专利名称：Mud致能蜂巢式网络用简单天线的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明有关一种智能型天线，更精确地说，本发明是针对在蜂巢网络中使用的智能型天线，其中该网络的无线网络发送/接收单位及/或基地台使用多用户侦测(MUD)。
背景技术：
在此之后，一个无线发送/接收单位(WTRU)包含但不限制于一使用者装置、移动基地台固定或移动用户单位、呼叫器、或可在无线网络环境下操作的任何型式的装置。之后所提到的一基地台包括但不限制于一基地台、节点B、网点控制器、存取点或其它在无线网络中的接口装置。
一个智能型天线系统通常指的是一个由数个发送及/或接收天线组件合起来的组合体，以一个使用这些天线的信号处理协议来增进信号接收的品质以及蜂巢网络的容量。
智能型天线已经被广泛的研究并且已经显示在效果增进方面的高度潜能。然而，大多数现行智能型天线技术的一个主要缺陷即在于，要在效果方面有超过微小的提升，其所需求有很大的复杂度。此问题在也使用多用户侦测(MUD)技术的系统中会更加恶化，此外，现行智能型天线技术仅能在每一WTRU最大化其接收功率，但不能应付对其它使用者或来自其它使用者的干扰。
发明内容
本发明揭示一个在蜂巢网络使用的智能型天线的方法及装置，其中该网络的无线网络发送/接收单位及/或基地台使用多用户侦测(MUD)。本发明将对其它使用者或来自其它使用者的干扰列入考虑，以在消除或减低干扰信号时能最大化所需的信号，因此，整个系统容量将会增大。
图1所示为一与本发明有关的蜂巢地区，其具有在与一单一WTRU连结的涵盖地区的隔离区域。
图2所示为一逻辑方块图，其是与本发明有关的发送器的简单智能型天线程序。
图3所示为一实体方块图，其是与本发明有关的发送器的简单智能型天线程序。
图4所示为一逻辑方块图，其是与本发明有关的接收器的简单智能型天线程序。
图5所示为一实体方块图，其是与本发明有关的接收器的简单智能型天线程序。
具体实施例方式
本发明将参照附图进行说明，其中相对应的标号代表相对应的组件，本文中大体上相近的描述皆适用于某些变型的发送器和接收器处理程序。在两个实施例中，为每一使用者建立一个波束模式，以便接收自或发送至目标使用者方向的信号功率会比接收自或发送至其它使用者方向的信号功率要强。
图1所示为一波束模式10，其是供以一单一无线发送接收单元(WTRU)WTRU-1 12使用。发送至或接收自WTRU-1 12的信号在其区域会加强而在其它区域会降低强度。因此，从或至WTRU-1 12的总信号噪声比将会增加。从图1中也可明显看出该涵盖地区也可能相当复杂，在具有许多WTRUs的情况下，不太可能每个WTRU的信号都能完全分离，然而，即使部分分离也能于信号对噪声比方面提供明显的改进。
图1所示的技术当应用在发送信号时，就称作为「波束成形」技术，而当应用在接收信号时，就称作「智能型天线接收」。本技术的成效优势在于包含1)仅需较低数量的天线，例如一全方位涵盖地区仅需三个(3)，或仅需更少于已经如胞元区段般定向的涵盖地区；2)低复杂度处理；以及3)在接收端以兼容MUD技术处理。
图2所示为一系统于发送器处理被发送信号的逻辑方块图。虽然该方块图焦点集中在为一如WTRU-1 12的单一WTRU处理信号，但相似的结构也可用在每一个WTRU上。如同图2及图3所示，该WTRU-1信号是借由一或更多无效的引进，在降低该信号于其它WTRUs或其它WTRUs群组方位上贡献度方面作线性处理。以WTRU-1举例来说，该WTRU-1数据20在线性处理器24中对于WTRU-2至WTRU-5来说皆以无效处理，一旦处理完毕，该WTRU-1信号将于包含其它WTRU信号的增加器26中加至相似处理的信号，这些信号接着就经由天线数组30发送出去。
图3为一用以实行图2架构的实体方块图。为了简化仅考虑三个WTRU’s。天线复杂加权数{wi.j}会被计算以产生无效，其中i是表示设计好的用户，而j则表示天线，该无效是移除或减少干扰以及将所需用户的合成频道功率增至最大。
该目标即是将该所需用户WTRU-1 12的接收功率放至最大，以及对其它用户WTRU-2 14和WTRU-3 16的干扰功率降至最低。数学上来说，假设该所需用户的标示是1，则该天线加权数可以下列方程式1计算maxwiwiHRiwiwiHRi‾wi]]>限制|wi|＝1，i＝1，2，3；方程式1其中Ri=HiHHi]]>且Hi＝[h1ih2ih3i]，而hij是从天线i至用户j的频道脉冲响应，且Ri‾=Σk≠iRk.]]>方程式1可以有效地表示成方程式2Riwi=λimaxRi‾wi]]>方程式2其中λimax是矩阵对(Ri， )的广义特征值。特别注意的是，本方法与使用在现今3GPP标准的TXAA(发送适应数组)有很大的差异，该系统仅将WTRU接收功率放至最大，并不会去理会对其它用户的干扰。因为本发明着手将对其它用户的干扰列入考虑，因此整个系统的容量也可以增加。
在接收端的处理也是执行类似的结构，如同第4和图5所示的逻辑和实体方块图。发送端和接收端主要的差异在于1)该天线加权数的选择是将所需信号功率放至最大，以及将对其它用户的干扰降至最低；2)该智能型天线的处理是接续在多用户侦测(MUD)处理器之后，其将内部地结合每一用户来自不同天线的输入端。
然而，这是假设该频道脉冲响应在上行通路方向及下行通路方向都是相同的，因此在上行通路或下行通路方向中的复杂天线加权数，也能应用于另一于另一上行通路或下行通路方向。
当于一蜂巢环境下使用任何智能型天线应用系统时，最好是在基地台发送器及基地台接收器都能实行本发明，借以提供成效上的优势。如同参照方程式1及方程式2的叙述，本发明方法需要知道每一天线的频道脉冲响应。当频道脉冲响应充分获知时，在每一天线中对每一WTRU的频道脉冲响应的精确响应评估，典型地将在一般接收器处理的过程中获得，不同标准的非智能型天线习知方式能用以获得类似这类评估。
为在分频双工(FDD)系统中的发送器取得频道脉冲响应(亦即从基地台发送天线至WTRUs的频道脉冲响应)会是一个问题，因为不同频带会用来作下行通路及上行通路发射，因此在该系统中，本发明于发送器部分的实行会有些困难度。
然而，在时分双工(TDD)系统中，该相同频带在上行通路和下行通路之间是时间共享的，这允许下行通路使用从上行通路接收到的发送所得到的频道脉冲响应评估。在TDD系统中获得完整的频道脉冲响应评估之后，困难度会提升一些数量的时槽，然而，在许多如被推荐的UMTS W-CDMA的TDD模式的TDD系统中，该时槽持续时间够短以致于对于具有缓慢衰退如给入门或一般形式应用的频道而言，该频道评估对于一或多个时槽还是有效的，而此类缓慢衰退的频道典型地是在微蜂巢或微微蜂巢环境中才有。因此本发明特别适用于这些环境。
一个更有效率的应用是在具有多蜂巢环境的蜂巢网络使用一MUD型式的接收器。在该网络中，接收器的成效通常首要地会遭到基地台之间以及座落于邻近胞元的WTRUs之间的胞元间干扰限制。举例来说，使用线性MUDs之处，该使用解相关/强制归零型式接收器的MUD，其输出端的有效信号对噪声比(SIR)如下列方程式3SIReffdc=1σ2HKK+]]>方程式3其中HKK+是[k，k]组件的H-1；H是由例如用户签名序列、数据速率及频道状态的胞元间配置及环境所决定的矩阵；而σ2则是因为热噪声及胞元间干扰所造成的总功率，除非在非常大的胞元中，胞元间噪声就足以代表所有σ2值；该使用解最小均方差(MMSE)型式接收器的MUD，其输出端的有效信号对噪声比(SIR)如下列方程式4所示SIReffMMSE=|([[H+σ2I]-1]H)kk|2σ2|([H+σ2I]-1H[H+σ2I]-1)kk|+Σl=1,l≠kK|([H+σ2I]-1H)kl|2]]>方程式4其中I是与H同维的同一矩阵。
从方程式3及4来看，当σ2逼近于零时，SIR值就会趋近无限。因此，减少胞元间干扰即是MUD致能网络最重要的事。胞元内的交叉干扰在σ2趋近无限时可由MUD完全校正，这不像具有RAKE及配对过滤基本接收器的网络系统，其胞元内干扰也是很重要的。σ2值包含了胞元间干扰、热频道噪声以及接收器处理引进的噪声，在这些组成中，胞元间干扰典型地是最主要的因素，因此，减少胞元间干扰就对明显地减低如σ2测量的总干扰功率有最大的影响。
胞元间干扰在TDD系统中会特别大，其节点Bs明显地干扰座落于胞元边缘的WTRUs接收器，相似的干扰在胞元大小很小的微蜂巢和微微蜂巢系统中是司空见惯的事。本发明理想地适合用于该环境中胞元间干扰的降低，借由选择地瞄准在那些胞元中WTRUs或WTRUs群组的发送器，该基地台明显地减少任何特定方位能量发散的总量，因此减少了总胞元间干扰。借由限制来自接收器收集能量的角度范围，基地台即能限制来自其它胞元的干扰对任何单一WTRU接收器输入信号的影响，最终的成效改善是很明显的。举例来说，减少一半进入解相关接收器的胞元间干扰可以增加3分贝的成效，MMSE接收器也有类似的效果。
必须了解的是借由习知技术，本发明理想地适合用以减低胞元间干扰，特别是基地台明显地经由选择地瞄准干扰每一WTRU的发送器来干扰位于或近于胞元边缘的WTRUs接收器。天线加权数的数量、产生复杂加权数的数量以及发送器和接收器天线的数量可能依所需要求实行，而不会背离本发明的精神和范围。
虽然特别处理功能已经于上文描述及借由特殊组件来执行，但必须了解的是处理功能的实行也可依网络组件所需分布。
虽然本发明已经详细地描述，也必须了解到本发明并不限制于此，且在不背离本发明的精神和范围下也可作不同的变化，这些都定义于申请专利范围中。
权利要求
1.一种使用多用户侦测以通讯的基地台，其包含复数个j天线；一发送器，其包含复数个用以发送的i平行数据信号输入；复数个加权数产生器用以制造复合加权值索引，其是根据天线数量j及每一数据信号i；至少一线性处理器用以处理该复合加权值，其是当将功率增益最大化至要求点时，降低信号贡献的强度至非计划点；以及一向量增加器用以增加该线性处理器的输出以形成频道脉冲响应数据供该复数个j天线发送。
2.如权利要求1所述的基地台，其特征在于该j天线形成一智能型天线，其产生波束形成以响应该频道脉冲响应数据。
3.如权利要求1所述的基地台，其特征在于j＝3。
4.一种使用多用户侦测的基地台，其包含复数个j天线用以接收i频道脉冲响应数据的输入；一接收器，其包含复数个加权数产生器用以制造复合加权值索引，其是根据天线数量j及每一数据信号i；至少一线性处理器用以处理该复合加权值，其当将功率增益最大化至要求点时，降低信号贡献的强度至非计划点；以及一多用户侦测处理器，用以组合来自该j天线的该加权信号以重建i数据信号。
5.如权利要求4所述的基地台，其特征在于该j天线形成一智能型天线，其是产生接收该频道脉冲响应数据的智能型天线。
6.如权利要求4所述的基地台，其特征在于j＝3。
7.一种用以减低基地台间的胞元间干扰的方法，其包含为每一复数个来源于每一基地台储存一组天线脉冲响应数据；于胞元内选择至少二平面点，当作对每一该复数个来源的干扰位置；从该组天线脉冲响应数据及每一来源的该平面点决定一组天线加权数，其是当将于其它来源的该信号降至零时，将一位于每一该复数个来源的信号最大化；以及应用该天线加权数以制造该胞元分割，其中加强每一来源信号于其地区的强度并减低其于其它地区的强度。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于该组天线脉冲响应数据是由基地台决定。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于一下行通路包含该组天线加权数，其是被选择以将该所需信号功率最大化及将对其它用户及胞元的干扰最小化。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于一上行通路包含该组天线加权数，其是被选择以将该所需信号功率最大化及将对其它用户及胞元的干扰最小化。
11.如权利要求7所述的方法，其特征在于一下行通路频道及一上行通路频道是相同的，该组天线加权数接着被选择，其是来自下行通路或上行通路的该组天线脉冲响应。
12.如权利要求7所述的方法，其特征在于该智能型天线具有至少三天线组件用以发送和接收。
全文摘要
一种智能型天线的方法和装置应用于于蜂巢网络中，其中无线网络发送接收单位及/或该基地台是使用多用户侦测(MUD)。干扰至或来自其它使用者会列入考虑，其当消除或减少干扰信号时，可将所需信号最大化，因此增加总系统容量。
文档编号H04B7/04GK1672334SQ03818393
公开日2005年9月21日 申请日期2003年7月30日 优先权日2002年8月1日
发明者利昂德·卡萨凯费许, 陆·杨, 亚历山大·瑞茨尼克 申请人:美商内数位科技公司