CN101523756B - 具有可变波束数的mimo系统中的高效cqi传信 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多波束传输设备和系统，以及一种用于操作多波束传输系统的方法，其中分别为第一和第二传输波束确定第一传输资源信息和第二传输资源信息，以及其中分别为所述第一和第二传输波束确定第一传输参数信息和第二传输参数信息。将所述第一和第二传输资源信息和所述第一和第二传输参数信息联合编码为联合信号；以及通过所述第一和第二传输波束将所述联合信号从第一站传输到第二站。

Description

具有可变波束数的MIMO系统中的高效CQI传信
技术领域
本发明涉及一种用于在多波束传输系统(特别是在多波束MIMO(多输入/多输出)系统)中传信(signal)传输资源和传输参数的使用的方法。本发明还涉及一种多波束传输系统，特别是多波束MIMO系统，其中利用不同数量的无线传输资源并且使用不同的传输参数(例如调制方案)而传输，在每一束波束上传输的数据块的大小不同。此外本发明涉及一种执行前述方法的计算机程序产品。
本发明可以应用于多天线通讯系统中。特别地，本发明潜在地应用于当前针对UMTS(通用移动通信系统)第7版被标准化的MIMO特征中。
背景技术
在第三代合作伙伴计划(3GPP)中，名为D-TxAA的提案正被讨论用于UMTS，作为一种增加峰值比特率的方法。这从现有的闭环传输分集方案(TxAA模式1)导出，在所述闭环传输分集方案中，移动终端向网络传信应该施加至来自两个传输天线中的每一个的信号的复杂权重。在D-TxAA中，使用产生两束不同波束的正交权向量来传输两个不同的数据流，其中用于产生第一波束的第一权向量通常基于由移动终端所指示的权向量，用于产生第二波束的第二权向量确定性地从所述第一向量导出。用于其中一束波束的传输的权向量借助于被称为高速共享控制信道(HS-SCCH)的信令(signaling)信道上载有的信令被指示给移动终端。为其在HS-SCCH上传信权向量的波束在下文中被表示为“主波束”，并且另一束波束在下文中被表示为“辅助波束”。
在每一束波束上，使用可能不同的数量的传输资源(例如信道化(channelization)码的数目)和可能不同的传输参数(例如调制方案)将不同的数据块(也称为传送块)传输到移动终端。可以使用不同的码率来将每个传送块中的比特数映射至物理信道比特数上，物理信道比特可以使用所选的信道化码数和调制方案而传输。为了使移动终端能够接收并解码传输，传送块的大小、用于每一束波束的调制方案以及信道化码数通过使用HS-SCCH被传信到移动终端。
在UMTS的较早版本中，仅仅单个数据流被传输到移动终端，仅仅需要一个信令集合。当传输第二流时，相应的信令信息导致信令开销的增加，这降低了系统的整个数据传输容量。
一些已知的降低涉及第二流传输的信令开销的方法包括相对于在其他波束上传输的传送块大小限制可以在一束波束上传输的传送块大小集合。然而，这降低了在每个流上以用户应用所需的速率传输数据的灵活性。可以例如通过限制用在两束波束上的信道化码数之间的差别来施加对传送块大小集合的限制。
一种已知的用于降低信令开销的方法是要求在每一束波束上使用的第一码的身份(identity)是相同的。然后在每一束波束上使用的其他码形成从该第一码开始的邻接集合，例如形成正交可变扩频因子(OVSF)码树。
还提出，如果分配给主波束和辅助波束的码数被限制为相等(即，“对称的码分配”)，那么这将降低信令开销(与最高度的灵活性相比，在UMTS中最高度的灵活性需要4比特来指示辅助波束上的码数以及1比特来指示调制方案)。然而，这还暗示对传送块大小的范围的限制，该传送块可以相对于其他束在一束波束上传输。更特别地，这意味着存在一个问题，即当在主波束上发送大的传送块时，在辅助波束上发送小的传送块。在最大和最小传送块大小之间存在大约3的比值，可以为给定数目的码传信所述传送块大小。通过在辅助波束上使用比在主波束上所使用的更低级的调制方案，这种限制可以被部分地减轻：例如，当主波束使用16QAM时，QPSK可以被用在辅助波束上以使更小的传送块能够被载于该辅助波束上。
发明内容
本发明的目的是降低多波束传输系统中信令开销和/或降低对在每一束波束上传输的传送块的大小的限制。
这里假设辅助波束通常以等于或小于主波束的数据率的数据率被传输。换句话说，HS-SCCH通常传信载有更高速率流的波束的预编码向量。这暗示在辅助波束上的调制阶次等于或低于在主波束上的调制阶次。
为了获得上述以及其他目的，依据本发明的第一方面，提供一种用于在多波束传输系统中传信传输资源信息和传输参数信息的方法，其中所述传输资源信息和所述传输参数信息被联合编码。
本发明的第一方面基于如下认识，即通过联合编码传输资源信息和传输参数信息，可以被指示的传送块大小的范围在不增加信令开销的情况下得以增加。
多重参数的联合编码包括对不同的传输资源取不同的值，以及设置至少一个比特以确定不止一个参数的值，所述参数包括与所述不同的传输资源相关联的资源信息。
根据本发明的第二方面，提供一种用于在多波束传输系统中传信传输资源信息和传输参数信息的方法，其中所述传输资源信息从可用值的集合中选择，其中所述可用值的集合中的每个值以基本相似的因子或倍数与最邻近的下一个值相关。
本发明的第二方面基于如下认识，即用于编码和速率匹配以将每个传送块中的比特数映射至物理信道比特数上的码率被设计成在给定范围(例如从1到1/3)内操作，物理信道比特可以使用所选择的信道化码数和调制方案而传输，因而通过允许被码率范围内的比值分开的信道化码数目的传信，可以调节每个可能的传送块大小的传输。这降低了需要能够在HS-SCCH上被传信的不同数目的信道化码的数目，使得需要能够在HS-SCCH上被传信，并因此在不限制能被传输的传送块大小的范围的情况下降低了信令开销。
根据本发明的第三方面，提供一种用于执行根据本发明第一或第二方面的方法的计算机程序。
根据本发明的第四方面，提供一种多波束数据传输系统，该系统包括第一站和第二站，包括用于将传输资源信息和传输参数信息从所述第一站传信到所述第二站的装置，其中所述传输资源信息和所述传输参数信息被联合编码。
根据本发明的第五方面，提供一种多波束数据传输系统，该系统包括第一站和第二站，包括用于将传输资源信息和传输参数信息从所述第一站传信到所述第二站的装置，其中所述传输资源信息从可用的值集合中选择，其中所述可用的值集合中的每个值以基本相似的因子或倍数与最邻近的下一个值相关。
所述传输资源信息可以例如包括许多信道化码(例如在CDMA系统中)、许多子载波(例如在OFDM系统中)或许多时隙中的一个或多个的指示，。
所述传输参数信息可以例如包括调制方案或编码方案的一个或多个。
另外的有益的实施例将在下面被描述。
具体实施方式
在典型的实施例中，最多15个信道化码可以被用于两束波束中每一束上的传输。可以使用16QAM或QPSK来调制，其可以由HS-SCCH上的一个信令比特来指示。
根据现有技术操作的传统系统可以施加限制，即两束波束上必须使用相同数目的码，使得当15个码被用于主波束上的传送块的传输(使用QPSK调制和码率1)时，可以在第二波束上传输的最小传送块是主波束上的传送块大小的1/3(假设最小码率为1/3)。可选择地，传统的系统可以使用最高到4个附加信令比特以传信用于第二波束的信道化码数以便允许主波束传送块大小和辅助波束传送块大小之间的更大的不同。
在根据本发明的一个实施例中，可以仅使用1个比特来传信用于辅助波束的调制方案(MS)和信道化码集(CCS)(另外1个比特用于传信主波束的MS)。由此可以使用信令比特的可用组合中的一个来指示比被用于主波束的更小的用于辅助波束的码数(见表1)。注意因为用在辅助波束上的码数和调制的选择不是关键参数，所以并不总是需要码数的全分辨率。
  主波束上的调制   辅助波束上的调制   主波束上的码数  辅助波束上的码数   用于主波束的被传信的MS值   用于辅助波束的被传信的MS/CCS值
  16QAM   16QAM   X  X   1   1
  16QAM   QPSK   X  X   1   0
  QPSK   QPSK   X  X   0   1
  QPSK   QPSK   X  由表2给出   0   0
表1：以用于辅助波束的1比特MS/CSS传信码数
对于两束波束上的QPSK和用于辅助波束的MS/CCS组合“00”的情况，辅助波束的码数由表2给出(取决于用于主波束的码数，其被分开的比特字段(bit-field)以与第5版同样的方式传信)。其目的是辅助波束上码数约为主波束上码数的一半，使得所支持的传送块大小的范围尽可能地宽，但不超出所需最大编码率。
 主波束上的码数＝X   辅助波束上的码数(～X/2)
 15   7
 14   7
 13   7
 12   6
 11   6
 10   5
 9   5
 8   4
 7   4
 6   3
 5   3
 4   2
 3   2
 2   1
 1   1
表2：对于用于辅助波束的1比特MS/CSS的主波束和辅助波束上的码数
在一些实施例中，可以用于辅助波束而传信的码数N2可以根据公式由用于主波束的码数N1导出，这个公式例如：
Figure G2007800369692D00061
或
Figure G2007800369692D00062
其中xε{1，2，3，4}。
如果考虑将2比特用于辅助波束上的MS/CSS，那么甚至更大的灵活性是可能的，如表3所示。
  主波束上的调制   辅助波束上的调制   主波束上的码数   辅助波束上的码数   用于主波束的被传信的MS值   用于辅助波束的被传信的MS/CCS值
  16QAM   16QAM   X   X   1   11
  16QAM   QPSK   X   X   1   10
  16QAM   QPSK   X   由表2给出   1   01
  16QAM   QPSK   X   由表4给出   1   00
  QPSK   QPSK   X   X   0   11
  QPSK   QPSK   X   由表2给出   0   10
  QPSK   QPSK   X   由表4给出   0   01
  QPSK   QPSK   X   1   0   00
表3：以用于辅助波束的2比特MS/CSS传信码数
  主波束上的码数＝X   辅助波束上的码数(～X/4)
  15   3
  14   3
  13   3
  12   3
  11   3
  10   3
  9   3
  8   2
  7   2
  6   2
  5   2
  4   1
  3   1
  2   1
  1   1
表4：对于用于辅助波束的2比特MS/CSS的主波束和辅助波束上的码数的附加表
这个原理可以延伸至用于辅助波束的3比特MS/CSS或4比特(这可以为主波束上的全部码数给出完全灵活性)。
另外，如果眼下将对64QAM的潜在支持添加至本说明书，那么可以应用同样的方法。
例如，总共4比特用于传信主波束MS和辅助波束MS/CSS，并包括64QAM的可能，可以传信如表5中所示的调制方案和码数的组合：
  主波束上的调制   辅助波束上的调制   主波束上的码数   辅助波束上的码数   用于主波束MS和辅助波束MS/CCS的被传信的值
  64QAM   64QAM   X   X   1111
  64QAM   16QAM   X   X   1110
  64QAM   QPSK   X   X   1101
  64QAM   QPSK   X   由表2给出   1100
  64QAM   QPSK   X   由表4给出   1011
  64QAM   QPSK   X   1   1010
  16QAM   16QAM   X   X   1001
  16QAM   QPSK   X   X   1000
  16QAM   QPSK   X   由表2给出   0111
  16QAM   QPSK   X   由表4给出   0110
  16QAM   QPSK   X   1   0101
  QPSK   QPSK   X   X   0100
  QPSK   QPSK   X   由表2给出   0011
  QPSK   QPSK   X   由表4给出   0010
  QPSK   QPSK   X   1   0001
表5：以用于辅助波束的2比特MS/CSS传信码数
这使传送块大小的完整范围能够在两束波束上发送而不需要比每束2比特更多的信令比特，已经建议每束2比特来传信考虑了64QAM的调制方案。
一般地，用于MS/CCS的比特数可以基于灵活性和HS-SCCH开销之间的权衡来选择。
本发明还可以进一步延伸，使得传输资源信息可以对于波束中的一束取零值。这意味着被联合编码的信号可以指示被传输的波束的数目。例如，如果允许两个比特用于辅助波束上的MS/CSS，那么表3所示的实施例可以修改为如表6中所示。
  主波束上的调制   辅助波束上的调制   主波束上的码数  辅助波束上的码数   用于主波束的被传信的MS值   用于辅助波束的被传信的MS/CCS值
  16QAM   16QAM   X  X   1   11
  16QAM   QPSK   X  X   1   10
  16QAM   QPSK   X  由表2给出   1   01
  16QAM   QPSK   X  0   1   00
  QPSK   QPSK   X  X   0   11
  QPSK   QPSK   X  由表2给出   0   10
  QPSK   QPSK   X  由表4给出   0   01
  QPSK   QPSK   X  0   0   00
表6：以用于辅助波束的2比特MS/CSS传信码数，包括传信第二波束不被传输的可能性(即码数＝0)
类似地，用总共4比特来传信主波束MS和辅助波束MS/CCS，表5所示的实施例可以修改为如表7所示。
  主波束上的调制   辅助波束上的调制   主波束上的码数   辅助波束上的码数   用于主波束MS和辅助波束MS/CCS的被传信的值
  64QAM   64QAM   X   X   1111
  64QAM   16QAM   X   X   1110
  64QAM   QPSK   X   X   1101
  64QAM   QPSK   X   由表2给出   1100
  64QAM   QPSK   X   由表4给出   1011
  64QAM   QPSK   X   0   1010
  16QAM   16QAM   X   X   1001
  16QAM   QPSK   X   X   1000
  16QAM   QPSK   X   由表2给出   0111
  16QAM   QPSK   X   由表4给出   0110
  16QAM   QPSK   X   0   0101
  QPSK   QPSK   X   X   0100
  QPSK   QPSK   X   由表2给出   0011
  QPSK   QPSK   X   由表4给出   0010
  QPSK   QPSK   X   0   0001
表7：传信具有总共4比特的码数，包括传信第二波束不被传输的可能性(即码数＝0)
通过避免对指示辅助波束是否被传输的额外的比特的需要，这些扩展允许信令开销的进一步降低。
尽管已经主要关于从基站到移动终端的传输对本发明进行了说明，但本发明还可应用于从移动终端到基站的传输以及对等节点之间的传输。
在本说明书和权利要求书中，元件前的词“一个”或“一”并不排除多个这样的元件的存在。另外，词语“包括”不排除所列出的之外的其他元件或步骤的存在。
从对本公开文本的阅读中，本领域技术人员将清楚其他的修改。这样的修改可以涉及无线电通信领域中已知的其他特征，这些特征可以作为此处已描述的特征的替代或附加而使用。

Claims (15)

1.一种操作多波束传输系统的方法，包括步骤：
a.分别为第一传输波束和第二传输波束确定第一传输资源信息和第二传输资源信息，其中所述第一波束的第一权向量与所述第二波束的第二权向量相互正交；
b.分别为所述第一传输波束和第二传输波束确定第一传输参数信息和第二传输参数信息；
c.将所述第一传输资源信息和第二传输资源信息以及所述第一传输参数信息和第二传输参数信息联合编码为联合信号；以及
d.通过所述第一传输波束和第二传输波束将所述联合信号从第一站传输到第二站。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一传输资源信息和第二传输资源信息从可用的值集合中选择。
3.如上述任一项权利要求所述的方法，其中所述第一传输资源信息和第二传输资源信息包括许多信道化码、许多子载波或许多时隙的一个或多个的指示。
4.如权利要求3所述的方法，其中使用编码和速率匹配将每个传送块中的比特数映射至所述信道化码数上，并且/或者设计调制方案以便在给定的码率范围内操作。
5.如权利要求4所述的方法，其中基于灵活性和信令信道开销之间的权衡，使用所述联合信号的一个到四个信令比特，来传信用于所述第二传输波束的信道化码集合和所述调制方案。
6.如权利要求4或5所述的方法，其中所述信令比特的可用组合中的一个被用于指示比被用于所述第一传输波束更小的用于所述第二传输波束的码数。
7.如权利要求4所述的方法，其中所述第一传输参数信息和第二传输参数信息包括所述调制方案或编码方案的一个或多个的指示。
8.如权利要求1或2所述的方法，其中所述对多个参数的联合编码包括对不同的传输资源取不同的值，以及设置至少一比特以确定不止一个参数的值，该参数包括与所述不同的传输资源相关联的资源信息。
9.一种多波束传输设备，包括：
a.用于分别为第一传输波束和第二传输波束确定第一传输资源信息和第二传输资源信息的装置，其中所述第一波束的第一权向量与所述第二波束的第二权向量相互正交；
b.用于分别为所述第一传输波束和第二传输波束确定第一传输参数信息和第二传输参数信息的装置；
c.用于将所述第一传输资源信息和第二传输资源信息以及所述第一传输参数信息和第二传输参数信息联合编码为联合信号的装置；以及
d.用于通过所述第一传输波束和第二传输波束将所述联合信号从第一站传输到第二站的装置。
10.如权利要求9所述的多波束传输设备，其中所述用于确定所述第一传输资源信息和第二传输资源信息的装置用于从可用的值集合中选择值。
11.如权利要求9到10中任一项所述的多波束传输设备，还包括用于指示所述第一传输资源信息和第二传输资源信息包括许多信道化码、许多子载波或许多时隙的一个或多个的装置。
12.如权利要求11所述的多波束传输设备，还包括编码和速率匹配装置和/或用于设计调制方案以便在给定的码率范围内操作的装置，所述编码和速率匹配装置用于将每个传送块中的比特数映射至所述信道化码数上。
13.如权利要求12所述的多波束传输设备，还包括用于基于灵活性和信令信道开销之间的权衡，使用所述联合信号的一个到四个信令比特，来传信用于所述第二传输波束的信道化码集合和所述调制方案的装置。
14.如权利要求12或13所述的多波束传输设备，还包括用于使用所述信令比特的可用组合中的一个来指示比被用于所述第一传输波束更小的用于所述第二传输波束的码数的装置。
15.如权利要求12所述的多波束传输设备，还包括用于指示所述第一传输参数信息和第二传输参数信息包括所述调制方案或编码方案的一个或多个的装置。
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