CN1830157A - 在利用多输入多输出自适应天线阵列方案的移动通信系统中发送和接收信号的系统和方法 - Google Patents

Abstract

在利用多输入多输出自适应天线阵列方案的移动通信系统中发送/接收创建发送/接收波束的权重信息的方法。该方法包括：接收器接收预定信号，并不同地将权重提供给使接收信号和预定参考信号之间的误差最小的第一方案和第二方案，从而获得最小误差值。接收器通过解扩接收到的信号来生成解扩信号，由接收器利用解扩信号和最小误差值进行计算，以产生创建接收波束的接收权重，而由对应方发送器利用接收到的权重和最小误差值进行计算，以产生创建发送波束的发送权重。

Description

在利用多输入多输出自适应天线阵列方案的 移动通信系统中发送和接收信号的系统和方法

技术领域

本发明一般涉及移动通信系统，尤其涉及在利用多输入多输出自适应天线阵列方案的移动通信系统中发送和接收信号的系统和方法。

背景技术

用于将突发分组数据发送到多个移动台的分组服务通信系统已经被开发成下一代移动通信系统，并被设计成具有发送海量存储数据的能力。

近年来，为了提供高速分组服务，许多分组服务通信系统正在被开发出来。作为为提供异步电信标准而建立的联盟的3GGP(3^rd Generation Partner-ship Project)已经提出了提供高速分组服务的高速下行链路分组服务(HSDPA)方案。另外，作为为提供异步电信标准而建立的联盟的3GGP2(3^rdGeneration Partnership Project2)已经提出了提供高速分组服务的1xEV-DO/V(1xEvolution Data Only/Voice)方案。

为了容易地发送因特网业务(譬如，万维网业务)，HSDPA和1xEV-DO/V方案两者都提出了高速分组服务。当提供这样的高速分组服务时，必须优化峰吞吐量以及平均吞吐量，以便容易地发送分组数据和电路数据(譬如，语音业务)。

尤其，为了使利用HSDPA方案的通信系统(下文简称为“HSDPA通信系统”)能够发送高速分组数据，为HSDPA通信系统新提供了包括自适应调制和编码(AMC)方案、混合自动重新发送请求(HARQ)方案和快速小区选择(FCS)方案的三种方案。

HSDPA通信系统利用AMS方案、HARQ方案和FCS方案来提高它的数据传输速率。尽管作为一个例子，已经描述了HSDPA通信系统，但为了提高数据传输速率，也可以提供利用1xEV-DO/V方案的通信系统(下文简称为“1xEV-DO/V通信系统”)。为了提高1xEV-DO/V通信系统的性能，必须提高它的数据传输速率。

除了上面诸如AMS方案、HARQ方案和FCS方案之类的新方案之外，为了在克服指定带宽的限制的同时提高数据传输速率，也可以使用多天线方案。为了克服频域中宽带资源的限制，这样的多天线方案使用空间域。

移动通信系统被构造成使它通过基站与多个移动台通信。如果基站向移动台发送高速数据，由于无线电信道的特性，可能会出现衰落现象。为了克服衰落现象，人们提出了作为多天线方案的发送天线分集方案。根据发送天线分集方案，以可以使衰落现象引起的数据发送损失降到最低程度的方式通过至少两根天线，即，通过多天线发送信号，从而提高数据传输速率。

一般说来，与有线信道环境不同，移动通信系统中的无线电信道环境受各种因数，譬如，多径干扰、遮蔽、波衰减、噪声和其它干扰影响。结果，无线电信道可能接收到与实际发送信号相比失真的信号。

这里，多径干扰引起的衰落现象与反射体或用户密切相关，也就是说，与移动台的移动性密切相关，并且由于衰落现象，无线电信道可能接收到混有干扰信号的发送信号。因此，在无线电信道中接收的信号与实际发送信号相比是失真的，致使移动通信系统的性能变差。也就是说，衰落现象可能使在无线电信道中接收的信号的幅度和相位失真，使得在无线电信道环境下衰落现象变成干扰高速数据通信的主要因素。

在试图解决衰落现象的过程中，人们进行了各种各样的研究。简而言之，为了在移动通信系统中发送高速数据，有必要使移动通信信道的特性，譬如，衰落现象和用户的干扰引起的损失降到最低程度。为了防止衰落现象引起的不稳定通信，移动通信系统已经采用了各种各样的分集方案。这样的分集方案之一是使用多天线的空间分集方案。

另外，为了有效地解决衰落现象，人们已经提出了发送天线分集方案。根据发送天线分集方案，无线电信道接收已经经历了衰落现象的多个发送信号，以便处理衰落现象引起的信号失真。发送天线分集方案包括时间分集方案、频率分集方案、多径分集方案和空间分集方案。

由于衰落现象可能将信号的幅度降低几dB到数十dB，为了发送高速数据，移动通信系统必须解决对移动通信系统造成严重影响的衰落现象。因此，为了解决上面的衰落现象，需要使用分集方案。例如，码分多址(CDMA)方案使用能够利用信道的延迟扩展获得分集功能的耙式接收器。耙式接收器是能够接收多径信号的接收分集型接收器。但是，接收分集型接收器的不足之处在于，如果信道存在相对小的延迟扩展，就不能获取所需的分集增益。

时间分集方案通过利用交错和编码方案，可以有效地管理在无线电信道环境下出现的突发错误。一般说来，时间分集方案用在多普勒扩展信道中。但是，根据上面的时间分集方案，在低速多普勒扩展信道中，分集效应降低了。

空间分集方案通常用在存在相对小延迟扩展的信道中。例如，空间分集方案用在室内信道和作为低速多普勒扩展信道的普通信道中。根据空间分集方案，至少两根天线用于获取分集增益。如果由于衰落现象，通过一根天线发送的信号衰减了，在该信道中接收通过另一根天线发送信号，从而获得分集增益。空间分集方案分为利用多根接收天线的接收天线分集方案、利用多根发送天线的发送天线分集方案、和利用多根接收天线和发送天线的多输入多输出(MIMO)方案。

根据MIMO自适应天线阵列(AAA)方案，以这样的方式通过包括多个接收信道的天线阵列接收信号，并且将预定权重矢量应用于接收信号的信号矢量，也就是说，可以使通过适当发送方向发送到接收器的期望信号的强度达到最大，并且使通过不适当发送方向发送到接收器的不期望信号的强度，即，不适当地发送到接收器的不期望信号的强度达到最小。另外，接收器在计算了信号的发送权重矢量之后，将信号发送到发送器，以便可以有效地创建从发送器发送到接收器的一波束信号。也就是说，根据上面的MIMO-AAA方案，当在接收器中接收到信号时，只将期望信号放大到最大。最大强度地使信号照射在接收器上，以便可以提高声音质量和可以扩大服务区。

尽管上面的MIMO-AAA方案可用于利用频分多址(FDMA)方案、时多分址(TDMA)方案、或CDMA方案的各种各样移动通信系统，但为了便于说明，下面将联系利用CDMA方案的移动通信系统(下文简称为“CDMA移动通信系统”)描述MIMO-AAA方案。

图1是例示传统CDMA移动通信系统的发送器和接收器的结构的方块图。但是，在描述图1之前，请注意，下面的描述是在CDMA移动通信系统利用MIMO-AAA方案的假设下作出的。于是，发送器和接收器必须分别含有多根发送天线和接收天线。但是，根据图1，发送器和接收器未单独拥有发送天线和接收天线，而是利用双工器，通过时分方案将相同的天线用于发送和接收两者。另外，根据图1，使用了N根天线。并且，发送器和接收器可以是基站或移动台。

参照图1，发送器包括编码器101、交错器103、发送波束生成器105、信号处理器107、包括第一到第N扩展器111、121、…、和131的多个扩展器、以及包括第一到第N RF处理器113、123、…、和133的N个射频(RF)处理器。另外，双工器140和包括第一到第N天线141、143、…、和145的N根天线公用于发送器和扩展器两者。

如果创建了要发送的数据，将数据输入编码器101中。编码器101可以通过预定编码方法编码数据和将信号输出到交错器103。编码方法包括turbo编码方法或卷积编码方法。

一旦接收到来自编码器101的信号，交错器103就可以通过预定交错方法交错信号，以防止突发错误，并且将信号输出到发送波束生成器105。这里，将从交错器103输出的信号表示成“z_k′”。然后，信号处理器107根据从交错器103输出的信号z_k′计算权重，并且将信号输出到发送波束生成器105。发送波束生成器105根据从交错器103输出的信号z_k′生成发送波束，并且将发送波束分别输出到第一到第N扩展器111、121、…、和131。也就是说，发送波束生成器105接收从交错器103输出的信号，创建发送波束，并且以这样的方式将发送波束发送给第一到第N扩展器111、121、…、和131的每一个，也就是说，可以将发送波束发送给第一到第N天线141、143、…、和145的每一个。这里，创建发送波束的过程不直接与本发明有关。因此，省略对它的详细描述。

将从发送波束生成器105输出的一组信号表示成“ y _k′”。也就是说， y _k′是从发送波束生成器105中生成和与第k天线映射的一组信号。

第一扩展器111接收从发送波束生成器105输出的信号 y ₁′和利用预定扩展码扩展信号 y ₁′。此后，第一扩展器111将信号 x ₁`输出到第一RF处理器113。一旦接收到来自第一扩展器111的信号，第一RF处理器113就对信号执行RF处理过程，并且将信号输出到双工器140。每个RF处理器都包括放大器、频率转换器、滤波器和模数转换器，以处理RF信号。

另外，第二扩展器121接收从发送波束生成器105输出的信号 y ₂′和利用预定扩展码扩展信号 y ₂′。此后，第二扩展器121将信号 x ₂`输出到第二RF处理器123。一旦接收到来自第二扩展器121的信号，第二RF处理器123就对信号执行RF处理过程，并且将信号输出到双工器140。

同样，第N扩展器131接收从发送波束生成器105输出的信号 y _N′和利用预定扩展码扩展信号 y _N′。此后，第N扩展器131将信号 x _N`输出到第N RF处理器133。一旦接收到来自第N扩展器131的信号，第N RF处理器133就对信号执行RF处理过程，并且将信号输出到双工器140。

双工器140在控制器(未示出)的控制下，通过调度信号的发送点和接收点控制信道发送和接收操作。另外，根据双工器140的信号发送和接收操作，第一到第N天线141、143、…、和145可以起发送天线(Tx.ANT)或接收天线(Rx.ANT)的作用。

CDMA移动通信系统的基站的接收器包括N个RF处理器，包括第一到第N RF处理器151、161、…、和171；与RF处理器对应的N个多径搜索器，包括第一到第N多径搜索器153、163、…、和173；L个指状件，包括第一到第L指状件180-1、180-2、…、和180-L，用于处理与多径搜索器搜索的L条多径有关的信号；多径组合器191，用于处理从L个指状件输出的多径信号；去交错器193；和解码器195。

在N根天线中通过多径衰落无线电信道接收从多个发送器发送的信号。双工器140将通过第一天线141接收的信号输出到第一RF处理器151。一旦接收到来自双工器140的信号，第一RF处理器151就对信号执行RF处理过程，将信号转换成基带数字信号。然后，第一RF处理器151将基带数字信号传送到第一多径搜索器153。一旦接收到来自第一RF处理器151的基带数字信号，第一多径搜索器153就将基带数字信号划分成L个多径分量，并且将多径分量分别输出到第一到第L指状件180-1、180-2、…、和180-L。第一到第L指状件180-1、180-2、…、和180-L的每一个与L条多径的每一条一一对应地映射，以便处理多径分量。由于必须与通过N根接收天线接收的每个信号相关地考虑L条多径，所以必须对N×L个信号进行信号处理。在N×L个信号当中，将相同路径的信号输出到相同的指状件。

双工器140将通过第二天线143接收的信号输出到第二RF处理器161。一旦接收到来自双工器140的信号，第二RF处理器161就对信号执行RF处理过程，将信号转换成基带数字信号。然后，第二RF处理器161将基带数字信号传送到第二多径搜索器163。一旦接收到来自第二RF处理器161的基带数字信号，第二多径搜索器163就将基带数字信号划分成L个多径分量，并且将多径分量分别输出到第一到第L指状件180-1、180-2、…、和180-L。

同样，双工器140将通过第N天线145接收的信号输出到第N RF处理器171。一旦接收到来自双工器140的信号，第N RF处理器171就对信号执行RF处理过程，将信号转换成基带数字信号。然后，第N RF处理器171将基带数字信号传送到第N多径搜索器173。一旦接收到来自第N RF处理器171的基带数字信号，第N多径搜索器173就将基带数字信号划分成L个多径分量，并且将多径分量分别输出到第一到第L指状件180-1、180-2、…、和180-L。

于是，在通过N根天线接收的信号当中，L个多径信号的相同多径信号输入相同指状件中。例如，第一到第N天线141到145的第一多径信号输入第一指状件180-1中，并且第一到第N天线141到145的第L多径信号输入第L指状件180-L中。尽管不同的信号输入第一到第L指状件180-1到180-L中/从第一到第L指状件180-1到180-L输出不同的信号，但第一到第L指状件180-1到180-L具有相同的结构和工作特性。因此，作为例子，下面只描述第一指状件180-1的结构和操作。

第一指状件180-1包括与N个多径搜索器对应的N个解扩器，包括第一到第N解扩器181、182、…、和183；信号处理器184，用于接收从第一到第N解扩器181到183输出的信号和计算它们的权重以创建接收波束；和接收波束生成器185，用于根据信号处理器184计算的权重创建接收波束。

使从第一多径搜索器153输出的第一多径信号输入第一解扩器181中。一旦接收到第一多径信号，第一解扩器181利用预定解扩码解扩第一多径信号，并且将第一多径信号输出到信号处理器184和接收波束生成器185。解扩码与用在每个发送器中的扩展码相同，并且将解扩处理称为“时间处理”。

另外，使从第二多径搜索器163输出的第一多径信号输入第二解扩器182中。一旦接收到第一多径信号，第二解扩器182利用预定解扩码解扩第一多径信号，并且将第一多径信号输出到信号处理器184和接收波束生成器185。

同样，使从第N多径搜索器173输出的第一多径信号输入第N解扩器183中。一旦接收到第一多径信号，第N解扩器183利用预定解扩码解扩第一多径信号，并且将第一多径信号输出到信号处理器184和接收波束生成器185。

信号处理器184接收从第一到第N解扩器181到183输出的信号，并且计算一组权重 w _k，以便创建接收波束。将从第一到第N多径搜索器153到173输出的一组第一多径信号定义成“ x _k”。也就是说，“ x _k”代表通过第一到第N天线141到145在第k点接收的一组第一多径信号。形成第一多径信号组“ x _k”的所有第一多径信号是矢量信号。另外， w _k代表要应用于通过第一到第N天线141到145在第k点接收的每个第一多径信号的一组权重。形成权重组 w _k的所有权重是矢量信号。

另外，将形成第一多径信号组“ x _k”的第一多径信号的一组解扩信号定义成“ y _k”。这里，“ y _k”代表通过第一到第N天线141到145在第k点接收的第一多径信号的一组解扩信号。形成解扩信号组 y _k的所有解扩信号是矢量信号。为了便于说明，下面将省略术语“组”。请注意，带下划线的参数代表一组特定元素。

另外，由于第一到第N解扩器181到183利用预定解扩码解扩第一多径信号 x _k，与干扰信号的功率相比，通过适当发送方向接收的期望信号的功率可以放大处理增益的数量。

如上所述，第一多径信号 x _k的解扩信号 y _k输入信号处理器184中。信号处理器184根据第一多径信号 x _k的解扩信号 y _k计算权重 w _k，并且将权重 w _k输出到接收波束生成器185。也就是说，信号处理器184利用N个第一多径信号 x _k的解扩信号 y _k计算应用于从第一到第N天线141到145输出的第一多径信号 x _k的N个权重 w _k。接收波束生成器185接收N个第一多径信号 x _k的解扩信号 y _k和N个权重 w _k。

另外，接收波束生成器185利用N个权重 w _k创建接收波束。此后，接收波束生成器185通过组合N个第一多径信号 x _k的解扩信号 y _k和接收波束的权重 w _k，输出作为第一指状件180-1的输出信号z_k的信号。如下所示，第一指状件180-1的输出信号可以表示成方程1。

z_k＝ w _k ^H y _k                                           (1)

方程1中的H代表厄米算符，即，共轭转置。另外，z_k是从接收器的N个指状件输出的一组输出信号z_k，它最终输入多径组合器191中。

尽管作为一个例子，上面只描述了第一指状件180-1的操作，但其它指状件可以以与第一指状件180-1相同的方式操作。因此，多径组合器191接收从第一到第L指状件输出的信号，通过多径方案相互组合信号，并且将信号输出到去交错器193。去交错器193接收从多径组合器191输出的信号，通过与用在发送器中的交错方法相对应的预定去交错方法去交错信号，并且将信号输出到解码器195。一旦接收到来自去交错器193的信号，解码器195通过与用在发送器中的编码方法相对应的解码方法解码信号，并且输出作为最后接收数据的信号。

信号处理器184根据预定算法计算权重 w _k，以便使从所需发送器发送的信号的均方误差(MSE)最小。另外，接收波束生成器185利用信号处理器184计算的权重 w _k创建接收波束。创建接收波束以便可以使MSE最小的过程称为“空间处理”。当然，创建发送波束以便可以使MSE最小的过程也称为“空间处理”。因此，当MIMO-AAA方案用于移动通信系统时，同时进行“时间处理”和“空间处理”，这称为“时空处理”。

如上所述，信号处理器184通过在每个指状件中解扩多径信号之前和解扩多径信号之后接收多径信号，根据预定算法计算能够使MIMO-AAA方案的增益达到最大的权重 w _k。同样，在发送器中根据预定算法计算能够使MIMO-AAA方案的增益达到最大的权重 w _k。为了取得最小MSE，信号处理器184和发送波束生成器105都在工作。

近年来，为了使MSE达到最小，积极地对计算权重的算法进行了研究。根据计算使MSE最小的权重的算法，以参考信号为基础降低误差。如果参考信号不存在，该算法可以通过盲方法提供恒定模量(constant modulus，CM)方法和定向判决(decision-directed，DD)方案。

但是，如果信道受快速衰落环境影响，根据参考信号使MSE达到最小的算法不适用。例如，如果信道受快速衰落环境，譬如，快速衰落信道，或更高阶调制环境，譬如，16QAM影响，难以通过该算法获得具有系统需要的最小值的MSE。

并且，即使可以通过该算法获得最小MSE，最小MSE也具有相对大的值。如果最小MSE被确定成具有相对大的值，MIMO-AAA方案应用于移动通信系统时预期的增益可能显著降低，以致于不适用高速数据通信系统。另外，由于发送器和接收器两者都必须分别计算创建发送波束和接收波束的权重，在计算权重时可能会出现较大的负担。

发明内容

于是，本发明被设计成解决出现在现有技术中的上述和其它问题。本发明的一个目的是提供在移动通信系统中利用自适应天线阵列发送和接收数据的系统和方法。

本发明的另一个目的是提供在利用自适应天线阵列的移动通信系统中，能够利用接收器的权重信息控制发送器的权重的系统和方法。

本发明的再一个目的是提供在利用自适应天线阵列的移动通信系统中，在发送和接收数据的过程中利用权重创建的系统和方法。

按照本发明的第一方面，为了实现上述和其它目的，提供了在利用自适应天线阵列方案的移动通信系统中，发送和接收创建发送和接收波束的权重信息的方法。该方法包括步骤：通过将权重分别应用于使接收到的信号的误差最小的第一方案和第二方案，计算最小误差值；利用接收到的信号和最小误差值计算创建接收波束的接收权重；利用接收到的权重和最小误差值计算创建发送波束的发送权重；生成包括发送权重的反馈信息；和发送反馈信息。

按照本发明的第二方面，提供了在利用自适应天线阵列方案的包括第一设备和第二设备的无线通信系统中发送和接收信号的方法，第一设备包括第一发送器和第一接收器，而第二设备包括第二发送器和第二接收器。该方法包括步骤：由第一接收器将权重应用于使接收到的信号的误差最小的第一方案和第二方案，从而获得最小误差值；由第一设备通过利用接收到的信号和最小误差值的计算，以产生创建接收波束的接收权重，而由第二设备通过利用接收到的权重和最小误差值的计算，以产生创建发送波束的发送权重；生成包括第二设备的发送权重的反馈信息；和将反馈信息从第一发送器发送到第二接收器；由第二接收器接收反馈信息；和由第二设备从反馈信息中获取发送权重，与发送权重相对应地生成发送波束，并通过第二发送器将发送波束的信号发送到第一设备。

按照本发明的第三方面，提供了在利用自适应天线阵列方案的无线通信系统中发送和接收信号的系统。该系统包括：解扩器，用于通过解扩接收到的信号来生成解扩信号；信号处理器，用于通过将权重分别提供给使接收到的信号的误差最小的第一方案和第二方案，获得最小误差值，由接收器利用解扩信号和最小误差值进行计算，以产生创建接收波束的接收权重，而由对应方发送器利用接收到的权重和最小误差值进行计算，以产生创建发送波束的发送权重；反馈信息生成器，用于生成包括发送权重的反馈信息；和发送器，用于将反馈信息发送到对应接收器。

按照本发明的第四方面，提供了在利用自适应天线阵列方案的无线通信系统中发送和接收发送权重信息的系统。该系统包括：第一设备，包括第一接收器和第一发送器；和第二设备，包括第二接收器和第二发送器，其中，第一接收器接收信号，通过解扩接收到的信号来生成解扩信号，其中，第一设备通过将权重分别提供给使接收到的信号的误差最小的第一方案和第二方案，获得最小误差值，由第一接收器利用解扩信号和最小误差值进行计算，以产生创建接收波束的接收权重，而由第二设备的第二发送器利用接收到的权重和最小误差值进行计算，以产生创建发送波束的发送权重，并且生成包括发送权重的反馈信息，其中，第一发送器将反馈信息发送到第二设备，其中，第二接收器接收反馈信息，其中，第二设备从反馈信息中获取发送权重，并且与发送权重相对应地生成发送波束，第二发送器将发送波束的信号发送到第一设备。

附图说明

通过结合附图，对本发明的示范性实施例进行详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将更加清楚，在附图中：

图1是例示传统CDMA移动通信系统的结构的方块图；

图2是例示执行根据本发明的一个实施例的功能的CDMA移动通信系统中的基站的发送器和接收器的结构的方块图；

图3是例示执行根据本发明的一个实施例的功能的移动通信系统的移动台的发送器和接收器的结构的方块图；

图4是例示执行根据本发明的一个实施例的功能的信号处理器的结构的方块图；

图5是例示根据本发明的一个实施例的利用MIMO-AAA方案的数据发送/接收过程的流程图；

图6是例示根据本发明的一个实施例的基站接收器的信号接收过程的流程图；

图7是例示应用在本发明中的S形函数的特性的图形；

图8是例示当p＝2，d(k)＝R_2，R+jR_2，I和J＝0(其中，k＝0)时，用在移动通信系统中的CM方案的示意图；

图9是例示BPSK用在移动通信系统中时的DD方案的示意图；

图10是例示执行根据本发明的一个实施例的功能的OFDM移动通信系统的基站发送器和基站接收器的结构的方块图；

图11是例示执行根据本发明的一个实施例的功能的OFDM移动通信系统的移动台发送器和移动台接收器的结构的方块图；和

图12是例示本发明根据基站的接收天线的数量的组合型权重创建方法的特性曲线的图形。

具体实施方式

下文参照附图详细描述本发明的优选实施例。在本发明的如下描述中，将省略插入本文中的已知功能和配置的详细描述，要不然，可能使本发明的主题不突出。

在描述本发明之前，下面将联系在利用CDMA方案的移动通信系统的接收器中接收的信号模型进行描述。接收器可以包括能够接收信号的基站接收器或移动台接收器。但是，在这里，为了描述接收信号模型，将基站接收器用作接收器的例子。

基站接收器包括含有多根接收天线的接收天线阵列(Rx天线阵列)。另外，尽管本发明可能适用于利用FDMA方案、TDMA方案、CDMA方案、或正交频分多路复用(OFDM)方案的各种各样移动通信系统，但为了便于说明，下面将联系利用CDMA方案的移动通信系统(下文简称为“CDMA移动通信系统”)和利用OFDM方案的移动通信系统(下文简称为“OFDM移动通信系统”)对本发明加以描述。

如下所示，从位于基站服务区中的小区中的预定移动台发送的信号，即，从第m移动台的发送器发送的信号表示成方程2。

$s_m\left(t\right)=\sqrt{p_m}{b}_m\left(t\right)c_m\left(t\right)---\left(2\right)$

在方程2中，s_m(t)代表第m移动台的发送信号，p_m代表第m移动台的发送功率，b_m(t)代表第m移动台的用户信息位序列，而c_m(t)代表码片周期为T_c的第m移动台的用户扩展码序列。

在基站的接收器中通过多径矢量信道接收从移动台的发送器发送的发送信号。这里，设想多径矢量信道的信道参数可能与位周期T_b有关地以相对低速度变化。于是，假设信道参数在预定位周期内保持不变。因此，如下所示，在基站的接收器中通过第m移动台的第一多径接收的复基带信号表示成方程3。注意，表示成方程3的接收信号是已经在基站的接收器中接收的和降频转换成基带信号的RF信号。

${\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{ml}}\left(t\right)={\mathrm{\α}}_{\mathrm{ml}}{e}^{j{\mathrm{\φ}}_{\mathrm{ml}}}{b}_m(t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ml}})c_m(t-{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{ml}}){\underset{\‾}{a}}_{\mathrm{ml}}---\left(3\right)$

在上面的方程3中， x _ml(t)代表在接收器中通过第m移动台的第一多径接收的一组复基带信号，α_ml代表作用于第m移动台的第一多径的衰落的衰减度，φ_ml代表应用于第m移动台的第一多径的相变，τ_ml代表作用于第m移动台的第一多径的时间延迟，而 a _ml代表作用于第m移动台的第一多径的一组阵列响应(AR)。由于基站的接收器包括N根接收天线，在接收器中可以通过N根接收天线接收从第m移动台发送的信号，以便在接收器中通过第m移动台的第一多径接收N个信号。因此，在接收器中通过第m移动台的第一多径接收N个复基带信号可以形成一组复基带信号。为了便于说明，下面将省略术语“组”。请注意，如上所述，带下划线的参数代表一组特定元素。

如果利用当前使用的线性天线阵列，如下所示，阵列响应 a _ml可以表示成方程4。匼

${\underset{\‾}{a}}_{\mathrm{ml}}={\left[\begin{array}{cccc}1& e^{j2\mathrm{\π}\frac{d}{\mathrm{\λ}}\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ml}}}& \·\·\·& e^{j2\mathrm{\π}\frac{d}{\mathrm{\λ}}(N-1)\sin {\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ml}}}\end{array}\right]}^T---\left(4\right)$

在方程4中，d代表接收天线之间的间隔，λ代表可用频带的波长，N代表接收天线的数量，θ_ml代表应用于第m移动台的第一多径的到达方向(DOA)。

另外，在存在于处在基站服务区中的小区中的移动台的数量是“M”和与M个移动台相对应可能存在L条多径的假设下，在基站中接收的信号不仅可能包括从每个移动台发送的信号，而且可能包括加性白噪声。该信号可以表示成方程5。

$\underset{\‾}{x}\left(t\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{ml}}\left(t\right)+\underset{\‾}{n}\left(t\right)---\left(5\right)$

在上面的方程5中， n(t)代表附加在从M个移动台发送的发送信号上的一组加性白噪声。

在满足方程5的那些接收信号当中，将基站要求的期望信号定义成 x ₁₁。这里， x ₁₁可以代表通过第一多径从第一移动台发送的信号。由于基站要求的期望信号被定义成 x ₁₁，除了 x ₁₁之外的所有信号被当作干扰信号和噪声。因此，可以用方程6取代方程5。

$\underset{\‾}{x}\left(t\right)={\mathrm{\α}}_{11}{e}^{j{\mathrm{\φ}}_{11}}{b}_1(t-{\mathrm{\τ}}_{11})c_1(t-{\mathrm{\τ}}_{11}){\underset{\‾}{a}}_{11}+\underset{\‾}{i}\left(t\right)+\underset{\‾}{n}\left(t\right)---\left(6\right)$

在方程6中， i(t)代表干扰信号。干扰信号可以表示成如下方程7。

$\underset{\‾}{i}\left(t\right)=\underset{l=2}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{\‾}{x}}_{1l}\left(t\right)+\underset{m=2}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{\‾}{x}}_{\mathrm{ml}}\left(t\right)---\left(7\right)$

在代表干扰信号的方程7中，尽管前半项表示基站要求的移动台的期望发送信号，但右端第一项代表通过多径发送的不期望路径间干扰信号。另外，方程7的右端第二项代表其它移动台引起的多址干扰信号。

另外， x(t)是利用解扩码c₁(t-τ₁₁)解扩的，解扩码c₁(t-τ₁₁)是在指状件，即，在存在于基站接收器的相对信道卡，即，指定给第一移动台的信道卡(m＝1)的相对多径中的第一指状件(1＝1)中确定的。在对信号 x(t)的解扩已经完成之后，用信号 y(t)来代表。下面的方程8示出了信号 y(t)。这里，解扩码c₁(t-τ₁₁)与用在发送信号的移动台的发送器中的扩展码c₁(t-τ₁₁)相同。另外，基站含有具有参照图1所述的结构的多个移动台。这里，将每个接收器称为“信道卡”和将一个信道卡指定给一个移动台。另外，正如已经参照图1所述的那样，信道卡含有与多径的数量相对应的多个指状件，并且每个指状件与每个多径信号一一对应地映射。

$\underset{\‾}{y}\left(k\right)={\∫}_{(k-1)T_b+{\mathrm{\τ}}_{11}}^{k{T}_b+{\mathrm{\τ}}_{11}}\underset{\‾}{x}\left(t\right){c_1}^{*}(t-{\mathrm{\τ}}_{11})\mathrm{dt}---\left(8\right)$

在方程8中，k代表第k采样点。

如果信号 y(t)是利用解扩码c₁(t-τ₁₁)解扩信号 x(t)创建的，则基站的接收器要求的期望信号的功率可以放大与解扩器的特性相对应的处理增益G。这里，请注意，基站的接收器要求的期望信号的功率可以放大处理增益G，但不期望信号的功率可以保持不变。于是，可以获得接收信号 x(t)与解扩接收信号 y(t)之间的关联矩阵。为了获得接收信号 x(t)与解扩接收信号 y(t)之间的关联矩阵，在第k采样点上进行对接收信号 x(t)的采样工作，在这一点上还进行对解扩接收信号 y(t)的采样工作。方程9示出了接收信号 x(t)在第k采样点上的采样信号。

$\underset{\‾}{x}\left(k\right)={\mathrm{\α}}_{11}{e}^{j{\mathrm{\φ}}_{11}}{b}_{1k}{c}_{1k}{\underset{\‾}{a}}_{11}+{\underset{\‾}{i}}_k+{\underset{\‾}{n}}_k---\left(9\right)$

也就是说，接收信号 x(t)与解扩接收信号 y(t)之间的关联矩阵可以在这样的假设下取得，也就是说，如方程9所示的采样信号通过在与解扩接收信号y(t)的采样点相同的第k采样点上采样接收信号 x(t)获得，并且接收信号 x(t)和解扩接收信号 y(t)保持在稳态上。

下面描述两步最小二乘(LMS)法。

将在预定点上通过N根接收天线接收的复接收信号，即，通过第一到第N接收天线接收和还未解扩的一组复接收信号x₁到x_N定义成 x＝[x₁x₂…x_N]^T。这里，T是代表转换操作的算符。另外，将通过第一到第N接收天线接收和已解扩的一组复接收信号x₁到x_N定义成 y＝[y₁y₂…y_N]^T。解扩接收信号 y可以由基站的接收器要求的期望信号分量 s和不期望信号分量 u组成。方程10代表解扩接收信号 y。

y＝ s+ u                                              (10)

另外，将应用于通过N根接收天线接收的复接收信号x₁到x_N的一组复权重，即，将与通过N根接收天线接收的复接收信号x₁到x_N相乘的一组复权重w₁到w_N定义成 w＝[w₁w₂…w_N]^T。

因此，预定用户的信道卡的输出信号 z，即，从指定给特定移动台的信道卡中的指状件中输出的输出信号 z可以通过组合权重 w和解扩接收信号 y获得。方程11代表输出信号 z。

$\underset{\‾}{z}={\underset{\‾}{w}}^H\underset{\‾}{y}=\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{w_i^{*}y}_i---\left(11\right)$

在方程11中，i代表接收天线的序号。

根据方程10和11，输出信号 z可以划分成基站的接收器要求的期望信号分量 w ^H s和不期望信号分量 w ^H u。LMS法是为使参考信号与接收到的信号的误差最小化而提供的，也就是说，LMS法可以使如图12所示的成本函数J(w)最小化。

J( w)＝(e_k)²

e_k＝d_k-z_k                                           (12)

在方程12中，J是成本函数。于是，有必要找出能够使成本函数J的值最小的 w的值。另外，e_k代表接收信号与期望信号之差，即，e_k代表误差，而d_k代表期望信号。根据利用非盲方法的波束创建算法，导频信号用作期望信号d_k。但是，本发明提出了利用盲方法的波束创建算法，因此，下面不再对利用非盲方法的波束创建算法作进一步描述。

在方程12中，成本函数J是以二次凹函数的形式提供的。因此，为了使成本函数J的值达到最小，有必要对成本函数J求导，以便成本函数J的导数值变成零。成本函数J的导数值表示成方程13。

J＝-2e^* _k y _k                                          (13)

但是，在实际信道环境下难以一次获取最佳权重值 w _k ^opt。于是，由于在每个预定时间间隔内都输入解扩接收信号 y _k，必须使用像下面方程14那样的反射方程，以便自适应地或反射地获得最佳权重值 w _k ^opt。

w _R，k+1＝ w _R，k+μ v _R，k                            (14)

在方程14中，k代表第k点， w _R，k代表在第k点接收的权重，μ是恒定增益值，而 v _R，k代表第k点上的示踪矢量，第k点上的示踪矢量 v _R，k使成本函数J具有收敛到最小值，即，收敛到零的导数值。为了便于说明，将用于创建发送器的发送波束的权重称为“发送权重”，并且将用于创建接收器的接收波束的权重称为“接收权重”。

方程14代表权重的更新处理。也就是说，当给定要用在当前时刻中的权重 w _R，k时，将通过恒定增益值使权重 w _R，k沿着示踪矢量 v _R，k的方向向前跃迁或向后跃迁获得的权重更新成要用在下一个时刻中的权重 w _R，k+1。

另外，考虑到均方，也可以用方程15取代方程14。

${\underset{\‾}{w}}_{R,k+1}={\underset{\‾}{w}}_{R,k}-\mathrm{\μ}{\underset{\‾}{y}}_k{e}_k^{*}---\left(15\right)$

本发明提出了利用MIMO-AAA方案创建发送波束的权重反馈设备及其方法。另外，本发明提出了能够通过组合型创建方法为发送波束和接收波束创建权重的设备和方法。

这里，将发送权重 w _T，k表示成如下方程16。

${\underset{\‾}{w}}_{T,k+1}={\underset{\‾}{w}}_{T,k}-\mathrm{\μ}{\underset{\‾}{z}}_k{e}_k^{*}{{\underset{\‾}{w}}^{*}}_{T,k}---\left(16\right)$

如方程16所示，在接收器中利用恢复信号计算发送器的权重。于是，接收器必须将计算权重发送到发送器。也就是说，接收器利用可以根据解扩接收信号和接收权重计算的恢复信号 z _k计算发送器的权重。因此，根据本发明的优选实施例，接收器计算的发送器的权重被发送到发送器。

下面参照方程17到28描述计算接收权重的过程。为了便于说明，在上述的过程中将省略扩展和解扩操作。另外，用在方程17到28中的参数与参照图1所述的参数相同。在图2中将在发送器生成波束之前提供的信号定义为“z_k′”。此时，如果将信道定义成H，那么， z _k将表示成如下方程17。

z _k＝ Hw _T z′ _k+ n _k                                    (17)

这里，通过接收波束生成器接收的信号表示成如下方程18。

z _k＝ w _R ^H Hw _T z′ _k                                    (18)

在方程18中，为了便于计算，省略了与噪声有关的项。在这种情况下，出现在第k时间间隔中的误差信号表示成如下方程19。

e_k＝d_k- z _k＝ w _R，k ^H Hw _T，kz_k                                (19)

这里，为了获得发送天线权重，对方程19求关于w_T的导数，以便将误差导数值表示成方程20。

$\frac{d{\mathrm{\ϵ}}_k^2}{d{\underset{\‾}{w}}_{T,k}}=-2{\mathrm{\ϵ}}_2\frac{d{\mathrm{\ϵ}}_k}{d{\underset{\‾}{w}}_{T,k}}---\left(20\right)$

在方程20中，误差值ε表示成如下方程21。

${{\underset{\‾}{{\mathrm{\ϵ}}_k=d_k-w}}^H}_{R,k}\underset{\‾}{H}{\underset{\‾}{w}}_{T,k}{z^{\′}}_k$

$=d_k-{\left({z^{\′*}}_k{H}^H{\underset{\‾}{w}}_{R,k}\right)}^H{\underset{\‾}{w}}_{T,k}---\left(21\right)$

另外，可以利用方程21将发送波束创建矢量表示成如下方程22。

${\underset{\‾}{w}}_{T,k+1}={\underset{\‾}{w}}_{T,k}-\mathrm{\μ}{\mathrm{\ϵ}}_k{{\underset{\‾}{z}}^{\′}}_k{\underset{\‾}{H^T{w}^{*}}}_{R,k}---\left(22\right)$

另外，方程23和24可以通过将方程22的两边乘w_T，重新安排接收器的接收信号获得。

x _k w ^H _T，k＝ Hz′_k w _T，k w ^H _T，k                               (23)

Hz′ _k＝( x _k w ^H _T，k)( w _T，k w ^H _T，k)^-1

      ＝( x _k w ^H _T，k)( w _T，k)^-1( w ^H _T，k)^-1

      ＝ x _k w ^H _T，k w _T，k w ^H _T，k

      ＝ x _k w ^H _T，k                                           (24)

通过利用方程24重新安排方程22，可以用方程25取代方程22中的项z′_k H ^T w ^* _R，k。

z′_kH^T w ^* _R，k＝ w ^* _T，k x _k ^T w ^* _R，k

                ＝( w ^* _T，k ^T x _k w ^* _R，k ^T)^T

                ＝( w ^H _R，k x _k w ^H _T，k)^T

                ＝z_k w ^* _T，k                                   (25)

最后，如下所示，发送波束创建矢量表示成方程26。

${\underset{\‾}{w}}_{T,k+1}={\underset{\‾}{w}}_{T,k}-{\mathrm{\μ\ϵ}}_k{\underset{\‾}{z}}_k{\underset{\‾}{w^{*}}}_{T,k}---\left(26\right)$

如上所述，最佳权重 w ^opt是创建接收波束的非常重要的因素。本发明利用两步LMS法使参考信号与接收信号之间的误差最小。也就是说，根据本发明，获取能够使参照方程12所述的成本函数的值最小的权重w_R，k和w_T，k，以便获得获得最佳权重 w ^opt。也就是说，本发明提出了如方程12所示检测期望信号d(k)的新方法，并且提出了在利用接收器计算的接收权重计算发送权重w_T，k之后，使发送权重w_T，k反馈到发送器的方法。

根据本发明的实施例，期望信号是通过盲方法检测的。因此，有必要利用特定估计值使接收信号自适应地收敛。为了使接收信号自适应地收敛，应用将在下面作更详细描述的组合模式盲方法。这里，组合模式盲方法指的是在使信号收敛的过程中应用CM方案和DD方案的组合的方法。

如上所述，CM方案的缺陷在于，它具有缓慢的收敛速度，而DD方案的缺陷在于，在高阶调制环境或快速衰落环境，譬如，快速衰落信道下，DD方案很有可能无法使信号收敛。因此，根据本发明，利用适当的函数(例如，S形函数)将CM方案和DD方案组合在一起，从而使信号能够收敛到相对小的MSE值。

在本发明的实施例中，在适当组合CM方案和DD方案的过程中，应用S形函数。但是，本发明不仅可以应用S形函数，而且可以应用在考虑了确定作为权重计算中必要参数的误差值的两种方案的效率之后，将权重应用于两种方案就能够计算误差值的任何函数或手段。换句话说，能够利用两种不同方案(例如，CM方案和DD方案)计算误差值的方法可以应用将较大的权重应用于在预定时间间隔内可以更有效应用的方案的适当函数。

例如，CM方案和DD方案随信号收敛的时间点而表现出不同的效率，也就是说，CM方案在初始阶段表现出更迅速地收敛，而DD方案随后可以更精确地收敛。因此，最好，在初始阶段，以反映CM方案比反映DD方案多一点地计算权重，而在初始阶段之后，以反映DD方案比反映CM方案多一点地计算权重。

在组合模式的盲方法中，利用S形函数可以将误差函数表达成如下方程27。

$e_k={\mathrm{\α}}_k\·e_k^{\mathrm{CM}}+{\mathrm{\β}}_k\·e_k^{\mathrm{DD}},$

其中，

${\mathrm{\α}}_k=g\left(\right|e_k^{\mathrm{DD}}\left|\right),$

${\mathrm{\β}}_k=(1-g\left(\right|e_k^{\mathrm{DD}}\left|\right))\frac{\left|e_k^{\mathrm{CM}}\right|}{\left|e_k^{\mathrm{DD}}\right|},$

和

$g\left(x\right)=\frac{1}{1+e^{-a(x-0.5)}},a>0---\left(27\right)$

在方程27中，e_k ^CM和e_k ^DD代表使用CM方案比使用DD方案多一点地进行计算获得的误差值。下面将描述误差值。

方程27表明，在使接收信号自适应收敛的整个过程中，相互组合地使用CM方案比使用DD方案多一点。也就是说，当e_k ^DD具有较大值时，g(|e_k ^DD|)变得较大，并且CM方案的因素对整个误差值产生更重要影响。

在方程27中，g(x)代表在DD方案产生较小影响的范围内CM方案产生较大影响和在CM方案产生较小影响的范围内DD方案产生较大影响的S形函数。

从方程27可以看出，误差值e_k是这样获得的，将权重α_k应用于利用CM方案进行计算获得的所接收到的信号的误差值e_k ^CM，并且将权重β_k应用于利用DD方案进行计算获得的所接收到的信号的误差值e_k ^DD，然后，相加加权误差值。

在方程27中，g(x)是其特性显示在图7中的S形函数。参照图7，S形的特性依赖于值a。随着值a增大，函数的形状越来越像S。随着值a越来越接近0，函数的形状越来越接近直线。因此，在包含S形函数的方程17中，当α_k增大时β_k减少，而当α_k减少时β_k增大。

当利用CM方案进行计算获得的所接收到的信号的误差值e_k ^CM超过利用DD方案进行计算获得的所接收到的信号的误差值e_k ^DD时，通过组合加权CM方案和比CM方案权重更大的DD方案获得误差值e_k。但是，当利用CM方案进行计算获得的所接收到的信号的误差值e_k ^CM未超过利用DD方案进行计算获得的所接收到的信号的误差值e_k ^DD时，通过组合加权DD方案和比DD方案权重更大的CM方案获得误差值e_k。

下面更详细地描述CM方案和DD方案。

CM方案是由Godard提出来的，它一般用于盲均衡器和波束创建算法。如果使用Godard提出的CM方案，成本函数J表示成如下方程28。

J_Godard＝E[(|z_n|^p-R_p)²]                            (28)

在方程28中，p是预定正整数，而R_p是Godard模量。这里，Godard模量R_p表示成如下方程29。

$R_p=\frac{E\left[{\left|z_n\right|}^{2p}\right]}{E\left[{\left|z_n\right|}^p\right]}---\left(29\right)$

近年来，人们积极地对OFDM移动通信系统进行了讨论。一般说来，OFDM移动通信系统使用比正交相移键控调制相对更高阶的调制，因此，由于发送信号和接收信号因更高阶调制而含有实数分量和虚数分量，当计算如方程30所表示的成本函数J时，成本函数J被划分成实数部分和虚数部分。

J＝J_R+J_I

$J_R=E\left[{(z_{n,R}^2-R_{2,R})}^2\right],$   $J_I=E\left[{(Z_{n,I}^2-R_{2,I})}^2\right]$

$R_{2,R}=\frac{E\left[z_{n,R}^4\right]}{E\left[z_{n,R}^2\right]},$   $R_{2,I}=\frac{E\left[z_{n,I}^4\right]}{E\left[z_{n,I}^2\right]}---\left(30\right)$

假设本发明使用组合型LMS法和p是2。于是，期望信号d(k)被确定成d(k)＝R_2，R+jR_2，I。另外，在初始点(这里，k＝0)，假设成本函数的值是零(J＝0)。

图8是例示当p＝2，d(k)＝R_2，R+jR_2，I而J＝0(这里，k＝0)时，用在移动通信系统中的CM方案的示意图。如上所述，图8示出了当成本函数J的值在k＝0，p＝2，而d(k)＝R_2，R+jR_2，I的点变成零时使用的CM方案。也就是说，当根据方程30确定R₂的值时，在坐标面上形成一个圆。因此，当从圆的中心点出发画延长线时，延长线与圆的圆周相交，可以根据延长线与圆的圆周相交的点确定接收信号。如图8所示，在接收器中恢复的信号z_k投影到圆上。

d_R(k)＝Pr[Re(z(k))]

D_I(k)＝Pr[Im(z(k))]                                  (31)

与CM方案的方式相同，在DD方案中必须分开计算实数部分和虚数部分。在方程31中，Pr表示通过DD方案基本上与期望信号d(k)相同地发送信号。根据DD方案，期望信号d(k)被投影成具有与接收信号的坐标值有关的近似坐标值。

图9是例示BPSK用在移动通信系统中时的DD方案的示意图。参照图9，由于移动通信系统使用BPSK(二进制相移键控)方案，如果接收信号在I-Q域上具有(1.2，-0.2)的坐标值，在测量了与+1和-1有关距离之后，将期望信号d(k)投影成具有1的近似坐标值。

如上所述，本发明通过将S形函数应用于CM方案和DD方案之后组合CM方案和DD方案，使接收信号能够非常迅速地和精确地转换成原始信号。并且，根据本发明，通过应用两种方案的组合的方法获得成本函数最小的误差值，并且，不仅通过误差值确定接收权重，而且通过误差值确定发送权重。

下面参照图2到6详细描述利用通过组合型权重创建方法确定的接收权重和发送权重的自适应天线阵列系统和方法。

图2是例示执行根据本发明的一个实施例的功能的CDMA移动通信系统的基站的发送器和接收器的结构的方块图。除了新加到本发明中的反馈信息发送器286、信号处理器284的权重确定过程、和将信号处理器284确定的权重发送到与基站的接收器相对应的移动台的发送器的反馈操作之外，如图2所示的执行根据本发明的一个实施例的功能的基站的发送器和接收器的结构与如图1所示的基站的发送器和接收器的结构相同。

但是，在更详细描述图2之前，请注意，如下的描述是在CDMA移动通信系统采用MIMO-AAA方案的假设下作出的。于是，发送器和接收器必须分别含有多根发送天线和接收天线。但是，根据图2，发送器和接收器未单独拥有发送天线和接收天线，而是利用双工器，通过时分方案使相同的天线用于发送器和接收器两者。另外，根据图2，使用了N根天线。

参照图2，基站的发送器包括编码器201、交错器203、发送波束生成器205、信号处理器207、包括第一到第N扩展器211、221、…、和231的多个扩展器、和包括第一到第N RF处理器213、223、…、和233的N个RF处理器。双工器240和包括第一到第N天线241、243、…、和245的N根天线公用于发送器和扩展器两者。

如果创建了要发送的数据，将数据输入编码器201中。编码器201可以通过预定编码方法编码数据和将信号输出到交错器203。这里，要发送的数据是包括基站的接收器的信号处理器284创建的发送权重 w _T，k的反馈信息数据。由于后面将更详细地描述发送权重 w _T，k，现在省略对它的详细描述。

另外，编码方法包括turbo编码方法或卷积编码方法。一旦接收到来自编码器201的信号，交错器203就可以通过预定交错方法交错信号，以防止突发错误，并且将信号输出到发送波束生成器205。将从交错器203输出的信号定义成“z_k′”。信号处理器207根据从交错器203输出的信号z_k′计算权重，并且将信号输出到发送波束生成器205。

发送波束生成器205根据从交错器203输出的信号z_k′和在信号处理器207中计算的权重生成发送波束，并且将发送波束分别输出到第一到第N扩展器211、221、…、和231。并且，发送波束生成器205通过单独计算用于生成发送波束的权重生成发送波束。

如上所述，创建发送波束的过程不直接与本发明有关。因此，这里省略对它的详细描述。

如果基站的接收器事先从移动台的发送器接收到反馈信息数据，发送波束生成器205可以利用包含在反馈信息数据中的发送权重 w _T，k创建发送波束。后面将参照图3描述通过接收发送权重 w _T，k创建发送波束的过程。

将从发送波束生成器205输出的一组信号表示成“ y _k′”。也就是说， y _k′是从发送波束生成器205中生成和与第k天线映射的一组信号。

第一扩展器211接收从发送波束生成器205输出的信号 y ₁′和利用预定扩展码扩展信号 y ₁′。此后，第一扩展器211将信号 x ₁`输出到第一RF处理器213。一旦接收到来自第一扩展器211的信号，第一RF处理器213就对信号执行RF处理过程，并且将信号输出到双工器240。这里，每个RF处理器都包括放大器、频率转换器、滤波器和模数转换器，以处理RF信号。

另外，第二扩展器221接收从发送波束生成器205输出的信号 y ₂′和利用预定扩展码扩展信号 y ₂′。此后，第二扩展器221将信号 x ₂`输出到第二RF处理器223。一旦接收到来自第二扩展器221的信号，第二RF处理器223就对信号执行RF处理过程，并且将信号输出到双工器240。

同样，第N扩展器231接收从发送波束生成器205输出的信号 y _N′和利用预定扩展码扩展信号 y _N′。此后，第N扩展器231将信号 x _N`输出到第N RF处理器233。一旦接收到来自第N扩展器231的信号，第N RF处理器233就对信号执行RF处理过程，并且将信号输出到双工器240。

双工器140在控制器(未示出)的控制下，通过调度信号的发送点和接收点控制信道发送和接收操作。另外，根据双工器240的信号发送和接收操作，第一到第N天线241、243、…、和245可以起发送天线(Tx.ANT)或接收天线(Rx.ANT)的作用。

接收器包括N个RF处理器，包括第一到第N RF处理器251、261、…、和271；与RF处理器对应的N个多径搜索器，包括第一到第N多径搜索器253、263、…、和273；L个指状件，包括第一到第L指状件280-1、280-2、…、和280-L，用于处理与多径搜索器搜索的L条多径有关的信号；多径组合器291，用于处理从L个指状件输出的多径信号；去交错器293；和解码器295。

在N根天线中通过多径衰落无线电信道接收从多个发送器发送的信号。双工器240将通过第一天线241接收的信号输出到第一RF处理器251。一旦接收到来自双工器240的信号，第一RF处理器251就对信号执行RF处理过程，将信号转换成基带数字信号。第一RF处理器251将基带数字信号传送到第一多径搜索器253。一旦接收到来自第一RF处理器251的基带数字信号，第一多径搜索器253就将基带数字信号划分成L个多径分量，并且将多径分量分别输出到第一到第L指状件280-1、280-2、…、和280-L。这里，第一到第L指状件280-1、280-2、…、和280-L的每一个与L条多径的每一条一一对应地映射，以便处理多径分量。由于必须与通过N根接收天线接收的每个信号相关地考虑L条多径，所以必须对N×L个信号进行信号处理。在N×L个信号当中，将相同路径的信号输出到相同的指状件。

另外，双工器240将通过第二天线243接收的信号输出到第二RF处理器261。一旦接收到来自双工器240的信号，第二RF处理器261就对信号执行RF处理过程，以便将信号转换成基带数字信号。第二RF处理器261将基带数字信号传送到第二多径搜索器263。一旦接收到来自第二RF处理器261的基带数字信号，第二多径搜索器263就将基带数字信号划分成L个多径分量，并且将多径分量分别输出到第一到第L指状件280-1、280-2、…、和280-L。

同样，双工器240将通过第N天线245接收的信号输出到第N RF处理器271。一旦接收到来自双工器240的信号，第N RF处理器271就对信号执行RF处理过程，以便将信号转换成基带数字信号。第N RF处理器271将基带数字信号传送到第N多径搜索器273。一旦接收到来自第N RF处理器271的基带数字信号，第N多径搜索器273就将基带数字信号划分成L个多径分量，并且将多径分量分别输出到第一到第L指状件280-1、280-2、…、和280-L。

于是，在通过N根天线接收的信号当中，L个多径信号的相同多径信号输入相同指状件中。例如，第一到第N天线241到245的第一多径信号输入第一指状件280-1中，并且第一到第N天线241到245的第L多径信号输入第L指状件280-L中。尽管不同的信号输入第一到第L指状件280-1到280-L中/从第一到第L指状件280-1到280-L输出不同的信号，但第一到第L指状件280-1到280-L具有相同的结构和操作。因此，作为例子，下面只描述第一指状件280-1的结构和操作。

第一指状件280-1包括与N个多径搜索器对应的N个解扩器，包括第一到第N解扩器281、282、…、和283；信号处理器184，用于接收从第一到第N解扩器281到283输出的信号，以便计算创建接收波束的权重 w _R，k和与基站的接收器相对应的移动台的发送器的权重 w _T，k；接收波束生成器185，用于根据信号处理器284计算的权重 w _R，k创建接收波束；和反馈信息生成器286，用于创建包括信号处理器284计算的权重 w _T，k的反馈信息。

使从第一多径搜索器253输出的第一多径信号输入第一解扩器281中。一旦接收到第一多径信号，第一解扩器281利用预定解扩码解扩第一多径信号，并且将第一多径信号输出到信号处理器284和接收波束生成器285。另外，使从第二多径搜索器263输出的第一多径信号输入第二解扩器282中。一旦接收到第一多径信号，第二解扩器282利用预定解扩码解扩第一多径信号，并且将第一多径信号输出到信号处理器284和接收波束生成器285。类似地，使从第N多径搜索器273输出的第一多径信号输入第N解扩器283中。一旦接收到第一多径信号，第N解扩器283利用预定解扩码解扩第一多径信号，并且将第一多径信号输出到信号处理器284和接收波束生成器285。

信号处理器284接收从第一到第N解扩器281到283输出的信号，并且计算建接收波束的接收权重 w _R，k。这里，将从第一到第N多径搜索器253到273输出的一组第一多径信号定义成“ x _k”。也就是说， x _k代表通过第一到第N天线241到245在第k点接收的一组第一多径信号。形成第一多径信号组 x _k的所有第一多径信号是矢量信号。另外， w _R，k代表要应用于通过第一到第N天线241到245在第k点接收的每个第一多径信号的一组接收权重。形成接收权重组 w _R，k的所有权重是矢量信号。

另外，将形成第一多径信号组 x _k的第一多径信号的一组解扩信号定义成“ y _k”。这里， y _k代表通过第一到第N天线241到245在第k点接收的第一多径信号的一组解扩信号。形成解扩信号组 y _k的所有解扩信号是矢量信号。为了便于说明，下面将省略术语“组”。请注意，带下划线的参数代表一组特定元素。

另外，由于第一到第N解扩器281到283利用预定解扩码解扩第一多径信号 x _k，与干扰信号的功率相比，期望信号的功率可以放大处理增益的数量。

如上所述，第一多径信号 x _k的解扩信号 y _k输入信号处理器284中。信号处理器284根据第一多径信号 x _k的解扩信号 y _k计算接收权重 w _R，k，并且将接收权重 w _R，k输出到接收波束生成器285。也就是说，信号处理器284利用N个第一多径信号 x _k的解扩信号 y _k计算应用于从第一到第N天线241到245输出的第一多径信号 x _k的N个接收权重 w _R，k。接收波束生成器285接收N个第一多径信号 x _k的解扩信号 y _k和N个接收权重 w _R，k。另外，接收波束生成器285利用N个接收权重 w _R，k创建接收波束。此后，接收波束生成器285通过组合N个第一多径信号 x _k的解扩信号 y _k和接收波束的接收权重 w _R，k，输出作为第一指状件280-1的输出信号z_k的信号。

另外，作为从基站接收器的N个指状件输出的一组输出信号z_k的 z _k最终输入多径组合器291中。信号处理器284利用接收到的权重 w _R，k计算发送权重 w _T，k，然后，将发送权重 w _T，k输出到反馈信息生成器286。结果，反馈信息生成器286创建包括发送权重 w _T，k的反馈信息。这里，基站的发送器发送反馈信息生成器286创建的反馈信息。例如，这样的反馈信息可以通过专用物理信道(DPCH)发送。

尽管作为一个例子，上面只描述了第一指状件180-1的操作，但其它指状件可以以与第一指状件180-1相同的方式操作。因此，多径组合器291接收从第一到第L指状件输出的信号，通过多径方案相互组合信号，并且将信号输出到去交错器293。去交错器293接收从多径组合器291输出的信号，通过与用在发送器中的交错方法相对应的预定去交错方法去交错信号，并且将信号输出到解码器295。一旦接收到来自去交错器293的信号，解码器295通过与用在发送器中的编码方法相对应的解码方法解码信号，并且输出作为最后接收数据的信号。

图2例示了基站的接收器计算发送权重 w _T，k和将发送权重 w _T，k发送到基站的发送器的情况。但是，基站的接收器和发送器可以用作移动台的接收器和发送器。也就是说，请注意，上面的描述是参照图2，针对反馈信息的创建和发送作出的。下面参照图3描述执行根据本发明的一个实施例的功能的CDMA移动通信系统的移动台的发送器和接收器的结构。

图3是例示执行根据本发明的一个实施例的功能的CDMA移动通信系统的移动台的发送器和接收器的结构的方块图。除了新加到图3中的反馈信息处理器307、和利用反馈发送权重创建发送波束的发送波束生成器305的操作之外，如图3所示的执行根据本发明的一个实施例的功能的移动台的发送器和接收器的结构与如图1所示的发送器和接收器的结构相同。

在说明图3之前，请注意，如下的描述是在CDMA移动通信系统利用MIMO-AAA方案的假设下作出的。于是，发送器和接收器必须分别含有多根发送天线和接收天线。但是，根据图3，发送器和接收器未单独拥有发送天线和接收天线，而是利用双工器，通过时分方案使相同的天线用于发送器和接收器两者。另外，根据图3，使用了N根天线。

参照图3，发送器包括编码器301、交错器303、发送波束生成器305、反馈信息处理器307、包括第一到第N扩展器311、321、…、和331的多个扩展器、和包括第一到第N RF处理器313、323、…、和333的N个RF处理器。另外，双工器340和包括第一到第N天线341、343、…、和345的N根天线公用于发送器和扩展器两者。这里，编码器301、交错器303、第一到第N扩展器311、321、…、和331、和第一到第N RF处理器313、323、…、和333的结构和操作与如图2所示的编码器201、交错器203、第一到第N扩展器211、221、…、和231、和第一到第N RF处理器213、223、…、和233的结构和操作相同。因此，这里省略对它们的详细描述。

反馈信息处理器307分析在移动台的接收器中接收的反馈信息，以便检测包括在反馈信息中的发送权重 w _T，k。另外，反馈信息处理器307将检测的发送权重 w _T，k传送到发送波束生成器305。后面将更详细地描述在移动台的接收器中接收反馈信息的过程。因此，现在省略对它的详细描述。

发送波束生成器305创建与发送权重 w _T，k相对应的发送波束。

接收器包括N个RF处理器，包括第一到第N RF处理器351、361、…、和371；与RF处理器对应的N个多径搜索器，包括第一到第N多径搜索器353、363、…、和373；L个指状件，包括第一到第L指状件380-1、380-2、…、和380-L，用于处理与多径搜索器搜索的L条多径有关的信号；多径组合器391，用于组合从L个指状件输出的多径信号；去交错器393；和解码器395。这里，第一到第N RF处理器351、361、…、和371、第一到第N多径搜索器353、363、…、和373、第一到第L指状件380-1、380-2、…、和380-L、多径组合器391、去交错器393、和解码器395的结构和操作与如图2所示的第一到第N RF处理器251、261、…、和271、第一到第N多径搜索器253、263、…、和273、第一到第L指状件280-1、280-2、…、和280-L、多径组合器291、去交错器293和解码器295的结构和操作相同。因此，这里省略对它们的详细描述。

最终从解码器395输出的接收数据是包括发送权重 w _T，k的反馈信息，并且从解码器395输出的反馈信息输入反馈信息处理器307中。

图3例示了移动台的接收器接收反馈信息和移动台的发送器利用包括在反馈信息中的发送权重 w _T，k创建发送波束。但是，移动台的接收器和发送器可以用作基站的接收器和发送器。也就是说，请注意，上面的描述是参照图3，针对包括发送权重 w _T，k的反馈信息的接收作出的。下面参照图2和3描述根据本发明，通过发送方和接收方的发送器和接收器生成和发送发送权重信息的过程。

如图2所示的接收器通过上述过程计算接收信号的误差值，并且利用通过组合方法获得的误差值确定接收权重和发送权重。发送权重由如图2所示的发送器作为反馈信息发送出去，然后，由如图3所示的接收器接收。如图3所示的接收器接收的发送权重输入如图3所示的发送器的发送波束生成器中，用作为每根天线创建发送波束的发送权重。

如上所述，如图2所示的系统可以是基站或移动台，并且如图3所示的系统也可以是基站或移动台。也就是说，当如图2所示的系统是基站时，基站从基站接收的数据中计算发送权重，然后，将发送权重发送到移动台，移动台在为数据发送创建发送波束的过程中计及接收的发送权重。相反，当如图2所示的系统是移动台时，移动台从移动台接收的数据中计算要被基站发送的数据的发送权重，然后，将发送权重发送到基站，基站在为数据发送创建发送波束的过程中计及接收的发送权重。

图4是例示执行根据本发明的一个实施例的功能的信号处理器的结构的方块图。为了便于说明，将参照图4只对基站的接收器与本发明直接相关的部分加以描述。由于上面的描述是针对基站的接收器计算发送权重 w _R，k的情况作出的，对如图4所示的信号处理器的描述将与基站的接收器的一部分联系在一起作出。但是，如图4所示的信号处理器可适用于移动台的接收器。

参照图4，当接收信号 x _k在预定点(k)输入接收器中时，解扩器401利用预定解扩码解扩接收信号 x _k，并且将解扩接收信号 y _k输出到信号处理器403和接收波束生成器433。信号处理器403包括权重计算器431、存储器433和误差值组合器435。为了便于说明，将联系如图2所示的基站接收器的第一指状件280-1的结构对信号处理器430加以描述。因此，尽管在图4中只例示了一个解扩器410，但解扩器410可以完成基本上与第一指状件280-1的第一到第N解扩器281到283的操作相同的操作。

信号处理器430的权重计算器431接收解扩接收信号 y _k，通过将预定恒定增益值μ、初始权重 w _R，0、和从接收波束生成器420输出的第一指状件280-1的输出信号z_k应用于解扩接收信号 y _k，计算接收权重 w _R，k和发送权重 w _T，k，并且将计算的接收权重 w _R，k和发送权重 w _T，k输出到存储器433。存储器433对权重计算器431计算的接收权重 w _R，k和发送权重 w _T，k进行缓存操作，并且权重计算器431在更新接收权重 w _R，k和发送权重 w _T，k时，可以使用存储在存储器433中的接收权重 w _R，k和发送权重 w _T，k。也就是说，权重计算器431利用在预定点k计算的接收权重 w _R，k和发送权重 w _T，k，更新下一点(k+1)的接收权重 w _R，k和发送权重 w _T，k。

权重计算器431通过适当组合CM方案和DD方案计算权重。也就是说，权重计算器431在误差值组合器435的控制下计算接收权重 w _R，k和发送权重w _T，k。误差值组合器435根据权重计算器431必须计算接收权重 w _R，k和发送权重 w _T，k的哪一个确定方案。

如上所述，CM方案的缺陷在于，它具有缓慢的收敛速度，而DD方案的缺陷在于，在高阶调制环境或快速衰落环境，譬如，快速衰落信道下，DD方案很有可能无法使信号收敛。因此，本发明应用误差值组合器435，以便利用适当函数(例如，S形函数)将CM方案和DD方案组合在一起，从而控制信号信号收敛到相对小的MSE值。因此，CM方案与DD方案的差异对于提高性能是非常重要的。

图5是例示根据本发明的一个实施例的利用MIMO-AAA方案的数据发送和接收过程的流程图。参照图5，基站500在步骤511中解扩接收信号，而在步骤S513中利用解扩接收信号计算接收权重 w _R，k和发送权重 w _T，k。另外，基站500在步骤S515中创建包括发送权重 w _T，k的反馈信息，并且将反馈信息传送到移动台550。

移动台550在步骤S551中从基站500接收反馈信息和在步骤S553中从反馈信息中检测发送权重 w _T，k。移动台550在步骤S555中利用检测的发送权重 w _T，k创建发送波束。尽管图5例示了基站500将发送权重 w _T，k馈送到移动台550和移动台550利用发送权重 w _T，k创建发送波束的情况，但也可以让移动台550将发送权重 w _T，k馈送到基站500和让基站500利用发送权重 w _T，k创建发送波束。因此，如上所述，基站500和移动台550可以交换它们的功能。也就是说，取代基站500，移动台550可以解扩接收信号，将包括计算的发送权重的反馈信息馈送到基站500，基站500可以接收反馈信息，从反馈信息中检测发送权重，并且生成发送波束。

下面参照图6描述根据本发明的一个实施例的基站接收器的信号接收过程。但是，在参照图6给出描述之前，由于图2例示了基站接收器创建反馈信息的情况，所以参数图6描述基站接收器的信号接收过程。这里，请注意，即使移动台接收器创建反馈信息，也可以实现相同的信号接收过程。

图6是例示根据本发明的一个实施例的基站接收器的信号接收过程的流程图。参照图6，在步骤611中，基站接收器设置初始权重 w _R，0、 w _T，0和恒定增益值μ。在步骤613中，基站接收器检验通信是否已经完成。如果通信已经完成，基站接收器完成信号接收过程。但是，当通信还没有完成时，在步骤S615中，基站接收器接收接收信号 x _k的解扩信号 y _k。

在步骤617中，基站接收器利用解扩信号 y _k和接收权重 w _R，k计算作为从配备在基站接收器中的每个指状件输出的一组输出信号z_k的 z _k( z _k＝ w _k ^H y _k)。这里， z _k是通过利用接收到的权重 w _R，k创建的接收波束生成的指状件的一组输出信号。

在步骤619中，基站接收器利用CM方案和DD方案计算最小误差函数 $e_k={\mathrm{\α}}_k\·e_k^{\mathrm{CM}}+{\mathrm{\β}}_k\·e_k^{\mathrm{DD}}.$ 这里，如对方程27所述的那样，最小误差函数e_k是这样获得的，将权重α_k应用于利用CM方案进行计算获得的所接收到的信号的误差值e_k ^CM，并且将权重β_k应用于利用DD方案进行计算获得的所接收到的信号的误差值e_k ^DD，然后，相加加权误差值。

在步骤621中，基站接收器利用解扩信号 y _k和误差函数e_k计算成本函数的导数值(J( w _R，k)＝-2e_k ^* y _k)。在步骤623中，基站接收器计算束流创建系数，即，计算接收权重 w _R，k和发送权重 w _T，k( w _R，k＝ w _R，k-1-μ y _ke_k ^*， w _T，k＝ w _T，k-1-μ z _ke_k ^* w _T，k-1 ^*)。

在步骤625中，基站接收器将计算的发送权重 w _T，k发送到发送终端，即，移动台的发送器，并且保持计算的接收权重 w _R，k。在步骤629中，基站接收器延迟事先设置的预定单位时间间隔。这里，延迟的目的是使在第k时间间隔内确定的值能够用在第(k+1)时间间隔中，也就是说，考虑状态跃迁延迟时间。在步骤631中，基站接收器将k值加1，这意味着基站接收器从时间点k移动到时间点(k+1)，然后，返回到步骤613。

根据本发明，当在步骤619中计算误差值时，使用组合两种方案，即，CM方案和DD方案的组合方法，并且根据S形函数不同地应用权重。并且，在步骤623中，不仅计算接收权重 w _R，k，而且计算发送权重 w _T，k，并且，将计算的发送权重 w _T，k发送到发送终端。

图10是例示执行根据本发明的一个实施例的功能的OFDM移动通信系统的基站发送器和基站接收器的结构的方块图。但是，在描述图10之前，请注意，尽管如图10所示的基站发送器和基站接收器的结构与如图2所示的基站发送器和基站接收器的结构不同，但如图10所示的基站发送器和基站接收器可以以与参照图2所述的CDMA移动通信系统的基站发送器和基站接收器基本相同的方式工作。也就是说，与CDMA移动通信系统的基站发送器和基站接收器类似，OFDM移动通信系统的基站发送器和基站接收器可以计算接收权重 w _R，k和发送权重 w _T，k，并且可以将计算的发送权重 w _T，k发送到移动台。

另外，还请注意，如下的描述是在OFDM移动通信系统利用MIMO-AAA方案的假设下作出的。于是，发送器和接收器必须分别含有多根发送天线和接收天线。但是，根据图10，发送器和接收器未单独拥有发送天线和接收天线，而是利用双工器，通过时分方案使相同的天线用于发送器和接收器两者。另外，根据图10，使用了N根天线。

参照图10，基站发送器包括码元映射器1011、串并转换器1013、导频码元插入器1015、快速付里叶逆变换(IFFT)单元1017、并串转换器1019、保护间隔插入器1021、发送波束生成器1023、信号处理器1022、数模转换器1025和RF处理器1027。另外，双工器1029和包括第一到第N天线1031、1033、…、和1035的N根天线公用于基站发送器和基站接收器两者。

如果创建了要发送的信息数据位，也就是说，如果创建了包括发送权重w _T，k的反馈信息，使反馈信息输入码元映射器1011中。一旦接收到反馈信息数据，入码元映射器1011就通过预定调制方法调制反馈信息数据，以便对反馈信息数据实现码元变换，并且将串行调制码元输出到串并转换器1013。预定调制方法可以包括QPSK(正交相移键控)方法或16QAM(正交调幅)方法。一旦接收到来自码元映射器1011的串行调制码元，串并转换器1013就将串行调制码元转换成并行调制码元，并且将并行调制码元输出到导频码元插入器1015。导频码元插入器1015将导频码元插入从串并转换器1013输出的并行调制码元中，并且将含有导频码元的并行调制码元输出到IFFT单元1017。

一旦接收到来自导频码元插入器1015的信号，IFFT单元1017就对信号进行N-点IFFT，并且将信号输出到并串转换器1019。因此，并串转换器1019接收从IFFT单元1017输出的信号，将并行信号转换成串行信号，并且将串行信号输出到保护间隔插入器1021。一旦接收到来自并串转换器1019的串行信号，保护间隔插入器1021就将保护间隔信号插入串行信号中，并且将包括保护间隔信号的串行信号输出到信号处理器1022。因此，信号处理器1022根据从保护间隔插入器1021输出的信号计算权重，并且将信号输出到发送波束生成器1023。

发送波束生成器1023根据从保护间隔插入器1021输出的信号和在信号处理器1022中计算的权重生成发送波束，并且将发送波束输出到数模转换器1025，以便可以将发送波束发送给第一到第N天线1031、1033、…、和1035的每一个。发送波束生成器1023可以通过单独计算用于发送波束的权重来创建发送波束。但是，创建发送波束的详细过程不直接与本发明有关，因此，下面不作进一步描述。

如果基站接收器事先已经从移动台发送器接收到反馈信息数据，发送波束生成器1023可以利用包括在反馈信息数据中的发送权重 w _T，k创建发送波束。

另外，当在OFDM移动通信系统中发送OFDM码元时，必须将保护间隔插入要发送的信号中，以防止在前OFDM码元发送时间发送的前OFDM码元与当前OFDM码元发送时间要发送的当前OFDM码元之间的干扰。保护间隔可以通过“循环前缀”方法或通过“循环后缀”方法插入，在“循环前缀”方法中，复制配备在时区中的OFDM码元的预定尾部样本(aft sample)，以便将其插入有效OFDM码元中，而在“循环后缀”方法中，复制配备在时区中的OFDM码元的预定样本，以便将其插入有效OFDM码元中。

数模转换器1025接收从发送波束生成器1023输出的信号，以便将信号转换成模拟信号，并且将模拟信号输出到RF处理器1027。RF处理器1027可以包括滤波器和前端单元，以便以可能通过空中发送信号的方式对从数模转换器1025输出的信号执行RF处理过程。RF处理器1027将信号输出到双工器1029。因此，双工器1029接收来自RF处理器1027的信号，并且在相应信号发送时间通过天线发送信号。

基站接收器包括双工器1029、RF处理器1037、模数(A/D)转换器1039、接收波束生成器1041、信号处理器1043、保护间隔去除器1047、串并转换器1049、快速付里叶变换(FFT)单元1051、导频码元提取器1053、同步和信道估计器1055、均衡器1057、并串转换器1059和码元反映射器1061。

在基站接收器中通过基站接收器的天线接收从移动台发送器发送、同时经过噪声加入信号中的多径信道的信号。使在基站接收器中通过天线接收的信号输入双工器1029中。双工器1029将在基站接收器中通过天线在相应信号接收时间接收的信号输出到RF处理器1037。

一旦接收到来自双工器1029的信号，RF处理器1037就降频转换信号，以便信号具有中等频带，并且将降频转换信号输出到模数转换器1039。因此，模数转换器1039将从RF处理器1037输出的模拟信号转换成数字信号，并且将数字信号输出到接收波束生成器1041和信号处理器1043。一旦接收到来自模数转换器1039的信号，信号处理器1043就计算接收权重 w _R，k，然后，利用接收到的权重 w _R,k计算发送权重 w _T，k。

此后，信号处理器1043将发送权重 w _T，k输出到反馈信息生成器1045。结果，反馈信息生成器1045创建包括发送权重 w _T，k的反馈信息。从基站发送器发送反馈信息生成器1045创建的反馈信息。例如，可以通过专用物理信道发送这样的反馈信息。

使从接收波束生成器1041输出的信号输入保护间隔去除器1047中。也就是说，保护间隔去除器1047接收来自接收波束生成器1041的信号，以便去除保护间隔。此后，保护间隔去除器1047将信号输出到串并转换器1049。串并转换器1049将从保护间隔去除器1047输出的串行信号转换成并行信号，并且将并行信号输出到FFT单元1051。

一旦接收到来自保护间隔去除器1047的并行信号，FFT单元1051就对并行信号进行N-点FFT，并且将信号输出到均衡器1057和导频码元提取器1053。均衡器1057接收从FFT单元1051输出的信号和对信号进行信道均衡。

在信道均衡完成之后，均衡器1057将信号输出到并串转换器1059。并串转换器1059接收来自均衡器1057的并行信号，并且将并行信号转换成串行信号。并串转换器1059将串行信号输出到码元反映射器1061。一旦接收到来自并串转换器1059的信号，码元反映射器1061就通过与应用于移动台发送器的调制方法相对应的预定解调方法解调信号，从而输出接收信息数据位。

另外，使从FFT单元1051输出的信号输入导频码元提取器1053中。导频码元提取器1053从FFT单元1051输出的信号中检测导频码元，并且将检测的导频码元输出到同步和信道估计器1055。另外，同步和信道估计器1055利用从导频码元提取器1053输出的导频码元进行同步和信道估计，并且将它的数据输出到均衡器1057。

图10例示了基站接收器计算发送权重 w _T，k和将发送权重 w _T，k发送到基点发送器的情况。但是，基站接收器和基站发送器也可以分别用作移动台接收器和移动台发送器。也就是说，请注意，上面的描述是参照图10，针对反馈信息的创建和发送作出的。

图11是例示执行根据本发明的一个实施例的功能的OFDM移动通信系统的移动台发送器和移动台接收器的结构的方块图。但是，在描述图11之前，请注意，如下的描述是在OFDM移动通信系统利用MIMO-AAA方案的假设下作出的。于是，发送器和接收器必须分别含有多根发送天线和接收天线。但是，根据图11，发送器和接收器未单独拥有发送天线和接收天线，而是利用双工器，通过时分方案使相同的天线用于发送器和接收器两者。另外，根据图11，使用了N根天线。

参照图11，移动台发送器包括码元映射器1111、串并转换器1113、导频码元插入器1115、IFFT单元1117、并串转换器1119、保护间隔插入器1121、发送波束生成器1123、反馈信息处理器1125、数模转换器1127和RF处理器1129。另外，双工器1131和包括第一到第N天线1133、1135、…、和1137的N根天线公用于基站发送器和基站接收器两者。

码元映射器1111、串并转换器1113、导频码元插入器1115、IFFT单元1117、并串转换器1119、保护间隔插入器1121、发送波束生成器1123、数模转换器1127、RF处理器1129和双工器1131的结构和操作与如图10所示的码元映射器1011、串并转换器1013、导频码元插入器1015、IFFT单元1017、并串转换器1019、保护间隔插入器1021、发送波束生成器1023、数模转换器1025、RF处理器1027和双工器1029的结构和操作相同。因此，这里省略对它们的详细描述。

反馈信息处理器1125分析在移动台接收器中接收的反馈信息，以便检测包括在反馈信息中的发送权重 w _T，k。另外，反馈信息处理器1125将检测的发送权重 w _T，k传送到发送波束生成器1123。后面将详细描述在移动台接收器中接收反馈信息的过程。因此，现在省略对它的详细描述。发送波束生成器1123创建与发送权重 w _T，k相对应的发送波束。

移动台接收器包括RF处理器1139、模数转换器1141、接收波束生成器1143、信号处理器1145、保护间隔去除器1147、串并转换器1149、FFT单元1151、导频码元提取器1153、同步和信道估计器1155、均衡器1157、并串转换器1159和码元反映射器1161。RF处理器1139、模数转换器1141、接收波束生成器1143、信号处理器1145、保护间隔去除器1147、串并转换器1149、FFT单元1151、导频码元提取器1153、同步和信道估计器1155、均衡器1157、并串转换器1159和码元反映射器1161的结构和操作与如图10所示的RF处理器1037、模数转换器1039、接收波束生成器1041、信号处理器1043、保护间隔去除器1047、串并转换器1049、FFT单元1051、导频码元提取器1053、同步和信道估计器1055、均衡器1057、并串转换器1059和码元反映射器1061的结构和操作相同。因此，省略对它们的详细描述。

这里，最终从码元反映射器1161输出的接收数据是包括发送权重 w _T，k的反馈信息，并且从码元反映射器1161输出的反馈信息输入反馈信息处理器1125中。

图11例示了移动台接收器接收反馈信息和移动台发送器利用包括在称作中的发送权重 w _T，k创建发送波束的情况。但是，移动台接收器和移动台发送器也可以用作基站接收器和基站发送器。也就是说，请注意，上面的描述是参照图11，针对包括发送权重 w _T，k的反馈信息的接收作出的。

图12是例示本发明根据基站的接收天线的数量的组合型权重创建方法的特性曲线的图形。更具体地说，图12例示了在基站接收器中配备六根接收天线或十根接收天线时表示的辐射图。例如，如果预定移动台位于570的点上，与在基站接收器中配备六根天线的情况相比，当在基站接收器中配备十根天线时，归一化天线增益可以提高0.2。

另外，当在基站接收器中配备十根天线时，可以精确地创建接收波束。就移动通信系统的系统容量而言，随着接收天线的数量增加，可以极大地放大接收信号的强度，从而可以精确地提供通信服务和提高系统容量。

如上所述，根据本发明，可以通过组合型权重创建方法创建权重，在组合型权重创建方法中，通过S形函数将权重不同地应用于两种组合方案，例如，CM方案和DD方案，从而可以比只利用一种方案或两种转换方案的方法更迅速地创建使MSE值最小的权重。于是，可以精确地创建接收波束，以便接收器可以只接收期望信号和提高系统性能。

另外，根据本发明，在接收器中利用接收到的权重创建的发送权重可以反馈到发送器，使得发送器也可以使用发送权重。于是，发送器没有必要进行单独处理来计算发送权重，从而可以减轻计算发送权重的工作负担。

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书限定的本发明的精神和范围。

Claims (30)

1.一种在利用自适应天线阵列方案的移动通信系统中发送和接收权重信息的方法。该方法包括步骤：

(1)通过将权重分别应用于使接收到的信号的误差最小的第一方案和第二方案，计算最小误差值；

(2)利用接收到的信号和最小误差值计算创建接收波束的接收权重；

(3)利用接收到的权重和最小误差值计算创建发送波束的发送权重；

(4)生成包括发送权重的反馈信息；和

(5)发送反馈信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)包括步骤：

将第一权重提供给通过第一方案获取最小成本函数的计算所获得的第一误差值；

将根据第一权重计算出来的第二权重提供给通过第二方案获取最小成本函数的计算所获得的第二误差值；和

从加权第一误差值和加权第二误差值中计算最小误差值。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，第一误差值和第二误差值之间存在S形函数关系。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，该最小误差值由如下方程计算：

$e_k={\mathrm{\α}}_k\·e_k^{\mathrm{CM}}+{\mathrm{\β}}_k\·e_k^{\mathrm{DD}},$

其中，

${\mathrm{\α}}_k=g\left(\right|e_k^{\mathrm{DD}}\left|\right),$

${\mathrm{\β}}_k=(1-g\left(\right|e_k^{\mathrm{DD}}\left|\right))\frac{\left|e_k^{\mathrm{CM}}\right|}{\left|e_k^{\mathrm{DD}}\right|},$

和

$g\left(x\right)=\frac{1}{1+e^{-a(x-0.5)}},a>0,$

其中，e_k代表最小误差值，e_k ^CM代表通过利用第一方案的计算所获得的第一误差值，e_k ^DD代表通过利用第二方案的计算所获得的第二误差值，α_k代表第一权重，而β_k代表第二权重。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，第一方案是CM(恒定模量)方案，而第二方案是定向判决(DD)方案。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，接收信号是通过解扩扩展谱调制信号生成的。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，每个误差值都包括均方误差值。

8.一种在利用自适应天线阵列方案的包括第一设备和第二设备的无线通信系统中发送和接收信号的方法，第一设备包括第一发送器和第一接收器，而第二设备包括第二发送器和第二接收器，该方法包括步骤：

(1)由第一接收器将权重应用于使接收到的信号的误差最小的第一方案和第二方案，从而获得最小误差值；

(2)由第一设备通过利用接收到的信号和最小误差值的计算，以产生创建接收波束的接收权重，而由第二设备通过利用接收到的权重和最小误差值的计算，以产生创建发送波束的发送权重；

(3)生成包括第二设备的发送权重的反馈信息；

(4)将反馈信息从第一发送器发送到第二接收器；

(5)由第二接收器接收反馈信息；和

(6)由第二设备从反馈信息中获取发送权重，与发送权重相对应地生成发送波束，并通过第二发送器将发送波束的信号发送到第一设备。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，步骤(1)包括步骤：

将第一权重提供给通过第一方案获取最小成本函数的计算所获得的第一误差值；

将根据第一权重计算出来的第二权重提供给通过第二方案获取最小成本函数的计算所获得的第二误差值；和

从加权第一误差值和加权第二误差值中计算最小误差值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，第一误差值和第二误差值之间存在S形函数关系。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，该最小误差值由如下方程计算：

$e_k={\mathrm{\α}}_k{\·e}_k^{\mathrm{CM}}+{\mathrm{\β}}_k\·e_k^{\mathrm{DD}},$

其中，

${\mathrm{\α}}_k=g\left(\right|e_k^{\mathrm{DD}}\left|\right),$

${\mathrm{\β}}_k=(1-g\left(\right|e_k^{\mathrm{DD}}\left|\right))\frac{\left|e_k^{\mathrm{CM}}\right|}{\left|e_k^{\mathrm{DD}}\right|},$

和

$g\left(x\right)=\frac{1}{1+e^{-a(x-0.5)}},a>0,$

其中，e_k代表最小误差值，e_k ^CM代表通过利用第一方案的计算所获得的第一误差值，e_k ^DD代表通过利用第二方案的计算所获得的第二误差值，α_k代表第一权重，而β_k代表第二权重。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，第一方案是CM(恒定模量)方案，而第二方案是定向判决(DD)方案。

13.根据权利要求8所述的方法，其中，接收信号是通过解扩扩展谱调制信号生成的。

14.根据权利要求8所述的方法，其中，每个误差值都包括均方误差值。

15.一种在利用自适应天线阵列方案的无线通信系统中发送和接收信号的系统，该系统包括：

解扩器，用于通过解扩接收到的信号来生成解扩信号；

信号处理器，用于通过将权重分别提供给使接收到的信号的误差最小的第一方案和第二方案，获得最小误差值，由接收器利用解扩信号和最小误差值进行计算，以产生创建接收波束的接收权重，而由对应方发送器利用接收到的权重和最小误差值进行计算，以产生创建发送波束的发送权重；

反馈信息生成器，用于生成包括发送权重的反馈信息；和

发送器，用于将反馈信息发送到对应接收器。

16.根据权利要求1所述的系统，其中，信号处理器包括：

误差值组合器，用于接收解扩信号，并通过将权重分别提供给使接收到的信号的误差最小的第一方案和第二方案，获得最小误差值；

权重计算器，用于由接收器利用解扩信号和最小误差值进行计算，以产生创建接收波束的接收权重，而由对应方发送器利用接收到的权重和最小误差值进行计算，以产生创建发送波束的发送权重；和

存储器，用于存储权重计算器在某个时间间隔内计算的发送权重，然后，将发送权重输出到权重计算器，从而将在每个时间间隔中存储的发送权重应用于下一个时间间隔的发送权重的计算。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，最小误差值是这样获得的，将第一权重提供给通过第一方案获取最小成本函数的计算所获得的第一误差值，将根据第一权重计算出来的第二权重提供给通过第二方案获取最小成本函数的计算所获得的第二误差值，然后，从加权第一误差值和加权第二误差值中计算最小误差值。

18.根据权利要求17所述的系统，其中，第一误差值和第二误差值之间存在S形函数关系。

19.根据权利要求17所述的系统，其中，该最小误差值由如下方程计算：

$e_k={\mathrm{\α}}_k{\·e}_k^{\mathrm{CM}}+{\mathrm{\β}}_k\·e_k^{\mathrm{DD}},$

其中，

${\mathrm{\α}}_k=g\left(\right|e_k^{\mathrm{DD}}\left|\right),$

${\mathrm{\β}}_k=(1-g\left(\right|e_k^{\mathrm{DD}}\left|\right))\frac{\left|e_k^{\mathrm{CM}}\right|}{\left|e_k^{\mathrm{DD}}\right|},$

和

$g\left(x\right)=\frac{1}{1+e^{-a(x-0.5)}},a>0,$

其中，e_k代表最小误差值，e_k ^CM代表通过利用第一方案的计算所获得的第一误差值，e_k ^DD代表通过利用第二方案的计算所获得的第二误差值，α_k代表第一权重，而β_k代表第二权重。

20.根据权利要求15所述的系统，其中，第一方案是CM(恒定模量)方案，而第二方案是定向判决(DD)方案。

21.根据权利要求15所述的系统，其中，每个误差值包括均方误差值。

22.一种在利用自适应天线阵列方案的无线通信系统中发送和接收发送权重信息的系统，该系统包括：

第一设备，包括第一接收器和第一发送器；和

第二设备，包括第二接收器和第二发送器，

其中，第一接收器接收信号，通过解扩接收到的信号来生成解扩信号，

其中，第一设备通过将权重分别提供给使接收到的信号的误差最小的第一方案和第二方案，获得最小误差值，由第一接收器利用解扩信号和最小误差值进行计算，以产生创建接收波束的接收权重，而由第二设备的第二发送器利用接收到的权重和最小误差值进行计算，以产生创建发送波束的发送权重，并且生成包括发送权重的反馈信息，

其中，第一发送器将反馈信息发送到第二设备，

其中，第二接收器接收反馈信息，

其中，第二设备从反馈信息中获取发送权重，并且与发送权重相对应地生成发送波束，和

其中，第二发送器将发送波束的信号发送到第一设备。

23.根据权利要求22所述的系统，其中，第一设备包括：

信号处理器，用于通过将权重分别提供给使接收到的信号的误差最小的第一方案和第二方案，获得最小误差值，由第一接收器利用解扩信号和最小误差值进行计算，以产生创建接收波束的接收权重，而由第二发送器利用接收到的权重和最小误差值进行计算，以产生创建发送波束的发送权重；

反馈信息生成器，用于生成包括发送权重的反馈信息；和

发送器，用于将反馈信息发送到第二接收器。

24.根据权利要求23所述的系统，其中，信号处理器包括：

误差值组合器，用于接收解扩信号，并通过将权重分别提供给使接收到的信号的误差最小的第一方案和第二方案，获得最小误差值；

权重计算器，用于由接收器利用解扩信号和最小误差值进行计算，以产生创建接收波束的接收权重，而由第二发送器利用接收到的权重和最小误差值进行计算，以产生创建发送波束的发送权重；和

存储器，用于存储权重计算器在某个时间间隔内计算的发送权重，然后，将发送权重输出到权重计算器，从而将在每个时间间隔中存储的发送权重应用于下一个时间间隔的发送权重的计算。

25.根据权利要求23所述的系统，其中，最小误差值是这样获得的，将第一权重提供给通过第一方案获取最小成本函数的计算所获得的第一误差值，将根据第一权重计算出来的第二权重提供给通过第二方案获取最小成本函数的计算所获得的第二误差值，并且从加权第一误差值和加权第二误差值中计算最小误差值。

26.根据权利要求23所述的系统，其中，第一误差值和第二误差值之间存在S形函数关系。

27.根据权利要求23所述的系统，其中，该最小误差值由如下方程计算：

$e_k={\mathrm{\α}}_k{\·e}_k^{\mathrm{CM}}+{\mathrm{\β}}_k\·e_k^{\mathrm{DD}},$

其中，

${\mathrm{\α}}_k=g\left(\right|e_k^{\mathrm{DD}}\left|\right),$

${\mathrm{\β}}_k=(1-g\left(\right|e_k^{\mathrm{DD}}\left|\right))\frac{\left|e_k^{\mathrm{CM}}\right|}{\left|e_k^{\mathrm{DD}}\right|},$

和

$g\left(x\right)=\frac{1}{1+e^{-a(x-0.5)}},a>0,$

其中，e_k代表最小误差值，e_k ^CM代表通过利用第一方案的计算所获得的第一误差值，e_k ^DD代表通过利用第二方案的计算所获得的第二误差值，α_k代表第一权重，而β_k代表第二权重。

28.根据权利要求22所述的系统，其中，第一方案是CM(恒定模量)方案，而第二方案是定向判决(DD)方案。

29.根据权利要求22所述的系统，其中，每个误差值包括均方误差值。

30.根据权利要求22所述的系统，其中，第二发送器包括：

反馈信息处理器，用于从反馈信息中获得发送权重；和

发送波束生成器，用于通过发送权重生成发送波束。

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