CN103314538A - 经由hs-scch命令的cltd操作的动态使能和禁止 - Google Patents
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Abstract
用于无线通信的装置和方法包括:配置用户设备(UE)和接入节点之间的闭环发射分集(CLTD)操作,检测从UE到接入节点的上行链路的状况,并且以所述状况为基础通过所述UE禁止CLTD操作。可选地,所述装置和方法可以进一步包括:检测所述上行链路的所述状况已经结束,并且做出响应而使能所述CLTD操作。
Description
依据35U.S.C.§119要求优先权
本专利申请要求享有2011年2月14日递交的发明名称为“DynamicEnabling and Disabling of CLTD Operation via HS-SCCH Orders”的临时申请No.61/442,653以及2011年1月10日递交的发明名称为“Dynamic Enablingand Disabling of CLTD Operation via HS-SCCH Orders”的临时申请No.61/431,353的优先权,上述两个临时申请已经转让给本申请的受让人,故以引用方式将其明确地并入本文。
背景技术
本公开的方面通常涉及无线通信系统,并且更具体涉及用于对于上行链路发射分集进行连续相对评估的闭环反馈。
广泛部署无线通信网络以提供诸如电话、视频、数据、消息传送、广播等等各种通信服务。这样的网络通常是多址网络,通过共享可用的网络资源支持多用户通信。这样的网络的一个示例是UMTS陆地无线接入网络(UTRAN)。UTRAN是被定义为通用移动电信系统(UMTS)的一部分的无线接入网络(RAN),UMTS是由第三代合作伙伴计划(3GPP)支持的第三代(3G)移动电话技术。UMTS是全球移动通信系统(GSM)技术的后续技术,目前支持诸如宽带-码分多址(W-CDMA)、时分-码分多址(TD-CDMA)以及时分-同步码分多址(TD-SCDMA)的各种空中接口标准。UMTS也支持诸如高速分组接入(HSDPA)的增强型3G数据通信协议,其向相关联的UMTS网络提供更高的数据传输速度和容量。
对于HSPA(高速分组接入)蜂窝系统中的移动用户,用户体验经常受限于用户设备(UE)的发射功率。例如,由于发射功率限制,小区边缘的UE必须以低数据速率进行发射,或者可能不能够建立呼叫。闭环发射分集(CLTD)技术对于改善这些情形是有用的。假定在UE中利用多个发射天线。UE发射机可以对发射天线应用加权向量,以使得来自这些天线的信号在基本节点(例如,“节点B”)接收天线处进行一致地组合。
由于来自CLTD的波束成形增益产生的要求的UE发射功率的降低改善了链路预算和用户体验。而且,当通过不同天线的信号经历独立衰落时,一致信号组合产生具有更小的深衰落概率的更加稳定的复合信道。这样,波束成形能够提供分集增益。考虑闭环波束成形方案的动机在于:经由节点B处理和反馈,UE发射机能够应用波束成形相位来实现前述增益(可能以更大的复杂度和更多的下行链路反馈功率为代价)。由于UE仅形成朝向服务小区的波束,因此来自两个UE发射天线的信号通常在所有其它小区处在没有建设性相加的情况下被接收。因而,从网络级的角度来看,降低了该UE在其它节点B接收机处造成的干扰的量。这一干扰降低引起网络吞吐量改善。然而,存在其中发射分集会导致不利性能的情景。
发明内容
下面呈现了对一个或多个方面的简要概括以提供对这样的方面的基本理解。这一概括不是对所有预期方面的宽泛概览,并且既不意在标识所有方面的关键或重要元素,也不意在界定任意或所有方面的范围。其唯一目的是以简要的形式呈现一个或多个方面的一些概念,作为随后呈现的更加详细的描述的前奏。
在一个方面,本公开提供一种用于通过下面的步骤进行无线通信的方法:配置用户设备(UE)和接入节点之间的闭环发射分集(CLTD)操作;检测从所述UE到所述接入节点的上行链路的状况;以及以所述状况为基础通过所述UE禁止所述CLTD操作。
在另一方面,本公开提供用于无线通信的至少一个处理器。所述处理器包括用于配置UE和接入节点之间的CLTD操作的第一模块。进而,所述处理器包括用于检测从所述UE到所述接入节点的上行链路的状况的第二模块;以及用于以所述状况为基础通过所述UE禁止所述CLTD操作的第三模块。
在附加的方面,本公开提供一种用于无线通信的计算机程序产品。非暂态计算机可读存储介质存储代码集。第一代码集使计算机配置UE和接入节点之间的CLTD操作。第二代码集使所述计算机检测从所述UE到所述接入节点的上行链路的状况。第三代码集使所述计算机以所述状况为基础通过所述UE禁止所述CLTD操作。
在进一步的方面,本公开提供一种用于无线通信的装置。所述装置包括用于配置UE和接入节点之间的CLTD操作的单元。所述装置进一步包括用于检测从所述UE到所述接入节点的上行链路的状况的单元。此外,所述装置包括用于以所述状况为基础通过所述UE禁止所述CLTD操作的单元。
在再一方面,本公开提供一种用于无线通信的装置。所述装置包括用于配置UE和接入节点之间的CLTD操作的调度器。所述装置进一步包括用于检测从所述UE到所述接入节点的上行链路的状况的接收机。此外,所述装置包括用于以所述状况为基础通过所述UE禁止所述CLTD操作的发射机。
为了实现前述及相关目的,所述一个或多个方面包括在下文中全面描述并且在权利要求中特别指出的特征。下面的描述和附图详细阐述了所述一个或多个方面的某些说明性特征。然而,这些特征仅指示其中可以使用各个方面的原理的各种方式中的几种方式,并且本描述并不意在包括所有这样的方面及其等同物。
附图说明
将在下文结合附图对所公开的方面进行描述,提供附图以对所公开的方面进行说明而非进行限制,其中,相同的附图标记指代相同的元素,并且,在附图中:
图1是执行上行链路发射分集(ULTD)的基站和移动站的蜂窝通信系统的方面的示意图。
图2是用于无线通信的用户设备(UE)和基本节点的方面的图。
图3A-3C是通过动态地控制ULTD用于无线通信的方法的方面的流程图。
图4A-4E是用于动态地控制ULTD的UE配置的方面的图。
图5是说明对于采用用于控制ULTD的处理系统的装置的方面的硬件实现的示例的图。
图6是概念性地说明包括所描述的用于控制ULTD的方面的电信系统的方面的示例的框图。
图7是说明包括所描述的用于控制ULTD的方面的接入网络的示例的概念图。
图8是概念性地说明在包括所描述的用于控制ULTD的方面的电信系统的方面中节点B与UE进行通信的示例的框图。
图9是用于包括所描述的用于控制ULTD的方面的无线通信的电子部件的逻辑组的系统的框图。
图10是CLTD波束成形UE发射机的方面的示意性框图。
具体实施方式
现在参照附图对各个方面进行描述。在下面的描述中,出于解释的目的,阐述了大量具体细节以提供对一个或多个方面的全面理解。然而,显而易见的是,可以在没有这些具体细节的情况下来实践这样的方面。
对于HSPA(高速分组接入)蜂窝系统中的移动用户,用户体验经常受限于用户设备(UE)的发射功率。例如,由于发射功率限制,小区边缘的UE必须以低数据速率进行发射,或者可能不能够建立呼叫。闭环发射分集(CLTD)技术对于改善这些情形是有用的。假定在UE中利用多个发射天线。UE发射机可以对发射天线应用加权向量,以使得来自这些天线的信号在基本节点(例如,“节点B”)接收天线处一致地组合。然而,存在其中发射分集会导致不利性能的情景。在这样的情景下,所描述的装置和方法规定在短暂的时间段内禁止CLTD操作,并且然后规定当该情景再次变为有利于CLTD时使能CLTD操作。
在示例性方面,CLTD操作本身是动态过程,其中,节点B能够向UE以信号形式传送预编码控制指示(PCI)比特。在当前公开中,另一种不同形式的动态控制与PCI比特相比较具有较慢的更新速率。为此,HS-SCCH命令(如在连续分组连接(CPC)、多载波高速分组接入(MC-HSPA)等等中使用的)更加合适。
下面结合附图阐释的详细描述意在作为各种配置的描述,而不意在代表其中可以实践本文描述的概念的唯一配置。出于提供对各种概念的全面理解的目的,该详细描述包括具体细节。然而,对于本领域的技术人员显而易见的是,可以在没有这些具体细节的情况下来实践这些概念。在一些实例中,以框图的形式示出了公知的结构和部件以避免混淆这样的概念。
参照图1,在无线通信系统100中,根据本文公开的方面,选择性闭环发射分集(CLTD)控制器101确定何时使能以及何时禁止CLTD操作。
具体而言,被描述为用户设备(UE)102的接入终端根据被描述为基本节点(“节点B”)108的接入节点在下行链路106上向UE102提供的调度,在上行链路104上进行发射。在示例性方面,节点B108是由被描述为无线网络控制器(RNC)112的调度器调度的多个接入节点110中的一个。RNC112将UE102和节点B108中的CLTD操作配置为下行链路信令命令114的一部分。当前服务UE102的节点B108使用发射机116经由天线118在下行链路106的高速共享控制信道(HS-SCCH)上发射下行链路信令命令114。该使能或禁止CLTD操作的下行链路信令命令114由接收机120接收,并且UE102使用发射机122经由天线124在上行链路104上进行发射,其中,在节点B108的接收机128处的天线118处接收UE发射。
诸如节点B108的接收机128的接收机检测不利于CLTD操作的情景或状况130。例如,在一个方面,节点B108的接收机128将UE102的速度或速率估计为状况130,并且关于该速度或速率是否超过用于禁止CLTD操作的极限或阈值做出确定。
替换地或此外,状况130可以涉及数据误码率。例如,在一个方面,节点B108能够确定在给定的时间窗内错误接收的分组的数量超过阈值。因而,RNC112能够决定禁止CLTD操作。
应当意识到,在一些方面,节点B108处的接收机128能够以UE102的接收机120接收到的内容为基础间接地检测状况130。例如,由于在UE102处在下行链路106上的内环功率控制(ILPC)过程,UE102可以要求节点B108在承载用于CLTD操作的波束成形反馈权重信息的下行链路控制信道(例如,HS-SCCH)上发射超过阈值的功率。以超过阈值的这一状况130为基础,服务节点B能够禁止CLTD操作。
一旦检测到状况130已经被移除,例如,通过接收机128或节点B108和/或RNC112以来自接收机128的信息为基础,RNC112(或接收机128或节点B108)能够进行确定以使能CLTD操作,并且节点B108能够向UE102发射下行链路信令命令114。
在图2中,说明了根据示例的多址无线通信系统。接入点(AP)或基站200包括多个天线组,一个天线组包括204和206、另一个天线组包括208和210,并且又一个天线组包括212和214。在图2中,对于每一个天线组仅示出了两个天线,然而,对于每一个天线组可以利用更多或更少的天线。移动设备或接入终端216(AT)与天线212和214进行通信,其中,天线212和214通过下行链路(DL)或前向链路(FL)220向接入终端216发射信息,并且通过上行链路(UL)或反向链路218从接入终端216接收信息。接入终端222与天线206和208进行通信,其中,天线206和208通过DL或前向链路226向接入终端222发射信息,并且通过UL或反向链路224从接入终端222接收信息。在频分双工(FDD)系统中,通信链路218、220、224和226可以使用不同的频率来进行通信。例如,前向链路220可以使用与UL或反向链路218使用的频率不同的频率。
每一组天线和/或设计该天线以在其中进行通信的区域通常被称为接入点的扇区。在该示例中,天线组分别被设计为在由接入点或基站200覆盖的区域的扇区中通信到接入终端。
在通过前向链路(或下行链路)220和226的通信中,基站或接入点或基站200的发射天线可以利用波束成形以改善对于不同接入终端216和222的前向链路的信噪比。此外,与经过单一天线向所有其接入终端进行发射的接入点相比较,使用波束成形以向随机地分散在其覆盖中的接入终端进行发射的基站或接入点对相邻小区中的接入终端造成更少的干扰。
接入点可以是用于与终端进行通信的固定站或基站,并且也可以被称为接入点、节点B或某一其它术语。接入终端可以被称为接入终端、用户设备(UE)、无线通信设备、终端、接入终端或某一其它术语。此外,图2中的系统可以是采用多个(NT)发射天线和多个(NR)接收天线来进行数据发射的MIMO系统。由NT个发射天线和NR个接收天线形成的MIMO信道可以被分解为NS个独立信道,该独立信道也被称为空间信道。NS个独立信道中的每一个与维度相对应。如果利用由多个发射天线和接收天线创建的附加维度,则MIMO系统能够提供改善的性能(例如,更高的吞吐量和/或更大的可靠性)。
应当注意到,作为一个示例,图2的系统可以采用诸如CLTD的连续值测量和反馈。在特定的示例中,移动设备(例如,216或222)可以在连续值控制信令中从接入点或基站200接收控制反馈。例如,反馈可以用于相位、功率等等的闭环控制。如先前讨论的,闭环发射分集(CLTD)的性能恶化例如由下面原因造成:由于空中(OTA)资源的有限可用性导致的必要量化。
根据本文公开的方面,选择性CLTD控制器101确定在上行链路上何时使能以及何时禁止CLTD操作。
在图3A中,本公开提供用于无线通信的方法300。在一个方面,方法300可以包括配置用户设备(UE)和接入节点之间的闭环发射分集(CLTD)操作(方框302)。例如,调度器或无线网络控制器可以配置CLTD操作,包括确定并且向UE发射波束成形反馈权重信息。
在示例性方面,在包括经由第一物理天线在主预编码向量上发射的专用物理控制信道(DPCCH)、专用物理数据信道(DPDCH)、高速专用物理控制信道(HS DPCCH)、增强型专用物理控制信道(E DPCCH)和增强型专用物理数据信道(E DPDCH),以及包括经由第二物理天线在次预编码向量上发射的次专用物理控制信道(S DPCCH)的配置中,UE配置用于CLTD操作。
进而,方法300可以包括检测从UE到接入节点的上行链路的状况(方框304)。例如,节点B(或者否则与调度器或RNC相关联)的接收机或其它部件能够检测UE的速率高于阈值。作为另一示例,接收机(或其它网络部件)能够确定用于发射用于CLTD操作的下行链路信令命令的计算的发射功率高于阈值。作为附加的示例,接收机(或其它网络部件)能够确定接入节点处的剩余分组误码率高于阈值。
而且,方法300可以包括以所述状况为基础通过UE禁止CLTD操作(方框306)。例如,节点B处的发射机能够经由HS-SCCH向UE发射下行链路信令命令来停止CLTD操作。
可选地,在示例性方面,方法300可以包括检测所述状况已经结束(方框308)。例如,在一个方面,接收机检测从UE到接入节点的上行链路的状况已经结束。而且,可选地,方法300可以包括响应于所述检测,通过UE使能CLTD操作(方框310)。例如,在一个方面,发射机可以向UE发送命令来重新发起CLTD操作。
在图3B中,阐释了对于方法300(图3A)用于检测从UE到接入节点的上行链路的状况的示例性方法304。尽管CLTD技术在许多情景下是有用的,但是存在其中发射分集会导致不利性能的情景。例如,不利性能的情景可以是当服务节点B接收机估计UE的速度(或速率)超过极限时,高于该极限环路将无法足够快速地跟踪信道。作为另一示例,不利性能的情景可以是当在UE处在下行链路上的内环功率控制(ILPC)过程导致UE在承载波束成形反馈权重信息的下行链路控制信道上要求过量的功率时。作为附加的示例,不利性能的情景可以是当服务节点B接收机在给定的时间窗内错误地接收到许多分组时。作为进一步示例,不利性能的情景可以是当所述天线中的一个由于人为影响而被暂时大幅度衰减并且因此仅从较强的天线发射信号会更好时。例如,能够在节点B处通过测量原始信道的信道估计的长期信噪比(SNR)之间的差异来检测这一状况。在这样的情景下,动态地控制ULTD操作会是有用的。
继续参照图3B,为了清晰起见,阐释了确定的序列,其中任何一个确定能够指示存在用于禁止ULTD的状况。然而,与本发明一致的实现能够向所描述的序列并入子集、组合或附加的确定。
例如,诸如调度器和/或接收机的网络部件检测UE的速率(方框320)。诸如调度器和/或接收机的网络部件关于该速率是否高于阈值做出确定(方框322)。作为响应,诸如调度器和/或接收机的网络部件至少部分地以该确定为基础来确定从UE到接入节点的上行链路的状况(例如,不利性能的情景)的存在(方框324)。
替换地或者此外,如果确定检测的速率不高于阈值(方框322),则诸如调度器和/或发射机的网络部件确定用于发射用于CLTD操作的下行链路信令命令的发射功率(方框326)。然后,诸如调度器和/或发射机的网络部件关于发射功率是否高于阈值做出确定(方框328)。如果高于阈值,则诸如调度器和/或发射机的网络部件确定上行链路的状况(例如,不利性能的情景)存在(方框324)。
替换地或者此外,诸如调度器和/或接收机的网络部件检测接入节点处的剩余分组误码率(方框330)。诸如调度器和/或接收机的网络部件关于检测的剩余分组误码率是否高于阈值做出确定(方框332)。如果高于阈值,则诸如调度器和/或接收机的网络部件确定上行链路的状况(例如,不利性能的情景)存在(方框324)。如果不高于阈值,则诸如调度器和/或接收机的网络部件确定状况不存在(方框334)。
在图3C中,描述了用于以方法300(图3A)的状况为基础通过UE禁止CLTD操作的示例性方法306。具体而言,方法306能够选择性地配置UE,而不是作为缺省地仅在第一物理天线上发射DPCCH、DPDCH、HSDPCCH、E DPCCH和E DPDCH而不使用第二物理天线。
例如,诸如调度器和/或接收机的网络部件能够确定在测量间隔上第一物理天线和第二物理天线之间在信噪比方面的差异大于第一阈值(方框330)。进而,诸如调度器和/或发射机的网络部件能够以所述差异的确定为基础,为UE选择并且指导UE在第一物理天线和第二物理天线中的一个物理天线上在非CLTD操作中进行发射(方框332)。
替换地或者此外,诸如调度器和/或接收机的网络部件能够确定UE的第一功率放大能力用于在第一物理天线上进行发射,以及UE的第二功率放大能力用于在第二物理天线上进行发射(方框340)。诸如调度器和/或发射机的网络部件能够以所述第一功率放大能力和第二功率放大能力的确定为基础来选择第一物理天线或第二物理天线中的一个物理天线以发射DPCCH、DPDCH、HS DPCCH、E DPCCH和E DPDCH(方框342)。
图4A-4E描述了支持方法300(图3A)的不同的UE配置。在图4A中,如在410处描述的,UE正常地操作在CLTD模式中,其中,在主预编码向量上发射DPCCH、DPDCH、HS-DPCCH、E-DPCCH和E-DPDCH,并且在次预编码向量上发射S-DPCCH。该正常CLTD模式在下文中被称为ULTD配置一(1):DPCCH/HS-DPCCH/E-DCH在主预编码向量上,并且S-DPCCH在次预编码向量上。
图4B与其中波束成形具有不利影响的使用案例相对应,例如用户处于高速率或者物理天线2(A2)相对于物理天线1(A1)正在经历高衰减。在这一情况下,在物理天线1上发射DPCCH、DPDCH、HS-DPCCH、E-DPCCH和E-DPDCH,并且在物理天线2上发射S-DPCCH会是有利的。在物理天线2(A2)上发送S-DPCCH的原因在于允许信道探测以使得节点B能够检测何时重启波束成形过程,例如通过将UE重新配置到ULTD配置一(1)。这一模式在下文中被称为ULTD配置二(2):DPCCH/HS-DPCCH/E-DCH在物理天线1(A1)上,并且S-DPCCH在物理天线2(A2)上。
除了物理天线1和2的作用互换之外,图4C中的使用案例与图4B中的使用案例相同。这一模式在下文中被称为ULTD配置三(3):DPCCH/HS-DPCCH/E-DCH在物理天线2(A2)上,并且S-DPCCH在物理天线1(A1)上。
图4D与当UE操作在其中仅去激活或禁止ULTD的传统模式中时的情况相对应。这一模式在下文中被称为ULTD配置四(4):DPCCH/HS-DPCCH/E-DCH在物理天线1(A1)上,并且S-DPCCH被禁止。
图4E也与退回到非ULTD模式相对应,该非ULTD模式可以是其中去激活或禁止ULTD的状态,除了代替地UE在物理天线2(A2)上进行发射。如果UE在物理天线1和2之间经历长期失衡,则这一配置会具有一些优势。这一模式在下文中被称为ULTD配置五(5):DPCCH/HS-DPCCH/E-DCH在物理天线2(A2)上,并且S-DPCCH被禁止。
表1概括了上面讨论的5种不同的ULTD配置。在一个方面,可以经由HS-SCCH命令来支持配置二(2)、三(3)和五(5)。
表1
在先前部分中关于五(5)种不同的ULTD配置的讨论可以允许UE操作在两个全功率PA(功率放大器)上的概率。
通常,可以存在三种不同的UE实现(被称为UEn,其中,n表示实现号码):
(1)UE1:两个半功率PA;
(2)UE2:物理天线1(A1)上的一个全功率PA和物理天线2(A2)上的一个半功率PA;以及
(3)UE3:两个全功率PA。
应当意识到,在本公开的益处下,以PA最大功率为基础,UE3应该能够支持五(5)种不同的ULTD配置。然而,对于UE1和UE2,取决于将PA从半功率重新配置到全功率以及反之亦然的能力,可能或不可能对于上面讨论的这些UE类型支持ULTD配置。在一个方面,UE能够在每一个天线上以信号形式向UTRAN传送其PA能力。
利用前述内容,本发明因而规定了以节点B为基础的ULTD操作的动态控制。在示例性方面中,动态控制的速率不需要像PCI比特反馈回到节点B的更新速率那么快,因而使能HS-SCCH命令是更好的选择。而且,讨论了五(5)种不同的ULTD配置,并且取决于UE中的PA能力,UE可能或者不可能支持这些配置。在一种示例性实现中,ULTD操作的动态控制是经由HS-SCCH命令。至少,这一方面允许HS-SCCH命令将UE重新配置到ULTD配置一(1)(激活波束成形)或ULTD配置四(4)(去激活波束成形并且UE在主天线上进行发射)。在另一示例性实现中,UE1(两个半功率PA)和UE2(一个全功率PA和一个半功率PA)能够支持ULTD配置二(2)、三(3)和五(5)。在特定的方面中,以信号形式向UTRAN传送UE PA能力能够辅助选择适当的配置。
图5是说明对于采用处理系统514的装置500的硬件实现的示例的概念图。在这一示例中,处理系统514可以利用通常由总线502表示的总线架构实现。取决于处理系统514的具体应用和整体设计约束条件,总线502可以包括任何数量的互连总线和桥接。总线502将各种电路链接到一起,这些电路包括通常由处理器504表示的一个或多个处理器,以及通常由计算机可读介质506表示的计算机可读介质。总线502也可以将诸如定时源、外围设备、电压调节器以及功率管理电路的各种其它电路链接到一起,这些电路在本领域中已知,并且因此将不再进行进一步描述。总线接口508在总线502和收发机510之间提供接口。收发机510提供用于通过传输介质与各种其它装置进行通信的单元。取决于装置的本性,还可以提供用户接口512(例如,键区、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆)。
处理器504负责管理总线502以及一般处理,该一般处理包括存储在计算机可读介质506上的软件的执行。当处理器504执行软件时,该软件使处理系统514对于任何特定的装置执行以上描述的各种功能。计算机可读介质506也可以用于存储处理器504在执行软件时操控的数据。
根据本文公开的方面,选择性CLTD控制器101能够用作客户端代理,或者代表装置500做出确定用于确定在上行链路上何时使能以及何时禁止CLTD操作。
贯穿本公开呈现的各种概念可以在各种电信系统、网络架构以及通信标准中实现。通过示例而非限制的方式,参照采用W-CDMA空中接口的UMTS系统600呈现图6中说明的本公开的方面。UMTS网络包括3个交互的域:核心网络(CN)604、UMTS陆地无线接入网络(UTRAN)602和用户设备(UE)610。在这一示例中,UTRAN602提供包括电话、视频、数据、消息传送、广播和/或其它服务的各种无线服务。UTRAN602可以包括诸如无线网络子系统(RNS)607的多个RNS,每一个RNS由诸如无线网络控制器(RNC)606的各自RNC进行控制。这里,除了本文说明的RNC606和RNS607之外,UTRN602还可以包括任意数量的RNC606和RNS607。RNC606是负责对RNS607内的无线资源进行分配、重新配置以及释放等等的装置。可以使用任何适当的传输网络,经过诸如直接物理连接、虚拟网络等等的各种类型的接口,将RNC606互连到UTRAN602中的其它RNC(未示出)。
可以认为UE610和节点B608之间的通信包括物理(PHY)层和介质访问控制(MAC)层。进而,可以认为UE610和RNC606之间通过各自节点B608的通信包括无线资源控制(RRC)层。在本说明中,可以将PHY层视为层1;可以将MAC层视为层2;并且可以将RRC层视为层3。本文中的信息利用在无线资源控制(RRC)协议规范,3GPP TS25.331v9.1.0,中引入的术语,以引用方式将其并入本文。
可以将由SRNS607覆盖的地理区域划分为多个小区,无线收发机装置服务每一个小区。无线收发机装置在UMTS应用中通常被称为节点B,但是也可以被本领域技术人员称为基站(BS)、基站收发机站(BTS)、无线基站、无线收发机、收发机功能、基本服务集(BSS)、扩展服务集(ESS)、接入点(AP)或者某一其它适当的术语。为了清楚起见,在每一个SRNS607中示出了3个节点B608;然而,SRNS607可以包括任意数量的无线节点B。节点B608为任意数量的移动装置提供到核心网络(CN)604的无线接入点。移动装置的示例包括蜂窝电话、智能电话、会话初始化协议(SIP)电话、膝上型计算机、笔记本、上网本、智能本、个人数字助理(PDA)、卫星无线电、全球定位系统(GPS)设备、多媒体设备、视频设备、数字音频播放器(例如,MP3播放器)、照相机、游戏控制台或者任何其它类似的功能设备。移动装置在UMTS应用中通常被称为用户设备(UE),但是也可以被本领域技术人员称为移动站(MS)、用户站、移动单元、用户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动用户站、接入终端(AT)、移动终端、无线终端、远程终端、手持设备、终端、用户代理、移动客户端、客户端或者某一其它适当的术语。在UMTS系统中,UE610可以进一步包括全球用户身份模块(USIM)611,其包含用户到网络的定制信息。出于说明目的,示出了一个UE610与多个节点B608进行通信。也被称为前向链路的下行链路(DL)是指从节点B608到UE610的通信链路,并且也被称为反向链路的上行链路(UL)是指从UE610到节点B608的通信链路。
核心网络604与诸如UTRAN602的一个或多个接入网络接口。如图所示,核心网络604是GSM核心网络。然而,本领域技术人员将意识到,贯穿本公开呈现的各种概念可以在RAN或者其它适当的接入网络中实现,从而为UE提供到除了GSM网络以外的各种类型的核心网络的接入。
核心网络604包括电路交换(CS)域和分组交换(PS)域。电路交换元件中的一些是移动服务交换中心(MSC)、访客位置寄存器(VLR)和网关MSC(GMSC)。分组交换元件包括服务GPRS支持节点(SGSN)和网关GPRS支持节点(GGSN)。类似EIR、HLR、VLR和AuC的一些网络元件可以由电路交换域和分组交换域二者共享。在所说明的示例中,核心网络604利用MSC612和GMSC614来支持电路交换服务。在一些应用中,GMSC614可以被称为媒体网关(MGW)。可以将诸如RNC606的一个或多个RNC连接到MSC612。MSC612是控制呼叫建立、呼叫路由以及UE移动性功能的装置。MSC612还包括访客位置寄存器(VLR),该访客位置寄存器在UE位于MSC612的覆盖区域中的时段内包含用户相关信息。GMSC614经过MSC612提供网关以使UE接入电路交换网络616。GMSC614包括归属位置寄存器(HLR)615,该归属位置寄存器包含诸如反映特定用户定制的服务的细节的数据的用户数据。HLR也与包含用户专有认证数据的认证中心(AuC)相关联。当接收到对于特定UE的呼叫时,GMSC614查询HLR615以确定UE的位置并将该呼叫转发到服务该位置的特定MSC。
核心网络604也利用服务GPRS支持节点(SGSN)618和网关GPRS支持节点(GGSN)620支持分组数据服务。GPRS,代表通用分组无线服务,设计为以比利用标准电路交换数据服务可用的速度更高的速度来提供分组数据服务。GGSN620为UTRAN602提供到基于分组的网络622的连接。基于分组的网络622可以是互联网、私人数据网络或者某一其它适当的基于分组的网络。GGSN620的主要功能是为UE610提供基于分组的网络连接。可以在GGSN620和UE610之间经过SGSN618传输数据分组,SGSN618在基于分组的域中主要执行与MSC612在电路交换域中执行的功能相同的功能。
UMTS空中接口是扩频直接序列码分多址(DS-CDMA)系统。扩频DS-CDMA经过与被称为码片的伪随机比特的序列相乘来对用户数据进行扩频。用于UMTS的W-CDMA空中接口以这样的直接序列扩频技术为基础,并且附加地要求频分双工(FDD)。FDD对于节点B608和UE610之间的上行链路(UL)和下行链路(DL)使用不同的载波频率。用于利用DS-CDMA并且使用时分双工的UMTS的另一空中接口是TD-SCDMA空中接口。本领域的技术人员将意识到,尽管本文描述的各种示例可以指代WCDMA空中接口,但是基本原理也同样适用于TD-SCDMA空中接口。
根据本文公开的方面,描述为分布在RNC606和UE610上的选择性CLTD控制器101确定在上行链路上何时使能以及何时禁止CLTD操作。
参照图7,说明了UTRAN架构中的接入网络700。多址无线通信系统包括多个蜂窝区域(小区),包括小区702、704和706,这些小区中的每一个可以包括一个或多个扇区。多个扇区可以由天线组形成,每一个天线负责与小区的一部分中的UE进行通信。例如,在小区702中,天线组712、714和716可以分别与不同的扇区相对应。在小区704中,天线组718、720和722分别与不同的扇区相对应。在小区706中,天线组724、726和728分别与不同的扇区相对应。小区702、704和706可以包括可以与每一个小区702、704或706中的一个或多个扇区进行通信的几个无线通信设备,例如用户设备或UE。例如,UE730和732可以与节点B742进行通信,UE734和736可以与节点B744进行通信,并且UE738和740可以与节点B746进行通信。这里,每一个节点B742、744、746配置为在各自小区702、704和706中为所有的UE730、732、734、736、738、740提供到核心网络604(见图6)的接入点。
当UE734从小区704中说明的位置移动到小区706时,可能发生服务小区改变(SCC)或切换,其中,与UE734的通信从可以被称为源小区的小区704转变到可以被称为目标小区的小区706。可以在UE734处、在与各自小区相对应的节点B处、在无线网络控制器606(见图6)处或者在无线网络中的另一适当节点处发生对切换过程的管理。例如,在与源小区704的呼叫期间,或者在任何其它时刻,UE734可以监控源小区704的各种参数以及诸如小区706和702的邻近小区的各种参数。进而,取决于这些参数的质量,UE734可以维持与邻近小区中的一个或多个的通信。在这一时间期间,UE734可以维持活动集,即UE734同时连接到的小区的列表(即,当前向UE734分配下行链路专用物理信道DPCH或部分下行链路专用物理信道F-DPCH的UTRA小区可以构成该活动集)。
接入网络700采用的调制和多址方案可以取决于所部署的特定电信标准而变化。通过示例的方式,该标准可以包括演进数据优化(EV-DO)或超移动宽带(UWB)。EV-DO和UWB是由第三代合作伙伴计划2(3GPP2)发布的作为CDMA2000标准家族的一部分的空中接口标准,并且采用CDMA来提供到移动站的宽带互联网接入。该标准可以替代地是采用宽带-CDMA(W-CDMA)和诸如TD-SCDMA的CDMA的其它变体的通用陆地无线接入(UTRA),采用TDMA的全球移动通信系统(GSM),以及演进型UTRA(E-UTRA)、超移动宽带(UMB)、IEEE802.11(Wi-Fi)、IEEE802.16(WiMAX)、IEEE802.20和采用OFDMA的Flash-OFDM。在来自3GPP组织的文档中描述了UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE、先进LTE和GSM。在来自3GPP2组织的文档中描述了CDMA2000和UMB。所采用的实际无线通信标准和多址技术将取决于具体应用和施加于系统上的总体设计约束条件。
根据本文公开的方面,选择性CLTD控制器101确定在上行链路上何时使能以及何时禁止CLTD操作。
图8是节点B810与UE850进行通信的框图,其中节点B810可以是图1中的基本节点B108,并且UE850可以是图1中的UE102。在下行链路通信中,发射处理器820可以从数据源812接收数据并且从控制器/处理器840接收控制信号。发射处理器820为数据和控制信号以及参考信号(例如,导频信号)提供各种信号处理功能。例如,发射处理器820可以提供用于误差检测的循环冗余校验(CRC)码、编码和交织,以促进前向纠错(FEC),以各种调制方案(例如,二进制相移键控(BPSK)、正交相移键控(QPSK)、M相移键控(M-PSK)、M正交幅度调制(M-QAM)等)为基础映射到信号星座图,采用正交可变扩频因子(OVSF)进行扩频以及与加扰码相乘以产生一系列符号。控制器/处理器840可以使用来自信道处理器844的信道估计来为发射处理器820确定编码、调制、扩频和/或加扰方案。这些信道估计可以根据由UE850发射的参考信号或者根据来自UE850的反馈导出。将由发射处理器820生成的符号提供到发射帧处理器830以创建帧结构。发射帧处理器830通过将该符号与来自控制器/处理器840的信息进行复用来创建这一帧结构,产生一系列帧。然后,将这些帧提供到发射机832,发射机832提供各种信号调整功能,包括放大、滤波、以及将所述帧调制到载波上用于经过天线834通过无线介质进行下行链路发射。天线834可以包括一个或多个天线,例如,包括波束控制双向自适应天线阵列或者其它类似的波束技术。
在UE850处,接收机854经过天线852接收下行链路发射,并且处理该发射以恢复被调制到载波上的信息。将由接收机854恢复的信息提供到接收帧处理器860,该接收帧处理器解析每一个帧,并且将来自这些帧的信息提供到信道处理器894以及将数据、控制和参考信号提供到接收处理器870。然后,接收处理器870执行与由节点B810中的发射处理器820执行的处理相反的处理。更具体地说,接收处理器870对符号进行解扰和解扩频,并且然后以调制方案为基础确定由节点B810发射的最可能的信号星座点。这些软决策可以以由信道处理器894计算的信道估计为基础。然后,对该软决策进行解码和去交织以恢复数据、控制和参考信号。然后,检查CRC码以确定这些帧是否被成功地解码。然后,将由被成功解码的帧承载的数据提供到数据宿872,该数据宿872代表运行在UE850和/或各种用户接口(例如,显示器)中的应用。将由被成功解码的帧承载的控制信号提供到控制器/处理器890。当帧没有被接收机处理器870成功地解码时,控制器/处理器890也可以使用确认(ACK)和/或否定确认(NACK)协议来支持对于这些帧的重传请求。
在上行链路中,将来自数据源878的数据以及来自控制器/处理器890的控制信号提供到发射处理器880。数据源878可以代表运行在UE850和各种用户接口(例如,键盘)中的应用。与结合节点B810的下行链路发射描述的功能类似,发射处理器880提供各种信号处理功能,包括CRC码,编码和交织以促进FEC,映射到信号星座图,使用OVSF进行扩频以及加扰,以产生一系列符号。由信道处理器894根据由节点B810发射的参考信号或者根据包含在由节点B810发射的中导码中的反馈导出的信道估计可以用于选择合适的编码、调制、扩频和/或加扰方案。将由发射处理器880产生的符号提供到发射帧处理器882以创建帧结构。发射帧处理器882通过将该符号与来自控制器/处理器890的信息进行复用来创建这一帧结构,产生一系列帧。然后,将这些帧提供到发射机856,该发射机856提供各种信号调整功能,包括放大、滤波以及将帧调制到载波上以经过天线852通过无线介质进行上行链路发射。
在节点B810处按照与结合UE850处的接收机功能描述的类似方式对上行链路发射进行处理。接收机835经过天线834接收上行链路发射,并且对该发射进行处理以恢复调制到载波上的信息。将由接收机835恢复的信息提供到接收帧处理器836,该接收帧处理器解析每一个帧,并且向信道处理器844提供来自这些帧的信息以及向接收处理器838提供数据、控制和参考信号。接收处理器838执行与由UE850中的发射处理器880执行的处理相反的处理。然后,可以将由被成功解码的帧承载的数据和控制信号分别提供到数据宿839和控制器/处理器。如果一些帧没有被接收处理器成功地解码,则控制器/处理器840还可以使用确认(ACK)和/或否定确认(NACK)协议来支持对于这些帧的重传请求。
控制器/处理器840和890可以分别用于指导节点B810和UE850处的操作。例如,控制器/处理器840和890可以提供各种功能,包括定时、外围接口、电压调整、功率管理和其它控制功能。存储器842和892的计算机可读介质可以分别为节点B810和UE850存储数据和软件。节点B810处的调度器/处理器846可以用于向UE分配资源并且为UE调度下行链路和/或上行链路发射。
根据本文公开的方面,描述为位于存储器842和/或存储器892中的选择性CLTD控制器101确定在上行链路上何时使能以及何时禁止CLTD操作。
参照图9,说明了用于无线通信的系统900。例如,系统900可以至少部分地位于一个或多个网络实体内。系统900可以包括能够进行空中(OTA)通信的基本节点。本文公开的方面可以进一步分布在诸如RNC的用于调度的网络实体中。应当意识到,将系统900表示为包括功能块,这些功能块可以是代表由计算平台、处理器、软件或其组合(例如,固件)实现的功能的功能块。系统900包括能够联合动作的电子部件的逻辑分组902。例如,逻辑分组902可以包括用于配置用户设备(UE)和接入节点之间的闭环发射分集(CLTD)操作的电子部件904。而且,逻辑成组902可以包括用于检测从UE到接入节点的上行链路的状况的电子部件906。进而,逻辑分组902可以包括用于以所述状况为基础通过UE禁止CLTD操作的电子部件908。此外,系统900可以包括保存用于执行与电子部件904-908相关联的功能的指令的存储器920。尽管将电子部件904-908表示为位于存储器920外部,但是应当理解,电子部件904-908中的一个或多个可以位于存储器920内。
闭环发射分集方案是在HSPA中改善上行链路发射性能的具有前途的技术。本公开进一步提供了对用于HSPA系统的闭环发射分集(CLTD)波束成形方案的动机和理论分析的介绍。还提供了关于算法描述、用户设备和节点B发射机/接收机实现以及相对应的系统性能的细节。
上行链路发射分集(ULTD)方案在UE处采用多于一个发射天线(通常为2个)来改善上行链路发射性能,例如,降低用户设备(UE)发射功率、或者增加UE覆盖范围、或者增加UE数据速率、或者上述各项的组合。其还可以帮助改善总体系统容量。以反馈要求为基础,可以将ULTD方案分类为闭环(CL)方案和开环(OL)方案。从发射机的角度,可以将ULTD方案分类为波束成形(BF)方案和天线切换(AS)方案。
通常,闭环(CL)发射分集(TD)方案要求接收机提供关于空间信道的明确反馈信息以辅助发射机选择通过多个发射天线的发射格式。另一方面,开环(OL)TD方案则不要求。在WCDMA上行链路的上下文中,术语OL TD方案包括没有核心标准改变的方案,即,不引入新的反馈信道。
存在两类CLTD方案。在CLTD波束成形方案中,节点B向UE反馈回要通过多个发射天线使用的预编码(或波束成形)向量,以使得在节点B处接收的信号建设性地相加。这顺次使接收机信噪比(SNR)最大化并且实现波束成形效果。在CLTD天线切换方案中,节点B向UE反馈回其关于UE应当使用哪一个发射天线的选择。这一选择导致UE发射天线和节点B接收天线之间的最大信道增益。在这两种方案之间,CLTD BF能够在多快地跟踪信道和该方案会多频繁地破坏信道相位之间达到更好的折衷。本发明集中于CLTD BF方案。
关于CLTD波束成形算法会自然地产生几个问题。第一个问题是关于波束成形对于用户,例如UE,的CLTD益处。由于来自波束成形的发射功率增益,CLTD允许用户享用上行链路数据速率的增加或者改善的上行链路范围。第二个问题是关于波束成形对于无线网络运营商的CLTD益处。在整个部署区域内,CLTD波束成形允许运营商以增加的UL数据速率为用户提供更好的用户体验,并且可以将成本有效的逐步基础设施升级-CLTD波束成形方案引入诸如高楼林立的大都市的覆盖受限区域以扩展覆盖并且增强用户体验。而且,由于对其它小区的干扰的降低,因此在小区吞吐量方面也将存在增益。
CLTD波束成形的动机
对于HSPA蜂窝系统中的移动用户,用户体验经常受限于用户设备(UE)的发射功率。在小区边缘用户的情况下,由于发射功率限制,其必须以低数据速率进行发射,或者可能不能够建立呼叫。发射分集技术对于改善这些情形是有用的。假定在UE中利用多个发射天线。UE发射机可以向发射天线应用加权向量,以使得来自这些天线的信号在节点B接收天线处被一致地组合。
考虑简单的示例。在非发射分集的基线情况下,UE和节点B二者都具有一个天线。假定UE和节点B之间的信道是静态的:
H=[1] 等式1
接收信噪比(SNR)为:
其中,P为UE发射功率,并且N0为噪声功率。接下来,考虑其中在UE处部署波束成形发射分集的情况。假定UE和节点B之间的信道是静态的:
其中,θ是两个信道链路之间的相位偏移。如果UE应用下面的波束成形权重向量:
则为了实现相同的接收SNR,UE发射机仅需要使用发射功率P/2。UE发射功率(波束成形增益)的这一3dB降低将改善链路预算和用户体验。而且,当不同天线之间的信号经历独立衰落时,一致信号组合导致具有更小的深衰落概率的更稳定的复合信道。因而,波束成形能够提供分集增益。
考虑闭环增益波束成形方案的动机是:经由节点B处理和反馈,UE发射机能够应用波束成形相位来实现前述增益(可能以更大的复杂度和更多的下行链路反馈功率为代价)。
由于UE仅朝向服务小区形成波束,因此来自两个UE发射天线的信号通常在所有其它小区处在没有建设性相加的情况下被接收。因而,从网络级的角度,降低了这一UE在其它节点B接收机处造成的干扰的量。这一干扰降低将导致网络吞吐量改善。另一方面,由于在CLTD波束成形中,UE朝向服务小区进行波束成形,因此软切换状态中的性能增益可能不像非软切换状态那么大。
对CLTD波束成形的增益分析提供了在各种信道下根据波束成形可实现的发射功率增益的理论分析。对于非发射分集基线,UE具有一个发射天线。对于波束成形发射分集情况,UE具有两个发射天线。在节点B侧上,考虑两种情况:第一种情况具有一个接收天线,第二种情况具有两个接收天线。为了简单起见,分别假定节点B接收机处对信道状态信息的完全知晓、波束成形权重向量到UE的理想反馈、以及完美的上行链路功率控制。
一个节点B接收天线:尽管当今的网络部署在节点B处具有两个接收天线,但是为了分析起见,还是考虑一个接收天线的情况,一个接收天线的情况将比两个接收天线的情况在衰落信道中显示出更加显著的增益。在这一情况下,非发射分集UE的上行链路信道是1×1信道:
H=[h1],等式5
并且波束成形UE的上行链路信道是2×1信道:
H=[h1 h2]。等式6
波束成形的发射功率增益取决于信道模型。下面分别导出对于加性高斯白噪声(AWGN)信道和单一路径瑞利衰落信道的增益。
AWGN信道:如上面关于CLTD波束成形的动机描述的,波束成形UE要求非发射分集UE的发射功率的一半来在节点B处实现相同的接收SNR。因此,在这一情况下,发射功率增益为3dB。
单一路径瑞利衰落信道:对于非发射分集UE,其上行链路信道具有复杂的高斯分布,即,具有每维度零均值和0.5的方差(实部或虚部)。假定上行链路发射要求的SNR为:
则为了实现该SNR,由于完美的功率控制,瞬时发射功率为:
平均而言,对于这一基线UE要求的发射功率为:
另一方面,对于波束成形UE,假定h1和h2是具有每维度零均值和0.5的方差的独立同分布(i.i.d)复杂高斯随机变量。在UE在其发射机处应用下面的权重向量之后:
波束成形UE看到的信道功率增益为
|h1|2+|h2|2。等式11
为了对于上行链路发射实现要求的由于完美的控制,瞬时发射功率为:
平均而言,对于波束成形UE要求的发射功率为:
因此,由于波束成形的理论发射功率增益为无穷大。然而,实际上,由于功率控制不是完美的,以及对UE发射功率的最大功率限制,波束成形的增益是有限的。
两个接收天线
在这一情况下,非发射分集UE的上行链路信道是1×2信道:
并且波束成形UE的上行链路信道是2×2信道:
波束成形的发射功率增益取决于信道模型。下面分别导出对于AWGN信道和单一路径瑞利衰落信道的增益。
AWGN信道
在这一情况下,基线UE看见上行链路信道
假定对于上行链路发射要求的SNR为:
为了实现该SNR,发射功率为
另一方面,对于波束成形UE,其看见上行链路信道
如果波束成形UE在节点B接收机处的导频加权组合之后应用下面的权重向量
则信道功率增益为4。因而,要求的发射功率为
因此,由于波束成形的发射功率增益为3dB。
单一路径瑞利衰落信道
对于非发射分集UE,其上行链路信道为
平均而言,对于非发射分集UE要求的发射功率为:
对于波束成形情况,上行链路信道为:
其中,在信道矩阵上执行奇异值分解(SVD)。
e-x(x2-2x+2)-2e-2x,x≥0 等式26
平均而言,对于波束成形UE要求的发射功率为:
因而,相对于基线,经过使用波束成形,理想地存在4.1dB的增益。
表2:对于几种信道的理论发射功率增益
多路径信道:对于具有多个路径的上行链路信道,由于波束成形的发射功率增益倾向于比单一路径信道更小。原因在于:不存在能够对于所有路径优化的单个波束成形权重向量。由于对于多路径信道中的理论波束成形增益难于获得封闭形式的公式,因此,可以依赖于仿真来估计增益。
在对理论发射功率增益的分析中,目前为止假定全向天线而没有相关和失衡。在实际的现场应用中,UE使用的发射天线将具有天线模式。在考虑这些天线模式之后再次经过仿真获得发射功率增益。
在图10中,CLTD波束成形UE发射机1000对于CLTD波束成形方案实现上行链路系统模型:
在这一方案中,总是在较强的波束成形向量v1(或者被称为虚拟天线)上发射EUL数据和控制信道、E-DPDCH(增强型专用物理数据信道)、E-DPCCH(增强型专用物理控制信道)、HS-DPCCH(高速专用物理控制信道)、99版本(R99)数据信道DPDCH和主导频信道DPCCH,1,并且在较弱的波束成形向量v2上发射次导频信道DPCCH,2。在数学上,支配的虚拟天线由下面的波束成形向量表示:
其中并且波束成形相位由θ来表示。通常,将波束成形相位θ量化为诸如{0,90,180,270}度的有限集合。类似地,幅度变量[a1 a2]通常属于有限集合。
在较弱的虚拟天线:
上发射调整的次导频信道。
显然,这一波束成形权重向量与较强的虚拟天线正交。
节点B接收机
由于所有的数据和控制信道都与主导频信道运行在相同的波束成形向量上,因此,在接收机中,与诸如DCH搜索器、支路分配、时间跟踪环路、频率跟踪环路等等的支路处理相关的所有功能都运行在主导频信道P1上。除了运行在次导频信道上以确定波束成形权重的附加信道估计器以外,解调部分就好像UE是非发射分集UE一样工作。节点B接收机通过对波束成形加权矩阵
求逆来对来自主导频和次导频二者的复合信道进行估计。
然后,节点B接收机对物理信道hr,t,k进行估计,r=1,2,5,t=1,2,k=1,......,L,其中,r是接收天线索引,t是发射天线索引,并且k是支路索引。之后,节点B接收机能够计算新的波束成形权重向量。由于在上行链路信道中可能存在多于一条路径,因此,使用以接收的功率最大化为基础的波束成形算法,其比SVD算法(在单一路径情景下是等同的)更加普遍。对于量化相位θ的给定集合,例如{0,90,180,270}度,和/或幅度量化值a1,给定当前的信道估计能够对于每一个相位和/或幅度组合计算接收的功率。然后,选择与最大接收功率相对应的相位和/或幅度作为最佳波束成形相位和/或幅度。
下面描述系统仿真中天线模式的建模用于评估CLTD波束成形性能。在本文进行的CLTD波束成形性能研究中,由于手持设备和膝上型计算机天线形状因子二者,经由发射天线相关矩阵对实际天线模式进行建模。
等式34
其中,
i是天线索引
φ是方位角
θ是仰(倾斜)角;
首先,经由系统仿真,按照发射功率增益呈现单个UE性能,该发射功率增益被定义为在相同的上行链路发射状况下CLTD波束成形UE和常规UE(具有单一天线发射)之间的发射功率差异。在仿真中使用手持设备和膝上型计算机终端二者的测量的天线模式。
在仿真中,使用具有10ms增强型上行链路(EUL)和目标二(2)发射的固定有效载荷尺寸来测量发射功能功率降低,对于该发射功率降低,可以预期看到在2ms TTI(发送时间间隔)发射的情况下类似或者更好的性能。表3概括了详细的有效载荷尺寸和功率设置。CLTD波束成形需要次导频发射。仿真使用0.35dB的次导频功率设置,在发射功率降低计算中已经对其进行了说明。
有效载荷尺寸(TBS) | 546比特 |
E-DPDCH T2P | 6dB |
E-DPCCH C2P | -4.4dB |
E-DPCCH C2P(占空比100%) | -1.9dB |
次导频C2P(仅对于CLTD波束成形) | -3dB |
表3:单个UE固定有效载荷仿真设置
信道类型 | PA3 | PB3 | VA30 |
Tx功率增益(dB) | 2.3 | 1.7 | 0.9 |
表4:假定手持设备天线模式(非软切换)的CLTD波束成形增益
信道类型 | PA3 | PB3 | VA30 |
Tx功率增益(dB) | 2.4 | 1.5 | 0.6 |
表5:假定膝上型计算机天线模式(非软切换)的CLTD波束成形增益
在表4和表5中,在非软切换状态中,慢衰落信道显示出显著的发射功率增益。在快衰落信道中,增益较小。
接下来,考虑波束成形UE在软切换状态中的情况。当两个链路均衡时,表6和表7概括了CLTD波束成形增益。
信道类型 | PA3 | PB3 | VA30 |
Tx功率增益(dB) | 0.5 | 0.2 | 0.2 |
表6:假定手持设备天线模式(均衡的链路软切换)的CLTD波束成形增益
信道类型 | PA3 | PB3 | VA30 |
Tx功率增益(dB) | 0.7 | 0.4 | 0 |
表7:假定膝上型计算机天线模式(均衡的链路软切换)的CLTD波束成形增益
在这两种情况下,由于UE朝向服务小区进行波束成形,因此非服务小区性能会恶化。因而,总体上能够观察到比非软切换情况更少的发射功率增益。
接下来,考虑波束成形UE在软切换状态中具有3dB失衡(服务小区强3dB)的情况。表8和表9概括了CLTD波束成形增益。在这两种情况下,由于非服务小区弱3dB,因此,发射功率增益比表6和表7中的情况更大。
信道类型 | PA3 | PB3 | VA30 |
Tx功率增益(dB) | 1.2 | 0.9 | 0.3 |
表8:假定手持设备天线模式(失衡的链路软切换)的CLTD波束成形增益
信道类型 | PA3 | PB3 | VA30 |
Tx功率增益(dB) | 1.2 | 0.9 | 0.5 |
表9:假定膝上型计算机天线模式(失衡的链路软切换)的CLTD波束成形增益
最后,考虑波束成形UE在链路软切换状态中具有均衡的情况。表10和表11概括了CLTD波束成形增益。在这两种情况下,由于单个节点B处理两个小区,因此,波束成形性能比软切换情况更好。
信道类型 | PA3 | PB3 | VA30 |
Tx功率增益(dB) | 1.3 | 1.1 | 0.7 |
表10:假定手持设备天线模式(均衡的链路软切换)的CLTD波束成形增益
信道类型 | PA3 | PB3 | VA30 |
Tx功率增益(dB) | 1.5 | 1.1 | 0.6 |
表11:假定膝上型计算机天线模式(均衡的链路软切换)的CLTD波束成形增益
系统性能
在这一部分中,根据在ITU PA3和PB3信道中的多用户网络仿真呈现CLTD波束成形性能。贯穿其中,使用测量的膝上型计算机天线模式。小区站点到站点距离(ISD)为1km或2.8km。使用了具有目标2发射的10msEUL,对于该10ms EUL能够预期看到与2ms TTI发射的情况下类似或更好的性能。由于在10ms TTI中最大的有效载荷为20000,因此,每一个UE能够实现的最大数据速率为大致1Mbps。
尽力而为业务模型
为了评估尽力而为吞吐量性能,每一个小区加载有10个UE。首先,在1km小区ISD以及PA3信道的情况下,同时观察到19%的小区吞吐量增益和1.93dB的平均发射功率增益。发射功率增益的一部分被转化为UE和小区吞吐量增益。小区边缘UE(低百分位数UE)比更靠近节点B的UE具有更多的百分比吞吐量增益。
对于2.8km小区ISD以及PA3信道的情况,同时观察到17%的小区吞吐量增益和1.33dB的平均发射功率增益。发射功率增益的一部分被转化为UE和小区吞吐量增益。小区边缘UE(低百分位数UE)比更靠近节点B的UE具有多得多的百分比吞吐量增益。而且,与较小小区尺寸(1km)的情况相比较,小区边缘UE更受限于其发射功率。因此,CLTD波束成形向那些UE提供更多的吞吐量增益。
最后,在2.8km小区ISD以及PB3信道的情况下,同时观察到18%的小区吞吐量增益和0.89dB的平均发射功率增益。与PA3信道情况类似,小区边缘UE(低百分位数UE)比更靠近节点B的UE具有多得多的百分比吞吐量增益。
如在尽力而为业务仿真中看到的,对于较大ISD,CLTD波束成形能够显著地改善小区边缘处的UE吞吐量。为了进一步展示这一益处,在突发业务模型下对CLTD波束成形性能进行评估。使用开环突发业务模型,其中,无论UE队列状态如何,每5秒钟1M比特的突发到达UE队列。有效地,在每一个UE处提供的负载为200kbps。所见的新的性能度量是UE突发速率,将该突发速率定义为突发尺寸(1M比特)除以从突发的第一比特到达UE队列到该突发的最后比特在UE处被成功接收的时刻的时间。突发速率的这一定义包括排队延迟。
为了更好地理解仿真数据,应当强调的是,由于向UE提供的负载为200kbps,因此,为了保持稳定的队列,UE维持大于200kbps的物理层吞吐量是至关重要的。
在下面,按照UE平均突发速率CDF、百分位数方式UE平均突发速率增益以及平均UE Tx功率降低来呈现结果。
论证了对于1km小区ISD、PA3信道以及每小区两(2)个UE负载的情况的结果。甚至对于发射分集被禁止的情况,由于小的站点到站点距离以及每小区两(2)个UE的小负载,所有UE都能够维持高于200kbps的吞吐量。CLTD波束成形在突发速率方面不提供太多的改善。原因在于,在这一情况下,系统中没有UE功率受限。主要由于当两个UE都具有同时到达的突发并且它们在节点B处对于调度机会进行竞争时导致的排队延迟,突发速率不能够达到1Mbps的最大UE吞吐量。然而,为了实现相同的突发速率,CLTD波束成形能够在平均UE发射功率中实现3.35dB降低。这一发射功率降低大于在先前部分中示出的单个UE固定有效载荷测试(2.4dB),这揭示了CLTD波束成形在降低对其它小区的干扰方面的附加益处。在多UE情景中,由于每一个UE需要在节点B接收机处对抗更少的干扰,因此,每一个UE能够进一步降低其发射功率,这在单个UE仿真中是看不到的。
在下一步骤中,负载从2UE/小区增加到8UE/小区。随着负载增加,UE不能够维持200kbps发射。在这一情况下,CLTD波束成形显著地改善UE突发速率,尤其是对于小区边缘处的UE。除了突发速率改善,CLTD波束成形还有助于将UE平均发射功率降低2.69dB。
为了进一步论证小区覆盖改善,对2.8km ISD进行了仿真。
甚至具有每小区两个(2)UE的负载,由于大的站点到站点距离,小区边缘中的一些UE不能够支持200kbps发射。CLTD波束成形将小区边缘UE突发速率改善高达200%。此外,在实现较高UE突发速率的同时,CLTD波束成形还帮助将UE平均发射功率降低2.12dB。
也对于PB3信道的负载的不同等级来评估突发业务模型,并且在改善UE突发速率以及降低平均UE发射功率方面,根据CLTD波束成形观察到类似的益处。
由于前述益处,已经证实了CLTD波束成形方案在HSPA中的上行链路上可实现的潜在发射功率增益。发射功率增益不仅扩展小区覆盖,而且还能够被转化为用户吞吐量增益。而且,在多小区情景中,CLTD波束成形方案能够进一步改善小区吞吐量。利用实际的天线模式,对于ITU“PedA”3km/h信道,CLTD波束成形方案显示了多于2dB的UE发射功率降低,对于ITU“PedB”3km/h信道,CLTD波束成形方案显示了多于1dB的增益,以及对于ITU“VehA”30km/h信道在非软切换状态中,CLTD波束成形方案显示了多于0.6dB的增益,并且在软切换状态中显示了一些增益(取决于上行链路失衡)。
从系统性能的角度,CLTD波束成形的益处具有三个主要的方面:(i)当UE变为发射功率受限时,在小区边缘中改善的小区覆盖或UE性能;(ii)对其它小区的降低的干扰,并且反过来增加平均UE和小区吞吐量;以及(iii)降低的UE发射功率。
当小区主要服务慢速度信道时,对于业务的全缓冲类型,观察到大致18%的小区吞吐量增益,同时将平均UE发射功率降低1-2dB。对于发射功率受限或在小区边缘中的UE,UE经历吞吐量的显著改善(高于150%)。
对于突发业务源,利用CLTD波束成形,更多的UE将能够享用高数据速率发射。CLTD波束成形能够显著地增加小区边缘处的UE突发速率,以及将UE发射功率降低高达3dB。
已经参照W-CDMA系统呈现了电信系统的几个方面。本领域的技术人员将容易地意识到,可以将贯穿本公开描述的各个方面扩展到其它电信系统、网络架构和通信标准。
例如,本文描述的技术可以用于诸如CDMA、TDMA、FDMA、OFDMA、SC-FDMA以及其它系统的各种无线通信系统。术语“系统”和“网络”经常互换使用。CDMA系统可以实现诸如通用陆地无线接入(UTRA)、cdma2000等等的无线技术。UTRA包括宽带-CDMA(W-CDMA)以及CDMA的其它变体。进而,cdma2000涵盖IS-2000、IS-95和IS-856标准。TDMA系统可以实现诸如全球移动通信系统(GSM)的无线技术。OFDMA系统可以实现诸如演进型UTRA(E-UTRA)、超移动宽带(UMB)、IEEE802.11(Wi-Fi)、IEEE802.16(WiMAX)、IEEE802.20、Flash-OFDM等等的无线技术。UTRA和E-UTRA是通用移动电信系统(UMTS)的一部分。3GPP长期演进(LTE)是UMTS的使用E-UTRA的版本,其在下行链路上采用OFDMA并且在上行链路上采用SC-FDMA。在来自名为“第三代合作伙伴计划”(3GPP)的组织的文档中描述了UTRA、E-UTRA、UMTS、LTE和GSM。此外,在来自名为“第三代合作伙伴计划2”(3GPP2)的组织的文档中描述了cdma2000和UMB。进而,这样的无线通信系统可以附加地包括经常使用非成对未许可频谱的对等(例如,移动到移动)自组织网络系统、802.xx无线LAN、蓝牙以及任何其它短距离或长距离无线通信技术。
此外,可以按照可以包括大量设备、部件、模块等等的系统来呈现一些方面或特征。应该理解并且意识到,各种系统可以包括附加的设备、部件、模块等等,和/或可以不包括结合附图讨论的所有设备、部件、模块等等。也可以使用这些方案的组合。
进而,如在本申请中使用的,术语“部件”、“模块”、“系统”等等意在包括计算机相关实体,例如但不局限于硬件、固件、硬件和软件的组合、软件、或执行中的软件。例如,部件可以是,但不局限于是,运行在处理器上的处理、处理器、对象、可执行程序,执行的线程、程序、和/或计算机。通过说明的方式,运行在计算设备上的应用和计算设备二者都可以是部件。一个或多个部件可以位于处理和/或执行的线程内,并且部件可以位于一台计算机上和/或分布在两台或更多台计算机之间。此外,这些部件可以根据具有存储在其上的各种数据结构的各种计算机可读介质来执行。部件可以通过信号的方式通过本地和/或远程处理与其它系统进行通信,例如根据具有一个或多个数据分组的信号,例如来自与本地系统、分布式系统和/或跨越诸如互联网的网络中的另一部件进行交互的一个部件的数据。
而且,本文结合终端描述了各个方面,所述终端可以是有线终端或无线终端。终端也可以被称为系统、设备、用户单元、用户站、移动站、移动装置、移动设备、远程站、远程终端、接入终端、用户终端、终端、通信设备、用户代理、用户装备或用户设备(UE)。无线终端可以是蜂窝电话、卫星电话、无绳电话、会话初始化协议(SIP)电话、无线本地环路(WLL)站、个人数字助理(PDA)、具有无线连接能力的手持设备、计算设备或连接到无线调制解调器的其它处理设备。而且,本文结合基站描述了各个方面。可以利用基站与无线终端进行通信,并且基站也可以被称为接入点、节点B或某一其它术语。而且,词语“或”意在表示包括性“或”,而不是排他性“或”。也就是说,除非以其它方式指出或者从上下文中能够明确,短语“X采用A或B”意在表示自然的包括性枚举中的任意一个。也就是说,下列实例中的任意一个都满足短语“X采用A或B”:X采用A;X采用B;或者X采用A和B二者。此外,在本申请和所附权利要求中使用的词语“一”和“一个”通常应该被解释为表示“一个或多个”,除非以其它方式指出或者从上下文中能够明确是涉及单数形式。
可以利用设计为执行本文描述的功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件或其任意组合,来实现或执行结合本文公开的实施例描述的各种说明性逻辑、逻辑框、模块和电路。通用处理器可以是微处理器,但是,替代地,处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或状态机。也可以将处理器实现为计算设备的组合,例如,DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合,或任何其它这样的配置。此外,至少一个处理器可以包括可操作以执行上述步骤和/或动作中的一个或多个的一个或多个模块。
进而,结合本文公开的方面描述的方法或算法的步骤和/或动作可以直接实现在硬件、由处理器执行的软件模块或上述两者的组合中。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动硬盘、CD-ROM、或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。可以将示例性存储介质耦接到处理器,以使得处理器能够从该存储介质读取信息,并且能够向该存储介质写入信息。替代地,存储介质可以是处理器的组成部分。进而,在一些方面中,处理器和存储介质可以位于ASIC中。此外,ASIC可以位于用户终端中。替代地,处理器和存储介质可以作为分立部件位于用户终端中。此外,在一些方面中,方法或算法的步骤和/或动作可以作为一个代码和/或指令,或代码和/或指令的任意组合或集合,位于机器可读介质和/或计算机可读介质上,可以将所述机器可读介质和/或计算机可读介质并入计算机程序产品中。
在一个或多个方面中,可以将所描述的功能实现在硬件、软件、固件、或它们的任意组合中。如果实现在软件中,则可以将所述功能作为位于计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行存储或发射。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质二者,所述通信介质包括促进计算机程序从一个地点传输到另一个地点的任何介质。存储介质可以是能够由计算机访问的任何可用介质。通过示例而非限制的方式,这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储设备、或者能够用于承载或存储具有指令或数据结构形式的期望程序代码并能够由计算机访问的任何其它介质。而且,可以将任何连接称为计算机可读介质。例如,如果使用同轴电缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线(DSL)或诸如红外、无线和微波的无线技术从网站、服务器或其它远程源传输软件,则该同轴电缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外、无线和微波的无线技术包含在介质的定义中。如本文使用的,磁盘和光盘包括压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘,其中磁盘通常磁性地再现数据,而光盘通常用激光来光学地再现数据。上述的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
尽管前述公开讨论了说明性方面和/或实施例,但是应该注意到,在不偏离由所附权利要求限定的所描述的方面和/或实施例的范围的情况下,可以做出各种改变和修改。而且,尽管可能以单数形式描述或请求保护所描述的方面和/或实施例的元素,但是除非明确声明限于单数形式,否则可以预期复数。此外,除非以其它方式声明,否则,任何方面和/或实施例的全部或一部分可以与任何其它方面和/或实施例的全部或一部分一起使用。
Claims (15)
1.一种用于无线通信的装置,包括:
用于配置用户设备(UE)和接入节点之间的闭环发射分集(CLTD)操作的单元;
用于检测从所述UE到所述接入节点的上行链路的状况的单元;以及
用于以所述状况为基础通过所述UE禁止所述CLTD操作的单元。
2.根据权利要求1所述的装置,进一步包括:
用于配置所述用户设备(UE)和所述接入节点之间的所述闭环发射分集(CLTD)操作的调度器;
用于检测从所述UE到所述接入节点的所述上行链路的状况的接收机;以及
用于以所述状况为基础通过所述UE禁止所述CLTD操作的发射机。
3.根据权利要求2所述的装置,其中,所述发射机进一步用于通过经由高速共享控制信道(HS-SCCH)发射下行链路信令命令来通过所述UE禁止所述CLTD操作。
4.根据权利要求2所述的装置,其中,所述接收机进一步用于通过检测所述UE的速率高于阈值来检测所述上行链路的状况。
5.根据权利要求2所述的装置,其中,所述接收机进一步用于通过确定用于发射用于所述CLTD操作的下行链路信令命令的要求的发射功率高于阈值来检测所述上行链路的状况。
6.根据权利要求5所述的装置,其中,所述发射机进一步用于通过发射波束成形反馈权重信息来发射所述下行链路信令命令。
7.根据权利要求2所述的装置,其中,所述接收机进一步用于通过确定所述接入节点处的剩余分组误码率高于阈值来检测所述上行链路的状况。
8.根据权利要求2所述的装置,其中,所述接收机进一步用于检测所述上行链路的状况已经结束;并且
其中,所述发射机进一步用于响应于检测到所述状况已经结束,通过所述UE使能CLTD操作。
9.根据权利要求2所述的装置,其中,所述接收机位于所述UE处,用于检测所述UE处的状况。
10.根据权利要求2所述的装置,其中,所述接收机位于所述接入节点处,用于检测所述接入节点处的状况。
11.根据权利要求2所述的装置,其中,所述调度器包括用于对配置和禁止UE和所述接入节点之间的所述CLTD操作进行调度的无线网络控制器。
12.根据权利要求2所述的装置,其中,所述调度器配置所述UE以经由第一物理天线在主预编码向量上发射专用物理控制信道(DPCCH)、专用物理数据信道(DPDCH)、高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)、增强型专用物理控制信道(E-DPCCH)、或增强型专用物理数据信道(E-DPDCH)中的一个或多个,并且经由第二物理天线在次预编码向量上发射次专用物理控制信道(S-DPCCH)。
13.根据权利要求2所述的装置,其中,所述调度器进一步用于通过以下操作来禁止所述CLTD操作:
确定在一测量间隔上第一物理天线和第二物理天线之间在信噪比方面的差异大于第一阈值;以及
以所述差异的确定为基础,选择在所述第一物理天线或所述第二物理天线中的一个物理天线上在非CLTD操作中进行发射。
14.根据权利要求2所述的装置,其中,所述调度器进一步用于通过配置所述UE以在第一物理天线或第二物理天线中的选择的一个物理天线上发射专用物理控制信道(DPCCH)、专用物理数据信道(DPDCH)、高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)、增强型专用物理控制信道(E-DPCCH)、或增强型专用物理数据信道(E-DPDCH)中的一个或多个,并且在所述第一物理天线或所述第二物理天线中的另一个物理天线上发射次专用物理控制信道(S-DPCCH),来禁止所述CLTD操作,其中,所述调度器进一步用于以所述S-DPCCH的测量为基础来检测从所述UE到所述接入节点的所述上行链路的状况已经结束,并且用于响应于检测到所述状况已经结束而通过所述UE使能所述CLTD操作。
15.根据权利要求2所述的装置,其中,所述调度器进一步用于通过以下操作来禁止所述CLTD操作:
确定用于在第一物理天线上进行发射的第一功率放大能力和用于在第二物理天线上进行发射的第二功率放大能力;以及
以所述第一功率放大能力和所述第二功率放大能力的确定为基础,选择所述第一物理天线或所述第二物理天线中的一个物理天线来发射专用物理控制信道(DPCCH)、专用物理数据信道(DPDCH)、高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)、增强型专用物理控制信道(E-DPCCH)、或增强型专用物理数据信道(E-DPDCH)中的一个或多个。
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