TWI240584B - Simple smart-antenna method and apparatus for mud-enabled cellular networks - Google Patents

Description

眺 1 * i / j 、發明說明： 發明背景 對在ίΐϊίΐ，「智慧型天線」’更精雜說’本發明是針 對在蜂巢麟中使用的「智慧型天線 路發，/接收單位及/或基地台使用多用戶制(_。‘，、、線、、周 -使=ϊΐ ’—個接收單靖曝含但不限制於 nififΓ订動基地台固定或行動用戶單位、呼叫器、或 環境下操作之任何型式的裝置。之後所提到的： ^JL二j不限制於—基地台、節點β、網點控制器、存取點 或其他在無線網路中的介面裝置。 收夭錄個ίίf f線系統通常指的是—個由數個發送及/或接 梳— 起來的組合體’以一個使用這些天線的訊號處理 協疋來增進訊號接收的品質以及蜂巢網路的容量。 Ϊ ΐ型f線已經被廣泛的研究並且已經齡在效果增進方 缺=能^!^ ’大多數現行智慧型天線技術的一個主要 大^複雜^ 方面有超過微小的提升’其所需求有报 ^的=雜度。此問題在也使❹用戶侧⑽D)技躺系統中會 甘此外’現行智慧型天線技術僅能在每—WTRU最大化 ^接收功率’但不能應賴其他使时絲自其他侧者的干 内容 本^_露-個在蜂巢網路使用之「智慧型天線」方法及 f置Ί該祕之無軸路發送/接收單位及/或基地台使用 夕用戶_ (MUD)。本發明將對其他使用者或來自其 J擾列入考慮，財齡或絲干擾訊斜能最大倾J = 號，因此，整個系統容量將會增大。 較佳實施例 一本發明將參照圖示說明，其中相對應的數字代表相對應的 元件’本文中大體上相近的描述皆適用於某些變型之發送器和 接^器處理程序。在兩個實施例中，為每一使用者建立一 j固波 束模式，以便接收自或發送至目標使用者方向之訊號功率會比 接收自或發送至其他使用者方向之訊號功率要強。 。第一圖所示為一波束模式10，其係供以一單一無線發送接 ，單元(WTRU) WTRU-1 12使用。發送至或接收自WTRU-1 12之 訊號在其區域會加強而在其他區域會降低強度。因此，從或至 WTRU-1 12之總訊號雜訊比將會增加。從第一圖中也可明顯看 出該涵蓋地區也能相當複雜，在具有許多WTRUs的情況下，不 ，可能每個WTRU的訊號都能完全分離，然而，即使部分分離也 春 能於訊號對雜訊比方面提供明顯的改進。 第一圖所示之技術當應用在發送的訊號時，就稱作的「波 束成形」技術，而當應用在接收訊號時，就稱作「智慧型天線 接收」。本技術之成效優勢在於包含丨）僅需較低數量的天線， 例如全方位涵蓋地區僅需三個（3)，或僅需更少於已經如胞元 區段般定向之涵蓋地區；2)低複雜度處理；以及3)在接收端 以相容MUD技術處理。 第二圖所示為一系統於發送器處理被發送信號之邏輯方塊 圖。雖然該方塊圖焦點集中在為一如WTRlH 12之單一 WTRU · 處，訊號，但相似的結構也可用在每一個WTRU上。如同第二圖 看 及第f圖所示，該WTRU-1訊號是藉由一或更多無效之引進，在 降低該訊號於其他WTRUs或其他WTRUs群組方位上貢獻度之方 面作線性處理。以WTRU-1舉例來說，該WTRU-1資料20在線性 處，器24中對於WTRU-2至WTRU-5來說皆以無效處理，一旦處 理完畢，該WTRU-1訊號將於包含其他WTRU訊號之增加器26 中加至相似處理之訊號，這些訊號接著就經由天線陣列3〇發送 出去。 第三圖為一用以實行第二圖架構之實體方塊圖。為了簡化 6 T240584 ―正替換頁 ' 94, 1 7 年月 日 個W，s。天線複雜加權數丨wu丨會 效，其中！絲示設計好之用戶，而j則表示天線 & 移除或減少干_及_需用戶之合賴道功率增至'、 該目標即是將該所需用戶WTRlH 12之接收功至 ί低14和™16之干擾功率降至 蠤可所需用戶的標示是丨’則該天線加 '狀®限制丨恥丨 方程式1 1， 2， 3 ; 其中^啊_^=['从；|，而hij是從天線i至用戶〗之頻道 脈衝響應—’且。方程式丨可財效地絲成方程式2: ^/ = Λ-max ^ θ + 方程式2 二_疋矩陣對（々，义）之廣義特徵值。特別注意的 用在，今ΧΡΡ標準之ΤΧΑΑ(發送適應陣列;有很大的差 亥糸統僅將刪接收轉放至最Α，並不會切會對盆他 =戶的干擾。因為本發明著手將對其他用 又^， 因此整個系統的容量也可以增加。卞擾巧考慮 在接收端的處理也是執行類似的結 =輯和實體方塊圖。發送端和上圖 ==數Λ選，需訊號功率 天線的輸人端。 其軸部地結合每—用戶來自不同 路方LUii設該頻道脈衝響應在上行通路方向及下行通 天绫二ί二:目此在上行通路或下行通路方向巾之複雜 ，一上行通路或下行通路方向。 是在又地2使用任何智慧型天線應用系統時，最好 疋在基地口w盗及基地台接收器都能實行本發明，藉以提供 Α ν7 日 iiitf勢。如同參照方程式1及方程式2之敘述，本發明 權i二要道每一天線的頻道脈衝響應。當頻道脈衝響應充分 天線帽每—™1之頻道脈衝㈣的精確響廡 非知處理的過程中獲得’不同標準^ 非曰慧型天線習知方式能用以獲得類似這類評估。 即從ϋ 1雙玉(FDD)系統中之發送器取得頻道脈衝響應（亦 二3 ΓΓ會用來作下行通路及上行通路發射，因此i 為，中’本發明於發送器部分之實行會有些困難度。 下扞分雙功⑽）》統巾’軸同㈣在上行通路和 Hit 1共享的’這鱗下行通路制從上行通i 評估之後，困難度會提升-些數量的5 “ΐ 推薦的UMTS w—cdma 之 τ_式之· 門或夠短以致於對於具有緩慢衰退如給入 還ΐ右言，該頻道評估對於—或多個時槽 緩慢衰退之頻道典型地是在微蜂巢或微微 手巢滅中才有。因此本發明特別適用於這些環境。 一 在具有多蜂巢環境之_罔路使用 會^ °在ΐ網路中，接收器之成效通常首要地 干擾限ΐ。;例之間的胞元間 制歸愛猶接你哭夕_朴友MUDS之處，该使用解相關/強 如下方ί呈式3 Γ ，八輸出端之有效訊號對雜訊比(SIR) σ2Η： 方程式3 資料 其中沒Α是[k，k]元件之ffi · fj 3 Α丨丄故& # 道狀態之胞元間配置及;竟所:定之= 車序歹二則 疋口為熱祕及就軒_造成之總辨，除^在非常大的 胞元中，胞元間雜訊就足以代表 方差(MMSE)型式接收器之_，^值丄該使用解最小均 (SIR)如下列方程式4所示··，、輸出鈿之有效訊號對雜訊比 SIR^se = —一_ ||//Η-σ2/]Μ^ 2 方程式4

J )U 其中I是與Η同維之同一矩陣。 從方程式3及4來看，當σ2逼近於雯 f艮二ί，減少胞元間干擾即是網路最重要二事。 干擾在σ趨近無科可由麵完全校正，這不 也^會配，過遽基本接收器的網路系統，其胞元内干擾 收值包含了胞元間干擾、熱頻道雜訊以及接 主雜訊：在這些組成中，胞元間干擾典型地是最 旦^工说’因此’減少胞元間干擾就對明顯地減低如σ2測 罝之總干擾功率有最大的影響。 間干在TDD系統中會特別大，其節點Bs明顯地干擾 元雜之麵續㈣，她的干就大小报小 微微蜂巢系統中是司空見慣的事。本發明理想地適 ，用於該環境中胞元間干擾之降低，藉由選擇地瞄準在那些胞 1 mu^ wtrus群組之發送器，該基地台明顯地減少任何 特疋方位能量發散之鮮，因此減少了總胞元間干擾。藉由限 制來自接收n㈣能量之角度範圍，基地台即能限制來自其他 ，兀之:擾對任何單一 WTRU接收器輸入訊號之影響，最終之成 效改善是很明顯的。舉例來說，減少一半進入解相關接收器之 胞兀間干擾可以增加3分貝的成效，MMSE接收器也有類似的效 果。 必須瞭解的是藉由習知技術，本發明理想地適合用以減低 胞元間干擾，特別是基地台明顯地經由選擇地瞄準干擾每一 WTRU之發送器來干擾位於或近於胞元邊緣之WTRUs接收器。天 線加權數之數量、產生複雜加權數之數量以及發送器和接收器 κ. Η. 2. 1 7 年月 日 精神和 3之數_依所_實行，科會鋒本發明之 【圖式簡單說明】 第1圖所示為一與本發明有關之蜂巢地區，其具有在盘一 一 WTRU連結之涵蓋地區之隔離區域。 一早 第2圖所示為-邏輯方塊圖，其係與本發明有 ，簡單智慧型天線程序。 之 第3圖所示為一實體方塊圖，其係與本發明有關之發送器之 簡單智慧型天線程序。 第4圖所示為一邏輯方塊圖，其係與本發明有關之接收器之 簡單智慧型天線程序。 第5圖所示為一實體方塊圖，其係與本發明有關之接收器之 簡單智慧型天線程序。 【主要元件符號說明】 24線性處理器 30天線陣列

Claims (1)

1. 更 I24Q5 財 94, 2. 17 年月曰I 十、申請專利範圍·· ’其包含： 1 ·種使用多用戶偵测以通訊之基地台 複數個天線； 一發送器，其包含： ，數個肋發送之平行資料訊號輸入； 複巧固加權數產生器用以製造複合加權值Wij索引，其係根據 巧數量及每-資料訊號，其巾*引i代表平行f料訊號輸入之 數篁，而索引j表示天線數量； 、，田至少一線性處理器用以處理該複合加權值，其係當將功率增 盈最大化 B 至要求點時，降低訊號貢獻之強度至非計畫點；以及 -向量增加n肋增加麟性處理H之輪㈣形細规 φ 衝響應資料供該複數個天線發送。 2益如申請專利範圍第㈣所述之基地台，其中該天線形成一智 心型天線，其係產生波束形成以回應該頻道脈衝響應資料。 3·如申請專利範圍第丨項所述之基地台，其中〗=曰3二、 4· 一種使用多用戶偵測之基地台，其包含： 複數個天線用以接收頻道脈衝響應資料之輸入； 一接收器，其包含： 複數個加權數產生器用以製造複合加權值Wij索引，其係根據 天線數量及每-資料訊號，其巾索引丨代表平行資料訊號輸入之 數量，而索引j表示天線數量； $至少一線性處理器用以處理該複合加權值，其係當將功率增 益最大化至要求點時，降低訊號貢獻之強度至^計S點；以^ 一多用戶偵測處理器，用以組合來自該天線之該二^訊號以 重建資料訊號。 5. 如申請專利範圍第4項所述之基地台，其中該天線形成一智 慧型天線，其係產生接收該頻道脈衝響應資料之智慧型天線。 6. 如申請專利範圍第4項所述之基地台，其中j = 3。 ' 7. —種用以減低基地台間之胞元間干擾之方法，1包含· 11 1240584 年 Η」 料為每-複數個來源於每—基地續存—組天線脈衝響應資 擾位於置胞元内選擇至少二平顏，#作對每—該複數個來源之干 料及每一來源之該平面點決定一組 當將於其他來源之該訊號降至零時，將一位 於母違複數個來源之訊號最大化；以及 f卢槪以觀該胞元分割，財加絲-來源訊 唬於其地區之強度並減低其於其他地區之強度。 7撕娜，其愉天線脈衝響應 扇路包含該 其他用戶及胞峨神最大化及將對 ΙϊίϋΠΓ項職之方法，其卜上行通路包含 被選擇⑽該所需訊號神最大化及將 對其他用戶及胞元之干擾最小化。 丄^申請專利範圍第7項所述之方法，其中一下行通路頻道及 =仃，賴道是相_ ’触錢加魏接著觀擇，其係 果自下行通路或上行通路之該組天線脈衝響應。 12. ^申請專利範圍第7項所述之方法該智慧型天線具 有至/二天線元件用以發送和接收。 12