CN102668674A - 自适应阵列基站和用于自适应阵列基站的通信方法 - Google Patents

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Abstract

公开了通过自适应阵列控制来传输控制信息的至少一部分的自适应阵列基站。该自适应阵列基站（1）向移动站分配通信帧中以下各项的各一部分并与移动站通信：包含控制信息的控制信息区域，以及在时间方向上与所述控制信息区域相分离并且包括用户数据的用户数据区域。所述自适应阵列基站（1）的特征在于包括：计算单元（21），基于来自所述移动站的接收信号来计算传输权重；分配单元（50），将用于一个移动站的控制信息分配到所述通信帧中与用于所述移动站的用户数据被分配的用户数据区域处于相同频带的控制信息区域；以及，传输单元（10），基于所述传输权重以及对所述控制信息和所述用户数据的分配通过自适应阵列控制来向所述移动站传输所述控制信息和所述用户数据。

Description

自适应阵列基站和用于自适应阵列基站的通信方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年12月28日提交的日本专利申请No.2009-298028的优先权和益处，其全部内容通过参考合并于此。
技术领域
本发明涉及自适应阵列基站和用于自适应阵列基站的通信方法。
背景技术
移动通信系统标准计划3GPP近来在讨论LTE（长期演进）。按照LTE，基站向移动站分配资源块（RB）用于从基站到移动站的下行链路通信。
按照LTE，如图4所示，系统的频带分为多个资源块（RB），每个资源块包括一个或多个子载波（无线通信信道）（在图4中有12个子载波）。按照LTE，资源块基本上以1ms的子帧（通信帧）被分配给移动站。
按照LTE，子帧包括诸如用于发送控制信息的PDCCH（物理下行链路控制信道）的控制信息区域和诸如用于发送用户数据的PDSCH（物理下行链路共享信道）的用户数据区域。PDCCH被分配给子帧中的第一到第三个符号。PDSCH在时间上与PDCCH分开，并且被分配给PDCCH被分配的符号之后的符号，即，例如第四个符号以及随后的符号。由分配给PDCCH的第一个符号中包括的PCFICH（物理控制格式指示信道）（未示出）向移动站通知用于PDCCH的符号数目（例如，参见非专利文献1）。
相关文献
非专利文献
非专利文献1：3GPP TS36.211(V8.7.0),"Physical Channels andModulation"，2009年5月
发明内容
技术问题
传统上，LTE在由基站向移动站分配资源块时不考虑控制信息区域和用户数据区域之间的对应。也就是说，按照LTE，控制信息区域和用户数据区域传统上被分配给不同的资源块。详细地说，按照LTE，作为控制信息区域的PDCCH比作为用户数据区域的PDSCH在频率方向上被分配了更宽的范围。
当引入AAS（适应性天线系统）时，根据LTE的这种资源块分配会引起问题。根据传输环境，AAS通过对构成阵列天线的多个天线元件中的每个元件进行加权来执行自适应控制，由此改变无线电波的方向。在下行链路传输中，对应于AAS的自适应阵列基站通过使用基于移动站发送的参考信号计算的天线权重来向所期望的移动站执行诸如波束成形、零陷（null steering）等的自适应控制。
但是，移动站发送的参考信号与包括用户数据的资源块相关，并且技术上说，这些参考信号可能不能用于包括了所述资源块之外的控制信息的频带。同样地，当控制信息区域广泛地分配在频率方向时，可能无法利用AAS增加关于所期望的移动站的增益的优点。这样，LTE传统上具有这样的问题：AAS对于从基站向移动站发送的控制信息无法适用，并且可能无法执行诸如波束成形和零陷等的自适应控制。
相应地，考虑到这样的情况，本发明的目标是提供一种自适应阵列基站和用于自适应阵列基站的通信方法，该基站和方法可以通过自适应阵列控制发送至少一部分控制信息。
解决方案
为了解决上述问题，根据本发明的第一方面的一种自适应阵列基站，被配置为通过向移动站分配通信帧中的控制信息区域和用户数据区域中的每一个的一部分来执行通信，所述控制信息区域包括控制信息，所述用户数据区域在时间方向上与所述控制信息区域相分离并且包括用户数据，所述自适应阵列基站包括：
计算单元，被配置为基于来自所述移动站的接收信号来计算传输权重；
分配单元，被配置为在所述通信帧中将用于一个移动站的控制信息分配到与用于所述移动站的用户数据被分配的用户数据区域处于相同频带的控制信息区域；以及
传输单元，被配置为基于所述传输权重以及对所述控制信息和所述用户数据的分配通过自适应阵列控制来向所述移动站传输所述控制信息和所述用户数据。
本发明的第二方面是根据第一方面的自适应阵列基站，其中所述分配单元在时间方向上将所述通信帧中的所述控制信息区域的长度设置为固定值，并且所述控制信息中不包含有关所述控制信息区域在时间方向上的所述长度的信息。
虽然装置用于根据如上所述的本发明的方案的解释，应当理解，本发明还可以实现为实质上对应于装置的方法、程序和存储了程序的存储介质，因此这些都包括在本发明的范围内。
例如，根据本发明的第三方面将本发明实现为方法，用于自适应阵列基站的通信方法被配置为通过向移动站分配通信帧中的控制信息区域和用户数据区域中的每一个的一部分来执行通信，所述控制信息区域包括控制信息，所述用户数据区域在时间方向上与所述控制信息区域相分离并且包括用户数据，所述通信方法包括：
基于来自所述移动站的接收信号来计算传输权重的步骤；
在所述通信帧中将用于一个移动站的控制信息分配到与用于所述移动站的所述用户数据被分配的用户数据区域处于相同频带的控制信息区域的分配步骤；以及
基于所述传输权重以及对所述控制信息和所述用户数据的分配，通过自适应阵列控制来向所述移动站传输所述控制信息和所述用户数据的步骤。
本发明的第四方面是根据第三方面所述的用于自适应阵列基站的通信方法，其中在所述分配步骤，在时间方向上将所述通信帧中的所述控制信息区域的长度设置为固定值，并且所述控制信息不包含有关所述控制信息区域在时间方向上的所述长度的信息。
本发明的效果
根据本发明的自适应阵列基站和用于自适应阵列基站的通信方法，可以通过自适应阵列控制发送至少一部分控制信息。
附图说明
图1是根据本发明一个实施方式的示出了基站的功能方框图；
图2是根据本发明一个实施方式的示出了分配资源块的例子的图；
图3是示出了图1示出的基站的操作的流程图；并且图4是示出了根据LTE的资源块的结构的例子的图。
具体实施方式
将参考附图描述本发明的实施方式。
图1是根据本发明一个实施方式的示出了自适应阵列基站1的示意性配置的图。自适应阵列基站1包括阵列天线ANT、无线电通信单元（传输单元）10、AAS处理单元20、基带处理单元30、调度器40、无线电资源分配单元（分配单元）50和符号映射单元60，其中，AAS处理单元20包括权重计算单元（计算单元）21和加权单元22。无线电通信单元10、AAS处理单元20、基带处理单元30和符号映射单元60由适用于LTE的接口设备/电路而构成。调度器40和无线电资源分配单元50由诸如CPU等的合适的处理器而构成。以下是对每个单元的详细描述。
作为接收系统的操作，无线电通信单元10将由阵列天线ANT接收的载波频率的无线电信号转换为基带频率的无线电信号，并且将产生的信号向权重计算单元21输出。同样地，作为发送系统的操作，无线电通信单元10将来自加权单元22的基带频率的信号转换为载波频率的信号，并且将产生的信号通过自适应阵列控制经由阵列天线ANT向移动站发送。
AAS处理单元20中的接收系统的权重计算单元21对输入自无线电通信单元10的信号执行自适应信号处理并且向基带处理单元30输出该信号。详细地说，在自适应信号处理中，权重计算单元21通过使用发送自移动站的参考信号和其它已知信息，基于针对阵列天线ANT的每个天线元件所获得的相位信息等来计算使移动站具有高传输增益的传输权重（每个天线元件的相位/幅度的权重）。另一方面，传输系统的加权单元22将由权重计算单元21获得的传输权重加到输入自基带处理单元30的信号上，并且向无线电通信单元10输出信号。
作为接收系统的操作，基带处理单元30对输入自权重计算单元21的信号进行解调，并且分别针对每个移动站向调度器40输出解调的结果。同样地，作为发送系统的操作，基带处理单元30向加权单元22输出从符号映射单元60输入的用于移动站的传输数据的符号阵列。
调度器40根据输入自基带处理单元30的每个移动站的接收数据设置待分配资源块的移动站。详细地说，调度器40根据信道质量信息（CQI）、由移动站通知的每个资源块的接收信号的质量或要发送的数据量来设置待分配资源块的移动站。
无线电资源分配单元50向由调度器40设置的移动站分配无线电资源。这里，无线电资源分配单元50在LTE的子帧中将针对移动站的控制信息分配至相同移动站的用户数据所被分配的资源块的控制信息区域。
图2是示出了由无线电资源分配单元50分配资源块的例子的图。在图2中，子帧中的前三个符号对应于控制信息区域，而第四个符号以及之后的符号对应于用户数据区域。无线电资源分配单元50向用户A的移动站分配资源块RB1和RB2以及向用户B的移动站分配资源块RB3至RB6。也就是说，无线电资源分配单元50将用于用户A的控制信息（PDCCH和PHICH（物理混合ARQ指示符信道））分配到用户A的用户数据（PDSCH）被分配的资源块RB 1和RB2的控制信息区域。同样地，无线电资源分配单元50将用于用户B的控制信息（PDCCH和PHICH）分配到用户B的用户数据（PDSCH）被分配的资源块RB3至RB6的控制信息区域。由此，控制信息和用户数据被包括在相同的无线电通信信道中，并且因此，对用户数据的自适应阵列控制还可以应用于控制信息。
在接收到无线电资源分配单元50的分配结果之后，符号映射单元60根据调制方法对包括针对移动站的控制信息和用户数据的传输数据执行符号映射（分配幅度和相位），并且将产生的符号阵列向基带处理单元30输出。
图3是示出了图1示出的基站1的操作的流程图。在经由阵列天线ANT接收到来自移动站的无线信号之后，无线电通信单元10将接收的载波频率的无线电信号转换为基带频率的无线电信号，并且将产生的信号向权重计算单元21输出（步骤S101）。权重计算单元21通过使用发送自移动站的参考信号和其它已知信息基于针对阵列天线ANT等的每个天线阵列所获得的相位信息等来计算使移动站具有高传输增益的传输权重（步骤S102）。基带处理单元30对输入自权重计算单元21的信号进行解调，并且分别针对每个移动站向调度器40输出解调的结果（步骤S103）。
调度器40根据输入自基带处理单元30的每个移动站的接收数据设置待分配资源块的移动站（步骤S104）。无线电资源分配单元50向由调度器40确定的移动站分配无线电资源（步骤S105）。这里，无线电资源分配单元50在LTE的子帧中将针对移动站的控制信息分配到相同移动站的用户数据所被分配的资源块（无线电通信信道）的控制信息区域。
在接收到无线电资源分配单元50的分配结果之后，符号映射单元60根据调制方法对包括针对移动站的控制信息和用户数据的传输数据执行符号映射，并且向基带处理单元30输出产生的符号阵列（步骤S106）。基带处理单元30将输入自符号映射单元60的用于移动站的传输数据的符号阵列向加权单元22输出（步骤S107）。加权单元22将由权重计算单元21获得的传输权重加到输入自基带处理单元30的信号上，并且向无线电通信单元10输出信号（步骤S108）。无线电通信单元10将来自加权单元22的基带频率的信号转换为载波频率的信号，并且通过自适应阵列控制经由阵列天线ANT向移动站发送该信号（步骤S109）。
根据本实施方式，无线电资源分配单元50在LTE的子帧中将针对移动站的控制信息分配到相同移动站的用户数据所被分配的资源块的控制信息区域。相应地，自适应阵列基站1可以通过自适应阵列控制将至少一部分控制信息和用户数据一起向移动站发送。也就是说，自适应阵列控制可以应用于从基站到移动站的控制信息，由此可以执行诸如波束成形和零陷等的自适应控制。
虽然基于附图和实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员基于本发明的公开内容可以容易地以多种方式进行改变或变化。相应地，这些改变或变化也包括在本发明的范围中。例如，每个组件或每个步骤的功能等可以被重新安排以避免逻辑不匹配，也可以组合或者拆分多个组件或步骤。
例如，在图2示出的资源块的分配中，虽然由用户A的移动站占据了资源块RB1和RB2并且由用户B的移动站占据了资源块RB3至RB6，但是每个资源块都可以由多个用户的移动站共享。这样，无线电资源分配单元50除了将针对移动站的控制信息分配到相同移动站的用户数据所被分配的资源块的控制信息区域之外，还可以对应于无线电通信信道的更精细的粒度，将针对移动站的控制信息分配到相同移动站的用户数据所被分配的子载波的控制信息区域。相应地，即使由多个移动站共享资源块，也可以将控制信息和用户数据分配至处于更好的无线电条件的无线电通信信道（子载波）中。由此，可以增强自适应阵列控制的效率。
同样地，如图2所示，其中资源块被分配给用户B的移动站，当包括用户数据的资源块的数目（四：RB3至RB6）大于包括控制信息的资源块的数目（二：RB3和RB4）时，无线电资源分配单元50可以将控制信息分配至用户数据被分配的多个资源块中具有更好的无线电条件的资源块的控制信息区域中。相应地，可以将控制信息和用户数据分配至处于更好的无线电条件的无线电通信信道（或资源块）中。由此，可以增强自适应阵列控制的效率。
此外，虽然LTE的控制信息区域一般包括指示控制信息区域中符号的长度（时间长度）的PCFICH，但是无线电资源分配单元50可以为控制信息区域中的符号的长度设置固定值，并且控制信息中不包含PCFICH。也就是说，如果自适应阵列基站1和移动站预先共同掌握了时间方向上控制信息区域的长度的固定值，就不必要在控制信息区域中包括有关该固定值的信息。相应地，更多的符号可以被分配给用户数据区域。
此外，无线电资源分配单元50分配给一个移动站的资源块的数目可以是二的倍数。一般地，自适应控制所需要的参考信号的数目根据阵列天线ANT的天线元件的数目而改变。因此，当天线元件的数目增加时，在一些情况中，通过仅使用包括在一个资源块中的参考信号可能不能适当地执行自适应阵列控制。在这样的情况中，通过以二的倍数增加要分配给一个移动站的资源块的数目，无线电资源分配单元50可以确保参考符号的合适数目。
附图标记列表
1自适应阵列基站
10无线电通信单元
20AAS处理单元
21权重计算单元
22加权单元
30基带处理单元
40调度器
50无线电资源分配单元
60符号映射单元
ANT阵列天线

Claims (4)

1.一种自适应阵列基站，被配置为通过向移动站分配通信帧中的控制信息区域和用户数据区域中的每一个的一部分来执行通信，所述控制信息区域包括控制信息，所述用户数据区域在时间方向上与所述控制信息区域相分离并且包括用户数据，所述自适应阵列基站包括：
计算单元，被配置为基于来自所述移动站的接收信号来计算传输权重；
分配单元，被配置为在所述通信帧中将用于一个移动站的控制信息分配到与用于所述移动站的用户数据被分配的用户数据区域处于相同频带的控制信息区域；以及
传输单元，被配置为基于所述传输权重以及对所述控制信息和所述用户数据的分配通过自适应阵列控制来向所述移动站传输所述控制信息和所述用户数据。
2.根据权利要求1所述的自适应阵列基站，其中所述分配单元在时间方向上将所述通信帧中的所述控制信息区域的长度设置为固定值，并且所述控制信息中不包含有关所述控制信息区域在时间方向上的所述长度的信息。
3.一种用于自适应阵列基站的通信方法，被配置为通过向移动站分配通信帧中的控制信息区域和用户数据区域中的每一个的一部分来执行通信，所述控制信息区域包括控制信息，所述用户数据区域在时间方向上与所述控制信息区域相分离并且包括用户数据，所述通信方法包括：
基于来自所述移动站的接收信号来计算传输权重的步骤；
在所述通信帧中将用于一个移动站的控制信息分配到与用于所述移动站的所述用户数据被分配的用户数据区域处于相同频带的控制信息区域的分配步骤；以及
基于所述传输权重以及对所述控制信息和所述用户数据的分配，通过自适应阵列控制来向所述移动站传输所述控制信息和所述用户数据的步骤。
4.根据权利要求3所述的通信方法，其中在所述分配步骤，在时间方向上将所述通信帧中的所述控制信息区域的长度设置为固定值，并且所述控制信息不包含有关所述控制信息区域在时间方向上的所述长度的信息。
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