CN100581075C - Mimo系统中下行链路控制信号的发送方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在采用多个发送天线和多个接收天线的MIMO通信系统中用于发送下行链路控制信号的发送方法，其中通过一个下行链路控制信号发送信道，利用不同控制信号，发送多个发送天线发送的每个数据。通过将诸如每个发送天线的不同调制方法和OVSF编码数量的控制信息发送端移动台，在MIMO通信系统中用于发送下行链路控制信号的发送方法可以有效发送和接收数据。此外，该控制信号与传统HSDPA系统采用的控制信号相同，因此，可以向后兼容。此外，该发送方法不仅可以应用于由一个分组构成、被发送到每个天线的数据，而且可以应用于由多个分组构成、被发送到每个天线的数据。

Description

MIMO系统中下行链路控制信号的发送方法

技术领域

本发明涉及MIMO系统下行链路控制信号的发送方法，通过从每个发送天线将涉及调制方法和OVSF编码的不同控制信息发送到移动台，该发送方法可以发送/接收数据。

背景技术

已知MIMO通信系统在执行发送/接收数据操作方面优于单一天线系统，即，一个天线对一个天线，或者一个天线对多个天线。为了使MIMO通信系统执行改进的操作，在充足的散射环境下，发送到多个接收天线的多个信号不得互相相关。然而，如果信号互相完全不相关，则MIMO系统的操作能力也会降低。下面将说明根据相关技术的MIMO通信系统的一个实施例。

图1是根据相关技术的MIMO通信系统中的垂直贝尔实验室分层空时(V-BLAST)系统的结构的示意图。

下面将参考图1说明根据相关技术的MIMO通信系统中的垂直贝尔实验室分层空时(V-BLAST)系统的结构。

V-BLAST是一种包括多个发送/接收天线的MIMO通信系统，其中M个天线用于发送端，而N个天线用于接收端，条件是M≤N。

在发送端，将不同的信号发送到各个天线，以便可以分别从各个发送天线将顺序产生的数据发送到各个接收天线。为此，各个发送数据11通过矢量编码器10，即，通过串行-并行电路，以将顺序产生的数据并行发送到各个天线。发送到各个天线的数据的调制方法和信道编码数量可以设置成不同。信道编码表示具有正交特征的编码，例如，OVSF编码。

如果使用多个发送天线12，则在不执行附加信号处理，或者不使用空时编码的状态下，可以将不同信号发送到不同天线。也就是说，在发送端不执行可提高发送数据质量的附加信号处理。

也就是说，在发送端，从各个天线发送不同信号，而在接收端，利用附加算法，通过每个接收天线接收多个发送的信号。接收端正确检测从每个天线发送的信号。图1所示的接收端V-BLAST信号处理器18示出用于检测接收端的M个天线分别发送的多个信号的信号处理单元。

下面将更详细说明V-BLAST系统的操作过程。在不执行附加信号处理，或者不使用空时编码的情况下，对于从每个发送天线输入的数据，V-BLAST系统的发送端发送不同信号。

每个天线的调制方发和诸如OVSF编码的信道编码的数量可以设置成不同。

也就是说，如果从发送端天线发送的下行链路信道状态良好，则利用许多OVSF编码发送QAM调制方法和高编码速率的数据。相反，如果信道状态不好，则利用较少的OVSF编码发送QPSK调制方法和低编码速率的数据。

通过使所设置的每种调制方法或者OVSF编码的数量不同，发送端对要通过每个天线发送的每个不同信号进行处理，然后，通过正确的信号处理，接收端检测各个发送天线发送的各个不同信号。

在接收端执行信号处理过程包括：在检测到特定发送天线发送的信号时，将从另一个发送天线发送的信号看作干扰信号，对于从每个发送天线发送的每个信号，计算接收端的接收阵列天线的加权矢量，消除先前在接收端检测到的信号的影响。在接收端执行信号处理过程还包括：以信号与干扰噪声的比更大的顺序检测从每个发送天线发送的信号。

如上所述，如果每个发送天线具有不同的调制，编码速率以及OVSF的数量，则必须通过下行链路，将信息发送到移动台。

在传统的高速下行链路分组接入(HSDPA)系统中，通过HSDPA共享控制信道(HS-SCCH)将信息发送到移动台。然而，在HSDPA系统中，不同于MIMO系统，不构造多个发送/接收天线，因此，通过HS-SCCH，仅将信息发送到一个天线。相反，在MIMO系统中，多个发送天线可以采用不同的调制，编码速率，OVSF数量等，因此，对于每个天线都需要控制信号。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在采用多个发送天线和多个接收天线的MIMO通信系统中用于下行链路控制信号的发送方法，该方法包括：在发送中，利用通过一个下行链路控制信号发送信道的不同控制信号，发送从多个发送天线中的每一个所发出的每个数据，其中控制信号是关于每个发送天线的调制方法或者信道编码数量的信息，该信道编码具有正交特征，其中下行链路控制信号发送信道被分割为区段，每个区段包括被分配了每个发送天线的调制方法的位的字段和被分配了信道编码位的字段，其中，如果调制方法的数量是X，则将与大于或者等于log₂X值的整数中的最小值相对应的位数分配作为控制信号，而将表示被分配了信道编码的信道编码树的开始点和结束点的位分配作为信道编码位，其中，该区段的总数等于发送天线总数，而且将每个发送天线的控制信息分配给每个区段，从而发送该控制信号。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种在采用多个发送天线和多个接收天线的MIMO通信系统中用于下行链路控制信号的发送方法，该方法包括：利用通过一个下行链路控制信号发送信道的不同控制信号，从多个发送天线中的每一个发送数据，其中该控制信号是关于每个发送天线的调制方法或者信道编码数量的信息，该信道编码具有正交特征，其中该下行链路控制信号发送信道被分割为多个区段，每个区段包括被分配了每个发送天线的调制方法的位的字段和被分配了信道编码位的字段，其中，如果不通过特定发送天线发送数据，则将在发送端和接收端设置的任意值分配作为特定发送天线的信道编码位。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种在采用多个发送天线和多个接收天线的MIMO通信系统中用于下行链路控制信号的发送方法，该方法包括：在发送中，利用通过与多个发送天线的数量相对应的下行链路控制信号发送信道的不同控制信号，发送从多个发送天线中的每一个所发出的每个数据，其中该控制信号是关于每个发送天线的调制方法或者信道编码数量的信息，该信道编码具有正交特征，其中每个下行链路控制信号发送信道包括被分配了每个发送天线的调制方法的位的字段和被分配了信道编码位的字段，其中，如果调制方法的数量是X，则将与大于或者等于log₂X值的整数中的最小值相对应的位数分配作为控制信号，而将表示被分配了信道编码的信道编码树的开始点和结束点的位分配作为信道编码位，其中该下行链路控制信号发送信道被提供有每个发送天线的控制信息。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种在采用多个发送天线和多个接收天线的MIMO通信系统中用于下行链路控制信号的发送方法，该方法包括：利用通过与多个发送天线的数量相对应的下行链路控制信号发送信道的不同控制信号，从多个发送天线中的每一个发送数据，其中该控制信号是关于每个发送天线的调制方法或者信道编码数量的信息，该信道编码具有正交特征，其中每个下行链路控制信号发送信道包括被分配了每个发送天线的调制方法的位的字段和被分配了信道编码位的字段，其中，如果不通过特定发送天线发送数据，则将在发送端和接收端设置的任意值分配作为特定发送天线的信道编码位。

在结合附图阅读时，根据下面对本发明所做的详细说明，本发明的上述以及其他目的、特征、方面和优点更加显而易见。

附图说明

所包括的附图有助于进一步理解本发明，而且附图引入本说明书、构成本说明书的一部分，它示出本发明实施例，而且它与说明一起用于解释本发明原理。

在附图中：

图1是根据相关技术的MIMO通信系统中的垂直贝尔实验室分层空时(V-BLAST)系统的结构的示意图；

图2是示出通用HSDPA系统的信道结构的原理图；

图3是示出根据本发明一个实施例的MIMO系统中的下行链路控制信号的发送信道的示意图；以及

图4是示出根据本发明另一个实施例的MIMO系统中的下行链路控制信号的发送信道的示意图。

具体实施方式

将详细说明本发明的优选实施例，附图示出其例子。

本发明提供了一种多个天线用于发送端和接收端的MIMO通信系统中的信号发送方法。

在说明本发明前，先说明根据相关技术的高速下行链路分组接入(HSDPA)系统以及该系统的信道结构。HSDPA系统表示数据发送方法，该数据发送方法包括：HSDPA下行链路共享信道(HS-DSCH)，即，支持通用移动电信系统(UMTS)的通信系统的的高速下行链路分组数据的下行链路数据信道；和与该HS-DSCH相关的控制信道，即，HSDPA共享控制信道(HS-SCCH)。

HSDPA系统不仅可以快速提供分组数据业务，而且可以快速提供通过变更为网间协议分组提供的声音业务。为此，需要诸如自适应调制与编码(AMC)，混合式自动请求重发(HARQ)等的许多功能。AMC是根据在移动台收到的信号质量和信道条件，改变要发送的信号的调制与编码速率的方法。也就是说，AMC是用于对靠近基站的移动台分配较高调制与编码速率，而对远离基站的移动台分配较低调制与编码速率的方法。该方法根据数据的数量和无线环境改变发送端数据的调制方法和编码方法。当前采用4，16QAM的调制方法。

HARQ方法包括追赶组合方法(chase combining method)和增量冗余方法，其对ARQ功能增加了前向纠错(FEC)功能，用于在收到的数据有错误的情况下重新发送数据。HSDPA系统中采用的ARQ方法是IR方法。

HSDPA系统不仅应用HS-DSCH，而且应用控制信道。控制信道必须包括用于发送HSDPA系统控制消息的信道，即，HS-SCCH。

图2是示出通用HSDPA系统的信道结构的原理图。

参考图2，参考编号21表示下行链路共享信道(DSCH)时隙格式的一个时隙。

通用HSDPA系统的信道结构由HSDPA下行链路共享信道(HS-DSCH)22和与该HS-DSCH 22相关的控制信道，即，HSDPA共享控制信道(HS-SCCH)23构成。在每个时隙的边界互相一致的状态下，不发送HS-DSCH 22和HS-SCCH 23，而在HS-DSCH 22的一个时隙与HS-SCCH 23的一个时隙重叠的状态下，发送HS-DSCH 22和HS-SCCH 23。因此，三个时隙中位于后边的HS-SCCH 23的一个时隙与三个时隙中位于前边的HS-DSCH 22的一个时隙互相重叠，以便始终在HS-DSCH 22之前发送HS-SCCH 23。

作为HS-DSCH 22，可以原样采用用于异步码分多址系统的DSCH，也可以修改后采用它。HS-DSCH 22是用于发送HSDPA业务数据的信道。然而HS-DSCH 22是仅用于发送数据的信道，HS-SCCH 23是用于发送HS-DSCH 22控制信息的信道。

在HSDPA系统中，通过HS-SCCH 23发送利用AMC方法确定的调制和编码速率的信息。

然而，在HSDPA系统中，与MIMO系统不同，不构造多个发送/接收天线，因此，通过HS-SCCH 23仅发送一个天线的信息。

相反，本发明涉及在发送端和接收端采用多个天线的MIMO通信系统，在该MIMO通信系统中，将分别应用于多个发送天线发送的数据的诸如调制、编码速率等的控制信息发送到一个信道或者多个信道。为此，通过用于发送HSDPA系统的下行链路控制信号的HS-SCCH，发送控制信息。

下面将参考附图更详细说明本发明的优选实施例。

在本发明中，假设在MIMO通信系统中设置了M个发送天线和N个接收天线(M≤N)。

此外，在本发明的MIMO通信系统中，在从发送端发送数据时，在对其附加循环冗余校验的状态下，分别发送从各个天线发送的多个分组，或者将具有循环冗余校验的一个分组发送到多个天线。循环冗余校验采用循环二进制编码，以检测在发送数据时产生的错误。

根据本发明的MIMO系统与图1所示MIMO系统具有相同的结构，而它与传统MIMO系统的不同之处在于，通过特定控制信道，从多个发送天线发送诸如调制方法、编码速率、OVSF编码数量等的不同控制信号。

图3是示出根据本发明一个实施例的MIMO系统中的下行链路控制信号的发送信道的示意图。

当在MIMO通信系统中M个发送天线和N个接收天线用于发送数据时，要发送的数据，即，顺序产生的数据通过发送端的矢量编码器，以分别从各个发送天线发送数据，然后，将数据分割成M个数据，从而通过各个天线发送它们。

发送到每个天线的数据的调制方法和信道编码数量可以设置成不同。信道编码表示具有正交特征的编码，例如，OVSF编码。

利用基站的调度程序确定每个发送天线的调制方法和OVSF编码数量。由于每个发送天线采用不同的调制方法和不同的OVSF编码数量，因此，需要将诸如调制方法和OVSF编码数量等的控制信息发送到移动台。

在本发明的优选实施例中，通过利用与在HSDPA系统中采用HS-SCCH发送下行链路控制信号类似的方式，通过下行链路控制信号发送信道30发送M个控制信息。这时，形成一个下行链路控制信号发送信道30。

更具体地说，通过一个下行链路控制信号发送信道30发送在各个发送天线确定的调制方法和OVSF编码数量，其中将下行链路控制信号发送信道30分割成多个区段31，该区段的总数等于发送天线的总数，而且，对各个区段31分配诸如各个发送天线的调制方法和OVSF编码数量等的控制信息，从而将各个天线的控制信息发送到移动台。

例如，在调制方法仅分为QPSK或16QAM的情况下，分配一位作为控制信号。由于在OVSF编码的扩频因子是16时，可以分配最多15个OVSF编码作为控制信号，所以分配多位，以表示OVSF编码分配到其从而被发送的OVSF编码树的起始点和结束点。因此，可以将每个发送天线的控制信息发送到移动台。

也就是说，下行链路控制信号发送信道30的每个区段由字段A的字段B构成，对字段A分配表示调制方法的多位，对字段B分配OVSF编码的多位。

在调制方法的数量是X的情况下，分配对应于大于或等于log₂X值的整数中的最小值的位数，作为控制信号。

在MIMO通信系统中，由于每个发送天线具有不同的调制方法和OVSF编码数量，所以不能根据信道状态，将数据发送到天线。

因此，需要通知通过下行链路控制信号发送信道将天线数据发送到其的移动台。为此，在本发明中，不分配附加位，但是，将在发送端或者接收端预置的诸如“00..00”的位发送到字段B，用于发送关于OVSF编码的信息。因此，可以发送必要信息，而不增加通过下行链路控制信号发送信道发送的控制信息的数量。

图4是根据本发明另一个实施例的MIMO系统中的下行链路控制信号的发送信道的示意图。

图4与图3的相同之处在于，通过下行链路控制信号发送信道，从每个发送天线发送控制信息。然而，图4与图3的不同之处在于，形成多个下行链路控制信号发送信道。

下行链路控制信号发送信道40的数量等于发送天线的数量，而且通过下行链路控制信号发送信道40，从每个发送天线发送诸如不同调制方法和OVSF编码数量等的控制信息。

更具体地说，通过其总数等于发送天线的总数的下行链路控制信号发送信道40发送在每个发送天线确定的调制方法和OVSF编码数量，其中通过每个下行链路控制信号发送通道40发送诸如每个发送天线的调制方法和OVSF编码数量等的控制信息，从而将每个天线的控制信息发送到移动台。

在调制方法仅划分为QPSK或16QAM的情况下，分配一位，作为控制信号。由于在OVSF编码的扩频因子是16时，可以分配最多15个OVSF编码作为控制信号，所以分配多位，以表示对其分配要发送的OVSF编码的OVSF编码树的起始点和结束点。

也就是说，每个下行链路控制信号发送信道40由字段A和字段B构成，对字段A分配表示调制方法的多位，对字段B分配表示OVSF编码的多位。在调制方法的数量是X的情况下，分配对应于大于或者等于log₂X值的整数中的最小值的位数，作为控制信号。

在MIMO通信系统中，由于每个发送天线具有不同的调制方法和OVSF编码数量，所以，可以根据信道状态，将数据发送到天线。

因此，需要通知通过下行链路控制信号发送信道40将天线数据发送到其的移动台。为此，在本发明中，不分配附加位，但是，将在发送端或者接收端预置的诸如“00..00”的位发送到字段B，用于发送关于OVSF编码的信息。因此，可以发送必要信息，而不增加通过下行链路控制信号发送信道发送的控制信息的数量。

如上所述，本发明不仅可以应用于在对每个数据附加循环冗余校验的状态下从每个天线发送的数据，而且可以应用于发送到多个天线的具有循环冗余校验的数据。

如上所述，通过将诸如每个发送天线的不同调制方法和信道编码数量的控制信息发送到移动台，本发明提供了一种在可以有效发送或者接收数据的MIMO通信系统中发送下行链路控制信号的发送方法。

此外，控制信道与传统HSDPA系统中采用的控制信道相同，因此，可以向后兼容。因此，本发明不仅可以应用于发送到每个天线、由一个分组构成的数据，而且可以应用于发送到每个天线、由多个分组构成的数据。

由于在不脱离本发明的实质或者本质特征的情况下，可以以几种形式实现本发明，因此，还应该明白，上述实施例不局限于前面描述的任何细节，除非另有说明，应该在所附权利要求限定的本发明实质范围，广泛理解上述实施例，因此，所附权利要求试图包括落入权利要求的条款，或者落入该条款的等同内的所有变更和修改。

Claims (4)

1.一种在采用多个发送天线和多个接收天线的MIMO通信系统中用于下行链路控制信号的发送方法，该方法包括：

在发送中，利用通过一个下行链路控制信号发送信道的不同控制信号，发送从多个发送天线中的每一个所发出的每个数据，

其中控制信号是关于每个发送天线的调制方法或者信道编码数量的信息，该信道编码具有正交特征，

其中下行链路控制信号发送信道被分割为区段，每个区段包括被分配了每个发送天线的调制方法的位的字段和被分配了信道编码位的字段，

其中，如果调制方法的数量是X，则将与大于或者等于log₂X值的整数中的最小值相对应的位数分配作为控制信号，而将表示被分配了信道编码的信道编码树的开始点和结束点的位分配作为信道编码位，

其中，该区段的总数等于发送天线总数，而且将每个发送天线的控制信息分配给每个区段，从而发送该控制信号。

2.一种在采用多个发送天线和多个接收天线的MIMO通信系统中用于下行链路控制信号的发送方法，该方法包括：

利用通过一个下行链路控制信号发送信道的不同控制信号，从多个发送天线中的每一个发送数据，

其中该控制信号是关于每个发送天线的调制方法或者信道编码数量的信息，该信道编码具有正交特征，

其中该下行链路控制信号发送信道被分割为多个区段，每个区段包括被分配了每个发送天线的调制方法的位的字段和被分配了信道编码位的字段，

其中，如果不通过特定发送天线发送数据，则将在发送端和接收端设置的任意值分配作为特定发送天线的信道编码位。

3.一种在采用多个发送天线和多个接收天线的MIMO通信系统中用于下行链路控制信号的发送方法，该方法包括：

在发送中，利用通过与多个发送天线的数量相对应的下行链路控制信号发送信道的不同控制信号，发送从多个发送天线中的每一个所发出的每个数据，

其中该控制信号是关于每个发送天线的调制方法或者信道编码数量的信息，该信道编码具有正交特征，

其中每个下行链路控制信号发送信道包括被分配了每个发送天线的调制方法的位的字段和被分配了信道编码位的字段，

其中，如果调制方法的数量是X，则将与大于或者等于log₂X值的整数中的最小值相对应的位数分配作为控制信号，而将表示被分配了信道编码的信道编码树的开始点和结束点的位分配作为信道编码位，

其中该下行链路控制信号发送信道被提供有每个发送天线的控制信息。

4.一种在采用多个发送天线和多个接收天线的MIMO通信系统中用于下行链路控制信号的发送方法，该方法包括：

利用通过与多个发送天线的数量相对应的下行链路控制信号发送信道的不同控制信号，从多个发送天线中的每一个发送数据，

其中该控制信号是关于每个发送天线的调制方法或者信道编码数量的信息，该信道编码具有正交特征，

其中每个下行链路控制信号发送信道包括被分配了每个发送天线的调制方法的位的字段和被分配了信道编码位的字段，

其中，如果不通过特定发送天线发送数据，则将在发送端和接收端设置的任意值分配作为特定发送天线的信道编码位。

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