CN107258059B

CN107258059B - 无线电网络节点以及在其中执行的方法

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Publication number: CN107258059B
Application number: CN201580076906.4A
Authority: CN
Inventors: D.桑德伯格; T.维格伦
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2020-12-18
Anticipated expiration: 2035-02-24
Also published as: EP3262772B1; CN107258059A; US20180034570A1; US10177865B2; EP3262772A1; WO2016137365A1

Abstract

一种由无线电网络节点（12）执行的方法，所述无线电网络节点（12）用于能够实现无线通信网络（1）中无线装置（10）与无线电网络节点（12）之间信道的信道处置。信道定义在连续时间中，并且信道的采样速率是非均匀的。无线电网络节点（12）使用指示第一瞬时采样频率的第一采样描述符和指示第二瞬时采样频率的第二采样描述符来预测信道增益，其中第一采样描述符与第二采样描述符相比操作在不同的连续时间段上。所预测的信道增益能够实现信道处置，诸如信道估计和链路适配。

Description

无线电网络节点以及在其中执行的方法

技术领域

本文的实施例涉及无线电网络节点以及在其中执行的方法。具体地，本文的实施例涉及能够实现无线通信网络中的信道处置。

背景技术

在典型的无线通信网络中，无线装置（也称为移动台和/或用户设备（UE））经由无线电接入网络（RAN）与一个或多个核心网络通信。RAN覆盖被划分成小区区域的地理区域，其中每个小区区域由基站（例如无线电基站（RBS））服务，基站在一些网络中例如还可称为"NodeB"或"eNodeB"（eNB）。小区是地理区域，其中无线电覆盖由在基站站点的无线电基站或天线站点（在天线和无线电基站不搭配在一起的情况下）提供。每个小区由在小区中广播的本地无线电区域内的身份所标识。在小区中还广播在整个无线通信网络中唯一标识小区的另一个身份。一个基站可具有一个或多个小区。基站通过在无线电频率上操作的空中接口与在基站范围内的无线装置通信。

通用移动电信系统（UMTS）是第三代移动通信系统，其从第二代（2G）全球移动通信系统（GSM）演进而来。UMTS地面无线电接入网络（UTRAN）实质上是对于无线装置使用宽带码分多址（WCDMA）和/或高速分组接入（HSPA）的RAN。在称为第三代合作伙伴项目（3GPP）的讨论会中，电信供应商特别提出针对第三代网络和UTRAN的标准并达成一致同意，并且调查研究了增强的数据速率和无线电能力。在RAN的一些版本中，如例如在UMTS中，几个基站例如可通过陆线或微波连接到控制器节点（诸如无线电网络控制器（RNC）或基站控制器（BSC）），其监管和协调连接至其的多个基站的各种活动。RNC典型地连接到一个或多个核心网络。

演进的分组系统（EPS）的规范已经在第三代合作伙伴项目（3GPP）内完成，并且这个工作在即将到来的3GPP发布中继续。EPS包括演进的通用地面无线电接入网络（E-UTRAN）（也称为长期演进（LTE）无线电接入）和演进的分组核心（EPC）（也称为系统架构演进（SAE）核心网络）。E-UTRAN/LTE是3GPP无线电接入技术的变型，其中无线电基站直接连接到EPC核心网络而不是连接到RNC。一般而言，在E-UTRAN/LTE中，RNC的功能分布在无线电基站（被称为LTE中的eNodeB(eNB)）与核心网络之间。如此，EPS的RAN在无需向RNC报告的情况下具有包括无线电基站的实质性“平坦”的架构。

蜂窝通信网络朝向更高数据速率（连同改进的能力和覆盖）演进。在第三代合作伙伴项目（3GPP）中，标准化实体技术如GSM、HSPA和LTE已被开发以及当前被开发。

LTE是最新标准化的技术。它对于下行链路（DL）使用基于正交频分复用（OFDM）的接入技术，并且对于上行链路（UL）使用基于单载波频分多址（SC-FDMA）的接入技术。在DL和UL二者上对无线装置进行的资源分配按照快速调度的概念适配地执行，其将每个无线装置的瞬时业务模式和无线电传播特性考虑进去。在DL和UL二者中进行的分配资源在位于eNB中的调度器中被执行。

在LTE中，所有分组使用因特网协议（IP）协议被递送。这意味着，传统上电路交换服务（诸如语音对话）也将利用快速调度，并且被称为IP上语音(VoIP)。在典型VoIP布置中，传送器侧上的语音编码器将言语编码到分组中。当传送器处于静音插入描述符（SID）状态时，编码器将每160ms(6.25 Hz)生成一次分组，并且在TALK状态中将每20ms(50Hz)生成一次分组。LTE上语音(VoLTE)使LTE网络能够提供语音服务。为了改进电池性能，VoLTE无线装置配置成使用非连续接收（DRX），其中无线装置仅需要采用例如40ms(25 Hz)的周期来唤醒以侦听调度决定。

此外，在一些情形下，当信道质量不太完美时，调度器将执行分段和混合自动重复请求(HARQ)重传。当不能在一个子帧中传送VoLTE分组（其例如可能由于高路径损耗或干扰引起）时，使用分段。分组然后被分段成两个或更多段，其在后续传送时间间隔（TTI）（即以1ms(1000 Hz)的周期性）中被传送。当分组不正确地被解码时，使用HARQ重传。在LTE上行链路中，使用同步HARQ。因此，初始传送与重传之间的时间将是8ms(125Hz)，其是正常的HARQ往返时间（RTT）。

执行链路适配以用于将调制、译码和其它信号以及协议参数匹配到信道（也称为无线电信道）上的条件。为了执行链路适配来支持上行链路中的VoLTE业务的传送，有必要得到信道估计。此类估计被绑缚于VoLTE分组的传送，并且当在上行链路中发送VoLTE分组时是可得到的。这意味着，当对于下一传送要做出调度决定时，信道估计遭受延迟，即，信道可能自进行了上一次测量后已经发生改变。测量速率总结在下面的表I中。

状态	测量速率
		静音插入描述符（SID）	6.25Hz
TALK，没有绑定分组	50Hz
		TALK，绑定2个分组	25Hz
偶尔重传	125Hz
		偶尔分段	1000Hz

表I 不同状态的测量速率

VoLTE调度和链路适配

图1示出了描述测量接收以及典型VoLTE调度的调度阶段和链路适配方法的示意图。

信道测量接收以如下方式执行。

动作1。上行链路传送由eNodeB接收。

动作2。这使eNodeB能够估计在eNodeB的接收信道功率，并且以无线装置的传送功率对其归一化。信道增益能以每物理资源块（PRB）一个信道矩阵或更好的分辨率被估计，但由于VoLTE分组中相对小的数据，VoLTE传送倾向于是窄带，并且通常足以对于链路适配使用整个分配上的平均。

动作3。然后对信道增益样本进行滤波以使测量噪声平滑。当调度无线装置时，维护并使用每无线装置一个滤波器状态。

在图1的右侧上示出了上行链路调度。

这个部分描述了对于单个无线装置的调度方法。输入是无线装置的缓冲器大小、信道增益和干扰。输出是对于调度的UE的分配大小、选择的传输块大小（TBS）、以及调制和译码方案（MCS）。

动作11。从信道增益滤波器中获取在上面步骤3中更新的对于无线装置的信道增益。

动作12。分配大小参数被初始化成1 PRB。

动作13。估计传送功率。计算对于给定分配大小的传送功率谱密度(PSDtx)。这基于最新的功率余量报告、信道增益和分配大小来完成。

动作14。如基于PSDtx、信道增益和噪声与干扰来根据下式计算信号对干扰加噪声比（SINR）：

SINR=PSDtx+增益-干扰

其中所有量都以dB为单位给出，并且干扰由eNodeB测量。

动作15。基于表查找从SINR来计算传输块大小（TBS）以及调制和译码方案（MCS）。这个表设计成给出TBS，其对于给定SINR给出10%误块率(BLER)。

动作16。如果TBS大于或等于分组大小，即无线装置的缓冲器中估计的数据量，则存储TBS、MCS和分配大小并且结束循环。如果否，则增大分配大小，并且在动作13开始循环中的另一迭代。

多普勒谱

此公开关系到对关连的信号（例如表示上行链路VoLTE信号的信号）的预测。为了理解该问题，需要回顾LTE信道的衰退性质。存在需要被理解的两个效应，这些是由于延迟扩展引起的衰退和由于多普勒效应引起的衰退。当示例集中在LTE上行链路上时，这里假定传送器位于无线装置中，并且接收器位于基站（即eNB）中。然而，传送器和接收器例如可位于与彼此通信的相应的无线装置中。

延迟扩展是与由接收器看到的信号能量的功率延迟曲线图（PDP）相关的参数。当从传送器的传送天线传送无线电脉冲或信号时，无线电信号沿不同路径行进到接收器，其中它经历对于每个路径的不同反射和不同散射。每个路径因此与从传送器到接收器的不同距离相关联。由于光速是恒定的，尽管信号能量在一个单点及时发出，但它在不同时间到达接收器中。结果就是在图2中描绘的所谓的延迟扩展。图2示出了无线电信号的功率延迟曲线图。

正常情况下，这个多路径效应由在延迟上离散化的有限冲击响应滤波器建模。由于延迟扩展可具有假设为1微妙的数量级，因此对应的频率变化在MHz区域中。当被表达在频域中时，此类衰退标示为频率选择性衰退。

现在无线装置有时是移动的。这意味着，当无线装置朝接收器移动时，从无线装置传送的无线电波在eNB的接收器中呈现被压缩，以及当无线装置在相反方向上即从接收器移动时呈现被解压缩。这个多普勒效应因此引起频移，其大小大致等于每秒行进的距离除以载波频率的波长，即，按照下式：

　　　　（等式1）

其中f _D是多普勒频率，v是无线装置速度，c是光速，λ是波长，并且f _c是载波频率。

对于700 MHz和3 kmph的UE速度，多普勒频率因此大约是2 Hz。它因此是比频率选择性衰退过程慢得多的过程。本文的实施例涉及由于多普勒效应引起的功率变化的预测。

LTE上行链路信道被表示在时间/频率网格上。该网格通常是20 MHz宽，而时间分辨率是1ms。鉴于此，在20MHz频率范围上对于固定时间，频率选择性衰退呈现为功率变化，而多普勒衰退被视为随时间的缓慢变化。遭受两种衰退效应的LTE上行链路信道呈现在图3中。

为了能够以最佳方式预测此类信道的功率变化，需要该信道的模型。因此需要对多普勒衰退的表示的一些进一步论述。

情况是这样的，构建图3的PDP的能量分量（component）行进不同距离，它们因此还从不同方向到达接收器。因此，无线装置移动将不由单个多普勒频率表示，而是由频率分布表示。在通信文献中已基于针对到达分布角度的不同假定而开发了若干模型。对于大多数这些模型的共同之处是，多普勒功率谱能由线性滤波器表示，其中带宽大致等于（等式1）的多普勒频率。滤波器因此属于低通类型。另外，由于模型是统计模型，并且由于滤波器表示功率谱，故从对于随机过程的标准统计理论得出，多普勒谱能由线性滤波器表示（其中具有白噪声输入），即为：

　　　（等式2）

其中

标示延迟算子，即

，其中T是采样周期。

是多普勒谱输出，并且

是噪声。

最优预测

为了提前预测（等式2）的线性滤波器或模型的值，适合运用最优预测的理论。存在两种主要方法：基于（等式2）的线性滤波器，或者通过其状态空间表示。所述两种方法给出了同样结果，但运用稍微不同的实施例。将详细论述基于线性滤波器的第一种方法，其中第二种基于状态空间的方法简要评论。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，在本文实施例中公开的原理和技术可应用于任何方法，因此应用的有效性应该也涵盖这些方法。

（等式2）的线性滤波器或模型允许开发预测方案。为了获得线性最优预测器，（等式2）的线性滤波器或模型首先被规范成如下形式的全极点模型：

（等式3）

（等式4）

从右边与

相乘然后得到如下等式：

（等式5）

给定直到时间t-T的测量，现在考虑s_D(t)的预测。由于白零的最优预测意味着噪声样本等于0，因此得出最优预测器是：

（等式6）

（等式7）

（等式8）

因此，通过测量多普勒相关输出，能从旧的值预测在下一采样时间实例的值。这要求滤波器是已知的。在下一小节中处理这个问题。^T意味着向量和矩阵转置，即，将行变成列，并且反之亦然。

第二种可能的预测方法，即，状态空间方法，按照以状态空间形式的滤波器模型（等式2）的公式化来开始。这将该模型放入了其中能应用卡尔曼（Kalman）滤波的经典技术的框架中。在此不复述这个的细节，因为在有关最优滤波的众多教科书中其都能被找到。

上述方法的两个特征方面需要在继续之前强调。

i）滤波器模型

的滤波器不依赖于时间。

ii）模型的采样速率是恒定的。

递归模型估计

现在，在VoLTE信道情况下，滤波器模型不是完美恒定的，其反而随无线装置的速度和随贡献的无线电信号所遭遇的环境而变化。因此有必要以递归方法在线估计模型。还有，这是在现有技术中众所周知的技术。还有在此情况下，以滤波器形式或以状态空间形式，许多算法都是可用的。

如将看到的，上面论述的最优预测是如下标准递归最小平方估计器的整合部分。

（等式9）

能再次看到，采样周期是恒定的。在（等式9）中，P(t)是估计的协方差矩阵，并且K (t)是更新增益向量。

关于现有解决方案的问题

为了得到在频谱效率和电池效率二者方面高效的VoLTE解决方案，重要的是将来自无线装置的传送器的传送保持到最小，因为上行链路传送产生干扰并且消耗无线装置的宝贵电池。因此，针对最有效用类型的业务而通常被用于信道质量估计的探测参考符号（SRS）不是良好的设计选项。

还有，为了节省无线装置的电池，DRX周期需要保持尽可能地长，可能长达40ms。这意味着，只有能用于信道质量估计的上行链路传送具有~40ms的周期。因此，对于当用户行走时无线装置的常见速度，信道质量估计在它用于下一分组的调度和链路适配之前能够已过时。

图4示出了对于用于信道质量估计的三种不同方法的SINR估计误差。在“理想”方法中，信道质量在eNodeB中在每一个子帧中可得到。然而，由于直到无线装置传送数据在对于VoLTE分组的调度与链路适配之间存在延迟，对于LTE频分双工（FDD）而言典型地为4-5ms，故信道将有时间改变因而在估计的信道质量中引起误差。

使用最新的信道质量估计的方法被标示为零阶保持（ZOH）。这种方法是简单的，并且对于缓慢移动的无线装置非常奏效。然而，当调度后续VoLTE分组时，随着无线装置的速度增大，信道质量估计将变得越来越过时。在某一点，信道在VoLTE分组之间将几乎完全改变，并且然后，ZOH方法的性能将变差。

对于快速无线装置，即，对于信道在VoLTE分组之间对其改变许多的无线装置，尝试使用瞬时信道知识的优势是非常有限的。在那种情况下，“平均”方法是更明智的方法。这种方法将替代地使用长期滤波的信道质量，并且因此与ZOH方法相比较，有效地降低了最大信道质量估计误差。

图4示出对于典型VoLTE情形的SINR估计的准确性。路径损耗是120dB，并且无线装置速度是7 km/h。使用ZOH的信道估计是以一条线标记的曲线，以及使用平均信道增益的信道估计是以两条线标记的曲线。

信道质量的低估计和高估计两者均将导致信道较低效的使用。当信道被高估计时，这将引起分组不正确地被接收，例如，循环冗余校验（CRC）校验失败。这将进而要求相同分组的重传，并且此重传还消耗信道资源。另一方面，如果信道被低估计，则这将导致过低MCS的使用。并且，由于较低的MCS意味着，每PRB能传送的位越少，传送相同分组不得不使用的PRB就越多。如果无法得到这些PRB，则分组不得不被分段，并在两个分开的并且可能连续的TTI中被传送。

如上面所陈述的，两个约束对于将是有效的递归估计算法和最优预测器是有效的。这些要求采样周期是恒定的，并且滤波器也是恒定的。然而，这不是对于VoLTE信道的情况，其中信道测量取决于周围环境能以至少5个不同速率发生。这在以下这些当中具有实质缺陷：

i）为了使最优预测器和估计器能够处置多个采样速率，多个采样速率需要以最快的速率运行。这意味着，即使当要处理较慢速率测量时，每实例的计算的复杂性也将是最大的。

ii）在较慢采样速率的情况下，丢失的测量需要由别的东西代替。即使采用此类测量代替，获得的结果也将不是最优的。

iii）快速采样速率意味着，估计的所有极点模型的极点都接近1。引起数值问题和数值不准确，这是已知的。

iv）作为备选，对于每个采样速率能够使用一个信道估计器，然而，在没有解决上面的所有问题的情况下，那还将需要增大的复杂性。此外，信道的估计的模型对于不同采样速率将会是不同，因此，对于如何融合不同模型以增强链路适配性能是不清楚的。

因此，当使用现有技术时可降低无线通信网络的性能。

发明内容

因此，本文实施例的目的是提供改进无线通信网络性能的机制和/或克服所提到的缺陷中的至少一个。

根据一方面，该目的通过提供一种由无线电网络节点执行的方法来实现，其中所述无线电网络节点用于能够实现无线通信网络中的无线装置与所述无线电网络节点之间信道的信道处置。信道定义在连续时间中，并且信道的采样速率是非均匀的。无线电网络节点使用指示第一瞬时采样频率的第一采样描述符和指示第二瞬时采样频率的第二采样描述符来预测信道增益。第一采样描述符与第二采样描述符相比操作在不同的连续时间段上。所预测的信道增益能够实现信道处置，诸如信道估计和链路适配。

根据一方面，该目的通过提供用于能够实现无线通信网络中的无线装置与无线电网络节点之间信道的信道处置的无线电网络节点来实现。信道定义在连续时间中，并且信道的采样速率是非均匀的。无线电网络节点配置成使用指示第一瞬时采样频率的第一采样描述符和指示第二瞬时采样频率的第二采样描述符来预测信道增益。第一采样描述符与第二采样描述符相比操作在不同的连续时间段上。预测的信道增益能够实现信道处置。

本文实施例公开了针对信道增益的新的最优预测算法，其在一些实施例中，采用对应的信道估计器和链路适配，该算法自动处置多个并且甚至变化的采样速率。例如，不论应用的采样速率如何，信道估计器产生相同参数值，因此预测的信道增益能够实现改进的信道估计。本文的一些实施例公开了使用由该算法产生的预测的信道增益来修改链路适配使用的信号的方式，使得链路适配执行得更好。这进而改进无线电网络节点的调度器的性能。本文的实施例能够实现在用户数量方面和语音质量方面的改进的能力。因此，本文公开的这个信道增益预测得到了无线通信网络的改进的性能。

附图说明

实施例的特征和优势通过参考附图进行其示范实施例的如下详细描述，将对于本领域技术人员变得迅速显而易见，其中：

图1示出信道增益过程和上行链路调度过程；

图2示出描绘信号的延迟扩展的图；

图3示出具有多普勒效应的信道增益；

图4示出对于用于信道估计的三种不同方法的SINR估计误差；

图5示出描绘根据本文实施例的无线通信网络的概览；

图6示出根据本文实施例的组合流程图和信令方案；

图7示出非均匀采样的数据，平均使用所有样本的1/25，即，平均采样速率是40Hz；

图8示出描绘预测误差的图；

图9示出根据本文实施例的链路适配设备；

图10示出根据本文实施例的信道估计过程；

图11示出描绘根据本文实施例由无线电网络节点执行的方法的流程图；以及

图12示出描绘根据本文实施例无线电网络节点的框图。

具体实施方式

附图是为了清晰而被简化和示意性的，并且它们仅仅示出了对理解本文呈现的实施例必不可少的细节，而其它细节已经被省略了。本公开通篇，相同的参考编号用于同样的或对应的部分或动作。

本文的实施例一般涉及无线通信网络。图5是描绘无线通信网络1的示意性概览。无线通信网络1例如可以是如下网络：诸如长期演进（LTE）（例如LTE频分双工（FDD）、LTE时分双工（TDD）、LTE半双工频分双工（HD-FDD）、在未许可频带中操作的LTE）、宽带码分多址（WCDMA）、通用地面无线电接入(UTRA) TDD、全球移动通信系统（GSM）网络、GSM/增强数据速率的GSM演进（EDGE）无线电接入网（GERAN）网络、超移动宽带（UMB）、EDGE网络、由无线电接入技术（RAT）(诸如例如多标准无线电（MSR）基站、多RAT基站等)的任何组合组成的网络、任何第三代合作伙伴项目（3GPP）蜂窝网络、WiFi网络、全球微波接入互操作性(WiMax)、5G系统或任何蜂窝网络或系统。因此，尽管来自3GPP LTE的术语在此公开中可用于例证本文的实施例，但这不应该被看作将本文实施例的范围仅限制于前面提到的系统。

在无线通信网络1中，无线装置10（也称为移动台、用户设备和/或无线终端）经由无线电接入网（RAN）与一个或多个核心网络（CN）通信。本领域技术人员应该理解，“无线装置”是非限制性术语，其意味着任何无线终端、用户设备、机器型通信（MTC）装置、装置对装置（D2D）终端、或节点例如个人数字助理（PDA）、膝上型计算机、移动电话、传感器、中继器、移动平板或甚至在相应小区内通信的小基站。

无线通信网络1覆盖被划分成小区区域的地理区域，例如，由无线电网络节点12服务的小区11。无线电网络节点12可以是无线电基站，例如节点B、演进的节点B(eNB、eNodeB)、基站收发器站、接入点基站、基站路由器、WI-FI接入点或例如取决于使用的无线电接入技术和术语能够与由无线电网络节点服务的小区内的无线装置通信的任何其它网络单元。无线电网络节点12可服务于一个或多个小区或区域，诸如小区11。

小区是其中由例如在基站站点或在远程无线电单元（RRU）中的远程位置处的无线电设备提供无线电覆盖的地理区域。小区定义也可结合用于传送的频带和无线电接入技术，这意味着，两个不同小区可覆盖相同地理区域，但使用不同的频带。每个小区由在小区中广播的本地无线电区域内的身份标识。在整个无线通信网络1中唯一标识小区11的另一身份也可在小区11中被广播。无线电网络节点12在操作在无线电频率上的无线电接口（也称为空中接口）上与在无线电网络节点12的范围内的无线装置10通信。在上行链路（UL）传送中无线装置10在无线电接口上向无线电网络节点12传送数据，而在下行链路（DL）传送中无线电网络节点12在无线电接口上向无线装置10传送数据。

本文的实施例公开了信道增益预测方法，并且在一些实施例中，对应的信道估计器和链路适配器将预测考虑进去，该信道增益预测自动处置多个并且变化的采样速率。使用信道增益预测的信道估计产生相同参数值，而不论应用的采样速率是多少，事实上使最优信道增益预测简单。计算的复杂性是低的，并且与对于由上面等式（等式9）所描述的算法类似。

多速率信道预测方法

上面指示关于与多个采样速率相关联的复杂性的问题在本文中通过提供新信道增益预测算法即具有如下有区别的特征中的一个或多个的信道增益预测模型而被解决：

●信道增益预测模型的参数是在连续时间中所谓的连续时间参数。

●信道增益预测模型的回归向量反映时间变化的实际采样周期。

●信道增益预测模型的连续时间参数可以是在线估计的，通常例如用新的递归最小平方算法进行。

●信道增益的预测，例如复幅度或功率，是例如通过线性预测而获得的，其中连续时间估计的参数向量乘以反映变化的采样周期的回归向量。

如在现有技术部分所陈述的，信道的多普勒效应能在频域中表达为功率谱，其中最高多普勒频率对应于无线装置10的速度。为了对这个功率谱建模，可使用如下连续模型：

（等式10）

（等式11）

（等式12）

在此，P标示微分算子，并且a _i , i=1,...,n是连续时间参数。y(t)标示输出，或复信道幅度或功率。在此，A(p)是谱多项式，其定义（等式10）中的多普勒谱，并且其中（等式12）是表达信号y(t)的时间导数的两个等效方式。

在如下不均一的采样实例，测量是信道输出，例如，信道输出在此被定义成复信道的实部、复信道的虚部、或者信道的功率，即，平方的实部和虚部之和，其中不均一的采样实例，即：

（等式13）

在此，基础采样周期（对于VoLTE这是1ms TTI）由h给出，而k₁和k₂是对例如应用于VoLTE的瞬时采样周期建模的整数。k₁和k₂在本文也被称为指示第一瞬时采样频率的第一采样描述符和指示第二瞬时采样频率的第二采样描述符。

下一步骤是要用顺序近似来代替（等式10）-（等式12）的微分算子p。由于在此意图是要获得低的计算复杂性，并且由于模拟已经显示n=2的阶数是充分的，因此对于2阶来示出此近似。向更高阶的延伸遵循相同方法，并且实施例因此不应该局限于小于或等于2的阶数。

开始，它保持

（等式14）

其中移位算子q在时间上将时间向前移位一个基础采样周期h。用这种方式继续而得出：

（等式15）

（等式16）

能注意到，该选择k₁=k₂=1得出信号的第二阶导数的常见三点近似。

为了从（等式10）-（等式12）获得离散时间模型，引入如下近似：

（等式17）

（等式18）

这些近似说明，在时间t的第一阶和第二阶导数能在时间t₀很好地近似。这对于低多普勒频率是合理的。

采用（等式10）中的（等式17）和（等式18），将所得到的等式乘以

，并使用如下事实：在该情况下，n=2（等式13）表明

，

，

，然后得出滤波器等式：

（等式19）

离散时间模型的求导中的最后一步则是将等式（等式19）以线性回归形式写为：

（等式20）

（等式21）

（等式22）

（等式23）

（等式24）

等式（等式20）-（等式24）现在直接地适合于预测和在线估计。能注意到，估计算法（等式20）-（等式24）将把预测（等式20）包含为一个步骤。

实施例可使用所谓的递归最小平方算法。然而，应该指出，存在其它备选，并且实施例不应该局限于递归最小平方算法的使用。递归最小平方算法在估计的文献中从标准结果中得出。该结果是

（等式25）

（等式26）

（等式27）

（等式28）

在上面，（等式25）按照协方差矩阵P(t)、回归向量

（等式22）和遗忘因子λ来计算更新增益K(t)。然后，在（等式26）中通过先前步骤即（等式22）和（等式23）的估计的信道参数

的向量乘法来计算信道预测

。使用上一个测量y(t)，然后在（等式27）中更新新的信道估计。最后，在（等式28）中更新协方差矩阵P(t)。

这完成了用于适配性信道增益预测的算法的描述。

图6是根据本文一些实施例的组合的流程图和信令方案。

动作601。无线装置10在信道上向无线电网络节点12传送信号。

动作602。无线电网络节点12使用第一采样描述符k ₁和第二采样描述符k ₂来预测信道的信道增益。k ₁指示第一瞬时采样频率，并且k ₂指示第二瞬时采样频率。第一采样描述符k ₁与第二采样描述符k ₂相比操作在不同的连续时间段上，因此，这些描述符反映变化的采样周期。预测的信道增益能够实现信道处置，诸如信道估计和/或链路适配（当在这些过程中使用预测的信道增益时）。

动作603。无线电网络节点12然后可在信道估计中使用预测的信道增益，例如进行SINR估计。

动作604。无线电网络节点12当执行链路适配时可使用信道估计，并且因此无线电网络节点12可基于预测的信道增益执行链路适配。

为了示出本文实施例的性能，选择具有5Hz多普勒频率的情况。采样速率是随机的。数据示出在图7中。图7示出非均匀的采样的数据，平均地使用所有样本的1/25，即，平均采样速率是40Hz。时间沿水平轴定义，并且具有噪声的功率[归一化的]沿竖直轴定义。

图8。预测的信道增益和实际信道增益呈现在顶部图中，而预测误差示出在底部图中。在顶部图中，时间沿水平轴定义，并且测量的和预测的功率[归一化的]沿竖直轴定义。在底部图中，时间沿水平轴定义，并且预测误差[归一化的]沿竖直轴定义。在预测的误差中存在一些尖峰，其是由于信道样本采用彼此靠太近而引起的。

信道测量实施例

在本文的一些实施例中，运行由（等式20）-（等式28）定义的算法的若干实例。两个算法的所有量都是独立的。算法的第一实例表示复信道增益的实部，并且它由这个量的测量所驱使。算法的第二实例表示复信道的虚部，并且它由这个量的测量所驱使。要指出，在此情况下，复信道在天线元件之间不同，因此每天线元件需要（等式20）-（等式28）的两个实例，即两个信道增益预测器。此实施例给出与当仅仅使用一个信道增益预测器时相比要更准确的更好结果。

功率测量实施例

在此实施例中，运行算法（等式20）-（等式28）的一个实例,一个信道增益预测器。算法表示信道功率，并且由这个量的测量所驱使。使用对于所有天线元件仅一个信道增益预测器，得到非复解决方案，但相比上面的解决方案，具有不那么准确的结果。

图9是描绘作为无线电网络节点12的示例的链路适配设备的框图。无线装置10向无线电网络节点12传送信号。例如，无线装置10中的UL物理层(UL PHY)为无线电网络节点12提供复信道系数，并向无线电网络节点12中的信道增益滤波器901提供分配大小。更进一步，从UL PHY向在无线电网络节点12的SINR估计器902提供干扰测量。在无线装置10的UL媒体访问控制层可向SINR估计器902提供功率余量报告（PHR）。这个PHR也可提供给信道增益滤波器901。在信道增益滤波器901中，执行上面描述的方法，得到预测的信道增益。这个预测的信道增益然后被馈送到SINR估计器902。SINR估计器902执行信道估计，得到对于可得到的PRB的SINR。这些可得到的PRB从链路适配器903被提供。链路适配器903从SINR估计器902获得SINR，并且还从无线电网络节点12内获得分组大小。链路适配器902然后基于估计的SINR以及因而预测的信道增益，确定用于传送的选择的PRB、TBS、以及MCS。

在本文的一些实施例中，可对方法和设备应用某些安全措施，以例如避免图8中的尖峰。这些安全措施充当安全网，以便为解决方案提供增强且鲁棒的性能来避免做出差的信道增益预测。

图10描绘了可被实现为图9中的信道增益滤波器901的部分的信道增益预测器布置以及其的方法的示例。

信道样本被馈送到无线电网络节点12中。无线电网络节点12可在速率限制模块1001更新速率限制或采样速率限制。如上面所提到的，当使用重传和分段（见表I）时，信道采样变成非均匀的。典型的情形是，VoLTE分组被分段成两段，并且在两个连续TTI中传送，并且下一传送在20ms或40ms后执行。传送将导致信道测量，并且由于分段传送之间的短时间，当例如在40ms后预测信道质量时任何测量噪声将被放大。避免这种噪声放大的方法是要限制馈送测量到一个或多个多速率信道增益预测器1002中所按照的速率。这个限制例如能以如下一些不同的方式完成：

a.当自最新样本时起的时间比指示阈值速率的阈值t_th1要长时，仅将信道样本馈送到多速率信道增益预测器。在时间上彼此靠太近的信道样本给出了大预测误差，见图8。

b.对在某一时间窗口内接收的信道样本进行平均，并且仅将平均的信道样本馈送到多速率预测器。

在测量被馈送到多速率信道增益预测器1002的情况下，多速率信道增益预测器1002根据本文实施例预测信道增益。

当适当时，无线电网络节点12可进一步落回到平均信道增益。当对于无线装置10的多普勒扩展是高的或者上行链路传送之间的时间是大的时候，信道自相关接近0。在这些情况下，优选的是落回到信道样本的信道增益的平均。这个平均的信道增益可在计算器1003中计算。

无线电网络节点12可进一步包括用于选择预测的信道增益或平均的信道增益的信道增益选择器1004。对于相比预测的信道增益而使用平均的信道增益的准则可基于来自根据在动作1010-1013中描述的选择过程的所述两种不同方法的估计的误差。

动作1010。无线电网络节点12（例如计算器1003）可通过对信道样本进行滤波来计算信道增益的平均。

动作1011。无线电网络节点12（例如信道增益选择器1004）可计算接收的信道样本（即先前信道样本的实际信道增益）与平均的信道增益之间的差异的大小(以dB为单位)。

动作1012。无线电网络节点12（例如信道增益选择器1004）可计算接收的信道样本（即先前信道样本的实际信道增益）与预测的信道增益之间的差异的大小（以dB为单位）。

动作1013。无线电网络节点12（例如信道增益选择器1004）可然后基于来自上面动作1011和1012的结果选择给出最小预期的误差的方法、预测或平均。

来自动作1013的输出可然后是用于计算用于上行链路传送的链路适配的SINR的信道增益预测。

现在将参考在图11中描绘的流程图描述根据一些实施例在无线电网络节点12中用于能够实现无线通信网络1中的无线装置10与无线电网络节点12之间信道的信道处置的方法动作。信道处置涵盖例如信道估计和链路适配。信道定义在连续时间中，并且信道的采样速率是非均匀的，例如，采样速率覆盖不同采样周期，诸如在上表I中不同状态的五个测量速率。在一些实施例中执行的动作以虚线框标记。

动作1100。无线电网络节点12可当采样速率低于阈值速率时，将信道样本馈送到执行预测的多速率预测器中。因此，无线电网络节点12将采样的速率限制成在阈值速率以下。当采样速率等于或大于阈值速率时，无线电网络节点12替代地可对信道样本求平均以获得平均的信道增益估计。即，当条件被满足时，无线电网络节点12替代地可对信道样本的信道增益求平均，以获得平均的信道增益估计。

动作1101。无线电网络节点12使用指示第一瞬时采样频率的第一采样描述符和指示第二瞬时采样频率的第二采样描述符来预测信道增益。第一采样描述符与第二采样描述符相比操作在不同的连续时间段上。预测的信道增益能够实现信道处置。无线电网络节点12可通过由线性预测获得信道增益来预测信道增益，其中连续时间估计的参数向量与使用反映变化的采样周期的第一和第二采样描述符来获得的回归向量相乘。

在时间t的预测的信道增益

由下式定义：

其中

是在时间t的回归向量；

是在考虑第二采样描述符时的信道估计；以及

c(t)是该预测的参数独立部分。

回归向量

可被定义为：

其中h是基础采样周期；以及

y是测量的信道增益。

该预测的参数独立部分c(t)可被定义为：

其中h是基础采样周期；以及

y是测量的信道增益。

信道可按照参数向量（作为连续时间估计的参数向量）定义为：

其中

是连续时间参数。

信道可在支持分组的分段和重传，并且可附加地或备选地支持非连续接收。信道可用于携带VoLTE分组。

动作1102。无线电网络节点12可然后使用预测的信道增益来执行信道估计。例如动作11021，无线电网络节点12可为信道估计来测量信道上的功率，或者动作11022，无线电网络节点12可为信道估计来测量复信道增益的实部和复信道增益的虚部。为了选择在信道估计中使用的信道增益，无线电网络节点12可通过对信道样本进行滤波来计算信道增益的平均；计算接收的信道样本与计算的信道增益的平均之间的差异的第一大小；计算接收的信道样本与预测的信道增益之间的差异的第二大小；以及基于计算的第一和第二大小选择曾给出最小预期误差的预测的信道增益或计算的信道增益的平均。

动作1103。无线电网络节点12可进一步使用预测的信道增益来执行链路适配。

本文的实施例提供了如下解决方案，其中预测的信道增益更靠近实际信道增益，导致VoLTE能力增大—每小区更多用户；VoLTE性能增强—对于用户更好的音频质量；低实现复杂性—每无线装置一个或两个多速率预测器；和/或高信道跟踪带宽—所有数据由一个或两个多速率预测器合并。

为了执行本文公开的方法，提供了无线电网络节点12。图12是描绘用于能够实现无线通信网络1中无线装置10与无线电网络节点12之间信道的信道处置的无线电网络节点12的框图。信道定义在连续时间中，并且信道的采样速率是非均匀的。

无线电网络节点12配置成使用指示第一瞬时采样频率的第一采样描述符和指示第二瞬时采样频率的第二采样描述符来预测信道增益。第一采样描述符与第二采样描述符相比操作在不同的连续时间段上，该预测的信道增益能够实现信道处置。无线电网络节点12可进一步配置成通过由线性预测获得信道增益来预测信道增益，其中无线电网络节点12配置成将连续时间估计的参数向量与使用反映变化的采样周期的第一和第二采样描述符而获得的回归向量相乘。无线电网络节点12可进一步配置成根据下式预测在时间t的信道增益

：

其中

是在时间t的回归向量，

是在考虑第二采样描述符时的信道估计；以及

是该预测的参数独立部分。

回归向量

可被定义为：

其中h是基础采样周期，

以及y是测量的信道增益。

该预测的参数独立部分

可被定义为：

其中h是基础采样周期；以及

y是测量的信道增益。

其中

是连续时间参数。

无线电网络节点12可进一步配置成使用预测的信道增益来执行信道估计。然后，无线电网络节点12可进一步配置成为信道估计测量信道上的功率，或者无线电网络节点12可进一步配置成为信道估计测量复信道增益的实部和复信道增益的虚部。

无线电网络节点12可进一步配置成使用预测的信道增益来执行链路适配。

无线电网络节点12可进一步配置成，当采样速率低于阈值速率时，将信道样本馈送到执行预测的多速率预测器中。无线电网络节点12可进一步配置成：当采样速率等于或大于阈值速率时，替代地对信道样本求平均以获得平均的信道增益估计。

无线电网络节点12可进一步配置成通过对信道样本进行滤波来计算信道增益的平均；计算接收的信道样本与计算的信道增益的平均之间的差异的第一大小；计算接收的信道样本与预测的信道增益之间的差异的第二大小；以及基于计算的第一和第二大小选择曾给出最小预期误差的预测的信道增益或计算的信道增益的平均。

无线电网络节点12可包括处理电路1201。无线电网络节点12可进一步包括预测模块1202，例如信道增益滤波器901。预测模块1202和/或处理电路1201可配置成使用指示第一瞬时采样频率的第一采样描述符和指示第二瞬时采样频率的第二采样描述符来预测信道增益。第一采样描述符与第二采样描述符相比操作在不同的连续时间段上，该预测的信道增益能够实现信道处置。预测模块1202和/或处理电路1201可进一步配置成通过由线性预测获得信道增益来预测信道增益，其中预测模块1202和/或处理电路1201配置成将连续时间估计的参数向量与使用反映变化的采样周期的第一和第二采样描述符而获得的回归向量相乘。预测模块1202和/或处理电路1201可进一步配置成根据下式预测在时间t的信道增益

：

其中

是在时间t的回归向量，

是在考虑第二采样描述符时的信道估计；以及

是该预测的参数独立部分。

回归向量

可被定义为：

其中h是基础采样周期，

以及y是测量的信道增益。

该预测的参数独立部分c(t)可被定义为：

其中h是基础采样周期；以及

y是测量的信道增益。

其中

是连续时间参数。

更进一步，无线电网络节点12可包括信道估计模块1203，例如SINR估计器902。信道估计模块1203和/或处理电路1201可配置成使用预测的信道增益来执行信道估计。然后，信道估计模块1203和/或处理电路1201可进一步配置成为信道估计测量信道上的功率，或者信道估计模块1203和/或处理电路1201可进一步配置成为信道估计测量复信道增益的实部和复信道增益的虚部。

无线电网络节点12可包括链路适配模块1204，例如调度器和/或链路适配器903。链路适配模块1204和/或处理电路1201可配置成使用预测的信道增益来执行链路适配。

无线电网络节点12可包括馈送模块1205。馈送模块1205和/或处理电路1201可进一步配置成，当采样速率低于阈值速率时，将信道样本馈送到执行预测的多速率预测器中。无线电网络节点12可包括求平均模块1206。求平均模块1206和/或处理电路1201可进一步配置成：当采样速率等于或大于阈值速率时，替代地对信道样本求平均以获得平均的信道增益估计。

无线电网络节点12可进一步包括计算模块1207和选择模块1208。计算模块1207和/或处理模块1201可配置成通过对信道样本滤波来计算信道增益的平均，并且计算接收的信道样本与计算的信道增益的平均之间的差异的第一大小。计算模块1207和/或处理模块1201可进一步配置成计算接收的信道样本与预测的信道增益之间的差异的第二大小。选择模块1208和/或处理电路1201可配置成基于计算的第一和第二大小来选择曾给出最小预期误差的预测的信道增益或计算的信道增益的平均。

无线电网络节点12进一步包括存储器1209。存储器1209包括一个或多个单元以用于存储有关诸如信道增益、预测的信道增益、信道估计、SINR、平均信道增益、链路适配值、当被执行时执行本文公开的方法的应用以及类似内容的数据。

根据本文中描述的实施例用于无线电网络节点12的方法可借助于例如计算机程序1210或计算机程序产品实现，计算机程序产品包括指令，即软件代码部分，其当在至少一个处理器上执行时促使所述至少一个处理器实行本文描述的动作（如由无线电网络节点12所执行的）。计算机程序1210可存储在计算机可读存储介质1211（例如盘或类似物）上。其上已存储计算机程序的计算机可读存储介质1211可包括指令，所述指令当在至少一个处理器上执行时促使所述至少一个处理器实行本文描述的动作（如由无线电网络节点12所执行的）。在一些实施例中，计算机可读存储介质可以是非暂态计算机可读存储介质。

如由熟悉通信设计的人员将迅速理解的是，功能部件或模块可使用数字逻辑和/或一个或多个微控制器、微处理器或其它数字硬件来实现。在一些实施例中，各种功能中的若干或所有功能可一起实现，诸如在单个专用集成电路（ASIC）中，或者在其之间具有适当硬件和/或软件接口的两个或更多分开的装置中。若干功能可实现在例如与无线电接入网络节点的其它功能组件共享的处理器上。

备选地，论述的处理部件的其中若干功能元件可通过专用硬件的使用被提供，而其它的被提供有与适当软件或固件相关联的用于执行软件的硬件。因此，如本文所使用的术语“处理器”或“控制器”并不排他地指能够执行软件的硬件，并且可隐式地包含且不限于：数字信号处理器（DSP）硬件、用于存储软件的只读存储器（ROM）、用于存储软件和/或程序或应用数据的随机存取存储器、以及非易失性存储器。还可包含其它常规和/或定制的硬件。通信接收器的设计者将领会到在这些设计选择中成本、性能、和维护的固有权衡。

将领会到的是，前面描述和附图呈现本文教导的方法和无线电节点的非限制示例。如此，本文教导的无线电节点和技术不受前面描述和附图的限制。相反，本文的实施例仅受随附权利要求及其合法等同物的限制。

Claims

1.一种由无线电网络节点（12）执行的方法，所述无线电网络节点（12）用于能够实现无线通信网络（1）中无线装置（10）与所述无线电网络节点（12）之间信道的信道处置，其中所述信道被定义在连续时间中，并且所述信道的采样速率是非均匀的，所述方法包括：

-使用指示第一瞬时采样频率的第一采样描述符和指示第二瞬时采样频率的第二采样描述符来预测(602,1101)信道增益，其中所述第一采样描述符与所述第二采样描述符相比操作在不同的连续时间段上，其中所预测的信道增益能够实现信道处置，

其中在时间t的所预测的信道增益

由下式定义：

其中

是在时间t的回归向量；

是在考虑所述第二采样描述符时的信道估计；

h是基础采样周期；

k ₂是所述第二采样描述符；以及

是所述预测的参数独立部分，

其中所述回归向量

被定义为：

其中k ₁是所述第一采样描述符；

以及y是测量的信道增益，

并且其中所述预测的所述参数独立部分

被定义为：

。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述预测(602,1101)所述信道增益包括通过线性预测获得所述信道增益，其中连续时间估计的参数向量与使用反映变化的采样周期的所述第一采样描述符和所述第二采样描述符而获得的回归向量相乘，

并且其中所述信道按照作为所述连续时间估计的参数向量的参数向量被定义为：

其中a ₁和a ₂是连续时间参数。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述信道支持分组的分段和重传。

4.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述信道支持非连续接收。

5.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述信道用于携带长期演进LTE上语音的分组。

6.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，还包括：

-使用所预测的信道增益来执行(603,1102)信道估计。

7.根据权利要求6所述的方法，还包括：

-测量（11021）用于所述信道估计的所述信道上的功率。

8.根据权利要求6所述的方法，还包括：

-测量(11022)用于所述信道估计的复信道增益的实部和所述复信道增益的虚部。

9.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，还包括：

-使用所预测的信道增益来执行(604,1103)链路适配。

10.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，当所述采样速率低于阈值速率时，所述方法还包括：

-将信道样本馈送（1100）到执行所述预测的多速率预测器中。

11.根据权利要求10所述的方法，当所述采样速率等于或大于所述阈值速率时，所述方法还包括：替代地对所述信道样本求平均以获得平均的信道增益估计。

12.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，还包括：

-通过对信道样本进行滤波来计算(1010)所述信道增益的平均；

-计算(1011)接收的信道样本与所计算的所述信道增益的平均之间的差异的第一大小；

-计算(1012)所述接收的信道样本与所预测的信道增益之间的差异的第二大小；以及

-基于所计算的第一大小和第二大小来选择（1013）曾给出最小预期误差的所预测的信道增益或所计算的所述信道增益的平均。

13.一种无线电网络节点（12），所述无线电网络节点（12）用于能够实现无线通信网络（1）中无线装置（10）与所述无线电网络节点（12）之间信道的信道处置，其中所述信道被定义在连续时间中，并且所述信道的采样速率是非均匀的，所述无线电网络节点（12）配置成：

使用指示第一瞬时采样频率的第一采样描述符和指示第二瞬时采样频率的第二采样描述符来预测信道增益，其中所述第一采样描述符与所述第二采样描述符相比操作在不同的连续时间段上，并且其中所预测的信道增益能够实现信道处置，

所述无线电网络节点(12)还配置成根据下式预测在时间t的信道增益

：

其中

是在时间t的回归向量；

是在考虑所述第二采样描述符时的信道估计；

h是基础采样周期；

k ₂是所述第二采样描述符；以及

是所述预测的参数独立部分，

其中所述回归向量

被定义为：

其中k ₁是所述第一采样描述符；

以及y是测量的信道增益，

并且其中所述预测的所述参数独立部分

被定义为：

。

14.根据权利要求13所述的无线电网络节点(12)，其中所述无线电网络节点（12）还配置成通过以下操作来预测所述信道增益：通过线性预测获得所述信道增益，其中所述无线电网络节点（12）还配置成将连续时间估计的参数向量与使用反映变化的采样周期的所述第一采样描述符和所述第二采样描述符而获得的回归向量相乘，

其中a ₁和a ₂是连续时间参数。

15.根据权利要求13-14中任一项所述的无线电网络节点(12)，其中所述信道支持分组的分段和重传。

16.根据权利要求13-14中任一项所述的无线电网络节点(12)，其中所述信道支持非连续接收。

17.根据权利要求13-14中任一项所述的无线电网络节点(12)，其中所述信道用于携带长期演进LTE上语音的分组。

18.根据权利要求13-14中任一项所述的无线电网络节点(12)，还配置成：

使用所预测的信道增益来执行信道估计。

19.根据权利要求18所述的无线电网络节点(12)，还配置成：

测量用于所述信道估计的所述信道上的功率。

20.根据权利要求18所述的无线电网络节点(12)，还配置成：

测量用于所述信道估计的复信道增益的实部和所述复信道增益的虚部。

21.根据权利要求13-14中任一项所述的无线电网络节点(12)，还配置成：

使用所预测的信道增益来执行链路适配。

22.根据权利要求13-14中任一项所述的无线电网络节点(12)，还配置成：当所述采样速率低于阈值速率时，

将信道样本馈送到执行所述预测的多速率预测器中。

23.根据权利要求22所述的无线电网络节点(12)，还配置成：当所述采样速率等于或大于所述阈值速率时，

替代地对所述信道样本求平均以获得平均的信道增益估计。

24.根据权利要求13-14中任一项所述的无线电网络节点(12)，还配置成：

通过对信道样本进行滤波来计算所述信道增益的平均；

计算接收的信道样本与所计算的所述信道增益的平均之间的差异的第一大小；

计算所述接收的信道样本与所预测的信道增益之间的差异的第二大小；以及

基于所计算的第一大小和第二大小来选择曾给出最小预期误差的所预测的信道增益或所计算的所述信道增益的平均。