CN1890912A - 用于在无线电通信系统中运行发射电台的方法以及发射装置 - Google Patents

Abstract

用于在无线电通信系统中运行发射电台(NodeB)的方法，在该方法中，所述发射电台(NodeB)预定至少三个信息单元(c)用于经由至少一个传输信道同时向至少一个接收电台(UE 1，…，UE K)发射。所述发射电台(NodeB)具有一个信息，从所述信息中可以推断出：所述接收电台(UE 1，…，UE K)采用哪种解调方法(_D ⁽¹⁾，…， _D ^(K))用于接收信号；所述接收电台(UE 1，…，UE K)采用哪种分配规则(ZV)，用于将信息单元(I)分配给接收信号；和所述传输信道具有哪些传输特性(_H ^(k))。另外，所述发射电台(NodeB)将所述至少三个信息单元(c)划分成至少两个组(B1，B2，…，BK)，其中所述组的至少之一包含多于一个的信息单元。在考虑信息(_D ⁽¹⁾，…， _D ^(K)，ZV， _H ^(k))的情况下，所述发射电台(NodeB)为每个组(B1，B2，…，BK)确定一个子发射信号，并且从所述子发射信号形成总发射信号(_t ^(R))，所述发射电台将所述总发射信号向至少一个接收电台(UE 1，…，UE K)发射。

Description

用于在无线电通信系统中运行发射电台的方法以及发射装置

本发明涉及一种用于在无线电通信系统中运行发射电台的方法以及一种相应的发射装置。

当在无线电通信系统的发射电台和接收电台之间进行无线电传输时由于传输信道的频率选择性而发生干扰现象，所述干扰现象作为符号间干扰(ISI：Inter Symbol Interference)和多址干扰(MAI：Multi Access Interference)是公知的。

无线电通信系统传统地面向发射方工作，也即在不考虑有效的传输信道(无线电信道)的情况下在发射电台处产生发射信号。在另一步骤中，在无线电传输时随后出现的干扰现象在接收电台处至少近似地通过用于检测传输数据的相应匹配的并且通常昂贵的方法来消除。

近年来，例如接头预失真(Joint Predistortion)和联合传输(Joint Transmission)的面向接收方的方案已经引起了注意。当在发射电台处产生发射信号时，这种方案通过考虑有效的传输信道部分地或者完全地消除干扰现象。但是，这些大多基于线性方法的方案具有极大的缺点：

为了能够保持所要求的传输质量，根据由传输信道和接收方特性组成的具体情形产生高发射能量的发射信号。但是，高发射能量的发射信号另外由于能量节约、电磁兼容性和干扰的原因是不值得期望的。

本发明具有的任务是提供一种用于在无线电通信系统中运行发射电台的改善的方法以及一种发射装置，其能够如此产生发射信号，使得部分地或者完全地消除干扰现象，而同时也能够使用与迄今公知的方法相比更少的发射能量。

该任务利用按照独立权利要求所述的方法以及发射装置来解决。

本发明的有利改进方案是从属权利要求的主题。

本发明方法用于在无线电通信系统中运行发射电台，在本发明方法中，发射电台预定至少三个信息单元用于同时经由至少一个传输信道向至少一个接收电台发射。另外，所述发射电台具有一个信息，从所述信息中可以推断出：所述接收电台采用哪种解调方法用于接收信号；所述接收电台采用哪种分配规则，用于将信息单元分配给接收信号；和所述传输信道具有哪些传输特性。根据本发明，所述发射电台将所述至少三个信息单元划分成至少两个组，其中所述组的至少之一包含多于一个的信息单元。在考虑该信息的情况下，所述发射电台为每个组确定一个子发射信号，并且从所述子发射信号形成总发射信号，所述发射电台将所述总发射信号向至少一个接收电台发射。

通过本发明例如可以如此选择组，使得信息单元在不同组中被处理，其中所述信息单元在各个传输时在接收电台处将会具有类似的标记。通过这种方式，对于相应的信息单元可以分开地如此形成子发射信号，使得能够在接收电台处避免信息单元的混淆。

如果所述组形成考虑把信息单元分配给接收电台，则这是特别有利的。通过这种方式，在同时向多个接收电台发射时可以如此形成组，使得在一个组中包含有所有接收电台的信息单元，而可以如此形成其他组，使得在所述其他组中存在去除一个或者多个接收电台的所述信息单元的所有信息单元。优选地，如此形成组，使得在第一组中包含有第一接收电台的所有信息单元，在第二组中包含第一接收电台和第二接收电台的所有信息单元，在第三组中，还有第三接收电台的信息单元添加到第一和第二接收电台的信息单元上。组形成时的这种实施方式一直被执行，直到在最后的组中最终包含有所有接收电台的信息单元。以这种方式可以通过本发明方法实现：一组的每个子发射信号在分别为接收所设立的接收电台处不产生在相应组中所包含的信息单元的符号间干扰。同时可以实现：只要其他接收电台来自一个相同的组或者一个具有少量接收电台的组，则在该组的接收电台的信息单元和所述其他接收电台的信息单元之间不会发生多址干扰。

有利地，至少一个信息单元的分配规则使用取值空间的至少两个区域，其中接收信号在执行解调方法之后处于所述取值空间中。

在执行解调方法之后，为接收信号得出一连续值，该连续值在没有干扰的情况下位于取值空间的第一区域中，在其中也具有通过属于该接收信号的发射信号原本所发射的离散信息单元。根据连续值实际位于取值空间的哪个区域，可以借助于分配规则将一离散值、也即被分配给相应区域的信息单元分配给该连续值。因其他组的子发射信号所出现的干扰可能导致连续值处于不被分配给原本所发射的信息单元的取值空间的区域中。本发明使已经在产生子发射信号时就通过修正值来考虑其他子发射信号的干扰。该修正值使得通过解调方法所产生的连续值落入所述取值空间的第二区域中，所述取值空间与第一区域一样被分配给原本发射的信息单元。优选地如此选择该修正值，使得只需要最小的附加能量来发送该修正值。这例如通过以下方式来进行，即该修正值引起连续值从通过干扰所确定的区域移动到最接近的区域，其中所述最接近的区域被分配给原本所发射的信息单元。

如果子发射信号迭代地被确定，并且在先前的迭代步骤时所确定的子发射信号被考虑用于确定一个子发射信号，则是有利的。通过这种方式，当前的子发射信号可以最佳地通过相应的修正值如此被确定，使得通过先前所计算的子发射信号产生的干扰被补偿。

另外，由无缝隙的彼此紧邻的六边形构成取值空间的区域是有利的。通过这种方式，接收信号在接收电台中应用解调方法之后所具有的连续值中的每个都总是位于一个区域中，并且因此对应于各个六边形的相应信息单元被分配给该连续值。

有利地，所述子发射信号如此被形成，使得分别被传输的信息单元的相互干扰被考虑。尤其是，所述子发射信号分别可以如此被形成，使得通常在子发射信号的信息单元之间出现的相互干扰被避免，尤其是基本上被补偿。因此，所述接收电台接收信息单元，就好象这些信息单元在不具有符号间干扰的传输系统中被传输。

可代替地或者附加地，所述总发射信号如此被形成，使得所述子发射信号的相互干扰被考虑。可以基本上通过以下方式补偿、尤其是消除由于一个子发射信号而在所述接收电台中接收另一子发射信号时所发生的干扰，即该干扰在形成其他子发射信号时被考虑。如果所有子发射信号的干扰相应地被考虑，则所述总发射信号、也即借助于总发射信号所传输的信息单元可以由所述接收电台接收，就好象无干扰地或者基本上无干扰地进行传输。

有利地，所述发射电台把要采用的解调方法用信令通知给至少一个接收电台。所述发射电台通常已知当前的传输条件，使得其可以决定哪种解调方法特别适合于最可能无干扰的传输。在此，用信令通知意味着，所述发射电台为所述接收电台明确地预先确定相应的解调方法，或者通过相应的消息用信令通知给接收电台：至少一个接收电台例如应该从在接收电台中所存储的表格中选择哪种解调方法。

可代替地，如果由所述至少一个接收电台用信令通知给所述发射电台：接收电台采用哪种解调方法，则是有利的。如果所述接收电台自身预先确定解调方法，则尤其在连接建立时是有利的，其中在所述连接建立时，所述发射电台可能还没有完全获悉所述接收电台的特性。

有利地，可以如此使用本发明，使得所述发射电台和/或接收电台分别使用具有至少两个天线的天线装置。因此，本发明方法例如可以被用在MIMO系统(多输入多输出)中。

本发明发射装置具有用于执行本发明方法所必需的所有特征。尤其可以设有用于执行各个方法步骤或者方法变型的相应的装置。

下面根据在附图中所示的实施例进一步描述本发明。

图1示出按照本发明的第一无线电通信系统的示意图，

图2示出按照本发明将取值空间划分成3倍连贯区域以及将信息单元分配给各区域的示意图，

图3示出按照本发明将代表(Repraesentant)分配给按照图2的区域的示意图，

图4示出数据向量的实现的元素的按照本发明的组形成的示意图，

图5示出用于形成子发射信号的本发明调制矩阵的示意图，

图6示出按照本发明使用部分修正向量的元素来消除根据图3所示的取值空间中的干扰的示意图，

图7示出按照本发明的两个部分修正向量的向量写法的表示，

图8示出Nassi-Shneiderman图表，其描述了用于逐步地产生总发射信号的本发明迭代方法，

图9示出按照本发明的第二无线电通信系统的示意图，和

图10示出按六边形把取值空间划分成分别具有一个代表的区域的示意图。

在图中的相同的参考标记表示相同的对象。

接收电台例如是移动电话，或者也可以是用于传输图象和/或声音数据、用于发送传真、短消息服务SMS和/或电子邮件、和/或用于接入因特网的可移动的或者位置固定的装置。下面接收电台被称为移动台，但是并不是要由此表示本发明应该局限于此。

发射电台例如是无线电通信系统的基站，其将数据从无线电网传输给移动台。当然，发射电台也可以涉及移动台。下面基站被看作发射电台，但是并不是要由此表示本发明应该局限于此。

本发明有利地可以被用在任意的无线电通信系统中。无线电通信系统应被理解为其中经由无线电接口在各电台之间进行数据传输的系统。数据传输不仅可以双向地进行，而且可以单向地进行。无线电通信系统尤其是例如按照GSM-(全球移动通信系统)或者UMTS-(通用移动通信系统)标准的任意的移动无线电系统。无线电通信系统也应该被理解为例如第四代的未来移动无线电系统以及Adhoc(特别)网。

可以使用本发明的无线电通信系统例如采用下面的方法：DS-CDMA(直接序列码分多址)、MC-CDMA(多载波CDMA)或者OFDM(正交频分复用)。

在此，无线电通信系统可以来源于以下类：SISO(单输入单输出)、SIMO(单输入多输出)、MISO(多输入单输出)和MIMO(多输入多输出)。

本发明有利地不仅可以在点对点(Point-to-Point)的情形、而且也可以在点对多点(Point-to-Multipoint)的情形中被使用。

下面首先描述用于在第一无线电通信系统中传输信息的一般基础，在接下来详述的本发明描述中参考该一般基础。

图1示意性地示出第一无线电通信系统的结构，该第一无线电通信系统由发射电台NodeB、传输信道Ch和至少一个接收电台UE组成。

由N个元素组成的数据向量 d

d＝( d ₁… d _N)^T|

的实现 d ^(R)被输入到发射电台NodeB(以下被称为基站NodeB)，并且必须被传输给接收电台UE(以下被称为移动台UE)。当然，以下实施方案类似地也适用于向多个移动台的传输。

具有基数M的有限集合V中的信息单元可以被分配给数据向量d的N个元素 d _n(n＝1…N)

V＝{ v ₁… v _M}。

集合V在复平面中可以通过M个点 v _m(m＝1…M)来表示。因此，数据向量 d可以采取M^N个不同的实现(英语：realization)，也即集合V中的信息单元的M^N个不同组合，

${\underset{\‾}{d}}^{\left(R\right)}={({\underset{\‾}{d}}_1^{\left(R\right)}...{\underset{\‾}{d}}_N^{\left(R\right)})}^T,R=1...M^N.$

在图1中示出了 d的特殊实现 d ^(R)的传输。基站NodeB的发射单元SE传输一个发射信号 t，其从数学上看从实现 d ^(R)与调制矩阵 M的乘积来产生。

t＝ M· d ^(R)。

发射信号 t的产生通过与该发射单元SE相连的处理器PR来控制。

发射信号 t经由传输信道Ch来传输。这在数学上对应于发射信号 t与信道矩阵 H的乘积，所述信道矩阵描述未受干扰的传输信道的传输特性。通过这种方式，在传输发射信号 t时产生未受干扰的信号 e：

e＝ H t∈C^Z×1，

其还要添加上在实际传输信道中总是存在的噪声n。C在这里是复数的集合。

因此，接收信号 r由移动台UE接收，所述接收信号可以通过以下公式描述：

r＝ e+ n＝ H t+ n∈C^Z×1。

接收信号 r在移动台UE中利用解调方法被解调，也即从数学上看是与解调矩阵 D相乘。结果是原本所发射的数据向量 d的实现 d ^(R)的估计向量

但是，估计向量

的元素不具有复数C的集合中的离散值，而是具有连续值，

$\underset{\‾}{\overset{^}{d}}=\underset{\‾}{D}\left(\underset{\‾}{r}\right)={({\underset{\‾}{\overset{^}{d}}}_1...{\underset{\‾}{\overset{^}{d}}}_N)}^T.$

估计向量

借助于一个所谓的量化器、也即借助于分配规则ZV被处理，所述分配规则将集合V中的离散信息单元之一、也即离散值分配给每个连续值。V中的每个信息单元被分配有复平面中的至少一个区域，使得根据复数估计向量 的元素位于复平面的哪个区域，而通过分配规则ZV将V中相应的信息单元分配给该复数估计向量 的元素。

这在图2中示意性地被示出。在该实施例中，集合V由四个信息单元组成，V＝{ v ₁， v ₂， v ₃， v ₄}，所述信息单元在复平面中用小圆圈标出。在此，第一信息单元 v ₁位于区域G_1，1中，第二信息单元 v ₂位于G_2，1中，第三信息单元 v ₃位于区域G_3，1中，并且第四信息单元 v ₄位于G_4，1中。当然，也可能的是具有指数i的信息单元位于区域G_m，p(m≠i和/或p≠1)中。

如果估计向量

的元素之一位于区域G_1，1、G_2，1、G_3，1、G_4，1之一中，则相应的信息单元 v ₁、 v ₂、 v ₃或者 v ₄被分配给该元素。

通过这种方式得出具有离散元素 ${\underset{\‾}{\overset{^}{d}}}_{\mathrm{dis},n}(n-1...N)$ 的接收向量 其中所述离散元素分别对应于V中的一个离散信息单元：

${\underset{\‾}{\overset{^}{d}}}_{\mathrm{dis}}={({\underset{\‾}{\overset{^}{d}}}_{\mathrm{dis},1}...{\underset{\‾}{\overset{^}{d}}}_{\mathrm{dis},N})}^T.$

在图2中还示出了具有参考符号G_m，p的其他区域，其中V中的离散信息单元根据第一指数m被分配给每个区域，也即m采取值m＝1…M。第二指数p是对具有相同指数m的区域的逐一编号，并且为p＝1…P。在图2中P具有值3，因此区域G_1，1、G_1，2、G_1，3被分配给第一信息单元 v ₁，区域G_2，1、G_2，2、G_2，3被分配给第二信息单元 v ₂，区域G_3，1、G_3，2、G_3，3被分配给第三信息单元 v ₃，区域G_4，1、G_4，2、G_4，3被分配给第四信息单元 v ₄。当然对于m的不同的值，P的值也可能不同。

因此，每个区域G_m，p总是被分配给V中的一个信息单元 v _m。人们称之为P倍相连区域，因为总区域G_m总是被分配给一个信息单元，其中所述总区域是所有P所属的集合G_m，p的并集，

G_m＝G_m，1∪G_m，2…∪G_m，P。

如果移动台的分配规则仅仅使用单一连贯区域、也即P＝1，并且离散信息单元分别位于该区域之一中，则下面称之为常规的分配规则ZV。在所有其他情况中，也即对于P＞1，分配规则下面被称为非常规的。

公知的线性的、面向接收方的传输方法例如在P.W.Baier，W.Qiu，H.Trger，C.A.Jtten，M.Meurer的“Modelling and optimizationof receiver oriented multi-user MIMO downlinks for frequencyselective channels”(proc.10^th International Conference onTelecommunications(ICT′03)，第2卷，帕皮提，2003，S.1547-1554)中被描述，在所述公知的线性的、面向接收方的传输方法中，发射信号被产生，所述发射信号符合关于所产生的符号间干扰(ISI)和多址干扰(MAI)的确定的条件，也即所述发射信号具有以下特性，即干扰在接收移动台中完全地或者部分地被消除。该干扰消除通过应用针对每个发射信号的强制条件来实现。然而，与在鉴于发射能量而被优化的参考系统中的相应发射能量相比，强制条件的遵守导致发射信号的发射能量的不期望的增加。

下面所述的、且例如在根据图1的传输系统中所使用的本发明在至少一个移动台UE中采用非常规的量化方案、也即非常规的分配规则ZV。当然，本发明不仅可以被用于将数据向量 d的实现 d ^(R)向单个移动台传输，而且可以被用于向多个移动台传输。例如可以预定实现 d ^(R)的各个元素用于向不同的移动台传输。为了执行本发明，基站NodeB必须知道每个移动台的特定传输信道的传输特性、每个移动台的分配规则和分别所使用的解调方法(也即相应的解调矩阵)。基站NodeB可以根据各个解调矩阵确定总解调矩阵，而总信道矩阵可以根据各个信道矩阵被确定。

在图3中示意性地示出在移动台UE的解调方法的取值空间中与在图2中相同的区域G_m，p。配备有相同指数的所谓代表 g _m，p被分配给每个区域G_m，p，其中每个代表 g _m，p被分配给V的一个信息单元。三个代表分别被分配给在该实施例中所使用的四个信息单元 v ₁、 v ₂、 v ₃和 v ₄。代表 g _1，p被分配给第一信息单元 v ₁，代表 g _2，p被分配给第二信息单元 v ₂，代表 g _3，p被分配给第三信息单元 v ₃，以及代表 g _4，p被分配给第四信息单元 v ₄，其中分别有p＝1，2和3。因此，在取值空间中的代表的位置、也即代表的值不依赖于在取值空间中的所分配的信息单元的位置。

根据图2和图3如此将代表分配给信息单元，使得信息单元的值不与分配给它的代表的值一致。在一种未示出的实施例中，至少一个信息单元的值甚至不位于分配给它的代表的区域中。当然，信息单元的值也可以与所分配的代表之一的值一致。

根据本发明，要传输的实现 d ^(R)的元素被划分成G个组。在此

N₁N₂…N_G＝N＝{1…N}|适用，其中组的最小基数为1。

在图4中示出针对下面所述的实施例的组形成。实现 d ^(R)包含被分成四组的八个元素 d _n ^(R)。这表示N＝8和G＝4。当然，利用N和G的任意其他值也可以实施本发明。在第一组N₁|中包含具有指数n＝1、4和5的元素。第二组N₂|由第一组N₁|的元素加上具有指数n＝3和6的元素组成。第三组N₃由第二组N₂|的元素加上具有指数＝8的元素组成。第四组N₄由实现d ^(R)的所有元素 d _n ^(R)组成，也即除了第三组N₃的元素之外又添加了具有指数n＝2和7的元素。

图1的基站NodeB已知移动台UE的解调方法、也即从数学上看是移动台所使用的解调矩阵 D。解调矩阵 D通过以下方式是已知的，即移动台UE将该解调矩阵用信令发送给基站NodeB，或者基站NodeB为移动台UE预先确定解调矩阵 D。移动台UE所使用的分配规则ZV可以以与解调矩阵 D相同的方式被发信令传送给基站，或者由基站预先确定。在对于两种情况下在基站NodeB和移动台UE之间所交换的信息中，既可以隐性地、又可以显性地规定分配规则ZV。

为了确定关于干扰而尽可能有利的总发射信号 t ^(R)，基站NodeB将它已知的解调矩阵 D(在多个移动台的情况下是总解调矩阵)拆分成G个部分解调矩阵 D _g，

${\underset{\‾}{D}}_g=\underset{N_g}{\mathrm{part}}\left(\underset{\‾}{D}\right)\∈C^{\left|N_g\right|\×Z},g=1...G|.$

在此，通过删去其行号是nN_g的所有行来从已知的解调矩阵 D中得出部分解调矩阵 D _g。另外

D _G＝ D

适用。

为了产生本发明的总发射信号 t ^(R)，除了G个部分解调矩阵 D _g之外也在基站NodeB的发射单元SE中确定G个部分调制矩阵 M _g。

此外，使用被称为TxZF算子(TxZF：发射迫零)的算子TxZF( X， Y)，其例如在P.W.Baier等人的“Modelling and optimization ofreceiver oriented multi-user MIMO downlinks for frequencyselective channels”(Proc.10th International Conference onTelecommunications(ICT′03)，第2卷，帕皮提，2003，S.1547-1554)中被描述，

Z＝TxZF( X， Y)＝( X Y)^H[ X Y( X Y)^H]^-1|。

利用基站NodeB同样已知的、对传输信道Ch的传输特性进行描述的信道矩阵 H以及利用G个部分解调矩阵 D _g可以针对每个部分解调矩阵D _g借助于TxZF算子确定一个部分调制矩阵 M _g：

M _g＝TxZF( D _g， H)，g＝1…G。

每个部分解调矩阵 M _g的列对应于数据向量 d ^(R)的元素 d _n ^(R)(n∈N_g)。基站例如通过从移动台UE接收和分析已知的信号来获知信道矩阵。当然，移动台UE也可以自己测量传输信道并且将结果用信令传送给基站NodeB。

在图5中根据图3的组形成示出了该实施例的四个部分调制矩阵M ₁、 M ₂、 M ₃、 M ₄。在第一部分调制矩阵 M ₁中，列被分配给指数1、4和5，在第二部分调制矩阵 M ₂中，列对应于指数1、3、4、5和6，在第三部分调制矩阵 M ₃中，列对应于指数3、4、5、6和8，而在第四部分调制矩阵 M ₄中，1至8的所有指数都被分配给一个列。对于每两个不同的矩阵 M _g和 M _g′(g≠g′)，属于某一指数n的列具有不同的内容。这由以下得出，即在从g-1过渡到g时 M _g的所有列、而不仅仅是被添加的列在从g-1向g过渡时借助于上述为 M _g规定的公式被重新计算。

本发明方法的目的是为实现 d ^(R)确定总发射信号 t ^(R)。按照本发明，总发射信号 t ^(R)可以在具有G个步骤的迭代过程中逐步地被产生。在每个步骤中产生一个子发射信号 t ^(R)(g)。于是，通过对子发射信号 t ^(R)(g)求和来得出总发射信号 t ^(R)，

${\underset{\‾}{t}}^{\left(R\right)}=\underset{g=1}{\overset{G}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{\‾}{t}}^{\left(R\right)}\left(g\right)|$

每个迭代步骤的子发射信号 t ^(R)(g)通过被设于括号中的步骤号g来表示。

为了确定子发射信号 t ^(R)(g)，实现 d ^(R)的G个部分数据向量 d ^(R)(g)如下被确定：

${\underset{\‾}{d}}^{\left(R\right)}\left(g\right)=\underset{N_g}{\mathrm{part}}\left({\underset{\‾}{d}}^{\left(R\right)}\right)\∈V^{\left|N_g\right|\×1}|.$

通过删去具有nN_g的所有元素 d _n ^(R)从实现 d ^(R)中得出部分数据向量d ^(R)(g)。

根据针对类型为 d ^(R)(g)的部分数据向量的元素所使用的指数引入两种写法。

写法1：不带有括号的指数表示部分数据向量 d ^(R)(g)内的位置。

写法2：被设于括号中的指数说明将实现 d ^(R)的对应于该指数的元素分配给部分数据向量 d ^(R)(g)的相应元素。

下面根据图4的组形成针对g＝1的情况说明该两种写法。

写法1： ${\underset{\‾}{d}}^{\left(R\right)}\left(1\right)={({\underset{\‾}{d}}_1^{\left(R\right)}\left(1\right),{\underset{\‾}{d}}_2^{\left(R\right)}\left(1\right),{\underset{\‾}{d}}_3^{\left(R\right)}\left(1\right))}^T$

写法2： ${\underset{\‾}{d}}^{\left(R\right)}\left(1\right)={({\underset{\‾}{d}}_{\left(1\right)}^{\left(R\right)}\left(1\right),{\underset{\‾}{d}}_{\left(4\right)}^{\left(R\right)}\left(1\right),{\underset{\‾}{d}}_{\left(5\right)}^{\left(R\right)}\left(1\right))}^T$

因此，通过这两种写法例如表明：实现 d ^(R)的具有n＝4的元素被分配给 d ^(R)(1)中的第二位置 d ₂ ^(R)(1)，也即 d ₂ ^(R)(1)＝ d ₍₄₎ ^(R)(1)≡ d ₄ ^(R)适用。

相应的第一部分修正向量被分配给第一部分数据向量 d ^(R)(1)、也即具有g＝1的部分数据向量 d ^(R)(g)。

${\underset{\‾}{\mathrm{\Δ}}}^{\left(R\right)}\left(1\right)\∈C^{\left|N_1\right|\×1}|$

第一部分修正向量 Δ ^(R)(1)的元素是代表 g _1，1、 g _2，1、 g _3，1或者 g _4，1，其中该代表与根据图3的坐标系的原点最接近，并且对应于分别被分配给部分数据向量 d ^(R)(1)的元素的信息元素。对于根据图4的组形成，例如在利用

${\underset{\‾}{d}}_1^{\left(R\right)}={\underset{\‾}{v}}_3,{\underset{\‾}{d}}_4^{\left(R\right)}={\underset{\‾}{v}}_2,{\underset{\‾}{d}}_5^{\left(R\right)}={\underset{\‾}{v}}_1|$

的情况下第一部分修正向量 Δ ^(R)(1)是：

${\underset{\‾}{\mathrm{\Δ}}}^{\left(R\right)}\left(1\right)\left.\begin{array}{c}={({\underset{\‾}{\mathrm{\Δ}}}_1^{\left(R\right)}\left(1\right),{\underset{\‾}{\mathrm{\Δ}}}_2^{\left(R\right)}\left(1\right),{\underset{\‾}{\mathrm{\Δ}}}_3^{\left(R\right)}\left(1\right))}^T\\ ={({\underset{\‾}{\mathrm{\Δ}}}_{\left(1\right)}^{\left(R\right)}\left(1\right),{\underset{\‾}{\mathrm{\Δ}}}_{\left(4\right)}^{\left(R\right)}\left(1\right),{\underset{\‾}{\mathrm{\Δ}}}_{\left(5\right)}^{\left(R\right)}\left(1\right))}^T\\ ={({\underset{\‾}{g}}_{\mathrm{3,1}},{\underset{\‾}{g}}_{\mathrm{2,1}},{\underset{\‾}{g}}_{\mathrm{1,1}})}^T\end{array}\right|.$

这对应于根据图3所述的代表对信息单元的分配。

第一子发射信号 t ^(R)(1)、也即具有g＝1的子发射信号 t ^(R)(g)现在被如此形成，使得在将第一部分解调矩阵 D ₁应用到第一子发射信号 t ^(R)(1)时得出第一部分信号 i ^(R)(1)，其等于第一部分修正向量 Δ ^(R)(1)。

该要求与第一部分调制矩阵 M ₁一起导致第一子发射信号 t ^(R)(1)的下列计算：

t ^(R)(1)＝ M ₁ Δ ^(R)(1)。

通过使如此所形成的第一子发射信号 t ^(R)(1)与第一部分解调矩阵D ₁相乘得出第一子信号的期望值：

i ^(R)(1)＝ Δ ^(R)(1)|。

将第二部分解调矩阵 D ₂应用到第一子发射信号 t ^(R)(1)上得出第二部分信号：

i ^(R)(2)＝ D ₂ H t ^(R)(1)。

当然，第二部分信号 i ^(R)(2)的元素(其指数具有值n∈N₁)对应于期望值，而第二部分信号 i ^(R)(2)的其他元素表示干扰。

根据本发明，第二部分修正向量 Δ ^(R)(2)如下被确定，即第二部分修正向量 Δ ^(R)(2)和第二部分信号 i ^(R)(2)的相加导致第二部分信号 i ^(R)(2)的具有指数n∈N₂\N₁的元素被变换为分别被分配给正确的信息单元的最接近的代表。

Δ ^(R)(2)的对应于 Δ ^(R)(1)的元素的元素、也即具有指数n∈N₁的元素被设为零。

在图6中，针对

${\underset{\‾}{d}}_3^{\left(R\right)}={\underset{\‾}{v}}_3,{\underset{\‾}{d}}_6^{\left(R\right)}={\underset{\‾}{v}}_4|$

适用的情况，第二部分信号 i ^(R)(2)的元素和第二部分修正向量 Δ ^(R)(2)的元素的相加根据在图4中所示的组形成被映射。图6示出将复平面划分称按照图3的区域，其中为了清楚的原因只示出了两个代表。

第二部分信号 i ^(R)(2)的与实现 d ^(R)的第三或第六元素对应的元素i ₍₃₎ ^(R)(2)或 i ₍₆₎ ^(R)(2)在图6中位于区域G_2，3或G_3，2中。从基站NodeB的计算中得出：在分配有第三或第四信息单元 v ₃或 v ₄的代表中，区域G_4，2或G_3，3中的代表 g _4，2或 g _3，3是分别最接近的代表。下面，第二部分修正向量 Δ ^(R)(2)的相应元素 Δ ₍₃₎ ^(R)(2)或 Δ ₍₆₎ ^(R)(2)被如此计算，使得将第二部分信号 i ^(R)(2)的相应元素 i ₍₃₎ ^(R)(2)或 i ₍₆₎ ^(R)(2)变换为最近的代表 g _4，2或 g _3，3。

在图7中，由基站NodeB、也即由通过处理器PR控制的发射单元SE为该实施例所确定的第一和第二部分修正向量 Δ ^(R)(1)和 Δ ^(R)(2)作为列向量被示出。利用箭头将数字分配给每行，该数字说明相应的行对应于实现 d ^(R)的哪个元素、也即哪个指数n。

根据借助于上述准则所计算的第二部分修正向量 Δ ^(R)(2)如下计算第二子发射信号 t ^(R)(2)：

t ^(R)(2)＝ M ₂ Δ ^(R)(2)。

第一和第二子发射信号 t ^(R)(1)和 t ^(R)(2)的先前所述的计算导致：在发射第一和第二子发射信号 t ^(R)(1)和 t ^(R)(2)时，在第二部分数据向量 d ^(R)(2)中所包含的所有信息单元由移动台UE映射到正确的代表上。这等于是实现至取值空间的正确区域中的映射。有利地，第一和第二部分修正向量 Δ ^(R)(1)和 Δ ^(R)(2)通过本发明方法如此被选择，使得第一和第二子发射信号 t ^(R)(1)和 t ^(R)(2)以尽可能小的能量被发射，因为如上所述，第一和第二部分修正向量 Δ ^(R)(1)和 Δ ^(R)(2)使用最接近的正确区域的代表。

如针对最初两个迭代步骤所述的那样，用于确定子发射信号 t ^(R)(g)的迭代过程一直继续，直到所有子发射信号 t ^(R)(g)(g＝1…G)已经被确定，并且从所述子发射信号中可以通过求和来形成总发射信号 t ^(R)。

每个部分修正向量 Δ ^(R)(g)被选择得尽可能小，并且取决于：

- d的实现 d ^(R)，

-分配规则ZV、也即在(复平面的)取值空间中所确定的区域的形式以及在相应的区域中代表的位置，

-以及g-1个部分修正向量 Δ ^(R)(g′)(g’＝1…(g-1))，在第g个部分修正向量 Δ ^(R)(g)可以被确定之前，其必须被确定。

用于产生G个子发射信号 t ^(R)(g)的迭代过程显然也可以根据在图8中所示的Nassi-Shneiderman图表来描述。这种图表例如在I.Nassi.B.Shneiderman的“Flowchart techniques for structeredprogramming”(ACM SIGPLAN Notices，第8卷，1973，S.12-26)中被描述。

用于产生G个子发射信号 t ^(R)(g)的迭代过程保证每个子发射信号t ^(R)(g)对部分数据向量 d ^(R)(g′)(g′＜g)的元素(信息单元)的接收没有影响，也即子发射信号 t ^(R)(g)对这些元素不产生干扰。通过总发射信号t ^(R)将达到：实现 d ^(R)的所有元素 d _n ^(R)分别被分配给正确的且能量有利的代表，并从而也被分配给正确的信息单元。

向第一子发射信号 t ^(R)(1)提出以下条件，即其涉及具有最小能量的发射信号，以便获得期望的信号

d ^(R)(1)＝ Δ ^(R)(1)|，

而通过第一子发射信号 t ^(R)(1)所产生的、与部分数据向量 d ^(R)(g)(g＞1)的干扰同时不被考虑。由于该原因， t ^(R)(1)的能量效率相当高。在使用TxZF来产生发射信号的常规方法中，该干扰被消除。这随之出现了比第一子发射信号 t ^(R)(1)的能量效率更低的能量效率。利用TXZF的方法以及发射信号的能量效率的定义例如在P.W.Baier等人的“Modellingand optimization of receiver orient ed multi-user MIMOdownlinks for frequency selective channels”(Proc.10thInternational conference on Telecommunications(ICT′03)，第2卷，帕皮提，2003，S.1547-1554)中被描述。

第二子发射信号 t ^(R)(2)是具有以下限制条件的、以最小能量被发射的信号，即对于具有指数n∈N₁的元素不允许在解调器输出端处产生干扰，而对于具有指数n∈N_G\N₂的元素在解调器输出端处的干扰不被考虑。因此，与这在计算第一子发射信号 t ^(R)(1)时的情况相比，用于计算第二子发射信号 t ^(R)(2)的该条件更严格。

以上述论证为出发点，子发射信号 t ^(R)(g)的能量效率随着逐渐增加的g而具有降低的趋势。

首先示例性地针对一个基站NodeB和一个接收电台UE、也即移动台UE描述了本发明。但是，如果如在图9的第二无线电通信系统中所示的那样，基站NodeB借助于包括至少两个天线的天线装置AV将数据向量 c同时向多个移动台发射，所述多个移动台随后利用每一个同样包括至少两个天线的天线装置AV1…AVK(分别接收一个接收信号，则可以以相同的方式应用所给定的公式和实施方式。数据向量 c由K个子向量 c ^(k)(k＝1…K)组成，其中设有每个子向量，用于通过一个移动台UE_k来接收。对于每个移动台UE_k，基站NodeB已知各个传输信道 H ^(k)的相应传输特性。于是，总信道矩阵 H具有结构：

$\underset{\‾}{H}={({\underset{\‾}{H}}^{{\left(1\right)}^T}...{\underset{\‾}{H}}^{{\left(K\right)}^T})}^T|.$

接收信号分别在每个移动台UE_k处被接收，并且利用单个的解调矩阵 D ^(k)被解调。通过例如对所有移动台都相同的分配规则由每个移动台UE_k形成离散的接收向量

所有接收向量 得出整个传输系统的总接收向量。

当然，每个移动台UE_k也可以使用单个的分配规则。

由单个的解调矩阵 D ^(k)组成的、由基站确定的总解调矩阵 D是对角矩阵

D＝blockdiag( D ⁽¹⁾… D ^(K))|。

K个移动台UE_k有利的组形成通过考虑子向量 c ^(k)来得出。也就是说，按照移动台执行组形成。第一组B1由第一子数据向量 c ⁽¹⁾的为第一移动台UE_1所确定的元素组成，第二组B2由第一组B1的元素和第二子数据向量 c ⁽²⁾的为第二移动台UE_2所确定的元素组成。因此，组Bi由所有子数据向量 c ^(1′)、也即所有移动台UE_i′(i′＝1…i)的元素组成。因此，通过用k代替g和用K代替G来举出根据图9的K个移动台UE_k的例子而得出先前根据图1至8利用变量g和G所述的方法。

在基站NodeB和移动台UE_k之间的传输信道上的信道衰落可能显著不同。原因在于：基站NodeB和移动台UE_k之间的不同间距以及移动台UE_k的不同的阴影。移动台UE_k的信道矩阵 H ^(k)的元素的绝对值可以相差多个数量级。

对信道矩阵 H ^(k)的元素的绝对值的可能尺度是 H ^(k)的频谱标准。如果ρ( H ^(k)H H ^(k))|是矩阵 H ^(k)H H ^(k)的最大本征值

${\left|\right|{\underset{\‾}{H}}^{\left(k\right)}\left|\right|}_2=\sqrt{\mathrm{\ρ}\left({\underset{\‾}{H}}^{{\left(k\right)}^H}{\underset{\‾}{H}}^{\left(k\right)}\right)}|,$

则K个移动台UE_k被如此分组，使得

‖ H ⁽¹⁾‖₂≤‖ H ⁽²⁾‖₂≤…≤‖ H ^(K)‖₂|适用。

通过移动台UE_k的这种分组，子发射信号 t ^(R)(k)的能量随着增加的k而降低。在其他方面，子发射信号 t ^(R)(k)的能量效率由于迭代的产生过程随着增加的k而同时降低。这表示通过按照本发明的移动台UE_k的分组，特别是该子发射信号 t ^(R)(k)具有高的能量效率，其中该子发射信号由于强烈的信道衰落而也必须以大的能量被发射。由于该原因，在本发明方法中对总发射信号必要的发射能量明显小于在常规TxZF方法时的发射能量。

另外，如果代表所在的区域具有六边形结构、也即完整地彼此紧邻，则这对于本发明方法是特别有利的。

这在图10中示意性地针对四个L倍连贯区域G_m示出。各个六边形用G_m，p(m＝1，2，3或者4和p＝1…L)来表示。分别被分配给一个信息单元的代表g_m，p位于六边形G_m，p之一的中心。在该例子中有四个信息单元，其分别被分配给P个代表。由于清楚的原因，不是取值空间的所有4*p个区域都被示出。但是，应该通过在坐标系边缘只以部分形式示出的六边形来表示六边形结构超出所示区域的相应延续。

Claims (11)

1.用于在无线电通信系统中运行发射电台(NodeB)的方法，其中

-所述发射电台(NodeB)预定至少三个信息单元( d ^(R)； c)用于经由至少一个传输信道(Ch)同时向至少一个接收电台(UE；UE_1，...，UE_K)发射，

-所述发射电台(NodeB)具有一个信息，从所述信息中可以推断出：

●所述接收电台(UE；UE_1，...，UE_K)为接收信号采用哪种解调方法( D； D ⁽¹⁾，...， D ^(k)，

●所述接收电台(UE；UE_1，...，UE_K)采用哪种分配规则(ZV)，用于将信息单元 $({\underset{\‾}{\overset{^}{d}}}_{\mathrm{dis}};{\underset{\‾}{\overset{^}{c}}}_{\mathrm{dis}}^{\left(1\right)},...,{\underset{\‾}{\overset{^}{c}}}_{\mathrm{dis}}^{\left(K\right)})$ 分配给接收信号，和

●所述传输信道具有哪些传输特性( H； H ^(k))，

-所述发射电台(NodeB)将所述至少三个信息单元( d ^(R)； c)划分成至少两个组 其中所述组的至少之一包含多于一个的信息单元，

-在考虑信息( D，ZV， H； D ⁽¹⁾，...， D ^(k)，ZV， H ^(k))的情况下，所述发射电台(NodeB)为每个组

确定一个子发射信号( t ^(R)(g))，和

-所述发射电台(NodeB)从所述子发射信号( t ^(R)(g))形成总发射信号( t ^(R))，并且向所述至少一个接收电台(UE；UE_1，...，UE_K)发射。

2.按照权利要求1所述的方法，其中在组形成时，考虑信息单元( c ⁽¹⁾，...， c ^(K))至接收电台(UE_1，...，UE_K)的分配。

3.按照上述权利要求之一所述的方法，其中至少一个信息单元( d ^(R)； c)的所述分配规则(ZV)使用一个取值空间的至少两个区域接收信号在执行所述解调方法( D； D ⁽¹⁾，...， D ^(K))之后位于所述取值空间中。

4.按照上述权利要求之一所述的方法，其中所述子发射信号( t ^(R)(g))迭代地被确定，并且为了确定一个子发射信号( t ^(R)(g))，在先前的迭代步骤时所确定的子发射信号( t ^(R)(g))被考虑。

5.按照上述权利要求之一所述的方法，其中所述取值空间的区域由无缝隙的彼此紧邻的六边形构成。

6.按照上述权利要求之一所述的方法，其中所述子发射信号( t ^(R)(g))如此被形成，使得分别被传输的信息单元( d ^(R)； c ⁽¹⁾，...， c ^(K))的相互干扰被考虑。

7.按照上述权利要求之一所述的方法，其中所述总发射信号( t ^(R))如此被形成，使得所述子发射信号( t ^(R)(g))的相互干扰被考虑。

8.按照上述权利要求之一所述的方法，其中所述发射电台(NodeB)把要采用的解调方法( D； D ⁽¹⁾，...， D ^(K))用信令通知给至少一个接收电台(UE；UE_1，...，UE_K)。

9.按照权利要求1-7之一所述的方法，其中所述至少一个接收电台(UE；UE_1，...，UE_K)用信令通知所述发射电台(NodeB)：所述接收电台采用哪种解调方法( D； D ⁽¹⁾，...， D ^(K))。

10.按照上述权利要求之一所述的方法，其中所述发射电台(NodeB)和/或所述接收电台(UE；UE_1，...，UE_K)分别使用具有至少两个天线的天线装置(AV，AV1，...，AVK)。

11.无线电通信系统的发射电台(NodeB)，

-具有用于经由至少一个传输信道(Ch)同时向至少一个接收电台(UE；UE_1，...，UE_K)发射至少三个信息单元( d ^(R)； c)的装置(SE)，

-具有用于存储信息( D，ZV， H； D ⁽¹⁾，...， D ^(K)，ZV， H ^(k))的装置(SE)，从所述信息中可以得出：

●所述接收电台(UE；UE_1，...，UE_K)为接收信号采用哪种解调方法( D； D ⁽¹⁾，...， D ^(K))，

●所述接收电台(UE；UE_1，...，UE_K)采用哪种分配规则(ZV)，用于将信息单元 $({\underset{\‾}{\overset{^}{d}}}_{\mathrm{dis}};{\underset{\‾}{\overset{^}{c}}}_{\mathrm{dis}}^{\left(1\right)},...,{\underset{\‾}{\overset{^}{c}}}_{\mathrm{dis}}^{\left(K\right)})$ 分配给接收信号，和

●所述传输信道具有哪些传输特性( H； H ^(k))，

-具有用于将所述至少三个信息单元( d ^(R)； c)划分成至少两个组

的装置(SE)，其中所述组的至少之一包含多于一个的信息单元，

-具有用于在考虑信息( D，ZV， H； D ⁽¹⁾，...， D ^(K)，ZV， H ^(k))的情况下为每个组

确定一个子发射信号( t ^(R)(g))的装置(SE)，和

-具有用于从所述子发射信号( t ^(R)(g))形成总发射信号( t ^(R))的装置(SE)，和具有用于向至少一个接收电台(UE；UE_1，...，UE_K)发射所述总发射信号( t ^(R))的装置(SE)。

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