CN1496143A

CN1496143A - 移动通信***中的自适应发射天线分集装置和方法

Info

Publication number: CN1496143A
Application number: CNA03147036XA
Authority: CN
Inventors: 金宪基; 李熔锡; 金成珍; 李康珉; 文庸石; 金鲁善
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2003-07-03
Publication date: 2004-05-12
Anticipated expiration: 2023-07-03
Also published as: EP1381172A3; US20040077378A1; DE60326518D1; KR100899735B1; JP3877713B2; US7366247B2; EP1381172B1; KR20040003537A; EP1381172A2; CN100518007C; JP2004040801A

Abstract

公开了一种装置和方法，用于根据移动通信***中衰落信道的变化速度，选择发射天线分集方案。用户设备(UE)通过从结点B接收导频信号，估计导频信道的信道响应；通过使用估计的信道响应来估计衰落信道的变化速度，并确定适于衰落信道的变化速度的发射天线分集方案；以及向结点B发射包括确定的发射天线分集方案的反馈信息，于是结点B能够基于包含在反馈信息中的发射天线分集方案信息，确定用于将被发射到UE的信道信号的发射天线分集方案。这样，结点B根据信道状态自适应地应用发射天线分集。

Description

移动通信***中的自适应发射天线分集装置和方法

技术领域

本发明通常涉及一种移动通信***，并且，特别涉及一种用于根据信道状态自适应地确定发射天线分集方案的装置和方法。

背景技术

通常，高速下行链路分组接入(此后，称为“HSDPA”)是对于高速下行链路共享信道(此后，称为“HS-DSCH”)、其相关的控制信道、以及宽带码分多址(此后，称为“W-CDMA”)通信***中其装置、***和方法的通称，其中，高速下行链路共享信道是用于支持高速下行链路分组数据传输的下行链路数据信道。尽管将参照3GPP(第三代合作项目，一种第三代异步移动通信***的标准)中的HSDPA来描述本发明，本发明也可以被用于通过使用两个或者多个发射天线来实现发射分集的其他通信***。

在使用HSDPA的通信***中，最近已经引入自适应调制和编码(此后，称为“AMC”)、混合自动重发请求(此后，称为“HARQ”)以及快速小区选择(此后，称为“FCS”)，用于支持高速分组数据传输。

AMC指的是一种数据传输方案，用于根据特定结点B和用户单元(UE)之间的信道状态，自适应地确定数据信道的调制方案和编码方案，从而提高小区的总利用率。AMC具有多种调制方案和编码方案，并且通过组合调制方案和编码方案来调制和编码数据信道信号。通常，调制方案和编码方案的每一组合被称为“调制和编码方案(MCS)”，并且可以根据MCS的数量从等级#1到等级#n来定义多个MCS。也就是说，AMC是一种用于通过根据UE和无线连接到UE的结点B之间的信道状态来自适应地确定MCS等级，从而提高结点B的总***效率的技术。

第二，将描述N信道停止和等待混合自动重发请求(此后，称为“N信道SAW HARQ”)，典型的HARQ。在普通的自动重发请求中(此后称为“ARQ”)，在UE和无线网络控制器(RNC)之间交换确认信号(此后，称为“ACK”)和重发分组数据。对于HARQ，最近已经提出以下两个建议，用于增加ARQ的传输效率。作为第一个建议，HARQ在UE和结点B之间交换重发请求和重发响应。作为第二建议，HARQ临时存储损坏的数据，然后在发射前将损坏的数据和其重新发射的数据组合。进一步，在HSDPA中，在UE和结点B之间经过媒体接入控制(HS-DSCH)交换ACK信号和重发分组数据。此外，HSDPA已引入N信道SAW HARQ，其中，形成N个逻辑信道，用于在收到ACK信号之前发射多个数组分组。然而，在SAW(停止和等待)ARQ中，直到收到对于先前分组数据的ACK信号时才发射下一分组数据。因此，在一些情况下，UE或者结点B必须等待一个ACK信号，即使UE或者结点B当前能够发射分组数据。然而，在N信道SAW HARQ中，UE或者结点B甚至能够在收到对于先前分组数据的ACK信号之前，连续地发射分组数据，从而增加信道效率。也就是说，在UE和结点B之间建立N个逻辑信道。如果能通过时间或者信道号来识别N个逻辑信道，那么接收分组数据的UE能确定通过其接收分组数据的逻辑信道。另外，UE能以正确的顺序重新配置分组数据或者软组合相应的分组数据。

最后，将描述FCS。在FCS中，如果支持HSDPA的UE位于小区重叠区域内或者一个软切换区域内，将从多个小区中选择一个具有最佳信道状态的小区。具体地，如果一个支持HSDPA的UE进入第一结点B和第二结点B之间的小区重叠区域，UE建立至多个小区的无线链路。UE对其建立无线链路的一组小区被称为“有效集”。UE仅从包含在有效集中的小区中具有最佳信道状态的小区接收HSDPA分组数据，由此减小总干扰。这里，具有最佳信道状态的小区被称为“最佳小区”。为了确定最佳小区，UE必须周期性地监视包含在有效集中的小区的信道状态，从而确定是否有一个比当前的最佳小区具有更好的信道状态的小区。如果有一小区具有更好的信道状态，UE发射最佳小区指示符到属于有效集的所有小区，从而用新的最佳小区替换当前的最佳小区。该最佳小区指示符包括新的最佳小区的标识符。有效集中的每个小区接收该最佳小区指示符，并且分析包括在所接收的最佳小区指示符中的小区标识符。也就是说，有效集中的每一小区确定包含在最佳小区指示符中的小区标识符是否与其自身的小区标识符一致。如果小区标识符是彼此一致的，被选择作为新的最佳小区的相应小区，经过HS-DSCH向UE发射分组数据。

如上所述，使用HSDPA的通信***为了增加数据速率提供各种各样的新方案。除了上面所描述的新方案AMC、HARQ和FCS以外，有一种用于对付无线信道上的衰落现象的发射天线分集方案，作为另一种增加数据速率的方案。发射天线分集方案指的是一种用于最小化由于衰落现象所导致的传输数据丢失的技术。使用两个或者多个发射天线发射信号，从而增加数据速率。发射天线分集方案在此后将被描述。

通常，在移动通信***中的无线信道环境中，不像有线信道环境，由于各种各样的原因，诸如多径干扰、屏蔽、波衰减、时变噪声以及时变干扰等等，信号接收失真。由多径干扰引起的衰落与反射物或者用户(即，一UE)的移动有关，并且在接收期间实际传输信号与干扰信号混合。因此，接收信号是遭受严重失真的传输信号。衰落是移动通信***的性能失真的主要原因。结果，由于衰落能使接收信号的幅度和相位失真，其是无线信道环境中干扰高速数据通信的主要原因。因而，已执行对于衰落现象的研究。

作为一个用于解决衰落问题的有效方案，发射天线分集方案吸引了公众的注意。发射天线分集方案接收多个在无线信道环境中遭受独立衰落现象的传输信号，并且对付由于衰落引起的失真。发射天线分集方案包括时间分集方案、频率分集方案、多径分集方案和空间分集方案。时间分集方案通过使用交织技术有效对付在无线信道环境中发生的突发差错。在频率分集方案中，在不同频率发射的信号具有不同的多径，获得分集增益。由于多径信号具有不同的衰落信息，多径分集方案通过分离多径信号来实现分集。在空间分集方案中，结点B或者UE通过使用多个天线发射和接收信号，使得发射或者接收信号经历独立衰落，由此获得分集增益。

空间分集方案使用多个发射和接收天线。在空间分集方案中，一个结点B通常包括两个或者多个发射天线，以提高无线链路的性能。同时，一个UE能包括两个或者多个接收天线，以提高无线链路性能。然而，UE具有许多局限性，诸如功耗、小型化、轻重量和复杂度，因此空间分集方案通常被应用于结点B。由于这些原因，结点B用多个发射天线发射一个信号，并且UE用一个接收天线来接收信号。然而，已经提出各种计划，用于通过产生分集增益来对付无线信道的衰落，该增益与用户具有多个接收天线的情况下的增益相似。特别地，在3GPP中提出的用于下一代移动通信***的通过使用两个或者多个发射天线实现空间分集的方法吸引了公众的注意。提出的用于下一代移动通信***的空间分集方案包括空间时间发射分集(此后，称为“STTD”，)方案，该方案是一个没有无线信道的状态信息的使用空间时间编码的开环型发射天线分集方案，以及一个发射天线阵列(此后称为“TxAA”)方案，该方案是一个闭环发射天线分集方案，使用从UE反馈的无线信道的状态信息。

参考图1，现在将描述有关发射装置的结构，该装置通过使用一闭环方案-STTD方案来发射数据。

图1是一个示出使用STTD方案的数据发射装置的举例的结构图。参考图1，该数据发射装置，即结点B的发射装置，包括：用于对输入的符号，即，经受诸如信道编码和交织的一系列数据处理过程的输入数据，进行STTD编码的STTD编码器20；信道化码/扰码发生器26，用于产生与从STTD编码器20输出的每一STTD编码的符号相对应的信道化码和扰码；乘法器22和24，用于将从信道化码/扰码发生器26产生的信道化码和扰码乘以STTD编码的符号；乘法器28和30，用于将从乘法器22和24输出的信号乘以相应的发射功率；以及天线32和34，用于分别发射从乘法器28和34输出的信号。

现在，这里将在下面详细描述该数据发射装置的结构。

首先，符号x1和x2在经受诸如信道编码和交织的发射数据处理过程之后被提供给STTD编码器20。STTD编码器20随后对输入的符号x1和x2进行STTD编码。用于在STTD编码器20中对输入符号x1和x2进行STTD编码的方法将在以下进行描述。输入符号x1和x2通过如下所给出的STTD编码过程被转换为编码符号(x1，x2)和(-x2^*，x1^*)，

STTD编码器20分别向乘法器22和24提供编码符号(x1，x2)和(-x2^*，x1^*)。乘法器22将从STTD编码器20输出的编码符号(x1，x2)乘以从信道化编码/扰码发生器26输出的信道化码和扰码，并且将其输出提供给乘法器28。乘法器24将从STTD编码器20输出的编码符号(-x2^*，x1^*)乘以从信道化编码/扰码发生器26输出的信道化码和扰码，并且将其输出提供给乘法器30。乘法器28将从乘法器22输出的信号乘以分配给(x1，x2)的发射功率并且通过天线32发射结果信号。乘法器30将从乘法器24输出的信号乘以分配给(-x2^*，x1^*)的发射功率

并且通过天线34发射结果信号。

通过天线32和34发射的信号在数据接收装置，即，UE的接收装置被接收，并且由数据接收装置接收的信号可以被表示成

r₁＝h₁x₁-h₂x₂ ^*+n₁

r₂＝h₁x₂+h₂x₁ ^*+n₂ ......(2)

在公式(2)中，r₁和r₂表示在相应接收时间的接收信号，h₁和h₂分别表示天线32和34的信道响应，并且n₁和n₂表示附加白高斯噪声(此后称为“AWGN”)。UE的接收装置随后通过一个如下表示的解调过程，将以公式(2)的形式接收的接收信号恢复为从结点B的发射装置发射的原始发射信号。

{\hat{x}}_{1} = r_{1} h_{1}^{*} + r_{2}^{*} h_{2} = (| h_{1} |^{2} + | h_{2} |^{2}) x_{1}

{\hat{x}}_{2} = - r_{1}^{*} h_{2} + r_{2} h_{1}^{*} = (| h_{1} |^{2} + | h_{2} |^{2}) x_{2} . . . . . . (3)

结果，UE的接收装置通过根据解调过程组合来自天线的独立衰落分量来实现分集增益。

至此已经参考图1描述了STTD方案，一个开环方案。接下来，将参考图2描述在闭环发射分集方案中使用的反馈信息。

图2是一个示出在闭环发射分集方案中使用的普通反馈信息的举例的简图。参考图2，反馈信息从UE发射到UTRAN(UMTS远程通信无线接入网络)。例如，UE通过专用物理控制信道(此后称为“DPCCH”)的反馈信息(FBI)字段(未示出)发射反馈信息。在此，反馈信息将在以下进行描述。反馈信息包括一个N_ph-比特反馈信令消息(此后称为“FSM”)字段，即，表示相位信息的FSM_ph字段，以及一个N_po-比特FSM字段，即，表示功率信息的FSM_po字段。

至此已经参考图2描述了在闭环发射分集方案中使用的反馈信息。接下来，将在下面参考图3描述通过使用闭环方案-TxAA方案发射数据的发射装置的结构。

在描述图3之前，以下将描述TxAA方案。TxAA方案的操作方式粗略地划分为第一TxAA方式(此后称为“TxAA方式1”)以及第二TxAA方式(此后称为“TxAA方式2”)。首先，将描述TxAA方式1。在TxAA方式1中，UE通过使用从结点B发射的导频信号来计算在UTRAN中将被使用的权重w₁和w₂，使得接收信号的接收功率可以被最大化。也就是说，UE对于每一时隙计算第一天线ANT1和第二天线ANT2之间的相对相位差，量化所计算的相位差，并且向结点B发射量化后的相位差。相位差以π和0两个值来表示，并且UE通过FSM_ph字段设置相位差为1和0，并向UTRAN，即结点B发射所设置的相位差。

结点B通过使用以下的表1对于每一时隙的FSM_ph值计算第二天线ANT2的相对相位差φ₁。其后，结点B通过使用φ₁依照以下的公式计算第二天线ANT2的权重矢量

w_{1} = \frac{1}{\sqrt{2}}, w_{2} = \frac{Σ_{i = n - 1}^{n} \cos (φ_{i})}{2} + j \frac{Σ_{i = n - 1}^{n} \sin (φ_{i})}{2} . . . . . . (4)

表1

时隙 #i		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
时隙 #i		0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	FSM	0	0	π/2	0	π/2	0	π/2	0	π/2	0	π/2	0	π/2	0	π/2	0
	1	π	-π/2	π	-π/2	π	-π/2	π	-π/2	π	-π/2	π	-π/2	π	-π/2	π	FSM	0	0	π/2	0	π/2	0	π/2	0	π/2	0	π/2	0	π/2	0	π/2	0

接下来，将在以下描述TxAA方式2。不像TxAA方式1，TxAA方式2调整相位和幅度，即，功率信息。也就是说，尽管TxAA方式1仅调整相位，TxAA方式2不仅调整相位也调整幅度。当前，在UE中可用的权重的总数为16，并且16个权重的每一个具有被区别为相位和幅度值的值。被区别为相位和幅度的反馈信息，即FSM_ph和FSM_po在下面的表2和表3中示出。

表2

FSM_po01

Power ant10.20.8

Power ant20.80.2

表3

FSM_ph

天线之间的相位差(弧度)

000001011010110111101100

π-3π/4-π/2-π/40π/4π/23π/4

表2示出FSM_po的值。例如，当FSM_po的值被设置为0时，如果第一天线的幅度Power ant1是0.2，那么第二天线的幅度Power ant2被设置为0.8。表3示出FSM_ph的值。例如，当FSM_ph的值被设为000时，天线之间的相位差(弧度)被设置为π。

这样，第一和第二天线的权重矢量通过以下公式计算

\underset{&OverBar;}{w} = [\begin{matrix} \sqrt{power_antl} \\ \sqrt{power_ant 2} \exp (jphase_diff) \end{matrix}] . . . . . (5)

这里将在下面描述图3的数据发射装置。

图3是一个示出使用TxAA方案的数据发射装置的举例的方块图。参考图3，该数据发射装置，即，结点B的发射装置包括：信道化码/扰码发生器44，用于生成与每一输入符号相对应的信道化码和扰码，该输入符号是经历一系列诸如信道编码和交织的数据处理过程的输入数据；乘法器40和42，用于将从信道化码/扰码发生器44产生的信道化码和扰码乘以输入符号；乘法器46和48，用于将从乘法器40和42输出的信号乘以相应的权重；乘法器50和52，用于将从乘法器46和48输出的信号乘以相应的功率；以及天线54和56，用于分别发射从乘法器50和52输出的信号。

现在将在以下详细描述数据发射装置的结构。

首先，符号(x1，x2)在经历诸如信道编码和交织的传输数据处理过程之后被提供给乘法器40和42。乘法器40将输入符号(x1，x2)乘以从信道化码/扰码发生器44输出的信道化码和扰码，然后将其输出提供给乘法器46。乘法器42将输入符号(x1，x2)乘以从信道化码/扰码发生器44输出的信道化码和扰码，并且随后将其输出提供给乘法器48。乘法器46将从乘法器40输出的信号乘以相应的权重w₁，然后将其输出提供给乘法器50。乘法器50将从乘法器46输出的信号乘以相应的发射功率然后通过天线54发射结果信号。乘法器48将从乘法器42输出的信号乘以相应的权重w₂，然后将其输出提供给乘法器52。乘法器52将从乘法器48输出的信号乘以相应的发射功率并且随后通过天线56发射结果信号。

以上描述的发射天线分集方案根据衰落信道的速度(或者速率)，即衰落信道的变化速度，示出不同的性能。

例如，如果UE的移动速度低于20Km/h，TxAA方式2方案实现最佳的分集增益，并且如果UE的移动速度范围从20/Km/h到70Km/h，TxAA方式1方案示出最佳的分集增益。如果UE的移动速度高于70Km/h，STTD方案将显示出最佳的分集增益。如上所述，由于根据UE的移动环境或者无线信道的状态，能够最大化分集增益的发射天线分集方案是不同的，需要有一种方法，根据情况选择最合适的发射天线分集方案。

发明内容

因此，本发明实施例的一个目的是提供一种装置和方法，用于根据在移动通信***中的信道状态来自适应地应用发射天线分集方案。

本发明的实施例的另一个目的是提供一种装置和方法，用于根据在移动通信***中衰落信道的变化速度来自适应地应用发射天线分集方案。

为了达到以上和其他目的，本发明的实施例提供一种装置，用于在***中由用户设备(UE)来选择第一和第二发射天线分集方案中的其中一个，该***包括结点B发射机，该发射机包括至少两个天线，并且使用第一发射天线分集方案，用于经过天线发射空间时间发射分集(STTD)-编码的信号，以及使用第二发射天线分集方案，用于响应来自UE的包括天线的相对相位差信息的反馈信息，控制从天线发射的信号的相位。该装置包括：信道估计器，用于接收来自结点B发射机的第一信道信号，并且从所接收的第一信道信号中估计信道响应；确定器，用于基于所估计的信道响应，估计第一信道的变化速度，并且根据所估计的第一信道的变化速度，选择第一和第二发射天线分集方案的其中之一；以及信息发生器，用于产生指示所选择的发射天线分集方案的信息。

为了达到以上和其他目的，本发明的实施例提供一种装置，用于在***中由结点B选择第一和第二发射天线分集方案的其中之一，并且根据所选择的发射天线分集方案发射信道信号，该***包括结点B，结点B包括至少两个天线，并且使用第一发射天线分集方案，用于经过天线发射空间时间发射分集(STTD)-编码的信号，以及使用第二发射天线分集方案，用于响应来自用户设备(UE)的包括天线的相对相位差信息的反馈信息，控制从天线发射的信号的相位。该装置包括：信息提取器，用于接收来自UE的第一信道信号，并且从所接收的第一信道信号中检测指示由UE所选择的第一和第二发射天线分集方案的其中之一的信息；控制器，用于基于所检测的信息，确定将被应用于由结点B发射的信道信号的发射天线分集方案；以及发射机，用于根据所确定的发射天线分集方案编码信道信号，并且发射编码的信道信号。

为了达到以上和其他目的，本发明的实施例提供一种方法，用于在***中由用户设备(UE)来选择第一和第二发射天线分集方案中的其中一个，该***包括结点B发射机，该发射机包括至少两个天线，并且使用第一发射天线分集方案，用于经过天线发射空间时间发射分集(STTD)-编码的信号，以及使用第二发射天线分集方案，用于响应来自UE的包括天线的相对相位差信息的反馈信息，控制从天线发射的信号的相位。该方法包括以下步骤：接收来自结点B发射机的第一信道信号；从所接收的第一信道信号中估计信道响应；基于所估计的信道响应估计第一信道的变化速度；根据所估计的第一信道的变化速度，选择第一和第二发射天线分集方案的其中之一；以及向结点B发射机发射指示所选择的发射天线分集方案的信息。

为了达到以上和其他目的，本发明的实施例提供一种方法，用于在***中由结点B选择第一和第二发射天线分集方案的其中之一，并且根据所选择的发射天线分集方案发射信道信号，该***包括结点B，结点B包括至少两个天线，并且使用第一发射天线分集方案，用于经过天线发射空间时间发射分集(STTD)-编码的信号，以及使用第二发射天线分集方案，用于响应来自用户设备(UE)的包括天线的相对相位差信息的反馈信息，控制从天线发射的信号的相位。该方法包括以下步骤：接收来自UE的第一信道信号；从所接收的第一信道信号中检测指示由UE所选择的第一和第二发射天线分集方案的其中之一的信息；基于所检测的信息，确定将被应用于由结点B发射的信道信号的发射天线分集方案；以及根据所确定的发射天线分集方案编码信道信号，并发射编码的信道信号。

附图说明

从组合附图的随后的详述中，本发明实施例的上述和其他的目的，特征和优点将变得更明显，其中，

图1是一个示出使用STTD方案的数据发射装置的举例的方块图；

图2是一个示出在闭环发射分集方案中使用的普通反馈信息的举例的图；

图3是一个示出使用TxAA方案的数据发射装置的举例的方块图；

图4是一个示出依照本发明的实施例，结点B装置的内部结构举例的方块图；

图5是一个示出依照本发明的实施例，图4的发射数据转换器的举例的方块图；

图6是一个示出依照本发明的实施例，UE的内部结构举例的方块图；

图7是一个示出依照本发明的实施例，基于信道速度的发射天线分集方案切换点的举例的图；

图8是一个示出依照本发明的实施例，在发射天线分集方案切换点和发射天线分集方案之间的映射关系举例的图；

图9是一个示出依照本发明的实施例，反馈信息字段格式的举例的图；

图10是一个流程图，示出依照本发明的实施例，结点B自适应应用一个发射天线分集方案的过程；以及

图11是一个流程图，示出依照本发明的实施例，UE自适应应用一个发射天线分集方案的过程。

具体实施方式

本发明的几个实施例现在将参考附图进行详细描述。在随后的描述中，为了简明，公知的功能和配置的详细描述已经被省略。

本发明的实施例提供一种装置和方法，用于根据在支持高速下行链路分组接入(此后称为“HSDPA”)和高速数据传输的移动通信***中的信道环境，自适应地应用发射天线阵列(此后称为“TxAA”)方案和空间时间发射分集(此后称为“STTD”)方案，其中，TxAA方案是一个需要来自用户设备(此后称为“UE”)的反馈信息的闭环方案，而STTD方案是一个不需要反馈信息的开环方案。正像在本申请背景技术部分所描述的，TxAA方案的操作粗略地被分为第一TxAA方式(此后称为“TxAA方式1”)和第二TxAA方式(此后称为“TxAA方式2”)。

依照本发明的实施例，结点B装置的结构现在将参考图4进行描述。

图4是一个示出依照本发明的实施例，结点B装置的内部结构举例的方块图。参考图4，结点B装置包括：信道编码器60，用于对输入传送块(TBs)进行信道编码；速率匹配器62，用于对从信道编码器60输出的信号进行速率匹配；交织器64，用于以预确定的交织方法对从速率匹配器60输出的信号进行交织；发射数据转换器68，用于根据相应的发射天线分集方案，将从交织器64输出的信号转换为发射数据；控制器78，用于控制发射数据转换器68的数据转换操作；反馈信息(FBI)提取器80，用于提取由UE发射的反馈信息；乘法器70和72，用于将从发射数据转换器68输出的信号乘以权重；加法器74和76，用于将从乘法器70和72输出的信号与公共导频信道(此后称为“CPICH”)信号相加；以及天线82和84，用于分别发射从加法器74和76输出的信号。

结点B的发射装置的结构将在以下进行详细描述。输入传送快被提供给信道编码器60，并且信道编码器60以预确定的信道编码方案对输入传送块进行信道编码，例如，以卷积编码方案或者turbo编码方案，然后向速率匹配器62提供其输出。在信道编码期间，信道编码器60根据信道状态确定有效的编码率，诸如1/2和1/3作为其编码率。速率匹配器62对从信道编码器60输出的信号进行速率匹配，使得传送块能与用于发射的物理信道匹配。交织器64以预确定的交织方案对从速率匹配器62输出的信号进行交织，以便防止突发差错，然后提供其输出到发射数据转换器68。发射数据转换器68根据相应的发射天线分集方案，转换从交织器64输出的信号，然后提供转换后的发射数据到乘法器70和72。

在这里，发射数据转换器68根据在控制器78的控制下选择的发射天线分集方案，对输入信号执行发射数据转换。控制器78根据从UE接收的反馈信息，确定用于发射信号的发射天线分集方案，并且其详细的描述将在以下进行。UE根据其信道状态，确定希望的发射天线分集方案，并且通过一特定信道例如，一专用物理控制信道(此后称为“DPCCH”)的反馈信息字段，发射所确定的发射天线分集方案作为反馈信息。结点B随后接收DPCCH信号，并且提供所接收的DPCCH信号到反馈信息提取器80。反馈信息提取器80从所接收的DPCCH信号中提取反馈信息，并且提供所提取的反馈信息到控制器78。控制器78基于从反馈信息提取器80输出的反馈信息，选择一个相应的发射天线分集方案，并且控制发射数据转换器68，依照所选择的发射天线分集方案将从交织器64输出的信号转换为发射数据。将参考图5详细描述发射数据转换器68。

图5是一个示出依照本发明的实施例，图4的发射数据转换器举例的方块图。参考图5，输入符号(x1，x2)在经历诸如信道编码和交织的发射数据处理过程之后被提供给一个开关511。开关511根据由控制器78所选择的发射天线分集方案，连接输入符号(x1，x2)到STTD编码器513或者TxAA编码器515。当控制器78所选择的发射天线分集方案是STTD方案时，开关511连接输入符号(x1，x2)到STTD编码器513。STTD编码器513随后对输入符号(x1，x2)进行STTD-编码，并且输出编码后的符号(x1，x2)和(-x2^*，x1^*)。当控制器78所选择的发射天线分集方案是TxAA方案时，开关511连接输入符号(x1，x2)到TxAA编码器515。TxAA编码器515随后对输入符号(x1，x2)进行TxAA-编码，并且输出编码的符号。在TxAA方案中，输入符号被简单对付，而不是一个单独的转换过程，因此TxAA编码器515重复地输出与输入符号(x1，x2)相同的符号。

从发射数据转换器68输出的符号被提供给乘法器70和72。乘法器70将从发射数据转换器68输出的信号乘以分配给天线82的权重w₁，并且将其输出提供给加法器74。当从发射数据转换器68输出的符号是STTD编码的符号时，不单独生成权重w₁。在这种情况下，乘法器70将输出的符号乘以1(1作为权重w₁)，或者输出符号被直接提供给加法器74，而不经过乘法器70。另外，乘法器72将从发射数据转换器68输出的信号乘以分配给天线84的权重w₂，并且随后将其输出提供给加法器76。当从发射数据转换器68输出的符号是STTD编码的符号时，不单独生成权重w₂。在这种情况下，乘法器72将输出的符号乘以1(1作为权重w₂)，或者输出符号被直接提供给加法器76，而不经过乘法器72。根据从UE接收的反馈信息来确定权重w₁和W₂。

加法器74将从乘法器70输出的信号和第一CPICH信号CPICH₁(例如，在图4中，CPICH₁指示经过第一天线，或者天线82发射的CPICH信号)相加，并且随后经过天线82发射相加结果。类似地，加法器76将从乘法器72输出的信号和第二CPICH信号CPICH₂(例如，在图4中，CPICH₂指示经过第二天线，或者天线84发射的CPICH信号)相加，并且随后经过天线84发射相加结果。

到目前为止已经参考图4描述了结点B装置的内部结构。接下来，将参考图6描述UE的内部结构。

图6是一个示出依照本发明的实施例，UE的内部结构举例的方块图。参考图6，UE包括：天线100，用于接收无线信道上的信号；数据分类器101，用于对通过天线100接收的信号进行分类；信道估计器102，用于对数据分类器101分类的信号执行信道估计；发射天线分集解码器103，用于对于数据分类器101所分类的数据执行分集解码；速度估计/发射天线分集确定部分110，用于基于从信道估计器102输出的信道估计结果，估计速度并且确定一发射天线分集方案；反馈信息发生器112，用于根据所确定的发射天线分集方案产生反馈信息；去交织器104，用于对从发射天线分集解码器103输出的信号进行去交织；以及信道解码器106，用于对从去交织器104输出的信号进行信道解码。

更具体地，天线100接收由结点B发射的信号，并且向数据分类器101输出接收的信号。由于由结点B发射的信号是一个控制信号，或者是把多个接收机作为目标的信号的和，数据分类器101使用例如，Walsh(沃尔什)码，对接收的信号进行分类。Walsh(沃尔什)码具有正交性，并且由于该正交性，当其乘以其本身时，Walsh(沃尔什)码值为1，并且当其乘以其他码时，Walsh(沃尔什)码值为0。因此，可以从混合在接收信号中的多个信号中分离出一特定信号。这样，数据分类器101将天线100提供的接收信号乘以相应于数据信号的Walsh码，以从接收信号对数据信号，即，数据符号进行分类，然后向发射天线分集解码器103输出分类后的数据符号。进一步，数据分类器101将从天线100提供的接收信号乘以相应于导频信号的Walsh码，以从接收的信号中对导频信号，即，导频符号进行分类，然后向发射天线分集解码器103输出分类后的导频符号。

信道估计器102通过使用从数据分类器101输出的多个导频信号或者CPICH信号，检测信道信息。由信道估计器102检测信道信息的过程现在将在以下进行描述。通过利用Walsh码对导频信号进行解扩而获得复数导频信号，如下所表示

h(n)＝A_Ps_Pc(n)+N(n) ......(6)

在公式(6)中，A_P表示导频信道信号的尺寸，以及S_P表示导频符号。这里，导频符号S_P是S_P＝1+j。此外，在公式(6)中，c(n)表示一导频信道的衰落信道响应，并且N(n)表示附加白高斯噪声(此后称为“AWGN”)。

信道估计器102通过将从数据分类器101输出的导频信道信号，即在公式(6)中表示的导频信道信号，乘以相应导频符号的共轭复数s^* _P，来检测导频信道的衰落信道响应，并且导频信道的衰落信道响应可以被定义为

c′(n)＝A_Pc(n)+N₁(N) ......(7)

在公式(7)中，c’(n)代表信道估计器102所估计的导频信道的衰落信道响应，并且由于通常在结点B和UE之间预先定义A_P，可以通过去除噪声分量来确定衰落信道响应c(n)。这样，信道估计器102向速度估计/发射天线分集确定部分110提供所估计的对于导频信道的衰落信道响应c’(n)。速度估计/发射天线分集确定部分110估计来自UE的衰落信道的速度，并且基于从信道估计器102输出的估计的衰落信道响应c’(n)，确定与所估计的衰落信道速度相对应的发射天线分集方案。“衰落信道速度”指衰落信道的变化速度，并且尽管有几个影响衰落信道速度的参数，将在这里考虑UE的移动速度。

现在将描述一个过程，在该过程中，速度估计/发射天线分集确定部分110估计衰落信道的速度，并且确定相应于所估计的衰落信道速度的发射天线分集方案。

如果信道速度估计参数被定义为β，通过使用所估计的衰落信道响应c’(n)，即，从信道估计器102输出的c′(n)＝A_Pc(n)+N₁(N)而确定的用于计算信道速度估计参数β的自相关函数由以下的公式给出

R_{c^{'}} (l) = Σ_{n = 1}^{M_{pilut}} | c^{'} (n) | \cdot | c^{'} (n + l) | . . . . . . (8)

在公式(8)中，R_c，(1)是估计的衰落信道响应c’(n)的自相关函数，并且M_pilot是每个分组的导频符号的个数。估计的衰落信道响应c’(n)的自相关函数R_c，(1)的最小值或者平均值表示信道，即，一个衰落信道的变化速度。另外，1表示离散的时标(0≤1≤M_pilot-1)。因此，速度估计参数β被表示为

β＝min{R_c’，(l)/max(R_c’)}或者β＝mean{R_c’(l)/max(R_c’)} ......(9)

在公式(9)中，由于速度估计参数β满足条件0≤β≤1，并且是自相关函数R_c’(1)的标准化形式，这代表信道的变化状态。也就是说，在信道变化罕见的慢衰落的情况下，速度估计参数β显示一个将近1的值，而在信道变化频繁的快衰落的情况下，速度估计参数β显示一个将近0的值。

同时，在UE的设计步骤中，速度估计参数β被映射到信道速度，并且UE存储发射天线分集方案切换点T_β1和T_β2，它们是根据相应速度切换发射天线分集方案的参考点。在本发明的其他实施例中，结点B能提供发射天线分集方案切换点。现在将参考图7描述发射天线分集方案切换点T_β1和T_β2。

图7是一个示出依照本发明的实施例，基于信道速度的发射天线分集方案的切换点的举例的图。速度轴[Km]和速度估计参数β轴在图7中示出。在图7中，发射天线分集方案切换点T_β1被映射到信道速度是20[Km]的点，并且发射天线分集方案切换点T_β2被映射到信道速度是70Km的点。如上所述，速度估计参数β具有0≤β≤1的值，因此，速度估计参数β仅在具有从0到1范围内的值的部分中有效。

另外，参考图8，将描述在发射天线分集方案切换点T_β1和T_β2和实际发射天线分集方案之间的映射关系。

图8是一个示出依照本发明的实施例，发射天线分集方案切换点和实际发射天线分集方案之间的映射关系的举例的图。参考图8，在具有低于或者等于在发射天线分集方案切换点T_β2的速度的速度的衰落信道中，发射天线分集方案被映射为TxAA方式2方案，并且在具有超过在发射天线分集方案切换点T_β2的速度并低于或者等于在发射天线分集方案切换点T_β1的速度的速度的衰落信道中，发射天线分集方案被映射为TxAA方式1方案。进一步，在具有超出在发射天线分集方案切换点T_β1的速度的速度的衰落信道中，发射天线分集方案被映射为STTD方案。

同时，速度估计/发射天线分集确定部分110，如上所述，利用信道估计器102信道估计的衰落信道响应c’(n)，检测衰落信道速度，确定相应于检测的衰落信道响应的发射天线分集方案，并且随后向发射天线分集解码器103和反馈信息发生器112提供关于确定的发射天线分集方案的信息。发射天线分集解码器103以相应于从速度估计/发射天线分集确定部分110输出的发射天线分集方案信息的发射天线分集方案，对从数据分类器101输出的数据符号执行符号解码，并且随后向去交织器104提供解码的数据符号。去交织器104以相应于在结点B中应用的交织方案的去交织方案，对从发射天线分集解码器103输出的信号进行去交织，并且随后向信道解码器106输出去交织的信号。信道解码器106以相应于结点B中应用的信道编码方案的信道解码方案，对从去交织器104输出的信号进行信道解码，并且输出接收的数据。

反馈信号发生器112产生相应于从速度估计/发射天线分集确定部分110输出的发射天线分集方案信息的反馈信息。也就是说，当从速度估计/发射天线分集确定部分110输出的发射天线分集方案信息指示TxAA方案时，反馈信息发生器112计算将被应用到发射机天线，即，结点B的天线的权重。当然，当从速度估计/发射天线分集确定部分110输出的发射天线分集方案信息指示STTD方案时，没有权重被应用到发射机天线，于是反馈信息发生器112不计算权重。反馈信息发生器112依照先前由结点B和UE指定的信令格式产生反馈信息。例如，当两个信令比特被分配作为信道速度信息，即，发射天线分集方案信息时，可用00、01、10和11四种类型。信令比特值‘00’指示“没有Tx分集”，表明没有应用发射天线分集，信令比特值‘01’指示“TxAA方式1”，表明TxAA方式1方案被应用作为发射天线分集方案，信令比特值‘10’指示“TxAA方式2”，表明TxAA方式2方案被应用作为发射天线分集方案，以及信令比特值‘11’指示“STTD”，表明STTD方案被应用作为发射天线分集方案。当提供更多的发射天线分集方案时，可以通过增加指示速度信息的信令比特的数目来指示所有的发射天线分集方案。如果发射天线分集方案是TxAA方案，即，如果发射天线分集方案信息指示TxAA方式1或者TxAA方式2，反馈信息发生器112必须优选地生成权重信息和速度信息。可以以一种通常应用到TxAA方案的方法或者一种新的方法来生成权重信息。

将在这里参考图9描述用于向结点B提供由反馈信息发生器112产生的反馈信息的方法。

图9是一个示出依照本发明的实施例，反馈信息字段的格式的举例的图。参考图9，反馈信息被从UE发射到UTRAN(UMTS远程通信无线网络)，并且例如，UE通过专用物理控制信道(此后称为“DPCCH”)的反馈信息(FBI)字段来发射反馈信息。在这里将在下面描述反馈信息。反馈信息包括：N_div-比特反馈信令消息(此后称为FSM)字段，即FSM_div字段，表示由反馈信息发生器112所产生的发射天线分集方案信息；N_ph-比特FSM字段，即FSM_ph字段，表示相位信息；以及N_po-1比特FSM字段，即FSM_po字段，表示功率信息。

接下来，将参考图10描述用于经过结点B，根据UE的信道环境，自适应地应用发射天线分集方案的过程。

图10是一个流程图，示出依照本发明的实施例，结点B自适应地应用发射天线分集方案的过程。参考图10，在步骤120，结点B接收由UE发射的反馈信息，并且将接收的反馈信息提供给反馈信息提取器80。在步骤122，反馈信息提取器80从接收的反馈信息中，检测有关与UE相应的发射天线分集分集方案的信息，并且将检测的发射天线分集方案信息提供给控制器78。在步骤124，控制器78确定从反馈信息提取器80提供的发射天线分集方案信息是否指示STTD方案。作为确定的结果，如果从反馈信息提取器80提供的发射天线分集方案信息指示STTD方案，控制器78进入步骤126。在步骤126，控制器78控制发射数据转换器68，以STTD方案对从交织器64接收的信号执行数据转换，并且随后进入步骤134。

然而，如果在步骤124确定从反馈信息提取器80提供的发射天线分集方案信息不指示STTD方案，控制器78进入步骤136。在步骤136，控制器78确定从反馈信息提取器80输出的发射天线分集方案信息是否指示TxAA方式1方案。作为确定的结果，如果从反馈信息提取器80输出的发射天线分集方案信息不指示TxAA方式1方案，即，指示TxAA方式2方案，控制器78进入步骤138。在步骤138，控制器78从反馈信息提取器80提供的反馈信息中提取相应于TxAA方式2方案的权重信息，并且随后进入步骤128。值得注意的是，在图10中没有考虑不应用发射天线分集方案的“没有Tx分集”。

如果在步骤136确定从反馈信息提取器80输出的发射天线分集方案信息指示TxAA方式1方案，控制器78进入步骤130。在步骤130，控制器78从反馈信息提取器80提供的反馈信息中提取相应于TxAA方式1方案的权重信息，并且随后进入步骤128。在步骤128，控制器78控制发射数据转换器68以TxAA方案对从交织器64输出的信号执行数据转换，然后进入步骤132。在步骤132，结点B将从发射数据转换器68输出的信号乘以相应的权重，并且随后进入步骤134。当然，当发射天线分集方案指示STTD方案时，步骤132可以被省略，或者权重可以被设置为“1”。在步骤134，结点B经过天线82和84向UE发射乘以权重的信号，并且随后结束这个过程。

结点B自适应地应用发射天线分集方案的过程迄今已经参考图10进行了描述。接下来，将参考图11描述UE自适应地应用发射天线分集方案的过程。

图11是一个流程图，示出依照本发明的实施例，UE自适应地应用发射天线分集方案的过程。参考图11，在步骤140，UE接收由结点B发射的信号，并且随后转到步骤142。在步骤142，UE用接收信号中的导频信道信号，估计衰落信道响应，并且随后进入步骤144。在步骤144，UE用所估计的衰落信道响应，估计衰落信道速度，并且随后转到步骤146。在步骤146，UE用所估计的衰落信道速度，确定由结点B使用的用于信号发射的发射天线分集方案，并且随后进入步骤148。在步骤148，UE确定所确定的发射天线分集方案是否是STTD方案。作为确定的结果，如果所确定的发射天线分集方案不是STTD方案，即，如果所确定的发射天线分集方案是TxAA方案，UE进入步骤150。在步骤150，UE生成将被应用于TxAA方案的权重信息，并且随后进入步骤152。在步骤152，UE生成相应于所确定的发射天线分集方案的反馈信息，并且随后进入步骤154。在步骤154，UE经过天线向结点B发射所产生的反馈信息，并且随后结束该过程。

如上所述，在移动通信***中，尤其在支持诸如高速下行链路分组接入(HSDPA)的高速数据通信的移动通信***中，本发明的实施例根据信道状态自适应地应用发射天线分集方案，从而确保最佳的数据通信效率。

当本发明已经参考其某个实施例示出和描述时，对于本领领域的技术人员将明白，其中不脱离正像随后的权利要求所定义的发明的精神和范围，可以在形式和细节上进行各种变化。

Claims

1.一种装置，用于在***中由用户设备(UE)来选择第一和第二发射天线分集方案中的其中一个，该***包括结点B发射机，该发射机包括至少两个天线，并且使用第一发射天线分集方案，用于经过天线发射空间时间发射分集(STTD)-编码的信号，以及使用第二发射天线分集方案，用于响应来自UE的包括天线的相对相位差信息的反馈信息，控制从天线发射的信号的相位，该装置包括：

信道估计器，用于从结点B发射机接收第一信道信号，并且从接收的第一信道信号中估计信道响应；

确定器，用于基于估计的信道响应，估计第一信道的变化速度，并且根据估计的第一信道的变化速度，选择第一和第二发射天线分集方案的其中之一；以及

信息发生器，用于产生指示所选择的发射天线分集方案的信息。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述确定器计算所述信道响应的自相关值，并估计映射到该自相关值的速度值作为第一信道的变化速度。

3.如权利要求1所述的装置，其中，指示所选择的发射天线分集方案的信息包括：指示所选择的发射天线分集方案的字段，和指示当使用所选择的发射天线分集方案时所应用的权重的字段。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一信道是一导频信道。

5.一种装置，用于在***中由结点B选择第一和第二发射天线分集方案的其中之一，并且根据所选择的发射天线分集方案发射信道信号，该***包括结点B，结点B包括至少两个天线，并且使用第一发射天线分集方案，用于经过天线发射空间时间发射分集(STTD)-编码的信号，以及使用第二发射天线分集方案，用于响应来自用户设备(UE)的包括天线的相对相位差信息的反馈信息，控制从天线发射的信号的相位，该装置包括：

信息提取器，用于从UE接收第一信道信号，并且从接收的第一信道信号中检测指示由UE所选择的第一和第二发射天线分集方案的其中之一的信息；

控制器，用于基于检测的信息，确定将被应用于由结点B发射的信道信号的发射天线分集方案；以及

发射机，用于根据确定的发射天线分集方案编码信道信号，并且发射编码的信道信号。

6.如权利要求5所述的装置，其中，指示所选择的发射天线分集方案的信息包括：指示所选择的发射天线分集方案的字段，和指示当使用所选择的发射天线分集方案时所应用的权重的字段。

7.如权利要求6所述的装置，其中，所述发射机包括：

转换器，用于根据确定的发射天线分集方案编码信道信号；

乘法器，用于将编码的信道信号乘以将被应用于发射天线分集方案的权重；以及

加法器，用于将加权的编码信道信号和一导频信号相加，并且发射相加后的结果。

8.如权利要求5所述的装置，其中，所述第一信道是一专用物理控制信道。

9.一种方法，用于在***中由用户设备(UE)来选择第一和第二发射天线分集方案中的其中一个，该***包括结点B发射机，该发射机包括至少两个天线，并且使用第一发射天线分集方案，用于经过天线发射空间时间发射分集(STTD)-编码的信号，以及使用第二发射天线分集方案，用于响应来自UE的包括天线的相对相位差信息的反馈信息，控制从天线发射的信号的相位，该方法包括以下步骤：

从结点B发射机接收第一信道信号；

从接收的第一信道信号中估计信道响应；

基于估计的信道响应估计第一信道的变化速度；

根据估计的第一信道的变化速度，选择第一和第二发射天线分集方案的其中之一；以及

向结点B发射机发射指示所选择的发射天线分集方案的信息。

10.如权利要求9所述的方法，其中，所述估计第一信道的变化速度的步骤包括计算信道响应的自相关值，并估计映射到该自相关值的速度值作为第一信道的变化速度的步骤。

11.如权利要求9所述的方法，其中，指示所选择的发射天线分集方案的信息包括：指示所选择的发射天线分集方案的字段，和指示当使用所选择的发射天线分集方案时所应用的权重的字段。

12.如权利要求9所述的方法，其中，所述第一信道是一导频信道。

13.一种方法，用于在***中由结点B选择第一和第二发射天线分集方案的其中之一，并且根据所选择的发射天线分集方案发射信道信号，该***包括结点B，结点B包括至少两个天线，并且使用第一发射天线分集方案，用于经过天线发射空间时间发射分集(STTD)-编码的信号，以及使用第二发射天线分集方案，用于响应来自用户设备(UE)的包括天线的相对相位差信息的反馈信息，控制从天线发射的信号的相位，该方法包括以下步骤：

从UE接收第一信道信号；

从所接收的第一信道信号中，检测指示由UE选择的第一和第二发射天线分集方案的其中之一的信息；

基于检测的信息，确定将被应用于由结点B发射的信道信号的发射天线分集方案；以及

根据所确定的发射天线分集方案编码信道信号，并发射编码的信道信号。

14.如权利要求13所述的方法，其中，指示所选择的发射天线分集方案的信息包括：指示所选择的发射天线分集方案的字段，和指示当使用所选择的发射天线分集方案时所应用的权重的字段。

15.如权利要求14所述的方法，其中，根据确定的发射天线分集方案编码信道信号并发射编码的信道信号的步骤包括：

根据确定的发射天线分集方案编码信道信号；

将编码的信道信号乘以将被应用于发射天线分集方案的权重；以及

将加权的编码信道信号和一导频信号相加，并且发射相加后的结果。

16.如权利要求13所述的方法，其中，所述第一信道是一专用物理控制信道。