CN1305230C

Practical space-time radio method for cdma communication capacity enhancement

Abstract

A practical method to enhance the signal quality (carrier-to-interference ratio, C/I) in the uplink and downlink wireless point-to-multipoint CDMA services. It can use the basic radio direction search technology to optimize the antenna array with a large number of elements Diversity combination in. This method is implemented by using a very few bit number algorithm and using a limited alphabet signal structure (such as Walsh symbols in IS-95CDMA) or a known training sequence. Alternatively, it can be implemented using a floating-point data representation method. This method is convenient for ASIC implementation, so that it can distribute processing to achieve the required computational practicability. This method uses uplink channel data to determine the downlink spatial structure (array beam) to enhance the downlink C/I, and therefore increase the downlink capacity. Although this preferred embodiment is best for IS-95, any signal with a built-in limited alphabet or training sequence can use the same concept. The use of the known signal structure is convenient to simplify the determination of the array response vector, and the calculation and analysis of the covariance matrix are unnecessary. Therefore, this method can also be used for GSM and TDMA wireless air interfaces.

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Expired 15 September 2018, 8 years ago.

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33 claims: 1 independent, 32 dependent

  1. 1
    第 1. 一种无线通信方法,包括: 从一移动单元发送一代码调制的信号,该信号是通过采用预定伪噪芦序 列对原始码元进行调制而得到的,其中,原始码元表示原始信息信号; 在一基站天线阵列上接收并行地从N个相应天线单元接收的N个复数值 信号序列,以获得一组N个接收信号; 集合地将所述N个接收信号与一组复数阵列校准向量进行空间相关,以 得到有关所述移动单元的空间信息,其中,每个阵列校准向量表示天线阵列 对在相对于所述基站的预定方向上始发的校准信号的响应; 根据所述空间信息,对从所述移动单元接收的下一组N个复数值信号序 列进行空间滤波,以获得相应的所发送的信息信号。
  2. 2
    如权利要求1所述的方法,还包括:跟踪所述N个接收信号组的信号 分量的时间和角度信息。
  3. 3
    如权利要求1所述的方法,其中,所述原始码元从包括不超过64个 码元的码元字母表(alphabet)中选出。
  4. 4
    如权利要求1所述的方法,其中,N个变换器输出中的每个均包括一 个具有Μ个复数值分量的向量,这些分量表示一接收到的码元与码元字母表 的Μ个码元之间的相关性。
  5. 5
    如权利要求1所述的方法,其中,所述校准向量包括具有1比特加符 号实部和1比特加符号虚部的复数值分量,并且其中,所述相关只包括通过 相加来计算所述校准向量与Ν个变换器输出之间的向量内积。
  6. 6
    如权利要求1所述的方法,其中,所述相关获得有关其时间范围小于 一个码片的多个信号分量的空间信息。
  7. 7
    如权利要求1所述的方法,还包括:根据有关多个信号分量的所述空 间信息对一下行链路信息信号进行空间滤波,并将空间滤波的下行链路信息 信号从所述天线阵列发送到所述移动单元。 &如权利要求7所述的方法,其中,所述空间滤波包括将所述移动单元 指定到一计算出的波束,并产生所述波束。 9.如权利要求1所述的方法,还包括: 计算从所述天线阵列的Ν个天线单元接收的码元的变换,其中,所述计 98811171.3 第 算产生具有复数值分量的N个Μ维向量,从而产生包含Ν行Μ维向量的矩 阵Β,这里Μ为码元字母表中的预定码元数;并且其中所述空间相关包括计 算矩阵乘积C=A h B,这里矩阵A的L列中的每一列均为一个N维向量,该 向量包含在相对于所述阵列的L个预定方向中的一个方向上所述N个天线阵 列的响应;和 根据矩阵C确定从所述移动单元始发的信号部分的空间方向。
  8. 8
    10. 如权利要求9所述的方法,其中,所述矩阵A包括具有1比特加符 号实部和1比特加符号虚部的复数值元素,从而有效地执行所述矩阵乘积计 算。
  9. 9
    11. 如权利要求9所述的方法,还包括:根据所述矩阵C确定从所述移 动单元始发的小时间间隔的信号部分的另一空间方向。
  10. 10
    12. 如权利要求1所述的方法,其中,所述接收包括对耦合到N个天线 的N个空中信号分别并且并行地进行数字化、解扩和哈达码(Hadamard)变换。
  11. 11
    13. 如权利要求1所述的方法,其中,所述相关包括计算所述N个接收 信号与具有1比特加符号实部和1比特加符号虚部形式的复数值元素的阵列 校准表各列之间的向量内积。
  12. 12
    14. 如权利要求1所述的方法,还包括:将所述移动单元指定到根据所 述方向信息所计算出的下行链路波束。
  13. 13
    15. 如权利要求14所述的方法,其中,所述计算出的波束是从一动态自 适应组的不同角度范围的重叠下行链路波束中选出的。
  14. 14
    16. 如权利要求14所述的方法,其中,所述指定还基于距离信息,从而 将靠近的移动单元指定到宽波束,而将远处的移动单元指定到窄波束。
  15. 15
    17. 一种CDMA(码分多址)基站,包括:一天线阵列(10),包括N个天线 单元;一组N个接收器(101),连接到所述N个天线单元,以产生N个到来 信号;一组N个解扩器(102),连接到所述N个接收器(101),其中所述解扩 器(102)根据所述N个到来信号产生对应于单个移动单元的N个解扩信号;— 组N个码元变换器(103),连接到所述N个解扩器(102),其中所述变换器(103) 根据所述解扩信号产生复数值输出;所述基站还包括: 一空间相关器(105),连接到所述N个码元变换器(103),其中所述相关器 (105)将所述复数值输出与所存储的阵列校准数据进行相关,以产生用于与所 述移动单元关联的多个信号部分的波束形成信息; 98811171.3 第 一接收波束形成器(112),连接到所述的空间相关器(105),并且连接到所 述N个接收器(101),其中所述接收波束形成器(112)根据所述波束形成信息来 对所述N个到来信号进行空间滤波;和 瑞克(RAKE)接收器(113),连接到所述接收波束形成器(112),其中所述 瑞克接收器(113)根据所述空间滤波的信号产生一信息信号。 如权利要求17所述的基站,还包括:一发送波束形成器(117),连接 到所述空间相关器(105),其中所述发送波束形成器(117)扌艮据所述波束形成信 息来产生空间波束。
  16. 16
    19. 如权利要求18所述的基站,其中,所述空间波束是从包括窄波束和 重叠的宽波束的一组计算出的波束中选出的,其中,所述窄波束与所述重叠 宽波束相位匹配。
  17. 17
    20. 如权利求17所述的基站,还包括:一跟踪器,连接到所述空间相关 器,并且连接到所述接收波束形成器,其中所述跟踪器跟踪所述多个信号部 分,并优化所述接收波束形成器的性能。
  18. 18
    21. 如权利要求17所述的基站,其中,所述阵列校准数据包括表示为比 特加符号虚部和比特加符号实部的复数值阵列响应元素。
  19. 19
    22. 如权利要求1所述的方法,其中,所述校准向量包括具有2比特加 符号实部和2比特加符号虚部的复数值分量,并且其中,所述相关只包括通 过相加来计算所述校准向量与所述N个变换器输出之间的向量内积。
  20. 20
    23. 如权利要求1所述的方法,还包括:将一导频信号代码多路复用成 代码调制的信号。
  21. 21
    24. 如权利要求23所述的方法,还包括:将所述导频信号与由所述基站 产生的延迟的导频信号进行相关。
  22. 22
    25. 如权利要求24所述的方法,还包括:采用所述相关数据形成到达角 度和到达时间直方图,以形成指向所需散射区域的上行链路和下行链路波束。
  23. 23
    26. 如权利要求9所述的方法,还包括:将一测试音信号插入发送和接 收信道中。
  24. 24
    27. 如权利要求26所述的方法,还包括:将来自所述发送和接收信道的 信号与所述测试音信号相乘,以产生一补偿向量。 2&如权利要求27所述的方法,还包括:采用所述补偿向量来调整所述 矩阵A,以进行幅度和相位补偿。 98811171.3 第
  25. 25
    29. 如权利要求1所述的方法,还包括:计算矩阵乘积OV%,其中A 是阵列簇矩阵,V是阵列响应向量,并采用所述矩阵Ο中的各项,以形成到 达角度直方图。
  26. 26
    30. 如权利要求29所述的方法,还包括:采用所述直方图中的峰值和变 化量信息,来形成具有所需宽度和方向的波束。
  27. 27
    31. 如权利要求29所述的方法,其中,对于具有较小角度范围的较长通 信距离,采用所述矩阵0。
  28. 28
    32. 如权利要求1所述的方法,其中,所述Ν个接收信号组是通过如下 操作形成的Ν个变换器输出,这些操作包括: 并行地将Ν个信号序列与所述伪随机噪声序列相关,借此选择Ν个接收 信号,在所述Ν个接收信号中包括与同一原始符号相对应的Ν个接收符号; 以及 并行地对所述Ν个接收符号进行变换,来获得所述Ν个变换器输出。
  29. 29
    33. 如权利要求32所述的方法,还包括:在所述空间滤波步骤之前重复 所述接收、相关、变换和空间相关步骤。
  30. 30
    34. 如权利要求33所述的方法,还包括:对下一组Ν个接收信号进行解 调和空间滤波,以便从原始信息信号中获得一个符号。
  31. 31
    35. 如权利要求32所述的方法,还包括:在宽孔径天线阵列中形成多个 窄波束,其中,所述窄波束覆盖所需的散射区。
  32. 32
    36. 如权利要求35所述的方法,其中,所述窄波束的数目为2至4。
  33. 33
    37. 如权利要求35所述的方法,其中,所述窄波束的宽度范围为2至3 度。 98811171.3
Independent claims33