CN1871792A - 用于mimo系统的上行链路控制信息传输信道的帧结构 - Google Patents

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Abstract

一种在使用多根传输天线和多根接收天线的MIMO通信系统中的上行链路控制信息输送信道的帧结构，构造成用来发送关于多根传输天线的每一根的控制信息的上行链路控制信息输送信道包括三个字段：对于HARQ(混合自动重新传输请求)用于认可(ACK)/不认可(NACK)的字段、用于CQI(信道质量信息)的字段、及用于关于每根传输天线的权重值信息的字段。因为有效地发送用来控制每根传输天线的控制信息，所以可实时控制在MIMO系统的每根传输天线处发送的信号。

Description

用于MIMO系统的上行链路控制信息传输信道的帧结构
技术领域
本发明涉及一种用于叫做多输入/多输出(MIMO)系统的通信系统的上行链路控制信息传输信道的帧结构，在该多输入/多输出系统中，发送和接收端通常使用多根天线。
背景技术
图1和2表示采用PARC(Per-Antenna Rate Control)方法的相关技术MIMO通信系统。
PARC是指一种基于V-BLAST(Vertical Bell Laboratories LayeredSpace Time)系统，MIMO系统的传统技术的一种，其中信号的符号参考在接收端处确定的信道信息根据在发送端处每根传输天线被不同地信道编码和调制，并且然后对应信号经每根传输天线传输。
图1是表示采用PARC方法的相关技术MIMO通信系统的发送端的构造的视图。现在参照图1将描述采用PARC方法的MIMO通信系统的操作。
从发送端顺序产生的高速数据流通过信号分离器DEMUX 110信号分离，从而从多根传输天线的每一根传输。这里，信号分离是指根据确定的规则把一致的数据划分成多个子数据。图1表示用于解释目的的两根天线。
每根传输天线的信号分离子流在信号处理器121和122中被编码和交错，并且然后分别映象到符号。
映像的符号输入到展开器(spreader)131，在该展开器131中，对展开代码1多路复用，编码成加扰代码，及然后发送到相应传输天线161和162。
如果用户占据由展开代码识别的10个信道，划分的子流分别再次划分成10个子流。相应划分数据符号输入到展开器131～133；其中每个展开代码1～10对其多路复用，在加法器141和142中求和，编码成加扰代码，及然后通过相应传输天线161和162发送。这里，一般地，每个用户分配一个加扰代码。分配给传输天线161和162的位数可依据指定数据速率而不同。
编码仅以时态尺寸进行，所以其数据恢复性能与在单速率系统中使用的空间-时间编码不一样高。在时域中的编码允许译码后干扰抵消，通过该译码后干扰抵消提高接收器的性能。
图2是表示采用PARC方法的MIMO通信系统的相关技术接收端的构造的视图。现在参照图2将描述采用PARC方法的MIMO通信系统的接收端的操作。
在发送端中数据被信号分离和然后编码成加扰代码之后，每根传输天线的信号可在接收端中被独立地译码，如图2中所示。
换句话说，当接收天线211和212接收符号时，每个信道的符号根据最小均方误差(MMSE)方法在符号探测器中估计，由解展开器241和242和多路复用器250解展开和多路复用，从而可探测关于一根天线的信号，并且探测信号在信号处理器260中被重新定位(去映像)、去交错及然后被译码。
此后，关于天线的信号在信号清除器270中基于译码位被重新配置，并且然后从在缓冲器中存储的接收信号清除重新配置信号。
其它天线的信号以相同方式和沿相同路径处理，并且然后由联接器280联接。
PARC是由Lucent提出的一种用于高速下行链路分组接入(HSDPA)的MIMO系统技术，该技术不像V-BLAST，允许每根传输天线使用不同的数据传输速率，由此增加传输容量。在这种情况下，发送端通过传输天线发送独立的编码信号。
PARC系统与V-BLAST系统，存在的单速率MIMO技术，在如下方面不同：每根天线具有不同的数据传输速率(调制和编码)。
即，PARC系统允许每根天线更精密地独立控制数据传输速率，这导致整个系统的实质传输容量的提高。在这种情况下，尽管比在为单速率MIMO系统提出的技术中需要更多位通知每根天线的信道的状态，但可确定基准设置。
换句话说，在PARC系统中，为了确定对于每根天线有效的MCS(调制和编码方案)设置，计算由每根接收天线所接收的每根传输天线的SINR(信号与干扰噪声比值)。
在这时，为了选择在每根天线处使用的信道编码和调制方法，测量通过每根天线接收的SINR，基于SINR，选择在每根天线处使用的信道编码方法和调制方法的组合。
[表1]和[表2]表示在具有四根传输天线和四根接收天线的MIMO系统中传输数据的传输速率和MCS的组合的例子。
[表1]
Bps/Hz   数据速率(Mbps) 构象 编码速率
    3     7.2  16 QAM     3/4
    2     4.8  16 QAM     1/2
    1.5     3.6  QPSK     3/4
    1     2.4  QPSK     1/2
    0.5     1.2  QPSK     1/4
[表2]
    索引   速率：Mbps 天线1 天线2 天线3 天线4
    1   28.8     3     3     3     3
    2   26.4     3     3     2     3
    3   26.4     3     2     3     3
    4   26.4     2     3     3     3
    5   24.0     2     3     3     2
    6   24.0     2     3     2     3
    7   24.0     2     2     3     3
    8   21.6     2     2     3     2
    9   21.6     2     2     2     3
    10   19.2     2     2     2     2
    11   22.8     2     1.5     3     3
    12   20.4     2     1.5     2     3
    13   18.0     2     1.5     2     2
    14   19.2     2     1.5     1.5     2
    15   16.8     2     1     2     2
    16   25.2     1.5     3     3     3
    17   22.8     1.5     3     2     3
    18   22.8     1.5     2     3     3
    19   20.4     1.5     2     2     3
    20   18.0     1.5     2     2     2
    21   19.2     1.5     2     1.5     2
    22   21.6     1.5     1.5     3     3
    23   21.6     1.5     1.5     3     3
    24   16.8     1.5     1.5     2     2
    25   14.4     1.5     1.5     2     1
    26   15.6     1.5     1.5     1.5     2
    27   15.6     1.5     1     2     2
    28   24.0     1     3     3     3
    29   21.6     1     3     2     3
    30   21.6     1     2     3     3
    31   19.2     1     2     2     3
    32   16.8     1     2     2     2
    索引   速率：Mbps     天线1     天线2     天线3     天线4
    33   15.6     1     2     2     1.5
    34   15.6     1     2     1.5     2
    35   18.0     1     1.5     2     3
    36   15.6     1     1.5     2     2
    37   20.4     0.5     2     3     3
    38   15.6     0.5     2     2     2
    39   14.4     3     3
    40   14.4     3     3
    41   12.0     3     2
    42   12.0     3     2
    43   12.0     2     3
    44   12.0     2     3
    45   9.6     2     2
    46   9.6     2     2
    47   8.4     2     1.5
    48   8.4     2     1.5
    49   10.8     1.5     3
    50   10.8     1.5     3
    51   8.4     1.5     2
    52   8.4     1.5     2
    53   9.6     1     3
    54   9.6     1     3
    55   7.2     3
    56   7.2     3
    57   4.8     2
    58   4.8     2
    59   3.6     1.5
    60   3.6     1.5
    61   2.4     1
    62   2.4     1
    63   1.2     0.5
    64   1.2     0.5
如[表1]中所示，当以16QAM执行调制方法并且编码速率是3/4时，数据速率最大，这与3的每单位频率的传输位数相对应。并且这种情形可与其中在接收天线处计算的SINR是最大的情形相匹配。
下一个最快数据速率是当以16QAM进行调制方法并且编码速率是1/2时，这与2的每单位频率的传输位数相对应。以这种方式，根据调制方法和编码速率确定每单位频率的传输位数的每个数量，并且把每单位频率的传输位数的数量分配给[表2]的四根传输天线。
[表2]表示在使用四根传输天线和四根接收天线的系统中传输速率的组合的例子。在[表2]中，索引’1’指示：传输天线的每一根的每单位频率的传输位数的数量是3，并且数据传输速率是最高，即28.8。
在这样一种4×4 PARC系统(即，具有四根传输天线和四根接收天线的PARC系统)中，在因为在发送端与接收端之间的较短距离从1至38的索引具有良好信道情形的情况下，四根传输天线都可用来发送数据，但在因为在传输端与接收端之间的较长距离从39至54的索引具有不良信道情形的情况下，从四根传输天线选择每单位频率的传输位数的较大数量的两根传输天线，以通过其传输数据。
在上述相关技术中，提供用来把在发送端中产生的数据分配到每根传输天线的串联转并联级，从而信号可独立地从每根传输天线发送，并且接收端探测从每根传输天线发送的信号并处理它们。另外，发送端的每根传输天线可使用不同的编码和调制方法，该方法由接收端确定，并且向发送端反馈对应信息。
图3表明在相关技术MIMO系统中的上行链路信道的结构。
参照图3，在从接收端(即终端)到发送端(即基站)发送的上行链路信道中的专用物理信道(DPCH)包括15个槽(305)，并且每个槽(305)包括专用物理数据信道(DPDCH)310和专用物理控制信道(DPCCH)320。
DPCCH包括用来估计信道信息的先导符号322、具有上行链路信道的SF(展开因数)信息的帧合并信息(传送格式组合指示器(TFCI)324、反馈信息(FEB)326，即包括和携带用于发送相异性的反馈信号、及具有功率控制信息的功率控制位(TPC：发送功率控制)328。
DPDCH 310包括用户的实质数据312。
图4表明在相关技术HSDPA系统中的上行信道的结构。
参照图4，在传统HSDPA系统中，为了允许发送端的每根传输天线使用不同的编码和调制方法，一定信息通过HS-DPCCH(HS-专用物理控制信道)400从接收端反馈到发送端。
在这时，HS-DPCCH 400包括具有两个帧的帧结构：字段410，对其分配用于HARQ(混合式自动重新传输请求)的ACK/NACK；和字段420，对其分配CQI(信道质量信息)。ACK/NACK具有一个槽的尺寸，并且CQI具有2个槽的尺寸。
相关技术HSDPA使用单根传输天线，所以它可通过一个HS-DPCCH发送反馈信息。
然而，在多个输入/输出系统，即MIMO系统，的情况下，因为调制方法，编码速率和ACK/NACK信息对于多根传输天线可设置成不同的，关于每根传输天线的控制信号需要反馈。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于，提供一种在多输入/多输出(MIMO)通信系统中在把HSDPA应用于MIMO系统时能够有效地从接收端向发送端发送控制信息的上行链路控制信息输送信道的帧结构。
至少为了整体或部分地实现以上目的，提供有一种在使用多根传输天线和多根接收天线的MIMO通信系统中的上行链路控制信息输送信道的帧结构，构造成用来发送关于多根传输天线的每一根的控制信息的上行链路控制信息输送信道，其包括具有三个字段的帧：对于HARQ(混合式自动重新传输请求)用于认可(ACK)/不认可(NACK)的字段、用于CQI(信道质量信息)的字段、及用于关于每根传输天线的权重值信息的字段。
帧是无线电帧，并且三个字段的每一个分别具有一个槽。
上行链路控制信号输送信道划分成与传输天线的数量一样多的段，并且每个段包括由分配给每根传输天线的三个字段组成的帧。
上行链路控制信号输送信道提供成与传输天线的数量一样多，并且多个上行链路控制信号输送信道的每一个包括由分配给每根传输天线的三个字段组成的帧。
本发明的另外优点、目的、及特征将在随后的描述中将部分叙述，并且对于本领域的技术人员根据如下审查部分将成为显然的，或者可以从本发明的实践学习。可以实现和得到本发明的目的和优点，如在附属权利要求书中具体指出的那样。
附图说明
参照其中类似附图标记指示类似元件的如下附图将详细描述本发明，在附图中：
图1是表示按照传统技术采用PARC(Per-Antenna Rate Control)方法的多输入/多输出(MIMO)通信系统的发送端的构造的视图；
图2是表示按照传统技术采用PARC(Per-Antenna Rate Control)方法的MIMO通信系统的接收端的构造的视图；
图3是表示在相关技术多输入/多输出MIMO系统中的反向信道结构的视图；
图4是在相关技术HSDPA系统中的反向信道结构的视图；
图5是表示按照本发明一个实施例在MIMO通信系统中的上行控制信息输送信道的视图；及
图6是表示按照本发明另一个实施例在MIMO通信系统中的上行控制信息输送信道的视图。
具体实施方式
本发明提出一种在MIMO系统中用来有效地发送用来控制每根传输天线的控制信息的方法，借此从MIMO系统的每根传输天线发送的信号可实时控制。
在把相关技术HSDPA系统应用于MIMO系统时，根据每根传输天线的信道情形把不同的数据传输速率(调制和编码)应用于每根传输天线，从而可更精密地独立控制每根传输天线的数据传输速率。
为此目的，接收端必须把一定的控制信息反馈到每根传输天线，并且在这种情况下，一定的控制信息包括用于HARQ的ACK/NACK、CQI及FBI(反馈信息)。
CQI包括关于输送块尺寸和调制方法的信息、关于HS-DSCH的数量的信息及关于用来发送HS-DSCH的DPDCH的功率偏移信息。
FBI是指由接收端发送到发送端的每根传输天线的权重信息。
在本发明中，这样的控制信息通过一定的上行控制信息输送信道发送，并且在这种情况下，一定的上行控制信息输送信道包括具有用于HARQ的ACK/NACK、CQI及关于每根传输天线的权重信息的三个字段的帧。
现在参照附图将描述本发明的优选实施例。
本发明假定闭环MIMO移动通信系统和FDD系统，并且接收端反馈前向信道的情形，因为不能知道从发送端到接收端的运动信道情形。然而，在TDD系统中，因为前向信道和反向信道相同，尽管接收端不反馈，但发送端可估计前向信道。
在本发明的优选实施例中，假定MIMO系统具有M数量的传输天线310和N数量的接收天线410(在这种情况下N≥M)。
图5是表示按照本发明一个实施例在MIMO通信系统中的上行控制信息输送信道的视图。
参照图5，上行控制信息输送信道500上行控制信息输送信道500添加到在图3中表明的相关技术MIMO系统的反向信道结构(未表示)上。
由于在现有反向信道结构中添加上行控制信息输送信道500，通过这种添加接收端可把一定的控制信息反馈到发送端的每根传输天线，并且如以上提到的那样，根据每根传输天线的信道情形，不同的数据传输速率(调制和编码)可应用于每根传输天线。
图5表示划分成与传输天线一样多的段的一个上行控制信息输送信道500，并且每段形成为由分配到每根传输天线的三个字段(512、514及516)组成的一个帧。
即，如果假定提供M数量的传输天线，则上行控制信息输送信道500划分成M数量的段，并且M数量的段的每一个包括具有三个字段的帧510，对于这三个字段分配与每根传输天线相对应的控制信息。
帧510是无线电帧，并且三个字段指用于HARQ的ACK/NACK512、CQI 514及关于每根传输天线的权重信息516，并且在这种情况下，每个字段可具有一个槽的尺寸。
另外，分配给三个字段512、514及516的信息是分离地施加到每根传输天线上的控制信息，该控制信息如以上提到的那样包括用于HARQ的ACK/NACK 512、CQI 514及其它反馈信息(下文称作’FBI’)，即由接收端发送到发送端的每根传输天线的权重信息516。
CQI 514包括传输块尺寸、关于调制方法的信息、关于HS-DSCH的数量的信息及关于用来发送HS-DSCH的DPDCH的功率偏移信息。
在控制信息中，权重信息516能是关于在由接收端估计的信道矩阵中的每根传输天线的权重向量或权重值。
通过把权重信息516反馈到每根传输天线，发送端可通过使用束形成发送数据，借此可使用每根传输天线的相关，并因而可实现进一步增强的MIMO系统。
图6是表示按照本发明另一个实施例在MIMO通信系统中的上行控制信息输送信道的视图。
参照图6，按照本发明另一个实施例的上行控制信息输送信道600添加到在图3中表明的相关技术MIMO系统中的反向信道结构(未表示)上。
如表示的那样，通过在现有反向信道结构中包括上行控制信息输送信道，接收端可把一定的控制信息反馈到发送端的每根传输天线，并且如以上叙述的那样，根据每根传输天线的信道情形，不同的数据传输速率(调制和编码)可应用于每根传输天线。
不像在前面实施例中的上行控制信息输送信道500，在这个实施例中，上行控制信息输送信道600提供成与传输天线一样多，并且多个上行控制信号输送信道600的每一个包括由分配到每根传输天线的三个字段612、614及616组成的一个帧610。
如果假定提供M数量的传输天线，则提供M数量的上行控制信息输送信道600，并且M数量的上行控制信息输送信道600的每一个包括帧610，帧610包括三个字段，对于这三个字段已经分配与每根传输天线相对应的控制信息。
帧616是无线电帧，并且三个字段指用于HARQ的ACK/NACK612、CQI 614及关于每根传输天线的权重信息616，并且在这种情况下，每个字段可具有一个槽的尺寸。
另外，分配给三个字段612、614及616的信息是分离地施加到每根传输天线上的控制信息，该控制信息如以上提到的那样包括用于HARQ的ACK/NACK 612、CQI 614及其它反馈信息(下文称作’FBI’)，即由接收端发送到发送端的每根传输天线的权重信息616。
CQI 614包括传输块尺寸、关于调制方法的信息、关于HS-DSCH的数量的信息及关于用来发送HS-DSCH的DPDCH的功率偏移信息。
在控制信息中，权重信息可以是关于在由接收端估计的信道矩阵中的每根传输天线的权重向量或权重值。
通过把权重信息516反馈到每根传输天线，发送端可通过使用束形成发送数据，借此可使用每根传输天线的相关，并因而可实现进一步增强的MIMO系统。
如至此描述的那样，在MIMO通信系统中的上行链路控制信息输送信道的帧结构具有的优点在于：因为有效地发送用来控制每根传输天线的控制信息，所以可实时控制从MIMO系统的每根传输天线发送的信号。
上述实施例和优点仅是举例，并且不要理解成限制本发明。本讲授可容易地应用于其它类型的设备。本发明的描述打算是说明性的，并且不限制权利要求书的范围。多种替代、修改、及变更对于本领域的技术人员是显然的。在权利要求书中，装置加功能的条款打算覆盖这里描述的结构，如完成陈述的功能那样，并且不仅覆盖结构等效物而且也覆盖等效结构。

Claims (5)

1.一种在使用多根传输天线和多根接收天线的多输入/多输出(MIMO)通信系统中的上行链路控制信息输送信道的帧结构，构造成用来发送关于多根传输天线的每一根的控制信息的上行链路控制信息输送信道，该帧结构包括帧，该帧包括：
用于对HARQ(混合自动重新传输请求)肯定应答(ACK)/否定应答(NACK)的字段；
用于CQI(信道质量信息)的字段；及
用于关于每根传输天线的权重值信息的字段。
2.根据权利要求1所述的结构，其中，帧是无线电帧。
3.根据权利要求1所述的结构，其中，三个字段的每一个具有一个槽。
4.根据权利要求1所述的结构，其中，上行链路控制信号输送信道划分成与传输天线的数量一样多的段，并且每个段包括由分配给每根传输天线的三个字段组成的帧。
5.根据权利要求1所述的结构，其中，上行链路控制信号输送信道提供成与传输天线的数量一样多，并且多个上行链路控制信号输送信道的每一个包括由分配给每根传输天线的三个字段组成的帧。
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