用于改进空间复用蜂窝系统的参考信号的系统和方法

专利名称：用于改进空间复用蜂窝系统的参考信号的系统和方法
技术领域：
本发明一般地涉及计算机和计算机相关技术。更具体地，本发明 涉及改进空间复用蜂窝系统的参考信号的设计的系统和方法。
背景技术：
无线通信系统典型地包括与多个用户设备(也可以称作移动台、 用户单元、接入终端等等)进行无线通信的基站。基站在射频(RF) 通信信道上向用户设备发送数据。术语"下行链路"指的是从基站到 用户设备的传输，而术语"上行链路"指的是从用户设备到基站的传 输。
正交频分复用(OFDM)是一种调制和多址接入技术，由此将通 信信道的传输频带分成多个相等间隔的子频带。在每一个子频带中传 输携带部分用户信息的子载波，并且每一个子载波与其它子载波彼此 正交。有时将子载波称作"音调(tone)"。 OFDM使得非常灵活的系 统架构的创建成为可能，可以有效率的将该系统架构用于多种服务， 包括语音和数据。有时将OFDM称作离散多音传输(DMT)。
第3代合作伙伴项目(3GPP)是全世界的标准组织的协作。3GPP 的目标是制定由国际电信联盟定义的IMT-2000 (国际移动电信-2000) 标准范围内的全球可应用的第三代(3G)移动电话系统规范。3GPP 长期演进("LTE")委员会正在考虑OFDM以及OFDM/OQAM (正交频分复用/偏移正交幅度调制)作为下行链路传输方法以及上行链路
的OFDM传输。
无线通信系统(例如，时分多址(TDMA)、正交频分复用(OFDM)) 通常计算用户设备的天线和基站的天线之间的信道冲激响应的估计， 以进行相干接收。信道估计可以涉及发送与数据复用的参考信号。参 考信号可以包括单一频率并且通过通信系统来发送，以用于监督、控 制、均衡、连续性、同步等等。无线通信系统可以包括一个或者更多 移动台和一个或者更多基站，每一个都发送参考信号。可以将参考信 号设计为使得移动台可以重用由不同移动台先前使用的参考信号。由 此，可以从改进空间复用蜂窝系统的参考信号设计的系统和方法中获

发明内容
本发明描述了一种生成用于无线通信系统的序列的方法。将初始 序列设置为第一序列集合。通过将所述第一序列集合投影至紧框架 (tight frame)的空间来获得第二序列集合。通过将所述第二序列集合 的每一个子集投影至正交矩阵的空间来获得第三序列集合。通过将所 述第三序列集合投影至循环矩阵的空间来获得第四序列集合。通过将 所述第四序列集合投影至具有优选PAPR的矩阵的空间来获得第五序
列集合。通过将所述第五序列集合设置为所述第一序列集合来迭代所 述步骤至少一次。在执行所述迭代步骤之后输出所述第五序列集合。
本发明描述了一种使用数值方法来设计多输入多输出(MIMO) 系统的参考信号的方法。确定输入多输入多输出信号。获得与一个或 者更多给定结构化向量最接近的紧框架。从所述最接近的紧框架获得 一个或者更多结构化向量。将所述一个或者更多结构化向量投影至循 环矩阵的空间上。输出与参考信号相关联的一个或者更多类别的矩阵。
本发明还描述一种发射机，所述发射机被配置为使用数值方法来 设计多输入多输出(MIMO)系统的参考信号。所述发射机包括处理 器和与所述处理器进行电子通信的存储器。在所述存储器中存储指令。 确定输入多输入多输出信号。获得与一个或者更多给定结构化向量最接近的紧框架。从所述最接近的紧框架获得一个或者更多结构化向量。 将所述一个或者更多结构化向量投影至循环矩阵的空间上。输出与参 考信号相关联的一个或者更多类别的矩阵。
本发明还描述了一种包括可执行指令的计算机可读介质。确定输 入多输入多输出信号。获得与一个或者更多给定结构化向量最接近的 紧框架。从所述最接近的紧框架获得一个或者更多结构化向量。将所 述一个或者更多结构化向量投影至循环矩阵的空间上。输出与参考信 号相关联的一个或者更多类别的矩阵。
现在参考附图来描述本发明的各实施例，其中相似的参考标号指 示相同或者功能相似的元件。可以用多种不同配置将如这里的附图总 体描述和说明的本发明的实施例进行布置和设计。因此，如附图所示， 本发明的若干示例实施例的下列更详细描述不应限制由权利要求限制 的本发明的范围，而仅作为本发明的实施例的代表。


结合附图，通过下列描述和所附权利要求，本发明的示例实施例 将变得更显而易见。应理解，这些图仅示出示例实施例，因此并不被 认为限制本发明的范围，通过使用附图来更具体和详细的描述本发明 的示例实施例，附图中
图1示出了可以实现实施例的示例无线通信系统；
图2示出了根据基于OFDM系统的RF通信信道的传输频带的一 些特性；
图3示出了根据实施例在OFDM发射机和OFDM接收机之间可 以存在的通信信道；
图4示出了可以用本系统和方法实现的MIMO系统的一个实施
例；
图5示出了发射机的实施例中的特定组件的框图； 图6是示出了用于设计要在MIMO系统中传输的参考信号的组件 的一个实施例的框图7示出了用于设计MIMO系统中的参考信号的方法的一个实施例的流程图8是示出了可以用于设计参考信号的算法的另一实施例的流程
图9是示出了可以用于设计MIMO系统中的参考信号的算法的方 法的流程图；以及
图IO示出了可以在通信设备中使用的各种组件。
具体实施例方式
这里，"示例" 一词专用于指"作为示例、实例或示意之用"。本 文描述为"示例"的任意实施例不必须被理解为相对于其它实施例是 优选或者有利。
可以将本文公开的很多特征实现为计算机软件、电子硬件或其组 合。为了清楚地说明该硬件和软件的可互换性， 一般地用组件的功能 来描述各种组件。用硬件还是软件来实现这些功能取决于具体应用和 施加于整体系统的设计约束。本领域技术人员可以以针对每一个具体 应用而变化的方式来实现所述的功能，但是不应当将这些实现决定理 解为导致对本发明范围的背离。
当将所述的功能实现为计算机软件时，这种软件可以包括位于存 储器设备中和/或作为电子信号在系统总线或者网络上传输的任意类 型的计算机指令或者计算机可执行代码。实现与本文描述的组件相关 联的功能的软件可以包括单一指令或者很多指令，并且可以分布在若 干不同代码段、不同程序和若干存储器设备上。
如本文所使用的，除非明确作出相反表示，术语"一实施例"、"实 施例"、"该实施例"、"一个或多个实施例"、"一些实施例"、"特定实 施例"、"一个实施例"、"另一实施例"等等是指"本公开的发明的一 个或者更多(但不必须是全部)实施例"。
在极宽的意义上使用术语"确定"(及其语法变型)。术语"确定" 包含多种动作并且因此"确定"可以包括运算、计算、处理、推导、 调查、查找(例如在表、数据库或者另一个数据结构中查找)、断定等 等。同样地，"确定"可以包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等等。同样地，"确定"可以包括求解、选择、 挑选、建立等等。
除非明确作出相反表示，短语"基于"不意味着"仅基于"。换 言之，短语"基于"同时描述了 "仅基于"和"至少基于"。
可以在通信系统中使用参考信号。参考信号可以包括单一频率并 且通过通信系统来发送，以用于监督、控制、均衡、连续性、同步等 等。通信系统可以包括一个或者更多移动台和一个或者更多基站，每 一个都发送参考信号。可以将参考信号设计为使得移动台可以重用由 不同移动台先前使用的参考信号，或者可以重用由足够远的另一个小 区中的另一个移动台同时使用的参考信号，以使干扰可忽略。已经使
用Zadoff-Chu序列的特定集合的截断或者循环扩展来设计用于重用的 参考信号。然而，截断或者循环扩展可能导致针对序列分配的冗长的 整数规划问题。另外，当实现Zadoff-Chu序列的特定集合的截断或者 循环扩展时，不存在最小相关性的保证。此外，由于候选建议的参考 信号的可变相关性属性，可以进行与移动台相关的详细计划，如果在 相同频带中存在由不同运营商运营的相邻网络，则该详细规划可能是 特别麻烦的。
本系统和方法设计了多输入多输出(MIMO)系统的参考信号， 其中，在一个或者更多移动台之间分配参考信号，用于单用户或者多 用户MIMO系统。在一个实施例中，本系统和方法设计蜂窝系统中的 上行链路参考信号。可以将从移动台至基站的通信分类为"上行链路" 通信。相反地，可以将从基站至移动台的通信分类为"下行链路"通 信。在蜂窝系统中发送上行链路参考信号可以对移动台上的时间和频 率资源加以严格的要求。这些严格的要求可以阻碍移动台的参考信号 的最优设计，移动台可以希望实现具有循环前缀的单或多载波调制， 其中在多个上行链路信号的传输与其相应的基站之间存在同步，并且 其中采用移动台的小区中的扇区化以最大化每小区容量。另外，本系 统和方法采用对多个基站同时进行多个带宽分配。在一个实施例中， 分配给移动台的每一个带宽段是整数量的某个基本单元。
在设计参考信号集合时，可以实现特定设计考虑。例如，该集合可以足够大以覆盖每小区至少三个扇区，其中每个扇区有至少两个参 考信号。在一个实施例中，每个扇区存在四个参考信号。另一个设计 考虑可以是给定小区的每个扇区中参考信号集合可以是正交的。在给 定扇区的所有相邻扇区中，参考信号集合也可以是正交的。如果参考 信号是正交的并且参考信号对相邻扇区是已知的，则可以设计并且实 现最佳的最小均方接收机。
对于相邻扇区中没有的那些参考信号，或者不是正交的参考信 号，另一个设计考虑可以是以近似相同的相关性将这些参考信号最小
化相关，并接近(如果未达到)Welch界。接近或者达到Wdch界的序 列的集合可以表示紧框架，其中每一个向量拥有单位范数，即
7"
1。另一个设计考虑是参考信号的集合还可以具有接近(如果
不等于)l的峰均功率比(PAPR)。对于序列向量c，可以如下定义PAPR: P=i^li， (公式l)
c、
其中IICIL/表示C的平方最大模数分量，并且其中()H表示共轭转置。
另一个设计考虑示例可以是在具有正交元素的序列子集中，每一 个元素可以是另一个元素的循环移位。如果发送用于消除多径的循环 前缀的发送系统遇到时延扩展大于循环前缀长度的多径分量时，这种 属性可以用于提供健壮的性能。另一设计考虑是在同时采用多带宽的 系统中，可以从基础序列中递归地生成参考信号序列的集合。
在一个实施例中，参考信号空间的量(时间和频率资源)可以正
好足够大。例如，带宽分配的基本单元可以允许19或者任意更大素数
的参考信号可用于每扇区两个参考信号。在另一个示例中，带宽分配
的基本单元可以允许37或者任意更大素数的参考信号用于每扇区四个 参考信号。如本情况中，如果参考信号空间的量正好足够大，则可以 采用Zadoff-Chu序列作为参考序列，这是由于它们满足之前描述的设 计考虑。然而，这种资源可用性或者序列数字学可能不是看似合理的。 本系统和方法提供了一种在这种资源或者序列数字学不可用的情况下 基于交替投影来设计参考信号的算法。图1示出了可以实现实施例的示例无线通信系统100。基站102与 多个用户设备104 (也称作移动台、用户单元、接入终端等等)进行无 线通信。在图l中示出了第一用户设备104a、第二用户设备104b、以及 第N用户设备104n。基站102在射频(RF)通信信道106上向用户设备 104发送数据。
如本文所使用的，术语"OFDM发射机"是指发送OFDM信号的 任意组件或者设备。可以在向一个或者更多用户设备104发送OFDM信 号的基站102中实现OFDM发射机。备选地，可以在向一个或者更多基 站102发送OFDM信号的用户设备104中实现OFDM发射机。
术语"OFDM接收机"是指接收OFDM信号的任意组件或者设备。 可以在从一个或者更多基站102接收OFDM信号的用户设备104中实现 OFDM接收机。备选地，可以在从一个或者更多用户设备104接收 OFDM信号的基站102中实现OFDM接收机。
图2示出了根据基于OFDM系统的RF通信信道206的传输频带208 的一些特性。如图所示，可以将传输频带208分为多个相等间隔的子频 带210。如上所述，在每一个子频带210上传输携带部分用户信息的子
载波，并且每一个子载波与其他子载波彼此正交。
图3示出了根据实施例的可以在OFDM发射机312和OFDM接收机 314之间存在的通信信道306。如图所示，从OFDM发射机312至OFDM 接收机314的通信可以在第一通信信道306a上进行。从OFDM接收机 314至OFDM发射机312的通信可以在第二通信信道306b上进行。
第一通信信道306a和第二通信信道306b可以是分离的通信信道 306。例如，在第一通信信道306a的传输频带和第二通信信道306b的传 输频带之间可以不存在重叠。
另外，可以使用利用多天线/MIMO传输的任意调制来实现本系统 和方法。例如，可以实现本系统和方法用于MIMO码分多址(CDMA) 系统或者时分多址(TDMA)系统。
图4示出了可以使用本系统和方法来实现的MIMO系统400的一个 实施例。所示MIMO系统400包括第一发送天线(TXl) 402A和第二发 送天线(Tx2) 402B。系统400还包括第一接收天线(Rx,) 404A和第二接收天线(Rx2) 404B。可以使用发送天线402A、 402B向接收天线 404A、 404B发送信号406、 408、 410、 412。
在单天线系统中，多径传播对系统性能可以是有害的。多个传播 路径可以引起信号的"拷贝"在略微不同的时刻到达接收机。然后， 当尝试恢复感兴趣的信号时，这些时间延迟的信号可能变成干扰。设 计MIMO系统400以利用多径传播来获得性能改进。例如，第一接收天 线(Rx,) 404A可以接收从第一发送天线(TXl) 402A和第二发送天线 (Tx2) 402B发送的第一信号406和第三信号410的混合。可以在第一 信道V,和第二第三信道h2，,上发送第一和第三信号406、 410。在第一 接收天线(Rx,) 404A处接收到的第一和第三信号的比例取决于发送 信道hu、 h2J。在第一接收天线(Rx,) 404A处接收到的信号的简化公 式可以是
Rx「(hu X Tx!) + (h2，, X Tx2)(公式2)
第一接收天线(Rx。404A接收从第一和第二发送天线402A、402B 发送的信号的组合。MIMO系统400可以实现各种编码方案，这些编码 方案定义应当发送哪些信号406、 408、 410、 412，以及在何时发送， 以使得当接收到原始信号与另一个信号的组合时，能够恢复该原始信 号。可以将这些编码方案称为"空时"码，这是由于它们在空间(天 线)和时间(符号)上定义码。
图5示出了发射机504的实施例中的特定组件的框图500。为了关 注本文的实施例的新特征，可能未示出发射机504中典型包括的其它组 件。
可以由调制组件514对数据符号进行调制。可以由其它子系统518 对该调制后的数据符号进行分析。可以将分析后的数据符号516提供给 参考处理组件510。参考处理组件510可以生成与数据符号一起发送的 参考信号。可以将调制后的数据符号512和参考信号508通信至端处理 组件506。端处理组件506可以将参考信号508和调制后的数据符号512 组合为信号。发射机504可以接收该信号并且将该信号通过天线502发 送至接收机。
图6是示出了用于设计要在MIMO系统中传输的参考信号的组件的一个实施例的框图600。在一个实施例中，初始序列恢复器602可以 获得初始序列(第一序列集合)。第一序列投影组件604可以将获得的 序列集合(第一序列集合)投影至最接近的紧框架。可以实现子集投 影组件606以将最接近的紧框架的子集(第二序列集合)投影至一个或 者更多正交矩阵。在一个实施例中，矩阵投影组件608可以将该一个或 者更多正交矩阵(第三序列集合)投影至最接近的循环矩阵。在一个 实施例中，第二序列投影组件610可以将每一个获得的序列集合(第四 序列集合)投影至最小峰均功率比(PAPR)向量上。可以使用迭代器 612将由第一序列投影组件604、子集投影组件606、矩阵投影组件608 以及第二序列投影组件610所执行的步骤进行迭代。迭代器612可以将 这些步骤迭代T次。序列输出组件614可以在执行了T次迭代之后输出
序列(第五序列集合)。
图7是示出了用于设计MIMO系统中的参考信号的方法700的一个 实施例的流程图。可以由先前关于图6讨论的组件来实现方法700。在 一个实施例中，验证702MIMO信号的固定点的存在。例如，对于长度 19或37 (如前所述)的Zadoff-Chu序列的集合，可以返回Zadoff-Chu 序列作为用于设计参考信号的输入。可以获得704与一个或者更多结构
化向量最接近的紧框架。然后可以从先前计算的最接近的紧框架获得 706—个或者更多的结构化向量。将该一个或者更多结构化向量投影 70—8至循环矩阵的空间上，并且可以输出710—个或者更多类别的矩阵。 输出的矩阵可以指示在MIMO系统中传输的参考信号的设计。
图8是示出了可以用于设计参考信号的算法的另一实施例的流程 图800。在一个实施例中，提供802第一矩阵。该第一矩阵可以在单位 超球面上。序列可以在单位超球面上以在初始时确保满意的恒定包络 属性。如果起始序列在单位超球面上，则该第一矩阵可以包括零分量。 可以计算804第二矩阵。第二矩阵可以是与第一矩阵最接近的紧框架。 该最接近的紧框架可以包括对第一矩阵的估计。
在一个实施例中，可以计算806第三矩阵。第三矩阵可以是与第 二矩阵最接近的具有最小峰均功率比的矩阵。还可以扩展第三矩阵并 且从该扩展计算808第四矩阵。在一个实施例中，计算810第五矩阵，该第五矩阵是与第四矩阵最接近的循环矩阵。可以将第一矩阵设置812
为第五矩阵。换言之，可以将第一矩阵赋值为第五矩阵中包括的矩阵。
可以输出814第四矩阵和第五矩阵。另外，还可以输出814第四和第五 矩阵的最大内积。
以下可以表示用于对作为具有最小峰均功率比的最接近矩阵的 矩阵的相关集合进行计算而采用的步骤。可以将N个列向量组成的序 列(Xn"一，Xn Ged，d《N赋值为矩阵X二[x, x2…Xn]的列。可 以将该矩阵称作框架。不失一般性，每一个向量可以具有单位长度。 可以将这些向量中的K个向量组成的块分组为矩阵的集合(Xi)K—,，使 得(其中MK二N) X = [X, X2 ... XM]。可以将向量之间的相关性 表示为<xk， xn>， <xk, x^是复欧式d空间中的标准内积。
对于任意框架，对于k # n， Welch界为
可以将满足或者接近Welch界的框架称作紧框架。先前提到的设 计考虑表明对不在相同Xi中的任意〈Xk,x^而言，<xk，xn>《a，其中a 是由以上提供的Welch界确定的常量。如果提供任意矩阵Ze edXN，则 可以由a(ZZH)^Z来给出距离上最接近(以逐元素或Frobenius范数测 量)的矩阵。如果最优的X存在，则该条件还强制X的行之间的正交归 一性条件。
先前提到的设计考虑还表明X,Xj^lK;(其中K《d)。换言之， 任意Xi中的每一列与Xi中的任意其它列可以是正交的。可以使以上X 的角色取XjH来重复上述过程。此外，如果每个小区(即每个矩阵Xi) 要求少至两个序列，则当Xi的任意列中存在零条目时，可以实现"相 位奇偶校验"以提供Xi中的列向量之间的正交性。换言之，将零分量 的相位选择为使得一旦每一个列向量具有最小峰均功率比，则维持了 正交性。
下面可以说明为获得最接近给定矩阵的循环矩阵而采用的步骤。 可以提供矩阵Z二 [Zl ... zN]，其中每一个Zi是列向量e eN。可以获得 在Frobenius (逐元素)范数上最接近Z的循环矩阵C = [cQ ... cN.']。在一个实施例中，可以给出F作为离散傅里叶变换(DFT)矩阵:
<formula>formula see original document page 16</formula>
可以定义对角线"延迟"矩阵D为D = diag( 1 e e，^vn )。对于任意循环矩阵c， C= fhAF，其中A是序列/向量Co
的DFT。另外，可以示出Ci,—dN-FHDFci = (FHDF)(i+1)m。dN c0。
然后，iiz-ciiv=|;iiz,_c,—'ii^I;iiz,.-(f"df)('-')cji2 。 在一个实施例中，
《二
以最小化co， Co唯一地确定C， 由c。-5乂给出Co，
其中B+是B的Moore-Penrose伪逆。换言之，B+= (BH B)" BH。
可以将列向量的数量不等于行向量的数量的矩阵称作减秩矩阵
(Z具有的列少于N列)。可以实现对重现关系Cwm。dN二FHDF q以及合
适矩阵B的形成进行的修改。如果仅要求循环移位了三个元素的两个 向量，则c, = (FHDF)3 Cq并且B可以包括矩降元素In和(FHDF)2。
图9是示出了用于设计MIMO系统中的参考信号的算法的方法的 流程图900。可以提供902矩阵Zo eedXN。在一个实施例中，矩阵Z。 在具有全部非零分量的单位超球面上。对于t^至T，可以进行以下操作。
在一个实施例中，可以计算904 a(ZZH)'"Z并且将其赋值至矩阵 Y。这可以产生与Z最接近的紧框架。可以实现下列约束。如果Y的列 向量中存在零条目，则可以向Y中其相关分量添加相位，以维持正交 性。对于m^l至M，可以计算906 (a(WmHWm)"2WmH)h并且将其赋值至向量Vm。可以组成矩阵V二[V, V2...VM〗。
在一个实施例中，可以计算maXk^〈Vk，Vn〉。此外，可以计算908 Q矩阵，Q矩阵是与V最接近的循环矩阵，并且还可以计算max^n〈qk, qn>。可以计算910W矩阵。W矩阵可以是与Y最接近的具有最小PAPR 的矩阵。可以将W矩阵表达为W:[W, W2...WM]。可以将Z矩阵赋 值912为Q矩阵。如果不需要循环矩阵，则可以将Z矩阵赋值为V矩阵。 在一个实施例中，将便新为t+l。可以输出914V矩阵和Q矩阵。另外， 还可以输出914 max k-n <vk， vn>以及max k-n <qk， qn>。
图10示出了可以在通信设备1002中使用各种组件。通信设备1002 可以包括任意类型的通信设备，如移动台、蜂窝电话、接入终端、用 户设备、基站收发机、基站控制器等等。通信设备1002包括控制通信 设备1002的操作的处理器1006。还可以将该处理器1006称作CPU。可 以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)的存储器1008 向处理器1006提供指令和数据。该指令包含用于设计上述参考信号的 方法。由处理器1006执行该指令。存储器1008的一部分还可以包括非 易失性随机存取存储器(NVRAM)。
通信设备1002还可以包括外壳1022，外壳1022包含发射机1012和 接收机1014以允许数据的发送和接收。可以将发射机1012和接收机 1014组合为收发机1024。将天线1026附着至外壳1022并电耦合至收发 机1024。还可以使用附加的天线(图中未示出)。
通信设备1002还可以包括信号检测器1010，信号检测器1010用于 检测和量化由收发机1024接收的信号的电平。信号检测器1010检测信
号，如总能量、导频能量、功率谱密度以及其它信号。
状态改变器1016基于当前状态和由收发机1024接收并且由信号 检测器1010检测的附加信号来控制通信设备1002的状态。通信设备 1002能够在多个状态中的任一个状态中运行。
由总线系统1020将通信设备1002的各组件耦合在一起，除了数据 总线之外，总线系统1020可以包括电源总线、控制信号总线以及状态 信号总线。然而，出于清晰的目的，在图10中将各总线示意为总线系 统1020。通信设备1002还可以包括用于处理信号的数字信号处理器(DSP) 1018。图10所示的通信设备1002是功能框图而不是特定组件 的列表。
可以使用各种不同技术和技巧中的任一种来表示信息和信号。例 如，可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子、或其任 意组合来表示贯穿以上描述中引用的数据、指令、命令、信息、信号、 比特、符号以及码片。
可以将与本文公开的实施例相关而描述的各种示意性逻辑块、模 块、电路和算法步骤实现为电子硬件、计算机软件或者其组合。为了 清楚地描述硬件和软件的可互换性， 一般以各种示意性的功能来描述 各种示意性组件、块、模块、电路和步骤。将这些功能实现为硬件还 是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。本领域技术人 员可以用针对每一个具体应用而变化的方式来实现所述的功能，但是 不应当将这些实现决定理解为对本发明的范围的背离。
可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路 (ASIC)、现场可编程门阵列信号(FPGA)或者其它可编程逻辑器件、 离散的门或晶体管逻辑、离散的硬件组件、或者设计为执行本文所述 功能的其任意组合来实现或执行与本文公开的实施例相关而描述的各 种示意性逻辑块、模块、以及电路。通用处理器可以是微处理器，但 是作为备选，该处理器可以是任意传统处理器、控制器、微控制器、 或者状态机。还可以将处理器实现为计算设备的组合，例如DSP和微 处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心相结合的一个或者更多微 处理器、或者任意其它这种配置。
可以直接以硬件、由处理器执行的软件模块、或两者的组合来实 现与本文公开的实施例相关而描述的方法和算法的步骤。软件模块可 以驻留在RAM存储器、闪存存储器、ROM存储器、EPROM存储器、 EEPROM存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、CD-ROM、或者本领域 中己知的任意其它形式的存储介质。将示例存储介质与处理器耦合， 使得处理器可以从该存储介质读取信息并且向该存储介质写入信息。 作为备选，该存储介质可以集成至处理器。处理器和存储介质可以驻 留在ASIC中。ASIC可以驻留在用户终端中。作为备选，处理器和存储介质可以驻留在用户终端中的离散组件中。
本文公开的方法包括用于实现所述方法的一个或者更多步骤或 者动作。可以在不背离本发明的范围的前提下将这些方法步骤和/或动 作互换。换言之，除非为了实施例的正确操作要求特定顺序的步骤或 者动作，否则可以在不背离本发明的范围的前提下修改特定步骤和/ 或动作的顺序和/或使用。
尽管已经示意和描述了本发明的特定实施例和应用，但是应当理 解，本发明并不限于本文公开的确切配置和组件。本领域技术人员可 以在不背离本发明的精神和范围的前提下显而易见地对本文公开的本 发明的方法和系统的布置、操作以及细节做出各种修改、改变和变型。
在一个实施例中，提供参考信号的集合以覆盖小区的三个扇区。 可以提供每扇区至少两个参考信号。在给定小区的每个扇区中，参考 信号的集合可以是正交的。在与给定小区相邻的扇区中，参考信号的 集合可以是正交的。不在相邻扇区中的参考信号可以是最小相关的。 参考信号的集合可以包括近似值l的峰均功率比。
可以同时使用多个带宽。可以从基础序列递归地生成序列的集 合。可以在具有非零分量的单位超球面上提供矩阵。可以输出一个或 者更多结构化向量中每一个之间的相关性。
可以将序列集合投影到最接近的紧框架上。可以将最接近的紧框 架的子集投影至一个或更多正交矩阵。可以将一个或者更多正交矩阵 投影至最接近的循环矩阵。可以将每一个序列投影至最小峰均功率比 向量上。
在一个实施例中，可以在具有非零分量的单位超球面上提供矩 阵。可以输出一个或者更多结构化向量中的每一个之间的相关性。可 以将序列集合投影至最接近的紧框架。可以将最接近的紧框架的子集 投影至一个或者更多正交矩阵。可以将一个或者更多正交矩阵投影至 最接近的循环矩阵。可以将每一个序列投影至最小峰均功率比向量上。
权利要求
1、一种生成用于无线通信系统的序列的方法，所述方法包括下列步骤将初始序列设置为第一序列集合；通过将所述第一序列集合投影至紧框架的空间来获得第二序列集合；通过将所述第二序列集合的每一个子集投影至正交矩阵的空间来获得第三序列集合；通过将所述第三序列集合投影至循环矩阵的空间来获得第四序列集合；通过将所述第四序列集合投影至具有优选PAPR的矩阵的空间来获得第五序列集合；通过将所述第五序列集合设置为所述第一序列集合来迭代所述步骤至少一次；在执行所述迭代步骤之后输出所述第五序列集合。
2、 根据权利要求l所述的方法，其中，使用Zadoff-Chu序列作为 所述初始序列。
3、 一种发送参考信号的通信设备，所述通信设备包括 参考信号生成器，使用通过执行权利要求l所述的方法的步骤而获得的序列来生成参考信号；参考信号发射机，发送所述参考信号。
4、 根据权利要求3所述的通信设备，在参考信号空间的量小于给 定值的情况下，所述参考信号生成器使用通过执行权利要求l所述的方 法的步骤而获得的序列来生成参考信号。
5、 根据权利要求4所述的通信设备，在参考信号空间的量大于给 定值的情况下，所述参考信号生成器使用包括Zadoff-Chu序列在内的 序列来生成参考信号。
6、 一种通信设备，接收使用通过执行权利要求l所述的方法的步 骤而获得的序列来设计的参考信号。
7、 一种装置，输出使用通过执行权利要求l所述的方法的步骤而 获得的序列来生成的参考信号。
8、 一种使用数值方法来设计多输入多输出MIMO系统的参考信号的方法，所述方法包括下列步骤 确定输入多输入多输出信号；获得与一个或者更多给定结构化向量最接近的紧框架； 从所述最接近的紧框架获得一个或者更多结构化向量； 将所述一个或者更多结构化向量投影至循环矩阵的空间上；以及 输出与参考信号相关联的一个或者更多类别的矩阵。
9、 根据权利要求8所述的方法，还包括提供参考信号的集合以覆 盖小区的三个扇区。
10、 根据权利要求9所述的方法，其中，提供每扇区至少两个参 考信号。
11、 根据权利要求9所述的方法，其中，在给定小区的每一个扇 区中，所述参考信号的集合是正交的。
12、 根据权利要求9所述的方法，其中，在与给定小区相邻的扇 区中，所述参考信号的集合是正交的。
13、 根据权利要求9所述的方法，还包括将不在相邻扇区中的 参考信号最小相关。
14、 根据权利要求9所述的方法，其中，所述参考信号的集合包 括近似值l的峰均功率比。
15、 根据权利要求8所述的方法，其中，同时使用多个带宽。
16、 根据权利要求15所述的方法，其中，从基础序列递归地生成序列的集合。 '
17、 根据权利要求8所述的方法，还包括在具有非零分量的单 位超球面上提供矩阵。
18、 根据权利要求8所述的方法，还包括输出所述一个或者更 多结构化向量中的每一个之间的相关性。
19、 根据权利要求8所述的方法，还包括将序列集合投影至最 接近的紧框架。
20、 根据权利要求8所述的方法，还包括将最接近的紧框架的 子集投影至一个或者更多正交矩阵。
21、 根据权利要求8所述的方法，还包括将一个或者更多正交 矩阵投影至最接近的循环矩阵。
22、 根据权利要求8所述的方法，还包括将每个序列投影至最 小峰均功率比向量上。
23、 一种发射机，被配置为使用数值方法来设计多输入多输出 MIMO系统的参考信号，所述发射机包括处理器；与所述处理器进行电子通信的存储器；在所述存储器中存储的指令，所述指令被执行用于确定输入多输入多输出信号；获得与一个或者更多给定结构化向量最接近的紧框架； 从所述最接近的紧框架获得一个或者更多结构化向量； 将所述一个或者更多结构化向量投影至循环矩阵的空间上；以及输出与参考信号相关联的一个或者更多类别的矩阵。
24、 根据权利要求23所述的发射机，其中，所述指令还可以被执 行用于在具有非零分量的单位超球面上提供矩阵。
25、 根据权利要求23所述的发射机，其中，所述指令还可以被执 行用于输出所述一个或者更多结构化向量中的每一个之间的相关性。
26、 根据权利要求23所述的发射机，其中，所述指令还可以被执 行用于提供参考信号的集合以覆盖小区的三个扇区。
27、 根据权利要求26所述的发射机，其中，提供每扇区至少两个 参考信号。
28、 根据权利要求26所述的发射机，其中，在给定小区的每一个 扇区中，所述参考信号的集合是正交的。
29、 根据权利要求26所述的发射机，其中，在与给定小区相邻的 扇区中，所述参考信号的集合是正交的。
30、 根据权利要求26所述的发射机，其中，其中，所述指令还可以被执行用于将不在相邻扇区中的参考信号最小相关。
31、 一种包括可执行指令的计算机可读介质，所述可执行指令用于确定输入多输入多输出信号；获得与一个或者更多给定结构化向量最接近的紧框架； 从所述最接近的紧框架获得一个或者更多结构化向量； 将所述一个或者更多结构化向量投影至循环矩阵的空间上；以及 输出与参考信号相关联的一个或者更多类别的矩阵。
32、 一种用于设计MIMO系统的参考信号的程序，所述程序使计 算机执行权利要求8所述的方法的相应步骤。
33、 一种多输入多输出MIMO系统，包括 如权利要求23所述的发射机；以及 接收机，所述发射机向所述接收机发送参考信号。
全文摘要
本发明描述了一种使用数值方法来设计多输入多输出MIMO系统的参考信号的方法。确定输入多输入多输出信号。获得与一个或者更多给定结构化向量最接近的紧框架。从所述最接近的紧框架获得一个或者更多结构化向量。将所述一个或者更多结构化向量投影至循环矩阵的空间上。输出与参考信号相关联的一个或者更多类别的矩阵。恢复器。
文档编号H04L27/26GK101622844SQ20088000700
公开日2010年1月6日 申请日期2008年3月13日 优先权日2007年3月14日
发明者约翰·M·科沃斯基 申请人:夏普株式会社