TW201328232A - 波束成形器及用於波束成形的方法 - Google Patents

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Abstract

本文涉及自適應發射波束成形。描述了一種用於從幾種不同功率限制中選擇一種來標準化複波束權重組的方法和設備的實施方式。具體地，該方法和設備的實施方式根據用來對被複波束權重組加權了的發射信號所承載的資訊進行編碼的編碼率，來選擇功率限制。功率限制的適當選擇可以改善接收器處的解碼後的發射信號的位元錯誤率或區塊錯誤率。

Description

波束成形器及用於波束成形的方法
本申請總體涉及波束成形(beamforming)，更具體地，涉及自適應發射波束成形。
發射波束成形是一種信號處理技術，這種技術在發射器上採用兩個以上的天線來增加接收器處的信號與干擾加雜訊比(SINR)，從而增加從發射器到接收器通訊的資料比例。發射波束成形的基本操作是從兩個以上天線的每一個中發射相同的信號至接收器。但不同的波束權重(或波束權重組)被應用於從每個天線發射的信號。
為提高接收器處的SINR，不同的波束權重(或波束權重組)的值並非隨意選擇的。相反，它們是根據在發射器和接收器之間傳輸信號的無線通道的相關知識確定的。一旦確定下來，不同波束權重(或波束權重組)可被標準化(歸一化)以確保發射器的固定總發射功率。但這種標準化可通過幾種不同的方式進行(根據不同的功率限制)且，根據採用的方法，發射至並在接收器上解碼的資料的位元錯誤率(BER)或區塊錯誤率(BLER)也有所不同。
因此，需要一種如何選擇標準化技術來標準化不同波束權重(或波束權重組)的方法和設備，以改善接收器處解碼的資料的BER或BLER。
(1)一種波束成形器，包括：權重計算器，被配置為根據發射器處的M個天線與接收器處的一個天線之間的估測通道來確定M個權重組，其中，所述M個權重組 中的每一個對應於所述發射器處的M個天線中的不同的一個，並被用於對用來從所述發射器處的M個天線中的與所述權重組對應的不同的一個發射的F個源符號進行加權；以及，標準化器，被配置為在功率限制下標準化所述M個權重組，所述功率限制是根據用來對映射至所述F個源符號的資訊進行編碼的編碼率來確定的。
(2)根據(1)所述的波束成形器，其中，所述標準化器被配置為當所述編碼率低於臨界值時，在每符號每天線(PSPA)功率限制下標準化所述M個權重組，以及所述標準化器被配置為當所述編碼率高於所述臨界值時，在每音調每天線(PTPA)功率限制下標準化所述M個權重組。
(3)根據(2)所述的波束成形器，其中，所述臨界值是根據所述估測通道的信號雜訊比、頻率選擇性和/或延遲擴展中的至少一個來確定的。
(4)根據(1)所述的波束成形器，其中，所述標準化器被配置為當所述編碼率低於臨界值時，在每符號(PS)功率限制下標準化所述M個權重組，以及，所述標準化器被配置為當所述編碼率高於所述臨界值時，在每音調(PT)功率限制下標準化所述M個權重組。
(5)根據(4)所述的波束成形器，其中，所述臨界值是根據所述估測通道的信號雜訊比、頻率選擇性和/或延遲擴展中的至少一個來確定的。
(6)根據(1)所述的波束成形器，其中，所述編碼率是自適應的。
(7)根據(1)所述的波束成形器，其中，所述接收 器處的天線為虛擬化天線。
(8)根據(1)所述的波束成形器，其中，所述發射器位於用戶裝置處，且所述接收器位於基地台處。
(9)根據(8)所述的波束成形器，其中，所述用戶裝置和所述基地台被配置為根據電氣與電子工程師學會802.16e標準和第三代合作夥伴計畫長期演進技術標準中的至少一個來運行。
(10)一種方法，包括：根據發射器處的M個天線與接收器處的一個天線之間的估測通道來確定M個權重組，其中，所述M個權重組中的每一個對應於所述發射器處的M個天線中的不同的一個，並被用於對用來從所述發射器處的M個天線中的與所述權重組對應的不同的一個發射的F個源符號進行加權；在功率限制下標準化所述M個權重組，所述功率限制是根據用來對映射至所述F個源符號的資訊進行編碼的編碼率來確定的。
(11)根據(10)所述的方法，其中，標準化所述M個權重組進一步包括：當所述編碼率低於臨界值時，在每符號每天線(PSPA)功率限制下標準化所述M個權重組；以及當所述編碼率高於所述臨界值時，在每音調每天線(PTPA)功率限制下標準化M個權重組。
(12)根據(11)所述的方法，進一步包括：根據所述估測通道的信號雜訊比、頻率選擇性和/或延遲擴展中的至少一個來確定所述臨界值。
(13)根據(10)所述的方法，其中，標準化所述M個權重組進一步包括：當所述編碼率低於臨界值時，在每符號(PS)功率限制下標準化所述M個權重組；以及，當 所述編碼率高於所述臨界值時，在每音調(PT)功率限制下標準化所述M個權重組。
(14)根據(13)所述的方法，進一步包括：根據所述估測通道的信號雜訊比、頻率選擇性和/或延遲擴展中的至少一個來確定所述臨界值。
(15)根據(10)所述的方法，其中，所述編碼率是自適應的。
(16)根據(10)所述的方法，其中，所述接收器處的天線是虛擬化天線。
(17)根據(10)所述的方法，其中，所述發射器位於用戶裝置處，且所述接收器位於基地台處。
(18)根據(17)所述的方法，其中，所述用戶裝置和所述基地台被配置為根據電氣與電子工程師學會802.16e標準和第3代合作夥伴計畫長期演進技術標準中的至少一個來運行。
在下文中，為便於完全理解本發明，闡述了許多具體細節。然而，對本領域技術人員而言顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節的情況下實踐包括結構、系統和方法的本發明。本文中的描述和表示型態是由本領域的有經驗的或熟練的技術人員所使用的一般手段，以便將其工作的本質最有效地傳達給本領域的其他技術人員。在其他情況下，為避免對本發明的各方面造成不必要的混淆，並未詳細描述眾所周知的方法、程式、部件和電路。
本說明書中提及的“一個實施方式”“實施方式”“範例性實施方式”等表示所說明的實施方式可以包括特定特徵 、結構或特性，但並非每個實施方式都必須包括特定特徵、結構或特性。此外，這些短語並不一定指代同一個實施方式。另外，當結合實施方式說明特定特徵、結構或特性時，應指出本領域的技術人員可將這些特徵、結構或特性與無論本發明是否明確說明的其他實施方式結合起來。
本文結合終端描述了各個方面，該終端也可被稱為例如用戶單元、用戶站、行動台、移動裝置、遠端站、遠端終端、存取終端、用戶終端、用戶裝置或用戶設備。
1.綜述
本文說明的本發明的各個實施方式適用於多載波通訊系統，更為具體地，適用於正交分頻多工(OFDM)通訊系統。為了有助於更好地理解以下各部分說明的各個實施方式，本文首先回顧了OFDM傳輸和應用於OFDM傳輸的波束成形的基本原理。
通常，OFDM是一種通過F個正交音調(或子載波)發射資料的多載波通訊方案。發射前，資料被映射至被稱為源符號的一系列複數符號(例如，QAM或QPSK符號)，並被分為F個並行符號流。F個並行符號流被視為處於頻域中，並被用作將其轉換至時域的快速反傅立葉變換(IFFT)塊(模組)的輸入。IFFT塊一次性具體吸收F個源符號，每一個均來自F個並行符號流中的每一個，並且IFFT塊使用每個源符號來調變與F個正交音調相應的F個正弦函數中的不同的一個的振幅和相位。IFFT塊的輸出為表示F個正交音調的總和的F個時域樣本。F個時域樣本形成單個OFDM符號。在一些額外處理和上變頻之後，通過使用天線在通道上將由IFFT塊提供的OFDM符號(和其他 符號)發射至OFDM接收器。
為了在OFDM發射器上進行波束成形，相同的OFDM符號從兩個以上的天線上發射。然而，在它們被發射之前，不同的波束權重組被應用於OFDM符號。更具體地，兩個以上的天線的每個天線具有專用的IFFT塊(或時間多工IFFT塊的專用時間片段)，且每個IFFT塊接收相同的F個源符號以生成OFDM符號。然而，在各IFFT塊接收相同的F個源符號之前，波束成形器會將不同的波束權重組應用於各個副本(copy)。波束權重組包括F個複數權重，並且被波束成形器用來調節F個源符號的相應幅值和相位，F個源符號的每個符號均對應於一個複數權重。
為了使用發射波束成形改善預定接收器處的SINR，根據被用來在發射器和接收器之間傳送信號的無線通道的知識，來確定不同波束權重組的值。一旦確定下來，不同的波束權重組可被標準化以確保來自OFDM發射器的固定總發射功率。然而，這種標準化可通過幾種不同的方式進行(根據不同的功率限制)，並且，根據所使用的標準化的方法，發射至接收器並在接收器處解碼的資料的位元錯誤率(BER)或區塊錯誤率(BLER)也有所不同。
本發明致力於一種將不同的波束權重組標準化以提高發射至接收器並在接收器處解碼的資料的BER或BLER的方法和設備。在詳細說明該方法和設備之前，下文首先討論了一種可實施本發明實施方式的範例性操作環境。
2.實例操作環境
圖1顯示了可實施本發明實施方式的範例性無線通訊系統100。如圖1所示，範例性無線通訊系統100包括被 配置為使用無線網路技術彼此通訊的行動台(mobile station)101(例如移動電話、手提電腦、尋呼機等)和基地台103。例如，行動台101和基地台103可採用下列無線網路技術之一彼此通訊：長期演進技術(LTE)、電氣與電子工程師學會(IEEE)802.16e(WiMAX)以及IEEE 802.11(Wi-Fi)。
在操作中，基地台103通常被配置為用作接入點以通過在行動台101和有線網路之間中繼資料而將行動台101連接至有線網路(未顯示)。為了提高基地台103處的SINR，由此提高資料可被傳送至基地台103的比率(速率)，行動台101包括多個天線105-1至105-M，並且其利用這些天線來執行發射波束成形。行動台101具體地通過從每個天線105-1至105-M發射相同的發射信號來執行發射波束成形，儘管不同的波束權重組應用於從每個天線發射的信號。
不同的波束權重組是根據在兩個基地台之間傳送發射信號的無線通道的知識來確定的。行動台101可利用例如通過基地台103(假設一種分時多工(TDD)系統，其中，被用於在兩個站之間發射和接收資訊的通道是交互的)發射至其的已知訓練序列(例如導字元或導頻音形式)，或通過使用來自基地台103的包含關於通道的資訊的顯式回授(explicit feedback)，來獲取關於無線通道的資訊。無線通道可表示為N×M通道矩陣H[f]，其中，N為基地台103處的天線的數量，M為行動台101處的天線的數量。
如果通道矩陣H[f]的完整知識在行動台101獲得，並且在行動台可用，則可通過在通道矩陣上進行奇異值分解 來確定不同的波束權重(或波束權重組)。然而，通常，僅通道矩陣H[f]的部分知識在行動台101處獲得並且在基地台處可用。例如，基地台103可通過僅使用一根可用天線或通過使用利用N根可用天線的週期性延遲分集(CDD)來發射訓練序列。
如果基地台103只使用例如圖1所示的天線107-i的一根天線，來發射已知的訓練序列，則行動台101可確定M×1通道向量，其中，M×1通道向量的每個值均對應於行動台101上的M個天線中的每個不同的天線與發射訓練序列的基地台103上的天線107-i之間的頻率回應。如果訓練序列是使用來自在基地台103可用的N個天線(未顯示)的CDD進行發射的，行動台101可類似地確定M×1通道向量。然而，在該情況下，M×1通道向量的每一值均對應於行動台101上的M個天線中的不同的一個天線與從中發射訓練序列的基地台103上的虛擬化天線(使用CDD形成)之間的頻率回應。因此，採用任一方法，行動台101均獲得M×1通道向量。
M×1通道向量可被表示為：
其中，至分別表示行動台101上的M個天線中的不同的一個天線與基地台103上的天線107-i或虛擬化天線之間的頻率回應。
現在參考圖2，根據本發明的實施方式，顯示了可在行動台101中實施的實例發射器200。發射器200使用上述OFDM編碼方案，用於在大量正交音調(orthogonal tone)上發射資料。
在操作中，編碼器201接收待發射的輸入資訊位元流(例如語音、視頻或任何其他應用程式或程式特定資訊位元流)。編碼器201將冗餘資料添加至輸入資訊位元流，以產生編碼位元流。該冗餘資料為輸入資訊位元流的原始位元的函數，並允許接收系統可以檢測並校正由來自通道和接收系統的惡化引起的錯誤。發射的有用資訊(即，非冗餘資料)的總量一般是由編碼率k/n限定；對於有用資訊的每k個位元(即，輸入資訊位元流的原始位元)，生成了資料的n個位元。編碼器201可採用例如低密度奇偶校驗(LDPC)編碼或turbo編碼來對輸入資料流程進行編碼。
在編碼後，交錯器(interleaver)203重新排列編碼位元流，以產生交織的編碼位元流。重新排列編碼位元流緩和由於在編碼資料流程上“擴展(spreading)”錯誤而在發射和接收過程中出現的脈衝錯誤的影響。
調變映射器(modulation mapper)205通過使用各種不同的數位調變技術(包括正交音調幅(QAM)和正交相移鍵控(QPSK))中的任一技術，隨後將交織編碼位元流的位元聚集成組，並將這些組映射成一系列被稱為源符號的複數符號(complex symbol)。各組中的位元數量表示所採用的數位調變技術的群集大小(constellation size)。例如，如果形成六位元的組，則該數位調變方案的群集至少包括26或64個不同的複數符號。
群集大小和編碼率(分別被調變映射器205和編碼器201使用)中的一個或多個可在發射器200中固定，或可選地由自適應調變和編碼器(AMC)221進行自適應地更 新。一般情況下，AMC 221被配置為根據來自預定接收器(在此情況中為基地台103)的回授，自適應地改變由調變映射器205使用的群集大小和/或由編碼器201使用的編碼率。回授可提供被用於將資訊傳送至基地台103的通道的品質(例如通道支援的資料率)的一些測量。例如，如果通道的品質得到改善，則AMC 221便可增大由映射器(mapper)205使用的群集大小中的一個或多個和/或提高編碼器201使用的編碼率。同樣地，如果通道的品質惡化，則AMC 221便可減小映射器205使用的群集大小中的一個或多個和/或降低由編碼器201使用的編碼率。
此時忽略波束成形器(beamformer)207，由調變映射器205提供的源符號的串列流接下來可被S/P模組211接收。S/P模組211將源符號的串列流分成F個並行符號流。F個並行符號流被視為處於頻域中，並被用作將它們變換至時域的一系列快速反傅立葉變換(IFFT)塊(模組)213-1至213-M的輸入(或用作分時多工的一個IFFT塊的輸入)。換言之，IFFT塊213-1至213-M的每一個均接收相同的F個並行符號流的副本(copy)。IFFT塊213-1至213-M一次性吸收F個源符號(圖2中被標記為x[0]-x[F-1])，每個源符號來自於F個並行符號流中的每一個，並使用F個符號中的每一個來調變F個正交正弦函數(被稱為音調)的不同的一個的振幅和相位。每個IFFT塊提供F個時域樣本(圖2中被標記為y[0]-y[F-1])作為輸出，該輸出表示分別被F個符號調變後的F個正交正弦函數的總和。來自每個IFFT塊的F個時域樣本形成單個OFDM符號，並分別被P/S模組215-1至215-M連續化(serialize)，被TX RF模 組217-1至217-M上變頻至載波頻率，並被天線105-1至105-M發射。
現在考慮波束成形器207，OFDM符號在被天線105-1至105-M發射之前，波束成形器207將不同的波束權重組應用於OFDM符號。更為具體地，在各IFFT塊213-1至213-M接收來自S/P模組211的相同的F個源符號之前，波束成形器207對每個副本應用不同的波束權重組。波束權重組包括F個複數權重(每個複數權重對應於F個源符號中的每一個)，並被波束成形器207用來調節F個源符號的各自幅值和相位。例如，波束成形器207將波束權重組w0[0]-w0[F-1]分別應用於IFFT塊213-1接收到的F個源符號x[0]-x[F-1]。同樣地，波束成形器207將波束權重組w1[0]-w1[F-1]分別應用於IFFT塊213-2接收到的F個源符號x[0]-x[F-1]。權重為複值。
為了採用發射波束成形來改善基地台103(即預定的接收器)的SINR，應根據被用於在無線發射器200和基地台103之間傳送發射信號的無線通道的知識，來確定不同的波束權重組(w0[0]-wM-1[F-1]，其中f=0,1,...,F-1)的值。通道估測器209被配置為通過使用利用例如基地台103(假設為分時多工(TDD)系統，其中，用於在兩個站之間發射和接收資訊的通道是交互的)向其發射的已知訓練序列(例如導字元或導頻音形式)或利用來自基地台103的包含通道資訊的顯式回授，獲取關於無線通道的資訊。接收到的訓練序列和/或顯式回授在圖2中被表示為通道狀態資訊。
在實施方式中，基地台103通過一根可用天線或通過 利用N根可用天線的週期性延遲分集(CDD)來將訓練序列發射至無線發射器200，並且通道估測器209可根據該訓練序列來確定M×1通道向量。M×1通道向量表示在上述等式(1)中並可被重寫為：
其中，至均表示，發射器200上的M個天線105-1至105-M中的各不同天線與基地台103上的天線或虛擬化天線之間的頻率回應。然後，根據該M×1通道向量，波束成形器207可確定不同的波束權重組(w0[f]-wM-1[f]，其中，f=0,1,...,F-1)。更具體地，並且在至少一個實施方式中，波束成形器207將確定波束權重組w0[f]等於的複數共軛、波束權重組w1[f]等於的複數共軛、波束權重組w2[f]等於的複數共軛、等。
不考慮獲得複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]的具體方法，複數權重複數權重組可被標準化以確保來自行動台101的固定總發射功率。然而，這種標準化可通過幾種不同的方式進行(根據不同的功率限制)，並且根據所使用的標準化的方法，基地台103上的解碼位元流的位元錯誤率(BER)或區塊錯誤率(BLER)也有所不同。
以下部分所說明的是不同的標準化技術以及用於選擇這些標準化技術之一的方法和設備，以提高基地台103(即預定接收器)上的解碼位元流的BER或BLER。
3.標準化 3.1發射天線間的功率分享
假設在天線105-1至105-M之間可以以不同比例分享無線發射器200的固定總發射功率，則複數權重複數權重 組w0[f]至wM-1[f](其中f=0,1,...,F-1)可在兩種不同的功率限制下進行標準化：(1)每符號(PS：per-symbol)功率限制；以及(2)每音調(PT：per-tone)功率限制。
在PS功率限制下，複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]被標準化為使得從天線105-1至105-M發射的OFDM符號的音調的平均功率被限制為常量。同樣重要的是，在PS功率限制下，複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]被標準化為使得從天線105-1至105-M中的任一天線發射的OFDM符號的音調的平均功率不(需要)被限制為常量，或天線105-1至105-M中的任何天線發射的OFDM符號的任何音調的平均功率也不(需要)被限制為常量。PS功率限制下標準化的複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]可被表示為，例如下列向量W[f]：
如此，可滿足PS功率限制的下列運算式：
其中，W[f]為由複數權重複數權重組組成的向量，被表示為W T [f]=[w 0[f]w 1[f]…w M-1[f]],為等式1中表示的M×1通道向量(此處，使用的範例性複數共軛僅為非標準化波束權重組)，F為OFDM符號中的音調數量。
在PT功率限制下，複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]被標準化為使得從天線105-1至105-M中的任一天線發射的OFDM符號的各音調的功率被限制為常量。同樣重要的 是，在PT功率限制下，複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]被標準化為使得從天線105-1至105-N中的任一天線發射的OFDM符號的音調的平均功率不(需要)被限制為常量。PT功率限制下標準化的複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]可被表示為例如下列向量W[f]：
如此，可滿足PT功率限制的下列運算式：∥W[f]|2=1 (5)
其中，W[f]為由複數權重複數權重組組成的向量，被表示為W T [f]=[w 0[f]w 1[f]…w M-1[f]]，為等式1中表示的M×1通道向量(這裏，使用的範例性複數共軛僅為非標準化的波束權重組)，F為OFDM符號中的音調數量。
3.2發射天線間的無功率分享
假設天線105-1至105-M之間不能以各種比例分享無線發射器200的固定總發射功率(即，各天線被限制為在無線發射器200上可用的固定比例的發射功率)，複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f](其中，f=0,1,...,F-1)可在兩種不同功率限制下進行標準化：(1)每符號、每天線(PSPA)功率限制；以及(2)每音調、每天線(PTPA)功率限制。
在PSPA功率限制下，複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]被標準化為使得從天線105-1至105-M中的任一天線發射的OFDM符號的音調的平均功率被限制為常量。同樣重要的是，在PSPA功率限制下，複數權重複數權重組w0[f] 至wM-1[f]被標準化為使得從天線105-1至105-M中的至少一天線發射的OFDM符號的音調的功率不(需要)被限制為常量。PSPA功率限制下標準化的複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]可例如被表示為下列向量W[f]：
如此，可滿足PSPA功率限制的下列運算式：
其中，W[f]為由複數權重複數權重組組成的向量並被表示為W T [f]=[w 0[f]w 1[f]…w M-1[f]]，為等式1中表示的M×1通道向量(此處使用的範例性複數共軛僅為非標準化波束權重組)，F是OFDM符號中的音調數量，R為MxM矩陣，其第m個對角元素被表示為：
在PTPA功率限制下，複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]被標準化為使得從天線105-1至105-M發射的OFDM符號的每個音調的功率被限制為常量。PSPA功率限制下標準化的複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]例如可被表示為下列向量W[f]：
使得可滿足PTPA功率限制的下列運算式：|W m [f]|2=1,m=1,...,M (10)
其中，W[f]為由複數權重複數權重組組成的向量，並被表示為W T [f]=[w 0[f]w 1[f]…w M-1[f]]，為等式1中表示的M×1通道向量(此處，為了範例性的目的，其複數共軛僅被用作非標準化的波束權重組)，F為OFDM符號中的音調數量，R為MxM矩陣，其第m個對角元素被表示為：
下文討論用於根據被用於對資訊(無線發射器200發射的OFDM符號的音調所攜帶的資訊)進行編碼的編碼率來選擇上述四種不同功率限制(即PS、PT、PSPA和PTPA功率限制)之一的設備和方法，其中，在這四種功率限制下，複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]被標準化。更具體地，該設備和方法根據編碼率選擇要使用的功率限制，使得以這種方式改善基地台103上的解碼後的發射信號的位元錯誤率(BER)。在採用AMC 221使編碼率為自適應的情況下，還可通過使用下述設備和方法使所採用的不同功率限制為自適應。
應注意，為了提高資料被發射至預定接收器的資料比例，下述設備和方法除了可用在行動台101和發射器200中以外，還可應用在包含多個發射天線的其他設備中。例如，可在基地台103中實施該方法和設備以提高基地台將資料發射至行動台101的比率。
4.實例設備
現參考圖3，顯示了波束成形器207的範例性實施方式。波束成形器207具體地包括權重計算器和標準化器(權重計算器/標準化器)301以及複數乘法器(complex multiplier)303。
在操作中，權重計算器/標準化器301被配置為確定波束權重組w0[f]至wM-1[f]，並在不同功率限制下將其標準化，以確保來自發射器200的固定總發射功率。例如，在一個實施方式中，權重計算器/標準化器301可確定非標準化波束權重為上述等式1中表達的M×1通道向量的複數共軛。根據編碼率(即，用來對由OFDM符號的音調所攜帶的資訊進行編碼的編碼率)，來確定由權重計算器/標準化器301使用的特定功率限制，使得以此方式提高基地台103處的解碼後的發射信號的BER和BLER。
在一個實施方式中，假設在天線105-1至105-M之間可按某一可變比例分享發射器200的固定總發射功率，則當編碼率低於臨界值時，權重計算器/標準化器301在每符號(PS)功率限制下對複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]進行標準化，當編碼率高於臨界值時，在每音調(PT)功率限制下進行標準化。上文描述了PS功率限制和PT功率限制。
在另一實施方式中，假設在天線105-1至105-M之間不能以某種可變比例分享發射器200的固定總發射功率(即，各天線被限制為採用發射器200上可用發射功率的固定比例)，則在當編碼率低於臨界值時，權重計算器/標準化器301在每符號、每天線(PSPA)功率限制下對複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]進行標準化，當編碼率高於臨界 值時，以每音調、每天線(PTPA)功率限制來進行標準化。上文描述了PSPA功率限制和PTPA功率限制。
一般來說，臨界值的確定可根據例如用來確定F個複數符號流x[0]至x[F-1]的群集的階數(order)，和/或源符號調變OFDM符號的音調的比率(被稱為源符號率)，和/或用於將發射信號從發射器200傳送至基地台103的通道的當前狀況(例如，預期的雜訊和干擾電位)。
在複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]通過權重計算器/標準化器301被標準化之後，複數乘法器303被配置為用複數符號的流x[f](其中，f=0,1,...,F-1)乘以標準化的複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]中的每一個。
應注意，圖3中所示的波束成形器207的範例性實施還可在除圖2所示的發射器200以外的其他發射器中實施。此外，應注意，除通過採用例如圖3所示的複數乘法器303之類的複數乘法器外，還可通過其他方式將標準化複數權重複數權重組w0[f]至wM-1[f]應用到OFDM符號的音調。
5.實例方法
圖4描述了根據本發明實施方式的方法的流程圖400，該方法用於當在發射器上的發射天線之間不能以某一可變比例分享總發射功率時將複數權重複數權重組標準化。流程圖400中的方法可由上文參考圖2和圖3描述的波束成形器207來實現。然而，應注意的是，該方法也可通過其他系統以及部件來實施。還應注意的是，流程圖400中的一些步驟並非一定按圖4所示的順序進行。
流程圖400的方法在步驟S405處開始，再轉換到步 驟S410。在步驟S410中，根據例如圖2所示的發射器200之類的發射器上的M個天線與預定接收器上的至少一根天線之間的估測通道，確定M個複數權重複數權重組。M個複數權重複數權重組被確定並被用來在發射器處進行發射波束成形，以便提高接收器上的SINR。
在步驟S415中，用來對發射信號的符號所攜帶的資訊進行編碼的編碼率(code rate)與臨界值進行了比較。一般來說，臨界值的確定可根據，例如，用來調變發射信號所攜帶的源符號的群集的階數，和/或源符號調變OFDM符號的音調的比率(稱為源符號率)，和/或將發射信號從發射器傳輸至預定接收器的通道的現狀(例如預期的雜訊和干擾電位)，將信號從發射器傳輸至預定接收器的通道的頻率選擇性(例如，通過在OFDM符號中的內嵌導頻符號上進行音調相關而獲得)，和/或將發射信號從發射器傳輸至預定接收器的通道的延遲擴展(例如，通過測量通道的功率延遲分佈而獲得)。
在步驟S415，假設編碼率小於臨界值，流程圖400便轉換至步驟S420。在步驟S420，複數權重複數權重組在每符號、每天線(PSPA)功率限制下被標準化。上文描述了PSPA功率限制。
在步驟S415，假設編碼率大於臨界值，流程圖400便轉換至步驟S425。在步驟S425，若編碼率高於臨界值，則複數權重複數權重組在每天線(PSPA)功率限制下被標準化。上文描述了PTPA功率限制。
圖5顯示了根據本發明實施方式的方法的流程圖500，該方法用於當發射器上的發射天線之間可按某可變比例 分享總發射功率時，標準化波束權重組。流程圖500中的方法可由參考圖2和3說明的波束成形器207來實現。但應指出的是，此方法也可由其他系統和部件來實現。還應指出的是，流程圖500中的某些步驟並不一定要按照圖5所示的順序。
流程圖500中的方法開始於步驟S505，再轉換到步驟S510。在步驟S510，根據例如圖2所示的發射器200之類的發射器上的M天線與預定接收器上至少一根天線之間的估測通道，來確定M個複數權重複數權重組。M個複數權重複數權重組被確定並被用來在發射器處進行發射波束成形，以提高接收器處的SINR。
在步驟S515，用來對發射信號的符號所攜帶的資訊進行編碼的編碼率與臨界值進行了比較。一般來說，臨界值的確定可根據，例如，用來調變發射信號所攜帶的源符號的群集(constellation，群集)的階數，和/或源符號調變OFDM符號的音調的比率(稱為源符號率)，和/或將發射信號從發射器傳輸至預定接收器的通道的現狀(例如，預期的雜訊和干擾電位)，和/或將信號從發射器傳輸至預定接收器的通道的頻率選擇性(例如，通過在OFDM符號中的內嵌導頻符號上進行音調相關而獲得)，和/或將發射信號從發射器傳輸至預定接收器的通道的延遲擴展(例如，通過測量通道的功率延遲分佈而獲得)。
在步驟S515，假設編碼率小於臨界值，流程圖500便轉換至步驟S520。在步驟S520，複數權重複數權重組在每符號(PS)功率限制下被標準化。上文描述了PS功率限制。
在步驟S515，假設編碼率大於臨界值，流程圖500便轉換至步驟S525。在步驟S525，若編碼率高於臨界值，複數權重複數權重組便在每天線(PT)功率限制下進行標準化。上文描述了PT功率限制。
6.實例電腦系統實現方式
對相關領域技術人員而言顯而易見的是，本文描述的本發明的各種元件和特徵可實現為採用類比和/或數位電路的硬體、通過由一個或多個通用或專用處理器執行指令的軟體或軟硬體的組合。
考慮到完整性，以下說明了通用電腦系統。本發明的實施方式可實現為硬體、或軟硬體的組合。因此，本發明的實施方式可在電腦系統或其他處理系統中執行。圖6顯示了這樣的電腦系統600的實例。除DAC和TX RF模組217-1至217-N外，圖2和3所示的所有模組(例如編碼器201、交錯器203、調變映射器205、波束成形器207等)均可在一個或多個不同的電腦系統600中執行。此外，圖4和圖5所示的流程圖中的各步驟均可在一個或多個不同的電腦系統600中實施。
電腦系統600包括一個或多個處理器，例如處理器604。處理器604可以是專用或通用數位信號處理器。處理器604連接至通訊基礎設施602(例如匯流排或網路)。關於此範例性電腦系統描述了各種軟體實現方式。閱讀此描述後，對相關領域技術人員而言，如何採用其他電腦系統和/或電腦結構來實施本發明將變得顯而易見。
電腦系統600還包括主記憶體606，優選為隨機存取記憶體(RAM)，也可包括輔助記憶體608。輔助記憶體 608可包括，例如硬碟驅動器610和/或代表軟碟驅動器、磁帶驅動器、光碟驅動器等的可移動儲存驅動器612。可移動儲存驅動器612採用已知方式從可移動儲存單元616中讀取和/或寫入可移動儲存單元616。可移動儲存單元616表示由移動儲存驅動器612讀取和寫入的軟碟、磁帶、光碟等。正如相關領域技術人員理解的那樣，可移動儲存單元616包括儲存電腦軟體和/或資料的電腦可用儲存介質。
在替代性實現方式中，輔助記憶體608可包括允許電腦程式或其他指令被載入到電腦系統600的其他類似方式。這些方式可包括，例如，可移動儲存單元618和介面614。這些方式的實例可包括程式盒以及盒式介面(例如視頻遊戲設備中應用的)、可移動儲存晶片(例如EPROM或PROM)及關聯插口(socket)、拇指驅動器(thumb drive)及USB介面以及允許軟體和資料從可移動儲存單元618傳輸至電腦系統600的其他可移動儲存單元618和介面614。
電腦系統600也可包括通訊介面620。通訊介面620允許軟體和資料在電腦系統600和外部設備之間傳輸。通訊介面620的實例可包括資料機、網路介面(例如乙太網路卡)、通訊埠、PCMCIA插槽和卡等。通過通訊介面620傳輸的軟體和資料可以是電子、電磁、光信號或可由通訊介面620接收的其他信號。這些信號是通過通訊路徑622提供至通訊介面620的。通訊路徑622運載信號且可採用有線或線纜、光纖、電話線、手機鏈結、RF鏈路以及其他通訊通道來實現。
本文採用的術語“電腦程式介質”“電腦可讀介質”一般 用來指代有形儲存介質，例如可移動儲存單元616和618或硬碟驅動器610上安裝的硬碟。這些電腦程式產品是用於向電腦系統600提供軟體的手段。
電腦程式(也稱為電腦控制邏輯)儲存在主記憶體606和/或輔助記憶體608中。也可通過通訊介面620接收電腦程式。執行這樣的電腦程式可讓電腦系統600實施文中所述的本發明。更為具體地，執行這樣的電腦程式可讓處理器604實施本發明的處理，例如按文中所述的任何方法。相應地，這樣的電腦程式代表了電腦系統600的控制器。若本發明採用軟體來實施，則此軟體可儲存在電腦程式產品中並可通過移動儲存驅動器612、介面614或通訊介面620載入到電腦系統600。
在另一實施方式中，本發明的特徵可主要以硬體實施，例如，使用例如專用積體電路(ASIC)和閘陣列之類的硬體部件。執行文中所述的功能的硬體狀態機的實現方式對相關領域技術人員而言也是顯而易見的。
7.總結
以上借助於顯示具體功能和相關關係的實現方式的結構功能塊，對本發明進行了描述。為方便說明，這些結構功能塊的界限是隨意定義的。只要能實現具體功能和相關關係，可定義替代性界限。
此外，儘管以上描述了各種實施方式，但應理解，這些實施方式只是為舉例說明而非限制之用。顯而易見，在不背離由附屬權利要求書限定的本發明精神和範圍的前提下，相關領域技術人員可對本文描述的實施方式進行各種形式和細節上的修改。因此，本發明的廣度和範圍並不 受上述任何範例性實施方式的限制，僅由隨附權利要求書及其等同物進行限定。
100‧‧‧無線通訊系統
101‧‧‧行動台
103‧‧‧基地台
105-1~105-M‧‧‧天線
200‧‧‧發射器
201‧‧‧編碼器
203‧‧‧交錯器
205‧‧‧調變映射器
207‧‧‧波束成形器
209‧‧‧通道估測器
211‧‧‧S/P模組
213-1~213-M‧‧‧IFFT模組
215-1~215-M‧‧‧P/S模組
217-1~217-N‧‧‧TX RF模組
221‧‧‧自適應調變和編碼器
301‧‧‧權重計算器和標準化器
303‧‧‧複數乘法器
400、500‧‧‧流程圖
600‧‧‧電腦系統
602‧‧‧通訊基礎設施
604‧‧‧處理器
606‧‧‧主記憶體
608‧‧‧輔助記憶體
610‧‧‧硬碟驅動器
612‧‧‧可移動儲存驅動器
614‧‧‧介面
616、618‧‧‧可移動儲存單元
620‧‧‧通訊介面
622‧‧‧通訊路徑
S405~S425、S505~S525‧‧‧步驟
圖1顯示可實施本發明實施方式的範例性無線通訊系統。
圖2顯示根據本發明實施方式的範例性發射器。
圖3顯示根據本發明實施方式的範例性波束成形器。
圖4顯示根據本發明實施方式的範例性方法的流程圖，該方法用於當總發射功率無法在發射器處的發射天線中以可變比例分享時將波束成形權重標準化。
圖5顯示根據本發明實施方式的範例性方法的流程圖，該方法用於當總發射功率能夠在發射器處的發射天線中以可變比例分享時將波束成形權重標準化。
圖6顯示可用來實施本發明的各方面的實例電腦系統。
100‧‧‧無線通訊系統
101‧‧‧行動台
103‧‧‧基地台
105-1~105-M、107-i‧‧‧天線

Claims (10)

  1. 一種波束成形器，包括：權重計算器，被配置為根據發射器處的M個天線與接收器處的一個天線之間的估測通道來確定M個權重組，其中，所述M個權重組中的每一個對應於所述發射器處的M個天線中的不同的一個，並被用於對用來從所述發射器處的M個天線中的與所述權重組對應的不同的一個發射的F個源符號進行加權；以及標準化器，被配置為在功率限制下標準化所述M個權重組，所述功率限制是根據用來對映射至所述F個源符號的資訊進行編碼的編碼率來確定的。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的波束成形器，其中，所述標準化器被配置為當所述編碼率低於臨界值時，在每符號每天線功率限制下標準化所述M個權重組，並且所述標準化器被配置為當所述編碼率高於所述臨界值時，在每音調每天線功率限制下標準化所述M個權重組。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的波束成形器，其中，所述標準化器被配置為當所述編碼率低於臨界值時，在每符號功率限制下標準化所述M個權重組，並且所述標準化器被配置為當所述編碼率高於所述臨界值時，在每音調功率限制下標準化所述M個權重組。
  4. 如申請專利範圍第2或3項所述的波束成形器，其中，所述臨界值是根據所述估測通道的信號雜訊比、頻率選擇性和/或延遲擴展中的至少一個來確定的。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的波束成形器，其中，所述編碼率是自適應的。
  6. 一種方法，包括：根據發射器處的M個天線與接收器處的一個天線之間的估測通道來確定M個權重組，其中，所述M個權重組中的每一個對應於所述發射器處的M個天線中的不同的一個，並被用於對用來從所述發射器處的M個天線中的與所述權重組對應的不同的一個發射的F個源符號進行加權；以及在功率限制下標準化所述M個權重組，所述功率限制是根據用來對映射至所述F個源符號的資訊進行編碼的編碼率來確定的。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中，標準化所述M個權重組進一步包括：當所述編碼率低於臨界值時，在每符號每天線功率限制下標準化所述M個權重組；以及當所述編碼率高於所述臨界值時，在每音調每天線功率限制下標準化M個權重組。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中，標準化所述M個權重組進一步包括：當所述編碼率低於臨界值時，在每符號功率限制下標準化所述M個權重組；以及當所述編碼率高於所述臨界值時，在每音調功率限制下標準化所述M個權重組。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所述的方法，進一步包括：根據所述估測通道的信號雜訊比、頻率選擇性和/或延遲擴展中的至少一個來確定所述臨界值。
  10. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中，所述編碼率是自 適應的。
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