CN102265525A - 用于控制上行链路数据传输的设备及方法 - Google Patents

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Abstract

用于识别及报告相关于用户终端与基站之间的数据传输的干扰源的设备及方法，其中从用户终端的所有天线组装件同时地传输先导信号，来自用户终端的所述先导信号由基站所接收，其中基站向用户终端发送与每个所述先导信号相对应的功率控制命令，并且其中用户终端在收到该功率控制命令时选择使用哪个天线组装件来传输下一上行链路数据。

Description

用于控制上行链路数据传输的设备及方法
技术领域
本发明涉及通信网络的技术领域。具体而言，本发明涉及用于无线通信的用户终端及设备、传输数据的方法，并且涉及程序元件。
背景技术
频谱稀缺已经导致了对于能够更高效地使用所分配的带宽的技术的需求。
据报道，多输入多输出(MIMO)技术是这样一种技术——其尝试利用多径传播效应来提供更高的数据吞吐量，同时保持频谱高效。
通用术语“MIMO”有时被用来指涉及到多个天线的多项技术。这些技术包括：所谓的“空间多路复用”技术，在其中通过相同资源(在宽带码分多址(WCDMA)中实现为双传输天线阵列(D-TxAA))来传输多个信号；“传输分集”技术，在其中通过多个信道(WCDMA示例TxAA)来传输同一信息；以及波束赋形技术。
根据定义，空间多路复用MIMO技术适用于多信号——这些信号的生成将导致更多的用户及系统干扰。工作于此类场景中的接收器因此将很可能更为复杂。
另一方面，定期地切换天线已知会导致增强的信号接收，这是因为其在所接收的信号中引入了附加的分集。
已经利用天线切换的系统的一个示例为时分-同步码分多址(TD-SCDMA)。另一系统是所谓的“LTE”或“增强型UTRAN”(增强型UMTS地面无线电接入网)。这些系统进行周期性(非导向性)天线切换——这将体验到性能提升。
当前的3GPP WCDMA标准在下行链路中利用所有这些类型的MIMO(例如，用于高速下行链路分组接入(HSDPA)的传输分集TxAA以及双传输自适应阵列D-TxAA)。此类MIMO方案可以提高下行链路中的吞吐量。
以下所列3GPP WCDMA标准的文献可被视为本发明的基础。
文献“TS 25.211 of the 3rd Generation Partnership Project(3GPP)；Technical Specification Group Radio Access Network；Physicalchannels and mapping of transport channels onto physical channels(FDD)，v8.2.0，2008-09，Release 8”可以描述UTRA的FDD模式中第1层传送信道和物理信道的特性。该文献的主要目的可以是作为对UTRA第1层的全面描述的一部分，以及作为实际技术规范的起草工作的基础。
文献“TS 25.212 of the 3rd Generation Partnership Project’(3GPP)；Technical Specification Group Radio Access Network；Multiplexing andchannel coding(FDD)，v8.3.0，2008-09，Release 8”可以描述UTRA的FDD模式中第1层多路复用和信道编码的特性。
文献“TS 25.213 of the 3rd Generation Partnership Project(3GPP)；Technical Specification Group Radio Access Network；Spreading andmodulation(FDD)，V8.2.0，2008-09，Release 8”可以描述针对UTRA物理层FDD模式的扩频和调制。
文献“TS 25.214 of 3rd Generation Partnership Project(3GPP)；Technical Specification Group Radio Access Network；Physical layerprocedures(FDD)，V8.3.0，2008-09，Release 8”可以指定和建立UTRA的FDD模式中物理层过程的特性。
文献“TS 36.211 of the 3rd Generation Partnership Project(3GPP)；Technical Specification Group Radio Access Network；EvolvedUniversal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)；Physical Channels andModulation，V8.4.0，2008-09，Release 8”可以描述用于演进型UTRA的物理信道。
文献“TS 36.212 of the 3rd Generation Partnership Project(3GPP)；Technical Specification Group Radio Access Network；EvolvedUniversal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)；Multiplexing andchannel coding，V8.4.0，2008-09，Release 8”可以指定对E-UTRA的物理信道的编码、多路复用以及映射。
文献“TS 36.213 of the 3rd Generation Partnership Project(3GPP)；Technical Specification Group Radio Access Network；EvolvedUniversal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)，v8.4.0，2008-09，Release8”可以指定和建立E-UTRA的FDD及TDD模式中物理层过程的特性。
文献“TS 36.214 of the 3rd Generation Partnership Project(3GPP)；Technical Specification Group Radio Access Network；EvolvedUniversal Terrestrial Radio Access(E-UTRA)；Physical layer-Measurements，v08.4.2，2008-09，Release 8”可以包含对为了支持空闲模式中及已连接模式中的操作而在UE及网络处进行的测量的描述和定义。
发明内容
本发明的一个目的可以是提供在用户终端与例如基站之间的改进的传输。本发明的另一目的可以是提供实现提高的数据吞吐量的用户终端。
每项独立权利要求的主题将会实现这些目的。在相应的从属权利要求中描述了进一步的实施方式。
总体而言，根据本发明，用户终端包括至少两个天线组装件，其中的每一个包括：一个天线，用于传输信号；一个功率放大器，用于放大拟从该天线传输的信号；以及开关，用于连接以所述功率放大器为功率来源的数据信道和所述天线。
根据本发明另一实施方式，每个天线组装件还包括射频(RF)链，以使得用户终端能够从每个天线同时传输一个先导信号。
根据本发明又一实施方式，用户终端还包括控制设备，其在接收到传输功率控制命令时决定使用哪个天线组装件来传输下一上行链路数据，并且其适合于将数据信道导向特定天线。
根据本发明的另一方面，提供一种设备，用于向用户终端传输功率控制命令，其中该设备一般而言适合于接收从一个用户终端的所有天线同时传输的先导信号，并且适合于发送与每个先导信号有关的功率控制命令。
根据本发明的设备还可以包括无线电网络控制器和网元，其中从该无线电网络控制器对功率控制机构的组件加以管理，该无线电网络控制器向网元发信号传达与每个天线有关的目标值。
应当注意，根据本发明的设备可以是基站、电路板或芯片、或者能够与用户终端无线地进行信号交换的另一设备。
根据本发明的又一方面，提出一种在所提及的用户终端与同时提及的设备之间传输数据的方法。总体而言，该方法包括以下步骤：从所述用户终端的所有天线组装件同时地传输先导信号；通过所述设备接收来自所述用户终端的所述先导信号；从所述设备向所述用户终端发送对应于每个先导信号的功率控制命令；在接收到该功率控制命令时，选择使用所述用户终端的哪个天线组装件来发送下一上行链路数据。
根据本发明另一实施方式，该方法还可以包括基于收到的、与来自天线组装件的先导信号有关的功率控制信号，对用户终端的所述天线组装件的传输功率水平进行调节的步骤。
在此，根据本发明的方法的步骤通常可以在单个时隙中执行。所述步骤亦可在传输时间间隔(TTI)中执行。
根据本发明又一实施方式，该方法还可以包括在接下来的时隙中从所选天线组装件向所述设备传输上行链路数据的步骤。
换言之，用户设备将首先通过所有天线组装件在单个时隙中传输先导信号，并且此外，从所述天线组装件中的仅一个组装件传输上行链路数据，其中基于最后一个但却是(在先前时隙中)被传输的先导信号，将所述一个组装件选定为具有最佳的传输条件。
根据本发明的另一方面，提供一种程序元件，其在由处理器执行时，一般适合于进行：从用户终端的所有天线组装件同时地传输先导信号；在接收到功率控制命令时，选择要使用哪个天线组装件来传输下一上行链路数据；以及从所选天线组装件传输上行链路数据，其中数据传输的传输功率水平可以基于接收到的与来自相应天线组装件的先导信号的传输有关的功率控制命令来进行调节。
程序元件可以包括存储于计算机可读介质上的程序代码。
即，通过该程序元件，可以基于所接收到的与来自相应天线的传输有关的传输功率控制命令来调节各传输功率水平。
因此，本发明涉及用于处理设备的程序元件，使得根据本发明的方法可在适当的系统上得以执行。该程序元件优选地加载至数据处理器的工作存储器中。数据处理器因而具备执行本发明之方法的能力。此外，程序元件的程序代码可以存储在诸如CD-Rom之类的计算机可读介质上。然而，程序元件亦可存在于像万维网之类的网络上并且可以从这样的网络下载至数据处理器的工作存储器中。
还应注意，本发明的示例性实施方式和本发明的各方面是参照不同的主题进行了描述的。特别是，某些实施方式参考装置类权利要求进行了描述，而其他实施方式则参照方法类权利要求进行了描述。然而，本领域技术人员将从以上描述和以下描述中获知：除非另有指出，否则除了属于一类主题的特征之间的任何组合之外，涉及不同主体的特征之间的，特别是装置权利要求的特征与方法权利要求的特征之间的任何组合亦可被认为是被本申请所公开。
本发明的这些方面和其他方面将从对在下文中描述的实施方式的参考中变得清晰并且由其所阐明。
本发明的示例性实施方式将在下文中参考以下附图进行描述。
附图说明
图1示出了具有2个天线组装件的示例性用户终端的示意性表示。
图2示出了图示根据本发明的方法的步骤的流程图。
图3示出了分别涉及用户终端和基站的、根据本发明的方法的步骤。
图4示出了在一系列时隙中、在用户终端与基站之间的传输分组的图示。
图5示出了包括从一个天线组装件向另一个天线组装件的改变的2个时隙的放大图示。
具体实施方式
附图中的图示为示意性的。在不同附图中，类似的或相同的元件具有相同参考符号。
本文所提出的概念考虑了诸如3GPP WCDMA之类的蜂窝系统在利用HSUPA(高速上行链路分组接入)时的上行链路。特别是，本发明利用天线分集。
本发明还涉及传输分集和“经典”宽带码分多址(WCDMA)以及允许这两个技术领域的联合操作的UL信道设计，关注于可通过基于上行链路中关联的信道条件而切换天线来实现的吞吐量提高。
由于在考虑用于基站的多个天线时存在较少的实施限制，因此研究主要集中在蜂窝系统的基站处的MIMO天线和天线阵列上。用户设备或手机的大小将可以部署的天线数目通常限制在一个或二个(在考虑典型移动通信操作频率和关联的传播环境时)。尽管如此，仍然可以部署某些MIMO技术在限制范围内工作-一种这样的技术是传输天线阵列分集(TxAA)。
凭当前的单天线手机，难以简便地利用空间分集。新兴的技术允许多个、适当间隔的天线，并且利用天线切换或者Tx天线加权。本发明特别关注于基于天线切换的Tx信道分集。
据报道，非导向性(周期性)天线切换提供性能的提高，但这并非是显然的结论，这是因为，这种盲式切换方式可能意味着天线的改变既有可能导致从不良信道变至良好信道，但也同样有可能导致从良好信道变至不良信道。因此，对于非导向性天线切换而言，对分集的利用很可能是关于衰落率、时隙大小、数据速率等的考量。
或许更加明显的是，如果能够找到测量与每个天线相关联的信道并且总是切换到具有与其相关联的最佳信道的天线的方法，则将会有性能提高。而这则是与针对上行链路3GPP WCDMA的导向性天线切换相关联的概念。
在下文中，将参考附图来描述本发明的示例性实施方式。
图1示出了具有2个天线组装件的用户终端的示意性表示，其中每个组装件的功率放大器未在图1中示出。因此，在图1中描绘了代表2个天线组装件的2个天线开关130、2个RF链和2个天线110、120。
同时(并行地)从全部两个用户终端天线进行先导传输，以便确定不同的信道以及继而使用这一信道信息来利用空间分集，从而增加用户吞吐量。信号的并行传输意味着使用两个独立的RF链，这表明先导信道总是在相同时刻传输，而当传输数据时，仅一个开关(即，对应于该时刻的最佳天线的那个开关)将会闭合。
在图2和图3中给出了这种概念性的算法流程(在不考虑软切换的情况下)。
图2中的流程图图示了根据本发明的方法。在一个时隙中，执行所有的步骤S1至S5，并且在随后的时隙中将重复这些步骤。
在图3中，图示了用户终端100与基站200之间的通信，其中标号1至5用符号表示该方法的与步骤执行之处的设备有关的步骤的编号，而箭头则示出了传输方向。
详细而言，在步骤S1中，将从用户终端100的所有天线组装件传输一个先导信号。这意味着，用户终端的控制单元将会在相同时刻闭合所有天线组装件的开关，以从所有天线同时地传输该先导信号。
在步骤S2中，首先，基站200接收来自用户终端的所述先导信号。当在步骤S3处根据先导信号而估计了信道条件之后，在步骤S4中，基站向用户终端发送功率控制命令，其对应于每个先导信号。
继而，在步骤S5中，用户终端，即该用户终端的控制单元，在收到功率控制命令时选择要使用用户终端的哪个天线组装件来传输下一上行链路数据。
图2中从矩形框S5到矩形框S1的箭头用符号表示在接下来的步骤S1中，用户终端将会再次从所有天线组装件传输先导信号，但也能够从天线组装件中之一传输数据。
应当理解，在用户终端中，可以基于收到的与来自天线组装件的先导信号有关的功率控制命令来调节所述天线组装件的传输功率水平。
数据(例如，E-DPDCH)在这个天线上发送。基站接收每个先导，采取适当的信道估计以确定不同的信道条件。基站还对数据进行解码。基站继而运行决策算法来决定供用户终端在下一时隙中针对每个天线使用的适当TPC命令。计算出TPC命令，以尝试和确保来自任一天线的传输将在基站处产生恒定的信噪比(SNR)。该命令继而发送至用户终端。
在用户终端处，每个先导的TX功率将取决于到基站的瞬时路径损耗；如果路径损耗恶化，则功率控制回路将会提高TX功率，以便维持接收SNR。因此，通过查验每个天线的TX功率，终端能够确定具有最低路径损耗的天线，并且使用该天线来传输数据信道。
为了让基站能够确定数据传输来自哪个用户终端天线，需要一种方法来提供适当的标识。一种方法是，向每个天线提供2个唯一先导序列，当数据是从与发射先导的天线相同的天线发射时，使用一个序列；而当不是这种情况时，使用另一序列。
在图4中指示了每个时隙的可能的传输的示例，其中Ch-A和Ch-B指示信道A和信道B，其分别与天线A和天线B相关联。P1-A是天线A在其(在先前时隙中)已被确信为较差信道时传输的先导(当情况是这样时，天线B传输先导P2-B)。类似地，P1-B是信道B在其(在先前时隙中)已被确信为较差信道时传输的先导(当情况是这样时，天线A传输先导P2-A)。
无论数据信道E-DPDCH是从哪个天线传输的，其均以相对于相关控制信道的固定功率偏移beta_ed来发送。
由于在所描述的方式中对4个先导序列的使用是排他的，因此将有可能实现类似的方案——据此仅适用三个先导序列——这是由于只需要一个天线指示出其也具有数据(其他信道继而将自然没有数据要传输)。
用户终端将作出关于要使用哪个天线的最终决定，这是因为它将能够获得正在使用的绝对功率水平。将要使用的是需要最低传输功率的天线，其对应于“最佳信道”。
也可以考虑通过在目前不传输任何数据的天线上具有更长的先导序列而实现增强的信道估计与引入更多的干扰之间做出折中。
当用户终端具有仅一个传输链(特别是一个功率放大器)时，可以使用CPC之类的技术来保持信号干扰比对于全部两个天线均大致恒定。将使用与针对CPC的DPCCH门控相同的原理作出向非传输天线的周期性短暂切换，以便更新功率控制回路。当针对数据信道做出天线切换时，重新同步可能是必要的(尽管仅仅为了重新同步而对有时从一个天线向另一天线的切换的需要可以导致一些吞吐量损失)。
因此，提供了对上行链路的修改，以允许通过从每个天线传输唯一的先导而进行导向性天线切换。特别是，用户终端行为——用户终端据其接受针对2个天线链的独立传输功率命令并继而决定要使用哪个天线来进行数据传输——取决于相对传输水平。
此外，为基站提供了这样的装置：其用于确定先导已从哪个天线发送。
最后，提供了这样的装置：其用于确定是否有其他控制和数据与所接收的先导并行传输，其中这可以是通过信令比特、对备选先导序列的检测、或者对数据的盲检。
作为总结，本发明覆盖了以下主要方面：
所描述的上行链路天线切换的方法要求使用唯一先导，从而使得对传输分集的利用能够最终导致系统吞吐量的提高。
2个上行链路先导信号将必须以唯一的方式传输，以便能够标识出每个信号是从哪个天线发送的。使用唯一先导的益处可能在于自动天线标识，以及在于信道估计/均衡的明显使用。
切换是以时隙为基础而完成的，但此概念亦适用于以传输时间间隔(TTI)为基础进行工作。工作于时隙基础上的益处将会是更为即时的控制，工作于TTI将不会导致如此快的响应，但却能够降低复杂性。另一方面，TTI级切换可以实现通过对数据信道进行解码而进行的天线检测。
对于两个单独的RF链将需要独立的功率控制回路(每个天线针对一个回路)，全部两个回路均被定制为传输上至最大用户终端等效全向(isotropic)辐射功率。
如果在特定天线上不传输数据的时隙之间允许“自持续(flywheeling)”(以与CPC类似的方式)，则可以在仅有一个RF链(特别是一个功率放大器)时应用本发明，从而确保这种“自持续”不会进行过长的时期，而无需时常执行重新定时/功率更新过程。
虽然本发明已在附图及前文的描述中得到详细的说明和描述，但这样的说明和描述应被视为说明性或示例性的，而并非限制性；本发明并不限于所公开的实施方式。
本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时，从对附图、公开内容以及随附权利要求书的研究中，将会理解和实现对所公开的实施方式的其他变形。在权利要求书中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，而量词“一个”、“一种”并不排除复数。单个处理器或其他单元可以完成权利要求书中所记载的若干项的功能。仅凭某些手段被记载于互不相同的从属权利要求中这一事实并不表明不能够对这些手段的组合加以利用。
还应注意，不可将权利要求中之参考标记理解为对权利要求的范围的限制。
缩写及术语
Figure BPA00001391302900121

Claims (12)

1.一种用户终端，包括：
至少两个天线组装件，
其中每个天线组装件包括一个天线，用于传输信号；以及开关，用于连接数据信道和所述天线。
2.根据权利要求1所述的用户终端，其中每个天线组装件还包括射频链，使得所述用户终端能够从每个天线同时地传输一个先导信号。
3.根据权利要求1或者2所述的用户终端，其中所述用户终端还包括控制设备，其在收到传输功率控制命令时决定使用哪个天线组装件来传输下一上行链路数据，并且其适合于将所述数据信道导向特定天线。
4.一种用于向用户终端传输功率控制命令的设备，该设备适合于接收同时从用户终端的所有天线传输的先导信号，并且适合于发送与每个所述先导信号对应的功率控制命令。
5.根据权利要求4所述的设备，还包括无线电网络控制器和网元，其中从所述无线电网络控制器对功率控制机构的组件加以管理，该无线电网络控制器向所述网元发信号传达与每个天线有关的目标值。
6.一种在根据权利要求1至3中任一项所述的用户终端与根据权利要求4和5中任一项所述的设备之间传输数据的方法，该方法包括以下步骤：
从所述用户终端的所有天线组装件同时地传输先导信号，
通过所述设备来接收来自所述用户终端的所述先导信号，
从所述设备向所述用户终端发送功率控制命令，该命令对应于每个所述先导信号，
在收到所述功率控制命令时，选择使用所述用户终端的哪个天线组装件来传输下一上行链路数据。
7.根据权利要求6所述的方法，该方法还包括以下步骤：
基于收到的与来自所述天线组装件的所述先导信号有关的功率控制命令，调节所述用户终端的所述天线组装件的传输功率水平。
8.根据权利要求6或者7所述的方法，其中所述方法的所述步骤在单个时隙中执行。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，该方法还包括在随后的时隙中从所选天线组装件向所述设备传输上行链路数据的步骤。
10.一种程序元件，其在由处理器执行时，适合于进行：
从用户终端的所有天线组装件同时地传输先导信号，
在收到功率控制命令时，选择使用哪个天线组装件来传输下一上行链路数据，
从所选天线组装件传输上行链路数据。
11.根据权利要求10所述的程序元件，其中基于收到的与所述先导信号从相应的天线组装件的传输有关的功率控制命令，来调节数据传输的传输功率水平。
12.根据权利要求10或者11所述的程序元件，其中所述程序元件包括存储于计算机可读介质上的程序代码。
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