专利名称：电信系统中用于改进的隔离特性的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线电信系统中的设备，所述设备旨在用于与无线电信 系统中的至少一个其它设备通信。该设备包括接收机和发射机，以及至 少第 一极化的第 一天线和第二极化的第二天线。
背景技术：
在当前的用于无线电信的系统中，诸如在蜂窝电话中，系统的发射 机，具体地在基站中的那些发射机，可以配备有双极化天线。通常，这 是为了利用无线信道的极化用于极化接收分集，作为在基站中的空间分 集的补充，或替代基站中的空间分集。
通常在设备一即，本例中的基站一的其中一个天线上执行传输，但 在使用两个天线的场合下，也存在极化发送分集。在某些情形下，基站 中的两个天线被使用于发射，信号的一半(或某个其它部分)经由一个天 线发射，其余的部分经由另一个天线发射。这样的传输安排的一个目的 是减小当无线信道在功率放大后在基站处组合时可能出现的组合损耗。
当使用具有相同的或几乎相同的极化的天线时，诸如在WCDMA中的 闭环TX分集那样的传输分集，可被看作为基于反馈的波束操控(beam steering )。当使用具有正交的或几乎正交的极化的天线时，闭环TX 分集可以代替被看作为极化适配。不用反馈信息，可以使用上行链路测 量用于适配下行链路传输。
例如，在波束操控的情形下，使用具有多个接近间隔相同的辐射单 元的阵列天线，可以基于上行链路到达方向估值来控制下行链路波束成
发明内容
本发明的目的是利用关于无线信道的极化特征的信息，包括接收天 线的那些信息，来改进无线连接的性能。
这个目的是通过本发明达到的，本发明公开了无线电信系统中的设 备，所述设备包括至少笫一极化的第一天线和第二极化的第二天线，以
4及接收一;L块和发射一几块。
所述设备旨在用于与在无线电信系统中至少一个其它设备通信，并 且所述设备配备有用于估计从一个其它设备接收的信号的极化状态的装置。
所述设备另外包括控制装置，用于基于接收的信号的所述测量和可 得到的辅助信息，诸如从控制信令和系统性能测量提取的信息，适配从 所述设备发送到 一 个其它设备的信号的极化状态。
因此，藉助于本发明的设备，无线信道的极化特征可被利用以便改 进无线连接的传输质量。
下面参照附图更详细地描述本发明，其中
图1示出在本发明中使用的极化控制器，和
图2示出通用的极化控制器，和
图3示出在本发明的一个版本中使用的所谓的Poincar6球，和 图4示出用于执行本发明的示意性流程图。
具体实施例方式
在以下的说明中将参照蜂窝电话系统说明本发明，结果，将描述的 通信是在无线基站RBS与终端UE(用户设备)之间进行的通信，RBS利用 对应于具有不同极化的两个天线的两个天线端口。
然而，本领域技术人员将会意识到，这仅仅是一个例子；本发明可 被应用于许多通信应用，例如，在RBS与转发器或中继节点之间的通信。
的天线。另外，应当指出，通信的任一端，即，RBS和/或UE,可以配 备有按照本发明的设备。自然，通信的两端也都可以配备有这样的设备。 在将被使用的例子中重新参照蜂窝电话系统，术语上行链路(UL)将 被使用来指从UE到RBS的通信，以及术语下行链路(DL)将被使用来指 /人RBS到UE的通信。
除非另外指出，假设UE使用相同的极化状态用于接收和传输。然 而，通常，UE可以使用任意极化状态，因为辅助极化控制信息，诸如 DL功率控制命令，是对于RBS可用的。虽然本发明是对于在两个实体，RBS与UE之间的无线通信链路详细 描述的，但应当理解的是，本发明也可以应用于具有任意数目的、在RBS 与UE之间的通信链3各的系统，例如，如在MIM0系统中那样的，在其中
本发明可被应用于例如每个信息流。
图1示出本发明的设备100的示意性框图。在本发明的设备100中， 假设设备10 0配备有至少第 一极化的第 一天线110和第二极化的第二天 线120，天线110和120典型地-皮实施为双极化天线。适当地，这两个 极化分别是水平和垂直的，如图l所示，虽然在完美情况下可能使用极 化的其它组合，它们不需要是互相正交的，但必须是不同的。
除了所述天线110, 120以外，该设备还包括接收机块130和发射 机块140,每个块包含一个或多个无线链。设备IOO旨在用于与在诸如 蜂窝电话系统之类的无线电信系统中的至少 一 个其它设备通信。
设备100还配备有用于测量从所述一个其它设备接收的信号的极化 状态的装置150和用于根据所接收信号的所述测量适配或控制从所述设 备发送到所述一个其它设备的信号的极化状态的装置160。所述测量和 极化控制装置150, 160可以是在设备100中的同一个功能块，如图1 所示，或它们可以是在设备100中的分开的功能块或分开的物理实体。
测量装置150和极化控制装置160的功能是把由发射机140从设备 10 0发送的信号的极化适配到将改进通信质量的极化状态。
所述适配是藉助于把权重或权重因子应用到由发射机1 30从第 一和 第二天线发送的各个信号而实行的。权重因子可以是纯相位因子，或它 们也可以包括幅度因子，以便改变相对信号幅度。因此，由设备100的 发射机140要藉助于第一110和第二120极化的天线发送的信号的复制 品在它到达天线之前将在极化控制装置160中被给予不同的相位和幅度 权重，这将使得由天线发送的信号具有最终得到的想要的总极化，例如 与在UL处测量的极化一致的极化。
被使用于发送的信号的权重适配于在想要的意义上，例如对于输出 功率来说，以最佳的方式利用系统，以及极化控制可以使用不同类型的 输入。在上述的情形下，其中唯一的输入是在UL信号上的极化状态， 极化控制的目标是使得用于DL传输的极化最佳化。
如果和当另外的输入是可得到时，诸如下面更详细地描述的，用于 DL传输的极化控制过程可以是基于与复制UL极化状态不同的准则，例如单独地对于每个UE,或对于蜂窝电话系统中的每个小区的DL传输功 率最小化。在这样的情形下，在DL上的极化状态不一定与在UL上的极 化状态相同的。
图2示出在本发明的发射机中使用的通用极化控制器200,它可被 使用来获得前面描述的和图1所示的单元150和160的功能。极化控制 器200传递所提到的、在要被发送的信号上要使用的一个或多个权重因 子作为它的输出250。极化控制器200包含两个主要功能块。在笫一功 能块204--UL极化估计器中，估计或测量UL极化状态，以及在第二功 能块206--DL极化控制器中，计算用于DL传输的权重。
由极化控制器200使用的一个参数是所提到的UL测量，它们作为 到控制单元200的输入210被示出。
除了 UL信道测量210以外，用于输入到极化控制器200的其它参 数可以是
.UL基站相干性信息，诸如在接收时RBS的相位和幅度特性。这是 到极化估计器204的输入220。
-DL基站相干性信息，换句话说，诸如在传输时RBS的相位和幅度 特性。这是到DL极化控制器206的输入230。
-DL功率控制命令，即，从一个其它设备到RBS的功率命令。这是 到DL极化控制器206的输入240。
关于在UE处的天线配置的信息。这样的信息的例子可以是同一 个天线是否被使用于接收和传输，以及被使用于接收的天线的数目，如 果大于1的话。
为了找到UL和DL基站相干性信息，由RBS中的校准功能适当地实 行测量。
以上列出的所有参数需要由图2的极化控制器200考虑，以便达到 发送的信号的良好的极化适配。
当它归结于极化控制器2 00可得到的信息以及由于这个信息的结果 控制器采取的步骤时，可以辨别许多情形。这些情形将在下面通过使用 下面给出的定义被描述
信道这个术语在下面被取为指在本发明的设备与和它通信的、另 外一个设备之间的传播路径的特征。
相关信道极化分量的幅度和相位值在足够长的时间内和在足够宽的频带内是相关的，这样，在UL上执行的信道测量对于在DL上的使用 是有效的。
功率相关信道在极化之间的幅度关系在足够长的时间内和在足够 宽的频带内是相关的，这样，在UL上执行的信道测量对于在DL上的使 用是有效的。
非相关信道在UL上执行的信道极化状态测量对于在DL上的使用 是无效的。
相干基站对于被使用于UL的无线链的幅度、相位和延时特性是 足够已知的。对于被使用于DL的无线链的幅度、相位和延时特性是足 够已知的。
幅度相干基站对于被使用于UL的无线链的幅度和延时特性是足 够已知的。对于被使用于DL的无线链的幅度和延时特性是足够已知的。
相位相干基站对于被使用于UL的无线链的相位和延时特性是足 够已知的。对于被使用于DL的无线链的相位和延时特性是足够已知的。
非相干基站对于被使用于UL的无线链的幅度和相位特性都不是 足够已知的。对于被使用于DL的无线链的幅度和相位特性都不是足够 已知的。
下面给出其中可应用本发明的情形的例子，以及本发明如何适用于 每个情形的说明。这些情形在下面涉及到的图4的流程图400上被概略 地示出。
情形1，相关信道，相干基站
在这种情形下，这相应于图4的方块425，接收信号的极化状态被 极化估计器204观察到，以及被输入到DL极化控制器206。极化估计器 204和DL极化控制器206考虑已知的RBS的幅度、相位和延时特性。
图2的DL极化控制器2 06可以具有不同于UL信道测量的其它输入， 诸如DL功率控制命令。
情形2,相关信道，幅度相干基站
在这种情形下，这相应于图4的方块435,由于极化之间的未知的 相位关系，在由极化估计器204观察到的极化状态中只有幅度分量可被 DL极化控制器206使用。极化估计器204和DL极化控制器206考虑已知的RBS的幅度和延时特性。
由于基站的相位特性是未知的，DL极化控制器206必须具有不同于 UL信道测量的其它输入，诸如DL功率控制命令等等，以便支持按照在 DL上的想要的准则，诸如发射功率，搜索将产生最好的极化状态的相位值。
相对相位值可以通过(N-1)维搜索而被找出，其中N是在UL和DL 上使用的极化的数目，即，在本例中N=2。换句话说，本发明的设备将 应用用于发送信号所使用的两个极化之间的多个不同相移，以及例如将 观察到来自UE的PL功率控制命令。DL极化控制器206监视系统性能和 调节相移，以便适配于在传播信道中的时间变化。
在具有正交极化的双极化天线的情形下，适配过程可>^皮看作为相应 于沿在图3所示的所谓的Poincar6 ^i的J求表面上的、对应于恒定的相 对幅度的线搜索最好的极化。对于精细调节，搜索最好的极化状态也可 以包含在各个极化的信号之间的幅度关系的不同值。
情形3,相关信道，相对相干基站
在这种情形下，这相应于图4的方块445，由于极化之间的未知的 放大关系，由极化估计器204在UL上观察到的极化状态中只有相位分 量可被DL极化控制器206使用。极化估计器204和DL极化控制器206 考虑已知的RBS的相位和时间特性。
由于基站的幅度特性是未知的，DL极化控制器206必须具有不同于 UL信道测量的其它输入，诸如DL功率控制命令等等，以便支持按照在 DL上的想要的准则，诸如发射功率，搜索将产生最好的极化状态的幅度 值。
相对幅度值可以通过(N-1)维搜索而被找出，其中N是在UL和DL 上使用的极化的数目，即，在本例中N=2。换句话说，本发明的设备将 应用用于发送信号所使用的两个极化之间的多个不同幅度关系，以及例 如将观察到来自UE的DL功率控制命令。DL极化控制器206监视系统性 能和调节幅度关系，以便适配于在传播信道中的时间变化。
在具有正交极化的双极化天线的情形下，适配过程可^L看作为相应 于沿在图3所示的所谓的Poincar6 ^^的^求表面上的、相应于恒定的相 对相位的线搜索最好的极化。对于精细调节，搜索最好的极化状态也可以包含在各个极化的信号之间的相位关系的不同值。
情形4,相关信道，非相干基站
在这种情形下，基站既不是幅度也不是相位相干的，意味着，极化 估计器204观察到的极化状态典型地不是实际极化状态的正确估值。然 而，估计器仍提供有用的信息，诸如可观察的估计器的任意阶导数。因 此，虽然基站是非相干的，但仍旧可以利用信道互易性(channel reciprocity )。
极化适配过程包含搜索在想要的意义上，例如对于输出功率来说最 佳的极化权重，方块450,搜索在多维空间执行，即， 一个以上的参数 是变化的。适配过程例如由来自UE的DL功率控制命令和来自极化估计 器204的可观察量的导数支持，以便连续地争取最好的可能的DL权重。
在具有正交极化的双极化天线的情形下，适配过程可被看作为相应 于沿在图3所示的所谓的Poincar6球的球表面上的、两个正交方向4臾 索最好的极化。换句话说，在这种情形下，将尝试两个正交极化信号的 所有相关组合。在Po i nca r6球上的搜索区域的尺寸以及DL极化控制器 206更新速率，都是基于例如来自UE的DL功率控制命令和来自极化估 计器204的可观察量的导数。
情形5，简化的情形
可以进行一般观察用水平或垂直极化，和仅仅用这些极化发送的 无线电波的极化状态，在很大的程度上被保持在许多传播信道上。这导 致用于时变极化控制的简化的原理通过使用垂直或水平极化，例如根 据这些极化的哪个极化在UL上具有最高的平均功率，执行DL传输。
这种情形，例如当信道在UL与DL之间是非相关时或当希望具有低 复杂性的解决方案时，是可应用的。
即使在这种简化的情形下，应当使用如图2所示的极化控制器200。 适配过程可以使用不同类型的输入。例如，如果输入仅仅是哪个极化状 态(水平或垂直)在UL上具有最高的功率，则目标典型地是要使用该 极化状态用于DL传输。
在相干基站中，用于时变极化控制的简化的原理可以以下面的方式 被使用对于任意双极化天线，把接收的UL信号变换成垂直和水平极 化状态，以及估计在各个状态中的平均接收功率。选择具有最高的平均
10UL功率的极化(水平或垂直的)用于DL传输。
在其中只有幅度相干的基站中，用于时变极化控制的简化原理可以
代之以以下面的方式祐:使用对于具有垂直和水平极化状态的双极化天 线，估计在各个状态中的平均接收功率。选择具有最高的平均UL功率 的极化用于DL传输。
用于极化控制的基础
如果另外的输入是可得到的，则用于DL传输的极化适配过程可以 是基于与逐个UE地或按每个小区进行DL发射功率最小化不同的准则。 其它的准则例如可以是基于SNR,信号干扰噪声比。
权利要求
1. 在无线电信系统中的设备(100)，所述设备(100)包括至少第一极化的第一天线(110)和第二极化的第二天线(120)，所述设备(100)另外包括接收机块(130)和发射机块(140)，所述设备(100)旨在用于与在无线电信系统中至少一个其它设备通信，其特征在于，所述设备(100)配备有用于估计从所述一个其它设备接收的信号的极化状态的装置(150，204)，以及所述设备(100)另外包括控制装置(160，206)，用于基于接收的信号的所述测量，适配从所述设备(100)发送到一个其它设备的信号的极化状态。
2. 权利要求1的设备(1Q0),其中所发送的信号的适配的极化状态 藉助于把权重因子分别应用到从第一(110)和第二(120)天线发送的信号的复制品而得到。
3. 权利要求2的设备(IOO)，其中用于极化适配的装置(200 )包 括两个功能块，用于上行链路极化估计的 一 个功能块(2 04)和用于下行 链路极化控制的一个功能块(206)。
4. 权利要求1-3的任一项的设备(IOO),其中用于上行链路极化估 计的装置(204)包括用于与上行链路估值不同的其它参数的输入装置。
5. 权利要求4的设备，其中所述其它参数包括关于在接收设备中 的相位相干性和不规则性的信息。
6. 权利要求1-5的任一项的设备，其中用于控制从设备(1G0)发送 的信号的极化状态的装置(160, 206)包括来自用于估计接收信号的极化 状态的装置(150, 204)的输入。
7. 权利要求6的设备，其中用于控制从设备(1G0)发送的信号的极 化状态的装置(160， 206)还包括用于与从用于测量接收信号的极化状态 的装置(150， 204 )接收的那些不同的其它参数的输入(230， 240)。
8. 权利要求7的设备，其中所述其它参数包括关于在传输时在设 备(IOO)中的相位相干性和不规则性的信息，和/或从所述一个其它设备 到设备(10 0)的功率控制命令。
9. 在无线电信系统中的设备中使用的方法，在所述设备中有至少 第一极化的第一天线(110)和第二极化的第二天线(120),在所述设备中 还有接收机块(130)和发射机块(140),所述方法旨在在设备(100)与在 无线电信系统中至少一个其它设备通信时使用，其特征在于，所述方法包括以下步骤-估计在设备(100)处从所述一个其它设备接收的信号的极化状态， -基于接收的信号的所述测量，适配从所述设备(100)发送到所述 一个其它设备的信号的极化状态。
10. 权利要求9的方法，其中发送的信号的极化适配是藉助于把权 重因子分别应用到从设备(100)的第一(110)和第二(U0)天线发送的信 号复制品而得到的。
11. 权利要求9或10的方法，其中上行链路极化估计(204)包括与 上行链路估值不同的其它输入参数。
12. 权利要求ll的方法，其中所述其它参数包括关于在设备(100) 的接收机中的相位相干性和不规则性的信息。
13. 权利要求9-12的任一项的方法，其中如果设备(100)的相位特 性是未知的，则对将产生发送信号的最好的极化状态的相位值执行搜 索。
14. 权利要求9-12的任一项的方法，其中如果设备(100)的幅度特 性是未知的，则对将产生发送信号的最好的极化状态的幅度值执行搜 索。
15. 权利要求9-12的任一项的方法，其中如果设备(100)的幅度和 相位特性没有一个是已知的，则对将产生发送信号的最好的极化状态的幅度和相位值的组合执行搜索。
16. 权利要求13-15的任一项的方法，其中通过使用下行链路功率 控制命令执行搜索。
17. 权利要求9或10的方法，其中极化适配是通过估计在各个第 一和第二天线中的平均接收功率以及选择具有最高的平均功率的天线用于由设备(100)发送而被执行。
全文摘要
本发明公开在无线电信系统中的一种设备(100)，包括至少第一极化的第一天线(110)和第二极化的第二天线(120)。设备(100)另外包括接收机(130)和发射机(140)，以及旨在用于与在无线电信系统中至少一个其它设备通信。设备(100)配备有用于估计从所述一个其它设备接收的信号的极化状态的装置(150，204)，以及设备(100)另外包括用于基于接收信号的所述估值，适配从所述设备(100)发送到所述一个其它设备的信号的极化状态的装置(160，206)。
文档编号H04B7/10GK101479959SQ200680055247
公开日2009年7月8日 申请日期2006年7月6日 优先权日2006年7月6日
发明者H·阿斯普伦, J·-E·伯格, M·约翰逊, S·彼得森, S·费尔特 申请人:艾利森电话股份有限公司