CN101346926A - 用于无线通信系统中的段敏感调度的预编码 - Google Patents

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Abstract

本发明展示在无线通信系统中使用称作子频带的段及使用预编码来增强性能的技术。根据一个方面，将用于向接入终端传输的带宽限制到小于可用于向接入终端传输的带宽的优选带宽，且将与所述经限制的带宽内的副载波相关的预编码信息提供给传输器。所述与经限制的带宽内的副载波相关的预编码信息提供关于与不同子频带相关的正向链路信道特性的反馈且可在与所述带宽相关联的信道上反馈。

Description

用于无线通信系统中的段敏感调度的预编码
根据35U.S.C§119主张优先权
本专利申请案主张优先于2005年10月27日提出申请且名称为“用于无线通信系统中预编码的段敏感调度(SEGMENT SENSITIVE SCHEDULING IN WIRELESSCOMMUNICATION SYSTEM)”的第60/731,558号临时申请案，所述临时申请案受让于本申请案受让人并以引用的方式明确地并入本文中。
技术领域
本发明说明大体来说涉及无线通信，且更具体来说涉及无线通信系统中的预编码。
背景技术
无线通信系统经广泛布署以提供各种类型的通信，例如语音、数据等。这些系统可以是能够通过共享可用系统资源(例如带宽及传输功率)来支持与多个接入终端进行通信的多址系统。这种多址系统的实例包含：码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、及正交频分多址(OFDMA)系统等等。通常，无线通信系统包括几个基站，其中每一基站均使用正向链路与移动台通信且每一移动台(或接入终端)均使用反向链路与基站通信。
许多通信系统中都存在的一个问题是，接收器位于由接入点服务的区域的特定部分中。在这种情形中，传输器具有多个传输天线，且无需将从每一天线提供的信号结合起来以在接收器处提供最大功率。在这些情形中，对在接收器处接收的信号的解码可能会出现问题。一种处理这些问题的方法是通过利用预编码。
预编码是一种可改善具有多个天线的无线链路的信噪比(SNR)的空间处理技术。通常，预编码可用在多天线系统中的传输器处。预编码可在改善信噪比方面提供许多优点，从而改善由接收器对信号的解码。
某些类型的OFDMA系统是频分双工(FDD)OFDMA系统。在这些FDD OFDMA系统中，从接入点到接入终端与从接入终端到接入点的传输占据截然不同的频带。在FDD OFDMA系统中，用于执行预编码的反馈通常需要知晓传输器(例如接入点)处的信道，而在没有实质反馈的情况下不可能执行预编码。此反馈通常是以实际权重或向量的形式且需要控制或信令信道上的大量资源。这可减小数据速率并增大所需的开销。
因此，所属技术领域需要用于增强预编码的性能的系统及/或方法。
发明内容
为提供对一个或一个以上方面的基本了解，下文提供对这些方面的简要概述或摘要。此概述不会是所有所涵盖方面的广泛概述，且既不打算表示所有方面的关键或重要元件，也不打算描绘任何或所有方面的范围。其唯一的目的是以简要形式提供一个或一个以上方面的某些概念来作为下文所提供的更详细说明的前序。
在一方面中，无线通信设备包括一处理器，其经配置以解码经由一个副载波段中的两个或两个以上副载波接收的信号(所述副载波段是可用于通信的多个副载波段中的一者)且经配置以提供用于至少一个段的预编码信息。另外，所述设备包括经配置以传输所述预编码信息的传输器。
在另一方面中，一种方法包括经由一个副载波段中的两个或两个以上副载波来接收信号，所述副载波段是一个或一个以上副载波段中的一者。所述方法进一步包括产生用于至少一个段的预编码信息及传输所述预编码信息。
在又一方面中，一种设备包括用于经由一个副载波段中的两个或两个以上副载波接收信号的装置，所述副载波段是一个或一个以上副载波段中的一者。所述设备进一步包括用于产生用于至少一个段的预编码信息的装置及用于传输所述预编码信息的装置。
在一方面中，一种计算机程序产品包括计算机可读媒体，所述计算机可读媒体包含用于经由一个副载波段中的两个或两个以上副载波来接收信号的指令，所述副载波段是一个或一个以上副载波段中的一者。所述媒体进一步包括用于产生用于至少一个段的预编码信息的指令及用于传输所述预编码信息的指令。
附图说明
结合图式阅读下文所述的详细说明，本发明各方面的特征、性质及优点可变得更加显而易见，在图式中，相同参考字符始终表示对应的元件，且其中：
图1图解说明根据一方面的多址无线通信系统的各方面；
图2图解说明谱分配的各方面；
图3图解说明另一谱分配的各方面。
图4图解说明一种用于执行用于副载波段的预编码信息的反馈的方法。
图5图解说明一种用于报告用于副载波段的预编码信息的设备。
图6图解说明多址无线通信系统中的传输器及接收器的各方面。
具体实施方式
现在参照图式来描述各个方面，在各图式中，始终使用相同的参考编号来指代相同的元件。在下文说明中，出于解释的目的陈述了大量具体细节，以便达成对一个或一个以上方面的透彻了解。然而，显而易见，可在没有这些具体细节的情况下执行这一(些)方面。在其它实例中，为了便于描述一个或一个以上方面，以方块图的形式显示众所周知的结构及装置。
此申请案中所用术语“组件”、“系统”及类似术语是指与计算机相关的实体，其既可以是硬件、硬件与软件的组合、软件，也可以是执行中的软件。例如，组件可以是(但不限于)处理器、在处理器上运行的过程、对象、可执行文件、执行线程、程序及/或计算机。一个或一个以上组件可驻留在过程及/或执行线程内，且组件可局限于一个计算机上及/或分布在两个或两个以上计算机之间。同样，这些组件可从其上存储有各种数据结构的各种计算机可读媒体执行。所述组件可通过本地及/或远程过程来通信，例如根据具有一个或一个以上数据包的信号来通信(例如，来自一个与本地系统、分布式系统中的另一组件相互作用，及/或通过信号跨越网络(例如因特网)与其它系统相互作用的组件的数据)。
此外，在本文中结合用户装置来描述各实施例。用户装置还可称作系统、订户单元、订户站、移动台、移动装置、远程站、接入点、基站、终端、远程终端、接入终端、用户终端、用户代理或用户设备。用户装置可以是蜂窝电话、无绳电话、会话起始协议(SIP)电话、无线本地环路(WLL)台、PDA、具有无线连接能力的手持式装置、或者其它连接到无线调制解调器的处理装置。
此外，可使用标准编程及/或工程技术将本文所述各种方面或特征实施为一种方法、设备或制品。本文所用术语“制品”可包括可从任何计算机可读装置、载体或媒体中存取的计算机程序。例如，计算机可读媒体可包含(但不限于)磁性存储装置(例如，硬磁盘、软磁盘、磁条...)、光盘(例如，压缩磁盘(CD)、数字多用光盘(DVD)...)、智能卡、及快闪存储器装置(例如卡、棒、键驱动器)。
参照图1，其图解说明根据一个方面的多址无线通信系统。多址无线通信系统100包含多个小区，例如小区102、104及106。在图1的方面中，每一小区102、104及106均可包含接入点150，接入点150包含多个扇区。所述多个扇区可由各自负责与位于所述小区的一部分中的接入终端进行通信的天线群组形成。在小区102中，天线群组112、114及116各自对应于不同的扇区。在小区104中，天线群组118、120及122各自对应于不同的扇区。在小区106中，天线群组124、126及128各自对应于不同的扇区。
每一小区均包含几个可与每一接入点的一个或一个以上扇区进行通信的接入终端。例如，接入终端130及132与基站142进行通信，接入终端134及136与接入点144进行通信，且接入终端138及140与接入点146进行通信。
从图1可见，每一接入终端130、132、134、136、138及140位于其相应小区中相对于同一小区中的其它接入终端的不同部分中。此外，每一接入终端可与其进行通信的对应天线群组相距不同的距离。由于小区中的环境及其它条件，这两个因素均提供导致在每一接入终端与其正进行通信的对应天线群组之间提供不同信道条件的情况。
通过线性预编码来进行空间多路复用是一种用来利用多输入多输出(MIMO)系统或其它多路传输天线技术所提供的高谱效率的技术。可通过使用OFDM经由频率选择性信道来将此实施。在频分多路复用(FDD)系统中，正向及反向链路并不是互逆的。因此，需要传输器处呈预编码矩阵形式的信道状态信息(CSI)的反馈。在使用预编码的MIMO-OFDM中，响应于OFDM副载波将宽带信道转换为多个窄带信道。MIMO-OFDM传输器需要呈预编码矩阵形式的用于副载波的反馈。可使用一种一般的预编码技术，其中从传输器及接收器两者均知晓的经界定码本选择识别矩阵或向量的索引。在某些方面中，可通过选择矩阵或向量来确定对码本条目的选择，从而提供满足某一标准的增益、信噪比(SNR)、信道条件等等。在某些情形中，所述标准可以是由装置或系统设计确定的最佳值。在另一方面中，可使用阈值来确定选择哪一(些)矩阵或向量。在另一方面中，为选择矩阵或向量，确定用于副载波段(例如，子频带)的信道标准(例如SNR)的平均。此外，可利用其它信道标准或多个信道标准的组合来选择矩阵或向量。
本文中使用的接入点可以是用于与终端进行通信的固定台，且还可称作基站、节点、或某一其它术语，且包含其某些或全部功能。接入终端还可称作用户设备(UE)、无线通信装置、终端、移动台或某些其它术语，及包括其某些或所有功能。
MIMO设计可具有两种操作模式：单代码字(SCW)模式及多代码字(MCW)模式。在MCW模式中，传输器可编码在每一空间层(即，串流)上独立地、可能以不同速率传输的数据。在SCW模式设计中，所述传输器以“相同的数据速率”来编码在每一空间层上传输的数据。
参照图2，在OFDM系统中，对于既定的带宽(例如，5MHz的带宽)来说，接入终端将解码可在副载波段3021中的两个或两个以上副载波306上传输的一个信号或多个信号。用于到接入终端的既定传输的副载波群组通常少于段3021中的所有副载波308。因此，既定段302N的副载波组308允许在整个5MHz带宽的一部分上调度用户，所述带宽具有较好的终端信道质量、较少业务、这些标准的组合或某一其它标准。
在跳频通信中，为提供频率分集，终端可经调度以跳过段302N的副载波308。所述跳频可基于逐个帧地、逐个超帧地或以某一其它方式而不同。所述跳频可包含对邻接副载波块、块跳跃或分布式副载波、符号跳跃的指派。
执行一段内的跳频可允许接入终端计算小于可用带宽的范围的其优选预编码矩阵或向量。这样可改善SNR或其它用于计算预编码增益的特性。
在一方面中，所述段可以是可包括预定带宽的子频带。在一方面中，所述子频带可具有1.25MHz的带宽。因此，在使用5MHz的可用带宽的情况下，每一载波可总共有4个子频带。但也可利用其它大小的可用带宽及段，例如子频带。提供用于一段的反馈信息的接入终端操作可计算质量度量(例如，SNR)，其可由于(例如)较好的频率相干而导致可提供较好信号且可能提供增加的通过量及信号质量的预编码增益。
在图2中有用于5MHz部署的4个子频带3021-3024。然而，子频带的数目可变化，且其无需为相同大小。此外，所述子频带无需具有相同数目的副载波，且无需包括相邻副载波。
在又一些方面中，所述段可以是向用户的指派的大小，例如调谐块，且因此用户可仅报告其中调度所述用户的副载波的预编码信息。在又一些方面中，所述段可基于在接入点处产生并提供给终端的指派或其它指令而随时间改变。
参照图3，反馈信道有时也称作信道质量指示(CQI)信道406且可用于提供预编码反馈，例如，索引、向量或矩阵以及其它CQI型反馈。接入终端可使用较宽的频率带宽(例如带宽404)，且可使每一段具有至少一个CQI传输信道。在一个方面中，可为单个用户的多个段(甚至那些没有在其上调度所述用户的段)报告一个或一个以上预编码索引、向量或矩阵，这可视结构而定。也就是说，如果每一段均具有其自身的反馈信道，则用户可在所述段中的每一者的反馈信道或另一些段反馈信道上为所述段中的每一者提供反馈，例如，预编码索引、向量或矩阵。
为了使用相同的时间频率资源对多个用户多路复用并增大可用于数据传输的带宽，可在CDM信道上传输CQI、索引、向量或矩阵。因此，可发送的反馈传输的数目可由可用代码的数目限定。因此，当系统被部分装载时，存在可用作CQI的代码，且当系统被完全装载时可不存在可用作CQI的代码。因此，通过使用部分装载的系统上可用的代码，可通过能够在多个CQI信道中为反向链路带宽可划分成的多个载波或其它段报告反馈来获得预编码增益。在另一方面中，介绍一种称作反向子频带反馈信道(R-SFCH)的控制信道。此信道可由接入终端用来指示优选子频带。
现在参照图4，图中图解说明一种用于执行用于子频带的预编码信息的反馈的方法。在502处，接入终端接收一个段中的传输。这可通过仅调度单独地对应于一段的信道树的几部分或调度此一信道树来提供。或者，所述段可由优选的副载波组或某一其它方法界定。在504处，确定或计算预编码矩阵或向量。所述确定可基于从查找表选定的CQI预编码矩阵计算或某一其它操作。此外，可计算一个或一个以上段的预编码矩阵或向量，或仅计算调度终端的段的预编码矩阵或向量。此可由终端或由接入点提供给终端的部分指派或开销信息来确定。
在506处，经由一个或一个以上反馈信道将选定的预编码矩阵或向量反馈到接入点。如上所述，所使用的反馈信道可与和预编码信息相关的一个子频带或多个子频带或某些其它信道相关。
现在参照图5，图中图解说明一种用于报告一子频带的预编码信息的设备。提供用于在接入终端处接收一段中的传输的装置702。这可通过仅调度单独地对应于一段的信道树的几部分或调度此一信道树来提供。装置702可与装置704通信来确定或计算预编码矩阵或向量。所述确定可基于从查找表选定的CQI预编码矩阵计算或某一其它操作。此外，可计算一个或一个以上段的CQI预编码矩阵，或仅计算调度终端的段的CQI预编码矩阵。此可由终端或由接入点提供给终端的部分指派或开销信息来确定。
装置606可与装置702及704通信，且可将选定的预编码矩阵或向量作为反馈经由一个或一个以上反馈信道传输到接入点。如上所述，所使用的反馈信道可与和预编码信息相关的一个段或多个段或某些其它信道相关。
参照图6，图中图解说明多址无线通信系统200中的传输器及接收器的各方面。在传输器系统210处，将若干数据流的业务数据从数据源212提供到传输(TX)数据处理器214。在一方面中，每一数据流都经由各自的传输天线传输。TX数据处理器214基于针对每一数据流选定的特定编码方案对所述数据流的业务数据进行格式化、编码及交错，以提供经编码数据。在某些方面中，TX数据处理器214基于所述符号被传输到的用户及基于特定用户信道响应信息传输出所述符号的天线来对所述数据流的符号应用预编码权重。在某些方面中，所述预编码权重可基于对码本的索引而产生，所述码本在收发器254处产生并作为反馈而提供给已知所述码本及其索引的收发器222。此外，在调度传输的那些情形中，TX数据处理器214可基于从用户传输的排序信息来选择包格式。
可使用OFDM技术由导频数据来多路复用每一数据流的经编码数据。所述导频数据通常是以已知方式处理已知数据模式并可用于在接收器系统处估计信道响应。然后，基于针对每一数据流选定的特定调制方案(例如，BPSK、QSPK、M-PSK或M-QAM)来调制所述数据流的经多路复用导频及经编码数据以提供调制符号。每一数据流的数据速率、编码及调制均可由处理器230所执行的指令来确定。如上所述，在某些方面中，根据从用户传输的排序信息，一个或一个以上流的包格式可有所不同。
然后，将所有数据流的调制符号提供给TX MIMO处理器220，TX MIMO处理器220可进一步处理所述调制符号(例如，用于OFDM)。然后，TX MIMO处理器220将NT个调变符号流提供给NT个收发器(TMTR/RCVR)222a到222t。在某些方面中，TX MIMO处理器220基于所述符号正被传输到的用户及正传输出所述符号的天线来对数据流的符号应用预编码权重。
每一收发器222均接收并处理各自的符号流以提供一个或一个以上模拟信号，并进一步调节(例如，放大、滤波及上变频)所述模拟信号以提供适于经由MIMO信道传输的经调制信号。然后，分别从NT个天线224a到224t传输来自收发器222a到222t的NT个经调制信号。
在接收器系统250处，所传输的经调制信号由NR个天线252a到252r接收，且将从每一天线252接收的信号提供到相应的收发器(RCVR/TMTR)254。每一接收器254均调节(例如，滤波、放大及下变频)各自接收的信号，将所述经调节信号数字化以提供样本，并进一步处理所述样本以提供相应的“所接收”符号流。
然后，RX数据处理器260接收来自NR个接收器254的NR个所接收符号流并基于特定接收器处理技术对其进行处理，以提供NT个“经检测”符号流。在下文中将更详细描述由RX数据处理器260进行的处理。每一经检测符号流均包含多个符号，所述符号是针对对应数据流而传输的调制符号的估计值。然后，RX数据处理器260解调、解交错及解码每一所检测符号流，以恢复数据流的数据。RX数据处理器260所进行的处理与传输系统210处的TX MIMO处理器220及TX数据处理器214所执行的处理互补。
由RX处理器260产生的信道响应估计可用于执行接收器处的空间、空间/时间处理、调整功率电平、改变调制速率或方案或其它动作。RX处理器260可进一步估计所检测符号流的信噪及干扰比(SNR)且可能地估计其它信道特性，并将这些量提供给处理器270。RX数据处理器260或处理器270可进一步导出系统的“操作”SNR的估计值。然后，处理器270提供经估计信道状态信息(CSI)，其可包括关于通信链路及/或所接收数据流的各种类型的信息。例如，所述CSI可仅包括操作SNR。然后，所述CSI由TX数据处理器278(其还从数据源276接收若干数据流的业务数据)处理、由调制器280调制、由收发器254a到254r调节、并传输回到传输器系统210。
另外，处理器270可选择对应于基于接收器所接收的信号为收发器254提供某些所需信道条件(例如，SNR)的矩阵或向量的索引或条目。处理器270可根据收发器222处已知的码本来量化所述索引或条目。在某些方面中，如针对图2所描述，可利用五位代码来允许各种各样的反馈。码本大小及条目可每装置、每扇区、每小区、或每系统地变化，且可基于通信信道条件、系统更新等等而随时间更新。
在传输器系统210处，来自接收器系统250的经调制信号由天线224接收、由收发器222调节、由解调器240解调、并由RX数据处理器242处理，以恢复由接收器系统报告的CSI。然后，将所报告CSI提供给处理器230并将其用于(1)确定将针对所述数据流使用的数据速率及编码和调制方案及(2)为TX数据处理器214及TXMIMO处理器220产生各种控制。
此外，处理器270可执行针对关于接入终端的图1-5所述的功能中的所有或某些功能。
本文所述技术可通过各种手段来实施。例如，这些技术可实施于硬件、软件、或其组合中。对于硬件实施方案来说，用于这些技术的处理单元(例如，处理器230及270、TX及RX处理器214、242、260及278等)可实施于一个或一个以上专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、其它经设计以执行本文所述功能的电子单元、或其组合内。
对于软件实施方案来说，本文所述技术可用包含可由一个或一个以上处理器实施以执行本文所述功能的指令的模块(例如，程序、功能等)来实施。所述指令可存储在存储器单元(例如，图6中的存储器272)中、可装卸媒体上、或可由一个或一个以上处理器读取及执行的类似装置(例如，控制器270)中。所述存储器单元可实施于处理器内或处理器外部，在实施于处理器外部的情形中，所述存储器单元可经由所属技术领域中已知的各种装置以可通信方式耦合到处理器。所述存储器还可实施于处理器内或处理器外部、存储在外部存储器中、计算机程序产品(例如，cd-rom或其它媒体)中、位于外部服务器处的存储器中等。
虽然图6论述MIMO系统，但相同系统可应用于其中多个传输天线(例如，基站上的天线)将一个或一个以上符号流传输到单天线装置(例如，移动台)的多输入单输出系统。同样，可以与针对图6所述的相同的方式利用单输出单输入天线系统。
应注意，本文中信道的概念是指可由接入点或接入终端传输的信息或传输类型。无需或不利用专用于这种传输的固定或预定的副载波块、时间周期或其它资源。
提供上文对所揭示方面的说明来使所属技术领域的技术人员能够制作或使用本发明。所属技术领域的技术人员将易于明了对这些方面的各种修改，且本文所界定的一般原理可应用于其它方面而不背离本发明的精神或范围。因此，本发明并不打算限定为本文所示方面，而将赋予其与本文所揭示原理及新颖特征相一致的最宽广范围。

Claims (18)

1、一种无线通信设备，其包括：
处理器，其经配置以解码经由一副载波段中的两个或两个以上副载波而接收的信号，所述副载波段是可用于通信的多个副载波段中的一者；及提供用于至少一个段的预编码信息；及
传输器，其经配置以传输所述预编码信息。
2、如权利要求1所述的无线通信设备，其中所述传输器经配置以在与所述至少一个段相关联的反馈信道上传输所述预编码信息。
3、如权利要求1所述的无线通信设备，其中处理器经配置以提供所述预编码信息作为预编码索引。
4、如权利要求3所述的无线通信设备，其中所述处理器经配置以确定信噪比并依据所述信噪比选择预编码索引来提供。
5、如权利要求1所述的无线通信设备，其中所述处理器经配置以提供用于除所述包含所述一个或一个以上副载波的段之外的至少一个其它副载波段的预编码信息。
6、如权利要求1所述的无线通信设备，其中所述段包括一子频带。
7、一种无线通信设备，其包括：
经由一副载波段中的两个或两个以上副载波接收信号，所述副载波段是一个或一个以上副载波段中的一者；
基于所述接收的信号产生用于至少一个段的预编码信息；及
传输所述预编码信息。
8、如权利要求7所述的方法，其中传输包括在与所述至少一个段相关联的反馈信道上传输所述预编码信息。
9、如权利要求7所述的方法，其中产生包括产生所述预编码信息作为预编码索引。
10、如权利要求9所述的方法，其中产生包括确定信噪比及根据所述信噪比选择预编码索引。
11、如权利要求7所述的方法，其中产生包括产生用于除所述包含所述一个或一个以上副载波的段之外的至少一个其它副载波段的预编码信息。
12、如权利要求7所述的方法，其中所述段包括一子频带。
13、一种无线通信装置，其包括：
用于经由一副载波段中的两个或两个以上副载波接收信号的装置，所述副载波段是一个或一个以上副载波段中的一者；
用于基于所述接收的信号产生用于至少一个段的预编码信息的装置；及
用于传输所述预编码信息的装置。
14、如权利要求13所述的无线通信设备，其中传输包括在与所述至少一个段相关联的反馈信道上传输所述预编码信息。
15、如权利要求13所述的无线通信设备，其中产生包括产生所述预编码信息作为预编码索引。
16、如权利要求15所述的无线通信设备，其中产生包括确定信噪比及依据所述信噪比选择预编码索引。
17、如权利要求13所述的无线通信设备，其中产生包括产生用于除所述包含所述一个或一个以上副载波的段之外的至少一个其它副载波段的预编码信息。
18、一种计算机程序产品，其包括：
计算机可读媒体，其包括：
用于经由一副载波段中的两个或两个以上副载波接收信号的指令，所述副载波段是一个或一个以上副载波段中的一者；
用于基于所述接收的信号产生用于至少一个段的预编码信息的指令；及
用于传输所述预编码信息的指令。
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