CN1653720A - 用于在移动通信***中形成智能天线的前向链路发送波束的装置和方法 - Google Patents

Abstract

包括天线阵列的基站装置计算发送波束的加权向量的方向，以便最大化在发送到移动台的发送信道信号中的公共信道信号的同相分量功率，并且最小化由于所述移动台的发送信道信号而导致的在小区内外的其他移动台的干扰功率和正交相位功率分量的和。

Description

用于在移动通信***中形成 智能天线的前向链路发送波束的装置和方法

技术领域

本发明一般地涉及一种智能天线装置和方法，具体上涉及一种用于在移动通信***中形成智能天线的前向链路发送波束的装置和方法。

背景技术

为了满足移动通信的迅速增长的需要和向用户提供各种多媒体服务，有提高前向链路的容量的很大必要。通常，使用宽频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)来以有限的可用频率带保证尽可能大的用户容量。在FDMA技术中，给定的频率带宽被划分为通信所需要的多个频道，以便每个用户使用唯一的频道。但是，在TDMA技术中，每个用户仅仅在被分配给其的预定时隙使用单个频道。而且，码分多址(CDMA)已经被提出，它使用同一频带，但是通过向用户分配不同的代码来区别用户。

但是，通过这些多址技术来提高有限频带的效率的方法在容纳许多用户方面具有限制。为了克服所述限制，已经提出了蜂窝技术。蜂窝技术指的是这样的移动通信技术，它将服务区域划分为多个小的区域或小区，并且在彼此相距足够远的两个小区使用相同的频带以提高空间分布的信道的数量，由此保证足够的用户容量。而且，有可能通过将具有360度辐射模式的全向天线改变为三个具有120度辐射模式的定向扇形天线来将一个基站天线分区。特别是，在CDMA***中，如果将一个基站天线分区，则降低了来自其他扇区的用户的噪音，有益于提高基站的呼叫容量。

这样的传统全向天线或扇形天线通过单个公共波束向移动台发送公共信道信号和传输信道信号。所述公共信道信号包括导频信道信号、同步信道信号和寻呼信道信号，它们都必须从一个基站向在对应的小区中的所有移动台被发送。传输信道信号指的是必须向特定移动台发送的业务信道信号。除了被发送到特定移动台的辐射能量之外，大量的辐射能量被浪费，例如当诸如传输信道信号的特定信号以与公共信道相同的方式被发送到特定移动台时就是这样，而不是当诸如公共信道信号的预定信号被从基站的发射天线发送到所有移动台的时候。另外，这样的辐射能量作为对于除了对应的移动台之外的其他移动台的干扰信号。

因此，如果有可能通过某些手段在特定的移动台方向中发送传输信道信号，则有可能在保持低发射功率和降低对于其他移动台的干扰信号的同时保持高呼叫质量，由此有益于提高呼叫容量。基于这种思想的天线是自适应阵列天线，也称为智能天线。

智能天线***指的是这样的一种智能天线***，它可以响应于预定的信号环境而自动改变其辐射波束模式。所述智能天线***采用了一种技术，用于以特定形式来布置多个天线元和将每个天线元的输出乘以复数加权，由此形成在期望的移动台的方向上的天线波束。

这样的智能天线***是这样的技术，它可以广泛地用于移动通信领域中。但是，在此，将针对CDMA蜂窝移动通信***来说明所述智能天线***。另外，所述智能天线***是这样的技术，其中基站仅仅接收在反向链路中从期望的移动台发送的信号，并且在前向链路中仅仅向期望的移动台集中发射功率。在此，将在形成前向链路发射波束的假设下说明所述智能天线***。

在通过引用被包含在此的美国专利第6,108,565中公开了在CDMA移动通信***中形成智能天线的前向链路发射波束的方法。所公开的方法通过从来自移动台的、在基站的天线阵列接收的信号估计到达角(AOA)和到达时间(TOA)来计算前向链路发射波束形成信息。另外，所述专利公开了一种方法，用于按照所计算的所接收信号的AOA和TOA来形成每个移动台的前向链路发射波束。即，按照所计算的前向链路传输光束形成信息，通过宽波束、即公共波束来发送公共信道信号，同时通过窄波束、即发送波束来发送对于每个移动台的传输信道信号。按照在移动台和基站之间的距离来确定所述窄波束的波束宽度。当所述距离变短时，所述波束宽度变宽，而当所述距离变长时，所述波束宽度变窄。另外，按照在反向链路上报告的误帧率(FER)来控制用于传输信道信号的窄波束的波束宽度。

现在针对仅仅向在小区中的所有移动台提供公共导频信道的情况和向每个移动台提供专用导频信道以便每个移动台可以容易地执行相干检测的另一种情况来分别说明用于形成前向链路发送波束的方法。在提供专用导频信道的后一种情况下，因为专用导频信道和传输信道使用同一发送波束，因此保证了在两个信道之间的相位匹配。但是，在仅仅提供公共导频信道的前一种情况下，因为公共导频信道和传输信道使用不同的前向链路发送波束，因此在两个信道之间发生相位不匹配。所述相位不匹配按照调制方案而具有不同的副作用。一般，移动通信***使用BPSK(二进制相移键控)或QPSK(四相移键控)的调制方案，BPSK(二进制相移键控)或QPSK(四相移键控)被共同称为“MPSK(多相移键控)”。当使用MPSK作为调制方案时，在公共信道信号和传输信道信号之间的相差必须被最小化，以便降低误码率(BER)。即，必须最小化相位不匹配，以获得期望的呼叫质量。因此，在一般的移动通信***中，有最小化相位不匹配的必要。

在CDMA移动通信***中，来自一个用户的信号对于另一个用户作为干扰信号，因此必须良好地控制干扰以便提高信道容量。具体上，随着近来对于具有比语音通信更好的功率的数据通信的需要增加，干扰问题变得更为突出。已经提出了智能天线***来通过下述方式来大幅度地减少干扰信号：形成前向链路发送波束，以便在期望的特定移动台的方向上发送传输信道信号。但是，实际上，被发送到期望移动台的传输信道信号被提供到在小区内外的其它移动台，引起不期望的干扰。但是，在美国专利第6,108,565号中公开的前向链路发送波束形成方法中不考虑这样的干扰。

同时，如果将发送波束的波束宽度提供到与公共波束的波束宽度一样宽以便最小化相位不匹配，则提高了对于其它移动台的干扰。相反，如果降低发送波束的带宽以便最小化干扰，则增加了相位不匹配。即，因为所述两个条件具有折中的关系，因此必须一起考虑所述两个条件，以便形成最佳的发送波束。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种用于通过下述方式来最佳化前向链路发送波束的装置和方法：同时考虑在使用智能天线的移动通信***中的干扰问题和相位不匹配问题。

本发明的另一个目的是提供一种装置和方法，用于在包括天线阵列的基站装置中计算发送波束的加权向量的方向，以便最大化在用于一个移动台的传输信道信号中的公共信道信号的同相分量功率，并且最小化对于在一个小区内外的其它移动台的正交相位分量功率和由用于所述移动台的传输信道信号引起的干扰功率的和。

本发明的另一个目的是提供一种装置和方法，用于在包括天线阵列的基站装置中计算发送波束的加权向量的方向，以便最小化当提供专用导频信道时由于用于期望的特定移动台的传输信道信号的一部分流出到在一个小区内外的其它移动台而导致的干扰功率。

本发明的另一个目的是提供一种装置和方法，用于在包括天线阵列的基站装置中独立地计算用于发送用于特定移动台的传输信道信号的发送波束的加权向量的方向和幅度。

本发明的另一个目的是提供一种装置和方法，用于独立地计算用于由包括天线阵列的基站装置服务的多个移动台的发送波束的加权向量。

为了实现上述和其它目的，提供了一种基站的发送波束形成控制装置，用于形成要从包括多个天线元的天线阵列向一个移动台发送的传输信道信号的发送波束。发送波束加权向量计算器通过使用从移动台接收的接收信号和反向链路功率控制比特来估计移动台的方向，并且计算在所估计的方向中的发送波束加权向量。发送波束形成器向所述传输信道信号应用所计算的发送波束加权向量，并且向所述天线阵列提供所应用的传输信道信号。

为了实现上述和其它目的，提供了一种基站的发送波束形成控制方法，用于形成要从包括多个天线元的天线阵列向一个移动台发送的传输信道信号的发送波束。所述方法包括步骤：通过使用从移动台接收的接收信号和反向链路功率控制比特来估计移动台的方向，并且计算在所估计的方向中的发送波束加权向量；向所述传输信道信号应用所计算的发送波束加权向量；并且向所述天线阵列提供所应用的传输信道信号。

附图说明

通过下面参照附图详细说明，本发明的上述和其他目的、特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是图解按照本发明的一个实施例的、前向链路智能天线的信道模型的示例的***图；

图2是图解按照本发明的一个实施例的、估计反向链路发射功率的示例的图；

图3是图解按照本发明的一个实施例的、具有天线阵列的基站发送装置的部件的示例的详细方框图；

图4是图解按照本发明的一个实施例的、发送波束加权向量计算器的详细方框图；

图5是图解按照本发明的一个实施例的、发送波束形成器的示例的图；

图6是图解以幅度和角度表示的按照现有技术的前向链路发送波束模式的图；以及

图7是图解以幅度和角度表示的按照本发明的一个实施例的前向链路发送波束模式的图。

具体实施方式

现在参照附图来详细说明本发明的几个实施例。在附图中，通过相同的附图标号来表示相同或类似的元件。在下面的说明中，为了简明，已经省略了在此并入的公知功能和配置的详细说明。

针对两种不同情况来说明本发明的实施例。第一种情况提供了一个方法，用于计算当没有专用导频信道和仅仅存在公共导频信道时的最佳发送加权向量。第二种情况提供了一种方法，用于计算当存在专用导频信道时——例如结合现有技术所述的特殊情况——的最佳发送加权向量。本发明的实施例可以被一般地应用到当前的移动通信***，诸如FDMA、TDMA和CDMA。但是，为了方便，将针对CDMA***来说明本发明的实施例，特别是第三代CDMA移动通信***，诸如CDMA2000***和WCDMA(宽带CDMA)***。同时，在此假定用于公共波束的方向和幅度是通过公知手段而先前被计算的。

图1是图解按照本发明的一个实施例的、前向链路智能天线的信道模型的示例的***图。图1图解了在小区中的M个移动台MS_i(i＝1，2，...，M)与一个基站BS通信的假设下前向链路智能天线的信道模型。在图1中，s_m(t)表示来自基站BS的用于第m个移动台MS的前向链路业务信道信号， h _m表示从基站BS向第m个移动台MS_m的前向链路信道响应向量， w _m表示从基站BS向第m个移动台MS_m的前向链路加权向量。另外，从基站BS到位于其它小区中的多个移动台的信道响应向量被表示为 h _oc。

如果从基站BS经由包括多个天线元的天线阵列向移动台发送的前向链路信号被定义为 s(t)，则 s(t)变为具有公共加权向量 w _p的公共信道信号 s _p和具有单独发送加权向量 w _i(i＝1，2，...，M)的业务信道信号 s _i(t)(i＝1，2，...，M)的组合。即， s(t)可以表示为

方程(1)

$\underset{\‾}{s}\left(t\right)={\underset{\‾}{w}}_p{\underset{\‾}{s}}_p\left(t\right)+\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\underset{\‾}{w}}_i{s}_i\left(t\right)$

虽然所述公共信道包括导频信道信号、同步信道信号和寻呼信道信号，但是为了说明方便，仅仅将导频信道信号指定为公共信道信号。导频信道信号 s _p(t)是通过全向波束或扇形波束发送的信号，以便向在小区中的移动台提供用于相干解调的时间和相位标准。因此，用于所述导频信道信号的加权向量 w _p应当能够整个地覆盖小区的内部或扇区的内部。在当前的示例中，假定w _p是通过公知手段在先被计算的。所提供的是一种方法，用于通过最佳标准计算用于被发送到在小区中的每个移动台的业务信道信号 s _i(t)(i＝1，2，...，M)的发送加权向量 w _i(i＝1，2，...，M)。为了方便，说明将限于用于计算在M个移动台中的第m个移动台MS_m的发送加权向量 w _m。当然，也可以以相同的方法来计算用于其它移动台的发送加权向量。因此，有可能独立地计算用于各个移动台的发送加权向量。

当基站通过无线信道发送信号 s(t)的时候，在第m个移动台MS_m接收的信号r_m(t)可以被表示为

方程(2)

$r_m\left(t\right)=\underset{\‾}{s}{\left(t\right)}^H{\underset{\‾}{h}}_m$

$={{\underset{\‾}{w}}_p}^H{\underset{\‾}{h}}_m{s}_p^{*}\left(t\right)+\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{{\underset{\‾}{w}}_i}^H{\underset{\‾}{h}}_m{s}_i^{*}\left(t\right)$

在方程(2)中，^*表示共轭算子，H表示埃尔米算子。

信号r_m(t)被划分为导频信道信号r_p(t)、第m个移动台MS_m的业务信道信号r_d(t)和用于指示被发送到其它移动台但是流入或被提供到第m个移动台MS_m的信号的干扰信号T_imp(t)，如在方程(3)中所示。

方程(3)

$r_p\left(t\right)={\underset{\‾}{w}}_p^H{\underset{\‾}{h}}_m{s}_p^{*}\left(t\right)$

$r_d\left(t\right)={\underset{\‾}{w}}_m^H{\underset{\‾}{h}}_m{s}_m^{*}\left(t\right)$

$r_{\mathrm{imp}\left(t\right)}=\underset{i\≠m}{\overset{M}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{\underset{\‾}{w}}_i^H{\underset{\‾}{h}}_m{s}_i^{*}\left(t\right)$

在方程(3)中所示的在第m个移动台MS_m接收的每个信号的功率可以被表达为下面的方程(4)。在方程(4)中，P_p表示导频信道信号的功率，P_d表示业务信道信号的功率，P_imp表示干扰信号的功率。

方程(4)

$P_p={\underset{\‾}{w}}_p^H{R}_m{S}_p{\underset{\‾}{w}}_p$

$R_d={\underset{\‾}{w}}_m^H{R}_m{S}_m{\underset{\‾}{w}}_m$

$P_{\mathrm{imp}}=\underset{i\≠m}{\overset{M}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{\underset{\‾}{w}}_i^H{\underset{\‾}{R}}_m{S}_i{\underset{\‾}{w}}_i$

在方程(4)中，R_m表示用于第m个移动台MS_m的前向链路发送协方差矩阵，并且是 $R_m=E\left[{\underset{\‾}{h}}_m{\underset{\‾}{h}}_m^H\right],$ S_p表示从基站发送的导频信道信号的功率，并且是S_p＝E[|s_p(t)|²]。另外，S_i表示从基站向第i个移动台MS_i发送的前向链路业务信道信号，并且是S_i＝E[|s_i(t)|²]，S_m表示被发送到第m个移动台MS_m的前向链路业务信道信号的功率。

当没有专用导频信道而仅仅存在公共导频信道的时候，被应用到公共导频信道的加权向量 w _p一般与被应用到业务信道的加权向量 w _m不同，因此导致在方程(3)中所示的在第m个移动台MS_m接收的导频信道信号和业务信道信号之间的相位不匹配。在此，由于信号的s_p(t)和s_m(t)而导致的相位变化被排除在外。

但是，因为通过导频信道来同步业务信道，因此公共导频信道信号变为在移动台中的相位标准。因此，在方程(3)的业务信道信号中，与所述导频信道信号相位匹配的分量作为信号分量，而与所述导频信道信号相位不匹配的分量作为干扰分量。在此，与所述导频信道信号相位匹配的分量被称为“同相分量”，与所述导频信道信号相位不匹配的分量被称为“正交相位分量”。考虑到此，方程(4)的业务信号功率P_d可以被划分为同相功率P_i和正交相位功率P_q，如下面的方程(5)中所示。

方程(5)

$P_i=|{\underset{\‾}{w}}_m^H{R}_m{S}_m{\underset{\‾}{w}}_p^{\′}{|}^2$

$P_q={\underset{\‾}{w}}_m^H{R}_m{S}_m{\underset{\‾}{w}}_p-{\left|{\underset{\‾}{w}}_m^H{R}_m{S}_m{\underset{\‾}{w}}_p^{\′}\right|}^2$

在方程(5)中， w _p′是 ${\underset{\‾}{w_p^{\′}}=\underset{\‾}{w}}_p\sqrt{{\underset{\‾}{w}}_p^H{R}_m{S}_m{\underset{\‾}{w}}_p}$ 并且表示导频信道的标准化的加权向量。

同时，在从基站BS发送的 s(t)中，用于指示仅仅被发送到第m个移动台MS_m但是流出到在小区中的其它移动台MS_i(i＝1，2，...，M)的业务信道信号 w _m ^Hs_m ^*(t)的干扰信号r_exp(t)和用于表示流出到属于其它小区的移动台的业务信道信号的干扰信号r_oc(t)可以被表示为

方程(6)

$r_{\exp }\left(t\right)=\underset{i\≠m}{\overset{M}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{\underset{\‾}{w}}_m^H{\underset{\‾}{h}}_i{s}_m^{*}\left(t\right)$

$r_{\mathrm{oc}}\left(t\right)={\underset{\‾}{w}}_m^H{\underset{\‾}{h}}_{\mathrm{oc}}{s}_m^{*}\left(t\right)$

由于信号向小区内外的其他移动台的外流而产生的干扰信号的功率可以被定义为

方程(7)

$P_{\exp }=\underset{i\≠m}{\overset{M}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{\underset{\‾}{w}}_m^H{R}_i{S}_m{\underset{\‾}{w}}_m$

$P_{\mathrm{oc}}={\underset{\‾}{w}}_m^H{R}_{\mathrm{oc}}{S}_m{\underset{\‾}{w}}_m$

在方程(7)中，R_oc表示在其他小区内的移动台的前向链路发送协方差矩阵，并且可以被表示为 $R_{\mathrm{oc}}=E\left[{\underset{\‾}{h}}_{\mathrm{oc}}{\underset{\‾}{h}}_{\mathrm{oc}}^H\right].$

另外，在移动台内产生的热噪音可以与来自其他移动台的干扰信号一起被考虑，并且所述热噪音可以被给出为

方程(8)

$P_{\mathrm{th}}={\mathrm{\σ}}_{\mathrm{th}}^2$

使用枚举信号和干扰功率来计算发送波束的加权向量。首先，为了计算第m个移动台MS_m的发送波束的加权向量的方向，用于前向链路波束形成(FLBF)的信号对干扰加噪音的比率(SINR)被定义为

方程(9)

${\mathrm{SINR}}_m^{\mathrm{FLBF}}=\frac{P_i}{P_q+P_{\exp }+P_{\mathrm{oc}}}$

$=\frac{{\left|{\underset{\‾}{w}}_m^H{R}_m{S}_m{\underset{\‾}{w}}_p^{\′}\right|}^2}{({\underset{\‾}{w}}_m^H{R}_m{S}_m{\underset{\‾}{w}}_m-{\left|{\underset{\‾}{w}}_p^H{R}_m{S}_m{\underset{\‾}{w}}_p^{\′}\right|}^2)+\underset{i\≠m}{\overset{M}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{\underset{\‾}{w}}_m^H{R}_i{S}_m\underset{\‾}{w_m}+{\underset{\‾}{w}}_m^H{R}_{\mathrm{oc}}R{S}_m{\underset{\‾}{w}}_m}$

SINR_m ^FLBF不是可以在对应的移动台MS_m中可以实际测量的值。但是，为了最大化在方程(9)中的SINR_m ^FLBF，必须对于作为在相干检测期间的相位标准的导频信号信号的相位，最小化指示被发送到对应的移动台MS_m但是被流出到在小区内外的其他移动台的信号的、正交相位分量功率P_q和干扰功率P_exp和P_oc，同时最大化同相分量功率P_i。结果，从整个***的角度来看，在移动台MS_m中提高了实际的SINR_m ^FLBF。因此，有可能不使用实际的SINR_m ^FLBF来定义方程(9)的SINR。

如果通过所述定义来计算用于最大化SINR_m ^FLBF的发送波束加权向量 W _m，则所计算的值变为最佳加权向量 w _m ^opt，用于最小化在导频信道信号和业务信道信号之间的相位不匹配，并且也最小化其他移动台的干扰信号的功率，由此实现本发明的目的。

另外，当给出公共波束加权向量 w _p时，SINR_m ^FLBF变为第m个移动台MS_m的仅仅发送波束加权向量 w _m的函数。结果，有可能独立地按照移动台来最佳化波束加权向量。具体上，可以从方程(9)明白，SINR_m ^FLBF依赖于仅仅前向链路信道响应向量 w _m的方向，而与从基站到对应的移动台的前向链路信道响应向量的幅度和对应的移动台的前向链路业务信道信号S_m无关。由此，可以注意到，有可能独立地计算信道响应向量 w _m的方向和幅度。

在方程(9)中，通过选择最佳前向链路加权向量 w _m ^opt来作为用于最大化SINR_m ^FLBF的值而获得的计算结果变为

方程(10)

${\underset{\‾}{w}}_m^{\′}{=}_{{\underset{\‾}{w}}_m}^{\mathrm{Maximize}}{\mathrm{SINR}}_m^{\mathrm{FLBP}}$

$={(\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i+R_{\mathrm{oc}})}^{-1}{R}_m{\underset{\‾}{w}}_P$

${\mathrm{\γ}}_m={\underset{\‾}{w}}_m^{\′H}{R}_m{\underset{\‾}{w}}_p$

${\underset{\‾}{w}}_m^{\mathrm{opt}}={\mathrm{\γ}}_m{\underset{\‾}{w}}_m^{\′}$

对于在方程(10)中使用的协方差矩阵，可以使用其他手段，诸如从移动台MS_m反馈回基站BS的前向链路协方差矩阵或其等同信息。当没有从移动台向基站反馈回的信息时，基站可以估计从移动台接收的信号。下面给出对此的详细说明。从第m个移动台MS_m接收的信号γ_m被引入来计算用于最大化SINR_m ^FLBF的 w _m′，然后附加地控制在公共波束和发送波束之间的相位。

已经说明了当没有专用导频信道和仅仅存在公共导频信道时用于计算最佳加权向量的方法。但是，当存在专用的导频信道时，用于作为在相干检测期间的相位标准的专用导频信道的加权向量在相位上与被施加到业务信道的加权向量相同。因此，如果存在专用的导频信道，则不发生在专用导频信道和业务信道之间的相位不匹配问题。因此，方程(5)可以被写为

方程(11)

$P_i=P_d={\underset{\‾}{w}}_m^H{R}_m{S}_m{\underset{\‾}{w}}_m$

P_q＝0

因此，用于前向链路波束形成的SINR_m ^FLBF被定义为

方程(12)

${\mathrm{SINR}}_m^{\mathrm{FLBF}}=\frac{{\underset{\‾}{w}}_m^H{R}_m{S}_m{\underset{\‾}{w}}_m}{\underset{i\≠m}{\overset{M}{\underset{i=1}{\mathrm{\Σ}}}}{\underset{\‾}{w}}_m^H{R}_i{S}_m{\underset{\‾}{w}}_m+{\underset{\‾}{w}}_m^H{R}_{\mathrm{oc}}{S}_m{\underset{\‾}{w}}_m}$

当存在专用导频信道时，用于业务信道的最佳加权向量表示用于最大化方程(12)的SINR_m ^FLBF的值，并且被计算为

方程(13)

${\underset{\‾}{w}}_m^{\mathrm{opt}}={(\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i+R_{\mathrm{oc}})}^{-1}{R}_m$ 的主特征向量

如上所述，对于按照专用导频信道的存在/不存在的前向链路波束形成，如方程(13)所示，需要前向链路发送协方差矩阵R_m(m＝1，2，...，M)和R_oc，即R_m ^FL(m＝1，2，...，M)和R_oc。至今，为了简明，还没有区别反向链路(RL)相关联的信号和前向链路(FL)相关联的信号，因为它们不会混淆。但是，此后，将使用标题‘FL’来用于前向链路，使用标题‘RL’来用于反向链路，以便区别信号。如上所述，如果从移动台提供这样的信息，则可以原样使用所述信息。相反，如果未提供所述信息，则基站必须从自移动台接收的信号估计前向链路协方差矩阵。但是，因为从所接收的反向链路信号获得了反向链路协方差矩阵R_m ^RLS_m ^RL，因此基站需要首先估计移动台MS_m的发送功率S_m ^RL，并且消除所估计的发送功率。

在当前的移动通信标准中，基站BS不能直接接收移动台MS_m的发送功率S_m ^RL。相反，基站BS可以使用用于反向链路功率控制的、每个时隙被发送到移动台MS_m的反向功率控制比特来间接地估计移动台MS_m的发送功率S_m ^RL。

图2是图解按照本发明的一个实施例的、估计反向链路发射功率的示例的图。具体上，图2图解了从反向链路功率控制比特估计移动台MS_m的发送功率S_m ^RL的示例。在图2中，PCB_m ^RL(t_k)表示基站BS每个时隙t_k(k＝1，2，...)向第m个移动台MS_m发送的反向链路功率控制比特。如图2所示，移动台的发送功率按照PCB_m ^RL(t_k)以预定的比率提高或降低。移动台的发送功率S_m ^RL(t_k)通过下面来被计算

方程(14)

在方程(14)中，‘增量’表示按照反向链路功率控制比特而增加或减少的发送功率比率(dB)，S₀表示初始发送功率。方程(14)提供了基站BS可以计算的值，通过此，基站可以估计移动台的发送功率。方程(14)是在发送和解调反向链路功率控制比特期间不发生误差的假定下被给出的。但是，即使当在反向链路功率控制比特的发送期间发生误差，也可以通过反向链路功率控制比特的反馈来立即恢复实际值。

当估计从第m个移动台接收的反向链路业务信道的功率S_m ^RL时，可以从所估计的功率来计算用于来自第m个移动台的反向链路信道的发送协方差矩阵R_m ^RL。另外，从自第m个移动台接收的反向链路信道的发送协方差矩阵R_m ^FL来估计AOA和波束宽度。而且，可以通过从所估计的AOA和波束宽度考虑在发送和接收频带之间的差别而合成一个协方差矩阵来估计用于向第m个移动台的前向链路的发送协方差矩阵R_m ^RL。

即使对于在其他小区中的移动台的发送协方差矩阵R_oc，也可以使用类似的方法。但是，难于独立地检测在小区内外的移动台的传输功率。在这种情况下，必须提前确定在其他小区内外的移动台的发送协方差矩阵R_oc的预期平均值。一般，因为假定来自其他小区的干扰在空间上是均匀的，因此，可以没有任何问题地应用所述预期平均值。

已经说明了当不提供专用导频信道时同时考虑到在公共导频信道信号和业务信道信号之间的相位不匹配问题和其他移动台的干扰问题的方法。用于通过考虑到当提供专用导频信道时的干扰问题的前向链路波束形成而计算最佳发送波束加权向量的方向的另一种方法。从现在开始，说明使用前向链路功率控制(FLPC)来计算发送波束加权向量的幅度的处理。

方程(15)示出了用于在小区中的第m个移动台MS_m的前向链路功率控制的SINR_m ^FLPC的示例。

方程(15)

${\mathrm{SINR}}_m^{\mathrm{FLPC}}=\frac{p_i}{P_q+P_{\mathrm{imp}}+P_p+P_{\mathrm{th}}}$

SINR_m ^FLPC是可以由第m个移动台MS_m直接测量的值。可以按照***而不同地定义前向链路功率控制的SINR_m ^FLPC。在当前的示例中，因为将原样地应用在现有的CDMA***中提供的前向链路功率控制功能，因此，SINR_m ^FLPC的详细定义不重要。

第m个移动台MS_m将SINR_m ^FLPC的目标值与其当前的测量值相比较，并且按照比较结果确定前向链路功率控制比特PCB_m ^FL。基站BS通过反向链路信道接收前向链路功率控制比特PCB_m ^FL，并且按照所接收的前向链路功率控制比特来确定前向业务信道的信号功率S_m ^FL，即用于发送波束的加权向量。

通过经由前向链路波束形成而计算每个移动台的最佳加权向量的方向和独立地计算通过前向链路功率控制的期望的基站发送功率，与全向天线或扇形天线相比较，采用在此提出的前向链路波束形成算法的智能天线可以以最小的基站发送功率来获得期望的SINR。因此，有可能提高在小区中的可用的移动台的数量，有助于提高用户容量，这是智能天线的一个目的。

现在，参照附图来详细说明本发明的一个实施例。

图3是图解按照本发明的一个实施例的、具有天线阵列的基站发送装置的部件的示例的详细方框图。如图所示，基站的发送装置包括天线阵列300、RF(射频)部分310、发送波束形成器320、发送波束控制器330、公共信道信号产生器340、发送信道信号产生器350、接收波束形成器360和基站调制解调器接收器370。假定基站当前与在小区中的M个移动台通信。

假定天线阵列300包括N个相同的天线元。天线阵列可以被划分为发送天线阵列和接收天线阵列。在此，说明发送天线阵列。但是，共同地设计天线阵列的硬件结构以便它可以通过使用双工器来联合地用于发送和接收。天线阵列300发送由发送波束形成器320形成的发送波束，并且向射频部分310提供从小区内外的几个移动台接收的RF信号。

射频部分310包括N个对应于天线阵列300的N个天线元的RF单元，并且每个RF单元连接到其相关联的天线元。每个RF单元虽然未示出包括低噪音放大器、频率下变换器和模数(A/D)转换器。射频部分310经由天线阵列300将从移动台接收的RF信号转换为基带数字接收信号 x。

接收波束形成器360将从射频部分310输出的基带数字接收信号 x转换为对于移动台形成的波束z_i(i＝1，2，...，M)，并且向基站调制解调器接收器370提供输出波束。接收波束形成器360作为空间滤波器，它能够根据经由天线阵列300从每个移动台接收的信号的方向来放大或消除信号。当为了简明而未示出的RAKE接收器用于消除由于多径衰落而导致的干扰信号的时候，接收波束形成器360可以定位在RAKE接收器的每个指中的解调器前后。

基站调制解调器接收器370将从接收波束形成器360输出的波束z_i(i＝1，2，...，M)调制为对应的移动台的语音或数据信号。另外，基站调制解调器接收器370恢复从对应的移动台发送的前向链路功率控制比特PCB_i ^FL(i＝1，2，...，M)，并且测量对应的移动台的SINR，由此确定反向链路功率控制比特PCB_i ^RL(i＝1，2，...，M)。而且，基站调制解调器接收器370借助于上层来恢复从对应的移动台发送的前向链路FER。

发送波束控制器330计算用于控制发送波束的形成的加权向量，并且包括公共波束加权向量计算器331、发送波束加权向量计算器333、公共波束功率计算器335和发送波束功率计算器337。在本发明的实施例中，可以通过硬件或软件来选择地实现所述计算器。

发送波束形成器320包括：公共波束形成器323，用于形成公共波束；M个发送波束形成器325，用于形成用于M个移动台的发送波束；N个加法器321，用于通过将所述公共波束加到所述M个发送波束来形成M个前向发送波束，然后向与其对应的N个RF单元提供所形成的前向发送波束。

现在详细说明通过具有上述结构的基站形成发送波束的操作。

通过天线阵列300的N个天线元从小区内外的几个移动台接收的RF信号被射频部分310转换为基带数字接收信号 x，然后被提供到接收波束形成器360和发送波束加权向量计算器333。发送波束加权向量计算器333通过从射频部分310接收基带数字接收信号 x和从基站调制解调器接收器370接收反向链路功率控制比特PCB_i ^RL(i＝1，2，...，M)来计算在上述方法中的前向链路发送协方差矩阵R_I ^FL(i＝1，2，...，M)。当未提供专用的导频信道时，使用上述的方程(10)来计算前向链路发送协方差矩阵。相反，当提供专用导频信道时，使用上述的方程(13)来计算前向链路发送协方差矩阵。因此，发送波束加权向量计算器333可以被设计为包括所述两种计算方法，以便它可以选用地使用所述两种计算方法之一。在本发明的实施例中，发送波束加权向量计算器333可以被设计为包括仅仅对应于特定***的一种计算方法。在这种方法中，发送波束加权向量计算器333实时地计算移动台的最佳发送波束加权向量 w _i(i＝1，2，...，M)，并且向对应的发送波束形成器325提供最佳发送波束加权向量。

发送波束功率计算器337通过从基站调制解调器接收器370接收前向链路功率控制比特PCB_i ^FL(i＝1，2，...，M)来计算移动台的发送波束功率S_i(i＝1，2，...M)，并且向发送信道信号产生器350提供所计算的发送波束功率。每个发送信道信号产生器350通过将具有单位幅度的传输信道信号乘以发送波束功率S_i(i＝1，2，...M)的平方根来产生传输信道信号s_i(i＝1，2，...，M)，并且向发送波束形成器325提供所产生的传输信道信号。

发送波束形成器325通过将移动台的最佳发送波束向量 w _i(i＝1，2，...，M)乘以传输信道信号s_i(i＝1，2，...，M)来形成发送波束。以这种方式形成的发送波束被提供到与天线阵列300的N个天线元相关联的加法器321。

通过公共波束加权向量计算器331和公共波束功率计算器335来确定公共波束的加权向量。公共波束加权向量计算器331提前计算能够覆盖小区或扇区的公共波束加权向量 w _P，并且向公共波束形成器323提供所计算的公共波束加权向量。同时，公共波束功率计算器335提前计算公共波束功率S_p，并且向公共信道信号产生器340提供所计算的公共波束功率。公共信道信号产生器340通过将具有单位幅度的公共信道信号乘以公共波束功率S_p的平方根来产生公共信道信号s_p，并且向公共波束形成器323提供所产生的公共信道信号。

公共波束形成器323将公共信道信号s_p乘以公共波束加权向量 w _P，并且向与天线阵列300的N个天线元相关联的加法器321提供其输出。

加法器321通过求和公共波束形成器323和发送波束形成器325的输出来形成基站传输信号向量 s(t)，并且向射频部分310的对应的RF单元提供它们的输出。从基站到移动台的传输信号向量 s(t)在通过数模转换器、频率上变换器和功率放大器功率放大后被射频部分310转换为RF信号，然后通过天线阵列300经由前向链路信道被发送到在小区中的移动台。

图4是图解按照本发明的一个实施例的、发送波束加权向量计算器333的部件的示例的详细方框图。具体上，图4图解了用于从反向链路基站接收信号向量 x估计M个移动台MS_i(i＝1，2，...，M)的前向链路协方差矩阵的装置和方法。虽然可以从如上所述的反向链路基站接收信号向量估计前向链路协方差矩阵，但是前向链路协方差矩阵也可以被直接从移动台反馈，或者可以使用其他方法来被计算。另外，本领域内的技术人员应当明白，虽然通过图4的硬件实现了发送波束加权向量计算器333，但是可以在不脱离本发明的范围的情况下通过软件来实现它。

参见图4，发送波束加权向量计算器333包括：M个前向链路协方差矩阵计算器400，它们与M个移动台MS_i(i＝1，2，...，M)相关联；M个最佳加权向量计算器420；其他小区协方差矩阵计算器410。每个前向链路协方差矩阵计算器400包括反相链路协方差矩阵估计器401、AOA估计器403、波束宽度估计器405和前向链路协方差矩阵合成器407。

反相链路协方差矩阵估计器401首先通过接收基带数字接收信号向量x来计算第i个移动台MS_i的协方差矩阵R_i ^RLS_i ^RL。而且，反相链路协方差矩阵估计器401使用反相链路功率控制比特PCB_i ^RL来估计移动台发送功率S_i ^RL，然后从所估计的移动台发送功率来计算反向链路发送协方差矩阵R_i ^RL。反相链路协方差矩阵估计器401向AOA估计器403和波束宽度估计器405提供所计算的反相链路协方差矩阵。AOA估计器403和波束宽度估计器405从反向链路发送协方差矩阵估计值R_i ^RL计算对应的移动台的AOA估计值AOA_i和波束宽度估计值BW_i，并且向前向链路协方差矩阵合成器407提供所计算的AOA_i和BW_i。在FER由于某些原因而突然增加的异常状态下，波束宽度估计器405从自一听到接收的前向链路FER_i ^FL检测在FER中的突然增加，然后将波束宽度提高或降低预定的值，由此适当地处理所述一层状态。

前向链路协方差矩阵合成器407从AOA估计值AOA_i和波束宽度估计值BW_i合成前向链路发送协方差矩阵估计值R_i ^FL，并且向最佳加权向量计算器420提供所合成的前向链路发送协方差矩阵估计值。在发送频带与接收频带不同的FDD(频分双工)***中，在发送频率和接收频率之间的差在前向链路协方差矩阵合成器407中被补偿。

其他小区协方差矩阵计算器410通过接收基带数字接收信号向量 x来计算由于第i个移动台MS_i的发送信道信号而导致的对于其他小区中的移动台的干扰的协方差矩阵估计值R_oc，并且向最佳加权向量计算器420提供所计算的协方差矩阵估计值。可以使用公知的技术来执行反相链路协方差矩阵和其他小区协方差矩阵的估计例如，可以使用在“Performance Analysis of CDMAMobile Communication Systems using Antenna Arrays”，B.Suard，A.Naguib，G，Xu，A.Paulraj，Proc.ICASSP，1993(“使用天线阵列的CDMA移动通信***的性能分析”，B.Suard，A.Naguib，G，Xu，A.Paulraj，ICASSP会刊，1993)中公开了一种方法，该文在此通过引用被包含。

最佳加权向量计算器420通过从前向链路协方差矩阵计算器400接收第i个移动台MS_i的前向链路协方差矩阵估计值R_i、从其他小区协方差矩阵计算器410接收估计值R_oc、从公共波束加权向量计算器331接收公共波束加权向量 w _P来计算按照方程(10)或方程(11)的最佳加权向量w_i，然后向发送波束325提供所计算的最佳加权向量。

图5是图解按照本发明的一个实施例的、第m个移动台MS_m的发送波束形成器325的示例的图。如果假定基站的天线阵列包括N个天线元，则识别频率D15包括N个与天线元相关联的复数复用器510。第m个移动台MS_m的发送波束加权向量 w _m被划分为与天线元相关联的N个元素，然后被施加到对应的复数复用器510。公知， w _m可以表示为 w _m＝[w_m，1w_m，2…w_m，N-1，w_m，N]^T。复数复用器510将第m个移动台MS_m的业务信道信号s_m(t)乘以加权向量 w _m的元素，并且向对应的加法器321提供它们的输出。

虽然图5中图解了第m个移动台MS_m的波束形成器325，但是其他移动台的发送波束形成器也具有相同的结构。而且，其他移动台的公共波束形成器与公共波束形成器323具有相同的结构。

图6是图解以幅度和角度表示的按照现有技术的前向链路发送波束模式的图，图7是图解以幅度和角度表示的按照本发明的一个实施例的前向链路发送波束模式的图。图6和7是基于这样的假设：在具有4个天线元的基站的线性天线阵列中，前向链路发送波束的数量是2，并且在天线元之间的间隙是波长的一半。具体上，图6图解了通过仅仅考虑来自移动台的、在基站接收的信号的AOA和波束宽度而形成的前向链路发送波束模式，图7图解了按照本发明的一个实施例的前向链路发送波束模式。在图6和7中还假定由实线示出的前向链路发送波束610和710是用于AOA＝-40度和波束宽度＝20度的，并且由实线示出的前向链路发送波束620和720是用于AOA＝-0度和波束宽度＝20度的。

可以明白，与图6所示的前向链路发送波束模式相比较，在图7中图解的前向链路发送波束模式在非发送角度范围内具有降低了大约3-4dB的干扰。即，当按照本发明的公开实施例形成前向链路发送波束的时候，有可能将用户容量增加与在干扰信号中的降低量相同的数量。

如上所述，本发明的公开实施例可以形成最佳发送波束，用于最小化在公共波束和发送波束之间的相位不匹配，并且也最小化由于发送波束导致的对于其他移动台的干扰。即，本发明可以实现高性能的前向链路发送，并且有助于提高移动通信***的带宽容量、改进呼叫质量和降低移动台的发送功率。

虽然已经参照本发明的特定实施例示出和说明了本发明，本领域的技术人员会明白，在不脱离所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。

Claims (27)

1.一种基站的发送波束形成控制装置，用于形成要从包括多个天线元的天线阵列向一个移动台发送的传输信道信号的发送波束，所述装置包括：

发送波束加权向量计算器，用于通过使用从移动台接收的接收信号和反向链路功率控制比特来估计移动台的方向，并且计算在所估计的方向中的发送波束加权向量；以及

发送波束形成器，用于向所述传输信道信号应用所计算的发送波束加权向量，并且向所述天线阵列提供所应用的传输信道信号。

2.按照权利要求1的基站的发送波束形成控制装置，其中发送波束加权向量计算器包括：

第一前向链路协方差矩阵计算器，用于使用经由天线阵列从移动台接收的信号、移动台的反向链路功率控制值和帧误差率来计算前向链路协方差矩阵估计值；

第二前向链路协方差矩阵计算器，用于计算其他移动台的前向链路协方差矩阵估计值；以及

最佳加权向量计算器，用于从自第一和第二前向链路协方差矩阵计算器输出的估计值和用于公共信道信号的加权向量来计算发送波束的最佳加权向量。

3.按照权利要求2的基站的发送波束形成控制装置，其中第二前向链路协方差矩阵计算器通过考虑其他移动台的预期平均发送功率值来计算加权向量。

4.按照权利要求2的基站的发送波束形成控制装置，其中第一前向链路协方差矩阵计算器包括：

反向链路协方差矩阵计算器，用于通过使用经由天线阵列从移动台接收的信号和反向链路功率控制信号来估计反向链路协方差矩阵；

AOA(到达角度)计算器，用于从反向链路协方差矩阵值估计信号的到达角度；

波束宽度估计器，用于通过使用反向链路协方差矩阵值和帧误差率来确定前向链路信号的波束宽度；以及

前向链路协方差矩阵合成器，用于通过使用AOA估计器的输出和波束宽度估计器的输出来合成前向链路协方差矩阵。

5.按照权利要求2的基站的传输射束形成控制装置，其中，最佳加权向量计算器计算发送波束加权向量，用于最大化前向链路波束形成的信号对干扰加噪音比率(SINR)，所述SINR被定义为：

$\mathrm{SINR}=\frac{P_i}{P_q+P_{\exp }+P_{\mathrm{oc}}}$

其中，P_i表示公共信道信号的同相分量，P_q表示公共信道信号的正交相位分量，P_exp表示由于位于在由所述基站服务的小区内的其他移动台的发送信道信号而引起的干扰功率，P_oc表示由于位于所述小区外部的其他移动台的发送信道信号而引起的干扰功率。

6.按照权利要求5的基站的传输射束形成控制装置，其中，最佳加权向量计算器按照下列方程来计算发送波束的加权向量

${\underset{\‾}{w}}_m^{\mathrm{opt}}={\mathrm{\γ}}_m{\underset{\‾}{w}}_m^{\′}$

${\underset{\‾}{w}}_m^{\′}={(\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i+R_{\mathrm{oc}})}^{-1}{R}_m{\underset{\‾}{w}}_p$

γ_m＝ w′_mR_m w _p

其中， w _m ^opt表示移动台的发送波束的最佳加权向量，M表示当前由基站服务的移动台的数量，R_i表示在由所述基站服务的M个移动台中第i个移动台的发送协方差矩阵， R _oc表示由其他基站服务的移动台的干扰协方差矩阵值， w _P表示公共波束加权向量。

7.按照权利要求2的基站的传输射束形成控制装置，其中最佳加权向量计算器计算发送波束加权向量，用于最大化前向链路波束形成的信号对干扰加噪音比率(SINR)，所述SINR被定义为：

$\mathrm{SINR}=\frac{P_d}{P_{\exp }+P_{\mathrm{oc}}}$

其中，P_d表示传输信道信号的同相分量，P_q表示公共信道信号的正交相位分量，P_exp表示由于位于在由所述基站服务的小区内的其他移动台的发送信道信号而引起的干扰功率，P_oc表示由于位于所述小区外部的其他移动台的发送信道信号而引起的干扰功率。

8.按照权利要求7的基站的传输射束形成控制装置，其中通过下面的方程来计算用于最大化SINR的发送波束加权向量的方向 ${\underset{\‾}{w}}_m^{\mathrm{opt}}={(\underset{i=}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i+R_{\mathrm{oc}})}^{-1}{R}_m$ 的主特征向量

其中， w _m ^opt表示移动台的发送波束的最佳加权向量，M表示当前由所述基站服务的移动台的数量，R_i表示在由所述基站服务的M个移动台中第i个移动台的发送协方差矩阵， R _oc表示由其他基站服务的移动台的干扰协方差矩阵值。

9.按照权利要求1的基站的传输射束形成控制装置，其中在发送波束加权向量的计算期间按照帧误差率(FER)来确定发送波束加权向量的波束宽度。

10.按照权利要求1的基站的传输射束形成控制装置，其中，发送波束加权向量计算器通过下列方式来最小化在公共信道信号和发送信道信号之间的相位不匹配：将发送信道信号的功率划分为所述公共信道信号的同相功率分量和正交相位功率分量，最大化所述同相功率分量和最小化所述正交相位功率分量。

11.按照权利要求1的基站的传输射束形成控制装置，其中，发送波束加权向量计算器计算发送波束加权向量，以便最小化在所述公共信道信号和所述发送信道信号之间的相位不匹配。

12.一种基站的发送波束形成控制方法，用于形成要从包括多个天线元的天线阵列向一个移动台发送的传输信道信号的发送波束，所述方法包括步骤：

通过使用从移动台接收的接收信号和反向链路功率控制比特来估计移动台的方向，并且计算在所估计的方向中的发送波束加权向量；

向所述传输信道信号应用所计算的发送波束加权向量；并且

向所述天线阵列提供所应用的传输信道信号。

13.按照权利要求12的基站的发送波束形成控制方法，其中发送波束加权向量计算器计算发送波束加权向量，以便最小化在公共信道信号和发送信道信号之间的相位不匹配。

14.按照权利要求12的基站的传输射束形成控制装置，其中发送波束加权向量计算步骤包括步骤：

使用经由天线阵列从移动台接收的信号、移动台的反向链路功率控制值和帧误差率来计算第一前向链路协方差矩阵估计值；

计算其他移动台的第二前向链路协方差矩阵估计值；以及

从所计算的第一和第二前向链路协方差矩阵估计值和用于公共信道信号的加权向量来计算发送波束的最佳加权向量。

15.按照权利要求14的基站的发送波束形成控制方法，其中第二前向链路协方差矩阵估计值计算步骤通过考虑其他移动台的预期平均发送功率值来计算加权向量。

16.按照权利要求14的基站的发送波束形成控制方法，其中第一前向链路协方差矩阵计算步骤包括步骤：

通过使用经由天线阵列从移动台接收的信号和反向链路功率控制信号来估计反向链路协方差矩阵；

从反向链路协方差矩阵值估计信号的到达角度；

通过使用反向链路协方差矩阵值和帧误差率来确定前向链路信号的波束宽度；以及

通过使用所估计的到达角度和所确定的波束宽度来合成前向链路协方差矩阵。

17.按照权利要求14的传输射束形成控制方法，其中，最佳加权向量计算步骤包括步骤：计算发送波束加权向量，用于最大化前向链路波束形成的信号对干扰加噪音比率(SINR)，所述SINR被定义为：

$\mathrm{SINR}=\frac{P_i}{P_q+P_{\exp }+P_{\mathrm{oc}}}$

其中，P_i表示公共信道信号的同相分量，P_q表示公共信道信号的正交相位分量，P_exp表示由于位于在由所述基站服务的小区内的其他移动台的发送信道信号而引起的干扰功率，P_oc表示由于位于所述小区外部的其他移动台的发送信道信号而引起的干扰功率。

18.按照权利要求17的传输射束形成控制方法，其中，通过下列方程来计算用于最大化SINR的发送波束的加权向量

${\underset{\‾}{w}}_m^{\mathrm{opt}}={\mathrm{\γ}}_m{\underset{\‾}{w}}_m^{\′}$

${\underset{\‾}{w}}_m^{\′}={(\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i+R_{\mathrm{oc}})}^{-1}{R}_m{\underset{\‾}{w}}_p$

γ_m＝ w′_mR_m w _p

其中， w _m ^opt表示移动台的发送波束的最佳加权向量，M表示当前由基站服务的移动台的数量，R_i表示在由所述基站服务的M个移动台中第i个移动台的发送协方差矩阵， R _oc表示由其他基站服务的移动台的干扰协方差矩降值， w _P表示公共波束加权向量。

19.按照权利要求14的传输射束形成控制方法，其中最佳加权向量计算步骤包括步骤：计算发送波束加权向量，用于最大化前向链路波束形成的信号对干扰加噪音比率(SINR)，所述SINR被定义为：

$\mathrm{SINR}=\frac{P_d}{P_{\exp }+P_{\mathrm{oc}}}$

其中，P_d表示传输信道信号的同相分量，P_q表示公共信道信号的正交相位分量，P_exp表示由于位于在由所述基站服务的小区内的其他移动台的发送信道信号而引起的干扰功率，P_oc表示由于位于所述小区外部的其他移动台的发送信道信号而引起的干扰功率。

20.按照权利要求19的传输射束形成控制方法，其中通过下面的方程来计算用于最大化SINR的发送波束加权向量的方向

${\underset{\‾}{w}}_m^{\mathrm{opt}}={(\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i+R_{\mathrm{oc}})}^{-1}{R}_m$ 的主特征向量

其中， w _m ^opt表示移动台的发送波束的最佳加权向量，M表示当前由所述基站服务的移动台的数量，R_i表示在由所述基站服务的M个移动台中第i个移动台的发送协方差矩阵， R _oc表示由其他基站服务的移动台的干扰协方差矩阵值。

21.按照权利要求12的传输射束形成控制方法，其中，发送波束加权向量计算步骤包括步骤：通过下列方式来最小化在公共信道信号和发送信道信号之间的相位不匹配：将发送信道信号的功率划分为所述公共信道信号的同相功率分量和正交相位功率分量，最大化所述同相功率分量和最小化所述正交相位功率分量。

22.一种形成要发送到包括具有多个天线元的天线阵列的基站装置中的每个移动台的发送信道信号的发送波束的装置，所述基站装置与所述移动台通信，所述装置包括：

接收射束形成器，用于按照移动台来分离从天线元接收的基带信号；

基站调制解调器接收器，用于计算和从自接收波束形成器接收的信号提取帧误差率和每个移动台的前向链路功率控制比特；

发送波束控制器，用于使用基带信号和基站调制解调器接收器的输出来计算用于最小化在公共信道信号和发送信道信号之间的相位不匹配的、发送波束加权向量和发送波束功率；

发送信道信号产生器，用于产生要被发送到每个移动台的数据；以及

发送波束形成器，用于通过向发送信道信号产生器的输出施加所计算的加权向量来形成发送波束。

23.按照权利要求22的装置，其中发送波束控制器包括：

发送波束加权向量计算器，用于通过使用基带信号和基站调制解调器接收器的输出来计算用于最小化在公共信道信号和发送信道信号之间的相位不匹配的发送波束加权向量；以及

发送波束功率计算器，用于使用每个移动台的功率控制比特来计算发送波束功率。

24.按照权利要求23的装置，其中，发送波束加权向量计算器计算发送波束加权向量，用于最大化前向链路波束形成的信号对干扰加噪音比率(SINR)，所述SINR被定义为：

$\mathrm{SINR}=\frac{P_i}{P_q+P_{\exp }+P_{\mathrm{oc}}}$

其中，P_i表示公共信道信号的同相分量，P_q表示公共信道信号的正交相位分量，P_exp表示由于位于在由所述基站服务的小区内的其他移动台的发送信道信号而引起的干扰功率，P_oc表示由于位于所述小区外部的其他移动台的发送信道信号而引起的干扰功率。

25.按照权利要求24的装置，其中，发送波束加权向量计算器按照下列方程来计算发送波束的加权向量

${\underset{\‾}{w}}_m^{\mathrm{opt}}={\mathrm{\γ}}_m{\underset{\‾}{w}}_m^{\′}$

${\underset{\‾}{w}}_m^{\′}={(\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i+R_{\mathrm{oc}})}^{-1}{R}_m{\underset{\‾}{w}}_p$

γ_m＝ w′_mR_m w _p

其中， w _m ^opt表示移动台的发送波束的最佳加权向量，M表示当前由基站服务的移动台的数量，R_i表示在由所述基站服务的M个移动台中第i个移动台的发送协方差矩阵， R _oc表示由其他基站服务的移动台的干扰协方差矩阵值， w _P表示公共波束加权向量。

26.按照权利要求24的装置，其中发送波束加权向量计算器计算发送波束加权向量，用于最大化前向链路波束形成的信号对干扰加噪音比率(SINR)，所述SINR被定义为：

$\mathrm{SINR}=\frac{P_d}{P_{\exp }+P_{\mathrm{oc}}}$

其中，P_d表示传输信道信号的同相分量，P_q表示公共信道信号的正交相位分量，P_exp表示由于位于在由所述基站服务的小区内的其他移动台的发送信道信号而引起的干扰功率，P_oc表示由于位于所述小区外部的其他移动台的发送信道信号而引起的干扰功率。

27.按照权利要求26的装置，其中通过下面的方程来计算用于最大化SINR的发送波束加权向量的方向 ${\underset{\‾}{w}}_m^{\mathrm{opt}}={(\underset{i=1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{R}_i+R_{\mathrm{oc}})}^{-1}{R}_m$ 的主特征向量

其中， w _m ^opt表示移动台的发送波束的最佳加权向量，M表示当前由所述基站服务的移动台的数量，R_i表示在由所述基站服务的M个移动台中第i个移动台的发送协方差矩阵， R _oc表示由其他基站服务的移动台的干扰协方差矩阵值。

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