专利名称：多天线装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在传送器与接收器之间操作的g在接收、可能增强和转发信号的多天线中继器领域。
背景技术：
中继器在传送器与接收器之间使用，否则，在接收器的接收信号将太弱。在提及术语中继器吋，它能够是有时称为转发器的放 大及转发(AF)中继器，或者它能够是解码及转发(DF)中继器。在文献中，我们也能够发现带有在AF与DF之间功能性的中继器，并且ー个此类示例是估计及转发(EF)中继器。中继器有关的已知问题是在中继器的输出与输入之间差的隔离造成的自干扰。自干扰将严重限制中继器的性能。例如，AF中继器的放大增益和DF中继器的检测性能均受隔离限制。为使中继器适当地达到其目的，即增大端对端(E2E)性能，解决隔离问题是重要的。用于中继器自干扰减轻的现有技术例如包括
半双エ操作，时分双エ(TDD)或频分双エ(FDD)，以及 正交接收和传送天线极化。消除自干扰的ー种方式是在半双エ模式中操作中继器。也就是说，中继器不在相同时间接收和传送，TDD或不在相同频率接收和传送，FDD，并且因此在输入与输出之间具有无限隔离。然而，半双エ操作带来了通常50%的容量损失。此巨大容量损失是不可接受的，因此，需要用于增大隔离的其它解决方案。用于频率上中继器(on-frequency relay)(频率上操作意味着中继器在相同频率上接收和转发)的一个此类解决方案是在接收和传送侧使用诸如正交极化的天线技木。然而，由于用户设备(UE)的极化极可能未知，因此，可能最好是通过两个正交极化传送转发的信号以便防止在中继器与UE之间的极化失配。因此，可能不想为降低自干扰而牺牲极化之一。因此，需要抑制在中继器的输出与输入之间的自干扰而无上述半双エ操作的容量降低或使用正交极化的缺陷。
发明内容
本发明的目的是减少现有技术解决方案有关的至少一些提及的缺点，并且提供 用于自干扰抑制和信道保护的方法，以及
在无线通信网络中在传送器与接收器之间的节点
以解决抑制在诸如中继器等多天线装置的输出与输入之间的自干扰的问题，而无上述容量降低或使用正交极化的缺陷。通过提供一种用于在作为无线通信系统的传送器与接收器之间的通信信道的一部分的多天线装置中的自干扰抑制的方法，实现了该目的。通信系统使用多天线装置，多天线装置位于传送器与接收器之间，并且使用天线和中继器单元将信号从传送器转发到接收器。通信信道具有由传送信道矩阵定义的在传送器与多天线装置之间的传送信道、由接收信道矩阵定义的在多天线装置与接收器之间的接收信道及在多天线装置的输出与输入侧之间的自干扰信道。自干扰抑制由自干扰信道矩阵定义，其中，方法包括以下步骤
为多天线装置配备至少三个天线，其中，至少ー个天线是位于面向传送信道的输入侧的输入天线，以及至少ー个天线是位于面向接收信道的输出侧的输出天线；以及
通过在具有至少两个天线的多天线装置的ー侧使用在天线与中继器单元之间插入的至少ー个滤波矩阵布置，抑制自干扰信道，每个所述滤波矩阵布置由滤波矩阵定义，所述滤波矩阵布置通过选择与要对消的自干扰信道的至少ー个本征模正交的滤波矩阵的列，对消自干扰信道的所述至少一个本征摸。
还通过提供在无线通信系统中包括用于在作为无线通信系统的传送器与接收器之间的通信信道的一部分的多天线装置中自干扰抑制的多天线装置的节点，实现了该目的。通信系统包括多天线装置，多天线装置位于传送器与接收器之间，并且包括天线和中继器单元将信号从传送器转发到接收器。通信信道包括由传送信道矩阵定义的在传送器与多天线装置之间的传送信道、由接收信道矩阵定义的在多天线装置与接收器之间的接收信道及在多天线装置的输出与输入侧之间的自干扰信道。自干扰抑制由自干扰信道矩阵定义，其中
多天线装置包括至少三个天线，其中，至少ー个天线是位于面向传送信道的输入侧的输入天线，以及至少ー个天线是位于面向接收信道的输出侧的输出天线；以及
在包括至少两个天线的多天线装置的ー侧在天线与中继器单元之间插入至少ー个滤波矩阵布置，每个所述滤波矩阵布置由滤波矩阵定义，所述滤波矩阵布置设置成通过滤波矩阵的列设置成与要对消的自干扰信道的至少ー个本征模正交，对消自干扰信道的所述至少ー个本征模。在本发明的方法的一个示例中，传送信道矩阵、接收信道矩阵和自干扰矩阵在信道更新模块中更新。在本发明的方法的一个示例中，对自干扰矩阵执行分解，在多个本征模中划分自干扰矩阵，以及其中所述滤波矩阵由与要对消的自干扰信道的所述至少一个本征模正交的向量构成。在本发明的方法的一个示例中，分解通过多天线装置对自干扰信道矩阵(//,)执行奇异值分解SVD来完成。自干扰信道矩阵0 的SVD由以下式子给出
其中，^是酉N1XN1矩阵，N1是输入天线的数量，包含左奇异向量。&是对角N1XN2矩阵，N2是输出天线的数量，包含沿其主对角降序的奇异值。K,是酉_が吣矩阵，包含右奇异向量，以及Vf是V0的复共轭转置。在本发明的方法的一个示例中，使用了两个滤波矩阵。通过对消某个本征模的自干扰抑制借助于满足选择准则的滤波矩阵布置进行，以便最小化传送信道和/或接收信道的一个或几个主导本征模的损失风险。在本发明的方法的一个示例中，选择准则是功率损失准则，其中，比较通过应用接收滤波矩阵布置以对消某个本征模而在传送信道中损失的功率量和通过应用传送滤波矩阵布置以对消相同的某个本征模而在接收信道中损失的功率，并且选择给出最低功率损失的滤波矩阵布置。在本发明的方法的一个示例中，接收滤波矩阵布置和传送滤波矩阵布置对消自干扰信道的不同本征模。在本发明的节点的一个示例中，滤波矩阵布置具有天线侧和中继器侧，天线侧具有到位于多天线装置的侧之ー的每个天线的分开连接，并且中继器侧具有到中继器单元的连接。在本发明的节点的一个示例中，无线通信系统是正交频分复用OFDM系统。
在本发明的节点的一个示例中，使用两个滤波矩阵布置，由接收滤波矩阵ろ定义的滤波矩阵布置和由传送滤波矩阵K定义的传送滤波矩阵布置。在接收滤波矩阵布置的天线侧的输入端连接到输入天线，以及在中继器侧的输出端连接到中继器单元。在传送滤波矩阵布置的中继器侧的输入端连接到中继器单元，并且在天线侧的输出端连接到输出天线。用于传送滤波矩阵和接收滤波矩阵的布置能够是分开的单元或者完全或部分与中继器单元集成。在本发明的节点的一个示例中，接收和/或传送滤波矩阵布置包括设置成将接收信号馈送到处理器模块的输入端口和设置成输送来自接收和/或传送滤波矩阵布置的输出的输出端ロ。处理器模块包括
籲分解软件，设置成执行自干扰信道的分解，在多个本征模中划分自干扰矩阵，所述滤波矩阵由与要对消的自干扰信道的所述至少一个本征模正交的自干扰矩阵的那些奇异向量构成。 滤波器软件，设置成执行在多天线装置来自输入天线的接收信号向量和接收滤波矩阵K的相乘和/或来自中继器单元的传送信号向量和传送滤波矩阵Wt相乗，以及将结果输出到输出端ロ。在本发明的节点的一个示例中，中继器单元包括用于放大信号的功能。多天线装置因此作为放大及转发AF中继器操作
或者
中继器单元也包括用于在转发前纠错的功能，多天线装置因此作为解码及转发DF中继器操作。在本发明的节点的一个示例中
信道矩阵设置成通过诸如导频信号等标准方式在信道更新模块中更新，
更新的信道矩阵馈送到设置用于基于更新的信道矩阵计算滤波矩阵和选择准则的计算模块，以及
信道更新模块和计算模块能够是多天线装置中的分开单元，或者部分或完全与中继器単元集成。如下面将说明的一祥，通过实现上面未提及的从属权利要求的ー个或几个特征，实现了另外的优点。
图I以示意图方式示出无中继器功能的MMO通信信道。
图2以示意图方式示出根据现有技术的中继MMO通信信道的示例。图3以示意图方式示出根据本发明的节点的示例。图4示出本发明的基本方法步骤。图5示出100个独立MMO信道的有序奇异值的图表的示例。图6示出流程图，带有使用SVD和功率选择准则的本发明的方法的一部分的示例。图7以示意图方式示出在AF中继器中实现本发明时模拟结果的示例。
具体实施例方式
现在将參照附图描述本发明。此后，在描述中向量以粗体和斜体表示。矩阵以斜体大写字母表示。公式中的矩阵索引遵循Matlab标记法。图I以示意图方式示出多输入多输出(MMO)通信信道的示例，其中传送器Tx具有三个输出天线Txl-Tx3，并且接收器Rx具有三个输入天线Rxl-Rx3tj在此示例中，每天线有一个数据流，在其它示例中，几个数据流能够混合在相同天线上。数据流的此混合称为预编码，并且例如能够用于波束成形(beam forming)目的。天线Txl传送信号到姆个Rxl、Rx2和Rx3天线。信道系数hn定义在Txl与Rxl之间的衰减和相移。信道系数h12定义在Txl与Rx2之间的衰减和相移，以及信道系数h13定义在Txl与Rx3之间的衰减和相移。在Txl与所有接收天线之间的信道能够表示为信道向量A.; = Ih11, h12f h13)0同样地，在Tx2与所有接收天线之间的信道能够表示为信道向量-=[h21 h22, h ],并且在Tx3与所有接收天线之间的信道表示为信道向量/ J = [h3i, h32, N ]。在数字通信信道中，来自Tx的信息因此在此示例中通过由三个信道向量ん、ん和ん表示的通信信道在多个数据流中传送。通信信道因而能够表示为矩阵/fc，该矩阵如图I所示，具有三个信道向量ん、ん和ん作为Zfc矩阵中的列。如果三个信道向量ん、ん和Ar线性无关，则说通信信道Zfc具有满秩。在带有传送器与接收器之间信号的多径传播和散射的通信信道中，情况经常但不一定始终是如此。通信信道He的最大秩在此示例中为3。通常，最大可能秩受具有最少数量的天线的传送或接收侧的天线的数量限制。图2中示出根据现有技术的中继通信信道。由于假设与中继信道相比，在Tx与Rx之间的直接信道非常弱，因此，忽略了该直接信道。弱直接信道实际上是在Tx与Rx之间安装中继器的动机。除此之外，直接信道与自干扰信道无关，并且不提供有关如何抑制它的任何信息。因此，我们具有三个信道在Tx与中继器输入之间由传送信道矩阵尽定义的传送信道、由接收信道矩阵怂定义的作为在中继器输出与Rx之间的信道的接收信道及最后在中继器输出与输入之间由自干扰信道矩阵私定义的自干扰信道。自干扰信道是要抑制的信道。传送器具有Ntx个天线，接收器具有Nm个天线，并且中继器具有N1个输入天线和N2个输出天线。图3以示意图方式示出根据本发明的节点的示例。节点包括用于在作为无线通信系统的传送器与接收器之间的通信信道的一部分的多天线装置中的自干扰抑制的多天线装置301。通信系统包括多天线装置301，以与图2的中继器位于传送器与接收器之间相同的方式，多天线装置位于传送器与接收器之间。多天线装置包括天线和中继器单元302以便将信号从传送器转发到接收器。天线包括位于多天线装置的输入侧的输入天线I. ... N1和位于多天线装置的输出侧的输出天线I .... n2。通信信道包括由传送信道矩阵定义的在传送器与多天线装置之间的传送信道、由接收信道矩阵忍定义的在多天线装置与接收器之间的接收信道及在多天线装置的输出与输入侧之间的自干扰信道。自干扰信道由自干扰信道矩阵私定义。多天线装置301包括至少三个天线310，311，其中，至少ー个天线是位于面向传送信道的输入侧的输入天线310。至少ー个天线是位于面向接收信道的输出侧的输出天线311。多天线装置还包括至少ー个滤波矩阵布置RF，TF，其在包括至少两个天线的多天线装置301的ー侧在天线与中继器单元302之间插入。每个所述滤波矩阵布置由滤波矩阵定义。如将说明的一祥，所述滤波矩阵布置设置成通过将滤波矩阵的列设置成与要对消的自干扰信道的至少ー个本征模正交，对消自干扰信道的所述至少一个本征摸。滤波矩阵布置在多天线装置的输入侧插入时也称为接收滤波器，并且在多天线装置的输出侧插入吋，也称为传送滤波器。 对于技术人员来说，本征模是诸如自干扰信道等MIMO通信信道的熟知属性。本征模将进一歩与描述定义自干扰信道的自干扰矩阵的分解关联论述和说明。每个滤波矩阵布置RF，TF具有天线侧和中继器侧，天线侧具有到位于多天线装置的侧之ー的每个天线的分开连接，并且中继器侧具有到中继器单元的连接。在图3的示例中，有由接收滤波矩阵I定义的接收滤波矩阵布置或接收滤波器RF303和由传送滤波矩阵Wt定义的传送滤波矩阵布置或传送滤波器TF 304。接收滤波矩阵布置在输入天线310，I. . . N1与中继器单元302之间插入。接收滤波矩阵布置的天线侧因此具有到N1个输入天线的每个天线的N1个分开连接，并且中继器侧具有到中继器单元的多个连接。中继器侧的此类连接的数量取决于接收滤波矩阵的大小。传送滤波矩阵布置在输入天线311，I. .. N2和中继器单元302之间插入。传送滤波矩阵布置的天线侧因此具有到N2个输出天线的每个天线的N2个分开连接，并且中继器侧具有到中继器单元的多个连接。中继器侧的连接的数量取决于传送滤波矩阵的大小。多天线装置还包括计算模块305和更新模块306。下面将进ー步说明这些模块。本发明也包括一种用于在作为无线通信系统的传送器Tx与接收器Rx之间的通信信道的一部分的多天线装置301中的自干扰抑制的方法。通信系统使用多天线装置，多天线装置位于传送器与接收器之间，并且使用天线和中继器单元302将信号从传送器转发到接收器。通信信道具有由传送信道矩阵A定义的在传送器与多天线装置之间的传送信道、由接收信道矩阵忍定义的在多天线装置与接收器之间的接收信道及在多天线装置的输出与输入侧之间的自干扰信道。自干扰抑制由自干扰信道矩阵私定义。方法包括以下步骤
为多天线装置301配备401至少三个天线301，311，其中，至少ー个天线是位于面向传送信道的输入侧的输入天线310，以及至少ー个天线310，311是位于面向接收信道的输出侧的输出天线311以及；
通过在具有至少两个天线的多天线装置的ー侧使用在天线310，311与中继器单元之间插入的至少ー个滤波矩阵布置RF，TF，抑制402自干扰信道，每个所述滤波矩阵布置RF，TF由滤波矩阵定义，所述滤波矩阵布置通过选择与要对消的自干扰信道的至少ー个本征模正交的滤波矩阵的列，对消自干扰信道的所述至少一个本征摸。
图4以示意图方式示出如上所述包括为多天线装置配备401至少三个天线和使用至少ー个滤波矩阵布置来抑制402自干扰信道的方法步骤。方法能够应用于在是正交频分复用OFDM系统的无线通信系统中的使用，并且能够使节点用于在是正交频分复用OFDM系统的无线通信系统中的操作。方法也能够应用于并且能够使节点用于在诸如码分多址CDMA、时分多址TDMA或单载波系统等其它无线通信系统中的操作。我们假设由矩阵私、//；和怂定义的传送、接收和自干扰信道在多天线装置已知。H0能够在多天线装置从与Rx用于估计由接收信道矩阵怂定义的接收信道的相同导频信号估计。这是技术人员熟知的标准过程。尽能够在多天线装置根据从Tx传送的导频估计。然而，怂在FDD系统中要从接收器反馈，或者在TDD系统中要在互易反向信道上估计。这也是技术人员熟知的过程，并且因此不在此进一歩论述。也将在怂在多天线装置未知时的情况 中概述解决方案。然而，现在假设怂已知。也假设在本发明的所述示例中，在OFDM系统中每窄带子载波执行操作，因此，在所述示例中，采用窄带信道。在多天线装置接收的N1Xl信号向量(N1行和I列)表示为
Λ* 二 Wi*..-. W11J + O；
其中，H1是在Tx与多天线装置之间的N1XNtx (N1行和Ntx列)MIMO传送信道矩阵，s是来自Tx的传送的Nt^rl信号向量，//,是在多天线装置的输出侧与输入侧之间的N1JcN2自干扰MIMO信道矩阵，ァ是来自多天线装置的传送的N2Xl信号向量，以及/是在多天线装置的输入侧的N1Xl噪声向量。向量和矩阵的大小以mxn格式表示，其中，m是行的数量，并且n是列的数量。信号向量此处包括多个信号。为分离自干扰信道的本征模，对自干扰矩阵私执行了分解，在多个本征模中划分自干扰矩阵，其中，所述滤波矩阵由与要对消的自干扰信道的所述至少一个本征模正交的向量构成。在本发明的一个示例中，通过多天线装置对自干扰信道矩阵私执行奇异值分解(SVD)来完成分解，其中，私是N1XN2矩阵。H0的SVD由下式给出
其中，^是酉(规范正交)N1XN1矩阵，N1是输入天线310的数量，包含左奇异向量，み是对角N1XN2矩阵，N2是输出天线311的数量，包含沿其主对角降序的奇异值，匕是酉N2XN2矩阵，包含右奇异向量。Vf是V0的复共轭转置，其中，ガ表示厄米转置(Hermitiantranspose)。酉矩阵中的行和列向量相互正交，即，
UU, = /λ,以及=し
其中，/#iNXN単位矩阵。ひ/是ひ,的复共轭转置。本征模是在自干扰信道中的模式并且通过SVD发现。每个奇异值具有对应的左和右奇异向量。奇异值、右和左奇异向量的每个此类集称为本征摸。奇异值是本征模的强度的测度。
由接收滤波矩阵ろ定义的也称为空间滤波器的对消/7,个最强本征模(对应于私的
n0个第一奇异值)的接收滤波器因而(使用Matlab标记法)由に=U； C , · I N' I给出。
括号内的标记意味着所有行(表示为)和从/7,+1到M的列。此接收滤波矩阵作为接收滤波器应用在接收信号向量Z上时，它产生
fr.V = WJi,s ##..メ切 + η\.η,
在此表达式中，自干扰由积定义，它现在包括新的且现在降低的干扰分量 表达式I^v .K /,, J意味着从右侧与带有N1I,行和列的单位矩阵级联，带有只
填充O的N1-Z7,行和ル列的矩阵。级联是熟知的矩阵运算，意味着两个矩阵的结合。也就是说，通过应用由接收滤波矩阵I定义的接收滤波器的此特定选择，对消了自干扰信道的η0个最强本征模。在本发明的其它示例中，能够在多天线装置的输出侧应用由H； - KA:, + I Λに)给出的传送滤波矩阵定义的传送滤波器，类似于上面接收滤波器的
说明，这将导致以下降低的干扰分量
- GA,, II11 I I:ち卜 t/,U I
表达式tも,1…* ；' I意味着从下方与带有N2-Z7,行和列的単位矩阵级联，带有只填充O的ル行和N2-Z7,列的矩阵的转置。因此，上述传送滤波器也将对消自干扰信道的n0个最强本征模。不必使用接收和传送滤波两者对消自干扰信道的相同本征模。更佳的方案反而是让接收和传送滤波器对消自干扰信道的不同本征模。例如，接收滤波器能够对消自干扰信道的第一本征模，而传送滤波器能够对消第二本征模。它们因而将一起对消两个本征摸，每个滤波器一个本征摸。上述示例通过由以下接收和传送滤波矩阵定义的滤波器选择来完成
匕=￡/,ft[2 …，V1])以及 M.:=l,,ム[I 3 …ル1)
滤波器能够视为使最強的干扰方向变空的波束成形滤波器。以线性代数术语表述时，意味着它们将接收和/或传送的信号向量投射到更低维(子)空间，其中，自干扰更小或有时甚至为零。如果自干扰为零，则此更低維子空间是自干扰信道矩阵的零空间(null space)。但要使此情况发生，自干扰矩阵要为低秩，这是因为只有低秩矩阵具有零空间。如果自干扰信道没有零空间，则接收和/或传送滤波器将投射信号向量到包含小量自干扰的子空间。在此子空间中的自干扰量由未对消的自干扰信道矩阵的本征模的奇异值，即更小的奇异值给出。我们能够说更小的非零奇异值及其对应奇异向量表示自干扰信道的近似零空间。在图5中，示出了 100个独立4X4 i. i. d.(独立同分布)瑞利分布MMO信道的四个有序奇异值(即，以降序设置的奇异值)的増益。瑞利分布是技术人员熟知的连续概率密度函数。i. i. d.瑞利分布信道表示带有零相关的富信道(rich channel)。富信道一般情况下是高秩信道。满秩信道意味着所有信道向量(即信道矩阵中的所有列)是线性无关的。富信道对应于存在由多径波传播和散射造成的独立的多个传播的情況。信道实现号在X轴上示出，并且用dB表述为20乘以第一奇异值501、第二奇异值502、第三奇异值503和第四奇异值504的奇异值的以10为底的对数的增益在y轴上示出。对应于第一奇异值501的曲线画成粗实线，对应于第二奇异值的曲线画成点线，对应于第三奇异值的曲线画成实线，以及对应于第四奇异值的曲线画成短划线。从图5中，明白即使 对于这些种类的富信道，在最大与最小奇异值之间也存在大的增益差。对于不那么富的信道，増益差将甚至更大。此处，在最大与最小奇异值之间的平均増益或功率差为17 dB，对应于在第一奇异值501与第四奇异值504之间的平均差，并且平均98%的总功率位于前三个本征模中。本征模的功率对应于其奇异值的平方。此外，89%的总功率位于前两个本征模中。实际上，没有粗略近似表明甚至4X4 i. i.d.瑞利分布信道具有至少ー维的近似零空间。这些种类的零空间近似在天线的数量増加时变得甚至更准确。子空间和零空间及空间的维度、本征模和奇异值是线性代数中的熟知术语。到现在为止，我们只考虑了自干扰对消，而未考虑对传送和接收信道的影响。例如，在使用多输入多输出(MMO)技术的多流传送/接收上下文中，保持端对端(E2E)信道秩是另ー优点。为实现此保持，必须认真设计中继器自干扰对消方案，以使E2E信道秩得以保持。然而，在一些情况下，可能为了自干扰能力而驱使牺牲E2E信道秩。此外，情况可能是自干扰信道与不希望对消的其它信道共享维度。假设通过传送信道传送的信号向量的相当大部分位于自干扰信道的最強本征模(维度)跨的相同子空间中。随后，接收信号向量到自干扰信道的零空间的投射也将对消所需信号向量的相当大部分。因此，避免此情况发生能够是有利的。为例示本发明的ー种使用，可使得自干扰信道的最強本征模与传送信道的最強本征模属于相同子空间，然而，自干扰信道的最強本征模与接收信道的任何重要本征模不属于相同子空间。如果情况是如此，则我们简单地在多天线装置的传送侧对消自干扰信道的该特定本征模，或反之亦然。在本发明的此示例中的构想是通过将传送和接收信道考虑在内而认真地选择在哪侧执行此操作，对消自干扰信道的最強(主导)本征模(维度)。在本发明的此示例中，确保基于^应用接收滤波器不会对消传送信道中的主导本征模，如果这样，则可基于匕应用传送滤波器(如果它不会对消接收信道的主导本征模的话)。由于传送和接收信道由独立的随机矩阵过程定义，因此，它们均与自干扰信道共享重要本征模是不太可能的事件。因此，如果在ー侧不可能对消干扰本征摸，则能够在另ー侧对消该本征摸。在使用两个滤波矩阵时，本发明能够使用选择准则来选择使用哪个滤波矩阵对消哪个本征模。随后，通过对消某个本征模的自干扰抑制借助于满足选择准则的滤波矩阵布置进行，以便最小化传送信道和/或接收信道的一个或几个主导本征模的损失风险。为形成如何选择自干扰抑制的决定基础，我们查看通过应用Wr作为接收滤波器而在传送信道中损失的功率量，并且将它与通过应用K作为传送滤波器以对消相同本征模(例如第r个本征摸)而在接收信道中损失的功率量。用于此类算法的示例的伪代码由下面给出
如果
权利要求
1.一种用于在作为无线通信系统的传送器(Tx)与接收器(Rx)之间的通信信道的一部分的多天线装置(301)中的自干扰抑制的方法，所述通信系统使用所述多天线装置(301)，所述多天线装置位于所述传送器与所述接收器之间，并且使用天线(310，311)和中继器单元(302)以将信号从所述传送器转发到所述接收器，所述通信信道具有由传送信道矩阵m定义的在所述传送器与所述多天线装置之间的传送信道和由接收信道矩阵0 )定义的在所述多天线装置与所述接收器之间的接收信道及在所述多天线装置的输出与输入侧之间的自干扰信道，所述自干扰信道由自干扰信道矩阵m定义，其特点在于所述方法包括以下步骤 为所述多天线装置(301)配备(401)至少三个天线(301，311)，其中至少一个天线是位于面向所述传送信道的输入侧的输入天线(310)，以及至少一个天线(310，311)是位于面向所述接收信道的输出侧的输出天线(311)，以及； 通过在具有至少两个天线的多天线装置的一侧使用在所述天线(310，311)与所述中继器单元之间插入的至少一个滤波矩阵布置(RF，TF)，抑制(402)所述自干扰信道，每个所述滤波矩阵布置(RF，TF)由滤波矩阵定义，所述滤波矩阵布置通过选择与要对消的所述自干扰信道的至少一个本征模正交的所述滤波矩阵的列，对消所述自干扰信道的所述至少一个本征模。
2.根据权利要求I所述的方法，其特点在于所述无线通信系统是正交频分复用OFDM系统。
3.根据权利要求I或2所述的方法，其特点在于所述传送信道矩阵m、所述接收信道矩阵m和所述自干扰矩阵no在信道更新模块中更新。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特点在于对所述自干扰矩阵QQ执行分解，在多个本征模中划分所述自干扰矩阵，以及其中所述滤波矩阵由与要对消的所述自干扰信道的所述至少一个本征模正交的向量构成。
5.根据权利要求4所述的方法，其特点在于所述分解通过所述多天线装置对所述自干扰信道矩阵0 )执行奇异值分解SVD来完成，其中所述自干扰信道矩阵0 )的SVD由以下式子给出
6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特点在于所述接收滤波矩阵I由以下式子给出
7.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特点在于所述传送滤波矩阵K由以下式子给出
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法，其特点在于在使用两个滤波矩阵时，通过对消某个本征模的自干扰抑制借助于满足选择准则的滤波矩阵布置进行，以便最小化所述传送信道和/或所述接收信道的一个或几个主导本征模的损失风险。
9.根据权利要求8所述的方法，其特点在于所述选择准则是功率损失准则，其中比较通过应用所述接收滤波矩阵布置(RF)以对消某个本征模而在所述传送信道中损失的功率量和通过应用所述传送滤波矩阵布置(TF)以对消相同的某个本征模而在所述接收信道中损失的功率，并且选择给出最低功率损失的滤波矩阵布置。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特点在于所述接收滤波矩阵布置(RF)和所述传送滤波矩阵布置(TF)对消所述自干扰信道的不同本征模。
11.根据权利要求ι- ο任一项所述的方法，其特点在于 所述信道矩阵通过诸如导频信号等标准方式在信道更新模块(306)中更新， 更新的信道矩阵在用于基于所述更新的信道矩阵计算所述滤波矩阵和所述选择准则的计算模块(305)中使用，以及 所述信道更新模块和所述计算模块能够是所述多天线装置(301)中的分开单元，或者部分或完全与所述中继器单元(302)集成。
12.一种在无线通信系统中包括用于在作为无线通信系统的传送器(Tx)与接收器(Rx)之间的通信信道的一部分的多天线装置中的自干扰抑制的多天线装置(301)的节点，所述通信系统包括所述多天线装置(301)，所述多天线装置位于所述传送器与所述接收器之间，并且包括天线(310，311)和中继器单元(302)以将信号从所述传送器转发到所述接收器，所述通信信道包括由传送信道矩阵m定义的在所述传送器与所述多天线装置之间的传送信道、由接收信道矩阵m定义的在所述多天线装置与所述接收器之间的接收信道及在所述多天线装置(301)的输出与输入侧之间的自干扰信道，所述自干扰信道由自干扰信道矩阵m定义，其特点在于 所述多天线装置(301)包括至少三个天线(301，311)，其中至少一个天线是位于面向所述传送信道的输入侧的输入天线(310)，以及至少一个天线是位于面向所述接收信道的输出侧的输出天线(311)，以及； 在包括至少两个天线的多天线装置(301)的一侧在所述天线与所述中继器单元(302)之间插入至少一个滤波矩阵布置(RF，TF)，每个所述滤波矩阵布置由滤波矩阵定义，所述滤波矩阵布置设置成通过所述滤波矩阵的列设置成与要对消的所述自干扰信道的至少一个本征模正交，对消所述自干扰信道的所述至少一个本征模。
13.根据权利要求12所述的节点，其特点在于所述滤波矩阵布置(RF，TF)具有天线侧和中继器侧，所述天线侧具有到位于所述多天线装置(301)的侧之一的每个天线的分开连接，并且所述中继器侧具有到所述中继器单元的连接。
14.根据权利要求12或13所述的节点，其特点在于所述无线通信系统是正交频分复用OFDM系统。
15.根据权利要求12-14任一项所述的节点，其特点在于使用两个滤波矩阵布置(RF，TF),由接收滤波矩阵Wr定义的接收滤波矩阵布置(RF)，和由传送滤波矩阵Wt定义的传送滤波矩阵布置(TF)，在所述接收滤波矩阵布置的天线侧的输入端连接到所述输入天线(310)，并且在所述中继器侧的输出端连接到所述中继器单元(302)，以及在所述传送滤波矩阵布置的中继器侧的输入端连接到所述中继器单元，并且在所述天线侧的输出端连接到所述输出天线(311)，用于所述接收滤波矩阵和所述传送滤波矩阵的布置能够是分开的单元或者完全或部分与所述中继器单元集成。
16.根据权利要求12-15任一项所述的节点，其特点在于所述接收和/或传送滤波矩阵布置(RF，TF)包括设置成将接收信号馈送到处理器模块的输入端口和设置成输送来自所述接收和/或传送滤波矩阵布置(RF，TF)的输出的输出端口，所述处理器模块包括 籲分解软件，设置成执行所述自干扰信道QQ的分解，在多个本征模中划分所述自干扰矩阵，所述滤波矩阵由与要对消的所述自干扰信道的所述至少一个本征模正交的所述自干扰矩阵0 )的那些奇异向量构成，以及 滤波器软件，设置成执行在所述多天线装置来自所述输入天线的接收信号向量和所述接收滤波矩阵K的相乘和/或来自所述中继器单元的传送信号向量和所述传送滤波矩阵Wt相乘，以及将结果输出到所述输出端口。
17.根据权利要求12-16任一项所述的节点，其特点在于所述中继器单元(302)包括用于放大所述信号的功能，所述多天线装置因此作为放大及转发AF中继器操作 或者 所述中继器单元也包括用于在转发前纠错的功能，所述多天线装置因此作为解码及转发DF中继器操作。
18.根据权利要求12-17任一项所述的节点，其特点在于 所述信道矩阵设置成通过诸如导频信号等标准方式在信道更新模块(306)中更新， 更新的信道矩阵馈送到设置用于基于所述更新的信道矩阵计算所述滤波矩阵和所述选择准则的计算模块(305)，以及 所述信道更新模块(306)和所述计算模块(305)能够是所述多天线装置中的分开单元，或者部分或完全与所述中继器单元(302)集成。
全文摘要
本发明提供一种用于在作为无线通信系统的传送器与接收器之间的通信信道的一部分的多天线装置中的自干扰抑制的方法。通信系统使用多天线装置，多天线装置位于传送器与接收器之间，并且使用天线和中继器单元将信号从传送器转发到接收器。通信信道具有由传送信道矩阵定义的在传送器与多天线装置之间的传送信道、由接收信道矩阵定义的在多天线装置与接收器之间的接收信道及在多天线装置的输出与输入侧之间的自干扰信道。自干扰信道由自干扰信道矩阵定义，其中，方法包括以下步骤为多天线装置配备至少三个天线；以及通过使用在天线与中继器单元之间插入的至少一个滤波矩阵布置，抑制自干扰信道。本发明也提供在包括多天线装置的无线通信系统中用于作为通信信道的一部分的多天线装置中自干扰抑制的节点。
文档编号H04B7/15GK102859902SQ201080066375
公开日2013年1月2日 申请日期2010年4月22日 优先权日2010年4月22日
发明者M.克尔德里, F.阿特利 申请人:瑞典爱立信有限公司