[发明专利]闭环发射天线分集方法以及基站设备和移动台设备

说明书

本发明涉及发射天线分集，尤其涉及闭环发射天线分集方法，以及下一代移动通信系统的基站设备和移动台设备。

第三代移动通信系统的数据传输速度标准高于第二代移动通信系统，它可以由个人通信系统(PCS)来代表。作为无线连接规范的W-CDMA方法是一种异步方法，它的标准由欧洲和日本制订，而IS-2000方法是一种同步方法，它在北美标准化。移动通信系统的构造使得多个移动台能够通过一个基站彼此通信。

在移动通信系统中，必须很好地消除衰落的影响，才能发送高速数据。衰落使接收信号的振幅减小了若干分贝。为了消除衰落，采用了不同的分集技术。CDMA方法采用瑞克接收机，后者利用信道的延时扩展在分集接收过程中接收信号。瑞克接收机是一种多径分集技术。该技术具有以下缺点：在延时扩展较小时，它无法工作。时间分集技术采用交织和编码，用于多普勒扩频信道。在低速多普勒信道中，难以采用这种技术。

空间分集方法是为了消除室内信道和行人信道的衰落，室内信道的延时扩展较小，而行人信道是低速多普勒信道。空间分集方法采用两根多多根天线。如果一根天线接收的信号因衰落而衰减，则使用另一天线接收信号。空分方法天线分集被划分成使用接收天线的接收天线分集和使用发射天线的发射分集。因为从空间和成本的角度来看，难以在终端中安装接收天线分集，所以建议在基站使用发射天线分集。

此外，发射天线分集被划分成闭环发射分集，其中终端反馈上行信道信息，以及开环发射分集，它没有反馈操作。闭环发射分集在信号对噪声和干扰比率(SNIR)方面的增益是开环发射分集的两倍。但是，闭环分集通过反馈的信道信息工作，它的缺点在于：它严重依赖于反馈环。馈环。如果反馈环很长，因为信道在反馈信息到达终端之前发生了改变，所以性能降低。如果每单元时间反馈很多信息以跟踪快速变化的信道，则上行容量减小。因此，如果因为高多普勒频率而导致信道快速变化，那么快速发送最少数量的必要信息比在信道上发送具体信息对性能的改善更为有利。

此外，按照分集组合模式，可以将发射天线分集划分成最大比率组合(MRC)模式、等增益组合(EGC)模式和选择组合(SC)模式。EGC模式与MRC模式相比，性能稍差，但却被广泛使用，这是因为EGC模式的峰值平均比率(PAR)较小。MRC模式的PAR较高，增加了CDMA基站中发射功率放大器的成本。

图1的框图示出了采用工作在相关组合的等增益模式下的常规发射天线分集方法的基站的结构。

参看图1，第I个移动台测量基站两个发射天线100和110所发送的两个不同信道的信息，得到天线间的相位差，将相位差反馈给基站。基站利用反馈信息解码器120解码反馈信息中的相位差，利用相位调整器130对解码结果进行相位补偿。发射信号生成器140中生成的数据信号与第一导引信号一起通过第一天线100发射，经过相位补偿相位差加权的同一信号则与第二导引信号一起通过第二天线110发射。

在发射天线分集方法方面，有美国专利No.5,634,199,“Method ofSubspace Beamforming Using Adaptive Transmitting Antennas withFeedback”(Dreak Gerlach,Columbus,Ohio；Arogyaswami Paulraj,Stanford；Gregory G．Raleigh,EI Grannanda,都来自加州，1997年5月27日)和美国专利No,5471,647,“Method for MinimizingCross-talk in Adaptive Transmission Antennas”(Dreak Gerlach,Columbus,Ohio；Arogyaswami Paulraj,Stanford)，它们由美国加州Stanford的Stanford大学申请。这两个专利在反馈模式中都使用了发射分集。

这些专利提出的信道测量和反馈方法采用了微扰算法和增益矩阵，这对高效处理信道信息而言，不是一种很好的方法。

同时，摩托罗拉公司提出了一种方法，其中如图1那样对信道信息进行高效地量化和反馈。也就是说，如果采用工作在等增益模式的发射分集，基天线的相位差可以通过两比特信息{0,π/2,π,-π/2}或一比特信息{0,π}量化。

等增益模式是这样一种分集组合方法，其中如果两个发射天线信道的相位差导致破坏性的干扰，则预先通过基天线相位补偿分集天线相位，使得通过各天线信道接收的信号同相。基天线相位差可以通过第k个天线信道的相位减去第一天线信道的相位，即基天线信道得到。