CN105187099B - 通过波束扇区处理数据传输的方法、网络端及处理器 - Google Patents

通过波束扇区处理数据传输的方法、网络端及处理器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种通过波束扇区处理数据传输的方法，用在一网络端中，所述方法包含分配至少一第一通信装置到一第一波束扇区；接收所述至少一第一通信装置通过所述第一波束扇区所传送的至少一第一导航信号；根据所述至少一第一导航信号，侦测至少一第一信道；以及在根据所述至少一第一信道过滤至少一第一传输后，通过所述第一波束扇区，传送所述至少一第一传输到所述至少一第一通信装置。

Description

通过波束扇区处理数据传输的方法、网络端及处理器
技术领域
本发明涉及一种用于无线通信系统的方法，尤其涉及一种通过波束扇区处理数据传输的方法、网络端及处理器。
背景技术
第三代合作伙伴计划(the 3rd Generation Partnership Project，3GPP)为了改善通用行动电信系统(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)，制定了具有较佳效能的长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统，其支援第三代合作伙伴计划第八版本(3GPP Rel-8)标准及/或第三代合作伙伴计划第九版本(3GPP Rel-9)标准，以满足日益增加的使用者需求。长期演进系统被视为提供高数据传输率、低潜伏时间、分组最佳化以及改善系统容量和覆盖范围的一种新无线接口及无线网络结构，包含有由复数个演进式基地台(evolved Node-Bs，eNBs)所组成的演进式通用陆地全球无线存取网络(EvolvedUniversal Terrestrial Radio Access Network，E-UTRAN)，其一方面与用户端(userequipment，UE)进行通信，另一方面与处理非存取层(Non Access Stratum，NAS)控制的核心网路进行通信，而核心网络包含伺服网关(serving gateway)及行动管理单元(MobilityManagement Entity，MME)等实体。
先进长期演进(LTE-advanced，LTE-A)系统由长期演进系统进化而成，其包含有载波集成(carrier aggregation)、协调多点(coordinated multipoint，CoMP)传送/接收以及上行链路(uplink，UL)多输入多输出(UL multiple-input multiple-output，UL MIMO)等先进技术，以延展频带宽度、提供快速转换功率状态及提升小区边缘效能。为了使先进长期演进系统中的用户端及演进式基地台能相互通信，用户端及演进式基地台必须支援为了先进长期演进系统所制定的标准，如第三代合作伙伴计划第十版本(3GPP Rel-10)标准或较新版本的标准。
第三代合作伙伴计划目前正在发展第五代通信系统(5G)，用来取代先进长期演进系统，以同时提供服务给大量的通信装置。第五代通信系统所考量的应用场景包含有大量机械连结(massive machine connection，MMC)网络及超密集网络(ultra-dense network，UDN)。大量机械连结网络的一实施例为物联网(Internet of Things，IoT)，其可同时支援数十倍到数百倍的通信装置。超密集网络则会发生在小范围小区被密集布建的地点。举例来说，这些地点可为运动场、购物中心等，其中大量的通信装置可能会同时执行传送及/或接收。大规模多输入多输出(massive MIMO)可被实现在演进式基地台中，用来同时服务大量的通信装置，以满足上述的需求，例如大量的天线可被设置在演进式基地台中。然而，当使用大量的天线时，会有大量的信道需要被侦测(即)估计。
另一方面，由于信道的特性，可用来侦测信道的导航信号(pilot)的数量是有限的。更详细来说，可同时传送的导航信号的数量会被信道的同调时间(coherence time)及同调频带宽度(coherence bandwidth)所限制住。大规模多输入多输出所能支援的通信装置的数量也会因此受到限制，降低了大规模多输入多输出的效能增益。信道所产生的限制又被称为导航信号污染问题(pilot contamination problem)，当多个小区同时运作时，导航信号污染问题会更为严重。举例来说，假设当考虑单一小区时，大规模多输入多输出所支援的通信装置数量为20。当考虑4个小区时，大规模多输入多输出所支援的通信装置数量会降为5。也就是说，多个小区会共享用来传送导航信号的资源，降低了单一小区可拥有的资源数量，进而降低了单一小区中可被服务的通信装置数量。
因此，如何在服务大量的通信装置的同时减轻导航信号污染问题是亟待解决的问题。
发明内容
因此，本发明提供了一种方法、网络端及处理器，用来通过波束扇区处理数据传输，以解决上述问题。
本发明公开一种通过波束扇区(beam sector)处理数据传输的方法，用在一网络端中，所述方法包含分配至少一第一通信装置到一第一波束扇区；接收所述至少一第一通信装置通过所述第一波束扇区所传送的至少一第一导航信号(pilot)；根据所述至少一第一导航信号，侦测至少一第一信道；以及在根据所述至少一第一信道过滤至少一第一传输后，通过所述第一波束扇区，传送所述至少一第一传输到所述至少一第一通信装置。
本发明是还公开一种网络端，用来处理波束扇区处理数据传输，所述网络端包含一储存单元，用来储存以下指令：分配至少一第一通信装置到一第一波束扇区；接收所述至少一第一通信装置通过所述第一波束扇区所传送的至少一第一导航信号；根据所述至少一第一导航信号，侦测至少一第一信道；以及在根据所述至少一第一信道过滤至少一第一传输后，通过所述第一波束扇区，传送所述至少一第一传输到所述至少一第一通信装置；以及一处理装置，耦接在所述储存单元，被设定以执行所述储存单元中的所述指令。
本发明是还公开至少一处理器，用来处理波束扇区处理数据传输，所述至少一处理器包含一第一模块，用来使所述至少一处理器分配至少一第一通信装置到一第一波束扇区；一第二模块，用来使所述至少一处理器接收所述至少一第一通信装置通过所述第一波束扇区所传送的至少一第一导航信号；一第三模块，用来使所述至少一处理器根据所述至少一第一导航信号，侦测至少一第一信道；以及一第四模块，用来使所述至少一处理器在根据所述至少一第一信道过滤至少一第一传输后，通过所述第一波束扇区，传送所述至少一第一传输到所述至少一第一通信装置。
附图说明
图1为本发明实施例一无线通信系统的示意图。
图2为本发明实施例一通信装置的示意图。
图3为本发明实施例一流程的流程图。
图4为本发明实施例一流程的流程图。
其中，附图标记说明如下：
10 无线通信系统
20 通信装置
200 处理装置
210 储存单元
214 程序代码
220 通信接口单元
30、40 流程
300、302、304、306、308、310、 步骤
400、402、404、406、408、410、
412、414
具体实施方式
请参考图1，图1为本发明实施例一无线通信系统10的示意图，其简略地是由一网络端及复数个通信装置所组成。在图1中，网络端及通信装置是用来说明无线通信系统10的结构。在通用行动电信系统(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)中，网络端可为通用陆地全球无线存取网络(Universal Terrestrial Radio Access Network，UTRAN)，其包含复数个基地台(Node-Bs，NBs)。在长期演进(Long Term Evolution，LTE)系统、先进长期演进(LTE-Advanced，LTE-A)系统或是先进长期演进系统的后续版本中，网络端可为一演进式通用陆地全球无线存取网络(evolved universal terrestrial radioaccess network，E-UTRAN)，其可包含复数个演进式基地台(evolved NBs，eNBs)及/或中继站(relays)。
网络端可被配置有多个天线，用来执行波束成型(beamforming)，以实现大规模多输入多输出(massive multiple-input multiple-output，massive MIMO)及/或分时反转多重存取(time-reversal division multiple access，TRDMA)。也就是说，根据大规模多输入多输出或分时反转多重存取，网络端可使用这些天线来形成波束扇区(beam sector)，以先分开及再集中波束扇区中的信号(例如接收的信号及/或传送的信号)的能量。通信装置可被分为多个通信装置群组，每一个通信装置群组属于一个对应的波束扇区。因此，当大规模多输入多输出或分时反转多重存取运作时，可替通信装置带来空间集中效果(spatialfocusing effect)。需注意的是，当网络端根据分时反转多重存取执行传送时，可进一步降低通信装置的复杂度。举例来说，通信装置仅需要一个接收天线，即可来执行来自于网络端(根据分时反转多重存取)的传送。根据以上所述，多用户多输入多输出(multiple-userMIMO，MU-MIMO)可被实现于网络端及通信装置间。
除此之外，网络端也可同时包括通用陆地全球无线存取网络/演进式通用陆地全球无线存取网络及核心网络，其中核心网络可包括伺服网关(serving gateway)、行动管理单元(Mobility Management Entity，MME)、分组数据网络(packet data network，PDN)网关(PDN gateway，P-GW)、本地网关(local gateway，L-GW)、自我组织网络(Self-Organizing Network，SON)及/或无线网络控制器(Radio Network Controller，RNC)等网络实体。换句话说，在网络端接收通信装置所传送的信息后，可由通用陆地全球无线存取网络/演进式通用陆地全球无线存取网络来处理信息及产生对应于所述信息的决策。或者，通用陆地全球无线存取网络/演进式通用陆地全球无线存取网络可将信息转发到核心网络，由核心网络来产生对应于所述信息的决策。此外，也可在用陆地全球无线存取网络/演进式通用陆地全球无线存取网络及核心网络在合作及协调后，共同处理所述信息，以产生决策。
通信装置可为用户端(user equipment，UE)、低成本装置(例如机器型态通信(machine type communication，MTC))、装置对装置(device-to-device，D2D)通信装置、移动电话、笔记型计算机、平板计算机、电子书及可携式计算机系统等装置。此外，根据传输方向，可将网络端及通信装置分别视为传送端或接收端。举例来说，对于一上行链路(uplink，UL)而言，通信装置为传送端而网络端为接收端；对于一下行链路(downlink，DL)而言，网络端为传送端而通信装置为接收端。更具体来说，对于一网络端而言，传送的方向为下行链路而接收的方向为上行链路；对于一通信装置而言，传送的方向为上行链路而接收的方向为下行链路。
图2为本发明实施例一通信装置20的示意图。通信装置20可为图1中的通信装置或网络端，包括一处理装置200、一储存单元210以及一通信接口单元220。处理装置200可为一微处理器或一特定应用集成电路(Application-Specific Integrated Circuit，ASIC)。储存单元210可为任一数据储存装置，用来储存一程序代码214，处理装置200可通过储存单元210读取及执行程序代码214。举例来说，储存单元210可为用户识别模块(SubscriberIdentity Module，SIM)、只读式内存(Read-Only Memory，ROM)、随机存取内存(Random-Access Memory，RAM)、光盘只读内存(CD-ROM/DVD-ROM/BD-ROM)、磁带(magnetictape)、硬盘(hard disk)、光学数据储存装置(optical data storage device)、非挥发性储存单元(non-volatile storage unit)、非暂态计算机可读取介质(non-transitorycomputer-readable medium)(例如具体媒体(tangible media))等，而不限于此。通信接口单元220可为一无线收发器，其是根据处理装置200的处理结果，用来传送及接收信号(例如数据、信号、消息或分组)。
图3为本发明实施例一流程30的流程图，用在图1的网络端中，用来通过波束扇区处理数据传输。流程30可被编译成程序代码214，其包含以下步骤：
步骤300：开始。
步骤302：分配至少一第一通信装置到一第一波束扇区。
步骤304：接收所述至少一第一通信装置通过所述第一波束扇区所传送的至少一第一导航信号(pilot)。
步骤306：根据所述至少一第一导航信号，侦测至少一第一信道。
步骤308：在根据所述至少一第一信道过滤至少一第一传输后，通过所述第一波束扇区，传送所述至少一第一传输到所述至少一第一通信装置。
步骤310：结束。
根据流程30，网络端分配至少一第一通信装置到第一波束扇区。接着，网络端接收至少一第一通信装置通过第一波束扇区所传送的至少一第一导航信号(例如探测参考信号(sounding reference signal，SRS))，以及根据至少一第一导航信号，侦测至少一第一信道(即获得侦测的信道)。在根据至少一第一信道过滤(例如预过滤(prefilter))至少一第一传输(例如数据及/或控制信息)后，网络端可通过第一波束扇区，传送至少一第一传输到至少一第一通信装置。也就是说，至少一第一通信装置会被分配到第一波束扇区，使至少一第一导航信号被传送在第一波束扇区内，不会干扰传送在其他波束扇区内的导航信号。相对应地，至少一第一导航信号也不会受到传送在其他波束扇区内的导航信号的干扰。此外，即使侦测的信道实际上为上行链路信道，网络端可将这些侦测的信道视为下行链路信道，以过滤传输，进而补偿下行链路信道的效应。接着，网络端可执行过滤的传输。因此，不同的波束扇区中用来传送导航信号的资源可重复被使用，可减轻导航信号污染问题(pilotcontamination problem)。
根据流程30，由于波束扇区可产生空间域(space domain)(即角度域(angulardomain))，增加了可用来传送导航信号的资源。此外，由于波束成型(beamforming)的使用，可增加波束扇区中信道的同调频带宽度(coherence bandwidth)，进一步增加了可用来传送导航信号的资源。如此一来，可进一步改善导航信号污染问题。根据以上所述，大规模多输入多输出及分时反转多重存取的效能增益可获得改善，网络端可服务大量的通信装置。
本发明的实现方式有很多种，不限于以上所述。
在一实施例中，除了流程30中所述的至少一通信装置外，流程30可进一步被应用于另一组通信装置。详细来说，网络端可分配至少一第二通信装置到一第二波束扇区。接着，网络端接收至少一第二通信装置通过第二波束扇区所传送的至少一第二导航信号(例如探测参考信号)，以及根据至少一第二导航信号，侦测至少一第二信道(即获得侦测的信道)。在根据至少一第二信道过滤(例如预过滤)至少一第二传输(例如数据及/或控制信息)后，网络端可通过第二波束扇区，传送至少一第二传输到至少一第二通信装置。换句话说，流程30可同时被应用于多个波束扇区，其分别用于多组通信装置。需注意的是，不同波束扇区的详细运作方式可不相同，可根据设计考量及波束扇区的特性来决定。
在一实施例中，网络端可先接收至少一通信装置所传送的至少一角度探测信号(angular sounding signal)。接着，网络端根据至少一角度探测信号分配至少一第一通信装置到第一波束扇区。也就是说，本实施例提供了一种网络端分配通信装置到对应的波束扇区的方法。至少一角度探测信号中所具有的信息则未有所限。举例来说，至少一角度探测信号可包含至少一第一通信装置的至少一识别(例如用户端识别(UE ID))。也就是说，网络端可根据通信装置的识别来分配通信装置到一波束扇区。
在一实施例中，网络端可在至少一资源中，接收至少一第一通信装置通过所述第一波束扇区所传送的至少一第一导航信号。至少一资源可由至少一时间及至少一频率所识别，即所述资源可为时-频资源(例如资源区块)。决定至少一资源的方法则未有所限。举例来说，至少一资源可由网络端分配(例如通知或指示)到至少一第一通信装置。也就是说，网络端可协调相同波束扇区中的多个通信装置，例如为了降低传送导航信号所产生的干扰。因此，导航信号可根据协调以分时多工(time-division multiplexing，TDM)及/或分频多工(frequency-division multiplexing，FDM)的方法来传送。在另一实施例中，至少一资源可由至少一第一通信装置随机决定。也就是说，相同波束扇区中的多个通信装置可根据各自的决定(例如随机地)来传送导航信号，而不需接受网络端的协调。在另一实施例中，至少一资源可根据至少一第一通信装置的至少一识别(例如用户端识别)及至少一小区(传送/接收所通过的小区)识别(例如Cell ID)的一函数来决定。
较佳地，至少一第一通信装置运作在分时多工模式中。因此，在上行链路信道及下行链路信道相似的情况下，根据导航信号所侦测的上行链路信道对通过下行链路信道下行链路所执行的传送来说是足够精确的。
在一实施例中，流程30中的第一波束扇区可由网络端的复数个天线，根据大规模多输入多输出所形成。根据分时反转多重存取，至少一第一传输可通过第一波束扇区被执行。
图4为本发明实施例一流程40的流程图，用在图1的网络端中，用来通过波束扇区处理数据传输，可用来举例说明先前所述的实施例。流程40可被编译成程序代码214，其包含以下步骤：
步骤400：开始。
步骤402：接收至少一通信装置所传送的至少一角度探测信号。
步骤404：根据所述至少一角度探测信号分配所述至少一通信装置到一波束扇区。
步骤406：分配用于至少一导航信号的至少一资源到所述至少一通信装置。
步骤408：接收所述至少一通信装置通过所述波束扇区所传送的所述至少一导航信号。
步骤410：根据所述至少一导航信号，侦测至少一信道。
步骤412：在根据所述至少一信道过滤至少一传输后，通过所述波束扇区，传送所述至少一传输到所述至少一通信装置。
步骤414：结束。
流程40的详细运作方式可参考前述，在此不赘述。
本领域具通常知识者当可依本发明的精神加以结合、修饰或变化以上所述的实施例，而不限于此。前述的陈述、步骤及/或流程(包含建议步骤)可通过装置实现，装置可为硬件、软件、固件(为硬件装置与计算机指令与数据的结合，且计算机指令与数据属于硬件装置上的只读软件)、电子系统、或上述装置的组合，其中装置可为通信装置20。
硬件可为类比微计算机电路、数字微计算机电路及/或混合式微计算机电路。例如，硬件可为特定应用集成电路、现场可程序逻辑闸阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)、可程序化逻辑元件(programmable logic device)、耦接的硬件元件，或上述硬件的组合。在其他实施例中，硬件可为通用处理器(general-purpose processor)、微处理器、控制器、数字信号处理器(digital signal processor，DSP)，或上述硬件的组合。
软件可为程序代码的组合、指令的组合及/或函数(功能)的组合，其储存在一储存单元中，例如一计算机可读取介质(computer-readable medium)。举例来说，计算机可读取介质可为用户识别模块、只读式内存、快闪内存、随机存取内存、光盘只读内存(CD-ROM/DVD-ROM/BD-ROM)、磁带、硬盘、光学数据储存装置、非挥发性内存(non-volatile storageunit)，或上述元件的组合。计算机可读取介质(如储存单元)可以内建的方式耦接在至少一处理器(如与计算机可读取介质整合的处理器)或以外接的方式耦接在至少一处理器(如与计算机可读取介质独立的处理器)。上述至少一处理器可包含有一或多个模块，以执行计算机可读取介质所储存的软件。程序代码的组合、指令的组合及/或函数(功能)的组合可使至少一处理器、一或多个模块、硬件及/或电子系统执行相关的步骤。
电子系统可为系统单芯片(system on chip，SoC)、系统级封装(system inpackage，SiP)、嵌入式计算机(computer on module，CoM)、计算机可程序产品、装置、移动电话、笔记型计算机、平板计算机、电子书、可携式计算机系统，以及通信装置20。
根据以上所述，本发明提供了一种方法及相关通信装置，用来通过波束扇区处理数据传输。不同的波束扇区中用来传送导航信号的资源可重复被使用，可减轻导航信号污染问题。因此，大规模多输入多输出及分时反转多重存取的效能增益可获得改善，网络端可服务大量的通信装置。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种通过波束扇区处理数据传输的方法，用在一网络端中，所述方法包含：分配至少一第一通信装置到一第一小区的一第一波束扇区，以及分配至少一第二通信装置到一第二小区的一第二波束扇区；
接收所述至少一第一通信装置通过所述第一小区的所述第一波束扇区所传送的至少一第一导航信号，以及接收所述至少一第二通信装置通过所述第二小区的所述第二波束扇区所传送的至少一第二导航信号；
根据所述至少一第一导航信号，侦测至少一第一信道，以及根据所述至少一第二导航信号，侦测至少一第二信道；以及
在根据所述至少一第一信道过滤至少一第一传输后，通过所述第一小区的所述第一波束扇区，传送所述至少一第一传输到所述至少一第一通信装置，以及在根据所述至少一第二信道过滤至少一第二传输后，通过所述第二小区的所述第二波束扇区，传送所述至少一第二传输到所述至少一第二通信装置；
其中所述至少一第一导航信号及所述至少一第二导航信号被协调以一分时多工及/或一分频多工来 传送。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法是还包含：
接收所述至少一第一通信装置所传送的至少一角度探测信号；以及
根据所述至少一角度探测信号分配所述至少一第一通信装置到所述第一波束扇区。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述至少一角度探测信号包含所述至少一第一通信装置的至少一识别。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在至少一资源中，所述网络端接收所述至少一第一通信装置通过所述第一波束扇区所传送的所述至少一第一导航信号。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少一资源是由至少一时间及至少一频率所识别。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少一资源是由所述网络端分配到所述至少一第一通信装置。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少一资源是由所述至少一第一通信装置随机决定。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少一资源是根据所述至少一第一通信装置的至少一识别及至少一小区识别的一函数来决定。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一第一通信装置运作在一分时多工模式中。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一波束扇区是由所述网络端的复数个天线根据大规模多输入多输出所形成。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据分时反转多重存取，所述至少一第一传输通过所述第一波束扇区被执行。
12.一种网络端，用来处理波束扇区处理数据传输，所述网络端包含：
一储存单元，用来储存以下指令：
分配至少一第一通信装置到一第一小区的一第一波束扇区，以及分配至少一第二通信装置到一第二小区的一第二波束扇区；
接收所述至少一第一通信装置通过所述第一小区的所述第一波束扇区所传送的至少一第一导航信号，以及接收所述至少一第二通信装置通过所述第二小区的所述第二波束扇区所传送的至少一第二导航信号；
根据所述至少一第一导航信号，侦测至少一第一信道，以及根据所述至少一第二导航信号，侦测至少一第二信道；以及
在根据所述至少一第一信道过滤至少一第一传输后，通过所述第一小区的所述第一波束扇区，传送所述至少一第一传输到所述至少一第一通信装置，以及在根据所述至少一第二信道过滤至少一第二传输后，通过所述第二小区的所述第二波束扇区，传送所述至少一第二传输到所述至少一第二通信装置；
其中所述至少一第一导航信号及所述至少一第二导航信号被协调以一分时多工及/或一分频多工来 传送；以及
一处理装置，耦接在所述储存单元，被设定以执行所述储存单元中的所述指令。
13.至少一处理器，用来处理波束扇区处理数据传输，所述至少一处理器包含：
一第一模块，用来使所述至少一处理器分配至少一第一通信装置到一第一波束扇区；
一第二模块，用来使所述至少一处理器接收所述至少一第一通信装置通过所述第一波束扇区所传送的至少一第一导航信号，其中所述至少一第一导航信号被协调以一分时多工及/或一分频多工来 传送；
一第三模块，用来使所述至少一处理器根据所述至少一第一导航信号，侦测至少一第一信道；以及
一第四模块，用来使所述至少一处理器在根据所述至少一第一信道过滤至少一第一传输后，通过所述第一波束扇区，传送所述至少一第一传输到所述至少一第一通信装置。
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