CN103609174A - 用于参考信号传输的方法、用于此的基站和用户终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用从基站到用户终端的用于信道估计的专用下行链路传输功率进行参考信号传输的方法、用于此的基站和用户终端，其中该参考信号的专用下行链路传输功率是根据用户终端的信道质量而按每个子帧进行控制。

Description

用于参考信号传输的方法、用于此的基站和用户终端

技术领域

本发明涉及一种利用从基站到用户终端的用于信道估计的专用下行链路传输功率进行参考信号传输的方法，以及适于执行所述方法的基站和用户终端。

背景技术

在使用例如第三代合作伙伴计划长期演进（3GPP LTE）标准的标准的蜂窝通信网络中，在块错误的情况下，数据能够例如通过混合自动重传请求（HARQ）而被重新传输。与此相反，控制信道消息，例如物理下行链路控制信道（PDCCH）消息，则无法在块错误的情况下被重新传输。因此，在包括具有不同射频特性的LTE小区（例如宏小区和微小区）的异构网络中，控制信道的鲁棒性对于例如负载平衡和偏置小区选择之类的增强型特征而言是限制性参数。这一事实对切换参数、小区个体偏移（CIO）等的可能范围造成了限制。在异构网络中，CIO可以作为增加小小区（small cell）的覆盖区的器件而工作，以便使得更多用户从由小小区引入网络中的附加带宽而获益。

如果与此同时，控制信道能够以可接受的块错误概率进行接收，则具有非常差的信道条件的小区边界用户终端仍然能够使用用于数据传送块的最为鲁棒的调制和编码方案（MCS）而获得服务。

发明内容

因此，本发明的目标是提出一种用于利用控制信道所降低的错误率在基站和用户终端之间进行传输的方法，因此例如在异构网络中提供有所增加的小小区的覆盖区。

根据现有技术，通过使用适当的码率，将LTE中的控制信道适应于当前信道质量。然而，对于低于-3至-7dB的信道质量而言，控制信道的块错误率是不可接受的。对于具有负载平衡或者具有用于小小区的偏置的HetNet的情景而言，位于小区边界处的用户终端可能随着不可接受的控制信道块错误率而具有更差的信道条件。控制信道的块错误率的降低能够通过提高下行链路传输功率来实现。在LTE中，由于所使用的正交相移键控（QPSK）格式而可能进行快速的PDCHH功率控制。然而，该功率控制意味着具有一些功率处于备用。而且，其并不涉及参考信号的快速功率控制。结果，由于仅对控制信道的数据符号进行功率控制，所获得的是次优的增益。

在LTE版本8中，还可能增强参考信号并且由更高层信令使用无线电资源控制消息SystemInformationBlockType2来向用户终端通知参考信号的传输功率，但是其缺陷在于，由于SystemInformationBlockType2消息之间的最小间隔为80ms，所以该信令非常缓慢，并且因此能够针对若干子帧而不是仅一个子帧来支持参考信号的增强。

增强的缺陷在于对相邻小区的附加干扰，以及通过增强参考信号而使得用于数据信号的传输功率必须有所降低或者子帧中的一些数据信号根本无法使用的事实。因此，参考信号增强应当仅在有益的那些子帧中执行。

根据本发明，提出了一种用于从基站向用户终端进行传输的新的下行链路传输方案，其中例如作为参考信号或控制信号的子帧的控制区域中的信号的下行链路传输功率是在每个子帧的时间标度上根据用户终端的信道质量进行控制。

该目标因此通过一种利用从基站向用户终端的用于信道估计的专用下行链路传输功率进行参考信号传输的方法而实现，其中该参考信号的专用下行链路传输功率是根据用户终端的信道质量而按每个子帧进行控制。

该目标另外通过一种用于利用从基站向用户终端的用于信道估计的专用下行链路传输功率进行参考信号传输的基站而实现，其中该基站包括至少一个处理器件，该处理器件适于根据用户终端的信道质量而按每个子帧对该参考信号的专用下行链路传输功率进行控制。

该目标另外通过一种用于在基站和用户终端之间进行传输的用户终端而实现，其中该用户终端包括至少一个处理器件，该处理器件适于接收与至少一个参考信号的专用下行链路传输功率相关的每个子帧的信息，并且适于使用所述信息来提高解调性能。

下文中在3GPP LTE的架构内对本发明进行描述，然而由于本发明并不局限于3GPP LTE，而是在原则上能够在将正交频分复用（OFDM）应用于利用子帧结构以及下行链路中参考信号和控制信号的传输的其它网络中被加以应用，例如在WiMAX网络中应用（WiMAX=全球微波接入互操作性），在下文中，替代于LTE中所使用的术语eNodeB，而使用更为一般的术语基站。

本发明的进一步开发能够从从属权利要求和以下描述中进行收集。

附图说明

在下文中，将参考附图对本发明进行进一步解释。

图1示意性示出了能够在其中实施本发明的通信网络。

图2示意性示出了能够在其中实施本发明的用户终端和基站的结构。

图3示意性举例示出了根据现有技术的参考信号、控制数据和用户数据的下行链路传输功率，其中参考信号在若干连续的子帧中有所增强。

图4示意性举例示出了根据本发明实施例的参考信号、控制数据和用户数据的下行链路传输功率，其中参考信号和控制数据在单个子帧的控制区域中有所增强。

图5示意性举例示出了根据本发明实施例的参考信号、控制数据和用户数据的下行链路传输功率，其中参考信号和控制数据在单个子帧中有所增强。

具体实施方式

图1示出了能够在其中实施本发明的通信网络，根据标准3GPP LTE的通信网络CN。

所述通信网络CN包括基站BS1-BS3、用户终端UE1-UE4、服务网关SGW、分组数据网络网关PDNGW以及移动管理实体MME。

每个所述用户终端UE1-UE4经由无线电连接而连接至所述基站BS1-BS3中的一个或多个，其在图1中以闪电符号表示。基站BS1-BS3进而经由所谓的S1接口而连接至服务网关SGW和移动管理实体MME，即连接至演进分组核心（EPC）。

基站BS1-BS3经由所谓的X2接口互相连接。

服务网关SGW连接至分组数据网络网关PDNGW，该分组数据网络网关PDNGW进而连接至外部IP网络IPN。

S1接口是基站BS1-BS3（在该示例中即eNodeB）和演进分组核心（EPC）之间的标准化接口。S1接口具有两种类型，用于在基站BS1-BS3和移动管理实体MME之间交换信令消息的S1-MME，以及用于在基站BS1-BS3和服务网关SGW之间传输用户数据报的S1-U。

在3GPP LTE标准中增加X2接口主要是为了在切换期间传输用户平面信号和控制平面信号。

服务网关SGW执行IP用户数据在基站BS1-BS3和分组数据网络网关PDNGW之间的路由。此外，服务网关SGW作为在不同基站之间或者不同3GPP接入网络之间的切换期间的移动锚点而工作。

分组数据网络网关PDNGW表示到外部IP网络IPN的接口并且终止在用户终端（UE1-UE4）和相应服务基站（BS1-BS3）之间所建立的所谓的EPS承载（EPS=演进分组系统）。

移动管理实体MME执行订户管理和会话管理的任务，并且还在不同接入网络之间的切换期间执行移动管理。

图2示意性示出了能够在其中实施本发明的用户终端UE和基站BS的结构。

作为示例，基站BS包括三个调制解调器单元板MU1-MU3以及控制单元板CU1，该控制单元板CU1进而包括媒介依赖适配器MDA。

三个调制解调器单元板MU1-MU3连接至控制单元板CU1，并且经由所谓的通用公共无线接口（CPRI）连接至相应的远程射频头（radio head）RRH1、RRH2或RRH3。

远程射频头RRH1、RRH2或RRH3中的每一个射频头例如连接至两个远程射频头天线RRHA1和RRHA2，以便经由无线电接口传输和接收数据。所出于简明的原因，图2中仅针对远程射频头RRH1描绘了述两个远程射频头天线RRHA1和RRHA2。

媒介依赖适配器MDA连接至移动管理实体MME以及连接至服务网关SGW，并且因此连接至分组数据网络网关PDNGW，该分组数据网络网关PDNGW进而连接至外部IP网络IPN。

用户终端UE例如包括两个用户终端天线UEA1和UEA2、调制解调器单元板MU4、控制单元板CU2和接口INT。

两个用户终端天线UEA1和UEA2连接至调制解调器单元板MU4。调制解调器单元板MU4连接至控制单元板CU2，该控制单元板CU2进而连接至接口INT。

调制解调器单元板MU1-MU4以及控制单元板CU1、CU2可以例如包括现场可编程门阵列（FPGA）、数字信号处理器（DSP）、微处理器、开关和存储器等，像例如双倍数据速率同步动态随机访问存储器（DDR-SDRAM），以便能够执行以下所描述的任务。

远程射频头RRH1、RRH2和RRH3包括所谓的无线电设备，例如调制器和放大器，如delta-sigma调制器（DSM）和开关模式放大器。

在下行链路中，从外部IP网络IPN所接收的IP数据经由服务网关SGW从分组数据网络网关PDNGW传输至EPS承载上的基站BS的媒介依赖适配器MDA。该媒体依赖适配器MDA允许例如视频流或web浏览的不同媒介的连接。

控制单元板CU1在层3（layer3）上（即在无线电资源控制（RRC）层上）执行任务，该任务诸如测量和小区重选、切换以及RRC安全和完整性。

此外，控制单元板CU1执行用于运营和维护的任务，并且控制S1接口、X2接口和通用公共无线接口。

控制单元板CU1将从服务网关SGW所接收的IP数据发送至调制解调器单元板MU1-MU3以便进一步进行处理。

三个调制解调器单元板MU1-MU3在层2上执行数据处理，即在例如负责报头压缩和加密的PDCP层（PDCP=分组数据汇聚协议）上，在例如负责分段和自动重传请求（ARQ）的RLC层（RLC=无线电链路控制）上，以及在负责MAC多路复用和混合自动重传请求（HARQ）的MAC层（MAC=媒体访问控制）上。

此外，三个调制解调器单元板MU1-MU3在物理层上执行数据处理，即编码、调制以及天线和资源块映射。

经编码和调制的数据被映射至天线和资源块，并且作为传输符号而从调制解调器单元板MU1-MU3通过通用公共无线接口被发送至相应的远程射频头RRH1、RRH2或RRH3，以及相应的远程射频头天线RRHA1、RRHA2，以便通过空中接口进行传输。

通用公共无线接口（CPRI）允许使用分布式架构，其中包含所谓的无线电设备控制的基站BS优选地经由承载CPRI数据的无损光纤链路而连接至远程射频头RRH1、RRH2和RRH3。该架构降低了服务提供商的成本，原因在于仅需要将包含所谓无线电设备（例如放大器）的远程射频头RRH1、RRH2部署在环境上有挑战的位置。基站BS能够集中式位于其中覆盖区、气候和功率可用性更易于管理的挑战较少的位置。

用户终端天线UEA1、UEA2接收传输符号，并且将所接收的数据提供至调制解调器单元板MU4。

调制解调器单元板MU4在物理层上执行数据处理，即天线和资源块去映射、解调和解码。

此外，调制解调器单元板MU4在层2上执行数据处理，即在负责混合自动重传请求（HARQ）和MAC多路分解的MAC层（MAC=媒体访问控制）上，在例如负责重组和自动重传请求（ARQ）的RLC层（RLC=无线电链路控制）上，并且在例如负责解密和报头压缩的PDCP层（PDCP=分组数据汇聚协议）上。

调制解调器单元板MU4上的处理产生了被发送至控制单元板CU2的IP数据，该控制单元板CU2在层3上（即在无线电资源控制（RRC）层上）执行任务，诸如测量和小区重选、切换以及RRC安全和完整性。

IP数据从控制单元板CU2被传输至相应接口INT，以便输出并且与用户进行交互。

在上行链路中，在从用户终端UE到外部IP网络IPN的相反方向中以模拟方式执行数据传输。

在下文中，对根据现有技术以及根据本发明实施例的在子帧中使用OFDM符号以便在基站和用户终端之间进行参考信号以及控制和用户数据的传输进行描述。

在原则上，本发明可应用于支持参考信号进行解码、控制信道、数据信道和时间帧的基于OFDM的系统。

图3示意性举例示出了根据现有技术的参考信号、控制数据和用户数据的下行链路传输功率，其中参考信号在若干连续的子帧中有所增强。

在LTE中，每个帧被细分为10个子帧，并且每个子帧进而包括14个OFDM符号。例如，针对10MHz的带宽而言，LTE中的下行链路系统带宽可以例如由50个资源块构成，每个资源块进而由12个子载波构成。

在图3中，出于简明的原因，仅针对一个子载波描绘了四个子帧的OFDM符号。如根据3GPP LTE，能够为控制区域PDCCH预留1至4个OFDM符号，在图3所描绘的示例中，每个子帧中的前3个OFDM符号共同构建了控制区域，其被用于传输参考信号和控制数据。每个子帧另外的OFDM符号，在该示例中为11个OFDM符号，被用于传输参考符号和用户数据。

例如所谓的小区特定参考信号（CRS）的参考信号在每个子帧中进行传输，并且能够被用于针对下行链路传输的相干解调的信道估计，以及用于小区搜索测量，同时用于针对切换的相邻小区测量以及初始访问之前的测量。

如以上已经提到的，在LTE版本8中，还可能增强下行链路中的参考信号并且由更高层信令向用户终端通知参考信号的传输功率，但是其缺陷在于，该信令非常缓慢并且因此能够针对若干子帧而不是仅一个子帧来支持参考信号的增强。在图3中，针对子帧2、3和4示例性地描绘了参考信号的增强。

增强的缺陷在于，出现对相邻小区的附加干扰，以及通过增强参考信号而使得用于数据信号的下行链路中的传输功率必须有所降低或者子帧中的一些数据信号根本无法被使用的事实。因此，参考信号增强应当仅在有益的那些子帧中执行。

在图3所描绘的实施例中，假设例如处于小区边界区域中的具有非常差的信道条件的用户终端，例如图1中的用户终端UE1，被调度用于仅在子帧2中进行下行链路传输。因此，像现有技术中那样还在子帧3和4中应用参考信号增强就并非是有利的。

根据本发明的实施例，在针对其的控制信息在控制信道中被发送的、具有不良信道条件的用户终端的情况下，仅对所考虑的子帧的控制区域中的参考信号和控制数据进行增强，以便支持该子帧的控制信道和数据信道消息的解调。

图4示意性举例示出了根据本发明实施例的参考信号、控制数据和用户数据的传输功率，其中参考信号和控制数据在单个子帧的控制区域中有所增强。

假设例如处于小区边界区域中的具有非常差的信道条件的用户终端（例如图1中的用户终端UE1）被调度用于仅在子帧2中进行下行链路传输。因此，根据本发明的实施例，仅在子帧2的控制区域中应用参考信号和控制数据的增强。

由于用户数据能够在使用如3GPP LTE的标准时应用HARQ进行重传，并非必然需要对子帧2的用户数据区域中的参考信号进行增强以便针对下行链路传输的相干解调而提高信道估计的质量。

原则上，参考信号或控制数据的下行链路传输功率是根据相应用户终端的信道质量进行控制，该信道质量被定义为每噪声密度的符号能量，并且其例如利用参考信号进行确定。相应用户终端的信道质量越低，参考信号或控制数据的下行链路传输功率就必须更高，以便实现控制信道的可接受的块错误概率。

信道质量与参考信号或控制数据的适当下行链路传输功率之间的相干性例如能够利用仿真或测量来确定。首先，确定目标块错误概率所要求的信道质量，并且随后确定实现所要求信道质量所需的参考信号或控制数据的下行链路传输功率。

在图4所描绘的本发明实施例的备选中，仅增强所考虑的子帧的控制区域中的参考信号而不是控制数据，以便支持该子帧的控制信道的解调和数据信道消息的解调。这样所具有的优势在于，干扰有所减少，其代价在于控制数据的块错误概率稍有增加。

根据本发明的另一个实施例，在针对其的控制信息在控制信道中被发送的、具有不良信道条件的用户数据的情况下，另外提出了参考信号的下行链路传输功率控制涉及所考虑子帧的所有参考信号，即所考虑子帧的所有参考信号都被增强以便支持该子帧的控制信道的解调和数据信道消息的解调。通过增强所考虑子帧中的所有参考信号，针对用户数据区域的信道估计的准确性也有所增加，这导致针对用户数据的块错误概率有所降低。

图5示意性举例示出了根据本发明其他实施例的参考信号、控制数据和用户数据的下行链路传输功率，其中参考信号和控制数据在单个子帧中有所增强。

如图4中所描绘的实施例，假设例如处于小区边界区域中的具有非常差的信道条件的用户终端（例如图1中的用户终端UE1）被调度为仅在子帧2中进行下行链路传输。因此，根据图5中所描绘的本发明的实施例，在整个子帧2上应用参考信号和控制数据的增强。

虽然在使用如3GPP LTE的标准时能够应用HARQ来重传用户数据，但是在子帧2的用户数据区域中对参考信号进行增强以便针对下行链路传输的相干解调而提高信道估计的质量是有利的，因为这使得用户数据的块错误概率有所下降。

如以上所描述的本发明对于LTE或LTE高级的异构网络中的小小区是特别有用的，因为它们经常仅对少量用户终端进行服务。如果仅向小小区分配了少量用户终端，则并非控制区域的每个OFDM符号的所有资源单元都被使用。在这种情况下，具有不良信道质量的所寻址的如下用户终端的控制信道消息的下行链路传输功率有所增加，同时保持了发送器的最大功率，这些用户终端已经将最为鲁棒的码率用于其控制信道传输。在同一子帧中，在如图4所示的仅在子帧的控制区域中或者在如图5所示的整个子帧中的参考信号得以被增强。这将控制信道块错误率以及还有用户数据块错误率降低至合理水平。

在向小区分配了更高数量的用户终端的情况下，假使所寻址的用户终端之一具有不良信道条件，基站的调度器必须小心的是，要仅寻址少量用户终端，因此使得参考信号的下行链路传输功率能够有所提高，并且优选地还使得子帧中的控制数据的下行链路传输功率也有所提高。

在以上所描述实施例的备选中，如果从基站BS1到用户终端UE1的参考信号或控制信号的专用下行链路传输功率被增强，则向至少一个另外的用户终端（例如具有比位于小区边界区域的用户终端UE1更好的信道条件的用户终端UE2）的资源块或控制信道单元所分配的下行链路传输功率就有所减少。因此，可能向用户终端UE1分配更高功率而同时保持最大的功率约束。

在以上所描述实施例的其它备选中，以整体下行链路传输功率低于最大可用功率这样的方式对用于下行链路传输的资源块或控制信道单元的数量进行选择。例如，在基站中的调度器并不关注用于其它下行链路传输的整个带宽同时，能够对广播控制信道消息进行增强。

在以上所描述实施例的另外的备选中，用于子帧的控制信令的控制区域包括比控制信令所需的资源单元更多的资源单元，以使得用于下行链路中的参考信号或控制信令的更高的功率预算是可用的。

为了提高子帧的下行链路控制数据或用户数据传输的解调性能，对于同一子帧而言，参考信号功率分配或控制数据功率分配优选地经由鲁棒的控制信道消息从基站被信令到用户终端。在控制信道消息中，包括关于下行链路传输功率或增强数值的信息。对于下行链路传输功率或增强数值而言，仅需要几个步骤，例如针对增强数值的0dB、3dB、6dB、9dB。此外，控制信道消息优选地包括是否子帧中的所有参考信号都被增强或者仅位于子帧的控制区域中的那些参考信号被增强的信息。对于控制信道消息而言，例如能够定义新的通用下行链路控制信息（DCI）格式，其将以上所描述的信令信息广播至小区中的所有用户终端。

使用所述信令消息，用户终端能够使用子帧的控制区域和用户数据区域中的参考信号来提高针对控制数据和用户数据传输的解调所要求的信道测量以及针对信道质量信息反馈的生成所要求的信道测量。

在本发明的实施例中，基站中的调度器在具有临时参考信号增强的子帧期间将下行链路传输的调制方案限制为QPSK，这是因为利用鲁棒的调制方案QPSK，在用户终端中进行无错解调的概率较高。

Claims (13)

1.一种利用从基站（BS1）向用户终端（UE1）的用于信道估计的专用下行链路传输功率进行参考信号传输的方法，其中所述参考信号的所述专用下行链路传输功率是根据所述用户终端（UE1）的信道质量而按每个子帧进行控制。

2.根据权利要求1所述的方法，其中仅用于子帧的控制信令的控制区域中的参考信号的所述专用下行链路传输功率是根据所述用户终端（UE1）的所述信道质量而按每个子帧进行控制。

3.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中还有从所述基站（BS1）向所述用户终端（UE1）传输的控制信号的专用下行链路传输功率是根据所述用户终端（UE1）的所述信道质量而按每个子帧进行控制。

4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中如果从所述基站（BS1）到所述用户终端（UE1）的所述参考信号或所述控制信号的所述专用下行链路传输功率被增强，则向至少一个另外的用户终端（UE2）的资源块或控制信道单元的下行链路传输功率分配被减少。

5.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中以整体下行链路传输功率低于最大可用功率的方式对用于下行链路传输的资源块或控制信道单元的数量进行选择。

6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中用于子帧的控制信令的所述控制区域包括比控制信令所需的资源单元更多的资源单元，以使得用于下行链路中的参考信号或控制信令的更高功率预算是可用的。

7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中在下行链路中经由至少一个控制信道消息传输与至少一个参考信号或控制数据的所述专用下行链路传输功率相关的每个子帧的信息。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述信息包括所述至少一个参考信号或控制数据的所述专用下行链路传输功率，或者，是否子帧的所有参考信号都被增强或者仅在所述子帧的控制区域中的参考信号被增强的信息。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中使用小区的所有用户终端（UE1，UE2）所共用的下行链路控制信息消息，将所述信息向所述小区的所述用户终端广播。

10.根据前述任一项权利要求所述的方法，其中调制方案被限制为正交相移键控，用于子帧中的利用高于预定义阈值的至少一个参考信号的专用下行链路传输功率的下行链路传输。

11.一种用于利用从基站（BS1）向用户终端（UE1）的用于信道估计的专用下行链路传输功率进行参考信号传输的基站（BS1），其中所述基站（BS1）包括至少一个处理器件，所述处理器件适于根据所述用户终端（UE1）的信道质量而按每个子帧对所述参考信号的所述专用下行链路传输功率进行控制。

12.一种用于在基站（BS1）和用户终端（UE1）之间进行传输的用户终端（UE1），其中所述用户终端（UE1）包括至少一个处理器件，所述处理器件适于接收与至少一个参考信号的专用下行链路传输功率相关的每个子帧的信息，并且适于使用所述信息来提高解调性能。

13.一种通信网络（CN），包括至少一个根据权利要求11所述的基站（BS1）。

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