CN106165336B - 分配资源的方法、蜂窝多输入多输出系统、基站 - Google Patents
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Abstract
分配资源的方法、蜂窝多输入多输出系统、用于蜂窝多输入多输出系统的基站。一种蜂窝多输入和多输出MIMO系统(10)，包括具有多个天线(22)的基站(20)；和逻辑器(21)，该逻辑器(21)分析在多个天线(22)处从终端(11‑15)接收的导频信号以获得关于终端(11‑15；100)与多个天线(22)之间的无线信道特性的信息。基站(20)将多个终端(11‑15)中的至少两个终端(11‑13)指派到同一导频时隙。基站(20)请求至少两个终端(11‑13)以防止该至少两个终端(11、12；11‑13)同时发送它们的导频信号的方式在所分配的导频时隙中发送导频信号。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及蜂窝通信系统。实施方式具体涉及用于蜂窝多输入和多输出(MIMO)系统中的资源分配的方法和装置。本发明的实施方式涉及用于分配导频时隙的方法和MIMO基站并且涉及MIMO系统的终端。
背景技术
移动数据和语音通信继续显示显著增长。随着数据和语音通信的日益普及，更可能的是必须满足全部位于小区域内的大量用户的通信需要，该情况在本领域中被称为密集人群情形。典型示例包括体育场馆或大型办公楼。
为了提高数据发送性能和可靠性，可以使用所谓的多输入和多输出(MIMO)技术来在基站与用户终端之间发送信息的无线射频远程通信。MIMO系统可以使用多个发送和接收天线来在基站进行的无线通信。MIMO技术形成将时间以及空间维数用于发送信息的编码技术的基础。MIMO系统中所提供的增强编码允许提高无线通信的质量和数据速率。
在大规模MIMO系统中，基站可以包括大量的天线，例如，具有关联收发器电路的数十甚至超过一百个天线。MIMO基站的额外天线允许空间地集中无线电能量，这提高了容量和辐射能量效率。
为了根据当前有效的接收终端调整在基站的各独立天线处的发送信号，基站逻辑器需要关于终端与天线之间的无线信道特性的信息。为此可以使用导频信令方案，其允许基站设置用于发送信号的配置天线参数以在终端处集中无线电能量或用于接收无线信号。在传统MIMO系统中，训练序列可以从小区以及可能的相邻小区内的全部终端在专用于各终端的时隙中发送。为了使基站标识用于传统系统中的各个终端的多个天线的配置参数，训练序列需要为正交的。正交可以通过使用时分多址(TDMA)、码分多址(CDMA)或频分多址(FDMA)技术或其组合来实现。
在MIMO系统使用时分复用(TDD)的情况下，各终端可以发送导频信号，其可以由天线接收并由基站逻辑器分析。将理解的是，时隙为用于正交信道的一个示例，正交在时域中实现。为了不彼此干扰，可以在其中各终端可以发送其导频信号的各系统帧中指派特定时间段。终端可以组合发送它们的导频信号的时隙还被称为帧的导频部分。帧的剩余时隙可以用于下行链路(DL)和上行链路(UL)数据发送，DL和UL发送例如在可以跟在帧的报头之后的多个时隙中执行。导频信号可以各包括训练序列，在基站的多个天线处接收的导频信号由基站逻辑器来分析。基站可以使用分析的结果来确定针对由天线向各终端发送信号的配置参数。
大规模MIMO系统可以部署在其中可能出现大密度用户的建筑物(诸如办公楼、购物中心等)、体院场馆或其他区域中。在这种环境中，大量终端可以位于由MIMO基站服务的小区中。在各帧中，终端的导频信令所需的时间会随着终端的数量而增加。对于大量终端，所有终端发送它们的导频信号所需的时间会超过各帧中的可用导频信令时间。虽然可以动态地调节导频信令时间(即，分配给导频信令的时隙的数量)，但如果增加太多导频信令时间，则将会不利地影响净荷数据的发送。
发明内容
本领域中需要解决传统系统的上述缺陷中的至少一些的方法和装置。本领域中特别需要向多输入和所输出(MIMO)系统的终端分配用于导频信令的资源，在MIMO系统中，即使终端的总数变大，例如，大于帧的导频部分中可用的时隙的数量，终端也可以继续发送它们各自的导频信号。
根据本发明的实施方式，提供了允许若干终端共享用于导频信号发送的若干正交信道中的一个的方法和装置。为了例示，在TDD中，若干终端可以共享同一导频时隙。具体地，可以将若干终端指派到用于导频信号发送的若干正交信道中的一个。例如，可以以以下这种方式将若干终端指派到同一导频时隙：若干终端不再在各帧中发送它们各自的导频信号，而另选地在所指派的时隙中发送它们的导频信号。可以对于其他类型的正交信道进行类似的指派。为了说明，第一终端可以在第一帧的给定时隙例如，报头中的第n个时隙中发送它的导频信号，并且第二终端可以在直接跟随第一帧的第二帧的给定时隙中发送它的导频信号。若干终端可以以循环赛方式发送它们的导频信号。在一些实施方案中，指派到同一时隙的若干终端中的仅一个可以在各帧中发送它的导频信号，以确保若干终端不同时发送它们的导频信号。
根据本发明的实施方式，可以实现资源分配协议，以将若干终端指派到一个导频时隙，该导频时隙由若干终端以交替方式使用。小区特定参数可以作为广播控制信息或系统信息来发送。特定于一个或若干终端的独立参数可以为下行链路控制信道的专用控制信令的一部分。独立参数的示例包括针对终端要发送它的导频信号的速率的指示符和/或针对终端要发送它的导频信号的帧的指示符。小区特定参数的示例例如包括各帧中导频时隙的总数N或为了时间对准而广播的当前帧的帧数。
根据实施方式，提供了一种分配用于蜂窝MIMO系统的多个终端发送导频信号的资源的方法。所述蜂窝MIMO系统包括基站，该基站具有多个天线和逻辑器，该逻辑器分析在所述多个天线处从终端接收的导频信号以获得关于所述终端与所述多个天线之间的无线信道特性的信息。所述基站为所述多个终端在多个帧中的每一个中发送所述导频信号分配数量N个导频时隙。所述基站将所述多个终端中的至少两个终端指派到所述N个导频时隙中的第n个导频时隙，其中，n为小于或等于N的整数。所述基站请求所述至少两个终端以以下这种方式在所述N个导频时隙中的所述第n个导频时隙中发送导频信号：防止所述至少两个终端同时发送它们的导频信号，即，使得至少两个终端中的仅一个在多个帧中的每一个中发送导频信号。
该方法允许至少两个终端共享导频时隙。即使多个终端超出数量N个导频时隙，由多个终端发送导频信号也依然是可能的。例如可以至少在活动终端的数量超过阈值时保持导频时隙的数量N小于小区中的活动终端的数量。
可以将两个或更多个终端指派到第n个导频时隙。还可以N个导频时隙中的若干导频时隙中的每一个由多于一个终端用于导频信号发送。基站可以将不同于至少两个终端的至少两个另外终端指派到N个导频时隙中的第m个导频时隙，m为小于N且不同于n的整数。至少两个另外终端可以以它们交替在不同帧的第m个导频时隙中发送它们各自的导频信号的方式来共享第m个导频时隙。
基站可以请求所述至少两个终端以多种方式中的任一个在同一导频时隙中发送导频信号。下行链路控制信令可以用于通知应在非连续帧中发送它的导频信号的至少两个终端中的一个终端，以允许至少两个终端中的另一个终端在干扰帧的同一导频时隙中发送它的导频信号。广播控制信息可以用于向所述至少两个终端以及位于同一小区中或相邻小区中的其他终端通知小区特定参数，诸如，每帧导频时隙的总数N。
基站可以向所述至少两个终端发送关于至少一个重复率的信息，所述至少两个终端将以该至少一个重复率发送导频信号。关于至少一个重复率的信息可以表示数量R，并且至少两个终端中的各终端可以分别在每2R个帧中仅发送它的导频信号一次。可以使用其他指示符来指示终端可以在帧的哪一部分中可以分别发送它的导频信号。
可以向至少两个终端中的第一终端和第二终端指派不同的重复率。这例如允许第一终端比第二终端在更多的帧中发送它的导频信号。基站可以使用各种技术来确定共享第n个导频时隙的至少两个终端中的哪一个终端将更频繁地发送导频信号。为了例示，可以将终端相对于基站的移动考虑在内。可以允许相对于基站以较高速度移动的终端以较高的重复率来发送导频信号。这允许基站将变化的信道特性考虑在内。另选地或另外地，可以监测在基站的多个天线处接收的导频信号的足迹的变化，并且可以允许终端在足迹展示快速变化时以较高重复率来发送它的导频信号。
基站可以将至少两个终端指派到至少两个队列，以确保至少两个终端将不在同一帧的第n个导频时隙中发送导频信号。
基站可以向至少两个终端中的各终端发送针对帧的指示符，该指示符指示各终端将在哪个帧中发送导频信号。
基站可以使得至少两个终端在连续帧的第n个导频时隙中以交替方式发送导频信号。
可以使得若干终端根据小区中活动终端的数量来选择性地共享若干正交信道中的同一个信道，例如，同一导频时隙。基站可以监测由基站服务的小区中的活动终端的数量。基站可以执行终端数量与导频时隙的数量N的比较，并且根据比较的结果选择性地将至少两个终端指派到第n个导频时隙。可以仅在基于活动终端的总数而需要时选择性地降低至少两个终端发送导频信号的速率。
基站可以随着相对于基站的移动变化和/或随着多个终端相对于基站所位于的方向变化而从多个终端选择将共享导频时隙的至少两个终端。
基站可以依赖于是否需要单独的MIMO导频信令而从多个终端选择共享导频时隙的至少两个终端。这例如可以依赖于是否可以针对终端标识不同信道。为了例示，当至少两个终端沿着来自基站的一条视线排列时，可能存在有限的可能性来标识用于这些至少两个终端的不同信道特性。所述至少两个终端被指派以共享同一导频时隙。
所述至少两个终端可以沿着来自基站的一个视线来排列。沿着来自基站的同一视线排列的两个或超过两个终端可以被指派到第n个导频时隙。
基站的多个天线可以在第一帧的N个导频时隙中的第n个导频时隙中从至少两个终端中的第一终端接收第一导频信号。第一导频信号可以包括第一训练序列。基站可以确定第一导频信号在多个天线处的第一足迹。基站的多个天线可以在不同于第一帧的第二帧的N个导频时隙中的第n个导频时隙中从至少两个终端中的不同于第一终端的第二终端接收第二导频信号。基站可以确定第二导频信号在多个天线处的第二足迹。多个天线可以根据第一足迹和第二足迹来控制以发送信号。
各种技术可以用于在向多个终端发送信号时控制经由天线的发送。为了例示，可以基于所接收的导频信号确定足迹矩阵。基站逻辑器可以计算足迹矩阵的厄米共轭，并且可以控制由多个天线进行的信号发送，以将发送信号引导到至少两个终端所位于的角扇区中。基站逻辑器可以计算足迹矩阵的厄米共轭，并且可以控制由多个天线进行的信号发送，使得无线电能量集中在共享导频时隙的终端所位于的区域。控制可以在数字域中实施。类似地，足迹矩阵还可以用于标识在上行链路中从终端接收的信号。
基站逻辑器可以评价从所述至少两个终端接收的导频信号以确定所述至少两个终端所位于的方向。基站逻辑器可以评价从所述至少两个终端接收的导频信号以确定至少两个终端位于若干角扇区中的哪一个中。基站逻辑器可以评价从至少两个终端接收的导频信号以确定至少两个终端位于哪一个角扇区以及离基站距离多少。
在操作中，基站逻辑器可以控制借助多个天线进行的无线信号的发送，以发送朝向各种立体角扇区引导的信号。基站还可以借助多个天线发送无线信号，使得无线电能量集中在若干终端处，例如，共享导频时隙的至少两个终端。基站逻辑器不需要专门朝向独立终端引导无线电波束。这可以帮助例如在两个或更多个终端被标识为不需要使用单独MIMO天线导频信令时节省资源。为了例示，当若干终端处于来自基站的一条视线内时，可能存在有限的可能性标识用于这些终端中的每一个的不同信道。然后终端可以被指派以共享同一导频时隙。
基站可以向共享同一导频时隙的各组终端发送同一下行链路净荷。基站可以将该净荷广播到共享同一导频时隙的终端所位于的角扇区中。
当若干终端共享导频时隙时，可以允许终端中的每一个仅在终端还发送它的导频信号的帧中在上行链路中发送净荷。
一种根据实施方式的蜂窝MIMO系统的基站包括：多个天线；和逻辑器，该逻辑器耦接到多个天线。逻辑器被构造成分析在多个天线处从多个终端接收的导频信号以获得关于多个终端与多个天线之间的无线信道特性的信息。逻辑器被构造成为多个终端在多个帧中的每一个中发送导频信号分配数量N个导频时隙。逻辑器被构造成将多个终端中的至少两个终端指派到N个导频时隙中的第n个导频时隙，其中，n为小于或等于N的整数。逻辑器被构造成控制多个天线请求至少两个终端以以下这种方式在N个导频时隙中的第n个导频时隙中发送导频信号：防止至少两个终端同时发送它们的导频信号，即，使得至少两个终端中的仅一个在多个帧中的每一个中发送导频信号。
基站可以被构造成执行这里所公开的实施方式中的每一个的方法。各控制和评价操作可以由基站逻辑器来执行。
一种根据实施方式的蜂窝MIMO系统的终端包括：无线接口，该无线接口具有至少一个天线；和控制装置，该控制装置耦接到无线接口。控制装置被构造成控制无线接口在多个非连续帧的导频时隙中向基站发送导频信号以根据在无线接口处从基站接收的信令与至少一个另外终端共享导频时隙。
具有这种构造的终端对来自MIMO基站的下行链路控制信令进行响应，该信令使得终端与至少一个另外终端共享导频时隙，例如，来自N个导频时隙中的第n个导频时隙。
控制装置还可以被构造成根据从基站接收的信令确定重复率，并且控制无线接口在多个非连续帧中发送导频信号，多个非连续帧基于该重复率来标识。这允许终端对终端可以发送其导频信号且可以由基站确定的重复率进行响应。信令可以为用于终端的专用下行链路控制信令。
控制装置还可以被构造成根据从基站接收的信令确定用于帧的指示符，该指示符指示多个非连续帧中的至少一个帧。这允许将基站指派给用于发送导频信号的若干队列中的一个，从而防止由指派给同一导频时隙的终端和另外终端同时发送导频信号。
无线接口可以被构造成与长期演进(LTE)蜂窝通信网络通信。
终端可以为移动电话。
控制装置还可以被构造成控制无线接口，使得仅在终端发送它的导频信号的帧中在上行链路中发送净荷数据。
根据实施方式的蜂窝MIMO系统包括根据实施方式的基站和根据实施方式的若干终端。
在各种实施方式中的任一个中，MIMO系统可以为大规模MIMO系统。基站可以包括多于十个天线，例如，数十个天线，以发送信号。基站可以包括超过一百个天线，以信号。基站天线可以为分布式的。多个天线可以包括位于彼此远离的若干地点处的若干子集。若干子集可以在协作MIMO中彼此相互作用。
本发明的实施方式可以用于在MIMO系统中，特别是在大规模MIMO系统中，分配导频信令资源。
在两个或更多个终端之间共享导频时隙可以特别有用的示例情形包括密集人群情形，例如，体育场馆，其中数据被广播。为了例示，本发明的实施方式可以用于密集人群情形中的视频流或其他数据流应用。
虽然上述概要和以下具体实施方式中所述的具体特征有关本发明的具体实施方式和方面来描述，但应理解，示例性实施方式和方面的特征可以彼此组合，除非另外特别注释。
附图说明
将参照附图更详细地描述本发明的实施方式，附图中，相同的附图标记提及相同的元件。
图1示出了根据实施方式的通信系统的示意图。
图2示出了MIMO系统的框架结构。
图3例示了根据本发明的实施方式的指派用于发送训练序列的导频时隙。
图4例示了根据本发明的实施方式的指派用于发送训练序列的导频时隙。
图5是由根据实施方式的基站执行的方法的流程图。
图6是由根据实施方式的基站执行的方法的流程图。
图7是根据实施方式的通信系统的平面图。
图8是由根据实施方式的终端执行的方法的流程图。
图9是根据实施方式的终端的框图。
图10是表示在根据实施方式的通信系统中的信号流程的图。
图11示出了传统的导频时隙分配。
具体实施方式
在下面，将更详细地描述本发明的示例性实施方式。要理解的是，这里所述的各种示例性实施方式的特征可以彼此组合，除非另外特别指出。各种附图中的相同附图标记指代类似或相同的部件。附图中所示的部件或装置之间的任意耦接可以为直接或间接耦接，除非另外特别指出。
图1示出了根据实施方式的通信系统10。通信系统10为多输入和所输出(MIMO)系统，并且包括根据实施方式的MIMO基站20。MIMO系统可以为大规模MIMO系统，并且MIMO基站20可以具有大量天线，诸如数十或超过一百个天线。
基站20包括多个天线22。天线23-25可以在载体上被排列为二维或三维空间阵列。基站20还包括用于天线23-25的关联收发器。基站20可以为用于大规模MIMO系统的基站。因此，基站20可以具有数十或超过一百个天线23-25。多个天线还可以被空间地分布到各种位置，例如在协同MIMO中。还可以若干基站在协同MIMO中相互作用，多个天线分布在各种位置上。
通信系统10包括被构造成与基站20通信的若干终端11-15。终端11-15中的每一个被构造成向基站发送导频信号。导频信号可以分别包括训练序列。导频信号可以为MIMO导频信号。
基站20被构造成分析在基站的多个天线22处接收的导频信号以确定用于基站20的多个天线22与各终端11-15之间的无线信号发送的信道特性。为了例示，基站20的逻辑器21可以被构造成基于由多个天线22从终端接收的导频信号确定足迹矩阵。在向各终端发送无线信号时逻辑器21可以使用足迹矩阵来控制多个天线22。逻辑器21可以计算足迹矩阵的厄米共轭以确定由多个天线22中的每一个发送的无线信号的时间延迟和幅度来以在各终端所位于的扇区中集中无线电能量。为了例示，逻辑器21可以基于从终端11获得的针对导频信号发送的无线信道特性，例如，基于足迹矩阵，来控制由多个天线22进行的信号发送，以控制由多个天线22进行的信号发送，从而向终端11所位于的空间扇区发送携带控制信令和/或净荷数据的下行链路(DL)信号。逻辑器21可以基于从终端14获得的针对导频信号发送的无线信道特性，例如，基于足迹矩阵，来控制由多个天线22进行的信号发送，以控制多个天线22向终端14所位于的另一个空间扇区发送携带控制信令和/或净荷数据的DL信号。逻辑器21可以基于从终端15获得的针对导频信号发送的无线信道特性，例如，基于足迹矩阵，来控制由多个天线22进行的信号发送，从而控制多个天线22向终端15所位于的又一个空间扇区发送携带控制信令和/或净荷数据的DL信号。控制可以在数字域中执行。控制还可以以下这种方式来执行：无线电能量的集中不仅随着方向变化来执行，还随着离基站的距离变化来执行。为了例示，对于位于同一方向且离基站类似距离的若干终端，基站可以以以下这种方式来控制借助多个天线进行的信号发送：无线电能量沿终端所位于的方向且以终端所位于的距离来集中。
MIMO系统10可以使用时分双工(TDD)来发送导频信号。导频时隙可以被分配到各终端11-15，其中各终端可以发送它的导频信号。时域中的分配确保各种终端11-15在发送导频信号时不彼此干扰。
图2是用于MIMO系统10中的帧30的示意图。帧30包括用于上行链路发送的一部分32和用于下行链路发送的另一部分33。部分32、33中的每一个包括多个时隙。部分32、33还可以总称为帧30的数据部分。
另外，帧30包括为从终端11-15向基站20发送导频信号分配的若干导频时隙41-49。若干导频时隙41-49可以被设置在帧30的报头31中，还可以被称为导频部。若干导频时隙41-49不必须被包括在帧的第一时隙中，而是还可以以其他方式分布在帧30上。导频时隙的总量N可以是但不必须是固定的。为了例示，MIMO系统10可以被构造成使得可以动态调节导频时隙的数量N，例如以容纳变化数量的活动接收终端。
如下面将参照图3至图10更详细说明的，MIMO系统10被构造成使得可以将终端11-15中的超过一个指派到一个同一导频时隙。为了例示，可以指派两个或多于两个终端，以在第一导频时隙41中或更通常在第n个导频时隙41-49中发送导频信号，n为大于或等于1且小于或等于N的整数(即，1≤n≤N)。
当将若干终端指派到同一导频时隙时，即，当向若干终端分配一个导频时隙时，基站20可以请求若干终端以交替方式发送它们的导频信号，以确保若干终端的导频信号不彼此干扰且不被同时发送。为了例示，当第一终端11和第二终端12被分配到第n个导频时隙分配时，第一终端11可以在第一帧的第n个导频时隙中发送它的导频信号，而第二终端12不在第一帧中发送任何导频信号。第二终端12可以在作为第一帧之后的下一帧的第二帧中发送它的导频信号，而第一终端11不在第二帧中发送任何导频信号。
由共享同一导频时隙的各种终端在同一导频时隙中发送导频信号可以以循环赛方式继续。为了说明，第一终端11可以在作为第二帧之后的下一帧的第三帧的第n个导频时隙中发送它的导频信号，而第二终端12不在第三帧中发送任何导频信号。第二终端12可以在作为第三帧之后的下一帧的第四帧中发送它的导频信号，而第一终端11不在第四帧中发送任何导频信号。这可以继续。
超过两个终端可以被指派到同一导频时隙。各个终端发送它们各自导频信号的重复率可以对于共享同一时隙的不同终端不同。为了例示，当第一终端11、第二终端12以及第三终端13被分配到第n个导频时隙时，第一终端11可以在每个第二帧的第n个导频时隙中发送它的导频信号，而第二终端12和第三终端13可以分别各在每个第四针的第n个导频时隙中发送它们的导频信号。
将超过一个终端指派到若干正交信道中的一个，例如，指派到导频时隙，可以选择性地执行，例如随着由基站20服务的小区中的活动终端的数量变化而进行。为了例示，当小区中活动终端的数量超过可用导频时隙的最大数量N时，可以将至少两个终端分配到同一导频时隙。
还可以在活动终端的总数仍然少于信道，例如，导频时隙，的数量N时，MIMO系统10将若干终端指派到若干正交信道中的同一个，例如，同一导频时隙，使得若干终端共享同一信道，例如，同一导频时隙。为了例示，当若干终端沿着来自基站的一个视线排列时，可以存在有限可能性尝试标识针对这些若干终端的不同信道特性。对于广播应用或基站20处于视线(LoS)操作模式的其他情形，即使在若干终端共享同一导频时隙时，基站20仍然可以将无线信号引导至若干终端所位于的角扇区。净荷的广播还可以用于非LoS操作，在非LoS操作中，基站将携带针对若干终端的下行链路净荷的信号集中在若干终端所位于的区域中。
基站20可以向共享同一导频时隙的各组终端发送同一下行链路净荷。基站20可以将该净荷广播到共享同一导频时隙的终端所位于的角扇区或空间区域中。无线电能量可以集中在相应的角扇区中，或甚至集中在角扇区终端所位于的区域中。
当若干终端共享导频时隙时，可以允许终端中的每一个仅在终端还发送它的导频信号的帧中在上行链路中发送净荷。
图3例示了例如在基站20使得第一终端11和第二终端12共享N个导频时隙中的第一时隙41时MIMO系统10的操作。其他导频时隙可以分别分配给仅一个终端。为了例示，第三导频时隙可以分配给另外终端14。
在帧50的序列中，在各帧中发送导频信号的终端用比不在各帧中发送导频信号的终端更粗的线来表示。
在帧51中，第一终端11在第一导频时隙中发送它的导频信号。而第二终端12不在帧51中发送任何导频信号。另外终端14可以在分配给该终端的帧51的导频时隙中发送它的导频信号。
在接着的帧52中，第二终端12在第一导频时隙中发送它的导频信号。而第一终端11不在帧52中发送任何导频信号。另外终端14可以在被分配给该终端的帧52的导频时隙中发送它的导频信号。
共享第一时隙41的若干终端11、12可以继续交替地发送导频信号，这实施以循环赛方式进行的导频信号发送的改变。为了例示，在下一帧53中，第一终端11可以在第一导频时隙中发送它的导频信号，而第二终端12不在帧51中发送任何导频信号。另外终端14可以在分配给另外终端的帧51的导频时隙中发送它的导频信号。
虽然为清楚起见而在图3中未示出，但导频时隙中的每一个可以分配给至少一个终端以发送导频信号。除了第一导频时隙41之外，还可以存在分别在至少两个终端中共享的其他导频时隙。
当若干终端共享同一导频时隙时，各种终端不需要以同一重复率发送导频信号。为了例示，若干终端中的一个可以比其他终端频繁地发送导频信号，即，以较高的重复率。
图4例示了例如在基站20使得第一终端11、第二终端12以及第三终端30共享N个导频时隙中的第一时隙41时MIMO系统10的操作。其他导频时隙可以分别分配给仅一个终端。为了例示，第三导频时隙可以被分配给另外终端14。在帧50的序列中，在相应帧中发送导频信号的终端用比不在相应帧中发送导频信号的终端更粗的线来指示。
在帧51中，第一终端11在第一导频时隙中发送它的导频信号。而第二终端12和第三终端13不在帧51中发送任何导频信号。另外终端可以在与由第一终端11、第二终端12以及第三终端13在各个帧中共享的第一导频时隙不同的导频时隙中发送导频信号。
在下一帧52中，第三终端13在第一导频时隙中发送它的导频信号。而第一终端11和第二终端12不在帧52中发送任何导频信号。在下一帧53中，第二终端12在第一导频时隙中发送它的导频信号，而第一终端11和第三终端13不在帧53中发送任何导频信号。在下一帧54中，第三终端13在第一导频时隙中发送它的导频信号。而第一终端11和第二终端12不在帧54中发送任何导频信号。导频时间信号的发送其后可以以参照帧51至帧54说明的相同方式以循环赛方式继续。为了例示，在下一帧55中，第一终端11在第一导频时隙中发送它的导频信号。而第二终端12和第三终端13不在帧55中发送任何导频信号。
在图4中终端11-13发送它们的导频信号的重复率对于共享同一导频时隙的终端11-13不是全部相同。第三终端13在每一个第二帧中发送导频信号。第一终端11和第二终端12分别仅在每一个第四帧中发送导频信号。
各种标准可以被基站10使用来确定是否允许与其他终端共享导频时隙的终端比其他终端更频繁地发送导频信号。为了例示，可以允许相对于基站比共享同一导频时隙的其他终端更快速移动的终端更频繁地发送导频信号。可以使用其他标准。为了例示，可以监测由基站逻辑器21随着时间变化而确定的信道特性的变化。可以允许信道特性例如由于终端移动或由于遮蔽效应而展示更多快速变化的终端更频繁地发送导频信号。
基站可以使用分别专用于指派给同一导频时隙的若干终端11-13中的每一个的DL控制信令来提供关于导频信号的发送的信息。DL控制信令可以包括关于要由若干终端11-13共享的导频时隙的信息。
DL控制信令可以可选地包括在另外的独立参数，该参数定义在哪一个(些)帧中允许各终端在所分配的第n个导频时隙中发送它的导频信号。
一个参数可以向不同队列指派终端，以便确保两个终端不在同一帧的所分配第n个导频时隙中发送它们的导频信号。参照图3，队列指示符值Q＝1可以发送到第一终端11，以指示第一终端11将开始在第一帧51中发送它的导频信号。队列指示符Q＝2可以发送到第二终端12，以指示第二终端12将开始在第二帧52中发送它的导频信号。共享同一帧的至少两个终端11、12之间的时间对准可以由广播或专用控制信令来提供。
参照图4，队列指示符值Q＝1可以发送到第三终端13，以指示第三终端13将开始在第一帧51中发送它的导频信号。队列指示符Q＝2可以发送到第一终端11，以指示第一终端11将开始在第二帧52中发送它的导频信号。队列指示符Q＝4可以发送到第二终端12，以指示第二终端12将开始在第四帧54中发送它的导频信号。共享同一帧的至少两个终端11、12之间的时间对准可以由广播或专用控制信令来提供。
可以广播用于在共享同一导频时隙的若干终端之间的时间对准的时间对准信息。另选地，用于在共享同一导频时隙的若干终端之间的时间对准的时间对准信息可以包括在专门指向若干终端中的每一个的DL控制信令中。从而可以防止控制信息向不共享导频时隙的另外终端发送。时间对准信息可以指示本帧的帧号，例如这确保共享同一导频时隙的若干终端具有用于确定可以发送导频信号的帧的共同基础。
可以发送到共享导频时隙的若干终端11-13的参数的另一个示例为重复率。重复率可以在定义各终端可以发送导频信号一次的帧的数量的数字中编码。数字R可以被定义为使得2R指示各终端可以发送导频信号一次的各终端的帧的数量。其他指示符可以用于定义重复率。为了例示，可以定义等于各终端可以发送导频信号一次的帧的数量的数字R’。在又一实施方式中，可以定义一对数字R1和R2，其中，R1/R2为各终端可以发送导频信号的帧的分数。
参照图4，重复率指示符值R＝1可以发送到第三终端13，以指示第三终端13可以在21＝2个帧中(即，在每一个第二帧中)发送它的导频信号一次。重复率指示符值R＝2可以发送到第一终端11，以指示第一终端11可以在22＝4个帧中(即，在每一个第四帧中)发送它的导频信号一次。重复率指示符值R＝2可以发送到第二终端12，以指示第二终端12可以在22＝4个帧中(即，在每一个第四帧中)发送它的导频信号一次。
可以广播小区特定的另外信息。用于这种信息的一个示例为导频时隙的总数N。
图5为由根据实施方式的基站20执行的方法60的流程图。
在61处，基站逻辑器21指派共享一个导频时隙的至少两个终端。可以标识可以共享同一导频时隙(例如，来自各帧中的N个导频时隙中的第n个导频时隙)的两个或多于两个终端。
在62处，基站逻辑器21控制多个天线22，以向至少两个终端发送一个或若干参数，以例如以指示若干终端在不同时隙中发送它们的导频信号的方式来指示至少两个终端共享同一导频时隙。控制信令可以包括所分配导频时隙的数量n。控制信令还可以包括定义由至少两个终端进行的导频信号的发送之间的偏移(帧方面)的帧数量信息。为了例示，可以使用参照图3和图4说明的队列参数值。控制信令还可以包括关于允许共享同一导频信道的至少两个终端发送它们各自的导频信号的重复率的信息。参照图3和图4说明的重复率指示符R在一个示例性实施方案中可以被发送为通知共享连续导频信号发送之间的时间延迟的一个导频时隙的终端。
在63处，基站逻辑器21分析在不同帧中的各导频时隙中所接收的导频信号，以确定用于指派给该导频时隙的至少两个终端的信道特性。分析可以包括在将无线信号发送到终端所位于的扇区中时确定用于控制天线22的参数。分析可以包括确定足迹矩阵以及计算足迹矩阵的厄米共轭，以确定用于将束引导到共享导频时隙的终端所位于的扇区中的时间延迟和相对信号幅度。
可以基于一个或若干标准选择性地指派若干终端，以共享同一导频时隙。如果小区中活动终端的总数超过导频时隙的数量N，则可以向至少两个终端分配导频时隙。另选或另外地，如果基站标识至少两个终端例如由于该至少两个终端位于沿着来自基站的一个视线而在多个天线处生成类似或大致相同的足迹，则可以向至少两个终端分配导频时隙。
图6是由根据实施方式的方法执行的方法70的流程图，在该方法70中，使得若干终端根据小区中活动终端的数量以选择方式共享一个导频时隙。
在71处，基站可以广播系统信息。该系统信息例如可以指示各帧中导频时隙的数量N。
在72处，基站可以确定小区中的活动终端的总数是否大于阈值。阈值可以等于导频时隙的最大数量N或者另外与可用时隙的数量N有关。如果活动终端的数量未超过导频时隙的数量N，则可以在73处分配给各终端单独的导频时隙，并且方法可以进行到步骤76。阈值可以等于或小于导频时隙的最大允许值。为了例示，随着小区中终端的数量增长，基站可以监测所分配导频时隙的数量是否达到仍然小于允许导频时隙的最大数量的阈值。在基站确定达到该阈值时，可以请求终端共享导频时隙。可以实施滞后行为，在该滞后行为中，导频时隙的上阈值使得基站请求开始共享导频时隙，而下阈值使得基站每需要发送导频信号的终端分配一个导频时隙。
在74处，如果活动终端的数量超过可用导频时隙的数量，则可以向同一导频时隙(例如，N个导频时隙中的第n个导频时隙)指派至少两个终端。至少两个终端可以基于各种标准中的任一个从位于小区中的多个终端中选择。为了例示，可以选择固定终端或缓慢移动终端来共享一个导频时隙，而分配给更快速移动的终端专用导频时隙。另选或另外地，可以选择终端特性例如由于信道特性的遮蔽或其他暂时变化不太频繁地发生而不频繁变化地的终端来共享一个导频时隙。通过分析由终端发送的若干导频信号确定的信道特性的时间依赖变化(例如，足迹矩阵的时间依赖变化)可以用作用于确定各终端是否为用于与一个或更多个其他终端共享导频时隙的合适候选的标准。信道特性更不快速变化的终端与信道特性更快变化的终端相比为用于导频时隙共享的更佳候选。终端在基站的MIMO天线处具有与至少一个其他终端的足迹相同或大致相同的足迹时可以被标识为用于导频时隙共享的合适候选。
在75处，基站逻辑器21控制由多个天线22中的每一个进行的无线信号的发送，以向至少两个终端发送一个或若干参数。这可以被进行为指示至少两个终端以例如防止若干终端在同一帧中发送它们的导频信号的这种方式来共享同一导频时隙。控制信令可以包括所分配导频时隙的数量n。控制信令可以包括如上面参照图1至图5说明的其他参数。
在76处，基站逻辑器21分析在不同帧中的各导频时隙中所接收的导频信号，以确定用于被指派给该导频时隙(例如，来自N个可用导频时隙中的第n个导频时隙)的至少两个终端的信道特性。分析可以包括确定用于在将无线信号发送到终端所位于的扇区中时控制多个天线22的参数。分析可以包括确定用于终端的足迹矩阵，以及计算足迹矩阵的厄米共轭，来确定用于将以建设性方式干扰的束引导到终端所位于的扇区中的时间延迟和相对信号幅度。
在77处，基站逻辑器21可以控制由多个天线22中的每一个进行的无线信号的发送，以将携带净荷或控制信令的无线信号发送到扇区或至少两个终端所位于的空间区域中。在步骤77处由多个天线22发送的信号的时间延迟(即，相移)和幅度可以基于步骤76处确定的信道特性来设置。
图7为根据实施例的MIMO系统10的平面图，该平面图例示了用于将若干终端11-13指派到同一导频时隙的标准。若干终端11-13位于沿着来自基站20的一个相同视线81。因此，可以存在使基站尝试标识用于这些若干终端11-13的不同信道特性(例如，不同足迹矩阵)的有限可能性。基站可以确定对于若干终端11-13不需要单独的大规模MIMO导频信令，并且没有单独的大规模MIMO导频信令可以将同一导频时隙分配给若干终端11-13中的每一个，使得导频时隙由若干终端11-13以交替方式使用。
另选或另外地，还可以将终端的移动85考虑在内。即使相对于基站20移动的终端12位于沿着与终端11、13相同的视线81时，该终端12也可以被分配有专用导频时隙。
类似地，可以使得另外的终端14、15分别与位于相对于基站20的同一角扇区82、83中的一个或若干其他终端共享导频时隙。基站20可以基于在基站20的多个天线22处所检测的足迹来标识这种终端组。
多个天线22可以被定位于二维或三维结构中。无线电能量不仅可以随着方向变化来集中，还可以随着角扇区内的距离变化来集中。
为了例示，在多个天线22处生成相同足迹矩阵的另外终端16、17可以位于区域84中。基站例如可以在下行链路中广播净荷时基于对于终端16、17确定的足迹矩阵在区域84中集中无线电能量。
在操作模式下，基站20可以将携带DL净荷数据或控制信令的无线信号发送到角扇区82、83中，而不是尝试仅在一个终端处集中无线电能量。束中所发送的净荷可以为例如视频数据的数据流，诸如4K或8K视频流，该数据流可以由位于各角扇区中的终端来接收并处理。基站20还可以发送携带DL净荷数据或控制信令的无线信号，使得在区域84中集中无线电能量。
图8是由根据实施方式的终端11-15执行的方法90的流程图。终端响应于从基站接收的控制信令，该信令使得终端与一个或若干其他终端共享导频时隙。
在91处，终端接收包括使得终端与一个或若干其他终端共享导频时间信道的一个或若干参数的DL控制信令。参数可以包括所分配导频时隙的数量n。参数可以包括关于重复率的信息，该信息可以指示在多少帧中允许终端发送它的导频信号一次。另外的信息可以在专用DL控制信令中或在来自基站的广播(例如，用于确保被指派给同一导频时隙的终端和全部其他终端使用同一时间参考的时间对准的帧数量)中来接收。
在92处，终端在非连续帧的所分配导频时隙(例如来自N个导频时隙中的第n个导频时隙)中发送导频信号。终端可以使用91处从基站接收的参数来标识终端可以在所分配导频时隙中发送它的导频信号的帧。终端无法在91处所接收的参数所定义的非连续帧之间中在帧中发送任何导频信号。这允许被指派给同一导频时隙的一个或若干其他终端在终端的导频信号发送之间中在各导频时隙中发送它们的导频信号。
图9是根据实施方式的终端100的示意性框图，终端100可以为移动电话。终端100具有被构造成与大规模MIMO基站20通信的接口101。接口101具有至少一个天线且还包括若干天线。
终端100具有接口控制器102。接口控制器102例如可以包括一个或若干处理器。接口控制器102可以被构造成控制接口101发送导频信号。导频信号可以包括训练序列。接口控制器102可以被构造成使用91处从基站接收的参数标识终端可以在所分配导频时隙中发送它的导频信号的帧。接口控制器102可以被构造成控制接口101，使得终端100不在从基站接收的参数所定义的非连续帧之间中在帧中发送任何导频信号。这允许被指派给同一导频时隙的一个或若干其他终端在终端的导频信号发送之间中的各导频时隙中发送它们的导频信号。
终端100具有存储单元103，该存储单元103可以被实施为易失性或非易失性存储器。定义允许终端100发送他的导频信号的时刻的参数可以至少暂时地存储在存储单元103中。为了例示，所分配导频时隙数量n、指示导频信号发送的重复率的信息或指示可以发送导频信号的帧的信息可以存储在存储单元103中。接口控制器102可以检索该信息，以确定在哪些帧中导频信号可以在所分配导频时隙中发送。
图10例示了根据实施方式的通信系统中的信令。通信系统包括MIMO基站20和多个终端11、12、14。
在111处，MIMO基站20确定若干终端将被指派给一个导频时隙。即，同一导频时隙被分配给若干终端11、12。
MIMO基站20可以在广播消息112中发送系统信息。系统信息可以包括每帧导频时隙的数量N。广播112中的系统信息还可以包括由至少终端11、12用于时间对准的帧数。
在113处，基站将专用控制信令用作下行链路控制信道的一部分，以向共享导频时隙的第一终端11发送独立参数。独立参数可以包括允许第一终端11以与共享同一导频时隙的其他终端12的导频信号发送交替的方式发送它的导频信号的信息。独立参数可以定义用于导频信号发送的重复率。独立参数例如可以通过提供向若干队列中的一个指派第一终端11的队列参数QA来标识第一终端11将发送导频信号的一个帧。
在114处，基站将专用控制信令用作下行链路控制信道的一部分，以向共享导频时隙的第二终端12发送独立参数。独立参数可以包括允许第二终端12以与共享同一导频时隙的其他终端11的导频信号发送交替的方式发送它的导频信号的信息。独立参数可以定义用于导频信号发送的重复率。重复率可以与向共享同一导频时隙的另一个终端11信号通知的重复率相同或不同。独立参数例如可以通过提供向若干队列中的一个指派第二终端12的队列参数QB来标识第二终端12将发送导频信号的一个帧。各种终端的队列数量Q对于共享同一导频时隙的不同终端是不同的。
将理解，根据实施方式的方法和装置允许终端共享一个导频时隙。实施方式可以允许基站确保若干终端不同时发送它们各自的导频信号。
如本发明的实施方式中实施的导频信令资源分配还可以与仅一个终端被指派给一个导频时隙的传统资源分配概念结合地使用。为了例示，只要终端的数量不超过导频时隙的数量N，就可以向各终端分配专用导频时隙，并且各终端可以在各帧中发送导频信号，如图11例示。
图11例示了执行传统导频时隙分配的帧120序列。专用导频时隙被分配给各终端11-13。多个终端11-13中的每一个在若干连续帧121、122中的每一个中发送导频信号。
虽然已经参照附图描述了实施方式，但可以在其他实施方式中实施修改和变型。
为了例示，虽然关于导频信号发送的重复率的信息可以发送到终端，但如果使用默认重复率和/或如果显式信令用于请求终端发送它的导频信号，则不必发送重复率。虽然已经描述了以下实施方式：各种参数可以发送到终端，以确保终端以交替方式在所共享的时隙中发送它们的导频信号，使得不同帧由不同终端来使用，但显式信令还可以用于请求导频信号的发送。为了进一步例示，虽然终端可以为移动电话，但终端例如还可以被构造成各种其他便携式装置中的任一个。为了进一步例示，虽然本发明的实施方式可以用于密集人群情形中的视频或其他数据流，但实施方式不限于该特定使用领域。
虽然实施方式可以在若干终端位于沿着来自基站的视线时指派共享同一导频时隙的若干终端，但通常每当确定对于若干终端不需要单独MIMO导频信令时，就可以使用该技术。
本发明的实施方式可以用于大规模MIMO系统中，但不限于此。
Claims (12)
1.一种分配用于蜂窝多输入和多输出MIMO系统(10)的多个终端发送导频信号的资源的方法，所述蜂窝多输入和多输出MIMO系统(10)包括基站(20)，该基站(20)具有多个天线(22)和逻辑器(21)，该逻辑器(21)分析在所述多个天线(22)处从终端(11-15)接收的导频信号以获得关于所述终端(11-15)与所述多个天线(22)之间的无线信道特性的信息，所述方法包括以下步骤：
由所述基站(20)为所述多个终端(11-15)在多个帧(51-53；51-55)中的每一个中发送所述导频信号分配数量N个导频时隙(41-49)；
由所述基站(20)将所述多个终端(11-15)中的至少两个终端指派到所述N个导频时隙中的第n个导频时隙，其中，n为小于或等于N的整数；
由所述基站(20)请求所述至少两个终端以防止所述至少两个终端在所述多个帧(51-53；51-55)中的相应每一个中同时发送它们的导频信号的方式在所述N个导频时隙(41-49)中的所述第n个导频时隙中发送导频信号；
由所述基站(20)的所述多个天线(22)在第一帧(51)的所述N个导频时隙(41-49)中的所述第n个导频时隙中从所述至少两个终端中的第一终端(11)接收第一导频信号，
由所述基站(20)确定所述第一导频信号在所述多个天线(22)处的第一足迹，
由所述基站(20)的所述多个天线(22)在不同于所述第一帧(51)的第二帧(52)的所述N个导频时隙(41-49)中的所述第n个导频时隙中从所述至少两个终端中的第二终端(12)接收第二导频信号，所述第二终端(12)不同于所述第一终端(11)，
由所述基站(20)确定所述第二导频信号在所述多个天线(22)处的第二足迹，以及
根据所述第一足迹和所述第二足迹控制所述多个天线(22)以发送信号。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述请求的步骤包括：
向所述至少两个终端发送关于所述至少两个终端将发送所述导频信号的至少一个重复率的信息。
3.根据权利要求2所述的方法，
其中，不同的重复率被指派到所述至少两个终端(11-13)中的第一终端(11)和第二终端(13)。
4.根据权利要求2所述的方法，
其中，所述请求的步骤包括：
向所述至少两个终端中的各终端发送针对帧的指示符，所述指示符指示相应的终端要在哪一个帧中发送所述导频信号。
5.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述基站(20)使得所述至少两个终端在连续帧(51、52)的所述第n个导频时隙中以交替方式发送所述导频信号。
6.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括以下步骤：
由所述基站(20)监测由所述基站(20)服务的小区中的终端(11-15)的数量；以及
执行所述终端(11-15)的数量与所述导频时隙的数量N的比较，
其中，根据所述比较的结果选择性地将所述至少两个终端指派到所述第n个导频时隙。
7.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述指派的步骤包括随着相对于所述基站(20)的移动(85)变化和/或随着所述多个终端(11-15)相对于所述基站(20)所位于的方向(81、82、83)变化而从所述多个终端(11-15)选择所述至少两个终端。
8.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述至少两个终端在所述多个天线(22)处具有相同的足迹矩阵。
9.根据权利要求1所述的方法，
其中，相同的下行链路净荷数据由所述基站(20)向所述至少两个终端发送，并且
其中，所述基站(20)仅在所述至少两个终端中的终端用于发送其导频信号的帧中从相应终端接收上行链路净荷数据。
10.一种用于蜂窝多输入和多输出MIMO系统(10)的基站，所述基站(20)包括：
多个天线(22)；和
逻辑器(21)，该逻辑器(21)耦接到所述多个天线(22)且被构造成：
分析在所述多个天线(22)处从多个终端(11-15)接收的导频信号以获得关于所述多个终端与所述多个天线(22)之间的无线信道特性的信息；
为所述多个终端在多个帧(51-53；51-55)中的每一个中发送所述导频信号分配数量N个导频时隙(41-49)；
将所述多个终端(11-15)中的至少两个终端指派到所述N个导频时隙(41-49)中的第n个导频时隙，其中，n为小于或等于N的整数；
控制所述多个天线(22)请求所述至少两个终端以防止所述至少两个终端在所述多个帧(51-53；51-55)中的相应每一个中同时发送它们的导频信号的方式在所述N个导频时隙(41-49)中的所述第n个导频时隙中发送导频信号；
控制所述多个天线(22)在第一帧(51)的所述N个导频时隙(41-49)中的所述第n个导频时隙中从所述至少两个终端中的第一终端(11)接收第一导频信号；
确定所述第一导频信号在所述多个天线(22)处的第一足迹；
控制所述多个天线(22)在不同于所述第一帧(51)的第二帧(52)的所述N个导频时隙(41-49)中的所述第n个导频时隙中从所述至少两个终端中的第二终端(12)接收第二导频信号，所述第二终端(12)不同于所述第一终端(11)；
确定所述第二导频信号在所述多个天线(22)处的第二足迹；并且
根据所述第一足迹和所述第二足迹控制所述多个天线(22)以发送信号。
11.一种蜂窝多输入和多输出MIMO系统，该蜂窝多输入和多输出MIMO系统包括：
根据权利要求10的基站(20)，和
多个终端(11-15)，所述多个终端中的每一个包括：无线接口(101)，该无线接口(101)具有至少一个天线；和控制装置(102)，该控制装置(102)耦接到所述无线接口(101)且被构造成：控制所述无线接口(101)在多个非连续帧(51、53)的导频时隙(41)中向基站(20)发送导频信号以根据在所述无线接口(101)处从基站(20)接收的信令与至少一个另外终端共享所述导频时隙(41)。
12.根据权利要求11所述的蜂窝多输入和多输出MIMO系统，其中，所述控制装置(102)还被构造成：根据从所述基站(20)接收的所述信令确定重复率，根据从所述基站(20)接收的所述信令确定针对帧的指示符，所述指示符指示所述多个非连续帧(51、53)中的至少一个帧，并且控制所述无线接口(101)在所述多个非连续帧(51、53)中发送所述导频信号，所述多个非连续帧(51、53)基于所述重复率来标识。
Applications Claiming Priority (3)
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