DE602004003728T2

DE602004003728T2 - Drahtloses Kommunikationssystem und Verfahren zum Maximieren der Sendekapazität unter Nutzung von mehreren Antennen

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Publication number: DE602004003728T2
Application number: DE602004003728T
Authority: DE
Inventors: Sung-jin 439-1201 Cheongmyeong Maeul Kim; 100-081 2/F Science & Tech. Tower N. Jianjun Haidian District Li; Ho-Jin Kim; Eung-sun 201-904 Hwanggol Maeul Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2024-02-18
Also published as: EP1447925B1; CN1297079C; KR20040074340A; EP1447925A2; CN1523785A; DE602004003728D1; KR100571862B1; US20040224725A1; US7406337B2; EP1447925A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein drahtloses Kommunikationssystem und ein Verfahren unter Verwendung mehrerer Antennen, und insbesondere ein drahtloses Kommunikationssystem und ein Verfahren unter Verwendung mehrerer Antennen, bei dem ein Übertragungsdurchsatz in einem System mit mehreren Benutzern durch Einsatz eines HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) maximiert werden kann.
Im Gegensatz zu herkömmlichen drahtlosen POS-Kommunikationssystemen (Personal Communication Service) übertragen drahtlose Kommunikationssysteme der nächsten Generation Daten mit einer höheren Geschwindigkeit. Zum Übertragen von Paketen in Hochgeschwindigkeit durch eine Abwärtsverbindung (Downlink) hat das Partnerschaftsprojekt der 3. Generation (3GPP, 3rd Generation Partnership Project), eine Standardisierungsorganisation für den asynchronen Modus geführt von Europa und Japan eine HSDPA-Technik standardisiert, und die 3GPP2, eine Standardisierungsorganisation für den synchronen Modus, geführt von den Vereinigten Staaten von Amerika hat eine 1 × EV-DO/V-Technik (1 × Evolution Data Only/Voice) standardisiert.
Die beiden Standardorganisationen haben HSDPA für reibungslose Internetdienste und Webdienste vorgeschlagen. Die HSDPA-Technik ist auf einen Spitzendurchsatz sowie einen mittleren Durchsatz optimiert, wodurch reibungslose Übertragung von Paketen wie Daten sowie Leitungsübertragung wie Sprachkommunikation erreicht werden.
Zum Implementieren der HSDPA-Technik werden fundamental eine adaptive Modulations- und Codiertechnik (AMC, Adaptive Modulation and Coding), eine hybride automatische Wiederholungsanfragetechnik (HARQ, Hybrid Automatic Repeat Request) und eine Diversitätsschedulingtechnik für mehrere Benutzer benötigt. Außerdem ist eine effiziente Mehrantennentechnik erforderlich, um die Begrenzung einer gegebenen Bandbreite zu überwinden. Diese Techniken sind auf der Internet-Site des 3GPP, www.3gpp.org beschrieben und ausführlich im offiziellen Dokument TR25.858 in http://www.3gpp.org/tb/ran/ranl/specs.htm. Das offizielle Dokument TR25.858 trägt den Titel "Physical Layer Aspects of UTRAN (UMTS Radio Access Network) High Speed Downlink Packet Access" und ist von Ghosh und Amitabha herausgegeben.
Bei der Diversitätsschedulingtechnik für mehrere Benutzer werden Kanäle, durch die Benutzer Pakete anfordern, zurückgemeldet, eine Mobilstation auf einem Kanal in einem Bestzustand der zurückgemeldeten Kanäle erfasst und die Pakete bevorzugt zur erfassten Mobilstation übertragen, so dass ein Diversitätseffekt mit verstärktem Signal-Rausch-Verhältnis (SNR, Signal-to-Noise Ratio) erreicht werden kann. Eine Diversitätsordnung, die den Grad der Diversitätsverstärkung angibt, entspricht der Anzahl von Benutzern, die gleichzeitig Pakete anfordern.
Die Mehrantennentechnik, die die Beschränkung der Bandbreite überwindet, verwendet eine geometrische Raumachse, wenn sie durch Beamforming verwendet wird, und deshalb kann die Einschränkung der verfügbaren Bandbreiten in einer Frequenzachse überwunden werden. Zur Vergrößerung der Bandbreite in der Frequenzachse wird eine Nullingtechnik verwendet. Beamforming ist ein Prozess, der Nulling unter Verwendung einer Korrelation zwischen Antennen durchführt, die nahe beieinander stehen, zum Beispiel voneinander durch einen Abstand von λ/2 getrennt sind (wobei λ eine Wellenlänge ist). Nulling ist eine Technik zum Konditionieren von Antennengewichten, so dass w₁ ^Hh₂ = 0 und w₂ ^Hh₁ = 0 erfüllt ist, so dass ein bei einem ersten Benutzer empfangenes Signal r₁ keine Daten d₂ eines zweiten Benutzers enthält, während ein bei dem zweiten Benutzer empfangenes Signal r₂ keine Daten d₁ des ersten Benutzers enthält. r1 = (d1w1 H + d2w2 H)h1 + n1 = (d1w1 H + 0)h1 + n1 r2 = (d1w1 H + d2w2 H)h2 + n2 = (0 + d2w2 H)h2 + n2 (1)
Hier bezeichnen w₁ und w₂ Matrizen, die jeweils Gewichte darstellen, h₁ und h₂ bezeichnen Kanäle und n₁ und n₂ bezeichnen mit den entsprechenden Empfangssignalen r₁ und r₂ vermischte Störungen. H bedeutet Hermite.
Wenn Kanalbedingungen konfiguriert werden, um Gewichte zu bilden, die die Formel (1) erfüllen, kann der Einfluss auf andere Benutzerkanäle vollständig eliminiert werden, so dass die Übertragungskapazität im Wesentlichen verdoppelt werden kann. Theoretisch ist Nulling immer möglich, wenn die Anzahl an weiteren Benutzern in einem Beamformingsystem für das Nulling eines weniger ist als die Summe der Anzahl an Benutzern, die Signalübertragung anfordern, und die Anzahl an Antennen. Ein solcher idealer Zustand kann jedoch erreicht werden, wenn zwischen Antennen vollständige Korrelation vorliegt und sich nur Phasen der Antennen voneinander unterscheiden. Dementsprechend ist es sehr schwierig, eine Beamforming-Nulling-Technik in einem drahtlosen Kommunikationssystem zu implementieren. In Diversitätssystemen mit zahlreichen Antennen zur Behebung der Kanalüberblendung ist jedoch kaum Korrelation zwischen Antennen vorhanden, da Antennen zum Beispiel um 10 λ voneinander entfernt sind. Folglich ist es schwierig, eine übliche Nullingtechnik einzusetzen, die zum Beamforming bei Diversitätssystemen anwendbar ist.
Wenn zahlreiche Benutzer vorhanden sind, die gleichzeitig Daten zu einer Basisstation übertragen möchten, wird üblicherweise Übertragung mit mehreren Benutzern unter Verwendung orthogonaler Spreizcodes verwendet. Selbst bei einem Verfahren unter Verwendung orthogonaler Spreizcodes tritt mehrfache Überblendung auf, was zu einer Selbstinterferenz (SI) zwischen mehreren Codes und Mehrfachzugriffinterferenz führt. Als Folge davon wird ein Nullingeffekt aufgrund eines Spreizcodes reduziert, und deshalb ist die Leistung merklich verschlechtert. Dementsprechend ist es erforderlich, die Nullingtechnik bei mehreren Antennen im Diversitätsmodus anzuwenden.
Die folgende Beschreibung betrifft eine Mehrantennentechnik im Diversitätsmodus.
Typischerweise sind drahtlose Kommunikationssysteme so konfiguriert, dass zahlreiche Mobilstationen miteinander durch eine einzige Basisstation kommunizieren. Zur Hochgeschwindigkeitsübertragung von Daten in solchen drahtlosen Kommunikationssystemen ist es notwendig, Verlust aufgrund einer Charakteristik eines drahtlosen Kommunikationskanals, wie Fading (Überblendung) und Interferenz für jeden Benutzer zu minimieren. Fading kann die Amplitude eines Empfangssignals um einige dB bis einige Dutzend dB reduzieren. Zum Ausschalten des Fading werden eine Reihe von Diversitätstechniken verwendet.
Codemultiplex-Vielfachzugriff (CDMA, Code Division Multiple Access) verwendet üblicherweise einen Rake-Empfänger, der Diversitätsempfang mit Delay-Spread eines Kanals durchführt. Der Rake-Empfänger setzt eine Empfangsdiversitätstechnik zum Empfangen von Mehrwegsignalen ein. Eine solche Diversitätstechnik zeigt jedoch das Problem, dass es nicht funktioniert, wenn der Delay-Spread gering ist.
Diversität wird grob in Raumdiversität und Zeitdiversität eingeteilt. Raumdiversität verwendet zahlreiche Antennen. Zeitdiversität verwendet Interferenz und Codierung und wird üblicherweise für einen Doppler-Spreizkanal verwendet. Es ist jedoch schwierig, Zeitdiversität in einem langsamen Doppler-Kanal zu verwenden. Allgemein wird Raumdiversität verwendet, um Fading in einem Innneraumkanal mit einem kleineren Delay-Spread und in einem Fußgängerkanal, der ein langsamer Dopp ler-Kanal ist, zu überwinden. Raumdiversität verwendet zwei oder mehr Antennen, so dass, wenn ein durch eine Antenne empfangenes Signal aufgrund von Fading geschwächt wird, das Signal durch eine andere Antenne empfangen werden kann. Raumdiversität wird gemäß des eingesetzten Antennentyps in Sendediversität und Empfangsdiversität unterteilt. Es ist in Hinblick auf Installationsort und Kosten schwierig, Empfangsantennendiversität in einer Mobilstation zu installieren, und deshalb wird empfohlen, Sendeantennendiversität in einer Basisstation zu verwenden.
Sendeantennendiversität wird eingeteilt in geschlossene Sendediversität, bei der eine Basisstation Abwärtskanalinformation empfängt, die von einer Mobilstation zurückgemeldet wird, und offene Sendediversität, bei der kein Feedback von einer Mobilstation zu einer Basisstation erfolgt. Bei der Sendediversität misst eine Mobilstation die Phase und Amplitude eines Kanals und ermittelt ein optimales Gewicht. Eine Basisstation sendet verschiedene Pilotsignale durch entsprechende Antennen, um die Amplitude und Phase eines Kanals zu messen. Die Mobilstation misst die Amplitude und Phase des Kanals unter Verwendung eines Pilotsignals und ermittelt ein optimales Gewicht auf Grundlage der gemessenen Amplitude und Phase des Kanals.
Bei Mehrantennensystemen, die Diversität anwenden, sind Sendegruppenantennen(TxAA)-Modus 1 und TxAA-Modus 2 geschlossene Sendediversität mit zwei Antennen. TxAA-Modus 1 und TxAA-Modus 2 sind durch 3GPP standardisiert, das eine europäische und japanische International Mobile Telecommunications (IMT-2000) Standardisierungsorganisation ist, und als Version Release (R) 99 verbreitet. TxAA-Modus 1, vorgeschlagen von Nokia, gibt nur eine Phasendifferenz zwischen zwei Antennen als Rückmeldung. TxAA-Modus 2, vorgeschlagen von Motorola, gibt die Phasen und Verstärkungen von zwei Antennen als Rückmeldung. TxAA-Modus 1 und Modus 2 sind in der von der 3GPP defi nierten Spezifikation offenbart, die eine Standardisierungsorganisation für UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) ist, das der Standard der europäischen IMT-2000 ist.
Im TxAA-Modus 1 oder Modus 2 unter Verwendung der geschlossenen Sendediversität werden adaptive Gruppenantennen verwendet und verschiedene komplexe Gewichte werden bei entsprechenden Antennen angewendet. Ein komplexes Gewicht ist ein Wert, der sich auf einen Sendekanal bezieht. Zum Beispiel wird w = h als das komplexe Gewicht verwendet, wobei "w" ein Sendegruppenantennengewichtsvektor ist und "h" ein Vektor ist, der einen Sendegruppenkanal darstellt.
In drahtlosen Kommunikationssystemen unter Verwendung von Frequenzdivisionsduplex (FDD) unterscheiden sich die Charakteristiken eines Sendekanals von denen eines Empfangskanals. Dementsprechend muss Sendekanalinformation von einer Mobilstation zur Basisstation zurückgemeldet werden, um einen Sendekanal in einer Basisstation zu erfassen. Für diesen Feedbackvorgang sind TxAA-Modus 1 und Modus 2 so ausgelegt, dass eine Mobilstation Gewichtsinformation an eine Basisstation sendet und die Basisstation Kanalinformation aus der Gewichtsinformation ermittelt. Im TxAA-Modus 1 wird in Information zu einem Gewicht w = [|w₁|exp(jθ₁), |w₂|exp(jθ₂)], die zu jeder Antenne multipliziert wird, nur eine Phasendifferenz θ₁ – θ₂ in zwei Bits quantisiert und zurückgemeldet. Dementsprechend beträgt die Phasengenauigkeit π/2 und ein maximaler Quantisierungsfehler ist π/4. Zu Steigerung der Feedbackeffizienz wird eine Verfeinerung durch Fortschreibung eines von zwei Bits in jedem Feedback vorgenommen. Zum Beispiel können zwei Bits kombiniert werden zu {b(2k), b(2k – 1)} und {b(2k), b(2k + 1)}. Hier ist "b" ein Bit, das in jedem Schlitz zurückgemeldet wird, und 2k, 2k – 1 und 2k + 1 bezeichnen eine Feedbacksequenz von Bits. Im TxAA-Modus 2 werden sowohl Phase und Verstärkung, die Gewichtsinformation bilden, zurückgemeldet. Eine Phase wird in drei Bits zurückgemeldet und eine Verstärkung wird in einem Bit zurückgemeldet. Dementsprechend beträgt die Phasengenauigkeit π/4 und ein maximaler Quantisierungsfehler ist π/8. Zu Steigerung der Feedbackeffizienz wird eine progressive Verfeinerung durch Fortschreiben eines von vier Bits in jedem Feedback vorgenommen. Bei einem Verfeinerungsverfahren wird jedes Bit Werte einer orthogonalen Basis. In einem progressiven Verfeinerungsverfahren ist eine solche Regel jedoch nicht definiert.
Systeme unter Verwendung von Diversität sind mit den Charakteristiken eines Raumkanals harmonisiert, um kohärente Übertragung zu ermöglichen. Folglich kann proportional zur Anzahl an Antennen, SNR zunehmen und Fading überwunden werden. Wenn zusätzlich eine Nullingtechnik angewendet wird, kann der Übertragungsdurchsatz erhöht werden.
Die Nullingtechnik kann jedoch nur bei einem Beamformingverfahren angewendet werden, bei dem ein Abstand zwischen Antennen auf einen bestimmten Wert begrenzt ist. Deshalb ist es schwierig, die Nullingtechnik für mehrere Diversitätsantennen zu verwenden, die weit voneinander entfernt stehen. Dementsprechend sind Mehrfachdiversitätsantennensysteme für Sprachübertragung so strukturiert, dass sie die Nullingtechnik aussetzen. Mit anderen Worten, wenn der Abstand zwischen Antennen zunimmt, nimmt die Korrelation zwischen den Antennen ab. Als Folge davon ist eine Kanalwechselperiode umgekehrt proportional zu einer maximalen Doppler-Frequenz. In einem vorhandenen Sprachkommunikationssystem ist ein von einem Benutzer in einer einzigen Rahmendauer genutzter Kanal nicht fest sondern veränderlich, und deshalb ist es unmöglich, Nulling bei einem festen Kanal anzuwenden. Darüber hinaus wird im CDMA die Antennenanzahl viel größer als die Anzahl gleichzeitiger Benutzer und übersteigt dann den Freiheitsgrad beim Nulling zahlreicher Antennen, d. h. die Antennenanzahl – 1. Dementsprechend ist es schwierig, die Nullingtechnik bei einem herkömmlichen Diversitätsverfahren unter Verwendung zahlreicher Antennen anzuwenden.
Deshalb ist ein drahtloses Kommunikationssystem mit zahlreichen Sende/Empfangsantennen gewünscht, das mit TxAA-Modus 1 und Modus 2 kompatibel ist und das ein Rahmengrößenproblem und ein Problem in Bezug auf die Differenz zwischen der Antennenanzahl und der Benutzeranzahl überwindet.
EP 1143636 beschreibt ein drahtloses Kommunikationssystem mit Feedback. Der Sender weist eine Mehrzahl von Sendeantennen auf und der Empfänger ebenfalls. Der Empfänger schätzt den Zustand eines Kanals, wählt eine Anzahl von Basisvektoren, ermittelt Gewichte, extrahiert einen Gewichtsfaktor, der eine objektive Funktion maximiert und überträgt die Feedbackinformation zurück.
WO 02/33850 beschreibt ein Beamformungsverfahren, das mit zahlreichen Mobilstationen verwendet werden kann. Zunächst wird eine Mehrzahl von Gewichtsvektoren übertragen und anschließend wird der zu jedem Zeitpunkt beste Vektor in einem Feedbacknetzwerk verwendet.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Die vorliegende Erfindung stellt ein drahtloses Kommunikationssystem und ein Verfahren unter Verwendung zahlreicher Antennen zur Verfügung, die Durchführung eines Nullingprozesses bei zahlreichen Diversitätsantennen in einem HSDPA-System ermöglichen, durch Feedback von Information zu einem Kanalzustand von jeder Mobilstation zu einer Basisstation unter Verwendung eines Ablaufs von Erweitern eines Diversitätsschedulingverfahrens für mehrere Benutzer auf einer Raumachse, Auswählen eines Gewichts, das eine bestimmte Bedingung erfüllt ausgehend vom Diversitätsscheduling für mehrere Benutzer und Anwenden des gewählten Gewichts bei Sendeantennen, so dass ein Spitzendurchsatz garantiert werden kann.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Mobilstation gemäß Anspruch 15 zur Verfügung gestellt, die ein Benutzersignal mit Mehrfachbenutzersignalen von einer Basisstation empfängt.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Basisstation gemäß Anspruch 19 zur Verfügung gestellt, die ein Benutzersignal ausgehend von Mobilstationindexinformation zur Kanalauswahl und Information zum Signalinterferenz-Rausch-Verhältnis (SINR, Signal Interference to Noise Ratio) ausgewählter Kanäle verarbeitet.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur drahtlosen Kommunikation gemäß Anspruch 22 zur Verfügung gestellt.
Die obigen und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser ersichtlich aus einer ausführlichen Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen, in denen:
1 ein Blockdiagramm eines drahtlosen Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 ein detailliertes Blockdiagramm einer Signalübertragungseinheit von 1 ist;
3 ein detailliertes Blockdiagramm einer Feedbacksignalerzeugungseinheit von 1 ist;
4 ein Beispiel einer Funktion einer in 3 gezeigten Quadraturgewichtssatzklassifizierungseinheit darstellt;
5 ein Diagramm einer Ausführungsform eines in 3 gezeigten Kalkulators für Signalinterferenz-zu-Rauschverhältnis (SINR) ausgehend von der in 4 dargestellten Funktion ist; und
6 ein detailliertes Blockdiagramm einer in 1 gezeigten Feedbacksignalverarbeitungseinheit ist.
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm eines drahtlosen Kommunikationssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das drahtlose Kommunikationssystem beinhaltet eine Basisstation 100 und eine Mehrzahl von Mobilstationen 120 und 130, die mit der Basisstation 100 durch Mehrfachkanäle 110 kommunizieren. Die Basisstation 100 weist eine Signalübertragungseinheit 101, eine Feedbacksignalverarbeitungseinheit 102 und zwei oder mehr Übertragungsantennen (nicht gezeigt) zur Signalübertragung auf. Jede der Mobilstationen 120 und 130 weist eine Signalempfangseinheit 121, eine Feedbacksignalerzeugungseinheit 122 und eine oder mehrere Empfangsantennen (nicht gezeigt) auf.
Die Feedbacksignalverarbeitungseinheit 102 der Basisstation 100 verarbeitet ein Signal, das von der Feedbacksignalerzeugungseinheit 122 jeder der Mobilstationen 120 und 130 zurückgemeldet ist. Die Signalübertragungseinheit 101 wählt Kanäle zur Verwendung zur Signalübertragung unter Bezugnahme auf bestimmte Information, die von der Feedbacksignalverarbeitungseinheit 102 ausgegeben ist, steuert die Übertragungsleistung und Modulation und Codiervorgang, sendet Signale unter Verwendung eines Beamformingverfahrens. Gemäß dem Beamformingverfahren verarbeitet die Signalübertragungseinheit 101 die zu übertragenden Signale unter Verwendung eines bestimmten Verfahrens, wendet Gewichte darauf an und überträgt dann das Signal durch eine Mehrzahl von Antennen. Hier sind Kanäle für Mobilstationen voneinander unterschieden.
Die Signalempfangseinheit 121 erfasst ein Signal durch Ausführen eines Prozesses wie Entspreizen mit unterschiedlichen Verzögerungen, der bei den jeweiligen Signalen angewendet wird, die durch die Kanäle ausgewählt von der Signalübertragungseinheit 101 über Mehrwege empfangen sind. Die Feedbacksignalerzeugungseinheit 122 schätzt Kanalcharakteristiken aus Pilotsignalen, die durch Empfangsantennen empfangen sind, erzeugt verschiedene Arten von Information ausgehend von den geschätzten Kanalcharakteristiken und meldet die Information an die Basisstation 100 zurück.
Die Funktion jedes Elements wird unten ausführlich mit Bezug zu den 2 bis 6 beschrieben.
2 ist ein detailliertes Blockdiagramm der Signalübertragungseinheit 101. Die Signalübertragungseinheit 101 beinhaltet einen Kanalselektor 200, eine Leistungs- und Modulationscodiersteuereinheit (P-AMC) 210, eine Spreizspektrumeinheit 220, eine Gewichtsmultiplikationseinheit 230, eine Addiereinheit 240 und eine Antenneneinheit 250.
Der Kanalselektor 200 wählt N Kanäle aus Hochgeschwindigkeitsabwärtskanälen (HS-DSCH, High-Speed Downlink Shared Channels) HS-DSCH, bis HS-DSCH_k aus K Mobilstationen gemäß einem Auswahlsignal {k_c(k)|k = 1, ..., N}, das von der Feedbacksignalverarbeitungseinheit 102 empfangen ist. Es werden ausgehend von der Kanalqualitätsinformation (CQI, Channel Quality Information) N Kanäle ausgewählt, um die Übertragungskapazität zu maximieren.
Die P-AMC-Steuereinheit 210 weist N P-AMC-Steuerungen 211 und 212 auf, deren jede die Leitung jedes Kanals steuert, der vom Kanalselektor 200 ausgewählt ist, und moduliert und codiert die Kanäle. Modulation wird unter Verwendung bestimmter Modulationsbefehle a_m[k_c(k)|k = 1, ..., N] durchgeführt, die von der Feedbacksignalverarbeitungseinheit 102 ausgegeben sind. Ein Modulationsbefehl gibt ein Modulationsverfahren für jeden Kanal an, zum Beispiel Quadraturphasenumtastung (QPSK, Quadrature, Phase Shift Keying) oder 16-Quadraturamplitudenmodulation (16-QAM). Codierung bedeutet Fehlerkorrekturcodierung für die N HS-DSCH gemäß einer bestimmten Codierrate {c[k_c(k)]|k = 1, ..., N}, die von der Feedbacksignalverarbeitungseinheit 102 ausgegeben ist. Die Leistung wird gesteuert durch Multiplizieren der Quadratwurzel jedes Leistungswerts, der von der Feedbacksignalverarbeitungseinheit 102 ausgegeben ist, {E^1/2[k_c(k)]|k = 1, ..., N}, mit jedem der N HS-DSCH. Dementsprechend wird ein Signal {x[k_c(k)] = E^1/2[k_c(k)]·s[k_c(k)](i)|k = 1, ..., N} von jeder der P-AMC-Steuerungen 211 und 212 ausgegeben. Hier ist s[k](i) i-te Symboldaten eines k-ten Benutzers, die moduliert und codiert sind.
Die Spreizspektrumeinheit 220 weist N Spektrenspreizer 221 und 222 auf. Jeder der N Spektrenspreizer 221 oder 222 bearbeitet das von einer entsprechenden P-AMC-Steuerung 211 und 212 ausgegebene Signal x[k_c(k)) mit einem Spreizsignal {a[k_c(k), i](t)|k = 1, ..., N} gemäß Formel (2). Hier ist a[k, i](t) eine Antwort zu einem Zeitpunkt "t" auf das Spreizsignal für die i-ten Symboldaten des k-ten Benutzers.
Hier ist T eine Länge eines einzelnen Symbols, K_SF ist die Ordnung eines Spreizfilters, p(t) ist eine Funktion einer Chipimplusform, T_c ist eine Länge eines Chips und c[k, i](j) ist ein j-ter Chip eines Spreizspektrum codes für die i-ten Symboldaten des k-ten Benutzers. Spreizspektrumcodesequenzen {c[k, i](j)|j = 1, ..., K_SF} sind so konfiguriert, dass eine Spektrumcodesequenz eines k-ten Benutzers zu denen anderer Benutzer orthogonal ist oder der k-te Benutzer dieselbe Charakteristik wie andere Benutzer besitzt, wobei K_SF einen Wert von 1 oder einen höheren Wert aufweist.
Die Gewichtsmultiplikationseinheit 230 weist eine Mehrzahl von Gewichtsmultiplikatoren 231, 232, 233 und 234 auf, die N Gewichte mit den Signalen multiplizieren, die von den N Spektrumspreizern 211 bzw. 222 ausgegeben sind. Hier ist N die Anzahl an Antennen. Mit anderen Worten, jedes der Gewichte {w_Tx[k_c(k), n]|n = 1, ..., N, k = 1, ..., N} wird mit jedem der Spreizsignale multipliziert, die aus den entsprechenden N Spektrumspreizern 221 und 222 für die N Übertragungsantennen in der Basisstation 100 ausgegeben sind. Danach gibt jeder der Gewichtsmultiplikatoren 231 bis 234 ein Signal {w_Tx[k_c(k), n]·x_c[k_c(k)](t)|n = 1, ..., N, k = 1, ..., N} aus.
Die Addiereinheit 240 weist N Addierer 241 und 242 auf, deren jeder die von der Gewichtsmultiplikationseinheit 230 ausgegebenen Signale entsprechend jeder der N Antennen und ein Pilotsignal jeder Antenne, {PICH_n| = 1, ..., N} addiert. Die Antenneneinheit 250 überträgt von der Addiereinheit 240 ausgegebene Signale
jeweils durch die N Antennen.
Die Signalempfangseinheit 121 jeder der Mobilstationen 120 und 130 empfängt Signale, in die unterschiedliche Kanalcharakteristiken gemischt werden, nachdem die Signale von der Signalübertragungseinheit 102 der Basisstation 100 über den Mehrfachkanal 110 übertragen sind.
Ein durch jede Mobilstationempfangsantenne empfangenes Signal kann ausgedrückt werden durch
eine Kanalantwort für ein Übertragungssignal x_w(t) gemäß einer Mehrwegkanalcharakteristik
und n(t) ist.
Hier ist M die Anzahl an Mobilstationempfangsantennen, L ist die Anzahl der Mehrwege und h[m, n, l] ist eine Kanalantwort entsprechend einer n-ten Basisstationübertragungsantenne, einer m-ten Mobilstationempfangsantenne und einem l-ten Pfad.
Die Signalempfangseinheit 121 entspreizt des empfangene Signal durch Anwenden unterschiedlicher Verzögerungen auf entsprechende Pfade und multipliziert das entspreizte Signal mit Gewichten, die die SINR-Charakteristik des entspreizten Signals reflektiert.
Hier wird Entspreizung gemäß Formel (3) durchgeführt. y[m, l0] = ∫∞–∞ r[m](t + d(l0)Tc)a[k0, 0](t)dt (3)wobei ...
Hier ist k₀ = k_c(1), das einen ersten Benutzer angibt, E_d = E[k_c(1)], das die Summe der Leistungen der ersten Benutzerkanäle angibt, l₀ gibt eine Fingeranzahl des RAKE-Empfängers der Mobilstation an, d(l₀) gibt einen Chipverzögerungswert eines l₀-ten Fingers an und n'[m](t) gibt Rauschen an, das von einer m-ten Mobilstationempfangsantenne empfangen und durch Entspreizung extrahiert ist.
Das Eigensignal y_d[m](t), das Selbstinterferenzsignal y_SI[m](t) und das Interferenzsignal mehrerer Benutzer y_MAI[m](t), das beim Entspreizen gemäß Formel (3) erzeugt wird, kann durch Formel (4) ausgedrückt werden.
Das gemäß der Formeln (3) und (4) erhaltene entspreizte Signal kann durch Formel (5) ausgedrückt werden.
Hier sind m = 1, ..., M und l₀ = 0, ..., L₀ – 1.
Das entspreizte Signal kann mit Gewichten {w_Rx[m, l₀]|m = 1, ..., M, l₀ = 0, ..., L₀ – 1} kombiniert werden, die die SINR-Charakteristik jedes Pfads gemäß Formel (6) reflektieren.
Hier sind w_Rx = [w_Rx[1,0]w_Rx[2,0] ... w_Rx[1,1]w_Rx[2,1] ... w_Rx[M, L₀ – 1]]^T und y_Rx = [y[1,0]y[2,0] ... w[1,1]w[2,1] ... w[M, L₀ – 1]]^T. In jedem Signal ist entweder ein Gewicht w_Tx oder ein Gewicht {w_Tx.l} als Faktor ausgedrückt, weil ein für ein Eigensignal und ein Eigeninterferenzsignal verwendetes Basisstationübertragungsgewicht sich von dem unterscheidet, das für eine anderes Benutzerinterferenzsignal verwendet wird, und sie werden durch w_Tx bzw. {w_Tx.l} dargestellt, die zueinander orthogonal sind.
Das SINR kann nach Formel (7) berechnet werden.
Gemäß der in Formel (6) ausgedrückten Kombination wird ein Signal
erfasst. Hier ist w_Rx[m, l] ein Gewicht, das bei jedem Finger, jeder Empfangsantenne in einer Mobilstation angewendet wird, und unterscheidet sich von einem Gewicht w_Tx, das bei einer Basisstationübertragungsantenne angewendet wird.
Die Feedbacksignalerzeugungseinheit 122 jeder der Mobilstationen 120 und 130 extrahiert Pilotsignale aus den empfangenen Signalen, schätzt Mehrantennenmehrwegkanalcharakteristiken aus den extrahierten Pilotsignalen, führt bestimmte Prozesses gemäß der geschätzten Mehrwegkanalcharakteristiken mehrerer Antennen durch, so dass bestimmte Information erzeugt wird, und überträgt die bestimmte Information an die Feedbacksignalverarbeitungseinheit 102 der Basisstation 100. Eine solche Funktion der Feedbacksignalerzeugungseinheit 122 wird unten ausführlich beschrieben.
3 ist ein detailliertes Blockdiagramm der Feedbacksignalerzeugungseinheit 122. Wie in 3 gezeigt ist, weist die Feedbacksignalerzeugungseinheit 122 eine Kanalcharakteristikschätzeinrichtung 300, eine Quadraturgewichtssatzklassifizierungseinrichtung 320, eine SINR-Berechnungseinheit 330, eine Kapazitätsberechnungseinheit 340, eine Spitzenkapazitätsauswahleinheit 350 und eine Informationsfeedbackeinheit 360 auf.
Die Kanalcharakteristikschätzeinrichtung 300 schätzt Mehrwegkanalcharakteristiken mehrerer Antennen
das heißt, Kanalinformation der ersten Mobilstation 120 unter Verwendung eines Pilotsignals. Hier ist M die Anzahl der Mobilstationempfangsantennen, N die Anzahl der Basisstationantennen und L die Anzahl der Pfade.
In Bezug auf l Gewichtsvektoren {w(i)|i = 1, ..., l} mit einem Umfang von N, gruppiert die Quadraturgewichtssatzklassifizierungseinrichtung 320 Gewichtsvektoren, die zueinander orthogonal sind, in einen einzigen Satz. Die Anzahl an Gewichtsvektoren, die in jedem Satz enthalten sind, ist gleich der Anzahl N an Übertragungsantennen. Gewichte, die jeden Gewichtsvektor bilden, sind Werte, über die sich die Basisstation 100 und die Mobilstationen 120 und 130 im voraus einigen, und die in Form einer Tabelle vorbereitet sein können. 4 stellt ein Beispiel einer solchen Funktion der Quadraturgewichtssatzklassifizierungseinrichtung 320 dar. Es sei zum Beispiel angenommen, dass l = 9, und die Gewichtsvektoren sind w(1) = e_x = (1,0,0), w(2) = e_y = (0,1,0), w(3) = e_z = (0,0,1), w(4) = (e_y + e_z)/2^1/2, w(5) = (e_y – e_z)/2^1/2, w(6) = (e_x + e_z)/2^1/2, w(7) = (e_x – e_z)/2^1/2, w(8) = (e_x + e_y)/2^1/2 und w(9) = (e_x – e_y)/2^1/2. Die Quadraturgewichtssatzklassifizierungseinrichtung 320 gruppiert die Gewichtsvektoren in Sätze {w(1), w(2), w(3)}, {w(1), w(4), w(5)}, {w(2), w(6), w(7)} und {w(3), w(8), w(9)}, gibt die Gewichtsvektorsätze an SINR-Kalkulatoren 331 und 332 und gibt Sätze von Indices der entsprechenden Gewichtsvektoren, d. h. {1,2,3}, {1,4,5}, {2,6,7} und {3,8,9} an die Spitzenkapazitätsauswahleinheit 350 aus.
Die SINR-Berechnungseinheit 330 beinhaltet so viele SINR-Kalkulatoren 331 und 332 wie es der Anzahl an Sätzen entspricht, die von der Quadraturgewichtssatzklassifizierungseinrichtung 320 klassifiziert sind. Jeder der SINR-Kalkulatoren 331 und 332 empfängt Gewichtsvektoren, die in jedem Satz Gewichtsvektoren enthalten sind, die von der Quadraturgewichtssatzklassifizierungseinrichtung 320 ausgegeben werden. 5 ist ein Diagramm einer Ausführungsform des SINR-Kalkulators 331 ausge hend von der in 4 dargestellten Funktion. Wie in 5 gezeigt ist, berechnen der erste bis dritte SINR-Kalkulator 3310, 3311 und 3312 jeweils ein SINR unter Verwendung der Formel (7) oder Formel (8), als die Formel (7) umgeschrieben wird, der von der Kanalcharakteristikabschätzeinheit 300 eingegebenen Kanalcharakteristik und einem von der Quadraturgewichtssatzklassifizierungseinrichtung 320 eingegebenen Gewichtssatz {w_Tx, {w_Tx, l}}. Zum Beispiel berechnet der erste SINR-Kalkulator 3310 ein SINR unter Verwendung von w_Tx = w(1) und {w_Tx, l} = {w(2), w(3)}. Der zweite SINR-Kalkulator 3311 berechnet ein SINR unter Verwendung von w_Tx = w(2) und {w_Tx, l} = {w(1), w(3)}. Der dritte SINR-Kalkulator 3312 berechnet ein SINR unter Verwendung von w_Tx = w(3) und {w_Tx, l} = {w(1), w(2)}.
Die Kapazitätsberechnungseinheit 340 beinhaltet so viele Kapazitätskalkulatoren 341 und 342 wie es der Anzahl an SINR-Kalkulatoren 331 und 332 entspricht. Jeder der Kapazitätskalkulatoren 341 und 342 berechnet N Kapazitäten aus N SINRs, die von jedem der SINR-Kalkulatoren 331 und 332 ausgeben sind, ausgehend von einem Shannon-Ausdruck {log₂[1 + SINR(k)]|k = 1, ..., N} und summiert die berechneten N Kapazitäten.
Die Spitzenkapazitätsauswahleinheit 350 beinhaltet einen Spitzenselektor 351, einen SINR-Selektor 352 und einen Indexselektor 353. Der Spitzenselektor 351 vergleicht Ausgabewerte der Kapazitätskalkulatoren 341 und 342 und wählt einen Spitzenwert. Der SINR-Selektor 352 gibt die vom SINR-Kalkulator 331 oder 332 empfangenen N SINRs {SINR[n]|n = 1, ..., N} entsprechend dem vom Spitzenselektor 351 ausgewählten Spitzenwert aus. Der Indexselektor 353 gibt die Indices {i[n]|n = 1, ..., N} von Gewichten, die vom Spitzenselektor 351 aus den von der Quadraturgewichtssatzklassifizierungseinrichtung 320 empfangenen Indices ausgewählt sind, zur Informationsfeedbackeinheit 360.
Die Informationsfeedbackeinheit 360 konvertiert die SINRs und die von der Spitzenkapazitätsauswahleinheit 350 ausgegebenen Indices in ein Feedbacksignal, das zur Übertragung geeignet ist und schickt das Feedbacksignal zur Feedbacksignalverarbeitungseinheit 102 der Basisstation 100.
Die Feedbacksignalverarbeitungseinheit 102 kombiniert die empfangenen Indices und SINRs für jede Mobilstation, so dass Feedbackinformation wiederhergestellt wird, und führt bestimmte Prozesse an der Feedbackinformation durch, um verschiedene Arten von Information zu erzeugen, die auf Übertragungsantennen angewendet wird.
6 ist ein detailliertes Blockdiagramm der Feedbacksignalverarbeitungseinheit 102. Die Feedbacksignalverarbeitungseinheit 102 beinhaltet einen Feedbackinformationsanalysator 500, eine Gewichtsklassifizierungseinrichtung 510, eine Spitzenauswahleinheit 520, eine Quadraturkombinationseinheit 530, eine Kapazitätsgeneratoreinheit 540 und einen Spitzenkapazitätsselektor 550.
Der Feedbackinformationsanalysator 500 analysiert Feedbacksignale, die von den entsprechenden Mobilstationen 120 und 130 empfangen sind, und extrahiert SINRs und Gewichtsindices.
Die Gewichtsklassifizierungseinrichtung 510 kombiniert SINRs und Gewichtsindices mit Mobilstationen und klassifiziert die kombinierten Ergebnisse {i[k, n], SINR([k, n])} für eine k-te Mobilstation mit den Gewichtsindices {i[k, n]}. Danach entsprechen eine Mehrzahl von SINRs einem einzigen Index.
Die Spitzenauswahleinheit 520 beinhaltet eine Mehrzahl von Spitzenselektoren 521 und 522, deren jeder ein Spitzen-SINR aus der Mehrzahl von SINRs auswählt, die jedem Index entsprechen.
In Bezug auf jeden Gewichtsindex und die SINRs, die dem Gewichtsindex entsprechen, kombiniert die Quadraturkombinationseinheit 530 Gewichtsvektoren, die den Gewichtsindices {i[k, n]} entsprechen und zueinander orthogonal sind, in einen einzigen Satz, wie es in 4 gezeigt ist, und gibt einen Satz SINRs entsprechend jedem Satz der Gewichtsvektoren an die Kapazitätsgeneratoreinheit 540.
Die Kapazitätsgeneratoreinheit 540 beinhaltet so viele Kapazitätsgeneratoren 541 und 542 wie es der Anzahl von SINR-Sätzen entspricht, die von der Quadraturkombinationseinheit 530 ausgegeben sind. Jeder der Kapazitätsgeneratoren 541 und 542 errechnet Kapazitäten für die SINRs, die in jedem Satz enthalten sind, ausgehend vom Shannon-Ausdruck und summiert die errechneten Kapazitäten.
Der Spitzenkapazitätsselektor 550 vergleicht die summierten Ergebnisse, die von den Kapazitätsgeneratoren 541 und 542 ausgegeben sind, so dass ein Spitzenwert ausgewählt wird, und erzeugt Leistungs- und Modulationscodierinformation unter Verwendung der Indices von Gewichtsvektoren entsprechend dem ausgewählten Spitzenwert, den Gewichtsvektoren w_Tx[k_c(k), n] = w[i(k_c(k))] und den entsprechenden SINRs. Zur Erzeugung von Leistungs- und Modulationscodierinformation ausgehend von SINRs, kann jede Art von herkömmlichem Verfahren verwendet werden, wie ein Verfahren unter Verwendung einer Tabelle. Die erzeugte Leistungs- und Modulationscodierinformation wird zur Signalübertragungseinheit 101 der Basisstation 100 ausgegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten Mobilstationen Quadraturgewichtsvektoren, die Abwärtscharakteristiken von mehreren Antennen und Mehrwegkanälen reflektieren, und Quadraturkombinationen von SINRs, die der Kanalzustandsinformation entsprechend, die Orthogonalität reflektieren, und melden Quadraturgewichtsvektoren und Quadraturkombination von SINRs an eine Basisstation zurück, die aus den erhaltenen Quadraturvektoren und Quadraturkombinationen von SINRs einen Spitzendurchsatz geben können. Dann wählt die Basisstation eine Kombination entsprechend einem Spitzendurchsatz aus den Kombinationen von Gewichten, was einen Nullingprozess ermöglicht, und gibt die ausgewählte Kombination an Übertragungsantennen, so dass der Übertragungsdurchsatz von Hochgeschwindigkeitsabwärtskanälen HSDCH maximiert wird. Insbesondere bei Übertragung mit N Basisstationantennen, N Antennen jeder Mobilstation und K Mobilstationen, kann die Übertragungskapazität theoretisch auf ein Maximum des N·log₂(1 + SNR·K)-fachen gesteigert werden (wobei SNR ein Signal-Rausch-Verhältnis ist), so dass eine Shannon-Kapazität erreicht werden kann.

Claims

Drahtloses Kommunikationssystem umfassend: eine Basisstation (100), die bestimmte Gewichtsvektoren auf Signale anwendet und die Signale durch eine Mehrzahl von Übertragungsantennen (250) überträgt; und eine Mobilstation (120), die die Signale empfängt und verarbeitet, worin die Mobilstation (120) umfasst: eine Signalempfangseinheit (121), die die Signale verarbeitet; und eine Feedbacksignalerzeugungseinheit (122), die Kanalcharakteristiken, über die die Signale übertragen sind, von den Signalen abschätzt und Feedbackgewichtsindices von Gewichtsvektoren, die in einem Satz Gewichtsvektoren enthalten sind und gewichtete Kanalinformation an die Basisstation; dadurch gekennzeichnet, dass die Signale Signale mehrerer Benutzer sind; eine Mehrzahl von Mobilstationen (120, 130) vorhanden sind; und dadurch, dass die Feedbacksystemerzeugungseinheit in jeder Mobilstation (120, 130) eine Mehrzahl von Gewichtsvektoren zum Anwenden auf die Kanalschätzcharakteristiken in eine Mehrzahl von Sätzen klassifiziert, so dass zueinander orthogonale Vektoren in einen einzigen Satz klassifiziert werden, um einen Satz auszuwählen, der eine Übertragungskapazität unter den klassifizierten Sätzen maximiert.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 1, worin die Anzahl von in jedem Satz enthaltenen Gewichtsvektoren gleich der Anzahl von Übertragungsantennen ist.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 1 oder 2, worin die von der Feedbacksignalerzeugungseinheit zurückgeführten Gewichtsindices als Information verwendet werden, die die bestimmten Gewichtsvektoren in der Basisstation bestimmt.
Drahtloses Kommunikationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Feedbacksignalerzeugungseinheit umfasst: eine Kanalschätzeinrichtung (300), die die Kanalcharakteristiken abschätzt; eine Quadraturgewichtssatzklassifizierungseinrichtung (320), die eine bestimmte Anzahl von Vektoren aus der Mehrzahl von Gewichtsvektoren, die zueinander orthogonal sind, in einen einzigen Satz gruppiert und die Gewichtsindices der Gewichtsvektoren jedes Satzes ausgibt; eine Mehrzahl von Kalkulatoren (331, 332) für Signalinterferenz-zu-Rauschverhältnis (SINR, signal interference to noise ratio), deren jeder in jedem Satz enthaltene Gewichtsvektoren in die Kanalcharakteristiken einsetzt und SINRs unter Verwendung der gewichteten Kanalcharakteristiken berechnet; eine Mehrzahl von Kapazitätskalkulatoren (341, 342), die jeweils der Mehrzahl von SINR-Kalkulatoren entsprechen, und deren jeder Übertragungskapazitäten unter Verwendung von SINRs berechnet, die jeweils von jedem SINR-Kalkulator erhalten sind und summiert die Übertragungskapazitäten; eine Spitzenkapazitätsauswahleinheit (350), die einen Kapazitätskalkulator auswählt, der eine Spitze der summierten Übertragungskapazitäten ergibt, und SINRs ausgibt, die von einem SINR-Kalkulator empfangen sind, entsprechend dem ausgewählten Kapazitätskalkulator und Gewichtsindices entsprechend dem ausgewählten Kapazitätskalkulator; und eine Informationsfeedbackeinheit (360), die die SINRs und die Gewichtsindices, die von der Spitzenkapazitätsauswahleinheit empfangen sind, zur Basisstation zurückführt.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 4, worin die Basisstation (100) und die Mobilstationen (120) die selbe Tabelle umfassen, in der Indices jeweils Gewichtsvektoren entsprechen.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 4 oder 5, worin die Basisstation (100) ferner eine Feedbacksignalverarbeitungseinheit umfasst, die Gewichtsindices und SINRs, die von den Mobilstationen empfangen sind, mit den Mobilstationen klassifiziert, die klassifizierten SINRs mit den Gewichtsindices umklassifiziert, ein Spitzen-SINR aus den klassifizierten SINRs auswählt, Gewichtsvektoren entsprechend der Gewichtsindices in eine Mehrzahl von Sätzen klassifiziert, einen Satz auswählt, der eine Spitzenübertragungskapazität unter den Sätzen ergibt, Gewichtsindices ausgibt, die im ausgewählten Satz enthalten sind und bestimmte Arten von Information, gemessen von den Gewichtsindices und dem Spitzen-SINR.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 6, worin die Anzahl von in jedem Satz enthaltenen Gewichtsvektoren gleich der Anzahl an Übertragungsantennen ist.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 6 oder 7, worin die Feedbacksignalverarbeitungseinheit umfasst: einen Feedbackinformationsanalysator (500), der die Gewichtsindices und die SINRs, die von den Mobilstationen empfangen sind, mit den Mobilstationen (120, 130) klassifiziert; eine Gewichtsklassifizierungseinrichtung (510), die die klassifizierten SINRs mit den Gewichtsindices umklassifiziert; eine Mehrzahl von Spitzenselektoren (521, 522), deren jeder ein Spitzen-SINR unter den umklassifizierten SINRs auswählt; eine Quadraturkombinationseinheit (530), die Gewichtsvektoren unter den Gewichtsvektoren, die den Gewichtsindices entsprechen, die zueinander orthogonal sind, in einen einzigen Satz kombiniert; eine Mehrzahl von Kapazitätsgeneratoren (541, 542), deren jeder Übertragungskapazitäten von Spitzen-SINRs berechnet, die Gewichtsindices von Gewichtsvektoren entsprechen, die in jedem Satz enthalten sind und die berechneten Übertragungskapazitäten summiert; und einen Spitzenkapazitätsselektor (550), der einen Spitzenwert unter den Werten auswählt, die von den Kapazitätsgeneratoren ausgegeben sind und Gewichtsindices ausgibt, die in einem Satz enthalten sind, entsprechend dem ausgewählten Spitzenwert, Mobilstationindices und Leistungs- und Modulationscodierinformation, die von den Spitzen-SINRs erhalten ist.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 8, worin die Basisstation eine Signalübertragungseinheit umfasst, die Signale mehrerer Benutzer durch die Mehrfachübertragungsantennen überträgt, wobei die Signalübertragungseinheit umfasst: einen Kanalselektor (200), der Kanäle entsprechend der Mobilstationindices, die vom Spitzenkapazitätsselektor ausgegeben sind, unter einer Mehrzahl von Kanälen auswählt; eine Mehrzahl von Leistungs- und Modulationscodiersteuerungen (211, 212), die Leistungen der ausgewählten Kanäle steuern und die ausgewählten Kanäle modulieren und codieren, entsprechend der Leistungs- und Modulationscodierinformation, die vom Spitzenkapazitätsselektor ausgegeben ist; eine Mehrzahl von Spektrumspreizern (221, 222), die von entsprechenden Leistungs- und Modulationscodiersteuerungen ausgegebene Signale unter Verwendung bestimmter Spreizsignale spreizen; und einen Signalprozessor (230, 240), der so viele Übertragungsantennengewichte, wie die Anzahl der Übertragungsantennen auf von jedem Spektrumspreizer ausgegebene Signale anwendet, die gewichteten Signale der Übertragungsantenne für jede Übertragungsantenne summiert und Summationsergebnisse ausgibt.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 9, worin jeder der Spektrumspreizer (221, 222) eine Spreizspektrumcodesequenz {c[k, i](j)|j = 1, ..., K_SF} als das bestimmte Spreizsignal verwendet und die Spreizspektrumcodesequenz so konfiguriert ist, dass die Spektrumcodesequenz des k-ten Benutzers orthogonal zu anderen Benutzern ist oder der k-te Benutzer die selbe Charakteristik wie andere Benutzer aufweist, wo K_SF einen Wert von 1 oder einen höheren Wert aufweist.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 9 oder 10, worin die Übertragungsantennengewichte den Gewichtsindices entsprechen, die vom Spitzenkapazitätsselektor ausgegeben sind.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 9, 10 oder 11, worin die Signalempfangseinheit jeder Mobilstation die empfangenen Signale mehrerer Benutzer durch Anwenden verschiedener Verzögerungen auf entsprechende Pfade entspreizt, und Gewichte anwendet, die SINR-Charakteristiken der entspreizten Signale mehrerer Benutzer für jeden Pfad reflektieren.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 6, worin die Basisstation eine Signalübertragungseinheit umfasst, die das Signal mehrerer Benutzer durch die Mehrfachübertragungsantennen übe trägt, wobei die Signalübertragungseinheit umfasst: einen Kanalselektor (200), der Kanäle entsprechend Mobilstationindices, die von der Feedbacksignalverarbeitungseinheit ausgegeben sind, unter einer Mehrzahl von Kanälen auswählt; eine Mehrzahl von Leistungs- und Modulationscodiersteuerungen (211, 212), die entsprechend der bestimmten Arten von Information, die von der Feedbacksignalverarbeitungseinheit ausgegeben sind, Leistungen entsprechender Kanäle steuern und ausgewählte Kanäle modulieren und codieren; eine Mehrzahl von Spektrumspreizern (221, 222), die von den entsprechenden Leistungs- und Modulationscodiersteuerungen ausgegebene Signale unter Verwendung von Spreizsignalen spreizen; und einen Signalprozessor (230, 240), der so viele Übertragungsantennengewichte wie die Anzahl der Übertragungsantennen auf von jedem Spektrumspreizer ausgegebene Signale anwendet, die gewichteten Übertragungsantennensignale für jede Übertragungsantenne summiert und die Summationsergebnisse ausgibt.
Drahtloses Kommunikationssystem nach Anspruch 13, worin die Signalempfangseinheit jeder Mobilstation die empfangenen Signale mehrerer Benutzer durch Anwenden verschiedener Verzögerungen auf jeden Pfad entspreizt, und Gewichte anwendet, die SINR-Charakteristiken der entspreizten Signale mehrerer Benutzer für jeden Pfad reflektieren.
Mobilstation, die ein Benutzersignal empfängt, das Signale von einer Basisstation (100) enthält, wobei die Mobilstation (120) umfasst: eine Signalempfangseinheit (121), die das Benutzersignal verarbeitet; und eine Feedbacksignalerzeugungseinheit (122), die Kanalcharakteristiken, über die die Signale übertragen sind, aus den Signalen abschätzt, eine Mehrzahl von Gewichtsvektoren, die auf die Kanalschätzcharakteristiken angewendet werden in eine Mehrzahl von Sätzen klassifiziert, so dass zueinander orthogonale Vektoren in einen einzigen Satz klassifiziert werden, wählt aus den klassifizierten Sätzen einen Satz aus, der eine Übertragungskapazität maximiert, und führt Indices von Gewichtsvektoren, die im ausgewählten Satz enthalten sind, und gewichtete Kanalinformation, die von gewichteten Kanalcharakteristiken erhalten ist, entsprechend dem ausgewählten Satz zur Basisstation zurück.
Mobilstation nach Anspruch 15, worin die Anzahl Gewichtsvektoren, die in jedem Satz enthalten sind, gleich der Anzahl Übertragungsantennen ist, die in der Basisstation enthalten sind.
Mobilstation nach Anspruch 15 oder 16, worin die Gewichtsvektoren gleich den Gewichtsvektoren sind, die in der Basisstation verwendet werden.
Mobilstation nach Anspruch 17, worin die Feedbacksignalerzeugungseinheit umfasst: eine Kanalcharakteristikabschätzeinheit (300), die die Kanalcharakteristik abschätzt; eine Quadraturgewichtssatzklassifizierungseinrichtung (320), die eine bestimmte Anzahl von Vektoren aus der Mehrzahl von Gewichtsvektoren, die zueinander orthogonal sind, in einen einzigen Satz gruppiert und die Gewichtsindices der Gewichtsvektoren jedes Satzes ausgibt; eine Mehrzahl von Kalkulatoren (331, 332) für Signalinterferenz-zu-Rauschverhältnis (SINR, signal interference to noise ratio), deren jeder in jedem Satz enthaltene Gewichtsvektoren in die Kanalcharakteristiken einsetzt, Leistung jeder gewichteten Kanalcharakteristik berechnet und SINRs unter Verwendung der gewichteten Leistung berechnet; eine Mehrzahl von Kapazitätskalkulatoren (341, 342), die jeweils der Mehrzahl von SINR-Kalkulatoren entsprechen, und deren jeder Übertragungskapazitäten unter Verwendung von SINRs berechnet, die jeweils von jedem SINR-Kalkulator erhalten sind, und die Übertragungskapazitäten summiert; eine Spitzenkapazitätsauswahleinheit (350), die einen Kapazitätskalkulator auswählt, der eine Spitze der summierten Übertragungskapazitäten ergibt, und SINRs ausgibt, die von einem SINR-Kalkulator empfangen sind, entsprechend dem ausgewählten Kapazitätskalkulator und Gewichtsindices entsprechend dem ausgewählten Kapazitätskalkulator; und eine Informationsfeedbackeinheit (360), die die SINRs und die Gewichtsindices, die von der Spitzenkapazitätsauswahleinheit empfangen sind, zur Basisstation zurückführt.
Basisstation, die ein Benutzersignal ausgehend von Mobilstationindexinformation zur Kanalauswahl und Signalinterferenzzu-Rauschverhältnisinformation (SINR) ausgewählter Kanäle verarbeitet, wobei Information von einer Mehrzahl von Mobilstationen zurückgeführt wird, und das verarbeitete Zugangssignal durch eine Mehrzahl von Antennen überträgt, wobei die Basisstation umfasst: eine Feedbacksignalverarbeitungseinheit (102), die Indices und SINRs, die von den Mobilstationen empfangen sind, mit den Mobilstationen klassifiziert, und eine Signalübertragungseinheit (101), die Kanäle auswählt, über die die Benutzersignale übertragen werden, unter Verwendung der bestimmten Arten von Information, die von der Feedbacksignalverarbeitungseinheit ausgegeben ist, die Benutzersignale moduliert und codiert, die Benutzersignale unter Anwendung von Gewichtsvektoren, die den jeweiligen ausgewählten Kanälen entsprechen, auf das Benutzersignal verarbeitet und das verarbeitete Benutzersignal durch die Antennen überträgt; dadurch gekennzeichnet, dass die Feedbacksignalverarbeitungseinheit (102) so angeordnet ist, dass sie die klassifizierten SINRs mit den Gewichtsindices umklassifiziert, so dass ein Spitzen-SINR aus den klassifizierten SINRs ausgewählt wird, so dass die Gewichtsvektoren entsprechend der Gewichtsindices in eine Mehrzahl von Sätzen klassifiziert werden, derart dass zueinander orthogonale Vektoren in einen einzigen Satz klassifiziert werden, so dass unter den Sätzen ein Satz ausgewählt wird, der eine Spitzenübertragungskapazität ergibt, Mobilstationindices und bestimmte Arten von Information gemessen aus dem Spitzen-SINR, die dem ausgewählten Satz entsprechen, ausgegeben werden.
Basisstation nach Anspruch 19, worin die Feedbacksignalverarbeitungseinheit (102) umfasst: einen Feedbackinformationsanalysator (500), der die Gewichtsindices und die SINRs für jede Mobilstation klassifiziert, die von den Mobilstationen empfangen sind; eine Gewichtsklassifizierungseinrichtung (510), die die klassifizierten SINRs mit den Gewichtsindices umklassifiziert; eine Mehrzahl von Spitzenselektoren (521, 522), deren jeder ein Spitzen-SINR unter den umklassifizierten SINRs auswählt; eine Quadraturkombinationseinheit (530), die Gewichtsvektoren unter den Gewichtsvektoren, die den Gewichtsindices entsprechen, die zueinander orthogonal sind, in einen einzigen Satz kombiniert; eine Mehrzahl von Kapazitätsgeneratoren (541, 542), deren jeder Übertragungskapazitäten von Spitzen-SINRs berechnet, die Gewichtsindices von Gewichtsvektoren entsprechen, die in jedem Satz enthalten sind, und die berechneten Übertragungskapazitäten summiert; und einen Spitzenkapazitätsselektor (550), der einen Spitzenwert unter den Werten auswählt, die von den Kapazitätsgeneratoren ausgegeben sind, und Gewichtsindices ausgibt, die in einem Satz enthalten sind, entsprechend dem ausgewählten Spitzenwert, Mobilstationindices und Leistungs- und Modulationscodierinformation, die von den Spitzen-SINRs erhalten ist.
Basisstation nach Anspruch 19, worin die Signalübertragungseinheit umfasst: einen Kanalselektor (200), der Kanäle entsprechend der Mobilstationindices, die von der Feedbacksignalverarbeitungseinheit ausgegeben sind, aus einer Mehrzahl von Kanälen auswählt; eine Mehrzahl von Leistungs- und Modulationscodiersteuerungen (211, 212), die Leistungen der ausgewählten Kanäle steuern und die ausgewählten Kanäle modulieren und codieren, entsprechend der bestimmten Arten von Information, die von der Feedbacksignalverarbeitungseinheit ausgegeben sind; eine Mehrzahl von Spektrumspreizern (221, 222), die von den entsprechenden Leistungs- und Modulationscodiersteuerungen ausgegebene Signale unter Verwendung bestimmter Spreizsignale spreizen; und einen Signalprozessor (230, 240), der Gewichtsvektoren entsprechend der jeweiligen ausgewählten Kanäle auf Signale anwendet, die von jedem Spektrumspreizer ausgegeben sind, die gewichteten Signale für jede Übertragungsantenne summiert und Summationsergebnisse durch die jeweiligen entsprechenden Antennen ausgibt.
Drahtloses Kommunikationsverfahren umfassend: eine Basisstation (100), die Signale mehrerer Benutzer durch eine Mehrzahl von Übertragungsantennen (250) überträgt; eine Mobilstation (110), die die Signale mehrerer Benutzer empfängt und verarbeitet; Abschätzen von Charakteristiken von Kanälen, durch deren jeden Signale mehrerer Benutzer übertragen werden, aus den erfassten Signalen mehrerer Benutzer; Klassifizieren einer Mehrzahl von Gewichtsvektoren, die auf die gemessenen Kanalcharakteristiken angewendet werden, in Sätze derart, dass eine bestimmte Anzahl von Gewichtsvektoren, die zueinander orthogonal sind, in einen einzigen Satz gruppiert werden; Anwenden jedes Gewichtsvektors, der in jedem Satz enthalten ist, auf die Kanalcharakteristiken, so dass gewichtete Kanalcharakteristiken erzeugt werden und Auswählen eines Satzes, der eine Übertragungskapazität maximiert, ausgehend von den gewichteten Kanalcharakteristikenjedes Satzes; und Zurückführen von Indices der Gewichtsvektoren, die im ausgewählten Satz enthalten sind und gewichteter Kanalinformation, die aus den gewichteten Kanalcharakteristiken erhalten ist, entsprechend dem ausgewählten Satz.
Drahtloses Kommunikationsverfahren nach Anspruch 22, worin die in der Mobilstation verwendeten Gewichtsvektoren gleich den in der Basisstation verwendeten sind.
Drahtloses Kommunikationsverfahren nach Anspruch 23, ferner umfassend: Klassifizierung von Gewichtsindices und gewichteter Kanalinformation, die von einer Mehrzahl von Mobilstationen empfangen sind, mit den Mobilstationen in der Basisstation; Umklassifizieren der gewichteten Kanalinformation mit den Gewichtsindices; Auswählen gewichteter Spitzenkanalinformation von jeder umklassifizierten gewichteten Kanalinformation entsprechend jedem Gewichtsindex und Klassifizieren von Gewichtsvektoren entsprechend den Gewichtsindices in Sätze durch Kombinieren einer bestimmten Anzahl von Vektoren, die zueinander orthogonal sind, in einen einzigen Satz; Auswählen eines Satzes, der die Übertragungskapazität maximiert, ausgehend von der gewichteten Spitzenkanalinformation entsprechend Gewichtsvektoren, die in jedem Satz enthalten sind; und Ausgeben von Mobilstationindices, die zum ausgewählten Satz gehören, und bestimmter Arten von Information gemessen aus der gewichteten Spitzenkanalinformation entsprechend dem ausgewählten Satz.
Drahtloses Kommunikationsverfahren nach Anspruch 24, worin die gewichtete Kanalinformation ein Signalinterferenz-zu-Rauschverhältnis (SINR) angibt, und die bestimmten Arten von Information Leistungs-, Modulations- und Codierinformation sind.
Drahtloses Kommunikationsverfahren nach Anspruch 25, ferner umfassend: Auswählen von Kanälen, die den Mobilstationindices entsprechen, aus einer Mehrzahl von Kanälen in der Basisstation; Steuerung der Leistung jedes der ausgewählten Kanäle und Modulieren und Codieren der ausgewählten Kanäle entsprechend der Leistungs-, Modulations- und Codierinformation; Spreizen von Signalen, die durch die leistungsgesteuerten, modulierten und codierten Kanäle übertragen sind, unter Verwendung bestimmter Spreizsignale; und Anwenden von Gewichtsvektoren entsprechend der ausgewählten Kanäle auf das Spreizsignal, Summieren der gewichteten Signale für jede Übertragungsantenne und Ausgeben eines Ergebnisses der Summierung der Signale durch jede entsprechende Übertragungsantenne.