Mimo配置方法和設備的制造方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及無線通信系統，具體來說涉及這類系統中的傳送器，以及甚至更具體來說涉及具有多輸入多輸出配置的傳送器。
【背景技術】
[0002]在許多無線通信系統中，多輸入多輸出(MMO)通信是一種高級天線技術，其用來改進譜效率并且增加系統容量。符合第三代合作伙伴項目(3GPP)的規范的諸如演進通用陸地接入(E-UTRA)或長期演進(LTE)系統之類的蜂窩無線電電話系統以及諸如寬帶碼分多址(WCDMA)和高速分組接入(HSPA)系統之類的UTRA系統以及符合IEEE 802.11和802.16的諸如W1-Fi系統和其他系統之類的無線局域網(WLAN)是在變化程度上使用MMO通信的通信系統的示例。
[0003]一般而言，MIMO通信需要在通信的傳送器側和接收器側的多個天線。MIMO通信系統中的天線配置通常采用標記法(MXN)來表示，其中M是傳送天線的數量，以及N是接收天線的數量。MIMO天線配置當今通常被認為包括(2X1)、(1X2)、(2X2)、(4X2)、(8X2)和(8X4)。(2X1)和(1X2)配置是特殊情況，其有時分別稱作傳送分集和接收器分集，并且對蜂窩無線電電話系統等等而言是特別受關注的。
[0004]MMO通信實現對所傳送信號和所接收信號進行空間處理，這一般改進譜效率、擴大小區覆蓋、增強用戶數據速率、減輕多用戶干擾等。不同MMO配置具有不同有益效果。例如，接收器分集(1X2)配置能夠改進小區覆蓋。對于另一個示例，(2X2)配置能夠增加峰值用戶比特率，甚至使比特率翻倍。這種改進的數據速率取決于傳送器與接收器之間的兩個通信信道是否充分不相關以使得2X2 MMO信道矩陣的秩為2。矩陣的秩是矩陣的獨立行或獨立列的數量。一般來說，平均二鏈路數據速率因鏈路之間的相關性而將小于對單個鏈路所實現的數據速率的兩倍。
[0005]在蜂窩無線電電話中，例如，MMO技術經過了廣泛研宄并且應用于下行鏈路通信、即從基站或等效網絡節點到用戶設備(UE)的通信。例如，(2X2)配置將用于WCDMA發行版7中，并且E-UTRA系統將支持下行鏈路中的若干MMO配置，其包括單用戶MMO(SU-MMO)和多用戶MMO(MU-MMO)。
[0006]MMO技術通常僅已用于下行鏈路傳輸，這是因為與單輸入單輸出(SISO)通信相比，它們增加傳送器和接收器的復雜度。例如，在射頻(RF)側，傳送器能夠根據MIMO配置需要若干RF功率放大器(PA)和若干傳送天線，以及接收器能夠根據MIMO配置需要若干接收天線和若干RF信號處理組件鏈。此外，每個MMO配置增加傳送器和接收器的基帶信號處理的復雜度。然而，具有多個PA和天線的下行鏈路MMO在基站中被認為是可行的，這是因為基站對形狀因數和電池壽命具有更少限制。
[0007]MIMO配置中的多個傳送天線能夠按照若干不同方式、例如天線切換和波束形成來使用。一般來說，與波束形成相比，天線切換引起通信性能的較小改進，但是天線切換配置能夠更易于實現。如果傳送器、例如UE具有與其上行鏈路通信信道有關的某種信息，則傳送器能夠使用那個信息以通過采用其多個天線的波束形成朝接收器的方向導引其傳送信號。該信道信息會由接收器反饋給傳送器，并且因此這種操作是閉環多天線技術。開環多天線技術基于如下假設:傳送器、例如UE沒有與上行鏈路信道有關的信息，并且因此傳送器不能將這種信息用于波束形成。
[0008]圖1是配置用于通過天線切換的MMO的傳送器100的框圖。如圖1所示，傳送器100包括適當調制器102，其將輸入信號上變頻或者以其他方式施加到適合于通信系統的載波信號上。將調制器102所生成的調制載波信號提供給PA 104，其增加調制載波信號的功率。由PA 104所生成的放大信號通過適當開關110 (其通過由天線選擇器112所生成的信號來控制)的操作來定向到兩個天線106、108其中之一。由于許多通信裝置中的(一個或多個)天線不僅用于傳送而且用于接收，所以圖1示出雙工器114、116，其將由天線106、108所接收的信號與將要傳送的信號分離，并且將那些所接收信號定向到通信裝置的接收器部分(未不出)。
[0009]通過圖1所示的天線切換架構，蜂窩電話系統中的傳送器、例如UE僅具有單個PA，但是能夠通過在多個天線106、108之間切換PA 104的輸出來實現傳送分集。能夠表明，由相應天線所看到的衰落上行鏈路通信信道是不同的，這就是說，這些天線部分地不相關，并且因此通過切換天線，傳送器能夠利用信道的分集。
[0010]圖2是配置用于使用兩個天線的天線波束形成的傳送器的一部分200的框圖。只是為了清楚起見而從圖2中省略了調制器，并且因此圖2示出提供給波束形成處理器202的兩個調制信號1、2，波束形成處理器202按照適當波束形成算法來組合調制信號1、2。將由處理器202所生成的波束形成信號提供給PA 204,206和相應天線208、210。
[0011]波束形成處理器202在待傳送的調制信號1、2被提供給PA 204、206 (其例如能夠配置為兩個全功率PA或者配置為一個全功率PA和一個半功率PA或者配置為兩個半功率PA)之前將波束形成向量或矩陣W應用于那些信號。全功率PA使傳送器能夠達到標稱最大傳送功率、例如23 dBm。
[0012]如圖2所示，波束形成處理器202將波束形成向量或矩陣實現為乘法和加法網絡，其中將乘性權重wl、w2、…、w4應用于調制信號，以及使加權調制信號相加，以產生提供給PA的波束形成信號。波束形成矩陣的權重wl、w2、…、w4(也就是說向量W的元素值)例如能夠預先定義并且由接收器在閉環傳送分集(CLTD)中經過適當信令來提供給傳送器，或者由傳送器在開環傳送分集(OLTD)中通過利用UE中已經可用的信息來優化。由于矩陣W，由天線所傳送的信號功率能夠導引到所選方向上，以便使正確接收的概率為最大。
[0013]近來，3GPP已開始了關于需要發行版-11 UTRA系統的上行鏈路傳送分集(2X1)MIMO以及關于發行版-11 E-UTRA系統的上行鏈路MMO的規范的工作。例如在UTRA通信系統中，UE能夠采用天線切換和波束形成兩者來實現上行鏈路傳送分集(ULTD)。這類系統中的CLTD是“網絡控制的”，這就是說，網絡通過所傳送預編碼指示符(TPI)(其通過下行鏈路分數信道(F-TPICH)從基站發送給UE)來命令UE使用特定MMO配置。
[0014]CLTD在理論上提供吞吐量方面的有益效果，而OLTD的有益效果更多取決于信道條件以及傳送器所使用的天線選擇算法。使事情進一步復雜化，OLTD的有益效果一般可小于波束形成的有益效果，但是在某些條件下，使用天線切換能夠更為有益。
[0015]3GPP近來已決定:在CLTD下，基站或NodeB決定如何配置UE，并且因此基站向UE指示UE應當使用若干預定波束形成向量W的哪一個，以便優化其通信性能。預定向量只是相位的向量，并且因此沒有利用向量元素幅度中的可能自由度。對于基于網絡的控制，另一個可能問題在于，基站能夠判定從UE的觀點來看并非最佳的UE傳送器配置。
[0016]圖3示出具有如同圖2 —樣的波束形成架構的傳送器從傳送器的電流消耗的觀點來看能夠變得低效。圖3示出典型PA的效率與輸出功率曲線的示例，其示出通常用于最小功率電平與最大功率電平之間的操作的中心線性區域。將會注意，該關系是非線性的，以及在低功率電平，PA不太有效。因此，由PA所消耗的電流不會有效地轉換為輸出功率。當然，不同PA能夠具有不同的效率與功率曲線，但是這類曲線在足夠低的功率電平通常是非線性的。由于如圖3所示、PA在低功率的非線性行為，實際上存在某個功率本底，低于其，使用多個PA的ULTD或者任何多天線技術不再是有效的。
[0017]為了克服這個問題，CLTD的現有解決方案可基于使UE發信號通知網絡關于UE的PA的低效，并且要求網絡關斷ULTD特征。這類解決方案的缺點在于，通常不要求網絡遵循來自UE的信息，并且因此甚至在UE向它要求時也不要求網絡關斷ULTD。此外，UE-基站信令浪費有用系統資源，特別是在信令需要遵循UE的傳送功率電平并且因此使ULTD的利用率為最大時。
[0018]雖然實現圖1中架構的UE或其他傳送器可能沒有遭受圖2的架構中增加電流消耗的缺點，但是如同圖1一樣的傳送器也不支持波束形成(其能夠提供更為改進的性能)。UE能夠用來解決其電流消耗問題的另一種方式是完全關斷傳送分集，但是這樣做不允許UE利用傳送分集的有益效果的任一種。
【發明內容】
[0019]按照本發明的方面，提供一種控制通信系統的傳送器中的多