12是根据本发明图6的第一模式信号产生部分的另一个实施例的方框图；

图13是根据本发明图3的步骤44的实施例的流程图；

图14是图4的第一短期信息确定单元的优选实施例的方框图；

图15是根据本发明的图2的步骤32的实施例的流程图；

图16是根据本发明图10所示的基站实施例的方框图；

图17是根据本发明图15的步骤310的实施例的流程图；

图18是根据本发明图16的第一权提取单元的实施例的方框图；

图19是根据本发明用于图1所示移动通信设备的移动通信方法的另一个实施例的流程图；

图20是根据本发明图19的步骤450的实施例的流程图；

图21是根据本发明用于图20所示实施例的移动站实施例的方框图；

图22是根据本发明图19的步骤452的实施例的流程图；

图23是根据本发明用于图22所示实施例的基站优选实施例的方框图；

图24是根据本发明用于图1所示移动通信设备的移动通信方法的另一个实施例的流程图；

图25是根据本发明图24的步骤600的实施例的流程图；

图26是根据本发明的移动站的实施例的方框图；

图27是根据本发明用于图24所示步骤602的实施例的基站实施例的方框图；

图28是根据本发明图21或26所示的第二短期信息确定单元实施例的方框图；

图29是图28的接收功率计算单元实施例的方框图；

图30是根据本发明的图22步骤502的实施例的流程图；

图31是根据本发明的图22步骤502的另一个实施例的流程图；

图32是根据本发明图30的第二权提取单元或图31的实施例的第三权提取单元的实施例的方框图；

图33是根据本发明的图22步骤500的实施例的流程图；

图34是根据本发明用于图33所示实施例的长期信息确定单元实施例的方框图；

图35是通过设在图34所示长期信息产生部分中的第二模式信号产生设备产生的作为长期信号的模式信号Mode的过程流程图；

图36是通过图35所示过程产生模式信号Mode的第二模式信号产生部分的实施例的方框图；

图37是根据本发明的图23或27的基本导频信号产生单元538的实施例的方框图；

图38是根据本发明图23或27的基本导频信号产生单元的另一个实施例的方框图。

                        具体实施方式

参考附图描述根据本发明的带天线阵的移动通信设备的每个实施例的结构和操作以及根据本发明用于移动通信设备的每个实施例的移动通信方法。

参考图1，该图是根据本发明的带天线阵的移动通信设备的示意图，移动通信设备包括基站10、以及第一移动站20、第二移动站22……以及第X移动站24。

图2是在图1所示移动通信设备中实现的根据本发明的移动通信方法优选实施例的流程图。图2示出的移动通信方法涉及获得反馈信号和(步骤30)和从反馈信号提取权(步骤32)。

图1所示的第一至第X移动站20至24完成相同功能，每个移动站能以终端来实现。每个移动站20、22……和24从自基站发送的信号确定安装在基站10中的天线阵(下文为“基站天线阵”)的每个天线的信道下行链路特性H_DL，和从确定的信道下行链路特性H_DL确定反映每个天线的信道之间特性的相关度的长期信息和短期信息，将确定的长期信息和短期信息转换为反馈信号，将反馈信号发送到基站10(步骤30)。

下文中，参考附图，描述依据本发明的步骤30和移动站20，22，……或24的实施例。

图3是说明图2所示移动通信方法中步骤30的优选实施例的流程图。该优选实施例涉及确定信道下行链路特性H_DL(步骤40)、从确定的信道下行链路特性H_DL确定信道的长期信息和短期信息(步骤42和44)，将所确定的长期信息和短期信息转换为反馈信号(步骤46)。

图4是图1所示第一移动站、第二移动站或第X移动站的优选实施例的方框图。图4所示的移动站包括天线60、移动站(MS)信道特性确定单元62、MS长期信息确定单元64、第一短期信息确定单元66、MS信号转换单元68、第一系数存储单元70和第一选择单元72。

图4所示的MS长期信息确定单元64经天线60接收从基站10发送的信号，从所收到的信号确定每个天线的信道下行链路特性H_DL，并将确定的信道下行链路特性H_DL输出到MS长期信息确定单元64和第一短期信息确定单元66(步骤40)。这里，信道下行链路特性H_DL指经信道从基站10发送给移动站20、22……和24的信号的相位和振幅。

步骤40之后，MS长期信息确定单元64从信道下行链路特性H_DL产生基向量和本征值，信道下行链路特性H_DL是MS信道特性确定单元62确定的时空矩阵(步骤42)。而且，步骤42中，MS长期信息确定单元64从本征值计算束数N_B，它等于有效向量的值且不大于构成基站10的天线阵的天线数。另外，步骤42中，MS长期信息确定单元64从信道下行链路特性H_DL产生表示有效基向量组合模式的模式信号Mode。而且，步骤42中，MS长期信息确定单元64确定和输出有效基向量V₁～

、束数N_B和模式信号Mode作为长期信息(步骤42)。这里，信道下行链路特性H_DL是带有空间列分量和时间行分量的矩阵。

之后，参考附图说明图3的步骤42和图4的MS长期信息确定单元64的实施例。

图5是表示根据本发明的用于确定束数N_B和有效基矢量V₁～ 的图3的步骤42的优选实施例的流程图。优选实施例42A涉及产生基向量V₁～V_ant和本征值λ₁～λ_ant(步骤100)，用本征值λ₁～λ_ant计算束数N_B(步骤102)，用束数N_B获得有效基向量V₁～

(步骤104)。

图6是根据本发明图4的MS长期信息确定单元64的优选实施例62A的框图，它包括本征分析部分120、第二选择部分122、束数计算部分124和第一模式信号发生部分126。

图6的本征分析部分120用本征分析技术根据从MS信道特性确定单元62输入的信道下行链路特性H_DL产生基向量V₁～V_ant和本征值λ₁～λ_ant，ant相应于构成基站10天线阵的天线数，并向第二选择部分122输出产生的基向量V₁～V_ant和向束数计算部分124输出产生的本征值λ₁～λ_ant(步骤100)。这里，在“矩阵计算”，G.Golub和C.Van.Loan，Johns Hopkins UniversiyPress，London，1996中公开了本征分析技术。

步骤100之后，束数计算部分124计数比第一阈值V_th1大的本征值，并向第二选择部分122、MS信号转换单元68和第一系数存储单元70输出计数结果，作为束数N_B(步骤102)。为此，束数计算部分124可以用计数器来实现(未示出)。这里，第一阈值V_th1设为接近0的值。

步骤102之后，第二选择部分122在从本征分析部分120输入的基向量V₁～V_ant中选择与束数N_B一样多的有效基向量V₁～

，并向第一短期信息确定单元66和MS信号转换单元68输出所选的有效基向量V₁～ (步骤104)。

图6中MS长期信息确定单元64A的第一模式信号发生部分126用从MS信道特性确定单元62输入的信道下行链路特性H_DL产生模式信号Mode，并向图4所示第一选择单元72和MS信号转换单元68输出产生的模式信号Mode。即，第一模式信号发生部分126确定是选择组合模式还是等增益组合模式给图4的移动站提供最大接收功率，并产生表示确定的组合模式的模式信号Mode。

图7是说明根据本发明的图3的步骤42优选实施例的流程图，用于产生模式信号Mode。图7的优选实施例涉及计算期望值(步骤140)和通过比较期望值来产生模式信号Mode(步骤142到150)。

图8是根据本发明图6的第一模式信号发生部分126的优选实施例126A的框图。第一模式信号发生部分126的优选实施例126A包括下行链路短期时空协方差矩阵

计算部分160、期望值计算部分162和第一比较部分164。

图5的步骤104之后，图8的第一模式信号发生部分126A用从MS信道特性确定单元62输入的信道下行链路特性H_DL、存储在为相应于束数N_B选择的各组合模式的表(在以束数N_B预定的表中选择这些表)中且经输入端口IN1输入的系数、和从第二选择部分122输入的有效基向量V₁～ ，来计算各组合模式的期望值(步骤140)。为此，图8的下行链路短期时空协方差矩阵计算部分160用从MS信道特性确定单元62输入的信道下行链路特性H_DL用下面的公式(1)计算下行链路短期时空协方差矩阵

，且向期望值计算部分162输出计算的下行链路短期时空协方差矩阵

$R_{\mathrm{DL}}^{\mathrm{ST}}=E\left[H_{\mathrm{DL}}{H}_{\mathrm{DL}}^H\right].........\left(1\right)$

这里，E[.]指期望值，

指H_DL的共轭转置矩阵。期望值计算部分162根据从下行链路短期时空协方差矩阵

计算部分160输入的下行链路短期时空协方差矩阵 、用于所使用的束数N_B的相应组合模式的表的系数(从第一系数存储单元70经输入端口IN1输入)和从第二选择部分122输入的有效基向量V₁～ ，用下面的公式(2)计算选择组合模式的期望值和等增益组合模式的期望值： $E^{\mathrm{SL}}=E\left[W_S^H{R}_{\mathrm{DL}}^{\mathrm{ST}}{W}_s\right],E^{\mathrm{EG}}=E\left[W_e^H{R}_{\mathrm{DL}}^{\mathrm{ST}}{W}_e\right]........\left(2\right)$ 这里， $W_S^H{R}_{\mathrm{DL}}^{\mathrm{ST}}{W}_s=\max \left[W_S^H\left(b\right)R_{\mathrm{DL}}^{\mathrm{ST}}{W}_s\left(b\right)\right]$ (这里，0≤b≤N_B-1)， $W_e^H{R}_{\mathrm{DL}}^{\mathrm{ST}}{W}_e=\max \left[W_e^H\left(b\right)R_{\mathrm{DL}}^{\mathrm{ST}}{W}_e\left(b\right)\right]$ (这里，0≤b≤ -1)，W_s是用下面的公式(3)和用于选择组合模式的表的系数计算的权值，W_e是用下面的公式(4)和用于等增益组合模式的表的系数计算的权值， 是W_s的共轭转置矩阵，

是W_e的共轭转置矩阵： $W_s=\underset{i=0}{\overset{N_B-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i^s\left(b\right)v_i......\left(3\right)$ $W_e=\underset{i=0}{\overset{N_B-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i^e\left(b\right)v_i......\left(4\right)$

这里，i是从0到N_B-1的整数，V_I是有效基向量，b是指数，

是在系数中用选择组合模式确定的表的系数，它是从第一系数存储单元70输入的，

是在系数中用等增益组合模式确定的系数，它是从第一系数存储单元70输入的。

上文描述的图4的第一系数存储单元70用束数N_B和组合模式存储表，其中的每一个都按指数b具有有效基向量V₁～

的系数，并向MS长期信息确定单元64和第一选择单元72输出存储在相应于从MS长期信息确定单元64输入的束数N_B的表中的系数。这里，从第一系数存储单元70输出的系数包括在关于束数N_B的表中而无须考虑组合模式。

根据本发明，存储在第一系数存储单元70中根据用于不同束数N_B的组合模式的表的系数确定如下。

首先，根据下面的公式(5)确定用于选择组合模式的表的系数a_i(b)：

这里，0≤b≤N_B-1。

例如，N_B＝1的用于选择组合模式的表不包括系数；N_B＝2的用于选择组合模式的表包括系数a₀(b)和a₁(b)，如下面的表1；N_B＝3的用于选择组合模式的表包括系数a₀(b)、a₁(b)和a₂(b)，如下面的表2；和，N_B＝4的用于选择组合模式的表包括系数a₀(b)、a₁(b)、a₂(b)和a₃(b)，如下面的表3。表1

b	a0(b)	a1(b)
			0	1	0
1	0	1

表2

b	a0(b)	a1(b)	a2(b)
				0	1	0	0
1	0	1	0
				2	0	0	1

表3

b	a0(b)	a1(b)	a2(b)	a3(b)
					0	1	0	0	0
1	0	1	0	0
					2	0	0	1	0
3	0	0	0	1

其次，用于等增益组合模式的表的系数ai(b)根据公式(6)确定如下：

这里，c(b)＝gray_encoder(b，B^EG)，0≤b≤B^EG-1，B^EG＝ 。这里，gray_encoder是改变向量顺序的灰度编码函数，例如从[0 1 2 3]到[0 1 3 2]，这在“数字通信”，3^rdEdition，pp，175，John G. Proakis，The McGraw-Hill BookCompanies，Inc.，Singapore，1995中描述。

在上面的公式(6)中，d(c(b)，i)表达如下公式(7)：

这里， 指当1除以m时的最大整数商，mod(1’，m’)指1’除以m’时的余数。

例如，N_B＝1的用于等增益组合模式的表不包括系数；N_B＝2的用于等增益组合模式的表包括系数a₀(b)和a₁(b)，如下面的表4；N_B＝3的用于等增益组合模式的表包括系数a₀(b)、a₁(b)和a₂(b)，如下面的表5。表4表5

图7的步骤140之后，第一比较部分164比较从期望值计算部分162输入的期望值ESL和EEG，响应比较结果产生模式信号Mode，并将产生的模式信号输出到第一选择单元72和MS信号转换单元68(步骤142到150)。

下面更详细地描述第一比较部分164的操作。第一比较部分164首先确定用于选择组合模式的期望值E^SL是否大于用于等增益组合模式的期望值E^EG(步骤143)。如果确定用于选择组合模式的期望值E^SL大于用于等增益组合模式的期望值E^EG，第一比较部分164就产生和输出表示选择组合模式的模式信号Mode(步骤144)。相反，如果确定用于选择组合模式的期望值E^SL小于用于等增益组合模式的期望值E^EG，第一比较部分164就产生和输出表示等增益组合模式的模式信号Mode(步骤148)。如果确定用于选择组合模式的期望值E^SL等于用于等增益组合模式的期望值E^EG，第一比较部分164就产生和输出表示选择组合模式或等增益组合模式的模式信号Mode(步骤150)。

或者，图4的MS长期信息确定单元64可以产生模式信号Mode而不用从第一系数存储单元70输出的系数和从第二选择部分122输出的有效基向量V₁～ 。下面描述以这种方式操作以产生模式信号Mode的根据本发明的第一模式信号发生部分126的实施例126B和126C的结构和操作。而且，描述实施例126B和126C中根据本发明的图3中步骤42的实施例。

图9是根据本发明的图3中步骤42的另一实施例的流程图，用于用移动站的到达方向(DOA)产生模式信号Mode(步骤180到186)。

图10是根据本发明的图6中第一模式信号发生部分126的另一实施例126B的框图，它包括DOA计算部分200和第二比较部分202。图10所示的第一模式信号发生部分126B的DOA计算部分200用从图4的MS信道特性确定单元62输入的信道下行链路特性H_DL计算移动站20、22或24的DOA和计算相邻计算DOA之间的差(步骤180)。

步骤180之后，第二比较部分202比较从DOA计算部分200输入的相邻DOA之间的差和第二阈值V_th2，根据比较结果产生模式信号Mode，并将产生的模式信号Mode输出到图4的第一选择单元72和MS信号转换单元68(步骤182到186)。下面将更详细地描述第二比较部分202的操作。

第二比较部分202确定从DOA计算部分200输入的相邻DOA之间的差是否大于第二阈值V_th2(步骤182)。如果确定从DOA计算部分200输入的相邻DOA之间的差大于第二阈值V_th2，第二比较部分202就产生和输出表示等增益组合模式的模式信号Mode(步骤184)。相反，如果确定从DOA计算部分200输入的相邻DOA之间的差不大于第二阈值V_th2，第二比较部分202就产生和输出表示选择组合模式的模式信号Mode(步骤186)。这里步骤180到186与图5的步骤100到104同时、或在之前或之后执行。

图11是根据本发明的图3中步骤42的又一实施例的流程图，用于用移动站的到达角展度(angular spread)产生模式信号Mode(步骤220到226)。

图12是根据本发明的图6中第一模式信号发生部分126的又一实施例126C的框图，它包括角展度计算部分240和第三比较部分242。图12中第一模式信号发生部分126C的角展度计算部分240用从图4中MS信道特性确定单元62输入的信道下行链路特性H_DL计算移动站20、22或24的到达角展度，计算平均角展度和将平均角展度输出到第三比较部分242(步骤220)。

步骤220之后，第三比较部分242比较从角展度计算部分240输入的平均角展度和第三阈值V_th3，根据比较结果产生模式信号Mode，并将产生的模式信号Mode输出到图4的第一选择单元72和MS信号转换单元68(步骤222到226)。下面将更详细地描述第三比较部分242的操作。

第三比较部分242首先确定从角展度计算部分240输入的平均角展度是否大于第三阈值V_th3(步骤222)。如果确定平均角展度大于第三阈值V_th3，第三比较部分242就产生并输出表示等增益组合模式的模式信号Mode(步骤224)。相反，如果确定平均角展度不大于第三阈值V_th3，第三比较部分242就产生并输出表示选择组合模式的模式信号Mode(步骤226)。这里，步骤220到226与图5中步骤100到104同时、或在之前或之后执行。

在“有效的一-，二-和多维高清晰度阵信号处理(Efficient One-Two-andMultidimensional High-Resolution Array Signal Processing)”，M.Haardt，ShakerPublication Co.，Aachen(Germany)，1996，ISBN：3-8265-2220-6中描述了图10所示的DOA计算部分200从信道下行链路特性H_DL计算DOA的处理和图12所示的角展度计算部分240从信道下行链路特性H_DL计算到达角展度的处理。

图3的步骤42之后，图4的第一短期信息确定单元66通过将用于相应束数N_B和根据从MS长期信息确定单元64输出的模式信号Mode的表(存储在第一系数存储单元70中的表之一)的系数与从MS长期信息确定单元64输入的有效基向量V₁～ 组合来计算权向量，根据计算的权向量和信道下行链路特性H_DL求出导致最大接收功率的指数b，将所求出的指数b确定为短期信息和将确定的短期信息b输出到MS信号转换单元68(步骤44)。为了帮助第一短期信息确定单元66执行步骤44，提供了第一选择单元72。

第一选择单元72在用于这两种有相应束数N_B的组合模式的表的系数中，选择相应于根据MS长期信息确定单元64输入的模式信号Mode的组合模式的表的系数，并将选择的系数输出到第一短期信息确定单元66。从第一选择单元72输出的系数包括在关于束数N_B和根据模式信号Mode的组合模式的表中。

当束数N_B等于1时，第一短期信息确定单元66不向MS信号转换单元68输出短期信息。这是因为N_B＝1的表不包括系数，因此不能从第一系数存储单元70输出任何系数。与图4中的构成不同，MS长期信息确定单元64可以向第一短期信息确定单元66输出束数N_B，第一短期信息确定单元66可以在从MS长期信息确定单元64接收等于1的束数N_B时不向MS信号转换单元68输出短期信息b。

参考附图，描述根据本发明的图3中步骤44和图4中的第一短期信息确定单元66的实施例。

图13是说明根据本发明的图3中步骤44的实施例44A。实施例44A涉及获得权向量(步骤260)和用权向量求出导致所计算的接收功率值中最大接收功率值的指数b(步骤262和264)。

图14是说明图4中第一短期信息确定单元66的优选实施例66A的框图，它包括第一基向量组合部分280、接收功率计算部分282和最大功率求出部分284。

图3的步骤42之后，第一基向量组合部分280经输入端口IN2从图4的第一选择单元72接收相应于束数N_B和基于模式信号Mode a₀～

的组合模式的表的系数，用下面的公式(8)将所接收a₀～

与从MS长期信息确定单元64输入的有效基向量V₁～

组合，并向接收功率计算部分282输出得到的组合作为权向量W₀～W_B’-1(步骤260)。 $W_b=\underset{i=0}{\overset{\mathrm{NB}-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\left(b\right)V_{i+1}......\left(8\right)$ 这里，0≤b≤B’-1，B’在选择组合模式中等于N_B，在等增益组合模式中等于

步骤260之后，接收功率计算部分282用从图4中MS信道特性确定单元62输入的信道下行链路特性H_DL乘以第一基向量组合部分280输入的各权向量W₀～W_B’-1，用下面的公式(9)计算相应积的范数(norm)平方，以获得接收功率值，并将得到的接收功率值输出到最大功率求出部分284(步骤262)。 ${\left|\right|H_{\mathrm{DL}}{W}_b\left|\right|}^2.......\left(9\right)$

这里，

指范数操作。为了执行步骤262，接收功率计算部分282可以包括B’接收功率计算器290、292……294。相应接收功率计算器290、292……294从第一基向量组合部分280接收权向量，用信道下行链路特性H_DL乘以相应的权向量，用上述公式(9)计算相应积的范数平方作为B’接收功率值，并将计算的接收功率值输出到最大功率求出部分284。

步骤262之后，最大功率求出部分284在从接收功率计算部分282输入的B’接收功率值中求出最大的接收功率值作为最大接收功率值，向MS信号转换单元68输出用于计算权向量W_b的系数a₀(b)～ (b)的指数b作为短期信息，该权向量W_b导致最大接收功率值(步骤264)。

图3的步骤44之后，MS信号转换单元68接收在MS长期信息确定单元644中确定的长期信息和在第一短期信息确定单元66中确定的短期信息b，将所收到的长期信息和短期信息转换为反馈信号，将转换的反馈信号经天线60发送给基站10(步骤46)。为此，MS信号转换单元68可以用MS长期信息格式化部分80、MS短期信息格式化部分82和时分多路复用(TDM)部分84来实现，如图4所示。尤其是，MS长期信息格式化部分80将MS长期信息确定单元64输入的长期信息格式化并将格式化结果输出到TDM部分84。MS短期信息格式化部分82将从第一短期信息确定单元66输入的短期信息b格式化并将格式化结果输出到TDM部分84。TDM部分84将从MS长期信息格式化部分80输出的格式化结果和从MS短期信息格式化部分82输出的格式化结果时分多路复用，并将TDM结果作为反馈信号经天线60发送给基站10。例如，从TDM部分84输出的反馈信号可以有接有1个长期信息的4个短期信息的重复图形，或者，可以是一束多短期信息且接有一束多长期信息。根据本发明，TDM部分84可以用码分多路复用部分(未示出)或频分多路复用部分(未示出)来代替。

从MS长期信息确定单元64输出的长期信息受移动站位置的影响且反映长期的信道变化。长期信息改变很慢，一次处理的长期信息量相对较大。相反，从第一短期信息确定单元66输出的短期信息受移动站移动的影响且反映短期信道变化。虽然一次处理的短期信息量相对较小，但是由于其快速变化，所以短期信息在反馈给基站时要求宽带宽。因而，图64的MS信号转换单元68分离长期信息和短期信息，将两条信息转换为具有适应其特性的项，将转换结果发送给基站10。

在根据本发明的替换实施例中，图4的MS长期信息确定单元64可以不产生模式信号Mode。这种情况下，除以下情况之外，应用图4中移动站的相同结果和操作及上述实施例。

首先，如图6所示，没有在MS长期信息确定单元64A中保持第一模式信号发生部分126不须理由。图4所示的第一短期信息确定单元66将用于相应束数N_B的表(从存储在第一系数存储单元70中的表选择该表)的系数和从MS长期信息确定单元64输入的有效基向量V₁～

组合以获得权向量W₀～W_B’-1。这种情况下，第一系数存储单元70可以只存储钻则组合模式或等增益组合模式之一表而不是两种模式的表。与图4的构成不同，每个移动站20、22……24可以不包括第一选择单元72。即，相应于束数N_B且从第一系数存储单元70输出的表的系数直接输出到第一短期信息确定单元66。这是因为将与束数N_B有关而与组合模式的表的系数与有效基向量V₁～

组合，以在第一短期信息确定单元66中获得权向量W₀～W_B’-1。

图14所示的第一基向量组合部分280经输入端口IN2从第一系数存储单元70接收相应于束数N_B的表的系数，a₀～ ，用上面的公式(8)将从MS长期信息确定单元64输入的有效基向量V₁～ 与收到的系数a₀～ 组合，向接收功率计算部分282输出作为权向量W₀～W_B’-1的所得到的组合(步骤260)。在上面的公式(8)中，根据存储在第一系数存储单元70中的表是用于选择组合模式的还是用于等增益组合模式的，将B’设为N_B或

图2中的步骤30之后，图1的基站10接收从第一移动站20、第二移动站22……或第X移动站24发送的反馈信号，从自所收到的反馈信号恢复的长期信息和短期信息中提取多个权，用相应的权乘以多路复用的专用物理信道(DPCH)信号，将导频信道(PICH)信号P₁(k)，P₂(k)，P₃(k)……P_ant(k)加到相应乘积上，并经天线阵将相加结果传送给第一移动站20、第二移动站22……第X移动站24(步骤32)。

下文中，参考附图，描述本发明图1中基站10和图2中步骤32的实施例。

图15是说明根据本发明图2中步骤32的实施例32A的流程图。实施例32A涉及提取权(步骤310)，将相应的权乘以多路复用的DPCH信号，并将相应PICH信号加到乘积上(步骤312和314)。

图16是根据本发明的图1中所示的基站10的实施例的框图，它包括多路复用单元321、乘法单元322、加法单元324、天线阵326和第一权提取单元328。

为了执行图2中的步骤32，第一权提取单元328从经上行链路专用物理控制信道(DPPCH)从天线阵326收到的反馈信号中恢复长期信息和短期信息，从恢复的长期信息和短期信息提取多个权w₁～w_ant，并向乘法单元322输出提取的权w₁～w_ant(步骤310)。

步骤310之后，乘法单元322用第一权提取单元328提取的相应的权w₁～w_ant乘以多路复用单元321复用和输出的DPCH信号，并将积输出给加法单元324(步骤312)。如果根据本发明的移动通信设备和方法使用了CDMA方案，多路复用单元321可以用乘法器320来实现，乘法器320用经输入端口IN3输入的SPREAD/SCRAMBLE信号乘以DPCH信号并将乘积作为多路复用的结果输出给乘法单元322。如果根据本发明的移动通信设备和方法使用TDMA方案，多路复用单元321可以用TDM单元(未示出)来实现，TDM单元时分多路复用因用户而不同的DPCH信号并向乘法单元322输出TDM的结果。图16的基站还可以包括DPCH信号发生器(未示出)，它接收DPCCH信号和专用物理数据信道(DPDCH)信号，并根据DPCH信号的格式多路复用收到的DPCCH信号和DPDCH信号。

为了执行步骤312，乘法单元322可以包括ant乘法器340、342、344……346。每个乘法器340、342、344……346用从第一权提取单元328输出的相应的权w₁～w_ant乘以多路复用单元321输出的多路复用结果，和向加法单元324输出得到的乘积。

步骤312之后，加法单元324将从乘法单元322输入的相应乘积与PICH信号P₁(k)，P₂(k)，P₃(k)……P_ant(k)相加，并将加法结果输出给天线阵326(步骤314)。这里，PICH信号P_i(k)可以是公共导频信道(CPICH)信号、专用公共导频信道(DPICH)信号或辅助公共导频信道(SCPICH)信号，1≤i≤ant。为了执行步骤314，加法单元324可以包括ant加法器360、364……366。加法器360、364……366将相应PICH信号P₁(k)，P₂(k)，P₃(k)……P_ant(k)与从乘法单元322的乘法器340、342、344……346输出的乘积相加，并向天线阵326输出加法结果。

天线阵326用于向第一移动站20、第二移动站22……第X移动站24发送从加法单元324输出的加法结果。为此，天线阵326包括ant天线380、382、384和386。每个天线380、382、384……386从相应加法器360、364……366向相应移动站20、22……24发送加法结果。

下文中，参考附图，描述图16所示第一权提取单元328的根据本发明的实施例328A的结构和操作。而且，描述用根据本发明的第一权提取单元328A提取权的步骤实施例310A。

图17是说明根据本发明图15中步骤310的实施例310A的流程图。实施例310A涉及恢复长期信息和短期信息(步骤400)和用恢复的长期信息和短期信息获得多个权(步骤402和404)。

图18是根据本发明图16中第一权提取单元328的实施例328A的框图，它包括第一信息恢复部分420、第二系数存储部分422和第二基向量组合部分424。

图18所示的第一信息恢复部分420从自天线阵326经输入端口IN3输入的反馈信号中恢复长期信息和短期信息，并输出恢复的长期信息和恢复的短期信息b(步骤400)，恢复的长期信息包括有效基向量V₁～ 和束数N_B，或者包括有效基向量V₁～

、模式信号Mode和束数N_B，或者包括有效基向量V₁～

、模式信号Mode、本征值λ₁～λ_ant和束数N_B)。为此，例如，第一信息恢复部分420可以包括时分多路分解部分(未示出)、基站(BS)长期信息去格式化部分(未示出)和BS短期信息去格式化部分(未示出)，它们执行图4所示MS信号转换单元68的逆操作。尤其是，时分多路分解部分将输入反馈信号多路分解且将多路分解的结果输出给BS长期信息多路分解部分和BS短期信息多路分解部分。BS长期信息多路分解部分将时分多路分解的结果去格式化并输出去格式化的结果作为恢复的长期信息。BS短期信息去格式化部分将时分多路分解的结果去格式化并输出去格式化的结果作为恢复的短期信息。

步骤400之后，第二系数存储部分422根据包括在长期信息中的束数N_B和模式信号Mode选择相应表，根据短期信息b从所选的表提取系数，将提取的系数发送给第二基向量组合部分424(步骤402)。

如果长期信息还包括模式信号Mode，第二系数存储部分422就可以根据模式信号Mode在存储的表中选择相应于组合模式的一组表，然后，在所选的表组中选择相应于束数N_B的表，根据短期信息b从所选的表提取相应系数，将提取的系数输出给第二基向量组合部分424。这里，第二系数存储部分422根据组合模式和束数N_B的数预先存储表，每个表由指数而有效基向量V₁～

的系数不同。

然而，如果长期信息不包括模式信号Mode，第二系数存储部分422就可以根据包括在长期信息中的束数N_B选择相应表，根据长期信息b从所选的表提取相应系数，将提取的系数输出给第二基向量组合部分424。这里，第二系数存储部分422根据组合模式和束数N_B的数预先存储表，每个表由指数而有效基向量V₁～

的系数不同。

实际上，第二系数存储部分422存储与存储在图4所示第一系数存储单元70中的表相同的表。

在根据本发明的替换实施例中，步骤402之后，第二基向量组合部分424用从第二系数存储部分422输入的系数组合包括在长期信息中的有效基向量V₁～ ，将得到的组合作为多个权w₁，w₂，w₃……和w_ant输出给乘法单元322(步骤404)。这里，权w₁，w₂，w₃……和w_ant中的一个指示为w_j(1≤j≤ant)，权w_j用公式(10)表达如下： $w_j=\underset{i=0}{\overset{N_B-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\left(b\right)V_{\mathrm{ij}}......\left(10\right)$

在根据本发明的另一实施例中，步骤402之后，第二基向量组合部分424用从第二系数存储部分422输入的系数和从第一信息恢复部分420输入的本征值λ₁～λ_ant组合包括在长期信息中的有效基向量V₁～ ，向乘法单元322输出得到的组合作为多个权w₁，w₂，w₃……w_ant(步骤404)。这里，权w₁，w₂，w₃……w_ant中的一个指示为w_j(1≤o≤ant)，权w_o用公式(11)表达如下： $w_o=\underset{i=0}{\overset{N_B-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i^e\left(b\right){\mathrm{\β}}_i{V}_{\mathrm{io}}.......\left(11\right)$ 这里，β_i是与第i有效基向量的本征值λ_i成正比的值：例如，β_i可以用公式(12)表达如下： ${\mathrm{\β}}_i=\sqrt{{\mathrm{\λ}}_i}.......\left(12\right)$

为了获得上述公式(11)表达的权，在图3所示的确定长期信息的步骤中，图4的MS长期信息确定单元64将从时空信道的信道下行链路特性H_DL(从MS信道特性确定单元62输入)产生的本征值λ₁～λ_ant包括在长期信息中，并将包括产生的λ₁～λ_ant的长期信息输出到MS信号转换单元68。为此，在图6的步骤100中，图5所示的本征分析部分120用本征分析技术将自从MS信道特性确定单元62输入的信道下行链路特性H_DL产生的本征值λ₁～λ_ant输出给MS信号转换单元68和束数计算部分124。因此，图18中第一信息恢复部分420恢复的长期信息包括本征值λ₁～λ_ant。

传统的移动通信系统不应用使用时空信道特性的基向量。相反，根据本发明使用天线阵的移动通信设备和方法用宏信道环境(受小角展度的明显影响)中使用选择组合模式产生权，和在微或皮(pico)信道环境(因大角展度存在显著影响和噪声)中使用等增益组合模式产生权。或者，本发明可以用特殊组合模式产生权而不考虑信道环境，即宏或微信道环境。因此，在移动站中观察到由于衰落、干扰和噪声导致的信道特性变化，观察到的结果转换为小量长期信息和短期信息，转换的结果发送给基站。这保证了最优通信环境。

根据本发明，给基站10而不是每个基站20、22和24设有图4所示的MS长期信息确定单元64。下文中，下面参考附图，描述根据本发明的有天线阵的移动通信设备实施例的结构和操作，此处由基站而不是由移动站确定长期信息。而且，描述这些实施例中执行的根据本发明的移动通信方法。

图19是根据本发明的图1中所示移动通信设备中执行的移动通信方法的另一实施例。图19的实施例涉及每个第一、第二、……第X移动站20、22、……24，它们获得反馈信号，反馈信号包括来自每个天线的信道下行链路特性H_DL的短期信息(步骤450)，和基站10从用每个天线的信道上行链路特性H_UL确定的长期信息和从反馈信号恢复的短期信息提取权(步骤452)。

在根据本发明使用天线阵的移动通信方法中，第一、第二、……第X移动站20、22、……24首先从自基站10发送的信号确定每个天线的信道下行链路特性H_DL，用确定的每个天线的信道下行链路特性H_DL根据信道的相关特性确定短期信息，将确定短期信息转换为反馈信号，并将转换的反馈信号发送给基站10(步骤450)。下文中，描述根据本发明的步骤450的实施例和执行本发明该实施例的移动站的结构和操作。

图20是说明根据本发明的图19中步骤450的实施例450A的流程图。实施例450A涉及确定信道下行链路特性(步骤460)，确定短期信息(步骤462)和将短期信息转换为反馈信号(步骤464)。

图21是执行图20所示实施例450A的根据本发明的第一、第二……第X移动站20、22……24的框图。图21的移动站包括天线60、MS信道特性确定单元62、第二短期信息确定单元480、MS信号转换单元482和第三系数存储单元484。

图21所示的天线60和MS信道特性确定单元62和图4所示执行相同的功能。

为了执行图19的步骤450，MS信道特性确定单元62首先经天线60接收从基站10发送的信号，以来自收到的信号的时空方式确定每个天线的信道下行链路特性H_DL，并将确定的信道下行链路特性H_DL输出到第二短期信息确定单元480(步骤460)。

步骤460之后，通过将等同(identy)基向量与有效基向量V₁～

的相应系数(存储在按指数具有有效基向量V₁～ 的系数的预定表中)组合来计算权向量W₀～W_B’-1，导致最大接收功率的指数b用权向量W₀～W_B’-1和信道下行链路特性H_DL确定为短期信息(步骤462)。这里，包括等同基向量的N_B×N_B等同矩阵I_NB.NB用下面的公式(13)表达：

为了执行步骤462，图21所示的移动站包括第二短期信息确定单元480和第三系数存储单元484。第三系数存储单元484预先确定和存储表(每个表按指数具有有效基向量V₁～

的系数)，并向第二短期信息确定单元480输出存储的表的系数。第二短期信息确定单元480通过将给定等同基向量与从第三系数存储单元484输入的系数组合计算权向量W₀～W_B’-1，用权向量W₀～W_B’-1和信道下行链路特性H_DL求出导致最大接收功率的指数b，并将求出的指数b输出到MS信号转换单元482作为短期信息。

步骤462之后，MS信号转换单元482将从第二短期信息确定单元480输入的确定短期信息b转换为反馈信号，并将转换的反馈信号经天线60发送给基站10(步骤464)。为此，MS信号转换单元482可以用例如图4所示的MS短期信息格式化部分80来实现。MS信号转换单元482的MS短期信息格式化部分(未示出)将从第二短期信息确定单元480输入的短期信息b格式化并将格式化的结果输出给天线60。

图19的步骤450之后，基站10用从图21所示的移动站20、23、……或24发送的反馈信号确定每个天线的信道上行链路特性H_UL，用长期信息(根据信道上行链路特性H_UL确定)和从收到的反馈信号恢复的短期信息b提取多个权。然后，基站10也用相应的权乘以多路复用的DPCH信号，将基本导频信号u₁(k)，u₂(k)，……u_ant(k)(用N_B导频信道信号P_i(k)和长期信息获得，其中1≤i≤N_B)加到相应乘积上，并将加法结果经天线阵发送给移动站20、22……或24(步骤452)。这里，多个权等于用第二短期信息确定单元480确定的相应于指数b的权向量W_b。

下面描述根据本发明的图19的步骤452的实施例和执行该实施例的根据本发明的基站的结构和操作。

图22是根据本发明图19的步骤452的实施例的流程图。图22的实施例涉及提取多个权(步骤500和502)，用相应的权乘以多路复用DPCH信号和将基本导频信号u₁(k)，u₂(k)，……u_ant(k)加到相应乘积上(步骤504到510)。下面，描述不包括在步骤452的实施例中的图22的步骤512。

图23是执行步骤452的图22中实施例(步骤500到510)的根据本发明的基站的优选实施例的框图。图23所示基站的优选实施例包括多路复用单元321、乘法单元532、加法单元534、天线阵536、基本导频信号发生单元538、第二权提取单元540和BS长期信息确定单元542。

图23所示的BS长期信息确定单元542用图21所示移动站发送的信号确定每个天线的信道上行链路特性H_UL，采用信道上行链路特性H_UL确定长期信息并将确定的长期信息输出给第二权提取单元540和输出端口OUT1(步骤500)。

步骤500之后，第二权提取单元540从经天线阵536收到的反馈信号恢复短期信息b，用恢复的短期信息b和BS长期信息确定单元542确定的长期信息提取多个权(步骤502)。

步骤502中，图23所示的多路复用单元321形成与图16所示相同的功能。即，图23的多路复用单元321多路复用DPCH信号并将多路复用结果输出给乘法单元532(步骤504)。为此，多路复用单元321可以用乘法器320来实现，乘法器320用经输入端口IN3输入的SPREAD/SCRAMBLE(扩展/扰频)信号乘以DPCH信号，并将乘积输出给乘法单元532。与图22中说明不同，步骤504可以与步骤500和502同时执行。

步骤504之后，乘法单元532用从第二权提取单元540输入的相应的权w₁，w₂，w₃……w_ant乘以从多路复用单元532输出的多路复用结果，并将乘积输出给加法单元534(步骤506)。为此，与图16所示的乘法单元322类似，乘法单元532可以包括多个乘法器550、552、554……和556。这种情况下，乘法器550、552、554……和556用各个权w₁，w₂，w₃……w_ant乘以从多路复用单元321输出的多路复用结果并将乘积输出给加法单元534。

基本导频信号发生单元538用导频信道信号P₁(k)，P₂(k)……和P_ant(k)和长期信息(由BS长期信息确定单元542确定和经输入端口IN4输入)产生基本导频信号u₁(k)，u₂(k)，……和u_ant(k)，并将产生的基本导频信号u₁(k)，u₂(k)，……和u_ant(k)输出给加法单元534(步骤508)。与图22中说明不同，步骤508可以在执行步骤502到506期间执行。

步骤508之后，加法单元534将从乘法单元532输入的相应乘积加上从基本导频信号发生单元538输入的基本导频信号u₁(k)，u₂(k)，……和u_ant(k)，开将加法结果输出给天线阵536(步骤510)。为此，加法单元534可以包括加法器560、562、564……和566。加法器560、562、564……和566在相应基本导频信号u₁(k)，u₂(k)，……和u_ant(k)加上从乘法单元532的乘法器550、552、554……和556输入的乘积，并将加法结果输出给天线阵536。加法单元534的加法结果经天线阵536发送给图21所示的移动站。为此，天线阵536包括ant天线570、572、574……和576。天线570、572、574……和576将加法单元534的加法器560、562、564……566的加法结果分别发送给图21所示的移动站。天线阵536也接收从图21所示的移动站发送的信号，并将收到的信号输出给第二权提取单元540和BS长期信息确定单元542。

虽然图19到23中说明的根据本发明的移动通信方法和设备的实施例不向移动站发送基站确定的长期信息，但是基站确定的长期信息，例如，模式信号Mode和束数N_B可以发送给根据本发明的移动站。参考附图，描述根据本发明的移动通信方法(在基站确定的长期信息发送给移动站)和根据本发明的移动通信设备结构和操作的实施例。

图24是说明图1所示移动通信设备中执行本发明的移动通信方法的另一实施例。图24的实施例涉及获得包括短期信息的反馈信号(用恢复的长期信息和信道下行链路特性H_DL确定)(步骤600)，用从每个天线的信道上行链路特性H_UL确定的长期信息和从反馈信号恢复的短期信息提取多个权，将确定的长期信息发送给移动站(步骤602)。

除了长期信息(从基站10发送的信号恢复)和每个天线的信道下行链路特性H_DL用于确定短期信息，以及基站10将确定的长期信息转换为射频信号和将该射频信号发送给第一、第二……或第X基站20、22……或24之外，图24说明的根据本发明的移动通信方法与图19说明的移动通信方法相同。例如，第一、第二……或第X基站20、22……或24使用从基站10发送的信号确定每个天线的信道下行链路特性H_DL，从自基站10发送的信号恢复长期信息，用恢复的长期信息和信道下行链路特性H_DL根据信道下行链路特性H_DL确定短期信息，将确定的短期信息转换为反馈信号，并将转换的反馈信号发送给基站10(步骤600)。下面，描述根据本发明的步骤600的实施例和执行根据本发明该实施例的移动站的结构和操作。

图25是说明根据本发明图24中步骤600的实施例600A的流程图。实施例600A涉及确定信道下行链路特性H_DL和恢复长期信息(步骤610)，和发送短期信息(用恢复的长期信息和信道下行链路特性H_DL确定)(步骤612和614)。

图26是执行图25所示实施例600A的根据本发明的移动站实施例的框图。图26的移动站包括天线60、MS信道特性确定单元62、第二短期信息确定单元480、MS信号转换单元482、第四系数存储单元620和第二信息恢复单元622。图26所示的天线60、MS信道特性确定单元62、第二短期信息确定单元480和MS信号转换单元482执行与图21中相同的功能。

图26所示的天线60接收从基站10发送的信号，MS信道特性确定单元62用经天线60收到的信号以时空方式确定每个天线的信道下行链路特性H_DL，并将信道下行链路特性H_DL输出给第二短期信息确定单元480。第二信息恢复单元622从经天线60收到的信号恢复长期信息，并将恢复的长期信息输出给第四系数存储单元620(步骤610)。这里，恢复的长期信息可以包括束数N_B和/或模式信号Mode。

步骤610之后，通过将等同基向量与相应于所恢复长期信息的多个表(每个表都按指数具有有效基向量V₁～ 且都预先用长期信息存储)中一个的系数组合来计算权向量W₀～W_B’-1。接着，导致最大接收功率的指数b用权向量W₀～W_B’-1和信道下行链路特性H_DL确定为短期信息(步骤612)。为此，第四系数存储单元620例如按长期信息根据不同束数N_B和/或组合模式预先确定和存储多个表(每个表按指数具有有效基向量V₁～

系数)，从存储的表中选择从第二信息恢复单元622输入的长期信息的表，将所选表的系数输出给第二短期信息确定单元480。与图21所示的第二短期信息确定单元480类似，图26所示的第二短期信息确定单元480通过将给定等同基向量与从第四系数存储单元620输入的系数组合来计算权向量W₀～W_B’-1，用权向量W₀～W_B’-1和信道下行链路特性H_DL确定导致最大接收功率的指数b，并将确定指数b作为短期信息输出给MS信号转换单元482。

与图21中所示MS信号转换单元482类似，图26中的MS信号转换单元482将确定的短期信息转换为反馈信号并经天线60发送反馈信号(步骤614)。

下面描述图20或25说明的实施例中执行各步骤的定时。如果步骤460或610在MS下行链路帧的第X时隙执行以确定信道下行链路特性H_DL，步骤462或612就在MS下行链路帧的第(x+1)时隙中的任何时段执行以产生短期信息b。一旦产生了MS下行链路帧的第(x+1)时隙中的短期信息，就继之以步骤464或614，以便转换的反馈信号在MS下行链路帧的第(x+1)时隙开始之前到达基站10。

图24的步骤600之后，基站10用图26的移动站20、22……或24发送的信号确定每个天线的信道上行链路特性H_UL，并用长期信息(用信道上行链路特性H_UL确定)和从收到的反馈信号恢复的短期信息b提取多个权。因此，基站10用相应的权乘以多路复用的DPCH信号，并将基本导频信号u₁(k)，u₂(k)，……和u_ant(k)(用N_B导频信道信号P_i(k)和长期信息获得)加到相应乘积上，并将加法结果经天线阵发送给移动站20、22……或24。这里，基站10将确定的长期信息转换为射频信号并将射频信号发送给移动站(步骤602)。

下面，描述根据本发明图24中步骤602的实施例和执行根据本发明该实施例的基站结构和操作。

图27是执行图24所示步骤602的实施例(图22的步骤500到512)的根据本发明的基站实施例的框图。图27的基站包括多路复用单元321、乘法单元532、加法单元534、天线阵536、基本导频信号发生单元538、第三权提取单元640、BS长期信息确定单元542和BS信号转换单元642。

除了图27的基站还包括BS信号转换单元642和第三权提取单元640的操作与第二权提取单元540不同之外，图27所示的基站与图23所示基站以相同结构以相同的方式操作。因而，这里不再描述相同的结构和操作。当移动站如图25说明的那样操作且用图26的结构来实现时，基站执行图22的步骤500到512。图22的步骤500到510形成图19中步骤452的一个实施例，图22的步骤500到512形成图24中步骤602的一个实施例。

图22的步骤510之后，图27的BS信号转换单元642将BS长期信息确定单元542确定的长期信息转换为射频信号，并将该射频信号经天线阵536发送给图26所示的移动站(步骤512)。这里，BS信号转换单元642可以用BS长期信息格式化部分(未示出)来实现。BS长期信息格式化部分将从BS长期信息确定单元542输入的长期信息格式化，并将格式化的结果经输出端口OUT2输出给天线阵536。天线阵536将从BS长期信息格式化部分输出的格式化结果发送给图26所示的移动站。

图23所示的第二权提取单元540从BS长期信息确定单元542接收有效基向量V₁～ 和/或本征值λ₁～λ_ant作为长期信息，而图27所示的第三权提取单元640接收束数N_B和/或模式信号Mode和有效基向量V₁～

和/或本征值λ₁～λ_ant作为长期信息。除了这一不同，第三权提取单元640执行与第二权提取单元540相同的功能。尤其是，第三权提取单元640从经过天线阵536收到的反馈信号恢复短期信息，用恢复的短期信息和BS长期信息确定单元542恢复的长期信息提取多个权w₁，w₂……和w_ant，并将提取的权w₁，w₂……和w_ant输出给乘法单元532。

下面，参考附图，描述根据本发明的图21或26的第二短期信息确定单元480的实施例的结构和操作。

图28是根据本发明的图21或26所示的第二短期信息确定单元480的实施例的框图。图28的第二短期信息确定单元包括第三基向量组合部分660、接收功率计算部分662和最大功率求出部分664。

图28所示的接收功率计算部分662和最大功率求出部分664执行与图14所示的接收功率计算部分282和最大功率求出部分284相同的功能，因此不再说明。除了第三基向量组合部分660接收等同基向量而非有效基向量V₁～ 之外，第三基向量组合部分660执行与图14的第一基向量组合部分280相同的功能。图28的第二短期信息确定单元执行图13说明的实施例44A的操作。

例如，图28所示的第三基向量组合部分660用从图21的第三系数存储单元484或图26的第四系数存储单元620经输入端口IN6输入的系数组合下述公式(14)表达的N_B等同基向量，并将得到的组合作为权向量W₀～W_B’-1输出到接收功率计算部分662(图13的步骤260)。

[1 0…0 0]^T

[0 1…0 0]^T

                             …(14)

[0 0…1 0]^T

[0 0…0 1]^T在上面的公式(14)中，各等同基向量包括N_B分量。步骤260之后，接收功率计算部分662用从图21或26的MS信道特性确定单元62输入的信道下行链路特性H_DL乘以从第三基向量组合部分660输入的权向量W₀～W_B’-1，计算相应乘积的范数平方以获得接收功率值，并将得到的接收功率值输出到最大功率求出部分664(图13的步骤262)。图28的接收功率计算部分662可以用B’接收功率计算器290、292……294来实现，如图14所示。或者，接收功率计算部分662可以用下面的公式(15)来实现： ${\left|H_{\mathrm{DL}}{W}_b\right||}^2=W_b^H{\mathrm{HHw}}_b=W_b^H{\mathrm{Rw}}_b......\left(15\right)$

参考附图，描述用上面的公式(15)实现的根据本发明的接收功率计算部分662的实施例的结构和操作。

图29是图28中接收功率计算部分662的实施例662A的框图。图29的实施例662A包括下行链路短期时空协方差矩阵

计算部分680，和子功率计算器682、684、686……和688。

为了执行步骤262，接收功率计算部分662A的下行链路短期时空协方差矩阵

计算部分680从自图21或26所示的MS信道特性确定单元62输入的信道下行链路特性H_DL产生下行链路短期时空协方差矩阵

，并将产生的下行链路短期时空协方差矩阵

输出给子功率计算器682、684、686……和688。子功率计算器682、684、686……和688用相应的权向量W₀～W_B’-1和权向量的共轭转置向量

乘以下行链路短期时空协方差矩阵 ，将乘积经输出端口OUT3输出给最大功率求出部分664。

步骤262之后，最大功率求出部分664求出导致最大接收功率的指数b，如图14所示最大功率求出部分284那样(图13的步骤264)。

参考附图，描述显示图19中步骤502的图22中步骤502的根据本发明的实施例502A。

图30是说明显示图19中步骤502的图22中步骤502的根据本发明的实施例502A的流程图。图30的实施例502A涉及用系数(只根据存储的短期信息提取)和长期信息计算权，长期信息包括只包括有效基向量V₁～ 或包括有效基向量V₁～

和本征值λ₁～

两者(步骤700到704)。

尤其是，为了完成图22的步骤502，第二权提取单元540首先从经天线阵536输入的反馈信号恢复短期信息(步骤700)。步骤700之后，从多个表中提取相应于恢复的短期信息b的系数，每个表都按指数具有有效基向量V₁～系数且预先确定(步骤702)。步骤702之后，用提取的系数和长期信息(在图2的步骤500中确定且只包括有效基向量V₁～

或包括有效基向量V₁～

和本征值λ₁～

两者)计算多个权w₁～w_ant(步骤704)。当长期信息只包括有效基向量V₁～ 时，用上面的公式(10)计算权w₁～w_ant。当长期信息包括有效基向量V₁～ 和本征值λ₁～

时，用上面的公式(11)计算权w₁～w_ant。参考附图，描述显示图24中步骤602的实施例的图22中步骤502的根据本发明的另一实施例502B。

图31是说明图22中步骤502的根据本发明的另一实施例502B，它与图24中的步骤602相关。实施例502B涉及用长期信息和系数计算权，根据恢复的短期信息和确定长期信息提取系数(步骤710到714)。

尤其是，为了执行图22的步骤502，图27的第三权提取单元640首先从经天线阵536收到的反馈信号恢复短期信息(步骤710)。步骤710之后，从表(每个表都按指数具有有效基向量V₁～ 系数且用长期信息(束数N_B和/或模式信号Mode)预先确定)提取相应于短期信息和长期信息(束数N_B和/或模式信号Mode)(在图22的步骤500中确定)的系数(步骤712)。步骤712之后，用提取的系数和步骤500中确定的长期信息计算多个权(步骤714)。这里，长期信息可以包括有效基向量V₁～ 和束数N_B、或包括有效基向量V₁～

束数N_B和模式信号Mode、或包括有效基向量V₁～

束数N_B和本征值λ₁～ 。或者，长期信息可以包括有效基向量V₁～ 束数N_B、模式信号Mode和本征值λ₁～

下文中，参考附图，描述执行根据本发明的图30或31中实施例502A或502B的图23或27中第二或第三权提取单元540或640实施例的结构和操作。

图32是执行根据本发明的图30或31中实施例502A或502B的第二或第三权提取单元540或640实施例的框图。图32的实施例包括第三信息恢复部分730、第五系数存储部分732和第四基向量组合部分734。

图32所示第二或第三权提取单元540或640的第三信息恢复部分730从经天线阵536及输入端口IN7收到的反馈信号恢复短期信息b，将恢复的短期信息b输出给第五系数存储部分732(图30的步骤700或图31的步骤710)。

步骤700之后，第五系数存储部分732存储预定表(每个表都按指数具有有效基向量V₁～ 系数)，并提取相应于从第三信息恢复部分730输入的短期信息b的系数，并将提取的系数输入到第四基向量组合部分734(步骤702)。

同时，步骤710之后，第五系数存储部分732存储许多表(每个表都按指数具有有效基向量V₁～ 系数且由例如束数N_B和/或组合模式的长期信息预先确定)，根据从第三信息恢复部分730输入的短期信息和包括在经输入端口IN8输入的长期信息中的束数N_B和/或模式信号Mode选择表，并从选择的表提取系数和将提取的系数输出给第四基向量组合部分734(步骤712)。

步骤702或712之后，第四基向量组合部分734将从第五系数存储部分732输入的系数与从图23或27中BS长期信息确定单元542经输入端口IN9输入的长期信息组合，并将得到的组合作为多个权w₁～w_ant输出给乘法单元532(步骤704或714)。当经输入端口IN9输入的长期信息包括有效基向量V₁～时，用上面的公式(10)计算权w₁～w_ant。当经输入端口IN9输入的长期信息包括有效基向量V₁～ 和本征值λ₁～ 时，用上面的公式(11)计算权w₁～w_ant。

参考附图，描述根据本发明图22中步骤500的实施例500A和用于执行实施例500A的图23或27中BS长期信息确定单元542的根据本发明的实施例结构和操作。

图33是说明根据本发明图22中步骤500的实施例500A的流程图。图33的实施例500A涉及将从确定的信道上行链路特性H_UL产生的上行链路时空协方差矩阵 转换为下行链路短期时空协方差矩阵 (步骤750到步骤754)，从转换的下行链路短期时空协方差矩阵

产生长期信息(步骤756)。

图34是执行图33说明的实施例500A的根据本发明图23中BS长期信息确定单元542的实施例542A的框图。图34的实施例542A包括BS信道特性确定部分780、上行链路时空协方差矩阵

发生单元782、信道信息转换部分784和长期信息发生部分786。

图34所示的BS信道特性确定部分780经天线阵536及输入端口IN10接收从图21或26所示的移动站发送的信号，从收到的信号确定每个天线的信道上行链路特性H_UL，并将确定的信道上行链路特性H_UL输出给上行链路时空协方差矩阵 发生单元782(步骤750)。这里，BS信道特性确定部分780的操作原理与图4所示的MS信道特性确定单元62相同。

步骤750之后，上行链路时空协方差矩阵 发生单元782从信道上行链路特性H_UL(由BS信道特性确定部分780确定)产生上行链路时空协方差矩阵 ，并将产生的上行链路时空协方差矩阵 输出给信道信息转换部分784(步骤752)。信道上行链路特性H_UL和上行链路时空协方差矩阵 关系如下公式(16)所示： $R_{\mathrm{UL}}^{\mathrm{LT}}=\mathrm{\Σ}{R}_{\mathrm{UL}}^{\mathrm{ST}}=\mathrm{\Σ}{H}_{\mathrm{UL}}{H}_{\mathrm{UL}}^H.......\left(16\right)$

步骤752之后，信道信息转换部分784将上行链路时空协方差矩阵 发生单元782产生的上行链路时空协方差矩阵

转换为下行链路短期时空协方差矩阵

，并将转换的下行链路短期时空协方差矩阵 输出到长期信息发生部分786(步骤754)。在“用于无线通信的智能天线(Smart Antenna forWireless Communications)：IS-95和第三代CDMA应用”，J.C.Liberti，&Theodore S.Rappaport，The Prentice Hall Co.，1999，ISBN：0-13-719287-8描述了这一从上行链路时空协方差矩阵 向下行链路短期时空协方差矩阵

的转换处理。

步骤754之后，长期信息发生部分786用上述本征分析技术根据从信道信息转换部分784输入的下行链路短期时空协方差矩阵 产生长期信息，例如：有效基向量V₁～ 以及本征值λ₁～ 、束数N_B或模式信号Mode中的至少一个，并将产生的长期信息经输出端口OUT5输出(步骤756)。

或者，图34所示的长期信息发生部分786可以包括第二模式信号发生部分(未示出)，第二模式信号发生部分用长期信息(用本征分析技术在长期信息发生部分786中产生)和/或从MS信道特性确定部分780输入的信道上行链路特性H_UL产生模式信号Mode。

下面描述根据可以设在长期信息发生部分786中的本发明的第二模式信号发生部分的实施例

在本发明的一个实施例中，第二模式信号发生部分可以用如图8所示的第一模式信号发生部分126A来实现。这种情况下，下行链路短期时空协方差矩阵 计算部分160由上行链路短期时空协方差矩阵

计算部分(从来自上行链路长期时空协方差矩阵 计算上行链路短期时空协方差矩阵)(未示出)代替，并将计算的上行链路短期时空协方差矩阵 输出给期望值计算部分162。这里，用上行链路长期时空协方差矩阵

和上行链路短期时空协方差矩阵

之间的关系获得

，其表达如上面的公式(16)。

第二模式信号发生部分的期望值计算部分162用有效基向量V₁～和从图32的第五系数存储部分732经输入端口IN11输入的系数 计算期望值E^SL和E^EG，如图7中描述的步骤140，有效基向量V₁～

包括在长期信息。为此，图32的第五系数存储部分732将提取的系数经输出端口OUT4输出给设置在长期信息发生部分786中的第二模式信号发生部分的期望值计算部分162。这里，第二模式信号发生部分的第一比较部分164用计算的期望值E^SL和E^EG产生模式信号Mode，如图7所示。

本发明的另一实施例中，第二模式信号发生部分可以用如图10所示的第一模式信号发生部分126B来实现以产生模式信号Mode，如图9所示。这种情况下，DOA计算部分200用从BS信道特性确定部分780输入的信道上行链路特性H_UL计算图26所示移动站的DOA，计算相邻计算DOA的差，并将计算的差值输出给第二比较部分202。第二比较部分202比较DOA计算部分200输入的相邻DOA之间的差与具有第二阈值V_th2，并根据比较结果产生模式信号Mode。

在本发明的又一实施例中，第二模式信号发生部分可以用如图12所示的第一模式信号发生部分126C来实现以产生模式信号Mode，如图11所示。这种情况下，第二模式信号发生部分的角展度计算部分240用从BS信道特性确定部分780输入的信道上行链路特性H_UL计算移动站的到达角展度，计算平均角展度，并将计算的平均到达角展度输出给第三比较部分242。第三比较部分242比较平均角展度和第三阈值V_th3，并根据比较结果产生模式信号Mode。

在本发明的还一实施例中，第二模式信号发生部分可以用本征值λ₁～

产生模式信号Mode。根据本发明，参考附图，描述该实施例中第二模式信号发生部分的结构和操作、及其产生模式信号Mode的处理，该实施例中用本征值λ₁～

产生模式信号Mode。

图35是说明用第二模式信号发生部分(设在图34所示长期信息发生部分786中)产生包括在长期信息中的模式信号Mode的处理的根据本发明的流程图。图35涉及用本征值λ₁～ 的差产生模式信号Mode(步骤800到806)。

图36是第二模式信号发生部分(经图35说明的处理产生模式信号Mode)的实施例框图。图36所示的第二模式信号发生部分包括第四比较部分810。

图34所示的长期信息发生部分784首先用本征分析技术从长期时空协方差矩阵 产生本征值λ₁～

，并将产生的本征值λ₁～ 置入长期信息中。图36所示的第四比较部分810比较包括在长期信息中本征值λ₁～ 的第一最大本征值λ_max1和第二最大本征值λ_max2之间的差和第四阈值V_th4，并将比较结果作为模式信号Mode输出。这里，第四比较部分810计算本征值λ₁～

中第一最大本征值λ_max1和第二最大本征值λ_max2之间的差(步骤800)。步骤800之后，确定第一最大本征值λ_max1和第二最大本征值λ_max2之间的差是否比第四阈值V_th4小(步骤802)。

如果确定第一最大本征值λ_max1和第二最大本征值λ_max2之间的差比第四阈值V_th4小，就产生表示选择组合模式的的模式信号Mode(步骤804)。相反，如果确定第一最大本征值λ_max1和第二最大本征值λ_max2之间的差不比第四阈值V_th4小，就产生表示等增益组合模式的的模式信号Mode(步骤806)。用试验方法确定上面描述的第二、第三和第四阈值V_th2、V_th3和V_th4。

参考附图，描述根据本发明的图23或27所示的基本导频信号发生单元538的实施例的结构和操作。

图37是根据本发明的图23或27的基本导频信号产生单元538的实施例的方框图。实施例538A包括数量等于束数N_B的乘法部分830、832……和834和加法部分836。

本发明的该实施例中，图37所示的基本导频信号发生单元538A用从BS长期信息确定单元542输入的各有效基向量V₁、V₂……和 乘以N_B导频信道信号P₁(k)～

，加上乘积，并将加法结果输出给图23或27的加法单元534作为u₁(k)～u_ant(k)。为此，基本导频信号发生单元538A的乘法部分830、832……和834用从BS长期信息确定单元542经输入端口IN4输入的各有效基向量V₁、V₂……和

乘以N_B导频信道信号P₁(k)～ ，并将乘积输出给加法部分836。这里，各乘法部分830、832……和834包括ant乘法器。例如，乘法部分830包括ant乘法器840、842、844……和846，它们用第一有效基向量V₁的各分量v₁₁，v₁₂，v₁₃……V_1ant乘以第一导频信道信号P₁(k)，将乘积输出给加法部分836。乘法部分832包括ant乘法器850、852、854……和856，它们用第二有效基向量V₂的各分量V₂₁，v₂₂，v₂₃……和V_2ant乘以第二导频信道信号P₂(k)，将乘积输出给加法部分836。类似地，乘法部分834包括ant乘法器860、862、864……866，它们用第N_N有效基向量 的各分量 ……和 乘以第N_N导频信道信号

，将乘积输出给加法部分836。

加法部分836对每个天线相加从乘法部分830、832……834输出的乘积，并输出将每个天线的基本导频信号u₁(k)～u_ant(k)输出到图23或27的加法单元534作为加法结果。为此，加法部分836包括ant加法器870、872、874……876。这时，加法器870相加来自各乘法部分830、832……834的第一乘法器840、850……860的乘积，并将加法结果作为第一基本导频信号u₁(k)输出给图23或27的加法器560。加法器872相加来自各乘法部分830、832……834的第二乘法器842、852……862的乘积，并将加法结果作为第二基本导频信号u₂(k)输出给图23或27的加法器562。类似地，加法器876加上来自各乘法部分830、832……834的第ant乘法器846、856……866的乘积，并将加法结果作为第ant基本导频信号u_ant(k)输出给图23或27的加法器566。

图38是用于解释根据本发明的图23或27中基本导频信号发生单元538的另一实施例的框图。图38所示的该基本导频信号发生单元包括旁路部分900和第一、第二……第(N_B-1)幅度调节器902、904……906。

根据本发明的该实施例中，基本导频信号发生单元538调节从图23或27所示的BS长期信息确定单元542经输入端口IN4输入的有效基向量V₁、V₂……

的幅度，用各幅度调节后的有效基向量V₁′、V₂′…… 乘以N_B导频信道信号P₁(k)～ ，并将加法结果作为基本导频信号u₁(k)～u_ant(k)输出到图23或27所示的加法单元534。

为此，图37的基本导频信号发生单元538A还可以包括旁路部分900和第一、第二……第(N_B-1)幅度调节器902、904……906，如图38所示。

图38所示的旁路部分900将第一有效基向量v₁传递给图37中的乘法部分830作为第一幅度调节后的有效基向量V₁′，而不用调节其幅度。这时，第一幅度调节器902用第一本征值λ₁除以第二本征值λ₂，用第二有效基向量V₂乘以除法结果(λ₂/λ₁)，向乘法部分832输出乘积(λ₂V₂/λ₁)而不是第二有效基向量V₂，作为第二幅度调节有效基向量V₂′。类似地，第(N_B-1)幅度调节器906用第一本征值λ₁除以第N_B本征值 ，用第N_B有效基向量

乘以除法结果(

/λ₁)，向乘法部分834输出乘积( /λ₁)，而不是第N_B有效基向量

，作为第N_B幅度调节有效基向量

下面，描述图19到38说明的移动通信设备和方法的操作实例，其中在基站10确定长期信息而不是在移动站20、22或24确定。

第一，假设束数N_B固定且模式信号Mode未确定为长期信息，即，基站确定的长期信息不发送到移动站。这种情况下，可以使用图21所示的移动站和图23所示的基站。

图21所示的第三系数存储单元484和图32所示的第五系数存储部分732存储相应于固定的组合模式和固定的束数N_B的一个表，例如，上述表1到5中的一个。图34所示的BS长期信息确定单元542A的长期信息发生部分786只确定有效基向量V₁～ 或确定有效基向量V₁～

和本征值λ₁～

一起作为长期信息，并经输出端口OUT5向第二权提取单元540的第四基向量组合部分734输出长期信息(见图32)。

例如，当束数N_B等于2时，确定的长期信息不包括模式信号Mode，第四系数存储单元484和第五系数存储部分732存储相应于N_B＝2的等增益模式的一个表，图28所示的第二短期信息确定单元的第三基向量组合部分660接收两个等同基向量[1 0]^T和[0 1]^T，并输出四个权向量w₀～w₃。而且，图37所示的基本导频信号发生单元538A接收两个有效基向量V₁和V₂以及两个导频信道信号P₁(k)和P₂(k)，输出ant基导频信号u₁(k)～u_ant(k)。

第二，假设在移动站确定长期信息，然后将其发送给移动站。即，假设有3种可能情况：(1)产生具有固定束数N_B的模式信号Mode，(2)产生具有非固定束数N_B的模式信号Mode，和(3)不产生具有非固定束数N_B的模式信号Mode。这些情况下，可以使用图26所示的移动站和图27所示的基站。

例如，当束数N_B不固定或当产生模式信号Mode时，图26所示移动站的第二信息恢复单元622恢复束数N_B或模式信号Mode作为长期信息。第四系数存储单元620在大量表(用组合模式或束数N_B预先确定和存储)中根据从第二信息恢复单元622输出的束数N_B或模式信号Mode选择相应表，并将选择的表的系数输出给第二短期信息确定单元480。与此同时，图27所示的BS长期信息确定单元542的长期信息发生部分786(见图34)确定束数N_B或模式信号Mode作为长期信息。将确定的长期信息经天线阵536发送给BS信号转换单元642和图26中的移动站。而且，将束数N_B或模式信号Mode与有效基向量V₁～

一起作为长期信息从BS信号转换单元542中的长期信息发生部分786输出给第三权提取单元640。图32所示第三权提取单元640的第五系数存储部分732在大量表(用组合模式或束数N_B预先确定和存储)中根据从BS长期信息确定单元542经输入端口IN8输入的束数N_B或模式信号Mode选择相应的表。第五系数存储部分732向第四基向量组合部分734输出选择的表中的相应系数。

又如，当以非固定束数N_B模式信号Mode时，图26所示移动站的第二信息恢复单元622用从图27的基站发送并且经天线阵536收到的信号恢复包括束数N_B和模式信号Mode的长期信息。第四系数存储单元620在大量表(用组合模式或束数N_B预先确定和存储)中选择对应于从第二信息恢复单元622输入的恢复长期信息中包括的束数N_B或模式信号Mode的表，并将选择的表的系数输出给第二短期信息确定单元480。同时，图27所示的BS长期信息确定单元542的长期信息发生部分786(见图34)确定束数N_B或模式信号Mode作为长期信息。将确定的长期信息经天线阵536发送给BS信号转换单元642和图26中的移动站。而且，将有效基向量V₁～ 、束数N_B和模式信号Mode作为长期信息从BS信号转换单元642输出给第三权提取单元640。图32所示第三权提取单元640的第五系数存储部分732在大量表(用组合模式或束数N_B预先确定和存储)中选择对应于BS长期信息确定单元542经输入端口IN8输入的束数N_B或模式信号Mode的表。第五系数存储部分732将选择的表的系数输出到第四基向量组合部分734。

第三，当使用上述公式(10)或(11)在基站提取多个权w₁～w_ant时，可以使用图21所示的移动站和图23所示的基站或图26所示的移动站和图27所示的基站。

例如，当用上面的公式(10)在基站提取权w₁～w_ant时，可以用图23或27所示的基本导频信号发生单元538来实现图37所示的基本导频信号发生单元538A。BS长期信息确定单元542的长期信息发生部分786(图34)将有效基向量V₁～ 作为长期信息输出给第二权提取单元540或第三权提取单元640。然后，图32所示的第二权提取单元540或第三权提取单元640的第四基向量组合部分734用上面的公式(10)，在从BS长期信息确定单元542经输入端口IN9输入的有效基向量V₁～ 中提取权w₁～w_ant。

又如，当用上面的公式(11)在基站提取权w₁～w_ant时，图23或27所示的基本导频信号发生单元538可以实现为具有图38所示的电路的图37所示的基本导频信号发生单元538A。即，旁路部分900和第一到第(N_B-1)幅度调节器902到906调节有效基向量V₁～

的幅度。图37中基本导频信号发生单元538A的乘法部分830、832……834接收幅度调节的有效基向量V₁′～ 而不是有效基向量V₁～

。BS长期信息确定单元542的长期信息发生部分786向第二权提取单元540或第三权提取单元640输出有效基向量V₁～

和本征值λ₁～

作为长期信息。然后，图32所示的第二权提取单元540或第三权提取单元640的第四基向量组合部分734用上面的公式(11)，在从BS长期信息确定单元542经输入端口IN9输入的有效基向量V₁～

和本征值λ₁～

中提取权w₁～w_ant。

如上所述，根据本发明的有天线阵的移动通信设备及其移动通信方法根据时空信道相关特性使用基向量，从而可以根据构成天线阵的多个天线之间的相关值使反馈信息量最少。因而，即使天线阵的天线数量增加，也可通过改善的移动站要求的接收信噪比来减小由移动站移动速度导致的性能恶化。本发明反馈适当组合长期信道信息和短期信道信息的信息，它允许更多用户通过有效反馈带宽应用而使用相同带宽，并根据信道特性将分集和束形成效应最大化。当在基站而不是在移动站确定长期信息时，通过减小功耗可以使移动站尺寸减小。当在移动站而不是在基站确定长期信息时，可以提高通信性能。

已经参考本发明的优选实施例具体显示和描述了本发明，可以理解，本领域的技术人员可以对本文中的形式和细节进行不同的改变而不脱离本发明所附权利要求限定的精神和范围。

Claims (70)

1.一种移动通信设备，包括带天线阵基站和移动站，其中，

移动站利用基站发送的信号确定每个天线的信道下行链路特性，用信道下行链路特性根据每个天线信道之间的特性的相关度确定长期信息和短期信息，将确定的长期信息和短期信息转换为反馈信号，将反馈信号发送给基站，

基站接收反馈信号，从由收到的反馈信号恢复的长期信息和短期信息提取多个权，用相应的权乘以多路复用的专用物理信道信号，将各导频信道信号与乘积相加，并将加法结果经天线阵发送给移动站。

2.根据权利要求1的移动通信设备，其中，移动站包括：

移动站信道特性确定单元，接收基站发送的信号，从收到的信号确定信道下行链路特性，和输出确定的信道下行链路特性；

移动站长期信息确定单元，从信道下行链路特性产生基向量和本征值，从本征值计算等于有效基向量数的束数，并输出有效基向量和束数作为长期信息；

第一系数存储单元，用束数预先确定和存储表，每个表按指数具有有效基向量系数，并输出从移动站长期信息确定单元输入的用束数选择的表的系数；

第一短期信息确定单元，用从第一系数存储单元输出的系数和有效基向量获得权向量，用权向量和信道下行链路特性确定导致最大接收功率的指数，并输出确定的指数作为短期信息；和

移动站信号转换单元，用于将确定的长期信息和短期信息转换为反馈信号；

其中，权向量表达为有效基向量和系数的组合，相应于作为短期信息确定的指数的权向量包括多个权。

3.根据权利要求2的移动通信设备，其中，移动站还包括第一选择单元，根据模式信号选择性地输出来自第一系数存储单元的系数，移动站长期信息确定单元用信道下行链路特性产生表示有效基向量的组合模式的模式信号，将模式信号包括在长期信息中，第一系数存储单元用束数和组合模式预先确定和存储表，第一短期信息确定单元从第一选择单元输出的系数和有效基向量获得多个权。

4.根据权利要求3的移动通信设备，其中，移动站长期信息确定单元将本征值包括在长期信息中，并将长期信息输出给移动站信号转换单元。

5.根据权利要求4中的移动通信设备，其中，移动站信号转换单元包括：

移动站长期信息格式化部分，格式化从移动站长期信息确定单元输入的长期信息和输出格式化结果；

移动站短期信息格式化部分，格式化从第一短期信息确定单元输入的短期信息和输出格式化结果；和

时分多路复用部分，将从移动站长期信息格式化部分输入的格式化结果和从移动站短期信息格式化部分输入的格式化结果时分多路复用，并输出时分多路复用结果作为反馈信号。

6.根据权利要求4的移动通信设备，其中，基站包括：

第一权提取单元，从经天线阵收到的反馈信号恢复长期信息和短期信息，从恢复的长期信息和短期信息提取权，并输出提取的权；

多路复用单元，多路复用专用物理信道信号，输出多路复用结果；

乘法单元，用从第一权提取单元输入的相应的权乘以从多路复用单元输入的多路复用结果，输出乘积；和

加法单元，将从乘法单元输入的乘积与相应的导频信道信号相加，输出加法结果，

其中，经天线阵向移动站发送从加法单元输出的加法结果。

7.根据权利要求3的移动通信设备，其中，移动站长期信息确定单元包括：

本征分析部分，通过本征分析从信道下行链路特性产生基向量和本征值；

束数计算部分，计数比第一阈值大的本征值数，输出计数结果作为束数；

第二选择部分，在从本征分析部分输入的基向量中选择数量等于束数的基向量作为有效基向量，输出有效基向量；和

第一模式信号发生部分，用信道下行链路特性产生模式信号。

8.根据权利要求7的移动通信设备，其中，第一模式信号发生部分包括：

下行链路短期时空协方差矩阵计算部分，从信道下行链路特性计算下行链路短期时空协方差矩阵；

期望值计算部分，用下面的公式基于下行链路短期时空协方差矩阵、从第一系数存储单元输入的系数和有效基向量计算期望值E^SL和E^EG： $E^{\mathrm{SL}}=E\left[W_s^H{R}_{\mathrm{DL}}^{\mathrm{ST}}{W}_s\right],$ 和 $E^{\mathrm{EG}}=E\left[W_e^H{R}_{\mathrm{DL}}^{\mathrm{ST}}{W}_e\right]$

这里， 指下行链路短期时空协方差矩阵， $W_s=\underset{i=0}{\overset{N_B-1}{\mathrm{\Σ}}}{a_i^s\left(b\right)v}_i,$ $W_e=\underset{i=0}{\overset{N_B-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i^e\left(b\right)v_i,W_s^H$ 是W_s的共轭转置矩阵，

是W_e的共轭转置矩阵，这里V_i是有效基向量，b是指数，N_B指束数，

是用指数b在从第一系数存储部分输入的系数中确定的用于选择组合模式的系数，

是用指数b在从第一系数存储部分输入的系数中确定的用于等增益组合模式的系数；和

第一比较部分，比较期望值和响应比较结果产生模式信号。

9.根据权利要求7的移动通信设备，其中，第一模式信号发生部分包括：

到达方向(DOA)计算部分，从信道下行链路特性计算在移动站的DOA；和

第二比较部分，比较相邻DOA之间的差和第二阈值，并响应比较结果产生模式信号。

10.根据权利要求7的移动通信设备，其中，第一模式信号发生部分包括：

角展度计算部分，从信道下行链路特性计算在移动站的到达方向(DOA)的角展度；和

第三比较部分，比较平均角展度和第三阈值，响应比较结果产生模式信号。

11.根据权利要求2的移动通信设备，其中，第一短期信息确定单元包括：

第一基向量组合部分，将有效基向量与从第一系数存储单元输出的系数组合，输出得到的组合作为权向量；

接收功率计算部分，用信道下行链路特性乘以从第一基向量组合部分输入的相应的权向量，计算相应乘积的范数平方，输出计算结果作为接收功率值；和

最大功率求出部分，在从接收功率计算部分输入的接收功率值中求出最大的功率接收值作为最大接收功率，输出作为长期信息的指数，其中置有用于计算权向量的系数。

12.根据权利要求3的移动通信设备，其中第一短期信息确定单元包括：

第一基向量组合部分，将有效基向量与从第一选择单元输入的系数组合，输出得到的组合作为权向量；

接收功率计算部分，用信道下行链路特性乘以从第一基向量组合部分输入的相应的权向量，计算相应乘积的范数平方，输出计算结果作为接收功率值；和

最大功率求出部分，在从接收功率计算部分输入的接收功率值中求出最大的功率接收值作为最大接收功率，输出指数，其中置有用于计算权向量的系数，

其中，相应于确定为短期信息的指数的权向量包括权。

13.根据权利要求6的移动通信设备，其中，第一权提取单元包括：

第一信息恢复部分，从收到的反馈信号恢复长期信息和短期信息，输出恢复的长期信息和短期信息；

第二系数存储部分，用束数预先确定和存储其每个都按指数具有有效基向量的表的系数，响应短期信息从响应于包括在长期信息中的束数选择的表中提取系数；和

第二基向量组合部分，用从第二系数存储部分输入的系数组合包括在长期信息中的有效基向量，向乘法单元输出得到的组合作为权。

14.根据权利要求13的移动通信设备，其中，第二基向量组合部分用从第二系数存储部分输入的系数和包括在长期信息中的本征值组合包括在长期信息中的有效基向量，向乘法单元输出得到的组合作为权。

15.根据权利要求13的移动通信设备，其中，第二基向量组合部分用从第二系数存储部分输入的系数和包括在长期信息中的本征值组合包括在长期信息中的有效基向量，向乘法单元输出得到的组合作为权。

16.一种移动通信方法，该方法利用用于包括带天线阵的基站和移动站的移动通信设备的天线阵，该方法包括：

步骤a，利用从基站发送的信号确定每个天线的信道下行链路特性，利用信道下行链路特性，根据用于每个天线的信道之间特性的相关度确定长期信息和短期信息，将确定的长期信息和短期信息转换为反馈信号，将反馈信号发送给基站；和

步骤b，接收反馈信号，从由收到的反馈信号中恢复的长期信息和短期信息中提取多个权，将多路复用的专用物理信道信号乘以相应的权，将相应的导频信道信号加到乘积上，通过天线阵将相加的结果发送到移动站。

17.根据权利要求16的移动通信方法，其中步骤a包括：

步骤a1，接收从基站发送的信号，从收到的信号确定信道下行链路特性；

步骤a2，从信道下行链路特性产生基向量和本征值，计算等于有效基向量数的束数，和输出有效基向量和束数作为长期信息；

步骤a3，利用从有效基向量计算出的权向量、信道下行链路特性和相应于束数的表的系数确定导致最大接收功率的指数作为短期信息，该表是由束数预先确定的表，每个表都按指数具有有效基向量系数且存储在移动站中。

步骤a4，将确定的长期信息和短期信息转换为反馈信号，

其中，权向量由有效基向量和系数的组合来表达，相应于确定为长期信息的指数的权向量包括权。

18.根据权利要求17的移动通信方法，其中，步骤a2中，从信道下行链路特性产生表示有效基向量的组合模式的模式信号，产生的模式信号包括在长期信息中，步骤a3中，利用从有效基向量计算出的权向量、信道下行链路特性和相应于束数和模式信号的表的系数确定将导致最大接收功率的指数确定为短期信息，该表是由束数和组合模式预先确定的表，每个表都按指数具有有效基向量系数且存储在移动站中。

19.根据权利要求18的移动通信方法，其中，步骤a2中，本征值包括在长期信息中。

20.根据权利要求19的移动通信方法，其中，步骤包括：

步骤b1，从经天线阵收到的反馈信号恢复长期信息和短期信息，从恢复的长期信息和短期信息提取权；

步骤b2，多路复用专用物理信道信号和用在步骤b1中提取的相应的权乘以多路复用的结果；和

步骤b3，将在步骤b2中获得的乘积与相应的导频信道信号相加，

其中，步骤b3的结果经天线阵发送给移动站。

21.根据权利要求18的移动通信方法，其中，步骤a2包括：

步骤a21，通过本征分析从信道下行链路特性产生基向量和本征值；

步骤a22，计数比第一阈值大的本征值数以获得束数，在从步骤a21中产生的基向量中选择数量等于束数的基向量，作为有效基向量；和

步骤a23，使用信道下行链路特性产生模式信号。

22.根据权利要求21的方法，其中，步骤a23包括：

步骤a231，利用信道下行链路特性、有效基向量和相应于束数的表的系数计算相应组合模式的期望值，该表是用束数和组合模式预先确定的表中的表；

步骤a232，确定选择组合模式的期望值是否比等增益组合模式的期望值大；

步骤a233，如果确定选择组合模式的期望值比等增益组合模式的期望值大，就产生表示选择组合模式的模式信号；和

步骤a234，如果确定选择组合模式的期望值不比等增益组合模式的期望值大，就产生表示等增益组合模式的模式信号，

其中，步骤a231、步骤a232、步骤a233和步骤a234与步骤a21和步骤a22在相同时间执行。

23.根据权利要求22的移动通信方法，其中，步骤a231包括：

从信道下行链路特性计算下行链路短期时空协方差矩阵；和

利用下面的公式基于下行链路短期时空协方差矩阵值、相应于束数的表的系数和有效基向量计算期望： $E^{\mathrm{SL}}=E\left[W_s^H{R}_{\mathrm{DL}}^{\mathrm{ST}}{W}_s\right],$ 和 $E^{\mathrm{EG}}=E\left[W_e^H{R}_{\mathrm{DL}}^{\mathrm{ST}}{W}_e\right]$ 这里，E^SL指选择组合模式的期望值，E^EG指等增益组合模式的期望值，

指下行链路短期时空协方差矩阵， $W_s=\underset{i=0}{\overset{N_B-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i^s\left(b\right)v_i,W_e=\underset{i=0}{\overset{N_B-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i^e\left(b\right)v_i,W_s^H$ 是W_s的共轭转置矩阵，

是W_e的共轭转置矩阵，这里V是有效基向量，b是指数，N_B指束数， 是用指数b从在存储在相应于束数的表中的系数中确定的用于选择组合模式的系数， 是用指数b在存储在相应于束数的表中的系数中确定的用于等增益组合模式的系数。

24.根据权利要求21的移动通信方法，其中步骤a23包括：

步骤a241，从信道下行链路特性计算在移动站的到达方向(DOA)；

步骤a242，确定相邻DOA之间的差是否大于第二阈值；

步骤a243，如果确定相邻DOA之间的差大于第二阈值，就产生表示选择组合模式的模式信号；和

步骤a244，如果确定相邻DOA之间的差不大于第二阈值，就产生表示等增益组合模式的模式信号，

其中，步骤a241、步骤a242、步骤a243和步骤a244与步骤a21和步骤a22在相同时间执行。

25.根据权利要求21的移动通信方法，其中，步骤a23包括：

步骤a251，从信道下行链路特性计算在移动站的到达方向(DOA)的角展度；和

步骤a252，确定平均角展度是否大于第三阈值；

步骤a253，如果确定平均角展度大于第三阈值，就产生表示等增益组合模式的模式信号；和

步骤a254，如果确定平均角展度不大于第二阈值，就产生表示选择组合模式的模式信号，

其中，步骤a251、步骤a252、步骤a253和步骤a254与步骤a21和步骤a22在相同时间执行。

26.根据权利要求17的移动通信方法，其中，步骤a3包括：

步骤a311，通过将有效基向量与相应于束数的表的系数组合计算权向量；

步骤a312，用信道下行链路特性乘以步骤a311中获得的相应的权向量，计算相应乘积的范数平方以获得接收功率值；和

步骤a313，求出接收功率值中最大的功率接收值作为最大接收功率，确定指数作为短期信息，其中置有用于计算权向量的系数。

27.根据权利要求18的移动通信方法，其中步骤a3包括：

步骤a321，通过将有效基向量与相应于束数和模式信号的表的系数组合计算权向量；

步骤a322，用信道下行链路特性乘以步骤a321中获得的相应的权向量，计算相应乘积的范数平方以获得接收功率值；和

步骤a323，求出接收功率值中最大的功率接收值作为最大接收功率，确定指数作为短期信息，其中置有用于计算权向量的系数。

28.根据权利要求20的移动通信方法，其中步骤b1包括：

步骤b11，从反馈信号恢复长期信息和短期信息；

步骤b12，在由束数预先确定、并且其每个都按指数具有有效基向量系数且存储在基站中的多个表中选择相应于包括在长期信息中的束数的表，在所选的表的系数中提取相应于短期信息的系数；

步骤b13，利用步骤b12中提取的系数，通过组合包括在长期信息中的有效基向量获得权。

29.根据权利要求28的移动通信方法，其中，步骤b12中，在由束数和组合模式预先确定、并且其每个表都按指数具有有效基向量系数且存储在基站中的多个表中选择相应于包括在长期信息中的束数和组合模式的表，从所选的表的系数中提取相应于短期信息的系数。

30.根据权利要求28的移动通信方法，其中，步骤b13中，通过利用步骤b12中提取的系数和包括在长期信息中的本征值，组合包括在长期信息中的有效基向量获得权。

31.根据权利要求29的移动通信方法，其中步骤b13中，通过利用步骤b12中提取的系数和包括在长期信息中的本征值，组合包括在长期信息中的有效基向量获得权。

32.根据权利要求22的移动通信方法，其中，根据下面的公式预先获得相应于选择组合模式的表的系数a_i(b)：

这里，i是从0到N_B-1的整数，N_B指束数，b表示指数，且是从0到N_B-1的整数。

33.根据权利要求22的移动通信方法，其中，根据下面的公式预先获得相应于等增益组合模式的表的系数a_i(b)：这里，i是从0到N_B-1的整数，c(b)＝gray_encoder(b，B^EG)，N_B指束数，b指指数且是从0到B^EG-1的整数，B^EG＝4^NB-1。

34.根据权利要求17的移动通信方法，其中，步骤a3中使用的系数的表是用于选择组合模式的。

35.根据权利要求17的移动通信方法，其中，步骤a3中使用的系数的表是用于等增益组合模式的。

36.一种包括带天线阵的基站和移动站的移动通信设备，其中，

移动站利用从基站发送的信号确定每个天线的信道下行链路特性，利用信道下行链路特性，根据每个天线的信道之间特性的相关度确定短期信息，将确定的短期信息转换成反馈信号，并将反馈信号发送给基站；和

基站从移动站发送的信号确定每个天线的信道上行链路特性，利用信道上行链路特性和从收到的反馈信号恢复的短期信息根据确定的长期信息提取多个权，将多路复用的专用物理信道信号乘以相应的权，将利用至少一个导频信道信号和长期信息获得的相应基本导频信号与乘积相加，通过天线阵将相加结果发送给移动站。

37.根据权利要求36的移动通信设备，其中，移动站利用从自基站发送的信号恢复的长期信息和信道下行链路特性确定短期信息，基站将确定的长期信息转换为射频信号，并将该射频信号发送到移动站。

38.根据权利要求36的移动通信设备，其中，移动站包括：

移动站信道特性确定单元，接收基站发送的信号，以时空方式从收到的信号确定每个天线信道下行链路特性，和输出确定的信道下行链路特性；

第三系数存储单元，预先确定和存储表，每个表都有与指数组合的有效基向量的系数；

第二短期信息确定单元，通过组合从第三系数存储单元输出的系数和给定等同基向量获得权向量，利用权向量和信道下行链路特性确定导致最大接收功率的指数，并输出确定的指数作为短期信息；和

移动站信号转换单元，用于将确定的短期信息转换为反馈信号；

其中，相应于用短期信息确定单元确定为短期信息的指数的权向量包括多个权，转换的反馈信号发送到基站。

39.根据权利要求37的移动通信设备，其中，移动站包括：

移动站信道特性确定单元，接收基站发送的信号，以时空方式从收到的信号确定每个天线信道下行链路特性，和输出确定的信道下行链路特性；

第二信息恢复单元，接收从基站发送的信号，从收到的信号恢复长期信息，输出恢复的长期信息；

第四系数存储单元，用长期信息预先确定和存储其每个表有与指数的组合的有效基向量系数的表，并输出从存储的表中选择的相应于从第二恢复单元输入的长期信息的表的系数；

第二短期信息确定单元，通过组合从第四系数存储单元输出的系数和给定等同基向量获得权向量，用权向量和信道下行链路特性确定导致最大接收功率的指数，并输出确定的指数作为短期信息；和

移动站信号转换单元，用于将确定的短期信息转换为反馈信号；

其中，相应于用第二短期信息确定单元确定为短期信息的指数的权向量包括权，转换的反馈信号发送到基站。

40.根据权利要求38的移动通信设备，其中，第二短期信息确定单元包括：

第三基向量组合部分，利用从第三系数存储单元输入的系数组合等同基向量，输出得到的组合作为权向量；

接收功率计算部分，用信道下行链路特性乘以从第三基向量组合部分输入的相应的权向量，计算相应乘积的范数平方，输出计算结果作为接收功率值；和

最大功率求出部分，在从接收功率计算部分输入的接收功率值中求出最大的功率接收值作为最大接收功率，输出作为长期信息的指数，其中置有用于计算权向量的系数。

41.根据权利要求38的移动通信设备，其中，基站包括：

基站长期信息确定单元，利用从移动站发送的信号确定信道上行链路特性，利用确定的信道上行链路特性确定长期信息；

第二权提取单元，从经天线阵接收的反馈信号恢复短期信息，利用恢复的短期信息和基站长期信息确定单元确定的长期信息提取权；

多路复用单元，多路复用专用物理信道信号和输出多路复用的结果；

乘法单元，用从第二权提取单元输入的相应的权乘以从多路复用单元输入的多路复用结果，输出乘积；和

基本导频信号发生单元，利用至少一个导频信道信号和基站长期信息确定单元确定的长期信息产生基本导频信号；

加法单元，将从乘法单元输入的乘积与相应的基本导频信号相加，输出加法结果，其中，从加法单元输出的加法结果经天线阵发送到移动站。

42.根据权利要求39的移动通信设备，其中基站包括：

基站长期信息确定单元，利用从移动站发送的信号确定信道上行链路特性，利用确定的信道上行链路特性确定长期信息；

第三权提取单元，从经天线阵接收的反馈信号恢复短期信息，利用恢复的短期信息和基站长期信息确定单元确定的长期信息提取权；

多路复用单元，多路复用专用物理信道信号和输出多路复用的结果；

乘法单元，用从第三权提取单元输入的相应的权乘以从多路复用单元输入的多路复用结果，输出乘积；

基本导频信号发生单元，利用至少一个导频信道信号和基站长期信息确定单元确定的长期信息产生基本导频信号；

基站信号转换单元，将长期信息确定单元确定的长期信息转换为射频信号；和

加法单元，将从乘法单元输入的乘积加上相应的基本导频信号，输出加法结果，

其中，从基站信号转换单元输出的射频信号经天线阵发送到移动站。

43.根据权利要求41的移动通信设备，其中，第二权提取单元包括：

第三信息恢复部分，从收到的反馈信号恢复短期信息，输出恢复的短期信息；

第五系数存储部分，预先确定和存储具有要与指数组合的有效基向量的表，输出相应于从第三信息恢复部分输入的短期信息的系数；和

第四基向量组合部分，组合从第五系数存储部分输入的系数和包括在从基站长期信息确定单元输入的长期信息中的有效基向量，输出得到的组合到乘法单元作为权。

44.根据权利要求43的移动通信设备，其中，第五系数存储部分用长期信息预先确定和存储其每个具有有效基向量的系数的表，并将相应于基站长期信息确定单元确定的长期信息和从第三信息恢复部分输入的短期信息的系数输出到第四基向量组合部分。

45.根据权利要求43的移动通信设备，其中，基站长期信息确定单元包括：

基站信道特性确定单元，利用从移动站发送的信号确定每个天线的信道上行链路特性；

上行链路长期时空协方差矩阵发生部分，从基站信道特性确定单元确定的信道上行链路特性产生上行链路长期时空协方差矩阵；

信道信息转换部分，将上行链路长期时空协方差矩阵转换下行链路长期时空协方差矩阵；和

长期信息发生部分，用本征值分析法从自信道信息转换部分输入的下行链路长期时空协方差矩阵产生长期信息。

46.根据权利要求45的移动通信设备，其中，长期信息发生部分包括第二模式信号发生部分，从利用本征值分析法产生的长期信息和信道上行链路特性产生模式信号。

47.权利要求46的移动通信设备，其中，第二模式信号发生部分包括：

上行链路短期时空协方差矩阵计算部分，从长期时空协方差矩阵计算上行链路短期时空协方差矩阵；

期望值计算部分，用下面的公式基于上行链路短期时空协方差矩阵、从第五系数存储部分输入的系数和包括在从长期信息确定单元输入的长期信息中的有效基向量计算期望值E^SL和E^EG： $E^{\mathrm{SL}}=E\left[W_s^H{R}_{\mathrm{UL}}^{\mathrm{ST}}{W}_s\right],$ 和 $E^{\mathrm{EG}}=E\left[W_e^H{R}_{\mathrm{UL}}^{\mathrm{ST}}{W}_e\right]$ 这里，

指上行链路短期时空协方差矩阵， $W_s=\underset{i=0}{\overset{N_B-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i^s\left(b\right)v_i,$ $W_e=\underset{i=0}{\overset{N_B-1}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i^e\left(b\right)v_i,W_s^H$ 是W_s的共轭转置矩阵， 是W_e的共轭转置矩阵，这里V_i是有效基向量，b是指数，N_B指等于有效基向量数的束数，

是用指数b在从第五系数存储部分输入的系数中确定用于选择组合模式的系数，是用指数b在从第五系数存储部分输入的系数中确定用于等增益组合模式的系数；和

第一比较部分，比较期望值，响应比较结果产生模式信号。

48.根据权利要求46的移动通信设备，其中，第二模式信号发生部分包括：

到达方向(DOA)计算部分，从信道上行链路特性计算移动站的DOA；和

第二比较部分，比较相邻DOA之间的差和第二阈值，响应比较结果产生模式信号。

49.根据权利要求46的移动通信设备，其中，第二模式信号发生部分包括：

角展度计算部分，从信道上行链路特性计算移动站的到达方向(DOA)角展度；和

第三比较部分，比较平均角展度和第三阈值，响应比较结果产生模式信号。

50.根据权利要求46的移动通信设备，其中，第二模式信号发生部分包括第四比较部分，比较本征值中第一最大本征值和第二最大本征值之间的差和第四阈值，响应比较结果输出模式信号，利用本征分析法在长期信息发生部分中从下行链路长期时空协方差矩阵产生本征值，本征值包括在长期信息中。

51.根据权利要求41的移动通信设备，其中，基本导频信号发生单元用相应有效基向量乘以数目等于束数的导频信道信号，加上乘积，输出加法结果到加法单元作为基本导频信号，其中，束数与有效基向量数相同。

52.根据权利要求41的移动通信设备，其中，基本导频信号发生单元调节有效基向量的幅度，用相应的幅度调节的有效基向量乘以数目等于束数的导频信道信号，加上乘积，输出加法结果到加法单元作为基本导频信号，其中，束数与有效基向量数相同。

53.一种移动通信方法，利用包括带天线阵的基站和移动站的移动通信设备中的天线阵，该方法包括：

步骤a，利用从基站发送的信号确定每个天线的信道下行链路特性，利用信道下行链路特性，根据用于每个天线的信道之间特性的相关度确定短期信息，将确定的短期信息转换为反馈信号，将反馈信号发送给基站；和

步骤b，从自移动站发送的信号确定每个天线的信道上行链路特性，根据利用信道上行链路特性确定的长期信息和从收到的反馈信号恢复的短期信息提取多个权，将多路复用的专用物理信道信号乘以相应的权，将利用至少一个导频信道信号和长期信息获得的相应基本导频信号加到乘积上，通过天线阵将相加结果发送给移动站。

54.权利要求53的移动通信方法，其中步骤a中，使用从自基站发送的信号恢复的长期信息和信道下行链路特性确定短期信息，并且，步骤b中，将确定的长期信息转换为射频信号并发送到移动站。

55.权利要求53的移动通信方法，其中步骤a包括：

步骤a1，接收从基站发送的信号，以时空方式从收到的信号确定每个天线的信道下行链路特性；

步骤a2，通过组合等同基向量和预先确定和存储、并且按指数具有有效基向量系数的表的系数中的相应系数计算权向量，利用权向量和信道下行链路特性确定导致最大接收功率的指数作为短期信息；和

步骤a3，将确定的长期信息转换为反馈信号，

其中，相应于步骤a2中确定的指数的权向量包括多个权，步骤a3的转换结果发送到基站。

56.权利要求54的移动通信方法，其中，步骤a包括：

步骤a1，接收从基站发送的信号，以时空方式从收到的信号确定每个天线的信道下行链路特性，从收到的信号恢复长期信息；

步骤a2，通过组合等同基向量和从预先确定并且每个表具有要与指数组合的有效基向量系数的多个表中根据步骤a1中恢复的长期信息选择的表的系数，计算权向量，利用权向量和信道下行链路特性确定导致最大接收功率的指数作为短期信息；和

步骤a3，将确定的短期信息转换为反馈信号，

其中，相应于步骤a2中确定的指数的权向量包括权，步骤a3的转换结果发送到基站。

57.根据权利要求55的移动通信方法，其中，步骤a2包括：

步骤a21，利用表的系数通过组合等同基向量计算权向量；

步骤a22，用信道下行链路特性乘以步骤a21中计算的相应权向量，计算相应乘积的范数平方作为接收功率值；和

步骤a23，求出接收功率值中最大的功率接收值作为最大接收功率，确定指数作为短期信息，该指数中置有用于计算权向量的系数。

58.根据权利要求55的移动通信方法，其中，步骤b包括：

步骤b1，利用移动站发送的信号确定信道上行链路特性，利用确定的信道上行链路特性确定长期信息；

步骤b2，从经天线阵收到的反馈信号恢复短期信息，利用恢复的短期信息和步骤b1确定的长期信息提取权；

步骤b3，多路复用专用物理信道信号；

步骤b4，用步骤b2中提取的相应权乘以步骤b3的多路复用结果；

步骤b5，利用至少一个导频信道信号和步骤b1中确定的长期信息产生基本导频信号；和

步骤b6，将步骤b4的乘积与相应基本导频信号相加，

其中，步骤b2包括：

步骤b21，从收到的反馈信号恢复短期信息；

步骤b22，在预先确定、并且其每个具有要与指数组合的有效基向量系数的表的系数中提取相应于短期信息的系数；和

步骤b23，利用提取的系数和步骤b1中确定的长期信息获得权，

其中，步骤b6的加法结果经天线阵发送给移动站。

59.根据权利要求56的移动通信方法，其中，步骤b包括：

步骤b1，利用移动站发送的信号确定信道上行链路特性，利用确定的信道上行链路特性确定长期信息；

步骤b2，从经天线阵收到的反馈信号恢复短期信息，利用恢复的短期信息和步骤b1确定的长期信息提取权；

步骤b3，多路复用专用物理信道信号；

步骤b4，用相应权乘以步骤b3的多路复用结果；

步骤b5，利用至少一个导频信道信号和步骤b1中确定的长期信息产生基本导频信号；

步骤b6，将步骤b4的乘积与相应的基本导频信号相加；和

步骤b7，将步骤b1中确定的长期信息转换为射频信号，

其中，步骤b2包括：

步骤b21，从收到的反馈信号恢复短期信息；

步骤b22，在用长期信息预先确定、并且其每个具有要与指数组合的有效基向量系数的表的系数中提取相应于短期信息和步骤b1中确定的长期信息的系数；和

步骤b23，利用提取的系数和步骤b1中确定的长期信息获得权，

其中，步骤b6的加法结果和步骤b7的转换结果经天线阵发送给移动站。

60.根据权利要求58的移动通信方法，其中，步骤b1包括：

步骤b11，利用移动站发送的信号确定每个天线的信道上行链路特性；

步骤b12，从步骤b11确定的信道上行链路特性产生上行链路长期时空协方差矩阵；

步骤b13，将上行链路长期时空协方差矩阵转换为下行链路长期时空协方差矩阵；和

步骤b14，从步骤b13获得的下行链路长期时空协方差矩阵用本征值分析法产生长期信息。

61.根据权利要求60的移动通信方法，其中，步骤b14包括：步骤b141，从利用本征分析法产生的长期信息和信道上行链路特性产生模式信号。

62.根据权利要求61的移动通信方法，其中，步骤b141包括：

计算本征值中第一最大本征值和第二最大本征值之间的差；

确定第一最大本征值和第二最大本征值之间的差是否小于第四阈值；

如果确定第一最大本征值和第二最大本征值之间的差小于第四阈值，就产生表示选择组合模式的模式信号；和

如果确定第一最大本征值和第二最大本征值之间的差不小于第四阈值，就产生表示选择等增益模式的模式信号，

其中，利用本征值分析法从下行链路长期时空协方差矩阵产生本征值，本征值包括在长期信息中。

63.根据权利要求58的移动通信方法，其中，步骤b5中，用相应有效基向量乘以数目等于束数的导频信道信号，加上乘积，加法结果确定为基本导频信号，然后执行步骤b6，其中，束数与有效基向量数相同。

64.根据权利要求58的移动通信方法，其中，步骤b5中，调节有效基向量的幅度，将数目等于束数的导频信道信号乘以相应幅度调节的有效基向量，加上乘积，加法结果确定为基本导频信号，然后执行步骤b6，其中，束数与有效基向量数相同。

65.根据权利要求6的移动通信设备，其中，多路复用单元包括乘法器，用扩展/扰频信号乘以专用物理信道信号，输出乘积作为多路复用结果。

66.根据权利要求16的移动通信方法，其中，通过用专用物理信道信号乘以扩展/扰频信号获得多路复用的专用物理信道信号。

67.根据权利要求6的移动通信设备，其中，多路复用单元包括时分多路复用部分，对每个用户时分多路复用不同的专用物理信道信号，输出时分多路复用结果作为多路复用结果。

68.根据权利要求16的移动通信方法，其中，通过对每个用户时分多路复用不同的专用物理信道信号获得多路复用的专用物理信道信号。

69.根据权利要求1的移动通信方法，其中，导频信道信号是公共导频信道(CPICH)信号、专用导频信道(DPICH)信号或辅助公共导频信道(SCPICH)信号。

70.根据权利要求16的移动通信方法，其中，导频信道信号是公共导频信道(CPICH)信号、专用导频信道(DPICH)信号或辅助公共导频信道(SCPICH)信号。

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