CN1868146A - 用于运行无线电通信系统的方法、无线电通信系统的接收站和发射站 - Google Patents

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Abstract

无线电通信系统的接收站MS经由第一传输信道C1接收来自发射站BS的信号S1。由接收站MS确定第一传输信道C1的信道参数P。从接收站MS经由第二传输信道C2要传输到发射站BS的第一数据符号D1的参数α根据所述信道参数P被调整，以便将第一传输信道C1的信道参数P通知所述发射站BS。

Description

用于运行无线电通信系统的方法、无线电 通信系统的接收站和发射站
本发明涉及一种运行无线电通信系统的方法以及这种无线电通信系统的接收站和发射站。
在无线电通信系统中，信号以电磁波形式在空中传输。在空中传输时由于各种影响出现传输信号的失真。由于该失真，在接收站上接收的信号与由相应的发射站发射的信号有偏差。
当今在无线电通信系统的所谓的MIMO(多输入多输出)天线的领域中进行着大量的研究工作。在此，发射方和接收方都分别具有多个天线。MIMO技术例如可以被用于空间多路复用或用于实现分集增益。MIMO能够显著提高无线电系统的效能、例如频谱效率。然而，所述效率取决于信息的准确度，所述信息涉及在发射方与接收方之间沿两个传输方向的传输信道。为了达到最好的结果，既需要关于在其中一个传输方向上的传输信道的信息，又需要关于在其中另一个传输方向上的传输信道的信息。因为在MIMO系统中使用许多发射天线和接收天线并且分别在天线对之间构造分离的具有各自单独的传输特性的传输信道，所以在这种系统中需要知道大量信道之一的传输特性。因此，信道的数量也很多，因为对于高效的算法必须已知从每个发射天线到每个接收天线的传输函数，亦即在天线之间的干扰。
在针对两个传输方向使用相同频带的无线电系统中，能够根据其中一个传输方向上的信道的特性推断出其中另一个传输方向上的信道的特性。如果与此相反在每个传输方向上使用不同的频率，则信道特性可能显著不同，致使该方法是不可能的。
为了将关于在发射方与接收方之间的传输信道的信息通知发射方，那么可以在接收方基于由其接收的信号来生成相应的信息，并且接着将所述信息传送到发射方。然而，这会要求为传输该信息而提供额外的传输容量。
此外，在快速变化的无线电信道的情况下，必须非常频繁地传送所述信息。
本发明所基于的任务是，利用尽可能少的花费来从接收站向发射站传送关于传输信道特性的相应的信息。
该任务利用依照权利要求1的方法以及利用依照并列的权利要求的接收站和发射站来解决。本发明的有利的扩展和改进是从属权利要求的主题。
所述的用于运行无线电通信系统的方法规定，接收站经由第一传输信道接收来自发射站的信号。由所述接收站确定第一传输信道的信道参数。根据所述信道参数调整从所述接收站经由第二传输信道要传输到所述发射站的第一数据符号的参数，以便将第一传输信道的信道参数通知所述发射站。
第一传输信道的信道参数对应关于第一传输信道的信息。在此例如可以是相位参数、亦即关于基于所述的经由第一传输信道的传输而出现的相移的信息，或者也可以是幅度参数、亦即基于所述的经由第一传输信道的传输而出现的幅度衰减。有利地，可以通过由所述接收站实施第一传输信道的信道估计来确定第一传输信道的信道参数。用于信道估计的方法对于本领域专业技术人员而言是充分已知的。例如可以通过把所接收的导频符号与存储在所述接收站中的导频符号版本的相关联来实施信道估计。
通过本发明能够在对于传输容量没有额外花费的情况下从所述接收站向所述发射站传送第一传输信道的信道参数。这通过以下方式实现，即基于所述信道参数的值来改变本来要从所述接收站传输到所述发射站的第一数据符号的参数。因而，在接收所述第一数据符号的发射站一侧，能够又从所接收的第一数据符号中提取关于第一传输信道的信道参数的信息。
如果第一数据符号是对于所述发射站而言已知的符号，那么就可以容易地由所述发射站从所接收的第一数据符号中又获得所述信道参数的值。所述第一数据符号例如可以是导频符号，所述导频符号同时被所述发射站用于估计在接收站与发射站之间的第二传输信道。
如果第一数据符号对于所述发射站而言不是已知的，则例如可以通过以下方式由所述发射站确定第一信道参数的值，即同一信道参数通过所述接收站不仅影响第一数据符号的参数，而且还影响要从所述接收站经由第二传输信道传输到所述发射站的第二数据符号的参数。有利地。通过加上所述信道参数的值来改变要从所述接收站传输到所述发射站的第一数据符号的参数，而通过加上所述信道参数的值来改变要从所述接收站传输到所述发射站的第二数据符号的参数。
第二数据符号可以在第一数据符号之前或之后从所述接收站被传送到所述发射站。
因为第一传输信道的信道参数影响第一数据符号的参数的值，所以利用本发明能够以类似形式向所述发射站传送所述信道参数。
特别地，本发明能够在不继续地改变相应的系统标准的情况下被应用在无线电系统中，对于所述无线电系统迄今在相应的标准中未规定该种方法。本发明可以在不改变公知无线电系统的空中接口的定义的情况下应用，因为仅仅必须这样匹配所述发射站和接收站，使得能够通过第一传输信道的信道参数来影响第一数据符号的参数以及在所述发射站处提取该信息。
本发明可以应用在任意的无线电通信系统中。本发明特别适合于应用在移动无线电系统中。特别地，本发明适合于应用在这样的系统中，在所述系统中在发射站与接收站之间使用许多第一传输信道，如例如在MIMO系统中的情况那样。对于该类系统，特别有利的是，通过本发明不需要额外将信道参数通知发射站的传输资源。
本发明例如适合于应用在OFDM系统(正交频分复用)中。本发明也可以被应用于当今正在建设的第三代的CDMA移动无线电系统(例如UMTS、CDMA 2000)。
可以有选择地通过加上或减去第一传输信道的信道参数的值来改变要从所述接收站传输到所述发射站的第一数据符号的参数。
如果从所述接收站要传输的数据符号是导频符号，该数据信号的参数根据第一传输信道的信道参数改变，所述导频符号对于发射站而言是立即可知的并且用于通过对发射站第二传输信道进行估计，那么就能够特别容易地通过所述发射站确定信道参数。其中，对于第一数据符号例如通过加上第一传输信道的信道参数值来改变参数，并且通过减去所述信道参数来改变第二数据符号的参数，通过上述方式能够由所述发射站容易地确定所述信道参数。
特别地如果第一和第二数据符号是相同的，则能够通过简单地将所接收的第一和第二数据符号的由所述发射站确定的参数相加并且随后除以二以确定所述信道参数的值。因此，第一和第二数据符号对于所述发射站而言不必是已知的。
如果第一和第二数据符号是相同的并且对于发射站而言是已知的导频符号，则能够同时根据这两个导频符号实施对第二传输信道的信道估计。为此只要求，将所接收的第一和第二数据符号的由发射站所确定的参数相减并随后除以二。
在根据这两个导频符号也进行对第二传输信道的信道估计(这优选地在传输帧的开始处进行)之后，对于后续的数据符号，其现在不再无条件地必须对于发射站而言是已知的，所述发射站近似地假定，第二传输信道仅仅微小地变化。因此，在从接收站传送到发射站的第一和第二数据符号是未知的情况下，发射站也能够根据先前为第二传输信道确定的信道参数为所述第一和第二数据符号实施正确的数据检测，其中可以假定，在相位图中的在要检测的符号的相位的理想值与实际所确定的相位之间的偏差应归因于由接收站加上或减去第一传输信道的信道参数。
根据本发明的接收站和根据本发明的发射站具有必要的组件，以便能够被用于实施根据本发明的方法。
尽管为两个这里所考察的站使用概念“接收站”和“发射站”，但这两个站当然既能够发送数据又能够接收数据。
下面根据附图所示的实施例来更详细地说明本发明。
图1示出根据本发明的无线电通信系统的实施例并且
图2示出通过图1的接收站所做出的、数据符号的参数的改变。
图1示出根据本发明的例如移动无线电系统的无线电通信系统。
移动无线电系统在网络侧具有基站，所述基站是固定的并且用于分别覆盖多个无线电小区中的一个。移动无线电系统的通常移动的用户站能够通过基站维持通信连接。
图1示出基站形式的发射站BS和为移动无线电系统的用户站MS形式的接收站。发射站BS具有至少一个天线AB，其用于向或从接收站MS发射和接收信号。接收站MS具有至少一个天线AM，其用于从或向发射站BS接收或发射信号。发射站BS在第一频率范围内经由第一传输信道C1将第一信号S1传送到接收站MS。接收站MS在第二频率范围内经由第二传输信道C2将第二信号S2传送到发射站BS。由于针对下行方向(下行链路)和上行方向(上行链路)使用不同的频率范围，这涉及所谓的FDD(频分双工)系统。传输信道C1、C2也可以附加地或可替代地通过另外的参数相互区分，例如通过不同的扩频码(Spreizcode)或不同的时隙相互区分。
发射站BS具有产生第一信号S1的传输单元TB，所述第一信号S1随后经由天线AB和第一传输信道C1被传输到接收站MS的天线AM。接收站MS具有接收单元RM，由所述接收单元RM将第一信号S1引导到信道估计单元CE。所述信道估计单元CE根据第一信号S1来实施对第一传输信道C1的估计。这通过以下方式实现，即第一信号S1包含对于接收站MS而言是已知的导频符号。信道估计单元CE把在所接收的导频符号与存储在接收站中的该导频符号的版本相互关联，以便确定第一传输信道C1的特性。信道估计单元CE确定第一传输信道C1的至少一个信道参数P作为信道估计的结果。在本实施例中，信道参数P是相位参数、亦即关于相位失真的信息，其中第一信号S1通过经由第一传输信道C1的传输而经受所述相位失真。
此外，接收站MS还包括处理单元PUM，其中信道参数P被信道估计单元CE引导到所述处理单元PUM。此外，将第一数据符号D1和第二数据符号D2引导到所述处理单元PUM，其中以不依赖于第一传输信道的信道估计的方式要将所述第一数据符号D1和第二数据符号D2传输到发射站BS。现在，接收站MS的处理单元PUM根据信道参数P来改变两个数据符号D1、D2的参数、亦即它们的相位。这还将在下面被更详细地解释。作为结果，处理单元PUM将具有被修改的数据符号D1’、D2’的信号S2提供给接收站MS的发射单元TM。发射单元TM将第二信号S2传输到发射站MS的天线AM，由所述天线AM经由第二传输信道C2将第二信号S2传送到发射站BS的天线AB。
第二信号S2从发射站BS的天线AB经由发射站的接收单元RB到达处理单元PUB。处理单元PUB通过与接收站MS的处理单元PUM的那一个操作相反的操作来将原始的数据符号D1、D2与信道参数P相分离。随后将信道参数P引导到控制单元CTR，所述控制单元CTR根据信道参数P产生相应的控制信号C，其中所述控制信号C被引导到发射站的发射单元TB并且在那里被用于调整发射单元TB或天线AB。以这种方式能够将发射站BS的发射特性匹配于第一传输信道C1的特性，使得能够改善在该方向上的传输。
图2示出相位图，在所述的相位图中将由图1中的接收站MS发射的数据符号D1、D2按照其实部Re和虚部Im被记入。在本实施例中假定，两个数据符号D1、D2是相同的、亦即具有相同的相位和幅度。它们具有相位角α和通过其到坐标原点的距离所确定的幅度。在本实施例中，信道参数P如上面所述是相位参数。信道参数P的值是角度β。现在，接收站MS的处理单元PUM通过以下方式修改第一数据符号D1的角度α，即将该角度α增加角度β。这给出最终的具有相位角α+β的第一数据符号D1’，第二数据符号D2的同样对应于角度α的相位通过以下方式被修改，即将该相位减去角度β、亦即第一传输信道C1的信道参数P的值。由此得到所导出的第二数据符号D2’。因此，所导出的第二数据符号D2’具有相位α-β。
在本实施例中根据信道参数P仅仅调整第一和第二数据符号D1、D2的相位。在本发明的另外的实施例中，除了相位或者替代相位，还可以根据第一传输信道C1的幅度参数来改变数据符号D1、D2的幅度。这导致以下结果，即所导出的数据符号D1’、D2’到根据图2的相位图的坐标原点的距离大于或小于原始的数据符号D1、D2的距离。与此相反，在根据图2的图示中，原始的数据符号D1、D2和所导出的数据符号D1’、D2’分别到坐标原点的距离是相同的，因为这里未考虑第一传输信道的幅度参数。
关于第一传输信道的幅度参数的信息的传输在个别情况下是有问题的，因为经由第一传输信道传输的信号的高的尖峰或强的扰动可能导致所述信号达到非常小或非常大的幅值，其中利用所述信号传输第一数据符号。为了避免这种情况，可能有意义的是，不是第一传输信道的幅度参数、而只是第一传输信道的相位参数以上述方式由接收站传输到发射站。尤其是在MIMO系统中，关于相位失真的信息本来比关于幅度失真的信息更重要。
通过修改第一数据符号D1的参数来传输作为第一传输信道的信道参数的幅值，这可以按以下方式有利地来实现：
a)根据由经由第一传输信道传输的导频符号所确定的、第一传输信道的幅值分别被缩小一个事先确定的因子。由此避免通过在第一和第二数据符号的相应的幅值上加上或减去该幅值而导致非常大或非常小的幅值。然而，由此却在某种程度上降低所传送的幅值的精确度。
b)可以对在加上或减去第一传输信道的幅值之后所导出的、第一和第二数据符号的幅度的最大或最小幅值进行限制。
c)要传输的幅值可以被转换编码成相位值。也就是说，经由第二传输信道要传输的第一和第二数据符号的幅值完全不再通过为第一传输信道所确定的幅值来改变。替代地，根据事先要确定的编码在接收站上将所述幅值折算成相应的相位值。随后，在解码意义上在发射站处又取消该折算。然而，为了在这种系统中经由通向发射站的第二传输信道既传输第一传输信道的相位值又传输第一传输信道的幅值，就需要例如四个数据符号：两个利用其传输相位值的数据符号和两个利用其传输所属的幅值的数据符号。
在本实施例中假定，第二数据符号D2直接在第一数据符号D1之后从接收站MS被传输到发射站BS。对于不直接连续传输的数据符号可以假定，所述两个传输信道C1、C2稳定地表现。只要两个数据符号在所使用的传输信道的一致时间内被传输，该假定就是适用的。这是传输信道在此期间不显著变化的时间。对于移动的发射站或接收站而言，所述一致性基本上取决于可移动的站的速度。
在本实施例中，第一和第二数据符号D1、D2也是导频符号，所述导频符号被发射站BS用于估计第二传输信道C2。因此，两个数据符号D1、D2对于发射站BS而言是已知的。由于第二传输信道C2在传输两个数据符号D1、D2期间的稳定性，在接收站BS中可以通过将第一所导出的数据符号D1’的相位(α+β)减去第二所导出的数据符号D2’的相位(α-β)并且随后除以2来计算第一传输信道C1的信道参数P的值β：
β＝((α+β)-(α-β))/2。
由于第二传输信道C2在所考察的时间段内的稳定性，在传输所导出的数据符号D1’、D2’期间出现的相位失真对于两个数据符号而言是相同的。通过上述的相减，第二传输信道C2的影响又被自动地扣除并且不影响结果。
如果在上面的公式中将在括号表达式之间的减号改为加号，则作为结果得到值α(未加上或减去第一传输信道的相位值β的第一和第二数据符号的相位值)。α可以被用于实施根据第一和第二数据符号D1、D2的第二传输信道的信道估计，因为如上面提到的涉及对于发射站而言已知的导频符号。与所期望的导频符号相位值有偏差的相位值α是由第二传输信道C2的相位失真所引起的。
本发明尤其可以应用于发射站BS和接收站MS分别具有多个天线AB、AM的情况。其中所述天线AB、AM作为所谓的智能天线(SmartAntennas)工作。在这样的系统中(特别是在涉及MIMO系统时)第一传输信道C1的特性的认识在发射站BS一侧是有利的，以便确保尽可能好的系统效能。

Claims (11)

1.运行无线电通信系统的方法，其中
-接收站(MS)经由第一传输信道(C1)接收来自发射站(BS)的信号(S1)，
-由所述移动站(MS)确定第一传输信道(C1)的信道参数(P)
-并且从所述接收站(MS)经由第二传输信道(C2)要传输到所述发射站(BS)的第一数据符号(D1)的参数(α)根据所述信道参数(P)被调整，以便将第一传输信道(C1)的信道参数(P)通知所述发射站(BS)。
2.按照权利要求1的方法，其中
-所述接收站(MS)将所述数据符号(D1)传输到所述发射站(BS)
-并且所述发射站(BS)根据所接收的至少一个数据符号(D1)来确定第一传输信道(C1)的信道参数(P)。
3.按照上述权利要求之一的方法，其中
第一传输信道(C1)的信道参数(P)是相位参数和/或幅度参数。
4.按照上述权利要求之一的方法，其中
通过加上或减去第一传输信道(C1)的信道参数(P)的值(β)来改变从所述接收站(MS)要传输到所述发射站(BS)的第一数据符号(D1)的参数(α)。
5.按照权利要求4的方法，其中
通过与第一数据符号(D1)相比的反向数学运算将从所述接收站(MS)向所述发射站(BS)要传输的第二数据符号(D2)改变第一传输信道(C1)的信道参数(P)的值(β)。
6.按照上述权利要求之一的方法，其中
要从所述接收站(MS)传输的数据符号(D1，D2)是导频符号，该数据符号(D1，D2)的参数按照第一传输信道(C1)的信道参数(P)进行变化。
7.按照权利要求1至5之一的方法，其中
要从所述接收站(MS)传输的数据符号(D1，D2)是有用数据，该数据符号(D1，D2)的参数按照第一传输信道(C1)的信道参数(P)进行变化。
8.按照上述权利要求之一的方法，其中
存在多个在所述发射站(BS)与所述接收站(MS)之间的第一传输信道(C1)，并且为这些第一传输信道(C1)中的每一个而实施所述方法。
9.按照权利要求8的方法，其中
-所述接收站(MS)具有多个接收天线(AM)和/或所述发射站(BS)具有多个发射天线(AB)
-并且在所述发射天线(AB)的每一个与所述接收天线(AM)的每一个之间分别配属有第一传输信道(C1)中的一个。
10.无线电通信系统的接收站(MS)，具有
-用于经由第一传输信道(C1)接收来自发射站(BS)的信号(S1)的单元(RM)，
-用于确定第一传输信道(C1)的信道参数(P)的单元(CE)，以及
-单元(PUM)，所述单元(PUM)用于根据第一传输信道(C1)的信道参数(P)来调整从所述接收站(MS)经由第二传输信道(C2)要传输到所述发射站(BS)的数据符号(D1)的参数(α)以便将所述信道参数(P)通知所述发射站(BS)。
11.无线电通信系统的发射站(BS)，具有
-用于经由第一传输信道(C1)将信号(S1)发射到接收站(MS)的单元(TB)，
-用于接收来自所述接收站(MS)的至少一个数据符号(D1)的单元(RB)，其中根据第一传输信道(C1)的至少一个信道参数(P)来调整所述数据符号(D1)的参数(α)以便将第一传输信道(C1)的信道参数(P)通知所述发射站(BS)，以及
-用于根据所接收的至少一个数据符号(D1)确定所述信道参数的单元(PUB)。
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