CN102265526A - 无线电接入网中的方法和布置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及允许无线电接入网中的开/关转发器的简单集成以及用于UE转发器选择的最小化信令的方法和布置。这通过一种解决方案来实现，其中RBS工作在预编码模式，并且其中转发器测量下行链路参考信号，选择预编码矩阵，并且将选择的索引反馈(即PMI)给RBS，这与UE进行的操作相似。通过将来自UE的索引与来自不同转发器的索引进行比较，这准许RBS区分UE转发器选择，而无需引入UE与转发器之间的任何额外上行链路报告或交互。

Description

无线电接入网中的方法和布置
技术领域
本发明涉及无线通信领域，具体来说，涉及无线电接入网中的开/关转发器的使用。
背景技术
通用移动电信系统(UMTS)是设计成接替GSM的第三代移动通信技术之一。3GPP长期演进(LTE)是第三代合作伙伴项目(3GPP)中改进UMTS标准的项目。UMTS陆地无线电接入网(UTRAN)是UMTS系统的无线电接入网，而演进UTRAN(E-UTRAN)是LTB系统的无线电接入网。E-UTRAN中的无线电基站(RBS)称作演进NodeB(eNB)。
在例如E-UTRAN等无线电接入网中，多输入多输出(MIMO)是适用于在发射器和接收器处改进通信性能的多个天线的使用的名称。MIMO能够细分为三个主要类别：预编码、空间复用和分集编码。预编码在狭义上是多层射束形成(即，在目标接收器的方向上总天线射束的整形)或者在广义上是发射器处的全部空间处理。在常规(即单层)射束形成中，同一个信号从发射天线的每个以适当相位(以及有时增益)加权发出，使得信号功率在接收器输入端为最大。射束形成的有益效果是增加来自相长组合的信号增益而减小衰落效应。在没有散射的情况下，射束形成产生明确定义的方向性图。当接收器具有多个天线时，发射射束形成无法同时使所有接收天线处的信号电平为最大，并且因而使用预编码。通过预编码，多个信号流从发射天线以每一个天线独立且适当的加权来发出，使得链路吞吐量在接收器输出端为最大。将不同加权应用于不同天线的发射信号能够表达为将预编码向量应用于发射信号。基于预编码器的空间复用能够看作是用预编码矩阵替代预编码向量的基于预编码器的射束形成的概括。下文中将使用术语“预编码矩阵”。接收器估计信道，从码本(包含可用预编码矩阵集合)判断适当预编码矩阵，并且将关于所选预编码矩阵的信息反馈给发射器。
图1示意示出LTE系统(E-UTRAN)中的无线电接入网的一部分。根据不同eNB天线的下行链路参考信号的测量，用户设备(UE)150从对应于某个射束120的码本来判断适当预编码矩阵。向eNB 110报告所选向量的索引，并且eNB 110能够将这个预编码矩阵用于向UE 150的下行链路传输。在LTE中，向量索引称作预编码矩阵索引(PMI)。
除了许多其它方面之外，还预计未来的无线电接入网要求增加的覆盖、更高数据速率的支持或者它们两者的组合。增加网络容量有时可能导致降低的覆盖，但是中继器或转发器的使用是解决传输范围(覆盖)与端对端数据范围之间的折衷的良好选择。中继器和转发器的有益效果源于如下事实：将长距离分为大致等距的两跳允许增加的数据速率。
与中继器相比，射频(RF)转发器更为简单，并且因而成本更低。RF转发器(以下只称作转发器)是无线电接收器和无线电发射器的组合，它接收弱或低电平信号，并且以更高电平或更高功率将其重传，使得信号能够覆盖更长距离而没有降级。它们适合于例如扩展乡村或郊区的覆盖。定义转发器的一个特征在于，它几乎同时接收、放大和重传信号。
图2示出具有eNB 210和三个转发器230a-c的E-UTRAN中的小区200。转发器230a-c放大和重传它们从eNB 210和UE 250接收的信号。显著覆盖扩展能够通过采用许多转发器来实现。但是，转发器放大接收信号和干扰，这引起更高的小区间干扰。通过使用开/关转发器，小区间干扰能够减小。开/关转发器当在其转发器区域中没有调度用于传输的UE时关闭(即，信号的重传关闭)，并且它由此没有对干扰做出贡献。要控制转发器的开状态和关状态，RBS必须区分各UE的转发器选择，即，转发器的哪一个由UE用于其通信。根据不同活动UE的转发器选择，RBS能够联合调度判定来判断要关闭哪些转发器。传统上，UE测量来自转发器的参考信号，根据这些信号来选择优选转发器，并且经由转发器将所选转发器索引反馈给RBS。这种解决方案的问题在于，对于这种反馈需要额外的上行链路报告，并且也需要转发器与UE之间的交互信令。这使转发器与现有网络的集成复杂化，并且它还增加信令开销。
发明内容
本发明的目的是实现消除上述缺点的一部分，并且允许无线电接入网中开/关转发器的简单集成以及用于UE转发器选择的最小化信令的方法和布置。这通过一种解决方案来实现，其中RBS工作在预编码模式，以及其中转发器测量下行链路参考信号，选择预编码矩阵，并且将选择的索引(即PMI)反馈给RBS，这与UE进行的操作相似。通过将来自UE的索引与来自不同转发器的索引进行比较，这允许RBS区分UE转发器选择，而无需引入UE与转发器之间的任何额外上行链路报告或交互。
因此，根据本发明的第一方面，提供一种用于在无线电接入网中工作在预编码模式的RBS的转发器选择的方法。RBS使用一个或多个转发器，并且服务于至少一个UE。该方法包括广播参考信号的步骤。它还包括从转发器接收预编码矩阵索引并且将其存储的步骤。它还包括从UE接收预编码矩阵索引并且将来自UE的接收的索引与来自转发器的已存储索引进行比较的步骤。当来自转发器的已存储索引匹配来自UE的接收的索引时，该方法还包括将对应于这个匹配的已存储索引的转发器确定为UE的转发器选择的步骤。
根据本发明的第二方面，提供一种用于在无线电接入网中的转发器的转发器选择的方法。转发器由工作在预编码模式的RBS使用。该方法包括测量来自RBS的参考信号并且根据测量的参考信号来选择预编码矩阵的步骤。它还包括将所选预编码矩阵的索引传送给RBS的步骤。索引由RBS用于确定用于用户设备的转发器选择。
根据本发明的第三方面，提供一种无线电接入网的RBS。RBS适合工作在预编码模式，并且使用至少一个转发器。它还适合服务于一个或多个UE。RBS包括用于广播参考信号的部件。它还包括用于接收和存储来自转发器的预编码矩阵索引的部件。它还包括用于从UE接收预编码矩阵索引的部件以及用于将来自UE的接收的索引与来自转发器的已存储索引进行比较以查找具有匹配的已存储索引的转发器的部件。此外，它包括用于将对应于匹配的已存储索引的转发器确定为UE的转发器选择的部件。
根据本发明的第四方面，提供一种无线电接入网的转发器，其适合由工作在预编码模式的RBS使用。它包括用于测量来自RBS的参考信号的部件。它还包括用于根据测量的参考信号来选择预编码矩阵的部件以及用于将所选预编码矩阵的索引传送给RBS的部件。索引由RBS用于确定用于用户设备的转发器选择。
本发明的实施例的一个优点在于，RBS能够有效地检测UE转发器选择，而无需UE与转发器之间的任何额外上行链路报告或交互。因此，RBS能够确定以最小信令开销有效控制开/关转发器的UE选择。
本发明的实施例的另一个优点在于，它们允许现有无线电接入网中的新转发器的简单引入，因为避免了预编码码本的修改。此外，转发器无需传送任何参考信号，因为UE和RBS无需检测来自转发器的信道信息。
附图说明
图1示意示出具有工作在预编码模式的eNB的E-UTRAN的一部分。
图2示意示出具有eNB及其转发器的E-UTRAN的一部分，其中可实现本发明。
图3示意示出根据本发明的实施例、具有工作在预编码模式的eNB及其转发器的E-UTRAN中的无线电站点。
图4示意示出具有其转发器的eNB以及各转发器的资源的调度。
图5示意示出根据本发明的实施例的eNB和转发器。
图6是根据本发明的实施例的转发器的方法的流程图。
图7是根据本发明的实施例的eNB的方法的流程图。
具体实施方式
下面参照某些实施例和附图更详细地描述本发明。为了便于说明而不是进行限制，提出例如特定情况、技术等具体细节，以便提供对本发明的透彻理解。但是，本领域的技术人员将会清楚地知道，可在脱离这些具体细节的其它实施例中实施本发明。
此外，本领域的技术人员会理解，本文以下解释的功能和部件可使用结合编程的微处理器或通用计算机起作用的软件和/或使用专用集成电路(ASIC)来实现。大家还会理解，虽然主要采取方法和装置的形式来描述本发明，但是本发明也可在计算机程序产品中以及在包括计算机处理器和耦合到该处理器的存储器的系统中实施，其中采用可执行本文所公开的功能的一个或多个程序对存储器编码。
本文通过参照具体示例情况来描述本发明。具体来说，在与E-UTRAN有关的非限制性一般上下文中描述本发明。但是应当注意，本发明及其示范实施例也可适用于在eNB预编码模式和PMI报告方面具有与E-UTRAN相似特性的其它类型的无线电接入技术。
本发明的目的是允许开/关转发器的简单引入以及具有最小信令开销的有效UE转发器选择。本发明能够在具有工作在预编码模式的eNB的将开/关转发器用于增加的覆盖的无线电接入网中实现。在这种网络中，eNB从其发射天线广播参考信号，以及转发器接收这些信号并且将其重传给UE。UE测量来自eNB的参考信号，估计信道，选择优选射束或预编码矩阵，并且将预编码矩阵的索引(所谓的PMI)反馈给eNB。在现有技术以及在本发明的实施例中均执行这个操作。
为了使网络中的干扰为最小，eNB与调度判定同时进行转发器开/关判定。转发器的控制需要用于各UE的转发器选择的知识。下面参照图3来描述在本发明中，eNB如何确定转发器选择。
通过利用预编码(或射束形成)模式的空分效应，服务于转发器区域340a-d中的UE 350的不同转发器330a-d能够由来自eNB 310的(与预编码矩阵对应的)不同射束320a-d覆盖。在本发明的一个实施例中，各转发器将测量来自eNB的参考信号而不是如现有技术中那样只将其重传，然后将根据测量从码本选择预编码矩阵，并且将所选预编码向量的索引(PMI)传送给eNB(与UE进行的操作相似)。
ENB接收并且存储从转发器所传送的PMI。转发器PMI是在eNB处的转发器索引，并且在确定UE转发器选择时使用。
每当eNB接收来自UE的PMI反馈时，将UE PMI与所有已存储转发器的PMI、即转发器索引进行比较。当转发器索引与UE PMI之间存在匹配时，eNB能够将对应转发器确定为用于那个特定UE的优选转发器。例如，参照图3，如果转发器330c选择特定射束(或预编码矩阵)320c，并且UE 350选择相同射束320c，则这个UE 350隐式选择由那个转发器330c提供服务。这样进行了转发器选择，而无需从UE到eNB的任何额外报告，并且无需UE与转发器之间的任何额外交互。另一个优点在于，现有网络中的新开/关转发器的引入可能不要求对已经定义的预编码码本的任何修改。
为了确保本发明中的正确转发器选择，重要的是保证在预编码矩阵与转发器之间存在一对一映射。这通过网络的正确分维(dimensioning)和规划来获得，其中转发器的数量和转发器位置需要小心选择。此外，如果eNB中的天线距离小时，天线之间存在天线互相关性，并且转发器位置与PMI之间将存在良好映射。
高天线互相关性通常意味着具有小天线间距离(波长的分数)的天线配置，而低天线互相关性意味着充分大的天线距离(若干波长)。在低天线互相关性的情况下，对预编码矩阵的更新通常在较短时标上进行，以便捕获衰落变化。高天线互相关性在本发明中是优选的，因为它赋予PMI与射束方向之间的稳定关系。
在本发明的一个实施例中，转发器的PMI报告在系统初始化时静态地进行一次。如果PMI是稳定的、即它不随时间而变化，则这是可能的，由于小间距天线阵列，这是具有高天线互相关性的情况。转发器PMI值则能够存储一次，并且用于此后的所有UE转发器选择。
在本发明的一个备选实施例中，每当转发器PMI已经改变时动态地进行转发器的PMI报告。对于具有大间距的天线，这是网络中的低天线互相关性的情况。
在本发明的其它实施例中，转发器选择由eNB在控制不同转发器的开启和关闭时使用。为了使干扰为最小，仅当在某个时间或者在某些频率资源中调度转发器区域中的用户时才开启转发器。
这种情况的一个示例如图4示意所示，其中eNB 450具有三个转发器-转发器A 410、B 420和C 430-其中对应频率411、421、431和时间资源412、422、432对于其对应转发器区域中的不同UE已调度441或未调度442。在这个示例中，转发器A 410和转发器B 420的区域中的UE在前两个时间资源(例如子帧)期间但在不同频率资源中同时被调度，而转发器C 430的区域中的UE没有被同时调度。因此，转发器C 430能够在这前两个子帧期间关闭，而转发器A 410和转发器B 420能够按照其调度的频率资源在频域关闭和开启。在第三时间资源期间，转发器C 430的区域中的UE已经调度资源，而在转发器A 410和B 420的区域中没有调度UE。因此，转发器C 430再次开启，而转发器A 410和B 420关闭。
由eNB所控制的转发器的关闭和开启能够按照不同方式来实现。在本发明的一个第一实施例中，eNB能够通过根据UE转发器选择和调度判定经由带内或带外信令来向转发器传送开/关命令，从而控制转发器。
第二实施例要求在信号的接收功率低于某个阈值时自动关闭的转发器。如果转发器将固定放大器增益保持在动态范围之内，则eNB能够通过其调度行为，例如通过在时域按照受控方式调度资源，来控制转发器的接通/切断。由于转发器的固定放大器增益，甚至当接收干扰等级高于阈值时，转发器间干扰也受到限制。
在第三实施例中，如果转发器能够检测子带中的接收功率电平并且自动关闭具有低接收功率的那些子带，则先前第二实施例的解决方案能够扩展到频域。在这种情况下，eNB能够将不同频率资源调度到不同射束，这取决于干扰等级，并且由此控制干扰。
图5示意所示并且按照上述第一实施例的是eNB 500。它包括用于广播要由转发器以及UE用于选择预编码矩阵的参考信号的部件501。它还包括用于接收来自转发器的PMI的部件502以及用于存储该PMI的部件503。此外，它包括用于接收来自UE的PMI的部件504以及用于将这个UE PMI与来自转发器的已存储索引进行比较的部件505。进行这个操作以查找具有匹配PMI的转发器。它还包括用于将对应于这个匹配PMI的转发器确定为用于UE的转发器选择的部件506。eNB还包括用于控制转发器的开和关的部件507。如上所述，这种控制能够按照不同方式来执行，这取决于转发器的种类，例如(是否自动)。图5中并且按照第一实施例，用于控制转发器的开/关的部件507包括用于向转发器传送开/关命令的部件571。
又如图5所示并且按照第一实施例的是转发器510。它包括用于测量来自eNB的参考信号的部件511以及用于根据这个参考信号来选择预编码矩阵的部件512。它还包括用于将这个所选预编码矩阵的索引(PMI)传送给eNB的部件513。这个PMI则能够由eNB用于确定UE的转发器选择。此外，转发器包括用于接收来自eNB的开/关命令的部件514以及用于根据该命令来开启和关闭的部件515。
图6是根据本发明的上述第一实施例的转发器的方法的流程图。它包括下列步骤：
-610.测量来自eNB的参考信号。
-620.根据测量的参考信号来选择预编码矩阵。
-630.将所选预编码矩阵的索引传送给eNB。该索引由eNB用于确定用于用户设备的转发器选择。
-640.接收来自eNB的开或关命令。
-650.根据接收的命令来开启或关闭重传。
此外，图7是根据本发明的相同第一实施例的eNB的方法的流程图。它包括下列步骤：
-710.广播由转发器和UE用于选择预编码矩阵的参考信号。
-720.接收来自转发器的预编码矩阵索引。
-730.存储来自转发器的预编码矩阵索引。
-740.接收来自其中一个UE的预编码矩阵索引。
-750.将来自该UE的接收的索引与来自转发器的已存储索引进行比较，以及当来自转发器的已存储索引匹配来自该UE的接收的索引时，
-760.将对应于该匹配的已存储索引的转发器确定为这个UE的转发器选择。
-770.控制转发器的开和关。
控制转发器的开和关的方法步骤770能够如上所述按照不同方式来进行。图7中，控制转发器的步骤770包括下列步骤：
-771.根据至少一个UE的转发器选择和调度将开或关命令传送给至少一个转发器。
上文提及并且描述的实施例仅作为示例给出，而不应当是对本发明的限制。所附专利权利要求书中要求权益的本发明的范围之内的其它解决方案、使用、目的和功能应当是本领域的技术人员清楚知道的。

Claims (20)

1.一种用于在无线电接入网中工作在预编码模式的无线电基站的转发器选择的方法，其中，所述无线电基站使用至少一个转发器，并且服务于至少一个用户设备UE，所述方法包括下列步骤：
-广播(710)参考信号，
-接收(720)来自所述至少一个转发器的预编码矩阵索引，
-存储(730)来自所述至少一个转发器的所述预编码矩阵索引，
-接收(740)来自所述至少一个UE的预编码矩阵索引，
-将来自所述至少一个UE的接收的索引与来自所述至少一个转发器的已存储索引进行比较(750)，以及当来自转发器的已存储索引匹配来自所述至少一个UE的接收的索引时，
-将对应于这个匹配的已存储索引的所述转发器确定(760)为所述至少一个UE的转发器选择。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括下列步骤：
-控制(770)所述至少一个转发器的开和关。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述控制步骤(770)包括根据所述至少一个UE的所述转发器选择和所述调度将开或关命令传送给所述至少一个转发器的步骤(771)。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述至少一个转发器在所述接收功率电平低于阈值时自动关闭，以及其中所述控制步骤(770)还包括根据所述至少一个UE的所述转发器选择在时域中调度资源的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述至少一个转发器的子带在所述子带中的所述接收功率电平低于阈值时自动关闭，以及其中所述控制步骤(770)还包括根据所述至少一个UE的所述转发器选择在频域中调度资源的步骤。
6.一种用于在无线电接入网中的转发器的转发器选择的方法，其中，所述转发器由工作在预编码模式的无线电基站使用，所述方法包括下列步骤：
-测量(610)来自所述无线电基站的参考信号，
-根据测量的参考信号来选择(620)预编码矩阵，以及
-将所选预编码矩阵的索引传送(630)给所述无线电基站，其中所述索引由所述无线电基站用于确定用于用户设备的所述转发器选择。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述方法在系统初始化时执行一次。
8.如权利要求6所述的方法，其中，每当所述转发器与所述无线电基站之间的所述信道已经改变时执行所述方法。
9.如权利要求7-8中的任一项所述的方法，还包括下列步骤：
-接收(640)来自所述无线电基站的开或关命令，以及
-根据接收的命令来开启或关闭(650)。
10.如权利要求7-8中的任一项所述的方法，其中，所述转发器在所述接收功率电平低于阈值时自动关闭。
11.如权利要求10所述的方法，其中，转发器子带在所述转发器子带的所述接收功率电平低于阈值时自动关闭。
12.一种无线电接入网的无线电基站(500)，其中，所述无线电基站适合工作在预编码模式，使用至少一个转发器，以及服务于至少一个用户设备UE，所述无线电基站包括：
-用于广播参考信号的部件(501)，
-用于接收来自所述至少一个转发器的预编码矩阵索引的部件(502)，
-用于存储来自所述至少一个转发器的所述预编码矩阵索引的部件(503)，
-用于接收来自所述至少一个UE的预编码矩阵索引的部件(504)，
-用于将来自所述至少一个UE的接收的索引与来自所述至少一个转发器的已存储索引进行比较以查找具有匹配的已存储索引的转发器的部件(505)，以及
-用于将对应于所述匹配的已存储索引的所述转发器确定为所述至少一个UE的转发器选择的部件(506)。
13.如权利要求12所述的无线电基站，还包括：用于控制所述至少一个转发器的开和关的部件(507)。
14.如权利要求13所述的无线电基站，其中，用于控制的所述部件(507)包括用于根据所述至少一个UE的所述调度将开或关命令传送给所述至少一个转发器的部件(571)。
15.如权利要求13所述的无线电基站，其中，所述至少一个转发器适合在所述接收功率电平低于阈值时自动关闭，以及其中所述用于控制的部件(507)包括用于控制所述时域中的资源的调度的部件。
16.如权利要求15所述的无线电基站，其中，所述至少一个转发器的子带在所述子带中的所述接收功率电平低于阈值时自动关闭，以及其中所述用于控制的部件(507)还包括用于控制所述频域中的资源的调度的部件。
17.一种无线电接入网的转发器(510)，适合由工作在预编码模式的无线电基站使用，包括：
-用于测量来自所述无线电基站的参考信号的部件(511)，
-用于根据测量的参考信号来选择预编码矩阵的部件(512)，以及
-用于将所选预编码矩阵的索引传送给所述无线电基站的部件(513)，其中所述索引由所述无线电基站用于确定用于用户设备的所述转发器选择。
18.如权利要求17所述的收发器，还包括：
-用于接收来自所述无线电基站的开或关命令的部件(514)，以及
-用于根据接收的命令来开启或关闭的部件(515)。
19.如权利要求17所述的转发器，其中，所述转发器适合在所述接收功率电平低于阈值时自动关闭。
20.如权利要求19所述的转发器，其中，转发器子带适合在所述转发器子带的所述接收功率电平低于阈值时自动关闭。
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