信息处理设备和信息处理方法以及存储信息处理程序的非暂时性计算机可读介质

摘要

本发明的目的是即使传输路径估计值的质量差，也进行合适的波束形成。对于NT×NR组的接收到的信号进行传输路径估计，并且输出传输路径估计值。传输路径估计值划分成N组NT×M，并且计算关于各个传输路径估计值组的包括M行M列的协方差矩阵。在预定范围内以至少时间或频率中的一个对N个协方差矩阵进行平均（第一平均）。特征向量或特征向量等效基于N的各个平均输出而生成。在基站天线与终端天线之间的传输路径从特征向量或特征向量等效和传输路径估计值生成。计算关于生成的传输路径的协方差矩阵。在与第一平均不同的范围内对协方差矩阵平均（第二平均），并且通过合成生成的特征向量或特征向量等效来获得波束形成权重。

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用多个天线组的无线通信技术。

背景技术

在TDD（Time Division Duplex，时分双工）无线通信系统中，为 了提高无线特性，在信号的发送/接收中，存在使用通过特征值分解所 获得的特征向量来作为波束形成权重的情况。专利文献1和2公开了 一种技术，其是以将上行链路（从终端站到基站的通信线路）的接收 信号进行特征值分解，并利用其结果形成下行链路（从基站到终端站 的通信线路）的发送波束的方式实行信号处理。

而且，非专利文献1介绍了一种波束形成方法，其着眼于天线的 有相关性特性和非相关性特性。该专利文献示出了在如下假设下的 Grouped EBB（Eigenvalue-Based Beamforming：基于特征值分解的波束 形成）的实例：对于给定的天线，以线性阵列布置多个极化天线。

引用列表

专利文献

专利文献1：专利申请No.2006-504341的PCT国际公开的已公开 日文翻译

专利文献2：日本未审查专利申请公开号2008-533869

非专利文献

非专利文献1：3GPP contributed article R1-092811Potevio,“PMI  feedback mechanism analysis of dual layer beam-forming for TDD  system”

发明内容

技术问题

然而，其中在线性阵列中布置有多个极化的这样一种天线配置同 时具有有相关性特性和非相关性特性这两者。因此，存在不能通过在 非专利文献1中公开的Global-EBB处理的情况。具体地，当上行链路 的信号质量（例如SNR：信号功率与噪声功率比（Signal power to Noise  power Ratio），SIR：信号功率与干扰功率比（Signal power to Interference  power Ratio）和/或SINR：信号功率与干扰加噪声功率（Signal power to  interference plus noise power））较差时，易于出现生问题。为了提高信 号质量，对尽可能长的区间进行平均化。然而，存在这样一些情形： 在该处理期间，由于非相关性特性而消除了平均化结果，结果是，期 望的信号分量被衰减。结果，不能提高信号质量，因此不能进行最佳 传输。

在非专利文献1中公开的Grouped EBB+PMI（PMI：Precoding  Matrix Indicator，其为表示由终端站所选择的权重的指数）结构中，能 够将平均处理划分成有相关性部分和无相关性部分。然而，这基于来 自终端站的反馈。因此，在测量/反馈延时大的环境下，发生传输信道 特性的不一致，因此不能够达到最佳性能。而且，在未假定PMI传输 的环境的系统中，不能够进行无相关性天线之间的控制。因此，只能 实现平均的性能。

本发明的目的是要解决能够解决上述问题的技术。

解决问题的方案

为了实现上述目的，根据本发明的装置是：

一种信息处理设备，该信息处理设备包括N个天线子集（N是不 小于2的自然数），该N个天线子集每个都包括M个天线（M是不小 于2的自然数），从而总共包括NR个基站天线（NR=M×N），该信息 处理设备还包括：

传输信道估计单元，用于：对于NT×NR个（NT是不小于1的自 然数）接收信号的传输信道进行估计，并且因此输出NT×NR个估计的 传输信道值，所述NT×NR个接收信号通过用户终端的NT个终端天线 被输出并且通过所述基站天线被接收；

第一协方差矩阵生成单元，用于：将所述估计的传输信道值划分 成N组NT×M个估计的传输信道值，并且获得用于每个所述估计的传 输信道值组的协方差矩阵，该协方差矩阵具有M行N列；

第一平均化单元，用于：在预定范围上，对在所述第一协方差矩 阵生成单元中生成的N个协方差矩阵中的每一个以至少时间或频率进 行平均；

第一特征向量生成单元，用于：基于来自所述第一平均化单元的 N个输出的每一个，生成特征向量或特征向量等效；

组合信道生成单元，用于：从N个特征向量或特征向量等效的每 一个以及所述估计的传输信道值中生成在所述基站天线和所述终端天 线之间的传输信道；

第二协方差矩阵生成单元，用于：获得由所述组合信道生成单元 生成的组合传输信道的协方差矩阵；

第二平均化单元，用于：在与所述第一平均化单元中使用的所述 范围不同的范围上，对由所述第二协方差矩阵生成单元生成的所述协 方差矩阵进行平均；

第二特征向量生成单元，用于：基于来自所述第二平均化单元的 N个输出的每一个，输出至少一个特征向量或特征向量等效；以及

合成单元，用于：对由所述第一和第二特征向量生成单元生成的 所述特征向量或所述特征向量等效进行合成，从而获得波束形成权重。

为了实现上述目的，根据本发明的方法包括：

传输信道估计步骤，该传输信道估计步骤进行由NR（NR=M×N） 个基站天线接收的接收信号的传输信道估计，从而输出估计的传输信 道值；其中NR个基站天线包括N个天线子集（N是不小于2的自然 数），该N个天线子集的每一个都包括M个天线（M是不小于2的自 然数）；

第一协方差矩阵生成步骤，该第一协方差矩阵生成步骤将所述估 计的传输信道值划分成N组，并且对于所述估计的传输信道值组的每 一个，获得具有M行和N列的协方差矩阵；

第一平均化步骤，该第一平均化步骤在预定范围上对每个所述生 成的协方差矩阵以至少时间或频率进行平均；

第一特征向量生成步骤，该第一特征向量生成步骤基于在所述第 一平均步骤中获得的N个输出的每一个，生成特征向量或特征向量等 效；

组合信道生成步骤，该组合信道生成步骤从N个特征向量或特征 向量等效以及所述估计的传输信道值中生成在所述基站天线和终端天 线之间的传输信道；

第二协方差矩阵生成步骤，该第二协方差矩阵生成步骤获得对于 在所述组合信道生成步骤中生成的组合传输信道的协方差矩阵；

第二平均化步骤，该第二平均化步骤在与所述第一平均化步骤中 使用的所述范围不同的范围中，对于在所述第二协方差矩阵生成步骤 中生成的协方差矩阵进行平均；

第二特征向量生成步骤，该第二特征向量生成步骤基于在所述第 二平均步骤中导出的N个平均值的每一个，输出至少一个特征向量或 特征向量等效；以及

合成步骤，该合成步骤对在所述第一和第二特征向量生成步骤中 生成的特性向量或特征向量等效进行合成，从而获得波束形成权重。

为了实现上述目的，根据本发明的一种存储程序的非暂时性计算 机可读介质，该非暂时性计算机可读介质存储使计算机执行下述步骤 的程序：

传输信道估计步骤，该传输信道估计步骤进行由NR（NR=M×N） 个基站天线接收的接收信号的传输信道估计，从而输出估计的传输信 道值；其中NR个基站天线包括N个天线子集（N是不小于2的自然 数），该N个天线子集的每一个都包括M个天线（M是不小于2的自 然数）；

第一协方差矩阵生成步骤，该第一协方差矩阵生成步骤将所述估 计的传输信道值划分成N组，并且对于所述估计的传输信道值组的每 一个，获得具有M行和N列的协方差矩阵；

第一平均化步骤，该第一平均化步骤在预定范围上对每个所述生 成的协方差矩阵以至少时间或频率进行平均；

第一特征向量生成步骤，该第一特征向量生成步骤基于在所述第 一平均步骤中获得的N个输出的每一个，生成特征向量或特征向量等 效；

组合信道生成步骤，该组合信道生成步骤从N个特征向量或特征 向量等效以及所述估计的传输信道值中生成在所述基站天线和终端天 线之间的传输信道；

第二协方差矩阵生成步骤，该第二协方差矩阵生成步骤获得对于 在所述组合信道生成步骤中生成的组合传输信道的协方差矩阵；

第二平均化步骤，该第二平均化步骤在与所述第一平均化步骤中 使用的所述范围不同的范围中，对于在所述第二协方差矩阵生成步骤 中生成的协方差矩阵进行平均；

第二特征向量生成步骤，该第二特征向量生成步骤基于在所述第 二平均步骤中导出的N个平均值的每一个，输出至少一个特征向量或 特征向量等效；以及

合成步骤，该合成步骤对在所述第一和第二特征向量生成步骤中 生成的特性向量或特征向量等效进行合成，从而获得波束形成权重。

发明的有益效果

根据本发明，即使当用于上行链路的估计的传输信道值的质量差 时，也能够形成最佳波束。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一示例性实施例的信息处理设备的构 造的方框图；

图2是示出根据本发明的第二示例性实施例的信息处理设备的构 造的方框图；

图3是用于说明根据本发明的第二示例性实施例的信息处理设备 的前提技术的方框图；

图4示出根据本发明的第二示例性实施例的信息处理设备的天线 构造；以及

图5示出根据本发明的第二示例性实施例的过度功率检测单元的 构造。

参考标号列表

201 波束形成权重生成单元

202 功率调节单元

203 传输数据生成单元

204 数据信道生成单元

212 传输信道估计单元

213 协方差矩阵生成单元（有相关性信道协方差矩阵生成单元）

214 平均化单元（用于有相关性信道协方差矩阵）

215 特征值分解单元（M×N）

216 复数乘法单元

217 组合信道生成单元

218 协方差矩阵生成单元（用于组合信道）

219 平均化单元（用于组合信道协方差矩阵）

220 特征值分解单元（M×N）

221 频率映射单元

222 过度功率检测单元

235 IFFT单元

具体实施方式

下面，参考附图以详细的方式说明作为实例的根据本发明的示例 性实施例。然而，在下面示出的示例性实施例中描述的部件仅仅是实 例，不将本发明的技术范围限定于那些实施例。

<第一示例性实施例>

参照图1，描述作为根据本发明第一示例性实施例的信息处理设备 100。信息处理设备100是包括N个子集（N是不小于2的自然数）的 信息处理设备，该N个子集的每一个具有M个天线（M是不小于2的 自然数），因此总共包括NR个基站天线（注意：NR=M×N）。

信息处理设备100包括传输信道估计单元101、第一协方差矩阵生 成单元102、第一平均化单元103和第一特征向量生成单元104。而且， 信息处理设备100还包括：组合信道生成单元105、第二协方差矩阵生 成单元106、第二平均化单元107、第二特征向量生成单元108和组合 单元109。

传输信道估计单元101对于NT×NR个接收信号（NT是不小于1 的自然数）进行传输信道估计，由此输出NT×NR个估计的传输信道值； 该NT×NR个接收信号是由用户终端的NT个终端天线输出，并且通过 基站天线接收的。

第一协方差矩阵生成单元102将所述估计的传输信道值划分成N 个组（每个组有NT×M个所述估计的传输信道值），并且对于每个该 估计的传输信道值组获得具有M行和N列的协方差矩阵。

第一平均化单元103对由协方差矩阵生成单元102生成的N个协 方差矩阵的每一个，以至少时间或频率进行平均。

第一特征向量生成单元104基于来自第一平均化单元103的N个 的输出的每一个，输出特征向量或特征向量等效（eigenvector  equivalent）。

同时，组合信道生成单元（composite channel generation unit）105 从N个特性向量或特征向量等效的每一个和所述估计的传输信道值 中，生成在基站天线和终端天线之间的传输信道。

第二协方差矩阵生成单元106获得用于由所述组合信道生成单元 105生成的所述组合传输信道的协方差矩阵。

在与第一平均化单元107中使用的范围不同的范围中，第二平均 化单元107对由第二协方差矩阵生成单元106生成的协方差矩阵进行 平均化。

第二特征向量生成单元108基于来自第二平均化单元107的N个 输出的每一个，输出至少一个特征向量或特征向量等效。

组合单元109将由第一特征向量生成单元104与第二特征向量生 成单元108生成的特征向量或特征向量等效进行组合，从而获得波束 生成权重。

根据该示例性实施例，能够进行用于提高波束形成权重的信号质 量的平均化。而且，通过防止由于在较长区间上进行平均化而导致的 期望信号的分量的衰减，并且通过抑制传输功率波动，能够实现优异 的波束形成控制。结果，能够提高接收信号质量。

<第二示例性实施例>

参照图2，说明作为根据本发明的第二示例性实施例的信息处理设 备200。该信息处理设备200是布置在基站中的装置，该基站包括N 个天线子集（N是不小于2的自然数），每个该天线子集都包括M个 天线（M是不小于2的自然数），从而该基站总共包括NR个基站天 线（注意：NR=M×N）。信息处理设备200利用TDD（时分双工）技 术进行通信。本实施方式的特征在于有关平均化技术以及无相关性天 线之间的波束控制的公开，它们是针对解决以具有有相关性特性和非 相关性特性的天线为前提的波束形成控制中的低质量信号的问题。

（硬件配置）

如图2所示，信息处理设备200包括针对每个用户的波束形成权 重生成单元201、针对每个天线的功率调节单元202、针对每个天线的 调制单元203以及针对每个用户的数据信道生成单元204。

波束形成权重生成单元201包括：传输信道估计单元（UL信号） 212、协方差矩阵生成单元（Cover.Mat）213、平均化单元（AV.1）214、 特征值分解单元（EVD）215以及复数乘法单元216。协方差矩阵生成 单元213、平均化单元214以及特征值分解单元215构成了用于有相关 性部分的一组处理。因此，这些计算单元的必要数量等于假想的无相 关性天线的数量（例如，在图2中是两个）。即，每个都由协方差矩 阵生成单元213、平均化单元214、特征值分解单元215以及复数乘法 单元216构成的预备单元的数量等于假想的无相关性天线的数量。在 该示例性实施例中，设置了两个这样的预备单元。

而且，波束形成权重生成单元201包括组合信道计算单元（组合 信道）217、协方差矩阵生成单元218、平均化单元219以及特征值分 解单元220。组合信道计算单元217接收特征向量，每个该特征向量都 是利用针对每个天线子集的平均值而获得的。设置在装置中的波束形 成权重生成单元201的数量等于用户的数量。

而且，功率调节单元202包括频率映射单元（频率映射）221、过 度功率检测单元（增益检测）222以及复数乘法单元226。

而且，调整单元203包括：频率映射单元221、IFFT235以及复 数乘法单元236。应注意的是，传输信道估计单元212对NT×NR个接 收信号进行传输信道估计（NT是不小于1的自然数），并输出NT×NR 个估计的传输信道值，所述NT×NR个接收信号是通过用户终端的NT 个终端天线输出、并且被基站天线接收的。

协方差矩阵生成单元213将从传输信道估计单元212输出的估计 的传输信道值划分成N组NT×M个估计的传输信道值，并且获得一协 方差矩阵，该协方差矩阵针对每个估计的传输信道值组具有M行和N 列。

平均化单元214对由协方差矩阵生成单元213生成的N个协方差 矩阵的每一个，以至少时间或频率进行平均。

特征值分解单元215对来自平均化单元214的N个输出中的每一 个进行特征值分解，从而输出N个第一特征向量，该N个第一特征向 量的每一个都由M个元素（element）组成。

组合信道计算单元217从N个特征向量的每一个以及估计的传输 信道值中，生成在基站天线和终端天线之间的传输信道。

协方差生成单元218获得针对由组合信道计算单元217生成的组 合传输信道的协方差矩阵。

平均化单元219在与平均化单元215中使用的范围不同的范围中， 对由第二协方差矩阵生成单元生成的协方差矩阵进行平均。

特征值分解单元220对来自平均化单元219的输出进行特征值分 解，从而输出至少一个第二特征向量。

复数乘法单元216对在特征值分解单元215和220中获得的第一 和第二特征向量执行复数乘法，从而获得波束形成权重。

（操作）

下面，说明在上行链路信号被从终端发送到基站，并且该上行链 路信号的传输信道能够被估计的情况下，信息处理设备200的操作。 如图4所示，基站的天线结构包括由相关性天线401（4个，M=4）以 及假想的无相关性天线402（2个，N=2；即，两个天线子集），因此 在该示例性实施例中总共M×N=8。在图4中，部件402是支撑天线组 （=有相关性子集）的支撑件。在该实例中，四个天线构成一个子集， 并且它们以0.5倍波长的间隔布置在每个子集内。与相邻子集的距离可 以是四个波长、十个波长等。假定它们是极化天线，子集彼此相交并 且形成XXXX形状。请注意，X与X之间的距离是0.5倍波长。有相 关性组之间的角度是+45度或-45度。请注意，虽然将无相关性波长设 定成0.5倍波长，但它可以是0.7倍波长。

在波束形成权重生成单元201中，传输信道估计单元212利用在 基站中接收到的上行链路接收信号，进行与接收天线的数目相等次数 的传输信道估计。将结果供给到协方差矩阵生成单元213

作为特征值分解单元215的N（=2）个输出，每个都由M（=4） 元素构成的特征向量（=对应于通过以降序重新布置特征值而获得的最 大特征值的特征向量）被输出并且供给到组合信道计算单元217。

组合信道计算单元217接收N（=2）个特征向量，并且还从传输 信道估计单元212接收NR（=8）个估计的传输信道值。当接收到这些 输入时，组合信道计算单元形成由NT×N个（当终端进行两个天线传 输时，=2×2；或者，当终端进行一个天线传输时，=1×2）复数矩阵构 成的组合信道，并且将该形成的组合信道供给到协方差生成单元218。 请注意，该组合信道是由无相关性天线而产生的虚拟接收信道，并且 该组合信道作为最大数量而存在于整个系统带宽上。

对于输入信号，协方差矩阵生成单元218计算N×N个（=2×2，并 且不依赖于终端天线的数量）协方差矩阵，并且将该计算的协方差矩 阵供给到平均化单元219。平均化单元219对这些协方差矩阵进行平均， 并且将平均的协方差矩阵供给到特征值分解单元220。特征值分解单元 220进行特征值分解。请注意，由于输入是N×N个（=2×2），所以最 多能够输出NT种（=2）特征向量。元素的最大数目是NT而不是N的 原因是：当NT=1时，N×N个协方差矩阵的秩数（number of ranks）变 成1。因此，即使当输入是2×2时，仅能够获得一种有效特征向量。

特征值分解单元220的输出取决于终端的传输天线的数量，并且 该输出变成每个都由N个（=2）元素构成的NT种第二特征向量。该 第二特征向量和从特征值分解单元215获得的特征向量在复数乘法单 元216中相乘。

结果，每个都由M个（=4）元素构成的有相关性信道向量与每个 都由N个（=2）元素构成的无相关性信道向量合成。因此，完成了对 应于总共MR个（=8）天线的权重。请注意，在图2中的波束形成权 重的维（demension）是（MR个（=8）天线）×（系统带宽）。也就是 说，尽管在图2中将针对每个用户的波束形成权重生成单元201的输 出标示为一个，通过它传播的信号是（MR个（=8）天线）×（系统带 宽）个。严格地说，所述系统带宽是通过将整个带宽以针对波束形成 权重的一个带宽单位划分而获得的数。

将对应于系统带宽的波束形成权重供给到针对功率调节单元202 的每个天线的频率映射单元221。该处理进行的次数（Nu）等于对其 应当生成波束形成权重的用户的数目。即，波束形成权重生成单元201 的数量是Nu个。

以每一天线为基准，将每一个权重生成结果都供给到功率调节单 元202的频率映射单元221。该频率映射单元221对应于在OFDM （Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）中的子 载波映射。在整个系统频带上，通过频率映射单元221定义哪个用户 的哪个波束形成权重占用哪个频带。将结果发送到过度功率检测单元 222，并且获得用于纠正过度功率的增益。通过使用该增益，复数乘法 器（或者，可能是乘法器）226进行电平调节。

对于生成波束形成权重的系统，已经进行了上述说明。同时，在 传输数据生成单元（在该实例中，根据各种通信标准，包括纠错编码 和其他信号处理）203中生成针对每个用户的传输数据。

传输数据生成单元203包括频率映射单元231和IFFT（Inverse Fast  Fourier Transform，快速傅里叶逆变换）单元235。频率映射单元231 进行将每个用户的传输数据到频率域上的映射。随后，在复数乘法单 元236中乘以波束形成权重，然后，在IFFT单元235中完成OFDM调 制。通过利用该结果，进行诸如循环前缀的添加和到射频的上变频的 额外信号处理，并且从每个天线发射传输信号。

（与前提技术的比较）

图3示出作为该示例性实施例的前提技术的波束形成权重生成单 元301的构造。如图3所示，波束形成权重生成单元301包括传输信 道估计单元（UL信号）312、协方差生成单元（Covar.Mat）313、特 征值分解单元（EVD）315以及复数乘法单元316。协方差矩阵生成单 元313和特征值分解单元315构成用于有相关性部分的一组处理。因 此，这些计算单元的必要数量等于假想的无相关性天线的数量（例如， 在该实例中是两个）。即，每个都由协方差矩阵生成单元313、特征值 分解单元315和复数乘法单元316构成的预备单元（prepared unit）的 数量等于假想的无相关性天线的数量。

而且，波束形成权重生成单元301还包括PMI（precoding matrix  indicator，预编码矩阵指示）表350。该PMI（预编码矩阵指示）表示 分配给波束形成权重的数字，对于该数字不进行振幅控制；在终端和 基站之间已知所述波束形成权重，并且所述波束形成权重由有限数量 的波束形成权重构成。因此，如果能够将最佳PMI反馈作为在终端中 的测量结果，则即便在图3所示的构造中也能够形成最佳波束。然而， 对于由有限数量的权重构成并且不存在振幅分量的权重，基本上不能 期望最佳波束的形成。

相比之下，根据图2中所示的该示例性实施例的构造，平均化单 元214的存在能够在其中上行信号的质量差的环境中提高接收传输信 道质量。同时，通过利用与组合信道权重生成（217至220）相关的一 系列模块来进行用于组合信道的特征值分解，也获得用于组合信道的 最佳波束权重。即，由特征值分解获得的波束形成权重变成最佳传输。

而且，在平均化单元219中，能够进行这样的处理：当上行链路 信号的信号质量差时，增加平均化时间常数，而当信号质量高时，减 少该平均化时间常数。

（利用表达式的说明）

接着，利用表达式以详细的方式描述上述处理。而且，为了更容 易的理解，利用在的上面说明中使用的具体值作为实例进行下面说明。

假定对应于总共两个传输天线的上行链路传输信号能够在基站中 从终端站接收。结果，对于上行链路信号传输信道估计，使用2×8复 数矩阵（在该实例中，主要目的是形成波束，而不考虑频率域的扩展）。 该2×8复数矩阵被分割为有相关性天线部分。即，满足下面的表达式。

[表达式1]

H_2×8＝[H_A H_B]

在该表达式中，HA和HB的每个是2×4复数矩阵。即，原始2×8 传输信道被分成天线子集A和天线子集B。

对于每个天线子集，获得协方差矩阵并且进行平均。而且，进行 特征值分解。结果，获得用于各个天线子集的特征向量VAP和VBP。 请注意，每个特征向量是4×1复数矩阵。请注意，存在用于平均的多 种方法。当使用就时间而言在长区间上的平均时，应该根据信号质量 状态来选择平均化方法。优选实施例的实例是在整个频带上进行简单 的加法平均（simple addition averaging）。请注意，当终端站分割整个 带宽并且在较长时间上进行整个频带的上行链路信号传输时，该平均 方法也需要单独的检验（期望的是，考虑到终端站的移动速度，进行 权重平均）。

接下来，以下面的方式获得组合信道Htmp。

[表达式2]

$H_{\mathrm{tmp}}=\left(\begin{array}{cc}{H}_A{V}_{\mathrm{AP}}& H_B{V}_{\mathrm{BP}}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{cc}{h}_{a0}& h_{b0}\\ h_{a1}& h_{b1}\end{array}\right)$

在该表达式中，hxy表示从第x个天线子集中的终端站天线编号y 获得的组合传输信道。如下面所示，获得用于该组合传输信道的协方 差矩阵R2×2。在下面的表达式中，*是表示复数共轭的操作符。

[表达式3]

$R_{2x2}=\left(\begin{array}{c}{V}_{\mathrm{AP}}^H{H}_A^H\\ V_{\mathrm{BP}}^H{H}_B^H\end{array}\right)\left(\begin{array}{cc}{H}_A{V}_{\mathrm{AP}}& H_B{V}_{\mathrm{BP}}\end{array}\right)=$

$\left(\begin{array}{cc}{\left|h_{\mathrm{ao}}\right|}^2+{\left|h_{a1}\right|}^2& h_{\mathrm{ao}}^{*}{h}_{b0}+h_{a1}^{*}{h}_{b1}\\ h_{a0}{h}_{\mathrm{bo}}^{*}+h_{a1}{h}_{b1}^{*}& {\left|h_{\mathrm{bo}}\right|}^2+{\left|h_{b1}\right|}^2\end{array}\right)$

接着，对该协方差矩阵进行平均化。将该平均化范围定义为子带。 即，将整个系统带分割成多个子带，并且对于每个子带计算波束形成 权重。在下文中，示出平均化的实例。在下面的表达式中，RBno是在 子带内确定频率位置的RB（Resource Block，资源块）指数。

[表达式4]

$\overline{R_{2\times 2}}=\frac{1}{\mathrm{SBsize}}\underset{\mathrm{RBno}}{\overset{\mathrm{SBsize}}{\Sigma }}{R}_{2\times 2}$

接着，在该协方差矩阵上进行特征值分解。特征值分解如下所示。

[表达式5]

$\overline{R_{2\times 2}}=V_2{D}_2^2{V}_2^H=\left(\begin{array}{cc}{V}_{2\left(00\right)}& V_{2\left(01\right)}\\ V_{2\left(10\right)}& V_{2\left(11\right)}\end{array}\right)D_2^2{V}_2^H$

在该表达式中，V2表示2×2复数矩阵表达式（或者特征向量）的 右奇异向量（right singular vector）；D2表示2×2实数对角矩阵的奇异 值矩阵（singular value matrix）；而v2（xy）表示右奇异向量（或特征 向量）的每个元素。在上述表达式中，假定已经完成了以奇异向量（或 特征值）的降序的重新布置，右奇异向量（或者特征向量）的行表示 用于获得组合信道（组合传 输信道）的最大功率（=最大特征值）的向量。即，右奇异向量（或特 征向量）的行（row）表示在组合信道中的最佳权重。

结果，获得如下所示的最终波束形成权重V8×1。

[表达式6]

第一层：V_8×1，0＝[v₂₍₀₀₎V_AP v₂₍₁₀₎V_BP]^T

第二层：V_8×1，1＝[v₂₍₀₁₎V_AP v₂₍₁₁₎V_BP]^T

在该表达式中，第一层和第二层对应于组合传输信道的秩（rank）， 并且表示在MIMO（Multiple Input Multiple Output，多输入多输出）复 用传输中的预编码权重或者在具有基于两流传输的波束形成权重的两 层传输时的权重。在一层传输的情况下，使用对于第一层的权重。

（过度功率纠正处理）

下面，说明在过度功率检测单元222中进行的过度功率纠正处理。 通常，在基于特征向量的信号传输中不保证每个天线的传输功率。即， 存在这样一些情况：某一或某些天线的权重变成零，并且所有功率集 中在其他天线上。在这样的情况下，通常，在为每个天线布置的传输 单元中，进行限幅功能（clipping function）（=当传输幅度超过一定水 平时，将传输幅度限定到一固定水平的功能）的操作，以防止设置在 每个天线中的传输功率放大器的故障。因此，即使防止了传输功率放 大器的故障，信号质量也大幅降低。为了避免该情况，进行其中考虑 了过传输功率的控制。

在图2中示出的频率映射单元221中，为每个频带确定用户的权 重，其中对该用户要进行传输。在此之后，在过度功率检测单元222 中计算整个带宽上的总功 率。图5示出了该过度功率检测单元222的详细构造。

过度功率检测单元222包括功率总和计算单元501以及纠正值计 算单元502。功率总和计算单元501获得用于每个基站天线的波束形成 权重的功率总和。当该功率总和超过最大允许功率值并且因此变成过 度功率时，纠正值计算单元502从所述功率总和与标准功率值之间的 功率差中获得用于每个基站天线的纠正值。然后，在乘法单元226中， 将波束形成权重乘以在纠正值计算单元502中获得的所述纠正值。

通过利用表达式，能够通过下述表达式计算每个天线的总功率。

[表达式7]

$P_{\left(p\right)}=\underset{u}{\overset{N_{\mathrm{UB}}}{\Sigma }}\underset{L}{\overset{N_L}{\Sigma }}\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{SB}}}{\Sigma }}{\left|w_{\left(u\right),\left(p\right),\left(L\right),\left(m\right)}\right|}^2{P}_{\mathrm{PDSCH},(u,L,m)}$

在该表达式中，p表示天线数量；NUE表示在帧定时进行传输的 用户的数量；而NL表示待发送的层的数量。请注意，满足NL≤2。此 外，w(u)、(p)、(L)、(m)表示波束形成权重；NSN表示子带的数量； 而L表示层数。PPDSCH,(u,L,m)表示分配到被称作“PDSCH”的数据 信道的功率，并且可以从一个用户到另一个用户而改变。另外，存在 的子带区域可以根据用户而改变。此外，层数也可以根据用户而改变。

上述功率计算的结果是，根据用户/或频带的数量进行平均化。即， 存在这样的本质可能性：在其中存在一个用户的某些子带上，每个天 线的功率分布变得不平衡。然而，在多个用户和/或多个子带的情况下， 所述不平衡被平均化。即，减小了过度功率的幅度。然而，无需赘言， 这并不意味着通过单独进行这样的操作而使所有的天线都具有相同的 功率。因为由上述表达式7来确定所述过度功率，所以获得接下来应 该纠正的功率的量。如下面所述，获得纠正功率增益（gain）。

[表达式8]

$g_{E\times \mathrm{PC},\left(p\right)}=\mathrm{sqrt}\left\{\frac{\underset{u}{\overset{N_{\mathrm{UE}}}{\Sigma }}\underset{L}{\overset{N_L}{\Sigma }}\underset{m}{\overset{N_{\mathrm{SB}}}{\Sigma }}\frac{1}{M_R}{P}_{\mathrm{PDSCH},(u,L,m)}}{P_{\left(p\right)}}\right\}$

根据上面所示的表达式的分数分子，当不存在波束形成权重时， 将总功率的1/MR分配给每个MR天线。即，这意味着所有的天线具有 相同的功率。而且，利用分数分母的每个天线的功率执行归一化，使 得完成功率。利用上面的表达式8的增益，整个频带被应被服务的用 户占用。而且，当分配到每个用户的数据信道的功率（=PDSCH功率） 不是低的时，能够通过上述增益解决在现有技术中出现的过度功率的 问题。另一方面，例如，当在系统频带中存在其中没有用户的带时， 上面所示的表达式8是不完美的。即，即便总功率是小的，也执行归 一化（normalization）。为了避免像这样的状态，定义下面所述条件， 用于运用功率归一化。

[表达式9]

$g_{E\times \mathrm{PC},\left(p\right)}=$