CN1829373A - 传输方法、基站收发信机、基站控制器、移动终端和网络 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在单频多小区移动网络中利用通过OFDM时频网格中的导频子网格的导频(PILOT)实现的信道估计来进行来自或发往移动终端(MT)的OFDM数据传输的方法，其中移动网络的不同小区的导频子网格的位置是随机分布的或伪随机分布的。本发明还涉及用于实现该方法的基站收发信机、基站控制器、移动终端和移动网络。

Description

传输方法、基站收发信机、基站控制器、移动终端和网络
相关专利的交叉引用
本发明基于优先的欧洲专利申请EP 05290465.3，在此通过引用的方式包含其内容。
技术领域
本发明涉及一种用于在单频多小区移动网络中利用通过OFDM(OFDM为正交频分复用)时频网格(time-frequency grid)的导频子网格的导频实现的信道估计来进行OFDM数据传输的方法，其中移动网络的不同小区的导频子网格的位置是随机分布的或伪随机分布的；本发明还涉及一种基站收发信机，其包括用于在单频多小区移动网络中利用通过OFDM时频网格中的导频子网格的导频实现的信道估计来进行来自或发往移动终端的数据传输的装置，其中移动网络的不同小区的导频子网格的位置是随机分布的或伪随机分布的；本发明还涉及一种用于在单频多小区移动网络中进行无线资源管理的基站控制器，其中该基站控制器包括用于根据所述导频子网格在所述移动网络的OFDM时频网格中的随机分布位置或伪随机分布位置将这些导频子网格分配给所述移动网络的小区的装置；本发明还涉及一种用于在单频多小区移动网络中进行OFDM数据传输的移动终端，其中该移动终端包括用于接收关于导频子网格的伪随机位置的信息的装置和用于评价所述信息以确定所述位置的装置；并且本发明还涉及一种移动网络，包括移动终端、至少一个基站收发信机和至少一个基站控制器，所述至少一个基站收发信机包括用于在单频多小区移动网络中利用通过OFDM时频网格中的导频子网格的导频实现的信道估计来进行来自或发往移动终端的数据传输的装置，其中移动网络的不同小区的所述导频子网格的位置是随机分布的或伪随机分布的，并且该至少一个基站控制器用于在单频多小区移动网络中进行无线资源管理，其中该基站控制器包括用于根据导频子网格在所述移动网络的OFDM时频网格中的随机分布位置或伪随机分布位置将这些导频子网格分配给移动网络的小区的装置。
背景技术
例如，对于3GPP(第三代合作方案)无线接入网络中的空中接口的未来发展而言，对于例如根据IEEE 802.11a标准的无线局域网(WLAN)而言或者对于第四代空间接口而言，OFDM空中接口(airinterface)将变得越来越重要。
在OFDM传输中，将时频图案分配给移动终端。不同的小区可以具有不同的时频图案，以便在小区之间不必进行或可以不进行任何干扰协调。
给定许可的带宽，网络提供商为所有用户提供的例如用于“WEB冲浪”(WEB surfing)或视频流的传输容量必须尽可能高以便满足尽可能多的用户。另外，用户体验到的服务质量以及服务的覆盖也是用户要求的重要特性。因此，OFDM还应工作于小区边界上。
对于OFDM传输，应当使不同小区的频率重用因子为1，以便提高带宽利用率而又不因为小区间干扰而降低服务质量。
在频率重用因子为1的蜂窝系统中，小区边界上的信干比(signalto interference ratio)接近因子1dB或0dB，因此不能保持从基站到移动终端的有用传输。因此，在CDMA系统(CDMA为码分多址)中，利用除来自服务小区的基本码之外的来自相邻小区的不同的码来引入软切换(soft handover)。此外，两个小区使用不同地扰乱(scramble)的导频信号。对于采用高速下行链路分组接入(HSDPA)的分组传输来说，不采用这种解决方案就会使HSDPA传输的覆盖减小为小区区域的一小部分。
在OFDM传输中，将时频图案而非CDMA系统中的码分配给移动终端。在OFDM传输中，与CDMA传输相比，可以规划并避免干扰。对于对不同的基站不提供不同的扰码的OFDM传输来说，小区边界上的问题也必须得到解决。为解决这个问题，将时频图案或频率图案分配给用户，并且可以协调所造成的小区间干扰。
为对干扰进行协调，频率图案必须与相邻小区中的频率图案相同，而相邻小区中的导频子网格则应当不同以实现信道估计。
一般来说，为了实现两个小区的干扰区域中的信道估计，假定导频和信令符号具有比数据符号更高的能量，这使得即使服务小区的导频落到与干扰小区的数据符号相同的子载波频率上也能实现信道估计。
但是，作为结果，干扰小区的导频一定不能降到相同的子载波频率上。因此，必须使相邻小区的导频子网格不同。
本发明的目的是提供一种用于在单频多小区移动网络中进行OFDM数据传输的方法，这种传输利用频率重用和通过导频子网格的导频实现的信道估计来进行且不需要针对导频进行小区规划。
发明内容
利用根据权利要求1所述的方法、根据权利要求4所述的基站收发信机、根据权利要求7所述的基站控制器、根据权利要求9所述的移动终端和根据权利要求10所述的移动网络，可以实现本发明的目的。
本发明的主要思想在于，OFDM时频网格中的导频子网格的位置由用于每个小区的随机序列或伪随机序列给定。
由于每个相邻小区的导频子网格的(伪)随机位置应当是不同的，因此(伪)随机序列应当是小区特定的或者对每个小区具有时间移位。
假定导频子载波频率范围为p，则有p-1个可能的导频子网格移位不会与相邻小区的导频子网格发生冲突。因此，本发明思想是对于不同步的小区，使冲突的概率低至大约1/p。
此外，如果在代表OFDM符号周期中的所有子载波频率中的多个子载波频率的一个OFDM符号中有一个冲突发生，在之前和之后的OFDM符号中都没有发生冲突，则是可以容许的。因此，可以根据相邻的OFDM符号进行外插或内插来实现信道估计。
现在，两个冲突前后接连发生的概率非常低，以至于这种事件只会引起数据块错误率的不显著上升。由于数据块错误是永远不能排除的，因此这种技术没有什么原理上的问题。
可以从从属权利要求和以下描述中总结出本发明的其他进步。
附图说明
下面将参考附图对本发明进行进一步说明。
图1示意性地示出了移动终端MT在小区边界上的干扰情形，基站收发信机BTS A为该移动终端MT提供服务，并且基站收发信机BTS B对该移动终端MT进行干扰；
图2示意性地示出了将OFDM时频网格的子载波频率分配给导频和信令符号；
图3示意性地示出了用于执行根据本发明的OFDM数据传输方法的OFDM时频网格的不同频率图案的导频的随机分配。
具体实施方式
根据本发明的移动网络包括移动终端、根据本发明的至少一个基站收发信机和根据本发明的至少一个基站控制器。
每个所述移动终端连接到所述至少一个基站收发信机中的一个基站收发信机，并且所述至少一个基站收发信机中的每个基站收发信机依次连接到所述至少一个基站控制器中的一个基站控制器。
所述移动终端包括用于在移动网络中进行OFDM传输的移动终端的功能性，即可以通过基站收发信机将这些移动终端连接到移动网络。
在一个优选实施例中，所述移动终端包括用于接收关于导频子网格的伪随机位置的信息的装置和用于评价所述信息以便确定所述位置的装置。
根据本发明的基站收发信机包括移动网络的基站收发信机的功能性，即所述基站收发信机为移动终端提供连接到移动网络的可能性。此外，该基站收发信机包括用于在单频多小区移动网络中利用通过导频子网格的导频实现的信道估计并利用移动网络的不同小区的OFDM时频网格中的导频子网格的位置来进行来自或发往移动终端的数据传输的装置，这些导频子网格的位置是随机分布的或伪随机分布的。
在一个优选实施例中，该基站收发信机包括用于向所述移动终端发送关于导频子网格的伪随机位置的信息的装置。
根据本发明的基站控制器包括移动网络的基站控制器的功能性，即该基站控制器控制无线资源并执行切换程序。此外，基站控制器包括用于根据导频子网格在OFDM时频网格中的随机分布位置或伪随机分布位置将这些导频子网格分配给移动网络的小区的装置。
下面，通过示例并参考附图1～3对根据本发明的方法进行详细的描述。
时下，在很多环境中(例如在3GPP技术规范小组(TSG)无线接入网(RAN1)中)都在讨论正交频分复用(OFDM)无线系统。如同当前的宽带码分复用接入(WCDMA)那样，这种无线系统应当是一种单一频率的网络。
如图1所示，在单频OFDM网络中，存在两个小区重叠的区域，其特征是受到相邻基站收发信机的强干扰。在这些区域中，必须可以通过从两个基站收发信机BTS A和BTS B发送到移动终端MT的导频和信令来进行信道均衡。
通常，基站收发信机BTS A和BTS B不是时间同步的。作为需要将导频置于与相邻小区不同的子载波频率上的小区规划的解决方案的替代，需要一种不需要小区规划的解决方案。
为了在两个小区的干扰区域中实现信道估计，还要假定导频和信令符号比数据符号具有更高的能量，这使得即使服务小区的导频落到与干扰小区的数据符号相同的子载波频率上，也可以实现信道估计。
数据帧单元也称为TTI间隔(传输时间间隔)，其包括例如2ms的一个时间间隔中的s＝12个OFDM符号。每个OFDM符号沿频率轴具有例如704个有用的子载波频率。如图2所示，为了实现用户复用，这种TTI间隔中的时频图案必须定义为时域点的不相连子集。在此，将OFDM时频网格的子载波频率示出为沿着频率轴f的平行直线，并且同样将沿着TTI间隔标号从0到11的时间轴t的OFDM符号的位置示出为平行直线。OFDM时频网格中的圆点表示导频，叉号表示信令符号。虚线矩形框内的子载波频率属于分配给一个用户的一个时频图案FP。
尽管所提出的原理同样可以应用于一般的时频图案，但下面将针对单纯的频率图案来进一步描述该原理。这样做一方面是为了易于理解，另一方面是由于基站收发信机通常是不同步的，并且由于协调干扰通常是一个目标，因此只有在用于TTI间隔的所有OFDM符号的时间上对子载波频率进行分配的单纯的频率图案才能使用。
现在，导频子网格通常是范围为p的导频子载波频率的网格。下面，将导频和信令符号一并处理，并且为简单起见全都称为导频，因此在图2中，导频子网格的范围p为p＝12。如果导频子载波频率落到频率图案的子载波频率上，则从频率图案中去掉相应的子载波频率。现在，频率图案必须定义为使得对于导频子网格的任何移位，这种子载波频率损失都同样地分布在所有频率图案上。
此外，不同的小区需要导频子网格的不同的移位以在干扰区域实现作为本发明的任务的操作。
对于TTI间隔的每个OFDM符号，可以改变导频子网格的移位或位置。因此，每个OFDM符号的导频移位定义了导频图案，即特定小区(例如小区A)的TTI间隔中的导频子载波时频位置的集合。
于是，小区B的每个OFDM符号的导频移位定义了小区B的导频图案。理想地，相邻小区的所有导频子网格不应发生冲突，即相邻小区的导频图案应当是不相连的或正交的。
现在，本发明使得移动网络的不同小区的导频子网格在OFDM时频网格中的位置是随机分布的或伪随机分布的。
由于每个相邻小区的导频子网格的位置应当不同，因此位置的伪随机序列应当是小区特定的或对于每个小区具有时间移位的。
如果导频子载波的范围为p，则有p-1个可能的导频子网格移位不会与相邻小区的导频子网格发生冲突。因此，本发明思想是对于不同步的小区，使冲突的概率低至大约1/p。
此外，如果一个OFDM符号中有一个冲突发生，在之前和之后的OFDM符号中都没有发生冲突，则是可以容许的。因此，可以根据相邻的OFDM符号进行外插或内插来实现信道估计。
本原理对信令信息同样成立。在具有类似于导频子网格或与导频子网格交织的高能QAM(QAM＝正交幅度调制)符号的网格上还传送共享信令信息的情况下，两个小区的网格之间的这种冲突由信道编码的冗余来补偿。
总之，相邻小区的导频或信令符号的单独的冲突是可以容许的。
现在，两个冲突前后接连发生的概率非常低，以至于这种事件只会引起数据块错误率的不显著上升。由于数据块错误是永远不能排除的，因此这种技术没有什么原理上的问题。
在一个优选实施例中，为了便于移动终端MT中的信号接收，可使伪随机序列对移动终端MT来说是已知的。例如，这可以通过采用移位寄存器来完成，该移位寄存器具有对在小区中生成伪随机序列和种子的定期信令的反馈，以便在呼叫建立时该种子是已知的。
以上描述的技术适用于不同步的小区和较大的导频范围。
在另一种实施例中，如果至少某些基站收发信机可以是同步的，那么对于这些同步的基站收发信机，将有可能引入小区规划。在此情况下，这些基站收发信机都将使用导频子网格的相同的同步随机位置或同步伪随机位置再加上小区特定频移。在相邻小区中将所述小区特定频移规划为不同，以便在所有的干扰区域中，都绝不会发生导频子网格的冲突。根据本发明的基站控制器将导频子网格的这些相同的同步随机位置或同步伪随机位置加上小区特定频移分配给移动网络的小区。
将所提出的技术推广为一般原理，这意味着单频OFDM网络可以不需要同步或小区规划而进行工作，但是如果可以进行同步和小区规划，则在某种程度上可以提高性能。
为了详述本发明，在图2中，示出了一个导频子网格，其导频范围p＝12且频率图案FP包括12个连续OFDM符号中的11个相邻子载波。如上所述，由于已经有704个有用的子载波频率可用，并且由于64×11＝704，因此有64个这种频率图案FP可用。
现在，由于该导频落在(hit)每个OFDM符号中，因此占用一个数据子载波频率，但是还剩下至少10个子载波频率。因此，在具有12个OFDM符号的TTI间隔中，频率图案FP始终包括10×12＝120个传输可用的QAM符号。很容易看出，无论导频移位如何，即无论为特定小区所选的导频子网格如何，这一点都成立。
图2中示出的例子是频率选择性的频率图案FP的例子。如果改为以梳状模式构造具有11个子载波频率的频率不同的频率图案FP，则同样可以获得相同的特性。在此情况下，频率图案FP的子载波频率以这样的方式分布，即子载波频率的位置(模12)经过从0到11的整个范围。关于在此情况下由导频去掉子载波频率，频率不同的频率图案FP可以实现相同的特性并说明了本发明的作用。
在另一个实施例中，尽量构造用于长期分配给固定用户的低速率频率图案，再次假定导频范围即导频周期为p＝12。此外，TTI间隔应包括s＝3个OFDM符号。为了实现低速率频率图案，现在提出限制导频子网格从一个OFDM符号到下一个OFDM符号的移位。如图3所示，频率图案应当只包括4个相邻子载波频率。在此，沿着频率轴f示出了对频率图案FP0、FP1和FP2进行的子载波频率分配。4个相邻的子载波频率属于每个频率图案FP0、FP1和FP2。沿着时间轴t，示出了一个TTI间隔的3个OFDM符号S0、S1和S2。将下面要说明的(伪)随机分布的具有受限移位的导频示出为圆点。
由于三个频率图案FP0、FP1和FP2一共有12个子载波频率并且由于导频范围为p＝12，现在必须一起考虑这三个频率图案以估算导频位置的数目。现在，第一个OFDM符号S0中的导频移位或导频位置是不受限的。但是，在第二个OFDM符号S1中，导频不能再次落在相同频率图案FP0内，因此在频率图案FP1和FP2中只剩下8个导频移位或导频位置是可能的。最后，在第三个OFDM符号S2中，导频不能再落在两个频率图案FP0和FP2内，因此在频率图案FP1中只剩下4个导频移位或导频位置是可能的并且该导频必须位于频率图案FP1中。
现在，这种对移位的限制确保了在每个TTI间隔中只会有一个导频落在每个频率图案FP0、FP1和FP2内，并且在每个频率图案中有4×3-1＝11个子载波可以用于传输。假定对0.5ms的TTI间隔进行QPSK调制(QPSK＝正交相移键控)，这仍将得到(11×2bits)/(0.5ms)＝44kbit/s的原始数据速率。
一般来说，这种导频位置的限制还可以仅在一个或几个OFDM符号中执行，并且对于这些OFDM符号，导频只能位于这些频率图案中在当前的传输时间间隔内具有数量最少的导频的一个频率图案中。
显然，在影响数据块错误率(BLER)的随机分配中，这种限制会对两个相邻小区的两个导频子网格发生冲突的概率产生影响。此外，应当记住，两个小区是不同步的。对于具有较高数据块错误率的多小区方案，这个结果可望被容许。此外，根据所给出的原理，还可以对实施例进行修改以获得冲突概率的期望值。
根据本发明的基站收发信机限制了根据上述方法的导频的(伪)随机分布位置。

Claims (10)

1.一种用于在单频多小区移动网络中利用通过OFDM时频网格中的导频子网格的导频实现的信道估计来进行来自或发往移动终端的OFDM数据传输的方法，其中所述移动网络的不同小区的所述导频子网格的位置是随机分布的或伪随机分布的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中如果所述移动网络的至少两个基站收发信机是同步的，则在对应于该至少两个基站收发信机的小区中使用所述导频子网格的相同的同步随机位置或同步伪随机位置再加上小区特定频移，在相邻小区之间的所述小区特定频移被规划为互不同。
3.根据权利要求1所述的方法，其中由于所述OFDM时频网格的若干相邻频率图案占用的频率范围不大于所述导频子网格的周期，因此对于传输时间间隔的至少一个OFDM符号，所述导频只能位于这些频率图案中在当前的传输时间间隔内具有数量最少的导频的一个频率图案。
4.一种基站收发信机，包括用于在单频多小区移动网络中利用通过OFDM时频网格中的导频子网格的导频实现的信道估计来进行来自或发往移动终端的数据传输的装置，其中所述移动网络的不同小区的所述导频子网格的位置是随机分布的或伪随机分布的。
5.根据权利要求4所述的基站收发信机，其中所述基站收发信机包括用于向所述移动终端发送关于所述导频子网格的所述伪随机位置的信息的装置。
6.根据权利要求4所述的基站收发信机，其中由于所述OFDM时频网格的若干相邻频率图案占用的频率范围不大于所述导频子网格的周期，因此对于传输时间间隔的至少一个OFDM符号，所述导频只能位于这些频率图案中在当前的传输时间间隔内具有数量最少的导频的一个频率图案。
7.一种用于在单频多小区移动网络中进行无线资源管理的基站控制器，其中所述基站控制器包括用于根据所述导频子网格在所述移动网络的OFDM时频网格中的随机分布位置或伪随机分布位置将这些导频子网格分配给所述移动网络的小区的装置。
8.根据权利要求7所述的基站控制器，其中所述基站控制器包括用于将所述导频子网格的相同的同步随机位置或同步伪随机位置加上小区特定频移分配给所述移动网络的小区。
9.一种用于在单频多小区移动网络中进行OFDM数据传输的移动终端，其中所述移动终端包括用于接收关于所述导频子网格的所述伪随机位置的信息的装置和用于评价所述信息以确定所述位置的装置。
10.一种单频多小区移动网络，包括移动终端、至少一个基站收发信机和至少一个基站控制器，所述至少一个基站收发信机包括用于在单频多小区移动网络中利用通过OFDM时频网格中的导频子网格的导频实现的信道估计来进行来自或发往移动终端的数据传输的装置，其中所述移动网络的不同小区的所述导频子网格的位置是随机分布的或伪随机分布的，并且所述至少一个基站控制器用于在单频多小区移动网络中进行无线资源管理，其中该基站控制器包括用于根据所述导频子网格在所述移动网络的OFDM时频网格中的随机分布位置或伪随机分布位置将这些导频子网格分配给所述移动网络的小区的装置。
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