CN102246438A - 用于估计上行链路控制信道质量的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的实施例，提供了一种无线电基站(20)和一种用于估计上行链路控制信道的质量的对应方法。该方法包括测量(32，42)上行链路数据信道的质量参数，并使用(38，50)此来估计上行链路控制信道的质量。在一个实施例中，进行了上行链路控制信道的测量并确定其可靠性。如果可靠性低(即，低于阈值，或者低于上行链路数据信道上进行的相应测量)，则使用数据信道上的测量而不是控制信道上进行的那些测量来估计控制信道质量。

Description

用于估计上行链路控制信道质量的方法
技术领域
本发明涉及电信，并且更具体地涉及用于估计电信网络中信道质量的方法和无线电基站。
背景技术
图1示出电信网络10的一部分。网络10包括无线电基站12(也称为NodeB或EnodeB)-和与无线电基站12通信的核心网络14。无线电基站12还与移动终端16(也称为用户设备)通信。在所谓的上行链路传送中，数据和控制消息从移动终端16传送到无线电基站12。在所谓的下行链路传送中，数据和控制消息从无线电基站12传送到移动终端16。
存在各种电信标准以定义网络10内的通信。此类标准的一个重要部分是控制用于上行链路传送的传送功率。
在宽带码分多址(WCDMA)中，快速上行链路功率控制基于由移动终端传送到无线电基站的专用物理控制信道(DPCCH)的测量。此处，DPCCH导频符号由无线电基站使用，并且传送功率控制(TPC)命令被发送到移动终端，以基于例如信号对干扰和噪声比(SINR)等那些导频符号的测量的质量来调整移动终端的传送功率。从相同移动终端传送的其它信道的功率级别使用相对于DPCCH定义固定功率偏移的beta因数来控制。DPCCH导频符号由移动终端连续发送，或者在连续分组连接性(CPC)的情况下半持续并且相当频繁地发送，从而能够实现实现良好的测量质量。此外，其它信道(如专用物理数据信道或DPDCH)在5MHz的相同频率上传送，使得固定偏移是可行的。DPCCH和DPDCH映射到正交信道化码(如I和Q分支)。
如图1所示，在长期演进(LTE)标准(即，如3GPP规范的发行版8中定义的E-UTRAN)中，两个上行链路信道是物理上行链路控制信道(PUCCH)，即控制信道，和物理上行链路共享信道(PUSCH)，即数据信道。用于每个移动终端的这些信道的传送功率单独受到控制。这是必需的，因为信道分配到频带的不同部分，并因此具有不同的小区间干扰情况。此外，PUSCH是带有频分复用的多用户正交的，而PUCCH是码分的，导致由于小区内干扰所造成的性能损失。此小区内干扰由于多径无线电信道中码之间的非正交性而发生。因此，在几个移动终端通过PUCCH同时传送时，非常重要的是在PUCCH上具有准确的功率控制。
控制信息在PUCCH上传送，如HARQ ACK/NACK消息、信道状态信息(CSI)消息和调度请求。在为移动终端调度PUSCH资源时，此控制信息在PUSCH上发送。在标准的发行版8中，移动终端不同时传送PUCCH和PUSCH。
通过将传送功率控制(TPC)命令与下行链路传送一起发送，控制PUCCH和PUSCH的传送功率。参见3GPP TS 36.213，TPC命令例如可以在物理下行链路控制信道(PDCCH)上发送。PUCCH在子帧的两个时隙中的一个资源块内传送，其中频带的每端中一个时隙实现频率分集。相同的功率在两个PUCCH时隙中均应用，这意味着功率控制不能跟随快速多径衰落。
信道质量测量是为PUCCH和PUSCH确定适当传送功率的重要部分。两种类型的上行链路参考信号为无线电基站已知，并且能够用于信道估计等。
称为解调参考信号的第一信号与各个移动终端的PUSCH或PUCCH的传送相关联。也就是说，解调参考信号根据正在传送哪个信道而作为PUSCH或PUCCH的一部分由移动终端传送并单独为移动终端调度。称为探测参考信号的第二参考信号未与PUCCH或PUSCH明确相关联，但包括范围更广的频率，包括PUSCH的频率。探测参考信号可同时从多于一个移动终端传送。探测参考信号用于改进PUSCH信道测量，例如以获得频带的PUSCH部分上的频率选择性度量。
通过估计在PUCCH上同时传送的参考信号(也称为导频)的路径损耗，能够实现对PUCCH的TPC调整的值。在路径损耗对移动终端而言很大时，该移动终端应被允许增大其传送的功率以便在无线电基站收到时所有用户具有近似相同的信号强度。此外，来自其它小区的干扰和正交性必须得到补偿以实现高性能和允许几个用户同时在PUCCH上传送。
直接的解决方案是直接测量PUCCH上的接收传送的质量(例如，信号对干扰和噪声比SINR)。通过使用TPC，将功率调整通过信号发送到移动终端。然而，在来自其它移动终端的干扰很大时，路径损耗估计变得不确定，并因此TPC命令也能够变得不确定。在通过低信息比特率操作时，PUCCH具有低SINR，在此情况下，估计质量更困难。正交并通过高信息比特率操作的PUSCH优选在更高SINR情况下操作。
发明内容
根据本发明的实施例，提供了一种无线电基站和一种用于估计上行链路控制信道的质量的对应方法。该方法包括测量上行链路数据信道的质量参数，并使用此来估计上行链路控制信道的质量。
例如，在一个实施例中，进行了上行链路控制信道的测量并确定其可靠性。如果可靠性低(即，低于阈值，或者低于上行链路数据信道上进行的相应测量)，则使用数据信道上的测量而不是控制信道上进行的那些测量来估计控制信道质量。
在另外的实施例中，在控制信道和数据信道上进行的测量根据其相应可靠性被加权并组合以形成组合的测量。此组合的测量随后可用于估计控制信道质量。
估计的控制信道质量随后可以任何数量的方式来使用。例如，该质量可用于确定传送功率控制命令，用于链路自适应或移动终端与无线电基站之间MIMO通信的传送秩(rank)。
附图说明
为更好地理解本发明及更清晰显示它可如何生效，现在将以示例方式来参照附图，其中：
图1示出电信网络；
图2示出根据本发明一实施例的无线电基站；
图3是示出根据本发明一实施例的方法的流程图；以及
图4是示出根据本发明一实施例的又一方法的流程图。
具体实施方式
图2示出根据本发明的一实施例的无线电基站20(或NodeB、ENodeB等)。无线电基站20包括能够接收和传送信号的天线22。天线22耦合到传送器/接收器电路24(或更一般而言的收发器电路)，并且这又连接到处理电路26。
无线电基站20还包括用于管理与核心网络的一个或多个接口的核心网络接口电路28。
在操作中，天线22接收移动终端(或用户设备等)传送的信号，并且处理器26测量那些信号，如下面将更详细描述的。
本领域技术人员将明白，在许多特征对于描述本发明的实施例不必要的情况下，为简明起见，它们已经从无线电基站20的描述省略。另外，还将清楚，与所示配置不同的备选配置是可能的。例如，无线电基站20可包括多个天线，每个天线连接到相应Tx/Rx电路或者连接到单个Tx/Rx电路。
如上所述，无线电基站20通过通常包括控制信道和数据信道的多个不同的上行链路信道接收来自移动终端的信号。例如，在如3GPP规范的发行版8定义的E-UTRA中，无线电基站20通过PUCCH(即，控制信道)和PUSCH(即，数据信道)接收信号；然而，本发明的实施例适用于通过控制信道和数据信道传送上行链路信号的任何电信标准。
如上所述，解调参考信号通过上行链路控制信道和上行链路数据信道来接收。另外，无线电基站20通过其上传送上行链路数据信道的频带的部分来接收来自移动终端的探测参考信号。
根据本发明的实施例，至少部分地在其上传送上行链路数据信道(例如，PUSCH)的频带的部分上，执行信道质量测量。也就是说，上行链路信号通过数据信道在天线22接收，由Tx/Rx电路24解调，并且由处理电路26测量以确定信道质量参数，如信号强度、路径损耗或下面给出的另外示例的任何一个。此测量的数据信道质量参数可随后用于估计上行链路控制信道(例如，PUCCH)的信道质量。在一个实施例中，测量在通过上行链路数据信道传送的解调参考符号上进行；在另一个实施例中，测量在至少部分地通过其上传送上行链路数据信道的频率而传送的探测参考信号上进行。对上行链路数据信道上测量的将来引用例如用于指其上传送上行链路数据信道的频带部分上进行的测量。对上行链路控制信道上测量的将来引用例如用于指其上传送上行链路控制信道的频带部分上进行的测量。
无线电基站20还可在上行链路控制信道上执行此类测量。如果控制信道测量由于某一原因而不可靠(例如，控制信道导频太间歇性，或者其质量太差)，则可转而使用数据信道测量或将其与控制信道测量组合以估计上行链路控制信道的信道质量。
以此方式，即使控制信道上的传送是间歇性或不可靠的，也仍可获得其质量的可靠确定。
图3是示出根据本发明一实施例的方法的流程图。
方法在步骤30中开始。
在步骤32中，无线电基站测量上行链路数据信道的质量。也就是说，在关注的移动台正在通过上行链路数据信道向无线电基站传送时，无线电基站测量信道质量参数。如上所述，信道质量参数可在解调参考信号或探测参考信号上测量。此参数可以是以下任何一个：信号强度；延迟扩展(delay spread)；路径损耗；多普勒扩展；频率误差；噪声强度；干扰强度；信道预编码矩阵；及信道秩；以及信号对干扰和噪声比。
如果多输入多输出(MIMO)用于控制信道的传送，即支持来自移动终端的多个流，则预编码矩阵能够由基站决定，通过信号发送到移动终端并在传送控制信道时使用。在此情况下，基站能够基于参考信号来估计预编码矩阵“质量参数”。另外，MIMO上行链路通信的传送秩(即，通过MIMO无线电链路要传送的各个数据流的数量)可由基站来决定并通过信号发送到移动终端。
如果链路自适应用于控制信道，则用于控制信道的MIMO传送的使用和调制、信道编码率根据无线电信道质量而变化。在此情况下，基站能够基于参考信号来估计链路自适应“控制信道质量参数”。
在如3GPP规范的发行版8和以后发行版中指定的E-UTRAN中，上行链路数据信道是共享信道，并且因此测量必须在数据信道(PUSCH)上调度移动台时执行。
在步骤34中，无线电基站在上行链路控制信道(例如，PUCCH)上执行信道质量参数的类似测量。也就是说，在关注的移动台正在通过上行链路控制信道向无线电基站传送时，无线电基站测量以下的任何之一：信号强度；延迟扩展；路径损耗；多普勒扩展；频率误差；噪声强度；干扰强度；信道预编码矩阵；传送秩；以及信号对干扰和噪声比。
无线电基站可另外将某些上行链路控制信道质量参数确定为小区平均值。例如，可基于上行链路控制信道上的总接收功率和每个时隙的所有单独接收的传送的信号强度，估计上行链路控制信道上的上行链路小区间干扰级别ICONTROL。通过测量来自小区中所有移动台的传送的接收质量，可估计上行链路控制信道的正交性(小区内干扰)Lossorth。小区间和小区内干扰的测量可通过在小区中所有控制信道传送上测量信号强度和信号对干扰和噪声比(SINR)而在单个步骤中执行。
在步骤36中，确定来自关注的移动终端的控制信道测量的可靠性，即，信道质量参数的测量的可靠性。在一个实施例中，这通过计算给定时期中通过控制信道收到的导频符号的数量来确定。在又一实施例中，收到的参考信号符号的信噪比用于确定控制信道测量的可靠性。对于低信噪比，测量的信道质量参数的方差(variance)大，即，信道质量参数的估计是不确定的。在另一个实施例中，测量信号和噪声强度的变化以确定可靠性。在作为方差或标准偏差所测量的这些变化大时，则测量的可靠性低。在又一实施例中，多普勒扩展也能够用做测量的可靠性的度量。多普勒扩展是移动终端正在小区内移动有多快的度量，且因此是信号强度变化有多快的度量。信号强度变化快时，每个测量在长时期期间不是有效的，并且应被视为不可靠。在仍有的又一实施例中，频率误差能够是移动终端正在移动有多快及信道质量测量有多可靠的度量。频率误差由于移动终端中不确定的振荡器和快速移动的移动终端而造成。任何这些方案的组合可用于定义控制信道的可靠性。
数据信道上进行的测量的可靠性以类似的方式确定。
在步骤38中，数据信道的测量的信道质量参数和控制信道的测量的信道质量参数分别根据数据信道测量的可靠性和控制信道测量的可靠性来加权，并且被组合以估计控制信道的信道质量。作为一示例，如果通过控制信道收到较少的几个参考信号符号，或者其质量差，则可将控制信道视为极不可靠。在此情况下，如果数据信道的测量更可靠，则较高权重应用到测量的数据信道参数，并且较低权重应用到测量的控制信道参数。相反，如果大量的参考信号符号通过控制信道收到，则可将它视为可靠。在此情况下，在控制信道参数上比在数据信道参数上设置了更多权重。
在又一示例中，情况可能是：相比测量的数据信道参数，通常赋予作为用于测量控制信道质量的默认参数的测量的控制信道参数更高的加权。因此，即使控制信道测量不可靠，它们相比数据信道测量可能仍然被赋予更大的加权。然而，甚至在此情况下，控制信道测量变得更不可靠，数据信道测量的相对加权也仍将增大。因此，控制信道测量不可靠时数据信道测量的加权将比控制信道测量更可靠时数据信道测量的加权更高。
在测量的信道参数分别是数据信道和控制信道的信号强度SDATA和SCONTROL并且期望控制信道质量估计是有关SINR的示例中，SINR可计算为：
SINR＝SCOMBINED-ICONTROL-Lossorth
其中，SCOMBINED是如上所述根据控制信道测量的可靠性来加权的SDATA和SCONTROL的组合，并且其中，所有值以对数标度给出(如dB值)。
在一备选示例中，通过将延迟扩展测量作为数据和控制信道的质量参数，可获得移动终端与其它移动终端相比的单独正交性的估计。
图4是示出根据本发明一实施例的又一方法的流程图。
该方法在步骤40中开始。在步骤42中，无线电基站测量控制信道和数据信道上所选的信道质量参数，并且在步骤44中，确定控制信道测量的可靠性。因此，步骤42和44类似于相对于图3所述的步骤32、34和36，并且它们将在本文中不进一步描述。
在步骤46中，比较控制信道测量的确定的可靠性与阈值。例如，在基于给定时间期中接收的导频符号(即，参考信号)的数量来确定可靠性的情况下，阈值可以是导频符号的数量。类似地，可为每个可靠性度量定义不同阈值。
如果可靠性高于阈值，则控制信道测量被认为可靠，并且方法继续到步骤48，其中，控制信道测量用于估计控制信道的质量。
如果可靠性低于阈值，则控制信道测量被认为不可靠，并且方法继续到步骤50，其中，数据信道测量用于估计控制信道的质量。也就是说，在测量的控制信道参数将用于计算控制信道质量的情况下，转而使用测量的数据信道参数，或者使用它来推导控制信道参数，推导的控制信道参数又可用于计算控制信道质量。
因此，相对于图4描述的方法类似于相对于图3描述的方法。然而，不是组合测量，而是根据控制信道测量的可靠性，使用来自数据信道的测量或来自控制信道的测量。
因此，在上面给出的示例中，在期望控制信道的SINR并且测量的参数是数据信道信号强度的情况下，根据以下等式从测量的数据信道信号强度SDATA来推导修改的控制信道信号强度S* CONTROL：
S* CONTROL＝SDATA+BCONTROL-BDATA，
其中，BCONTROL是用于数据信道的幅度缩放因数，参见3GPP TS 36.211(也称为用于控制信道的beta因数)，并且BDATA是用于数据信道的幅度缩放因数(也称为用于数据信道的beta因数)，所有值以对数标度给出。此修改的控制信道信号强度S* CONTROL随后可用于如下推导SINR：
SINR＝S* CONTROL-ICONTROL-Lossorth
一旦被推导，根据上述任何方法，信道质量估计可在电信网络中以多种不同方式使用，如本领域技术人员将明白的。例如，信道质量估计可在移动终端的传送功率控制中使用。也就是说，如果上面得出的信道质量估计低于期望目标，则TPC命令可发送到移动终端，使得移动终端能增大或降低其传送功率。信道质量估计可用于选择多输入多输出(MIMO)传送中适合的预编码矩阵。信道质量估计也可在链路自适应中使用，即，选择MIMO的使用和调制、码速率。
因此，公开了用于估计在移动终端与无线电基站之间传送的上行链路控制信道的质量的方法和无线电基站。所述方法包括测量上行链路数据信道的质量，并且使用该测量的质量来估计上行链路控制信道的质量。以此方式，本发明的实施例不依赖可能是旧的或否则不可靠的上行链路控制信道的测量。
应注意，上述实施例示出而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多备选实施例而不脱离随附权利要求的范围。单词“包括”不排除与权利要求中所列那些要素或步骤不同的要素或步骤的存在，“一(a或an)”不排除多数，并且单个处理器或其它单元可执行权利要求中记载的几个单元的功能。权利要求中的任何引用标号不应解释为限制其范围。其中陈述方法的步骤的顺序不一定是其中可执行它们的唯一顺序。例如，在图3中，控制信道可在数据信道之前被测量，而实质上不影响本发明的操作。

Claims (24)

1.一种估计电信网络中的上行链路控制信道质量的方法，所述电信网络包括至少移动终端和无线电基站，所述移动终端通过用于所述上行链路控制信道的频带的第一部分和通过用于上行链路数据信道的所述频带的第二部分向所述无线电基站进行传送，所述方法包括：
测量(32，42)对于所述频带的所述第二部分的质量参数；以及
使用(38，50)对于所述频带的所述第二部分的所述测量的质量参数来估计所述上行链路控制信道质量。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
测量(32，42)对于所述频带的所述第一部分的质量参数；
确定(44)所述频带的所述第一部分的测量的可靠性；以及
如果所述频带的所述第一部分的所述可靠性低于阈值，则使用(50)对于所述频带的所述第二部分的所述测量的质量参数来估计所述上行链路控制信道质量。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中对于所述频带的所述第二部分的所述测量的质量参数是以下之一：信号强度；延迟扩展；路径损耗；多普勒扩展；频率误差；噪声强度；干扰强度；信道预编码矩阵；传送秩；以及信号对干扰和噪声比。
4.如权利要求1所述的方法，还包括：
测量(34)对于所述频带的所述第一部分的质量参数；以及
组合(38)对于所述频带的所述第一部分的所述测量的质量参数和对于所述频带的所述第二部分的所述测量的质量参数以估计所述上行链路控制信道质量。
5.如权利要求4所述的方法，其中对于所述频带的所述第一部分的所述测量的质量参数是以下之一：信号强度；延迟扩展；路径损耗；多普勒扩展；频率误差；噪声强度；干扰强度；信道预编码矩阵；传送秩；以及信号对干扰和噪声比。
6.如权利要求4或5所述的方法，其中所述组合步骤包括：
根据所述频带的所述第二部分的测量的可靠性来加权对于所述频带的所述第二部分的所述测量的质量参数；
根据所述频带的所述第一部分的测量的可靠性来加权对于所述频带的所述第一部分的所述测量的质量参数；以及
组合(38)对于所述频带的所述第一部分的所述加权的测量的质量参数和对于所述频带的所述第二部分的所述加权的测量的质量参数以估计所述上行链路控制信道质量。
7.如权利要求2或6所述的方法，其中所述可靠性基于以下的一项或多项：所述频带的相应部分上在某个时期中接收的参考信号符号的数量；所述频带的相应部分上接收的参考信号符号的信噪比；所述频带的相应部分上接收的参考信号符号的信号对噪声变化；所述频带的相应部分上接收的参考信号符号的多普勒扩展；以及所述频带的相应部分上接收的参考信号符号的频率误差。
8.如前面权利要求的任一项所述的方法，其中所述上行链路控制信道质量是所述上行链路控制信道上传送的参考信号符号之间的正交性或信号对干扰和噪声比(SINR)。
9.如前面权利要求的任一项所述的方法，还包括：
从所述估计的上行链路控制信道质量来推导上行链路传送功率调整；以及
将所述上行链路传送功率调整通过信号通知到所述移动终端。
10.如前面权利要求的任一项所述的方法，还包括：
从所述估计的上行链路控制信道质量来推导上行链路传送格式；以及
将所述上行链路传送格式通过信号通知到所述移动终端。
11.如前面权利要求的任一项所述的方法，还包括：
从所述估计的上行链路控制信道质量来推导上行链路传送秩；以及
将所述上行链路传送秩通过信号通知到所述移动终端。
12.如前面权利要求的任一项所述的方法，还包括：
将所述估计的上行链路控制信道质量通过信号通知到所述移动终端。
13.如前面权利要求的任一项所述的方法，其中所述上行链路数据信道是物理上行链路共享信道(PUSCH)。
14.如前面权利要求的任一项所述的方法，其中所述上行链路控制信道是物理上行链路控制信道(PUCCH)。
15.如前面权利要求的任一项所述的方法，其中所述电信网络是演进的通用传输无线电网络(E-UTRAN)。
16.如前面权利要求的任一项所述的方法，其中一次传送所述上行链路控制信道和所述上行链路数据信道的仅一个。
17.一种用于在电信网络中使用的无线电基站(20)，所述电信网络还包括至少移动终端，所述移动终端通过用于所述上行链路控制信道的频带的第一部分和通过用于上行链路数据信道的所述频带的第二部分向所述无线电基站进行传送，所述无线电基站包括：
收发器(22)，用于从所述移动终端接收传送；以及
处理器(26)，适用于测量对于通过所述频带的所述第二部分接收的传送的质量参数，以及适用于使用对于所述频带的所述第二部分的所述测量的质量参数来估计所述上行链路控制信道质量。
18.如权利要求17所述的无线电基站，其中所述处理器(26)还适用于测量对于通过所述频带的所述第一部分接收的传送的质量参数；确定所述频带的所述第一部分的测量的可靠性；以及，如果所述频带的所述第一部分的所述可靠性低于阈值，则使用对于所述频带的所述第二部分的所述测量的质量参数来估计所述上行链路控制信道质量。
19.如权利要求17所述的无线电基站，其中所述处理器(26)还适用于测量对于所述频带的所述第一部分的质量参数；以及组合对于所述频带的所述第一部分的所述测量的质量参数和对于所述频带的所述第二部分的所述测量的质量参数以估计所述上行链路控制信道质量。
20.如权利要求19所述的无线电基站，其中所述处理器(26)适用于根据所述频带的所述第二部分的测量的可靠性来加权对于所述频带的所述第二部分的所述测量的质量参数；根据所述频带的所述第一部分的测量的可靠性来加权对于所述频带的所述第一部分的所述测量的质量参数；以及组合对于所述频带的所述第一部分的所述加权的测量的质量参数和对于所述频率的所述第二部分的所述加权的测量的质量参数以估计所述上行链路控制信道质量。
21.如权利要求17-20的任一项所述的无线电基站，其中所述处理器(26)还适用于从所述估计的上行链路控制信道质量来推导上行链路传送功率调整；以及所述收发器(22)适用于将所述上行链路传送功率调整通过信号通知到所述移动终端。
22.如权利要求17-21的任一项所述的无线电基站，其中所述处理器(26)还适用于从所述估计的上行链路控制信道质量来推导上行链路传送格式；以及所述收发器(22)适用于将所述上行链路传送格式通过信号通知到所述移动终端。
23.如权利要求17-22的任一项所述的无线电基站，其中所述处理器(26)还适用于从所述估计的上行链路控制信道质量来推导上行链路传送秩；以及所述收发器(22)适用于将所述上行链路传送秩通过信号通知到所述移动终端。
24.如权利要求17-23的任一项所述的无线电基站，其中所述收发器(22)还适用于将所述估计的上行链路控制信道质量通过信号通知到所述移动终端。
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