CN1170385C - 用于估算移动通信闭环发射分集的最佳加权的方法和设备 - Google Patents

Abstract

为基站采用闭路发射分集技术的移动通信系统提供移动站的最佳加权估算设备和方法。按常规，对最佳加权估算器来说为了计算接收功率应该应用存储在查表中的所有加权向量，因此当有许多天线时计算量显著地增加。为了克服这样的问题，近似地调整查表中的加权以便能够使二个相邻向量之间差分的变化减至最小程度。用加权向量之间差分向量获得最佳加权，从而简化接收功率的计算。所以，能够使移动站的功率损失减到最低程度。

Description

用于估算移动通信闭环发射分集的 最佳加权的方法和设备

技术领域

本发明涉及在基站采用闭环发射分集技术的移动通信系统中的移动站，而更详细地说，利用多径效应从移动站选择所希望信号的最佳加权估算方法和设备。

背景技术

与第二代个人通信系统(PCS)相比，第三代移动通信系统在高速率的发送数据上是第一流的。在欧洲和日本把同步宽带码分多址(WCDMA)方式统一为无线接入规范。在北美把同步多路载波CDMA(CDMA-2000)方式统一为无线接入规范。构成许多移动站通过一个基站通信的移动通信系统。

在移动通信系统中为了获得快速的数据传送应该克服衰落。衰落使接收信号的幅度减少几个分贝(dB)一直到几十分贝(dB)。为了克服像这样的衰落问题，使用了各种各样的分集技术。

CDMA方式利用信道的延迟扩展使用瑞克机(rake)进行分集接收。瑞克是一种多通路分集技术。这种分集技术有在延迟扩展很小时不运作的缺点。利用交叉和编码方案的时间分集用于一个具有多普勒(Doppler)扩展的信道。在慢速多普勒信道中难以采用这样的分集。

在具有小的延迟扩展的室内信道和属于慢速多普勒信道的行人信道内为了克服衰落而采用空间分集。空间分集至少使用二根天线。当从一根天线转送的信号由于衰落而减弱时，接收从另一根天线转送的信号。

空间分集分成采用接收天线的接收分集和采用发射天线的发射分集。由于在移动终端(或移动站)的区域和安装成本方面难以应用接收分集，所以建议在基站采用发射分集。

发射分集包括根据从移动站反馈的下行信道信息的闭环发射分集和没有反馈的开环发射分集操作。当使用L根天线时，根据信号对干扰/噪声比率(SINR)闭环发射分集比L倍的开环发射分集更有利。

根据反馈信道信息的闭环发射分集操作的性能受反馈周期影响。当反馈周期是长的时候，信道在反馈信息到达移动站之前变化而降低性能。当大量信息在单位时间内反馈到跟踪目标信道快速变化时，上行信道容量降低。

发射分集按照分集组合方式分成最大比率组合(MRC)方式、相等增益组合(EGC)方式和选择组合(SC)方式。和MRC方式不一样，EGC方式不考虑二根天线之间在增益上的差异，因此使性能降低。

SC方式选择具有非常大增益的天线信号。在通过多-路径接收信号时，随着发射天线的数目增加确定用于多发射天线的最佳加权更为复杂化。虽然由于在每个加权反馈周期期间进行一次计算所以有足够时间确定最佳加权，但是在硬件和功率效率方面要求比较简单的加权确定算法。

U.S.Patent No.5,634,197和U.S.No.5,471,647涉及把发射分集用作反馈方式。虽然这些专利提出采用扰动算法和增益矩阵的信道测量以及反馈方法，但是因为根据这种方法和本发明比较，收敛速度慢和难以求得精确的加权，所以这种方法是一种难解的方法并且在具有试验性的系统里不经常采用这种方法。

Motorola提出一种根据使用量化加权向量查表的固有方法对最佳信道搜索的方法。应该使被反馈的信道信息量化。由于在获得加权的步骤中考虑到量化所以减小了计算量。

这种方法是基于与信道矩阵中的相关矩阵的最大暂时值相对应的本征向量是最佳加权向量的理论。通过来自多路径和天线通道接收的信道获得相关矩阵。存贮在检查表中所有加权向量用于估算器。把它们中间使接收功率最大的加权向量设定为最佳加权向量。在这种方法中，应该对所有的加权计算接收功率，因此在有许多天线的时候大大地增加了计算量。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明的目的是提供一种为改进移动站的性能而在使用的发射分集中通过减小加权的计算量使移动站的功率损失减到最小程度的设备和方法。

因此，为了达到本发明的上述的目的，一方面，设置在基站采用闭环发射分集技术的移动通信系统中的移动站的最佳加权估算器。最佳加权估算器包括用于分离来自基站信号的多-路径信道并输出信道矩阵信号的信道分离器、用于使采用定点方法的加权编码并输出加权向量矩阵信号的加权向量集发生器、用于根据信道矩阵信号和加权向量矩阵信号输出最佳加权的加权向量确定器以及用于输出使最佳加权信号反馈到基站的信号的最佳加权反馈器。

另一方面，提供在基站采用闭环发射分集技术的移动通信系统中的移动站的最佳加权估算方法。最佳加权估算方法包括步骤：(a)分离来自基站信号的多-路径信道并输出一个信道矩阵信号，(b)使采用定点方法的加权编码并输出信道矩阵信号，(c)根据信道矩阵信号和加权向量矩阵信号输出最佳加权以及(d)输出使最佳加权信号反馈到基站的信号。

附图说明

图1是举例说明采用发射分集的移动通信系统的配置的图；

图2是说明本发明一个实施例的最佳加权估算器的方框图；

图3是用图说明图2中的信道分离器的方框图；

图4是用图说明图2中的加权向量集发生器的方框图；

图5是用图说明图2中的加权向量确定器的方框图；

图6用图说明用图2中的加权向量集发生器执行非二进制葛莱编码算法的实施例；和

图7用图说明用图2中的加权向量确定器执行采用查表法的固有方法的算法的实施例。

具体实施方式

在下文，参阅附图将详细描述本发明的实施例。在图中，相同的标记数字表示相同的组成部分。

在本发明的操作原理中，移动站获得用于发射分集的加权并把它发送到基站。最佳加权是为了使接收信号对干扰/噪声比率(SINR)增到最大程度。当假定第i个使用者接收信道为H_p时，接收的SINR如下公式所表示。

${\mathrm{SINR}}^R\left(i\right)=\left(w_i^H{H}_i^H{H}_i{w}_i{P}_i^T\right)/\left({\mathrm{\Σ}}_{j=1j\≠i}^1{w}_j^H{H}_j^H{H}_j{w}_j{P}_j^T\right)---\left(1\right)$

式中i＝1、2……I，H_i和W_i分别表示第i个使用者的信道矩阵和加权向量，I是使用者的数目，和P_i ^T是第i个使用者的发射功率。当为了减小计算量假定干扰与使用者无关而是恒定时，使接收SINR增加到最大值被看做使接收功率增加到最大值。用公式(2)表示使用者的接收功率寄存器数值P

    P＝W^HH^HHW                                 …(2)

在假定对用户发生相同量的干扰条件下，省略用户标志。在为了反馈而采用定点方案使加权编码时，获得一定的加权向量代码本矩阵C_W。用C_W＝[W₁W₂…W_K]^T能够表示加权向量代码本矩阵C_W，而K为加权向量的最大数W_K＝[W_k(1)W_k(2)…W_k(L)]^T，W_k(I)是用于第I个天线的加权而L是天线的数目。

在假定天线的数目L为4，且当W_K(1)＝1、

为{1，-1)中之一时，W_K(1)＝1、k的情况中，加权向量K＝N^L-1＝2³＝8，式中N表示每个加权的可能数值。既然是这样，用公式(3)表示代码本

$C_w{|}_{L=4,K=8}=\left[\begin{array}{cccccccc}1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1\\ 1& 1& 1& 1& -1& -1& -1& -1\\ 1& 1& -1& -1& 1& 1& -1& -1\\ 1& -1& 1& -1& 1& -1& 1& -1\end{array}\right]---\left(3\right)$

一般来说，为了获得接收功率P_K＝W_K ^HRW_K而进行的乘法计算量为O(L²+L)。相关矩阵R＝H^HH并且是在迭代与K无关之前确定的。

用于获得满足 $P_{\max }{=}_{\max }^k{P}_k$ 的k的算法如以下所示

(1)循环k＝1：k

(2)W＝C_W(：，k)；

(3)P＝W^k×R×W

(4)如果P＞P_max，则k_opt＝k，P_max＝P

(5)结束

在以上的算法中，

(1)k置位到1，

(2)从加权向量查表取得第k加权向量，

(3)用加权向量查表中的第k加权向量获得接收功率寄存器数值P，

(4)在接收功率寄存器数值P大于现存的最大接收功率数值P_max时执行步骤(5)，而在接收功率寄存器数值P不大于现存的最大接收功率数值P_max时执行步骤6。

(5)使最佳加权标志置位到k，用现时获得的接收功率寄存器数值P置换最大接收功率数值P_max。

(6)把k值增加1，当k大于可能加权向量的数目时算法结束，而当K不大于可能加权数向量的数目时执行步骤(2)。

在上述的算法中进行的乘法的总数目是迭代的总数目K＝N^L-1和瞬时乘法的总数目L²+L的乘积O(N^L-1×(L²+L))。

为了减小用于得到接收功率数值P_k的计算量而提出根据本发明的算法。当在每根天线的加权是与加权向量表无关的条件下把加权向量列为最小变化表时，计算量减少1个数量级。当把以上所述的表上的加权向量之间差分设定为差分向量时，把差分向量定义为ΔW_k＝W_k-W_k-1。这样的差分向量是由其间只有一个元素是非零而其他元素全为零的L个元素组成。把公式(3)的表被转换成如公式(4)所示的最小变化表。

$C_w{|}_{L=4,K=8}=\left[\begin{array}{cccccccc}1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1\\ 1& 1& 1& 1& -1& -1& -1& -1\\ 1& 1& -1& -1& -1& -1& 1& 1\\ 1& -1& -1& 1& 1& -1& -1& 1\end{array}\right]---\left(4\right)$

最小变化表使二个相邻向量之间差分变化减到最小程度。仅改变最少数目的元素。采用ΔW_k能够各不相同地表示用于获得接收功率P_k的公式，如公式(5)

$P_k=P_k+2\mathrm{Re}\left[\mathrm{\Δ}{w}_k^{H}R{w}_{k-1}\right]+\mathrm{\Δ}{w}_k^H\mathrm{R\Δ}{w}_k---\left(5\right)$

在把暂时值定义为q_k＝RW_k-1＝q_k-1+RΔW_k时能够重新表示公式(5)，如公式6那样

$P_k=P_{k-1}+2\mathrm{Re}\left[\mathrm{\Δ}{w}_k^H{q}_{k-1}\right]+\mathrm{\Δ}{w}_k^H\mathrm{\Δ}{q}_k---\left(6\right)$

式中Δq_k＝q_k-q_k-1。

利用向量ΔW_k除一个元表素以外的所有元素都为0的特点，公式(6)能够简化为公式(7)

P_k＝P_k-1+2Re[Δw_k(i_k)^*q_k-1(i_k)]+Δw_k(i_k)^*Δq_k(i_k)  …(7)

式中q_k＝q_k-1+Δq_k，Δq_k＝R(：，i_k)ΔW_k(i_k)。

在由本发明提出的方法中运算量是O(L+2)。根据由本发明提出的方法，为了减小代码本的规模，用公式(8)表示新的代码本。

$\mathrm{\Δ}{C}_w=\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{\Δ}{w}_2\left(i_2\right)& \mathrm{\Δ}{w}_3\left(i_3\right)& \·\·\·\mathrm{\Δ}{w}_k\left(i_k\right)\\ i_2& i_3& \·\·\·i_k\end{array}\right]---\left(8\right)$

与常规方法相比较，代码本的规模被减小到约2/L。用一种新代码本能够表示由公式(4)定义的代码本，如公式(9)。

$\mathrm{\Δ}{C}_w=\left[\begin{array}{ccccccc}-2& -2& -2& -2& -2& -2& -2\\ 1& 2& 1& 3& 1& 2& 1\end{array}\right]---\left(9\right)$

由于根据本发明的方法目的在于求出用于使接收功率P_k增至最大值的最佳K，所以能够使P₁置位到例如0的随机数值。

把由向量之间的差分组成的新的代码本称之为差分代码本。对各由差分代码本中的二个元素组成的列向量来说，由于非二进制编码的特点造成在许多N的间隔上重复出现同一图样。N是用于各根天线的加权的可能数值的数目。在随机列向量[ΔW_k(i_k)i_k]具有与以前的列向量相同的图样时，不再计算在公式(9)中相当于计算量O(N)的数值Δq_k＝R(：，i_k)ΔW_k(i_k)，而是从保存以前计算的数值的查表取数值。当这样的方法用于差分代码本时，从下列公式减少相乘的总数目

O((N^L-1-1)×(L+2))|_{N＝2，L＝4}＝O(42)到O(3×(L+2)+4×2))|_L＝4＝26。

为了在获得的差分代码方法中减少冗余计算，表1相对于常规代码本方法、差分代码方法和使用查表的方法比较乘法计算量。

                          表1

加权估算方法	常规代码本方法	差分代码本方法
				不使用查表	使用查表
		乘法的数目(L＝4，N＝2)	160			42	26

在最小变化表被用于确定代码本中加权向量的数量级时，使表示二个相邻向量之间差分的向量的元素中间非零元素的数目减至最小，并且使在二个相邻向量之间变化的元素的数目减至最小。如果在L个元素中间仅有一个元素以表中的每个变动变化，那末该表将是最佳的最小变化表。为了简化固有的方法，本发明使用非二进制葛莱编码。

非二进制葛莱编码补充二进制葛莱编码以使二进制葛莱编码能够用于包括二进制系统的任意数字系统。在三进制的情况中，由三个元素组成的加权向量能够被表示为由非二进制葛莱编码造成的最小变化表，如公式(10)所示。

$C_w=\left[\begin{array}{ccccccccccccccccccccccccccc}0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 2& 2& 2& 2& 2& 2& 2& 2& 2\\ 0& 0& 0& 1& 1& 1& 2& 2& 2& 2& 2& 2& 0& 0& 0& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 2& 2& 2& 0& 0& 0\\ 0& 1& 2& 2& 0& 1& 1& 2& 0& 0& 1& 2& 2& 0& 1& 1& 2& 0& 0& 1& 2& 2& 0& 1& 1& 2& 0\end{array}\right]---\left(10\right)$

在下文，参阅附图将详细描述本发明的实施例。图1是举例说明采用发射分集的移动通信系统的配置的图。第i个移动站11根据从每个天线15和16接收的信道信息用最佳加权估算器12对最佳加权搜索。寻找到的最佳加权被反馈到基站。由反馈信息译码器14把反馈到基站的信息译成码并用作每个天线15、16和17的加权。

图2是用图说明根据本发明一个实施例的最佳加权估算器的方框图。移动站的最佳加权估算器12包括信道分离器21、加权向量集发生器22、加权向量确定器23和最佳加权反馈单元24。

信道分离器21从接收信号产生并输出矩阵信号。以后将参照图3更详细地描述信道分离器。加权向量集发生器22输出编码的加权向量集。当根据常规技术输出加权向量时，根据本发明输出加权向量之间的差分。采用固有方法的查表式加权向量确定器23根据L×N信道矩阵和加权向量集发生器22的输出信号输出最佳加权。最佳加权反馈单元24把中频(IF)转换到射频(RF)以便把最佳加权发送到基站。

图3是用图说明图2中的信道分离器21的方框图。频率转换器31把从天线15和16接收的RF转换到IF。多通路信道分离器32根据频率转换器31的信号把多通路信道与接收的信号分离。由N个元素组成的N通路信号分离信道。由多天线信道分离器33把路径分开的信道信息分离成L个天线信道并以L×N矩阵信号的形式输出

图4是用图说明图2中的加权向量集发生器22的方框图。输入单元41接收每个天线最佳加权的可能数值的数目和天线的数目。第一置位单元42当它把每根天线的最佳加权的可能数值的数目的天线数目次方存储到许多迭代存储寄存器时把与天线的数目相对应的1×输出向量的数值置位到0。把输出向量填充在为迭代存储寄存器的数目和天线的数目的乘积数值的输出矩阵中的第一列。把在输出矩阵中的非零元素标志的第一元素置位到1。把迭代寄存器的数值置位到2。

比较器43使迭代寄存器的数值与迭代存储寄存器的数目相比较。当迭代寄存器的数值大于迭代存储寄存器的数目的数值时，输出单元44输出这个输出矩阵和这个输出矩阵的非零元素标志。然后，运算结束。当迭代寄存器的数值小于迭代存储寄存器的数目的数值时，第二置位单元45把位置寄存器的数值置位到1和把结果存储寄存器的数值置位到从迭代寄存器的数值减去1的结果。

运算单元46采用用于每根天线的最佳加权的可能数值的数目对结果存储寄存器的数值进行模块化运算。当模块化运算的结果为0时，使位置寄存器的数值增加1，并且通过使由结果存储寄存器的数值除以用于每根天线的最佳加权的可能数值的数目得到的数值整理成整数获得的数值被设定为结果存储寄存器的新数值。当模块化运算的结果不为0时，把通过采用用于每根天线的最佳加权的可能数值的数目对相当于位置寄存器的数值的地址中的输出向量数值加一的结果进行模块化运算而获得的数值设定为与位置寄存器数值相对应的地址的新向量数值。把输出矩阵寄存器中的下一列设置为输出向量寄存器的数值。把迭代寄存器的数值增加1，并且把增加的结果数值传送到比较器43以便重复进行上述的运算。

图5是用图说明图2中的加权向量确定器23的方框图。代码本发生器51从基本葛莱函数取得可以综合的代码本向量信息而形成代码本表。此外，代码本发生器51产生由在代码本表中的相邻向量之间的差分组成的差分代码本表。

置位单元52根据代码本表产生起始加权向量并形成信道矩阵的相关矩阵和起始加权向量的乘积。置位单元也使最大接收功率置位到0、使最大接收信号标志置位到1、使迭代寄存器的数值置位到2以及使接收功率寄存器的数值置位到0。

第一比较器53使迭代寄存器的数值与1相比较。当迭代寄存器的数值等于或小于1时，第一比较器53使第一寄存器得到在与差分代码本表中的迭代寄存器的数值相对应的地址上的差分加权向量和使位置寄存器得到在与迭代寄存器相对应的位址上的差分加权向量标志。第一比较器53也用第一寄存器的数值乘以在相当于在信道相关矩阵中的位置寄存器的数值的地址上的向量并把相乘的结果存储在第二寄存器内。此外，第一比较器53计算相当于第一寄存器向量和第三寄存器向量的共轭数值之积中的实数二倍的数值并且把结果存储在第四寄存器内。第一比较器53求第三寄存器向量与第二寄存器向量之和并且把结果作为新的第三寄存器向量存储。第一比较器53还求接收功率寄存器的现存的数值、第四寄存器的数值与用在相当于第二寄存器向量中的位置寄存器的数值的地址上的元素乘以第一寄存器的共轭数值的结果之和并且把求和的结果作为接收功率寄存器的新数值存储。要不然的话，当迭代寄存器的数值大于1时，运算结束，并且由输出单元54输出最大接收功率标志，存储器55根据差分代码本计算加权并把它作为接收功率寄存器的数值存储。

第二比较器56把接收功率寄存器的数值与最大接收功率相比较。当接收功率寄存器的数值大于最大接收功率时，第二比较器56用接收功率寄存器的数值置换最大接收功率并且用迭代寄存器的数值置换最大接收功率标志。反之，当接收功率寄存器的数值等于或小于最大接收功率时，第二比较器56增大迭代寄存器的数值并且中止当前的运算。输出单元54输出最大接收功率标志。

图6是用图说明用图2中的加权向量集发生器22执行非二进制葛莱编码算法的实施例。在步骤601中，接收用于每根天线的最佳加权的可能数值的数目Nphase和天线的数目Nelem。

在步骤603中，当把用于每根天线的最佳加权可能值的数目Nphase的天线数目Nelem次方，存储在许多迭代存储寄存器“In”内时，相当于天线的数目Nelem的1×输出向量“out”的数值被置位到0。把输出向量“out”填充在为迭代存储寄存器的数目“In”的值和天线的数目Nelem的乘积的输出矩阵out_mat中的第一列。把在输出矩阵中的非零元素标志“pos_mat”的第一元素置位到1。把迭代寄存器的数值I置位到2。

当在步骤605中确定迭代寄存器的数值I大于迭代存储寄存器的数目的数值In时，紧接着执行步骤609。当在步骤603中确定迭代寄存器的数值I小于迭代存储寄存器的数目的数值In时，紧接着执行步骤607。在步骤607中，输出输出矩阵out_mat和输出矩阵的非零元素标志pos_mat。然后，运算结束。在步骤609中，把位置寄存器的数值pos置位到1，把结果存储寄存器的数值val置位到从迭代寄存器的数值“I”减1的结果。

当确定在步骤611中采用用于每根天线的最佳加权的可能数值的数目Nphase对结果存储寄存器的数值“val”进行模块化运算的结果为0时，紧接着执行步骤613。当确定在步骤611中模块化运算的结果不为0时，紧接着执行步骤615。在步骤613中，把位置寄存器的数值“pos”增加1，并且通过把用于每根天线的最佳加权的可能数值的数目Nphose除以结果存储寄存器的数值“val”得到的数值装到寄存器，所获得的数值“fix”被设定为结果存储寄存器的新数值“val”。

在步骤615中，把通过采用用于每根天线的最佳加权的可能数值的数目Nphase对与位置寄存器的数值“pos”相对应的地址的输出向量数值“out”加1的结果进行模块化运算，所获得数值设定为与位置寄存器的数值“pos”相对应的地址的新输出向量数值“out”，并且把在输出矩阵out_mat寄存器中的下一列列为输出向量寄存器的数值“out”。把迭代寄存器的数值“I”增加1。运算进度转回到步骤605，并且执行下一步运算。

图7是用图说明用图2中的加权向量确定器23执行采用查表法的固有方法的算法的一种实施例。步骤701是为这种算法作准备的步骤。这时，从基本葛莱函数取得可以综合的代码本向量信息，并且形成代码本表C_W。此外，形成由代码本表中的相邻向量之间的差分组成的差分代码本表ΔC_W。

在步骤703中，从代码本表C_W取得起始向量W₁。形成信道相关矩阵R和起始加权向量W₁的乘积R_W。把最大接收功率P_max置位到0和把最大接收信号标志I_max置位到1。把迭代寄存器的数值“I”置位到2，并且把接收功率寄存器的数值“P”置位到0。

当确定在步骤705中迭代寄存器的数值“I”等于或小于1时，紧接着执行步骤709。当确定在步骤705中迭代寄存器的数值“In”大于In时，紧接着执行步骤707。在步骤707中，运算结束，并且输出最大接收信号标志I_max。

在步骤709中，把在与迭代寄存器的数值“I”相对应的地址上的差分加权向量作为第一寄存器的数值“dw_s”在差分码表本ΔC_W中取得。把在与迭代寄存器的数值“I”相对应的地址上的差分加权向量取为位置寄存器的数值“pos”。把用第一寄存器的数值“dw_s”乘以在与信道相关矩阵中的位置寄存器的数值“pos”相对应的地址上的向量的结果作为第二寄存器的数值“Rdw”存储。把相当于在第一寄存器数值dw_s的共轭数值和第三寄存器向量R_W的乘积中的实数二倍的数值作为第四寄存器的数值“Re2_dwhRw1”存储。把第三寄存器向量R_W和第二寄存器向量R_dW之和作为新的第三寄存器向量“R_W”存储。把接收功率寄存器的现存数值“P”第四寄存器的数值“Re2_dwhRw1”以及用与第二寄存器向量R_dW中的位置寄存器的数值“pos”相对应的地址上的元素乘以第一寄存器的共轭数值的结果之和作为接收功率寄存器的新数值“P”存储。

当确定在步骤711中接收功率寄存器的数值“P”大于最大接收功率P_max时，紧接着执行步骤713。当确定在步骤711中接收功率寄存器的数值“P”等于或小于最大接收功率P_max时，执行步骤715。在步骤713中，用接收功率寄存器的数值“P”置换最大接收功率P_max和用迭代寄存器的数值“I”置换最大接收功率标志I_max。在步骤715中，把迭代寄存器的数值“I”增加1。然后，紧接着执行步骤705。

在用于根据本发明的移动通信的闭环发射分集的最佳加权估算器中，用于估算最佳加权的计算比在常规的加权估算器中更简单。当根据本发明的差分代码本方法与在TIDSP TMS320C6×中的常规代码本方法相比较时，计算量在使用4根天线和4个相位时减少到3/4而在使用8根天线和2个相位时减小到1/3。当使用为减少冗余计算量而采用查表的差分代码本方法时，再一次减少计算量。

在移动站里获得发射分集的加权。通过减小在移动站里进行的计算的复杂性，能够减少由计算引起的功率损失。本发明通过在为改进移动站的性能而使用的发射分集中减少加权的计算量以使移动站的功率损失减少到最小程度。

由于提供了用简单的计算获得加权的算法，所以能够简化在移动站使用的信号数据处理硬件模块，从而降低移动站的制造成本。当把数字信号处理器(DSP)用作信号处理硬件时，一般的数据处理就可以了，因此用一般的软件和硬件工具就能够构造系统。所以，不但能够缩短上市时间而且能够获得低价和低功率的设备。

虽然参照特定的实施例描述了发明，但是仅在描述的意义上应该分析实施例。对所描述的实施例可以作一些变更，这对精通技术的人来说是显而易见的。所以，本发明的合法范围应该由附加的权利要求书的精神来界定。

Claims (18)

1.一种在基站使用闭发射分集技术的移动通信系统中的移动站的最佳加权估算器，该最佳加权估算器包括：

用于使多径信道与基站信号分开和输出信道矩阵信号的信道分离器；

用于对采用定点法的加权编码和输出加权向量矩阵信号的加权向量集发生器；

用于根据信道矩阵信号和加权向量矩阵信号输出最佳加权的加权向量确定器；以及

用于输出把最佳加权信号反馈到基站的信号的最佳加权反馈单元。

2.根据权利要求1的最佳加权估算器，其中信道分离器包括：

天线；

用于把通过天线接收到的射频信号转换成中频信号的频率转换器；

用于分离来自中频信号的许多信道的信息的多径信道分离器；和

用于把许多信道的信息分离到许多天线信道和以信道矩阵信号形式输出许多信道和许多天线信道的信息的乘积的多天线信道分离器。

3.根据权利要求1的最佳加权估算器，其中把加权向量矩阵信号列为使二个相邻向量之间差分的变化减到最小程度的最小变化表。

4.根据权利要求1的最佳加权估算器，其中把加权向量矩阵信号列为表示在最小变化表中二个相邻向量之间的差分的差分最小变化表。

5.根据权利要求1的最佳加权估算器，其中加权向量集发生器包括：

用于接收每根天线的最佳加权的可能数值的数目和天线的数目的输入单元；

用于当把每根天线的最佳加权的可能数值的数目的天线数目次方存储在许多迭代存储寄存器时把对应于天线的数目的输出向量置位到0，把输出向量填充在为迭代存储寄存器的数目的数值和天线的数目之乘积的输出矩阵中的第一列，把在输出矩阵内非零元素标志中的第一元素置位到1和把迭代寄存器的数值置位到2的第一置位单元；

用于迭代寄存器的数值与迭代存储寄存器的数目的数值相比较的比较器；

用于输出输出矩阵和输出矩阵的非零元素标志的输出单元；

用于把位置寄存器的数值置位到1和把结果存储寄存器的数值置位到通过由迭代寄存器的数值减去1所得到的数值的第二置位单元；以及

用于采用每根天线的最佳加权的可能数值的数目对结果存储寄存器的数值执行模块化运算的运算单元。

6.根据权利要求1的最佳加权估算器，其中加权向量确定器包括：

用于形成代码本表和差分代码本表的代码本发生器；

用于把最大接收功率、最大接收信号标志、迭代寄存器的数值和接收功率的数值分别置位到预定值的置位单元；

用于迭代寄存器的数值与预定值相比较的第一比较器；

用于输出最大接收功率标志的输出单元；

用于根据差分代码本计算加权并把它作为接收功率寄存器的数值存储的存储器；以及

用于接收功率寄存器的数值与最大接收功率相比较的第二比较器。

7.根据权利要求1的最佳加权估算器，其中最佳加权包括使移动站的接收信号对干扰/噪声比率增加到最大程度的加权。

8.根据权利要求1的最佳加权估算器，其中加权向量确定器按照采用固有方法的查表法输出加权。

9.根据权利要求1的最佳加权估算器，其中编码包括非二进制葛莱编码。

10.一种在基站采用闭发射分集技术的移动通信系统中移动站的最佳加权估算方法，最佳加权估算方法包括步骤为：

(a)使多径信道与基站的信号分开并输出信道矩阵信号；

(b)对采用定点法的加权编码并输出加权向量矩阵信号；

(c)根据信道矩阵信号和加权向量矩阵信号输出最佳加权；以及

(d)输出用于把最佳加权信号反馈到基站的信号。

11.根据权利要求10所述的最佳加权估算方法，其中步骤(a)包括步骤为：

(11a)接收来自基站的信号；

(11b)把在步骤(11a)中接收的信号转换成中频信号；

(11c)使在步骤(11b)中来自中频信号的许多信道信息分开；和

(11d)把在步骤(11c)中获得的许多信道的信息分离到许多天线信道并以信道矩阵信号的形式输出许多信道和许多天线信道的信息乘积。

12.根据权利要求10所述的最佳加权估算方法，其中把加权向量矩阵信号列为使二个相邻向量之间差分的变化减至最小程度的最小变化表。

13.根据权利要求10所述的最佳加权估算方法，其中把加权向量矩阵信号列为表示在最小变化表中二个相邻向量之间差分的差分最小变化表。

14.根据权利要求10所述的最佳加权估算方法，其中步骤(b)包括步骤为：

(14a)接收用于每根天线的最佳加权的可能数值的数目和天线的数目；

(14b)当把每根天线的最佳加权的可能数值的数目的天线数目次方存储在多个迭代存储寄存器时，把对应于天线的数目的输出向量置位到0，把输出向量填充在为迭代存储寄存器的数目的数值和天线的数目之乘积的输出矩阵中的第一列，把在输出矩阵内非零元素标志中的第一元素置位到1和把迭代寄存器的数值置位到2；

(14c)当迭代寄存器的数值大于迭代存储寄存器的数目的数值时执行步骤(14d)而当迭代寄存器的数值等于或小于迭代存储寄存器的数目的数值时执行步骤(14e)；

(14d)输出输出矩阵和输出矩阵的非零元素标志并结束运算；

(14e)把位置寄存器的数值置位到1和把结果存储器的数值置位到通过迭代寄存器的数值减去1所获得的数值；

(14f)当采用用于每根天线的最佳加权的可能数值的数目对结果存储寄存器的数值进行模块化运算的结果为0时执行步骤(14g)而当结果不为0时执行步骤(14h)；

(14g)把位置寄存器的数值加1和使通过把用于每根天线的最佳加权的可能数值的数目除以结果存储寄存的数值得到固定的整数值，设定为结果存储寄存器的新数值；以及

(14h)把采用用于每根天线的最佳加权的可能数值的数目对与位置寄存器的数值相对应的地址上的输出向量数值加1的结果进行模块化运算所获得的数值设定为与位置寄存器的数值相对应的地址上的新输出向量数值，把在输出矩阵寄存器中的下一列设定为输出向量寄存器的数值，使迭代寄存器的数值增加1，转回到步骤(14c)以执行下一步的运算。

15.根据权利要求10所述的最佳加权估算方法，其中步骤(c)包括步骤为：

(15a)从基本葛莱函数取得可以综合的代码本向量信息，形成代码本表，并且形成由在代码本表中二个相邻向量之间的差分组成的差分代码本表；

(15b)从代码本表取得起始加权向量，形成信道相关矩阵和起始加权向量的乘积，并且把最大接收功率置位到0，把最大接收信号标志置位到1、把迭代寄存器的数值置位到2和把接收功率寄存器的数值置位到0；

(15c)当迭代寄存器的数值等于或小于1时执行步骤(15e)而当迭代寄存器的数值大于1时执行步骤(15d)；

(15d)结束运算和输出最大接收信号标志；

(15e)把在对应于在差分代码本表内迭代寄存器的数值的地址上的差分加权向量取为第一寄存器的数值，把在对应于迭代寄存器的数值的地址上的差分加权向量标志取为位置寄存器的数值、把在对应于在信道相关矩阵中位置寄存器的数值的地址上的向量与第一寄存器的数值相乘的结果作为第二寄存器的数值存储，把相当于第一寄存器数值的共轭数值和第三寄存器向量的乘积中的实数的二倍的数值作为第四寄存器的数值存储，把第三寄存器向量与第二寄存器向量之和作为新的第三寄存器向量存储，以及把接收功率寄存器现存的数值、第四寄存器的数值与用在对应于第二寄存器向量中的位置寄存器的数值的地址上的元素乘以第一寄存器的共轭值的结果之和作为接收功率寄存器的新数值存储；

(15f)当接收功率寄存器的数值大于最大接收功率时执行步骤(15g)而当接收功率寄存器的数值等于或小于最大接收功率时执行步骤(15h)；

(15g)用接收功率寄存器的数值置换最大接收功率和用迭代寄存器的数值置换最大接收功率标志；以及

(15h)增大迭代寄存器的数值和执行步骤(15c)。

16.根据权利要求15所述的最佳加权估算方法，其中步骤(15e)包括步骤为：

把在对应于差分代码本表中迭代寄存器的数值的地址上差分加权向量取为第一寄存器的数值和把在对应于迭代寄存器的数值的地址上的差分加权向量标志取为位置寄存器的数值；

当由第一寄存器和位置寄存器的数值组成的列向量的图样与以前的图样中一个图样相同时，把由第一寄存器和第二寄存器的结果寄存器中的位置寄存器的数值组成的列向量取为第二寄存器的数值，而当列向量的图样是一种新图样时，把第二寄存器的数值置位到通过用第一寄存器的数值乘以在对应于信道相关矩阵中的位置寄存器的数值的地址上的向量所获得数值并把该置位数值作为表示结果寄存器的地址的列向量存储；以及

把相当于在第一寄存器数值的共轭数值和第三寄存器向量的乘积中的实数二倍的数值作为第四寄存器的数值存储、把第三寄存器向量和第二寄存器向量之和作为新的第三寄存器向量存储，以及把接收功率寄存器的现存的数值、第四寄存器的数值与用在对应于第二寄存器向量中的位置寄存器的数值的地址上的元素乘以第一寄存器的数值的结果之和作为接收功率寄存器的新数值存储。

17.根据权利要求10所述的最佳加权估算方法，其中在步骤(b)中的编码包括非二进制葛莱编码。

18.根据权利要求10所述的最佳加权估算方法，其中根据采用步骤(c)中的固有方法的查表法输出最佳加权。

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