基于信道质量反馈的波束空时编码的制作方法

专利名称：基于信道质量反馈的波束空时编码的制作方法
基于信道质量反馈的波束空时编码
根据35 U.S.C. § .119要求优先权
本专利申请要求2006年12月19日提交的，标题为"BEAMSPACE-TIME CODING BASED ON CHANNEL QUALITY FEEDBACK",编号为 60/870,654的临时专利申请的优先权，前述申请已转让给本申请的受让人并 且以引用的方式明确地将其并入本申请。
背景技术：
无线通信设备可以工作在各种工作条件和工作环境中。根据移动无线 设备相对于信号发送源的位置，移动无线设备可以经历信号质量的急剧改 变。可以通过将发射机和无线接收机连接起来的无线信道的改变来表征信 号质量的变化。
有许多因素可以影响无线信道。举例而言，接收信号强度随着发射机 和接收机之间的距离的增加而减小。另外，地形的变化以及障碍物和反射 面的出现都会导致多径的形成。从发射机经过多个信号路径到达接收机的 信号可以相加性地或相消性地组合。举例而言，多径信号分量中的相位旋 转所引起的相消性信号组合可以导致在接收机处信号质量的显著降低。信 号质量的降低通常被称为信号衰落或简称为衰落。
无线通信系统可以实现多种技术以降低在深度衰落中运行的概率。无 线通信系统可以实现信号分集来补偿衰落。分集通常是指实现某类冗余以 提供或者消除独立的信号路径。
发射机可以通过引入不同的可分辨的信号来提供分集，以增加接收机 接收到和分辨出所发送的信号的概率。发射机可以通过使用多个发送天线、 多个发送频率、多个发送时间或者它们的一些组合，来引入分集。
举例而言，可以通过从一个天线发送原始信息符号并且从第二个天线 发送该符号的修改版本来实现分集。原始信号的修改版本可以是指原始信 号的延迟、共轭、取反、旋转版本等等或者以上部分或全部的组合。旋转的信号是指相对于参考信号对信号相位的复数旋转。接收机在一个或多个 符号周期上对全部的接收信号进行处理以恢复所发送的符号。
类似地，接收机可以通过使用空间分集的多个接收天线，来提供一定 量的分集。优选地，通过将多个接收天线以一定的距离分隔开，可以使每 个天线能够经历独立于其它接收天线所经历的信道的信道特性。

发明内容
本发明提供了通过将波束成形应用于发送分集的空时编码信号来提高 接收机处的分集增益的方法和装置。在多个空时天线组上对发送信号进行 空时编码，其中，每个空时天线组与特定的空时码相关联。在每个空时天 线组中的多个天线上对该空时天线组上的信号进行波束成形。对空时天线 组中的多个天线中的每个天线，用与该空时天线组中的其它天线不同的权 重进行加权。波束成形权重可以根据来自接收机的信道质量反馈指示而改 变。每个权重或者由多个权重组成的向量的幅值、相位或者幅值和相位的 组合可以根据所述信道质量指示而改变，以便改善所接收到的信号的质量。
本发明公开内容的一些方面包括一种用于提供发送分集的方法。所述
方法包括根据发送信号生成多个空时编码信号；接收信道质量指示；根 据所述信道质量指示生成至少一个权重向量；使用所述至少一个权重向量 中的对应权重向量对所述多个空时编码信号中的至少一个信号进行波束成 形。
本发明公开内容的一些方面包括一种用于提供发送分集的方法。所述 方法包括根据发送信号生成多个空时编码信号；接收信道质量指示；使 用对应权重向量对每个所述空时编码信号进行波束成形，其中，至少一个 权重向量是部分地根据所述信道质量指示确定的。
本发明公开内容的一些方面包括一种用于优化发送分集的方法。所述 方法包括接收多个信号，所述多个信号中的每个信号是在对应的信号波 束中接收到的；确定针对每个信号波束的信道估计；根据所述信道估计确 定信道质量指示；将所述信道质量指示作为反馈信息发送到所述信号波束 的发送源。
本发明公开内容的一些方面包括一种用于提供发送分集的装置，所述装置包括发射机，用于生成发送信号流；发送分集编码器，用于接收所 述发送信号流，并且根据所述发送信号流生成多个(G个)发送分集/空时 编码发送流；权重矩阵生成器，用于接收信道质量指示，并且根据所述信 道质量指示生成一组权重向量中的至少一个权重向量；多个波束成形编码 器，所述多个波束成形编码器中的每个编码器用于接收所述多个发送分集/ 空时编码发送流中的一个发送流，并且根据所述一组权重向量中的权重向 量，生成多个(K个)加权后的子流，以对所述多个发送分集/空时编码发 送流中的 一个发送流进行波束成形。
本发明公开内容的一些方面包括一种用于提供发送分集的装置，所述 装置包括接收机，用于接收多个波束中的多个空时编码发送信号，其中， 每个空时编码发送信号是在不同的波束中传送的；导频提取模块，其耦合 到所述接收机，用于从每个波束中提取至少一个导频信号；信道估计模块， 其耦合到所述导频提取模块，用于根据所述至少一个导频信号确定针对所 述多个波束中的每个波束的信道估计；信道质量指示生成器，用于根据所 述信道估计确定信道质量指示；发射机，用于生成包括所述信道质量指示 的反馈消息，并且向所述空时编码发送信号的源端发送所述反馈消息。


结合附图，本发明公开内容的实施例的特征、目标和优点将会从以下 所述的详细描述中变得显而易见，在附图中相同的元素具有相同的参考标 号。
图1是无线通信系统的实施例的简化功能方框图。 图2是多址无线通信系统中的发射机和接收机的实施例的简化功能方 框图。
图3是具有波束成形的空时编码发送分集的发射机系统的实施例的简 化功能方框图。
图4是具有波束成形的空时编码发送分集的发射机系统的实施例的简 化功能方框图。
图5是波束成形权重星座图的实例。
图6是接收机的实施例的简化功能方框图，该接收机用于根据波束成形的空时编码接收信号来生成信道质量指示。
图7是一个方法的实施例的简化流程图，该方法用于利用波束成形的 发送分集/空时编码来提供发送分集。
图8是一个方法的实施例的简化流程图，该方法用于根据波束成形的 发送分集/空时编码信号生成反馈信息。
图9是具有波束成形的空时编码发送分集的发射机系统的实施例的简 化功能方框图。
图IO是接收机的实施例的简化功能方框图，该接收机用于根据波束成 形的空时编码接收信号来生成信道质量指示。
具体实施例方式
本发明描述了用于生成和发送无线信号的方法和装置，该无线信号结 合了发送分集/空时编码和波束成形的益处。发射机具有iV个发送天线。这 iV个发送天线被分成G个天线组，其中G《iV。在每个天线组中，通过权重 向量w,h, ws2…,，，]对天线进行加权以形成波束。
首先将需要发送的信息流发送分集/空时编码成G个子流。使用一个天 线组对每个子流进行波束成形和发送。发射机可以根据接收机所提供的反 馈来优化由权重向量施加的权重。
接收机处理从波束成形的子流中接收到的信号，并且根据处理后的子 流生成信道质量指示(CQI)值。接收机可以根据来自每个波束成形的子流 的信号或者根据复合信号的质量，独立地生成信道质量指示。接收机可以 在反馈消息中或者经由其它一些通信链路向发射机传输一个或多个CQI 值。举例而言，接收机可以根据发射机所发送的导频信号生成CQI值。
发射机，或者更具体地说，与接收机通信的发射机，可以从接收机接 收CQI值。发射机可以根据CQI值来调整施加到一个或多个子流的波束成 形权重。发射机还可以接收用于指示下行链路干扰的一个或多个度量，该 下行链路干扰是与特定接入终端相对应的信号造成的。举例而言，可以通 过接入终端中的一个或多个接收机来确定下行链路干扰度量，其中，该终 端是发射机信号未针对其做出优化的终端，也可以通过位于其它接入点处 的一个或多个接收机来确定下行链路干扰度量。发射机独立地调整每个子流中的权重以将接收机处的信号质量最大化；发射机还可以调整多个子流 的权重以将接收机处的信号质量最大化；发射机还可以在调整每个子流中 的权重以改进接收机处的信号质量的同时，将其它小区或者覆盖范围中受 到的小区间干扰最小化；发射机可以还进行以上操作的组合。发射机可以 用于在预定的权重网格中进行选择，也可以用于连续地改变一个或多个单 独的权重的幅值和域相位。
图1是多址无线通信系统100的实施例的简化功能方框图。多址无线 通信系统IOO包括多个小区，例如小区102、 104和106。在图1的实施例 中，小区102、 104和106中的每一个可以包括接入点150，该接入点包括 多个扇区。
所述多个扇区是由天线组形成的，每个天线组负责与小区的一部分中 的接入终端进行通信。在小区102中，天线组112、 114和116中的每一个 天线组对应于不同的扇区。举例而言，小区102被分割成三个扇区 120a-102c。第一天线112服务于第一扇区102a，第二天线114服务于第二 扇区102b，第三天线116服务于第三扇区102c。在小区104中，天线组118、 120和122中的每一个天线组对应于不同的扇区。在小区106中，天线组 124、 126和128中的每一个天线组对应于不同的扇区。
每个小区或者小区的每个扇区用于支持或者服务于若干个接入终端， 这些接入终端与对应的接入点的一个或多个扇区通信。例如，接入终端130 和132与接入点142通信，接入终端134和136与接入点144通信，接入 终端138和140与接入点146通信。虽然将接入点142、 144和146中的每 一个表示为与两个接入终端通信，但接入点142、 144和146中的每一个并 不限于与两个接入终端通信并且可以支持多达物理限制或者由通信标准施 加的限制所限定的任意数量的接入终端。
如本文所使用的，接入点可以是用于与终端通信的固定的站，接入点 也可以被称为基站、节点B或一些其它术语并且包括它们的一些或全部功 能。接入终端(AT)还可以被称为用户设备(UE)、用户终端、无线通信 设备、终端、移动终端、移动站、用户站或一些其它术语并且包括它们的 一些或全部功能。
从图1中可以看出，接入终端130、 132、 134、 136、 138和140中的每一个在各自的小区中位于与同一小区中的其它接入终端不同的部分。此 夕卜，每个接入点可以与同其通信的接入点所对应的天线组相距不同的距离。 除了小区环境和其它条件以外，上述这两个因素提供了导致在每个接入终 端和对应于与其通信的接入点的天线组之间出现不同的信道条件的其它情 况。
由于信道条件的变化，每个接入终端(例如130) —般经历任何其它接 入终端经历不到的特有信道特性。另外，信道特性随时间而改变并且由于 接入终端位置的改变而变化。
接入点142、 144和146可以实现空时编码发送分集来减轻信号质量衰 落的某些影响，其中，该信号质量衰落是部分地由于信道条件的改变而导 致的。接入点142、 144和146用于生成多个不同的空时编码的子流。接入 点142、 144和146还用于对每个不同的空时编码的子流进行波束成形。然 后，可以使用多个天线将在接入点142、 144和146中的每一个接入点处的 每个子流以波束成形方式进行发送。在通过基本上不相关的信道条件后， 可以在接入终端130、 132、 134、 136、 138和140处接收每一个进行了空 时编码和波束成形的子流。这种操作改善了接入终端130、 132、 134、 136、 138和140在各种工作条件下接收信号的能力，并且将接入终端130、 132、 134、 136、 138和140由于经历信道衰落的情况而导致不能维持与服务接入 点的通信的概率最小化。
接入点142、 144和146可以通过使用权重对耦合到对应的多个天线的 信号中的每一个信号进行加权，来对子流进行波束成形。将每个空时编码 的子流分解或者划分成多个副本，并且使用维度与该多个副本的数目相同 的权重向量对这多个副本进行加权。
接入点142、 144和146可以使用来自每个接入终端(例如130)的反 馈来优化施加到一个或多个子流的权重。接入点142、 144和146可以发送 未进行波束成形的导频信号或者用已知的权重向量来进行波束成形的导频 信号，以帮助接入终端130、 132、 134、 136、 138和140进行信道分析。 导频信号可以是以周期性的时间、频率或时间和频率的组合来发送的一个 或多个已知信号。在其它实施例中，导频信号不是周期性的，而是根据预 定的算法来发送的。例如，可以伪随机地调度导频信号，而接入终端130、
13132、 134、 136、 138和140具有预测导频信号的位置和出现时间的能力。 在另一个实例中，接入点142、 144和146可以根据一个或多个终端(例如， 130)的请求来调度导频信号。
每个终端(例如，130)可以从其服务接入点142接收导频信号，并且 针对每个独立的子流进行信道估计。如果接入点对导频子流进行波束成形， 那么接入终端130可以在估计信道的过程中对施加到导频子流的预定的波 束成形权重进行补偿。
接入终端130根据信道估计生成信道质量指示(CQI)值。在一个实施 例中，接入终端130生成代表每个子流的信道估计的CQI值。在另一个实 施例中，接入终端130根据多个信道估计的组合生成CQI值。
接入终端130可以生成代表信道估计的CQI值，也可以生成指示信道 估计的变化的CQI值。举例而言，接入终端130可以生成仅指示复合信号 质量相对于现有信道估计是改善了还是恶化了的CQI值。在另一个实施例 中，接入终端130生成针对每个信道估计的CQI值，该CQI值表示信道估 计的幅值。
接入终端130生成具有一个或多个CQI值的反馈消息，并且将这些CQI 值传输回与用于生成这些CQI值的导频信号相对应的接入点。
接入点(例如142)还可以接收对下行链路干扰的一个或多个估计。例 如，来自另一个扇区的接入终端(例如132)或者来自另一个小区的接入终 端(例如140)可以估计由来自其它一些扇区120c或小区120的波束成形 信号所生成的下行链路干扰的水平。可替换地，接入点处的接收机(例如， 146)可以估计在另一个接入点(例如，142)处生成的下行链路干扰。可 以向接入点142发送所述下行链路干扰的估计，其中假设接入点142是干 扰源。
接入点(例如142)接收CQI值和下行链路干扰估计，并且调整波束 成形权重向量的权重以改善在接入终端130处的信道质量，还可以调整该 权重以同时减少在其它小区或扇区中受到的下行链路干扰。接入点142可 以优化每个波束成形子流的波束成形权重。接入点142可以根据预定的算 法来改变波束成形权重，举例而言，接入点142可以以预定的增量值连续 地改变该权重，也可以通过从预定的一组权重中选择权重来改变该权重。接入点142可以改变权重的幅值、相位或幅值和相位的组合。
如图2中所示，可以利用发送(TX)处理器220或260、处理器230 或270以及存储器232或272来实现上述实施例。可以在任意处理器、控 制器或其它处理设备上执行处理过程，并且可以将处理过程以源代码、目 标代码或其它的形式作为计算机可读指令存储在计算机可读介质中。
图2是在多址无线通信系统200中的发射机和接收机的实施例的简化 功能方框图。在发射机系统210处，从数据源212向发送(TX)数据处理 器214提供多个数据流的业务数据。在一个实施例中，在各发送天线上发 送每个数据流。TX数据处理器214根据为每个数据流所选择的特定编码方 案，对每个数据流的业务数据进行格式化、编码和交织，以提供编码后的 数据。在一些实施例中，TX数据处理器214根据数据流的符号所要发送到 的用户将空时编码和波束成形权重施加到数据流的符号上，并将空时编码 和波束成形权重施加到用于发送该符号的天线上。在一些实施例中，可以 根据信道响应信息来生成波束成形权重，其中，该信道响应信息指示了接 入点和接入终端之间的传输路径的条件。此外，在那些传输受到调度的情 况中，TX数据处理器214可以根据用户发送的秩(rank)信息对分组(packet)
格式做出选择。
可以使用OFDM技术将每个数据流的编码后的数据与导频数据进行复 用。导频数据一般是以已知方式处理的己知数据模式，并可以在接收机系 统处使用导频数据来估计信道响应。根据为每一个数据流所选定的特定调 制方案(例如，BPSK、 QPSK、 M-PSK或M-QAM)，对每个数据流的复用 后的导频和编码后的数据进行调制(例如，符号映射)以提供调制符号。 可以通过由处理器230提供的指令来确定每个数据流的数据速率、编码和 调制。在一些实施例中，并行的空间流的数目可以根据用户发送的秩信息 而改变。
然后，向TX MIMO处理器220提供所有数据流的调制符号，TX MIMO 处理器220可以进一步处理这些调制符号(例如，针对OFDM)。然后，TX MIMO处理器220向iVy个发射机(TMTR) 222a到222t提供A^个调制符 号流。利用用户的信道响应信息，TXMIMO处理器220根据数据流的符号 所要发送到的用户将波束成形权重施加到数据流的符号上，并将波束成形权重施加到用于发送该符号的天线上。
发射机222a到222t中的每一个接收并处理各自的符号流，以提供一个 或多个模拟信号，并且进一步调节(例如，放大、滤波和上变频)这些模 拟信号以提供适合于在MIMO信道上发送的已调信号。然后分别从iVr个天 线224a到224t发送来自发射机222a到222t的A^个已调信号。
发射机系统210还可以用于从一个或多个天线224a到224t接收信号。 对应的接收机223a到223t接收并且处理接收信号。接收机223a到223t中 的每一个可以用于将与其对应的接收信号进行放大、滤波并且变频成基带 信号，接收机223a到223t还与解调器240相耦合。
解调器240可以对接收到的信号进行解调以恢复接收到的信号和信息。 解调器240的输出耦合到RX数据处理器242。 RX数据处理器242可用于 提取接收到的信号中所包含的各种信息元素。其中一些信息可以是发射机 系统210所使用的开销信息，而其它信息可以是用户数据，可以对用户数 据进行处理以将其经由数据宿244输出到用户或其它目的设备(未示出)。
开销信息可以包括由接收机系统250生成并且发送到发射机系统210 的CQI值。RX数据处理器242向处理器230提供CQI值或者具有CQI值 的消息。处理器230结合存储器232中存储的可执行代码进行操作，以根 据接收到的CQI值来确定对施加到TX数据处理器214处或TX MIMO处 理器220的各信号子流的波束成形权重的所做出的改变。
在接收机系统250处，可以通过A^个天线252a到252r接收所发出的 已调信号，并且将从每一个天线252接收到的信号提供给各自的接收机 (RCVR) 254。每一个接收机254可以调节(例如，滤波、放大和下变频) 各自的接收到的信号，对调节后的信号进行数字化以提供采样，并进一步 处理这些采样以提供相应的"接收到的"符号流。
然后，RX数据处理器260根据特定的接收机处理技术，从A^个接收 机254接收符号流并对接收到的i^个符号流进行处理，以提供秩值数目个 "检出的"符号流。以下进一步详述RX数据处理器260的处理。每个检出 的符号流包括这样一种符号，该符号是针对对应的数据流来发送的调制符 号的估计。然后，RX数据处理器260解调、解交织和解码每个检出的符号 流，以恢复数据流的业务数据。RX数据处理器260所执行的处理是与发射机系统210处的TX MIMO处理器220和TX数据处理器214所执行的处理 互为逆操作的。
RX处理器260所生成的信道响应估计可用于执行接收机处的空间处理 及空间/时间处理，调整功率电平，改变调制速率和调制方案或其它的操作。 RX数据处理器260还可以估计检出的符号流的信噪比(SNR)以及其它可 能的信道特性，并向处理器270提供这些量值。
结合存储器272中所存储的可执行代码，处理器270可以根据信道估 计生成一个或多个CQI值。当生成当前的CQI值时，处理器270还可以访 问一个或多个所存储的CQI值，所存储的CQI值对应于存储器270中所存 储的早先的信道干扰。处理器270将一个或多个CQI值耦合到TX数据处 理器278。
TX数据处理器278对将要传输回发射机系统210的CQI值进行格式化。 举例而言，TX数据处理器278可以生成包含CQI值的一个或多个反馈消息。 TX数据处理器278将反馈消息耦合到调制器280，调制器280根据预定的 格式对该消息进行调制。将已调消息提供给一个或多个发射机255a-255r， 在发射机255a-255r处对已调反馈消息进行上变频并且将其发送回发射机系 统210。
在接收机处，可以用各种处理技术来处理A^个接收到的信号，以检测 出i^个发送的符号流。这些接收机处理技术可以被分成两大类(i)空间
和空时接收机处理技术(其还被称为均衡技术)；(ii)"串行迫零/均衡和干 扰消除"接收机处理技术(其还被称为"串行干扰消除"或"串行消除" 接收机处理技术)。
可以将由^r个发送天线和A^个接收天线所形成的MIMO信道分解成 A^个独立信道，其中A^^mii^^,A^。」&个独立信道中的每一个可以被称 为MIMO信道的空间子信道(或传输信道)，并且一个空间子信道对应于一 维。
图3是用于实现空时编码信号的波束成形的发射机系统300的实施例 的简化功能方框图，其中，使用来自接收机的CQI反馈对波束成形权重进 行优化。图3的简化功能方框图仅限于发射机系统中与对空时编码信号进 行波束成形相关的部分。为了简洁和清楚的目的，省略了该发射机系统的其它部分。发射机系统300可以被集成到例如图1的通信系统的接入点中 并且可以是图2的发射机系统的实施例。
发射机系统300包括发射机310，该发射机耦合到发送分集/空时编码 器320。发送分集/空时编码器320将多个编码后的信号耦合到多个波束成 形编码器330。-330e。波束成形编码器33(V330a将波束成形后的信号耦合 到多个天线340。o-340(jk。定时和同步模块350耦合到权重矩阵生成器360， 权重矩阵生成器360耦合到多个波束成形编码器330(r330Q。
发射机310用于处理采样以生成已调信号流。例如，发射机310可以 用于根据若干信息比特生成正交频分复用(OFDM)符号的若干采样。发射 机310可以用于将信息比特映射到OFDM符号的各子载波，并且根据预定 的调制格式将信息比特调制到子载波上。发射机310可以将OFDM符号变 频到所需要的RF发送频率。在该实施例中，发射机310的输出是在需要的 RF发送频率上的OFDM符号采样的串行信号流。
发射机310的输出耦合到时间分集/空时编码器320。时间分集/空时编 码器320用于将来自发射机310的符号流分成多个(G个)信号流，也可 以将其称为子流。时间分集/空时编码器320对多个信号流进行操作以产生 这些信号流的修改版本。举例而言，时间分集/空时编码器320可用于传递 一个基本未被修改过的符号流，并且对剩余的G-l个信号流中的每一个进 行修改。通常而言，可以将一个信号流视为是未修改的，这是因为所有信 号流都可以标准化为 一个特定的信号流。
时间分集/空时编码器320可用于对G-l个信号流中的每个信号流进行 例如延迟、取反、求共轭、旋转等操作，或者进行上述操作的组合。时间 分集/空时编码器320可以利用可变延迟、延迟线、抽头延迟线、数字延迟 等，或者延迟元件的一些组合，为特定信号流引入延迟。举例而言，时间 分集/空时编码器320可用于利用反相放大器对信号流进行取反。再比如， 时间分集/空时编码器320可用于利用旋转器、耦合到正交相位信号分量的 反相器等，或者上述这些组件的组合，对信号流求共轭。另外，时间分集/ 空时编码器320可用于利用工作在同相信号或正交信号分量上的一个或多 个乘法器、对相位分量进行加权的一个或多个乘法器、延迟元件等，或者 上述这些组件的一些组合，对信号流进行旋转。
18一般而言，时间分集/空时编码器320在每个信号流上执行不同的修改， 使得可以通过在G个不同的天线上发送G个信号流来实现发送分集。在典 型的时间分集/空时编码系统中，G个天线在空间上是分开的。在图3的实 施例中，还要对G个不同的时间分集/空时编码信号流中的每个信号流进行 其它的处理。另一种在接收机处提供分集增益的方式是使用发送波束成形， 其中，从多个天线发送同一信息符号。可以对来自多个天线中的每个天线 的信号进行不同的加权，以使得在接收机处的总信噪比最大化。可以通过 使用不同的天线增益或者通过对耦合到每个天线的单个信号进行加权的方 式，实现对信号进行不同的加权。虽然将信号的加权表示为紧接在天线之 前，但是也可以在传输链中的更早处来执行波束成形加权，另外也可以通 过使用信号的时域加权或频域加权对信号流进行操作来执行波束成形加 权。
在图3的实施例中，使用多个天线对G个信号子流中的每个子流进行 独立的波束成形。将来自时间分集/空时编码器320的不同信号子流中的每 个子流耦合到多个波束成形编码器330。-330c。波束成形编码器330Q-330C 的数目对应于由时间分集/空时编码器320生成的发送分集信号流的数目。
每个波束成形编码器(例如，330Q)可用于生成多个加权后的信号流， 将每个加权后的信号流施加到对应的天线。每个波束成形编码器(例如， 330o)从发送分集/空时编码器320接收多个信号流中的一个信号流。波束 成形编码器330。将信号分割成K个复制的信号流，并且用相关联的波束成 形权重对K个复制的信号流中的每个信号流进行加权。波束成形编码器 330o将加权后的信号流耦合到与特定波束成形编码器330。相关联的K个天 线33000-33O0K。
因此，天线的总数等于时间分集/空时编码的组或子流的数目G乘以针 对每个时间分集/空时编码的组所生成的波束成形信号流的数目K。在图3 的实施例中， 一共存在N-G申K个天线。图3中发射机系统300的实施例示 出了每个时间分集/空时信号具有相同数目的波束成形信号流。然而，在其
它的实施例中，不同的时间分敷空时信号可以具有不同的波束成形维度。
权重矩阵生成器360用于生成供波束成形编码器330o-330c中的每个编 码使用的权重向量。权重矩阵中的每个向量对应于一个波束成形编码器(例如，330q)。 一般而言，每个权重向量是不同的，但是并不要求权重向量是 不同的。
权重向量中的每个权重w具有关联的幅值」和相位旋转p。权重矩阵 生成器360可用于生成固定的权重矩阵，也可用于生成可变的权重矩阵。 在一些实施例中，权重矩阵生成器360可用于生成固定的权重矩阵和可变 的权重矩阵的组合。权重矩阵生成器360可用于根据例如时间、事件或者 时间和事件的组合，来改变权重。
如果从发送天线到接收机的信道的估计在发射机处是可用的，那么权 重矩阵生成器360可以确定每个权重向量中的权重的最优值，以使信噪比 (SNR)或其它一些与接收信号质量相关的度量最大化。发射机系统300 无需具有对实际信道估计的了解，但是可以在以其它一些信号度量来工作， 其中，这些信号度量是根据接收信号质量或信道估计得到的，或者是与接 收信号质量或信号估计相关的。
权重矩阵生成器360可用于根据由接收设备(例如，接入终端)提供 给发射机系统300的信息来生成多个权重向量。在图3所示的实施例中， 发射机系统300可用于从无线链路接收反馈信息。
发射机系统包括接收天线370，其可用于接收由接入终端(未示出)发 送的信号。虽然在本实施例中描绘了一个不同的接收天线370，但是发射机 系统300也可以使用多个接收天线，或者将相同的天线同时用于发送和接 收。因此，在一些实施例中，没有专用的接收天线370。而是改为将天线 340中的一个或多个作为接收天线。
接收天线370将接收到的信号耦合到接收机380，接收机380用于将接 收到的信号放大、滤波和变频成待进一步处理的信号。 一般而言，接收机 380进行操作以输出具有接收到的相关信息的基带信号，其中，所述相关信 息包括由一个或多个接入终端生成的CQI值。
接收机380将输出信号耦合到CQI处理器3卯。CQI处理器390对来自 接收机380的基带信号进行操作以恢复接入终端所发送的CQI值。举例而 言，CQI处理器390可以从特定的开销消息或者特定的专用消息中提取CQI 值。举例而言，CQI值可以是消息中的预定字段，也可以通过使用预定的 报头、前缀或其它标识符来识别CQI值。CQI处理器390将CQI值和对应的接入终端的标识耦合到权重矩阵生 成器360。权重矩阵生成器360可以部分地根据接收接入终端所报告的CQI 值，来修改波束成形权重或者权重向量，或者生成新的波束成形权重或者 权重向量。
在权重向量(例如，wg=[Wgl中，每个权重可以包括 幅值分量和相位分量，例如，w。 = 4V\权重矩阵生成器360可用于以多 种方式在权重向量中引入有意的时变。权重矩阵生成器360可用于改变幅 值分量、相位分量或者它们的组合。另外，权重矩阵生成器360可用于独 立地，或者根据一个权重，来改变任何给定权重向量中的权重。
作为实例，权重矩阵生成器360实际上可用于维持恒定的幅值分量并
且部分地根据从接入终端反馈回发射机的信息来改变相位分量。权重矩阵
生成器360可以独立地改变单个权重的相位分量，也可以根据第一相位分
量来改变相位分量的第二相位分量。
举例而言，权重矩阵生成器360实际上可用于维持恒定的相位分量并
且部分地根据从接入终端反馈回发射机的信息来改变幅值分量。例如，权 重矩阵生成器360可以保持A和一恒定，并且改变第一幅值分量和第二幅值 分量。权重矩阵生成器360可以独立地改变单个权重的幅值分量，也可以 根据第一相位分量来改变第二幅值分量的幅值分量。在另一个实施例中， 权重矩阵生成器360可用于同时改变至少一些波束成形权重的幅值和相位
权重矩阵生成器360改变需要的权重分量的速率可以是固定的，也可 以是变化的。权重矩阵生成器360可用于根据CQI反馈的速率、时间的消 逝、事件的发生，或者上述因素的组合，来改变所述分量。在改变多个权 重分量时，权重矩阵生成器360可用于对每个变化的分量使用独立的速率。 可替换地或另外地，权重矩阵生成器360可用于对权重矩阵中的每个向量 使用相同的速率或独立的速率。 一般而言，权重矩阵生成器360可用于使 用针对每个分量(或速率)完全独立的函数，来改变单个权重分量(或改 变单个权重分量的速率)。
在一个实施例中，接入终端以根据OFDM符号速率得到的速率来发送 CQI值。举例而言，发射机系统300可以从接入终端接收CQI值，权重矩
21阵生成器360可以针对每个帧来改变权重矩阵中的权重，其中，所述的帧 是由预定数目的OFDM符号组成的。权重矩阵生成器360可以在接收到CQI 值之后改变权重向量，或者权重矩阵生成器360可以根据预定的多个CQI 值来更新权重向量。
定时和同步模块350用于将权重矩阵生成器360的定时与发射机310 中所使用的定时同步。例如，定时和同步模块350可以包括时钟，该时钟 与发射机310在生成发送流时所使用的系统时间保持同步。在一个实施例 中，定时和同步模块可以与发送流的OFDM符号定时保持同步，以使权重 矩阵生成器360可以生成在符号边界上发送变化的时变权重。
波束成形编码器330o-330c3可用于在时域操作和频域操作中对各个空时 编码的子流进行加权。在若干接入终端位置相同或者发射机系统300将 OFDM符号专用于特定接入终端的实施例中，在时域中将加权重向量施加 到子流上是很方便的。然而，在每个OFDM符号包括多个接入终端的信息 (这些接入终端对应于不同的CQI值)的实施例中，在频域中应用加权是 很方便的，这样可以根据接收接入终端所经历的信道条件对不同的子载波 进行加权。选择是在时域还是频域使用加权向量并不受到使用CQI来优化 波束成形权重的限制。 一般而言，是根据实现各个实施例所需要的处理功 率来确定选择一个域还是另一个域的。
图4是用于波束成形的发射机系统300的实施例的简化功能方框图。 在图4的实施例中，发射机系统300总共配置有四个天线，该系统用于在 两个不同的组上生成发送分集/空时编码。图4的实施例示出了图3中所示 的一般化的发射机系统的特定实施例。
在图4的实施例中，发射机310用于生成发送流，举例而言，该发送 流可以是转换到发送RF频率的多个OFDM符号的流。发射机310将该发 送流耦合到发送分集/空时编码器320。
发送分集/空时编码器320用于根据输入的发送流生成包含两个编码后 的发送流的组。举例而言，时间分集/空时编码器320可以将输入的发送流 分解成两个副本。发送分集/空时编码器320可以输出两个副本中的第一个 作为第一已编码发送流，并且可以在输出两个副本中的第二个流作为第二 已编码发送流之前对该第二个流进行进一步的处理。举例而言，发送分集/空时编码器320可以通过对信号流进行延迟、求共轭、取反、旋转等操作， 或者进行上述操作的组合，来处理两个复制的发送流中的第二个流。
发射机系统300对发送分集/空时编码的信号子流组中的每一个子流进 行波束成形。第一组天线包括天线340。。和340w，而第二组包括天线3401() 和340 。发射机系统300使用第一组天线3400。和340Q1对第一发送分集/ 空时编码的信号子流迸行波束成形，并且使用第二组天线340,。和340 对 第二发送分集/空时编码的信号子流进行波束成形。
发送分集/空时编码器320将第一己编码发送流耦合到第一波束成形编 码器330e。第一波束成形编码器330o包括信号分路器410。，该分路器用于 将第一已编码发送流分解成两个副本。第一波束成形编码器330。将来自分 路器410o的第一输出耦合到与发送分集组相关联的第一天线340o。。第一波 束成形编码器330。将来自分路器410()的第二输出耦合到乘法器420c，乘法 器420o用于利用从权重矩阵生成器360接收到的复数权重对信号流进行加 权。第一波束成形编码器330o将加权后的发送流耦合到与发送分集组相关 联的第二天线340w。
发射机系统300以类似的方式对第二已编码发送流进行波束成形。发 送分集/空时编码器320将第二已编码发送流耦合到第二波束成形编码器 330lQ第二波束成形编码器33(^包括信号分路器410,，该分路器用于将第 二已编码发送流分解成两个副本。第二波束成形编码器330i将来自分路器 410,的第一输出耦合到第一天线3401()。第二波束成形编码器33(h将来自分 路器410,的第二输出耦合到乘法器420,，乘法器42(^用于利用从权重矩阵 生成器360接收到的复数权重对信号流进行加权。第二波束成形编码器330, 将加权后的发送流耦合到第二天线340 。
定时和同步模块350用于与发射机生成发送流时所使用的系统时间保 持同步。定时和同步模块350还可用于监测发射机310的预定的事件或状 态。定时和同步模块350将定时和事件状态信息耦合到权重矩阵生成器360。
将权重矩阵生成器360表示为2X2的权重矩阵生成器，这是因为每个 发送分集组是在两个不同的天线上进行波束成形的。在通常情况下，权重 矩阵生成器360为两个发送分集组中的每一个生成1X2的向量，这样就形 成了 2X2的权重矩阵。但是因为在本实例中波束成形编码器330o和33(^仅对传送到天线的两个信号中的一个进行加权，所以权重矩阵生成器360 仅需要为每个发送分集组生成一个复数权重。
权重矩阵生成器360为每个发送分集组生成1X2向量，该向量中的第 一项预定为单位一。因此，对于每个发送分集组而言仅有一个可变的复数 权重。可以将这些权重视为被标准化成第一权重。
权重矩阵生成器360可以使用来自接入终端的反馈来修改或生成天线 权重，其中，所述终端接收波束成形的信号。接入终端可以接收两个波束 成形的信号，并且可以根据这些信号生成一个或多个CQI值。接入终端可 以部分地根据在接收机处从所述两个波束所观察到的信道来生成CQI值。
通过&=& + >^给出在接入终端的接收机处在第一波束中所观察到
的信道，其中，/2。是从第一天线340oc)到接收机的信道，/2。，是从同一波束的
第二天线340(u到接收机的信道。类似地，通过g,-^ + w,A给出在接入终端 的接收机处在第二波束中所观察到的信道，其中，^是从第二天线34001到 接收机的信道，h，是从第二波束的第二天线340 到接收机的信道。
接入终端的接收机可以根据发射机系统300所发送的导频信号来估计 信道。在一个实施例中，接入终端经由接收机380和CQI处理器390通知 发射机系统300信道go和gl中哪个较强。权重矩阵生成器360则可以相应 地调整权重向量的权重。
在一个实施例中，权重矩阵生成器360用于根据预定的算法改变与较 弱的信道相对应的权重的相位《。例如，权重矩阵生成器360可以通过预定 的增量值来递增相位。
接入终端可以根据修改后的波束来更新CQI值。更新后的CQI值告知 发射机系统300是否对应的信道增益得到了改善。如果信道增益改善了， 那么权重矩阵生成器360可以以相同的方式继续改变相位，直到这种改变 在信道增益中不再产生任何改善为止。如果相位中的改变降低了信道增益， 那么权重矩阵生成器360可以以相反的方式改变相位，同样地，直到在信 道增益中不能获得进一步的改善为止。
在优化了相位之后，权重矩阵生成器360可以调整并优化对应的幅值 4。应该注意到的是，相位和幅值无需是连续函数，也可以是从图5所示的 离散的幅值和相位的集合中选定的幅值和相位。
24CQI值无需对应于单个信道估计，也可以对应于根据信道估计的组合 得到的值。权重矩阵生成器360可用于根据从信道估计的组合或其它参数 所推导出的度量，来优化权重。例如，权重矩阵生成器360可用于调整权
重以将kf+lg,f最大化。
接入终端可用于生成并反馈CQI值，该CQI值可以对应于当前传输上 的lg。12 +|&|2与以前的值之间的差。权重矩阵生成器360利用这个CQI值以 自适应的方式来更新权重，使得该差最小化。
图5是星座图500的实施例，其示出了发射机可以选择用于权重向量 的一组权重。星座图500包括24个可能的权重。最小化星座中可能的权重 的数目也就最小化了自由度以及与改变波束成形权重相关的处理。
12个权重(例如，权重512a)均匀地位于具有第一半径的圆上；12个 权重(例如，510和521b)均匀地位于具有更大的第二半径的圆上。第一 个圆上的权重的相位恰好与第二个圆上的权重的相位一致。这种结构使发 射机能改变权重的幅值而不需要改变权重的相位。发射机还可以改变权重 的向量而不改变权重的幅值。
举例而言，发射机可以判断出应该增加当前对应于权重512a的权重的 幅值。发射机可以通过选择用权重512b替换512a来完成该幅值变化。类 似地，发射机可以通过选择位于相同的圆上的星座点，来引入或改变相位 旋转。
图6是接收机系统600的实施例的简化功能方框图，该系统根据多个 波束中的信号来生成并反馈CQI值。举例而言，接收机系统600可以是图 2中的接收机系统或者图1中的接入终端的一部分。
接收机系统600用于根据每个波束中所携带的一个或多个OFDM符号 中的导频信号，来生成针对多个波束中的每个波束的信道估计。接收机系 统600利用信道估计来确定在无线链路上传输回发射机的一个或多个CQI 值。
接收机系统600包括天线602，用于接收波束成形的信号(例如，来自 图1中的接入点或者图3或图4中的发射机系统的发送分集/空时编码的波 束成形信号)。天线602将波束成形的信号耦合到接收机610，该接收机用 于执行RF处理和频率转换。接收机610可用于将接收到的波束成形信号处理成基带信号。
接收机610将波束成形的信号耦合到离散傅立叶变换(DFT)模块620 以进行处理。在OFDM符号的环境中，DFT模块620用于接收OFDM符 号的时域采样并且执行傅立叶变换以在基本正交的一组子载波中的每个子 载波上产生对应的频域信息。举例而言，DFT模块620可以使用快速傅立 叶变换引擎来执行傅立叶变换。
将来自DFT模块620的子载波输出耦合到导频提取模块630。发射机 系统将一个或多个导频信号包括到OFDM符号的预定位置中。接收机系统 600已知用于OFDM符号中的导频信号的算法。导频提取模块630根 据对导频放置算法的了解，来提取对应于导频信号的那些子载波。在一个 简单的导频放置算法中，导频信号占用在每个OFDM符号中均匀地间隔的 子载波。
导频提取模块630将提取到的导频信号信息耦合到信道估计器640。信 道估计器640对导频进行处理以确定信道估计。
DFT模块620、导频提取模块630和信道估计器640进行操作以产生针 对每个信号波束的信道估计。 一般而言，在发射机系统处所执行的发送分 集/空时编码和波束成形可以确保每个信道与任意其它信道是不相关的。
信道估计器640将多个信道估计耦合到CQI生成器650。 CQI生成器 650根据信道估计生成一个或多个CQI值。在一个实施例中，CQI生成器 650用于生成表示每个信道估计的CQI值。例如，CQI值可以对应于信道 估计的幅值。在另一个实施例中，CQI生成器650可用于根据多个信道估 计的组合来生成CQI值。例如，CQI生成器650可以生成表示若干信道估 计的幅值的平方和的CQI值。在另一个实施例中，CQI生成器650可用于 指示信号质量的改善，或者可以指示哪些波束经历较佳的信道。在其它的 实施例中，CQI生成器650可以实现CQI生成技术的组合，或者实现其它 的一些CQI生成技术。
CQI生成器650将CQI值耦合到发射机660。发射机660将该CQI值 或者传输回到发射机系统的值进行格式化。发射机660可以生成具有CQI 值的开销消息，并且可以将该开销消息处理成RF信号。发射机660将具有 CQI值的RF信号耦合到用于向发射机系统进行传输的天线602。图7是利用波束成形的发送分集/空时编码来提供发送分集的方法700 的简化流程图。举例而言，可以在图1中的接入点处或者由图3或图4中 示出的发射机系统来执行方法700。出于讨论的目的，将方法700描述为是 由发射机系统来执行的。可以在信号的时域处理或信号的频域处理中实现 方法700中所示的各种处理操作。
方法70O在方框71O处开始，在方框710中，发射机系统生成发送流。 该发送流包括一个或多个导频信号。例如，发射机系统可以生成已被变频 到需要的RF工作频率的OFDM符号的发送流。至少一部分OFDM符号包 括了导频信号。
发射机系统继续到方框720，在这里将发送流分解成G个组，其中G 表示大于1的整数。作为实例，发射机系统可用于使用分路器将发送流划 分成G个子流。
发射机系统继续到方框730，在这里对G个信号流进行时间分集/空时 编码。可以对G个信号流中的一个或多个信号流进行处理以在发送流中引 入发送分集。在一个实施例中，发射机系统可用于通过对信号流进行延迟、 求共轭、取反、旋转或其它处理来处理或者修改信号流。另外，发射机系 统可以在提供发送分集时实现多个处理技术的组合。
发射机系统可以(例如在方框740处)将来自G个已编码信号流的每 个已编码发送信号划分成一个具有K个信号的组。例如，发射机系统可以 用于使用1:K信号分路器，将每个已编码发送流划分成K个信号。因此， 在划分了 G个信号流中的每一个信号流之后，发射机系统要支持N=GxK 个信号。
出于描述清楚和方便的目的，将方法700描述为将G个信号子流中的 每一个信号流划分成一个具有K个信号的组。但是方法700并不限于在每 个组中具有相同数目的天线。因此，在可替换的实施例中，发射机系统可
以将信号流的第一子集中的每一个信号流划分成每组具有Kl个信号的组， 而将信号流的第二子集中的每一个信号流划分成每组具有K2个信号的组， 其中，K1不等于K2。在另一个实施例中，发射机系统可以将G个信号流 中的每一个信号流划分成不同数目的用于波束成形的流。
发射机系统可以(例如在方框750处)处理与至少一个接入终端相对应的一个或多个接收到的CQI值。这些CQI值可以向发射机系统指示接收 到的信号的质量。具体而言，发射机系统可以将最近的CQI值与一个或多 个以前的CQI值进行比较以确定对波束成形权重向量的调整。
例如，发射机系统可以根据对CQI值的比较，判断出最近对权重向量 的改变改善了接收机处的信号质量。发射机系统可以判断出应该以与以前 的调整相同的方向对权重向量进行调整，或者可以判断出需要调整权重向 量的一些其它方面或者调整其尺度。
在发射机系统将G个信号流中的每一个信号流划分成子流的组并且处 理了 CQI值之后，发射机系统继续到方框760，在这里生成用于G个组中 的每个组的权重向量。在该流程图中所示的实施例中，发射机系统生成长 度为K的G个权重向量。发射机系统可以为G个组中的每个组生成不同的 权重向量，也可以对多个组使用相同的权重向量。每个权重向量表示用于 对一组中的K个信号流进行波束成形的权重。
在一个实施例中，发射机系统用于首先选择来自固定的权重向量星座 的默认权重向量。然后，发射机系统根据从接入终端接收到的CQI值修改 权重向量。发射机系统可以连续地改变权重向量中的权重，也可以用一个 或多个离散的增量来改变权重。在另一个实施例中，发射机系统可以用于 从预定的权重星座中选择权重。
发射机系统可用于以预定的方式改变权重。例如，发射机系统可用于 首先优化权重的相位，并维持恒定的幅值。然后，发射机系统可以在优化 了相位之后对权重的幅值进行优化。发射机系统可以继续交替地对相位和 幅值进行优化，以连续地在变化的信道条件中优化波束成形的权重。
发射机系统继续到方框770，在这里根据相关的权重向量对G个组中 的每一个组中的K个信号流进行加权。发射机系统继续到方框780，在这 里在N-GXK个天线上发送信号。每个K个天线的组发送来自G个时间分 集/空时编码信号流的组中的对应的流的波束成形的表示。发射机系统可以 继续为全部的发送信息执行方法700，也可以选择性地激活或者禁止波束成 形。
图8是用于根据波束成形的发送分集/空时编码信号生成反馈信息的方 法800的实施例的简化流程图。举例而言，可以通过由图1中的接入终端或图6中的接收机系统来执行方法800。
方法800在方框810处开始，在这里接收机系统接收多个波束上的发 送分集/空时编码信号。接收机系统继续到方框820，在这里从接收到的信 号中提取导频信号。
在一个实施例中，导频信号占用接收机系统接收到的OFDM符号的子 载波的一个子集。可以通过将时域符号采样变换成对应的频域子载波，从 OFDM符号提取导频信号。可以从频域子载波的完整的集合中提取与导频 信号相对应的子载波。
接收机系统可以将对发送分集/空时编码的补偿作为导频提取过程的一 部分或者信道估计过程的一部分。在提取导频信号后，接收机系统继续到 方框830，在这里对与特定发送分集/空时码对应的特定波束的信道进行估 计。如果接收机系统之前未补偿对应于特定波束的发送分集/空时码，那么 可以在信道估计期间对空时码进行补偿。对导频的了解使接收机系统能估 计与波束成形且空时编码的信号流相对应的信道。
在估计了信道之后，接收机系统继续到方框840，在这里确定是否己经 执行了针对所有空时编码波束的信道估计。因为空时编码的波束之间是互 不相关的，所以接收机系统可以为每个空时编码的波束确定不同的信道估 计。
如果接收机系统判断出尚未确定全部信道估计，那么接收机系统从判 决方框840回到方框820以提取对应于另一个空时编码的波束的导频信号。 在发射机系统将延迟作为空时编码过程的一部分的情况下，导频提取过程 可能需要在延迟的OFDM符号上执行FFT以提取导频。
如果在判决方框840处接收机系统判断出已经执行了针对全部波束成 形的空时编码信号的信道估计，那么接收机系统继续到方框850。在方框 850处，接收机系统根据信道估计生成一个或多个CQI值。
接收机系统可以生成用于表示每个信道估计，表示多个信道估计的预 定的组合，表示信道估计的变化，表示信道估计的预定组合的变化等等的 CQI值，或者生成信号或信道质量一些其它的表示。在一个实施例中，接 收机系统生成对应于每个信道估计的幅值的CQI。在另一个实施例中，接 收机系统生成的CQI是每个信道估计的幅值的平方和。在另一个实施例中，接收机系统生成的CQI用于对预定数目的波束的相对强度进行排序。
在生成一个或多个CQI值后，接收机系统继续到方框860，在这里向 发射机系统发送CQI值。然后，接收机系统可以返回到方框810以处理其 它的接收到的信号。举例而言，接收机系统可以执行方法800以更新每个 OFDM符号、每个符号帧的CQI值或其它一些增量。
图9是用于进行波束成形的发射机系统900的实施例的简化功能方框 图。发射机系统900包括用于发送的处理器910，用于生成发送流。用于发 送的处理器910可以包括例如信号源、调制器、变频器等等。在一个实施 例中，用于发送的处理器910用于生成变频到发送频率的OFDM符号的发 送流。
用于发送的处理器910将发送流耦合到用于发送分集/空时编码的处理 器920。用于发送分集/空时编码的处理器920用于根据输入的发送流生成G 个发送分集/空时编码的信号流。用于发送分集/空时编码的处理器920根据 输入的发送流生成多个信号流并对G个信号流中的每一个信号流进行编码 以引入发送分集。
举例而言，用于发送分集/空时编码的处理器920可以包括用于对信号 流进行延迟、求共轭、取反、旋转或其它处理的一个或多个元件。
用于发送分集/空时编码的处理器920将多个已编码的发送流中的每一 个发送流耦合到对应的用于波束成形的多个处理器930o-930g。发射机系统 900对每一个已编码的发送流独立地进行波束成形，继而实现了针对每个已 编码发送流的用于波束成形的处理器(例如930"。
每个用于波束成形的处理器(例如930Q)将其对应的已编码发送流分 成K个波束成形子流。用于波束成形的处理器(例如930c)用来自对应的 波束成形权重向量的权重对K个波束成形子流进行加权，其中，所述波束 成形权重向量是由用于生成权重矩阵的处理器960提供的。
用于波束成形的处理器(例如930Q)将K个加权后的波束成形子流耦 合到多个对应的天线(例如940o。-940。k)，其中，将波束成形的信号发送到 一个或多个接收机。
用于提供定时和同步的处理器950将与事件和定时同步相关的信息耦 合到用于生成权重矩阵的处理器960。接收天线970用于将接收信号耦合到用于接收信号的处理器980。用于接收信号的处理器用于从接收机系统所支 持的每个接入终端接收一个或多个反馈消息。反馈消息可以包括用于表示 在接收接入终端处的信道质量的一个或多个CQI消息。
用于接收的处理器980将接收到的信号处理成基带信号并且将基带信 号耦合到用于处理信道质量指示(CQI)值的处理器990。用于处理CQI 值的处理器990对基带信号进行操作以提取包括CQI值的一个或多个消息， 并且从该消息中提取CQI值。用于处理CQI值的处理器990还保存接入终 端和CQI值之间的对应关系，其中，在发射机系统900处接收对应于多于 一个接入终端的CQI值。
取决于CQI值的格式，用于处理CQI值的处理器990还可以对接收到 的CQI值执行一些处理。例如，用于处理CQI值的处理器将最近的CQI值 与一个或多个先前接收到的CQI值进行比较以确定对于权重向量的调整是 否引起接入终端处信号的改善。用于处理CQI值的处理器990将CQI值、 处理后的CQI值或者处理CQI值所得到的结果耦合到用于生成权重矩阵的 处理器960。
用于生成权重矩阵的处理器960部分地根据接收到的CQI值，来生成 用于波束成形的处理器930o-930c3中的每一个处理器的权重向量。通常来说， 用于生成权重矩阵的处理器960生成用于每个天线的权重，并继而生成用 于每个波束成形的处理器930o-930g的K维向量。用于生成权重矩阵的处理 器960可以为每个用于波束成形的处理器930o-930G生成不同的权重向量， 或者可以向两个或更多个用于波束成形的处理器提供相同的权重向量。
图10是用于根据多个波束中的信号来生成和反馈CQI值的接收机系统 1000的实施例的简化功能方框图。举例而言，接收机系统1000可以是图2 中的接收机系统或者图1中的接入终端的一部分。在图IO所示的实施例中， 接收机系统1000用于接收并处理OFDM符号。但是用于传输信号的特定调 制或复用技术并不对本发明构成限制。
接收机系统1000包括天线1002，其耦合到用于接收的处理器1010， 用于接收的处理器IOIO用于接收多个波束，每个波束具有信号的不同的空 时编码版本。用于接收的处理器1010用于将接收信号处理成基带信号，并 且将基带信号耦合到用于变换信号采样的处理器1020。用于变换的处理器
311020可用于将基带信号的时域采样变换成它们的频域对应物。用于变换的 处理器1020可以实现DFT或FFT引擎以执行变换。
用于变换的处理器1020将频域信息耦合到用于提取导频信号的处理器 1030。 OFDM符号的频域信息对应于相互基本正交的子载波。用于提取导 频信号的处理器1030提取子载波和对应于导频信号的子载波上的信息。
用于提取导频信号的处理器1030将导频信号耦合到用于估计信道的处 理器1040。因为导频信号表示已知的发送信息，所以可以从接收信号估计 信道。用于估计信道的处理器1040使用已知的导频信号来恢复信道估计。 用于估计信道的处理器1040可以估计针对每个不同的空时编码波束的信 道。
用于提取导频信号的处理器1030将信道估计耦合到用于生成CQI值的 处理器1050。用于生成CQI值的处理器1050根据信道估计生成一个或多 个CQI值。CQI值指示了信道质量或者指示了信道质量的变化。
用于生成CQI值的处理器1050将一个或多个CQI值耦合到用于发送的 处理器1060，用于发送的处理器1060用于将CQI值处理成一个或多个用 于传输回波束的源端的信号。用于发送的处理器1060可用于对CQI值或包 含CQI值的消息进行滤波、放大并上变频到用于发送的RF频带。用于发 送的处理器1060将RF信号耦合到天线1002，在天线1002处信号被播发 出去。
本文所述的方法和装置使得通信系统能够同时受益于发送分集/空时编 码和波束成形。发射机系统可以进行操作以对发送分集/空时编码的信号的 组中的每一个信号独立地进行波束成形。发射机系统可以改变对来自发送 分集/空时编码的信号组中的每个已编码信号流的波束成形。发射机系统可 以根据波束接收机所提供的信道质量信息，来改变针对每个信号流的波束 成形。发射机系统可以改变波束成形以优化接收机处的信号质量。
如本文所使用的，术语"耦合"或"连接"意指间接的耦合以及直接 的耦合或连接。在耦合了两个或多个方框、模块、设备或装置的情况下， 在两个耦合的方框之间可以具有一个或多个中间方框。
可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、精简指令集计算机(RISC) 处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或用于执行本文 所述功能的上述的任意组合来实现或执行结合本发明的实施例所描述的各 种示例性的逻辑方框、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，或者， 通用处理器也可以是任何处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器
也可以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、 一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种配置。
可以用硬件、软件、固件或它们的任意组合来实现在一个或多个示例
性实施例中所述的方法、处理过程和算法的步骤。如果用软件来实现，则
可以将功能存储在计算机可读介质上的一个或多个指令或代码上，或者在
计算机可读介质上的一个或多个指令或代码上传输该功能。计算机可读介
质包括计算机存储介质和通信介质，通信介质包括用于促使计算机程序从
一个地方传递到另一个地方的任意介质。存储介质可以是计算机可访问的
任意可用介质。这种计算机可读介质可以包括，例如但不限于，RAM、ROM、
EEPROM、 CD-ROM或其它光碟存储器、磁盘存储器或其它磁存储器件或
可用于以计算机可访问的指令或数据结构的形式来携带或存储希望的程序 乂4i7:Ei1^乂工岳甘/T^入氐 /yL乂m甚；t棘A"Frr i、i irf :^r A旦；i牲士n FH走^V活
例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线路(DSL)
或诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术来从网站、服务器或其它远
程源传输的，那么同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无
线电和微波之类的无线技术也包括在介质的定义中。本申请所使用的盘
(disk)或碟(disc)包括压縮碟(CD)、激光碟、光碟、数字多用途碟(DVD)、 软盘和蓝光碟，其中，盘通常电磁地复制数据，而碟利用激光来光学地复 制数据。以上的组合也可以包括在计算机可读介质的范围中。因此，需要 理解的是，可以用任意合适的计算机程序产品来实现计算机可读介质。
提供了本发明公开内容的上述描述以使本领域的任何普通技术人员能 够实施或使用这些公开内容。本领域的普通技术人员可以容易地想到对于 这些实施例的各种修改，并且在不脱离本发明公开内容的精神和保护范围 的前提下，本文所定义的一般性原理也可以适用于其它的实施例。因此， 本发明公开内容并不受到上述示出的实施例的限制，而是要与本发明中公 开的原理和新颖性特征的最广阔的范围相一致。
权利要求
1、一种用于提供发送分集的方法，所述方法包括根据发送信号生成多个空时编码信号，接收信道质量指示，根据所述信道质量指示生成至少一个权重向量，使用所述至少一个权重向量中的对应权重向量对所述多个空时编码信号中的至少一个信号进行波束成形。
2、 如权利要求1所述的方法，其中，生成所述多个空时编码信号包括: 将发送信号流分成多个复制的发送信号流；对所述多个复制的发送信号流中的一个信号流进行延迟、旋转、求共 轭操作，或者进行上述操作的组合。
3、 如权利要求l所述的方法，其中，接收所述信道质量指示包括-从波束成形的空时编码信号接收机接收反馈消息。
4、 如权利要求l所述的方法，其中，接收所述信道质量指示包括 从波束成形的空时编码信号接收机接收表示信道估计的信号。
5、 如权利要求l所述的方法，其中，接收所述信道质量指示包括 从波束成形的空时编码信号接收机接收表示信道估计的组合的信号。
6、 如权利要求l所述的方法，其中，接收所述信道质量指示包括 接收用于指示在波束成形的空时编码信号接收机处的信号质量变化的信号。
7、 如权利要求l所述的方法，其中，生成至少一个权重向量包括 根据所述信道质量指示来调整权重向量中的权重的相位。
8、 如权利要求l所述的方法，其中，生成至少一个权重向量包括 根据所述信道质量指示来调整权重向量中的权重的幅值。
9、 如权利要求l所述的方法，其中，生成至少一个权重向量包括 从预定的权重星座中选择权重向量的权重。
10、 如权利要求l所述的方法，还包括 接收下行链路干扰估计；其中，生成至少一个权重向量包括根据所述信道质量指示和所述下行链路干扰估计来生成至少一个 权重向量。
11、 一种用于提供发送分集的方法，所述方法包括 根据发送信号生成多个空时编码信号； 接收信道质量指示；使用对应权重向量对每个所述空时编码信号进行波束成形，其中，至 少一个权重向量是部分地根据所述信道质量指示确定的。
12、 一种用于优化发送分集的方法，所述方法包括-接收多个信号，所述多个信号中的每个信号是在对应的信号波束中接收到的；确定针对每个信号波束的信道估计； 根据所述信道估计确定信道质量指示；将所述信道质量指示作为反馈信息发送到所述信号波束的发送源。
13、 如权利要求12所述的方法，其中，确定所述信道估计包括-根据所述信号波束中的导频信号确定信道估计。
14、 如权利要求12所述的方法，其中，确定所述信道质量指示包括 确定用于表示每个信道估计的信道质量值。
15、 如权利要求12所述的方法，其中，确定所述信道质量指示包括 根据信道估计的组合确定所述信道质量指示。
16、 如权利要求12所述的方法，其中，确定所述信道质量指示包括 根据信道估计的变化确定所述信道质量指示。
17、 一种用于提供发送分集的装置，所述装置包括 发射机，用于-生成发送信号流； 发送分集编码器，用于 接收所述发送信号流，根据所述发送信号流生成多个发送分集/空时编码发送流，其中， 所述多个发送分集/空时编码发送流是G个； 权重矩阵生成器，用于-接收信道质量指示，根据所述信道质量指示生成一组权重向量中的至少一个权重向量；多个波束成形编码器，所述多个波束成形编码器中的每个编码器用于: 接收所述多个发送分集/空时编码发送流中的一个发送流， 根据所述一组权重向量中的权重向量，生成多个加权后的子流，以对所述多个发送分集/空时编码发送流中的一个发送流进行波束成形，其中，所述多个加权后的子流是K个。
18、 如权利要求17所述的装置，还包括 接收机，用于接收至少一个反馈消息中的信道质量指示； 处理器，用于从所述至少一个反馈消息中提取所述信道质量指示； 将所述信道质量指示传输到所述权重矩阵生成器。
19、 如权利要求17所述的装置，其中，所述信道质量指示用于表示信 道估计。
20、 如权利要求17所述的装置，其中，所述信道质量指示用于表示信 道估计的组合。
21、 如权利要求17所述的装置，其中，所述信道质量指示用于表示信 道估计的变化。
22、 如权利要求17所述的装置，其中，所述权重矩阵生成器用于从预 定的一组权重中选择权重。
23、 如权利要求17所述的装置，其中，所述权重矩阵生成器用于根据 所述信道质量指示改变至少一个权重的相位。
24、 如权利要求17所述的装置，其中，所述权重矩阵生成器用于根据 所述信道质量指示改变至少一个权重的幅值。
25、 一种用于优化发送分集的装置，所述装置包括 接收机，用于-接收多个波束中的多个空时编码发送信号，其中，每个空时编码 发送信号是在不同的波束中传送的； 导频提取模块，其耦合到所述接收机，用于从每个波束中提取至少一个导频信号； 信道估计模块，其耦合到所述导频提取模块，用于根据所述至少一个导频信号确定针对所述多个波束中的每个波束 的信道估计；信道质量指示生成器，用于根据所述信道估计确定信道质量指示；发射机，用于生成包括所述信道质量指示的反馈消息；向所述空时编码发送信号的源端发送所述反馈消息。
26、 如权利要求25所述的装置，还包括变换模块，用于 将所述空时编码发送信号的时域釆样变换成频域表示； 其中，所述导频提取模块用于从所述频域表示中提取至少一个导频信号。
27、 如权利要求25所述的装置，其中，所述信道质量指示生成器用于 根据每个信道估计生成不同的信道质量指示。
28、 如权利要求25所述的装置，其中，所述信道质量指示生成器用于 根据信道估计的组合生成所述信道质量指示。
29、 一种用于提供发送分集的装置，所述装置包括 用于根据发送信号生成多个空时编码信号的模块； 用于接收信道质量指示的模块；用于根据所述信道质量指示生成至少一个权重向量的模块； 用于使用所述至少一个权重向量中的对应权重向量对所述多个空时编 码信号中的至少一个信号进行波束成形的模块。
30、 一种用于优化发送分集的装置，所述装置包括用于接收多个信号的模块，所述多个信号中的每个信号是在对应的信号波束中接收到的；用于确定针对每个信号波束的信道估计的模块；用于根据所述信道估计确定信道质量指示的模块；用于将所述信道质量指示作为反馈信息发送到所述信号波束的发送源 的模块。 '
31、 一种计算机可读介质，包括存储在其上的指令，所述指令用于促使发射机提供发送分集，所述指令包括用于根据发送信号生成多个空时编码信号的指令； 用于接收信道质量指示的指令；用于根据所述信道质量指示生成至少一个权重向量的指令； 用于使用所述至少一个权重向量中的对应权重向量对所述多个空时编 码信号中的至少一个信号进行波束成形的指令。
32、 一种计算机可读介质，包括存储在其上的指令，所述指令用于促 使设备优化发送分集，所述指令包括用于接收多个信号的指令，所述多个信号中的每个信号是在对应的信 号波束中接收到的；用于确定针对每个信号波束的信道估计的指令；用于根据所述信道估计确定信道质量指示的指令；用于将所述信道质量指示作为反馈信息发送到所述信号波束的发送源 的指令。
全文摘要
本发明提供了通过将波束成形应用于发送分集/空时编码信号来提高接收机处的分集增益的方法和装置。在多个空时天线组上对发送信号进行空时编码，其中，每个空时天线组与特定的空时码相关联。在每个空时天线组中的多个天线上对该空时天线组上的信号进行波束成形。对空时天线组中的多个天线中的每个天线，用与该空时天线组中的其它天线不同的权重进行加权。波束成形权重可以根据来自接收机的信道质量反馈指示而改变。每个权重或者由多个权重组成的向量的幅值、相位或者幅值和相位的组合可以根据所述信道质量指示而改变，以便改善所接收到的信号的质量。
文档编号H04B7/06GK101563860SQ200780047294
公开日2009年10月21日 申请日期2007年12月19日 优先权日2006年12月19日
发明者A·F·纳吉布 申请人:高通股份有限公司