TW201351940A - 用於協調多點下行鏈路傳輸之網路中心連接調適 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示一種執行用於協調多點(CoMP)小區中之使用者設備(UE)之網路中心連接調適之CoMP小區控制器。該CoMP小區控制器自該CoMP小區中之一UE接收至少不頻繁頻道估計,自該等不頻繁頻道估計該CoMP小區控制器估計在該UE之下行鏈路頻道及熱雜訊。該CoMP小區控制器知道在該UE待接收之所要信號,及藉由至該CoMP小區中之其他UE之傳輸引起之對該UE之CoMP小區內干擾。該CoMP小區自該UE接收由藉由其他CoMP小區之傳輸引起之CoMP小區間干擾之報告。基於該下行鏈路頻道品質、該所要信號、該CoMP小區內干擾、該CoMP小區間干擾及該熱雜訊,該CoMP小區控制器藉由針對一未來傳輸持續時間(諸如,一TTI)選擇調變及編碼方案及其他傳輸參數執行連接調適。
Description
本申請案係2009年6月12日申請之標題為Network-Centric Link Adaptation for Coordinated Multipoint Downlink Transmission之讓與給本申請案之受讓人之美國專利申請案第12/483,603號之一部分接續申請案(CIP),宛如本文中全文闡述之該案之全文以引用的方式併入本文中。
本發明大體上係關於無線通信網路,且特定言之係關於一種用於協調多點(CoMP)小區之下行鏈路連接調適之網路中心系統及方法。
無線蜂巢式通信網路已為吾人所熟知及廣泛部署,且提供至數百萬用戶之行動語音及資料通信。在一蜂巢式網路中,一固定收發器(基地台、節點B等)提供與一地理區域或小區(如本文中所使用,術語扇區與小區同義)內之複數個用戶之雙向無線電通信。蜂巢式通信網路之一永久設計目標係以高資料速率有效率且一致地遞送通信服務至行動用戶。
許多現代無線通信協定(諸如,高速下行鏈路封包存取(HSDPA)及UTRAN之長期演進(LTE))利用連接調適以最大化變化之連接品質下之下行鏈路通信之資料速率。連接調適-此項技術中亦稱為適應性調
變及編碼-係一種藉由動態改變調變(例如,QPSK、16-QAM、64-QAM)、正向錯誤校正(FEC)編碼中之冗餘等級或冗餘度及其他信號及協定參數以最大化資料速率以將該最大速率遞送至給定無線電連接條件之一UE之技術。在連接調適中,網路收發器基於至各UE之下行鏈路頻道之瞬時品質之一估計而自一定義組之調變技術、編碼方案及類似物中選擇。頻道品質資訊通常係藉由UE報告,且可包括藉由該UE量測或估計之信號對干擾及雜訊比(SINR)。在正交頻分多工(OFDM)中,分配至一UE之副載波上之SINR向量為SINR(t)=[SINR(k1;t)SINR(k2;t)....SINR(K;t)],其中SINR(k;t)係在副載波「k」(k=k1,k2,...,K)在時間「t」之SINR。
一般而言,由一UE體驗之SINR(k;t)取決於傳輸至該UE之所要信號、來自至相同子小區中之其他UE之傳輸之干擾、來自至其他子小區中之其他UE之傳輸之干擾及熱雜訊。可將習知連接調適描述為UE中心,因為各UE週期性地量測SINR(k;t),且此等量測在上行鏈路上(例如)在頻道品質資訊(CQI)報告中報告至網路-具有若干傳輸時間間隔(TTI)之一延遲。此UE中心連接調適之一顯著缺點在於:在封包導向蜂巢式系統中,取決於在網路收發器之排程,自身小區及其他小區干擾通常在一TTI與下一TTI之間改變。相應地,UE報告之SINR(k;t)係SINR(k;t+d)之一非常不良預測子,其中「d」係一正延遲。此不良預測導致不充分利用珍貴無線電資源,且可顯著減小系統之整體頻譜效率。此外,藉由增加CQI報告頻率以縮短「d」而改良UE報告之SINR(k;t+d)之預測值之嘗試增加上行鏈路擁塞及干擾且減小上行鏈路資料。
精確預測在UE所體驗之瞬時SINR以啟用快速及精確連接調適成為無線通信網路設計及操作中之一主要挑戰。
根據本文中所揭示及主張之一或多個實施例,一網路中心連接調適程序係藉由各CoMP小區控制器執行。CoMP小區控制器自該CoMP小區中之一UE接收至少不頻繁頻道估計,自該不頻繁頻道估計該CoMP小區控制器估計在該UE之下行鏈路頻道品質及熱雜訊。CoMP小區控制器知道在該UE待接收之所要信號,及藉由至該CoMP小區中之其他UE之傳輸引起之對該UE之CoMP小區內干擾。CoMP小區自該UE接收由藉由其他CoMP小區之傳輸引起之CoMP小區間干擾之報告。基於下行鏈路頻道品質、所要信號、CoMP小區內干擾、CoMP小區間干擾及熱雜訊,CoMP小區控制器藉由針對一未來傳輸持續時間(諸如,一TTI)選擇調變及編碼方案及其他傳輸參數執行連接調適。CoMP小區控制器可藉由在UE已知之某些間隔期間不自伺服該UE之網路傳輸器傳輸而促進CoMP小區間干擾之估計。
10‧‧‧無線通信網路
12‧‧‧協調多點(CoMP)小區/網路
14‧‧‧子小區
16‧‧‧網路收發器/網路傳輸器
18‧‧‧UE
20‧‧‧協調多點(CoMP)小區控制器/控制器/協調多點(CoMP)控制器
22‧‧‧協調多點(CoMP)小區
24‧‧‧協調多點(CoMP)小區
圖1係一無線通信網路中之一協調多點(CoMP)小區之一功能方塊圖。
圖2係一無線通信網路中之複數個CoMP小區之一功能方塊圖。
圖3係藉由一CoMP小區控制器之連接調適之一方法之一流程圖。
圖4描繪模擬結果之兩個圖表。
有關習知UE中心連接調適之一基本問題在於:即使在低速度,自身小區干擾及其他小區干擾仍可在一TTI與下一TTI之間戲劇性地改變。此快速改變之主要原因係時分多重存取(TDMA)排程。在TDMA排程中,各小區獨立排程各資源區塊(RB);因此,在一TTI中,一小區可決定在一特定RB上傳輸,且在下一TTI中,此相同小區可決定不
在此RB上傳輸。運用多個傳輸天線及快速線性預編碼,取決於各RB上排程哪一UE,在各RB上自各網路傳輸器(其中各網路傳輸器可由一或多個傳輸天線組成)傳輸之信號之矩陣值傳輸功率頻譜密度亦可在一TTI與下一TTI之間改變。
自身小區干擾及其他小區干擾之快速時間變化意指在時間「t」藉由UE量測之SINR與在時間「t+d」藉由該UE體驗之SINR之間常存在一大失配。此失配繼而將導致不充分利用稀少無線電資源,且可顯著減小系統之整體頻譜效率。
在LTE中,在各小區中各RB上通常僅排程一個使用者;因此,LTE中之自身小區干擾通常為零。此意指在LTE中,預測SINR中之錯誤之主要來源係快速變化之其他小區干擾。
協調多點(CoMP)係一種最小化小區間干擾之科技。複數個地理鄰接小區-稱作為子小區-被分組在一起以形成一CoMP小區。各CoMP小區具有在其組成小區內協調傳輸之一中央控制器以便使該CoMP小區內之小區間干擾(本文中稱作為CoMP小區內干擾)保持低於一預定量。CoMP小區控制器協調至及自該等小區內之使用者設備(UE)之傳輸之排程,及/或使用信號處理技術主動抑制干擾。
現將提供關於CoMP科技之附加資訊。明確言之,儘管本文中使用術語「CoMP小區」及「子小區」,然更通用CoMP術語將一CoMP小區稱作為一「CoMP協作集合」或一「CoMP集群」,而一組成小區簡單稱作為一「小區」而非一「子小區」。術語之此改變不影響本文中所描述之CoMP功能性。此外,如先前段落中所描述之CoMP科技包含複數個子小區。在一些實施例中,一CoMP小區可包括具有定位於不同站點之基地台之複數個地理鄰接小區(常稱作為「站點間」CoMP科技)。在其他實施例中,一CoMP小區可包含具有定位於一共同站點之基地台之複數個地理鄰接小區(或扇區)(常稱作為「站點內」CoMP科
技)。因此,(例如)一蜂巢式系統中之一站點可分割成三個扇區,該三個扇區之各者運用三個邏輯分離基地台覆蓋120度。此等及/或其他多小區實施例之任一者係藉由本文中所描述之各種實施例涵蓋。在另外其他實施例中,一CoMP小區由具有一單個基地台之一單個小區組成。相應地,以下描述及圖1至4應被理解為涵蓋包含複數個子小區或由具有一單個基地台之一單個子小區組成之一CoMP小區之任一CoMP科技。
圖1描繪在此實例中包括七個習知小區(本文中稱作為子小區14)之一協調多點(CoMP)小區12。各子小區14包含提供無線通信至該子小區14內之用戶(包含行動UE 18)之一網路收發器16(亦稱為一基地台、NodeB、存取點或類似物)。一CoMP小區控制器20(亦稱為演進型NodeB或eNodeB)協調至該CoMP小區內之UE 18之傳輸以最大化至選擇之UE之資料速率,同時使CoMP小區內干擾保持低於一預定等級。此可由CoMP小區控制器20透過排程及/或藉由組合自兩個或更多個網路收發器16至任一UE 18之加權傳輸而完成。
圖2描繪包括複數個CoMP小區12、22、24之一無線通信網路10,該複數個CoMP小區12、22、24之各者包括複數個子小區14。儘管CoMP小區控制器20在減輕一單個CoMP小區12內之CoMP小區內干擾上係有效率的,然其一般不具有在相鄰CoMP小區22、24中排程之傳輸之知識。相應地,CoMP小區控制器20缺乏估計來自其他CoMP小區之干擾或Comp小區間干擾之資訊。上文所描述之關於TDMA排程之相同缺失及自身小區干擾與其他小區干擾之間在一TTI與下一TTI之間之變化亦分別適用於CoMP內干擾及CoMP內干擾,因為並未協調不同CoMP小區之間之傳輸。
圖1及2亦涵蓋CoMP小區12,該等CoMP小區12之一或多者由一單個子小區14組成。
在頻道狀態資訊(CSI)可用於CoMP小區控制器20之CoMP系統中,各CoMP小區12中之控制器20已具有足夠資訊以精確預測在一給定TTI期間促成SINR(k;t+d)之大多數信號。自至藉由一CoMP小區12伺服之UE 18之下行鏈路頻道資訊,CoMP小區控制器20可容易預測待藉由各UE 18觀察之所要信號及待藉由各UE 18觀察之CoMP小區內干擾。此外,可藉由各UE 18將藉由該UE 18觀察之熱雜訊及平均CoMP小區間干擾之一估計往回報告至CoMP小區控制器20。此使CoMP小區控制器20能夠執行精確網路中心連接調適。此網路中心連接調適不僅改良下行鏈路效能勝於習知UE中心連接調適,而且其額外減小上行鏈路上藉由UE 18之頻道報告。
考量藉由一第一CoMP小區12(表示為CoMP小區零)伺服之一第一UE 18(表示為UE0)。假定該UE具有一單個接收天線,則可將藉由UE0接收之信號表達為
其中
H 0(k;t)係CoMP小區零中之網路收發器16之傳輸天線與UE0之(若干)天線之間之頻道;x i (k;t)係自小區零中之網路收發器16之傳輸天線傳輸至藉由小區零伺服之第i個UE之信號,具有方差;S 0(k;t)係與UE0同時藉由小區零伺服之UE之集合;I oth (k;t)係藉由UE0觀察之CoMP小區間干擾(即,來自除CoMP小區零外之CoMP小區之干擾),具有方差;且W 0(k;t)係所接收之熱雜訊,具有方差N 0(k;t)。
接著可將藉由UE0在副載波「k」及時間「t」觀察之SINR(k;t)表達為
在一CoMP小區12中,CoMP控制器20知道至藉由該CoMP小區12伺服之全部UE 18之全部下行鏈路頻道。CoMP小區控制器20因此可以大於依靠來自UE 18具有其等之伴隨延遲之量測及報告之精確度估計方程式(1)中之各種量。
特定言之,CoMP小區控制器20知道(或至少估計)至其伺服之UE 18之下行鏈路頻道品質,因此已知量H 0(k;t)。CoMP小區控制器20亦知道其自身CoMP小區中之其他UE 18,因此已知量S 0(k;t),如同。在各UE 18之熱雜訊之方差隨時間及頻率恆定;因此,可安全假定CoMP小區控制器20可容易獲取或估計N 0(k;t)。
CoMP小區控制器20未知之方程式(1)之唯一部分係藉由UE0所見歸因於藉由其他CoMP小區22、24之傳輸之干擾。鑑於不同CoMP小區12、22、24獨立動作,不存在任一CoMP小區12、22、24可獲取此資訊之方式。如先前所論述,此CoMP小區間干擾可相當快速改變。
在一實施例中,各UE 18在全部副載波上計算CoMP小區間干擾之功率平均,且僅將CoMP小區間干擾之功率之一與頻率無關平均值報告至其伺服CoMP小區控制器20。可藉由相關網路協定之延伸定義一種針對UE 18將其等之觀察之CoMP小區間干擾之平均功率(在副載波及時間上平均化)報告至網路之機制。該網路協定延伸亦可定義此等報告應多久一次藉由各UE 18發送至其伺服CoMP小區控制器20。因為此報告量係與頻率無關,所以實施網路中心連接調適所需之回授量顯著少於實施習知UE中心連接調適所需之回授量。在一些實施例中,一實際實施可引導UE 18報告CoMP小區內干擾及熱雜訊之總和。
圖3描繪一種執行用於一第一UE 18之網路中心連接調適之方法100,該方法100藉由包括複數個網路收發器16之一第一CoMP小區12
之一控制器20執行,該複數個網路收發器16之各者在各自子小區中伺服UE 18。該方法100在預定持續時間重複,連接調適係在該等預定持續時間內執行(例如,每TTI一次)。CoMP小區控制器20判定經排程以傳輸至第一UE 18之第一CoMP小區20中之一或多個網路傳輸器16與該第一UE18之(若干)接收天線之間之下行鏈路頻道(方塊102)。此可起因於藉由UE 18基於藉由相關網路傳輸器16傳輸之參考(或導頻)符號之頻道狀態資訊(CSI)或類似報告。
CoMP小區控制器20判定在第一UE 18待接收之所要信號(方塊104),諸如(舉例而言),藉由網路12接收之一適當調變及編碼之資料封包。CoMP小區控制器20亦判定藉由至第一CoMP小區12中之其他UE 18之傳輸對第一UE 18引起之干擾(方塊106)。在許多情況中,CoMP小區控制器20利用複雜信號處理演算法以加權來自不同網路傳輸器16之傳輸以便最大化至選擇之UE 18之資料速率,而同時最小化呈現至其他UE 18之干擾。相應地,唯有CoMP小區控制器20知道呈現至任一給定UE 18之起因於CoMP小區內干擾之干擾。
CoMP小區控制器20進一步判定在第一UE 18觀察之熱雜訊(方塊108)。因為在各UE 18之熱雜訊之方差隨時間及頻率恆定,所以可基於來自該等UE 18之相對不頻繁報告精確估計熱雜訊。此外,UE 18可在頻率上平均化熱雜訊量測,而減小所需報告之數目,且因此節省上行鏈路頻寬。
最後,CoMP小區控制器20自第一UE 18接收來自一或多個其他CoMP小區22、24之干擾之一量測(方塊110)。在一實施例中,藉由CoMP小區控制器20在一特定已知間隔期間不自其網路收發器16之任一者傳輸符號而促進總CoMP小區間干擾之UE 18量測。在此一間隔期間,藉由UE 18接收之全部信號係來自其他CoMP小區22、24。在一實施例中,UE 18在副載波上平均化CoMP小區間干擾,且因此與連接調
適之習知UE中心方法比較顯著減小其上行鏈路報告。
基於下行鏈路頻道品質、所要信號、CoMP小區內干擾、CoMP小區間干擾及熱雜訊,CoMP小區控制器20藉由判定在下一預定傳輸持續時間(例如,TTI)期間待應用於至第一UE 18之CoMP小區12傳輸之調變及編碼及其他傳輸參數而執行該第一UE 18之連接調適(方塊112)。該方法100接著針對下一預定傳輸持續時間重複(然而將不必在各反覆重新執行全部步驟(例如,方塊108))。
圖4圖解所執行之系統級模擬之結果以比較習知UE中心連接調適之效能與本文中所揭示之發明網路中心連接調適之效能。模擬環境包括具有七個子小區之一CoMP系統中之下行鏈路傳輸,該七個子小區之各者包括三個扇區-即,每一CoMP小區12包括21個可分離控制網路收發器16。模擬中之網路收發器16之站點之間之距離係500米。各網路收發器16具有四個傳輸天線,且各UE 18具有兩個接收天線。
針對每一網路收發器16之兩個使用者之一平均提供負載,模擬計算兩個不同連接調適方法-UE中心及網路中心之整體頻譜效率及小區邊緣位元速率。如圖4描繪,網路中心連接調適導致約高於UE中心連接調適50%之頻譜效率(以每小區每Hz每秒之位元量測之吞吐量)。類似地,網路中心連接調適導致高於UE中心連接調適90%之可達成小區邊緣位元速率(大多數CoMP小區間干擾發生於CoMP小區邊緣之子小區中)。
此等模擬結果展示對於連接調適之網路中心方法之下行鏈路效率中之明顯優點。此外,上行鏈路受益於減小之UE 18 CQI報告及減小之CoMP小區間干擾報告(藉由在副載波上平均化此等報告)。上行鏈路「額外耗用」之此減小允許將有限上行鏈路頻寬分配至資料傳輸。
在不脫離本發明之本質特性之情況下,可(理所當然)以除本文中
具體闡述之該等方式外之方式進行本發明。本發明之實施例將在全部方面被理解為圖解說明性且非限制性,而且在隨附申請專利範圍之意義及等效範圍內之全部改變旨在包含於本文中。
12‧‧‧協調多點(CoMP)小區/網路
14‧‧‧子小區
16‧‧‧網路收發器/網路傳輸器
18‧‧‧UE
20‧‧‧協調多點(CoMP)小區控制器
Claims (14)
- 一種藉由由在一單個小區中伺服複數個UE之一單個網路收發器組成之一第一協調多點(CoMP)協作集合之一控制器執行之用於一第一使用者設備(UE)之網路中心連接調適之方法,其包括:判定該第一CoMP協作集合中之該單個網路傳輸器與該第一UE之間之下行鏈路頻道品質;判定在該第一UE待接收之所要信號;判定藉由至該第一CoMP協作集合中之其他UE之傳輸對該第一UE引起之干擾;判定在該第一UE觀察之熱雜訊;及基於該下行鏈路頻道品質、該所要信號、該CoMP協作集合內干擾及該熱雜訊執行用於該第一UE之連接調適。
- 如請求項1之方法,其進一步包括自該第一UE接收來自一或多個其他CoMP協作集合之干擾之一量測,且其中執行用於該第一UE之連接調適進一步包括亦基於CoMP協作集合間干擾執行連接調適。
- 如請求項2之方法,其中接收來自其他CoMP協作集合之干擾之一量測包括在該第一CoMP協作集合中之網路收發器未傳輸符號時接收藉由該第一UE觀察之干擾之一量測。
- 如請求項2之方法,其中自該第一UE接收來自其他CoMP協作集合之干擾之一量測包括接收來自其他CoMP協作集合之干擾之一與頻率無關量測。
- 如請求項3之方法,其中接收來自其他CoMP協作集合之干擾之一與頻率無關量測包括接收來自其他CoMP協作集合之在副載波及時間上平均化之觀察干擾之一量測。
- 如請求項2之方法,其中自該第一UE接收來自其他CoMP協作集合之干擾之一量測包括自該第一UE接收來自其他CoMP協作集合之干擾及熱雜訊之一量測。
- 如請求項2之方法,其中執行用於該第一UE之連接調適包括按照以下估計該第一UE在副載波「k」及時間「t」之信號對干擾及雜訊比(SINR): ,其中 H 0(k;t)係CoMP協作集合零中之該等網路收發器之(若干)傳輸天線與該第一UE之(若干)天線之間之頻道;係自該第一CoMP協作集合中之該等網路收發器之該等傳輸天線傳輸至該第一UE之該信號之方差;S 0(k;t)係與該UE同時藉由該第一CoMP協作集合伺服之UE之集合;係藉由第一UE觀察之CoMP協作集合內干擾之方差;且N 0(k;t)係在該第一UE觀察之熱雜訊之方差。
- 一種協調多點(CoMP)小區控制器,其包括:一通信介面,其至一CoMP協作集合中之一單個網路收發器,該單個網路收發器提供至該CoMP協作集合之一單個小區內之複數個使用者設備(UE)之無線通信;及一控制器,其操作以傳達傳輸參數至該單個網路收發器以便最大化至選擇之UE之資料速率,且同時使對該CoMP協作集合中之其他UE之干擾呈現低於一預定量,且進一步操作以藉由以下步驟執行連接調適判定該第一CoMP協作集合中之該一或多個網路傳輸器與該第一UE之間之下行鏈路頻道品質; 判定在該第一UE待接收之所要信號;判定藉由至該第一CoMP協作集合中之其他UE之傳輸對該第一UE引起之干擾;判定在該第一UE觀察之熱雜訊;及基於該下行鏈路頻道品質、該所要信號、該CoMP協作集合內干擾及該熱雜訊執行用於該第一UE之連接調適。
- 如請求項8之控制器,其中該控制器進一步操作以自該第一UE接收來自一或多個其他CoMP協作集合之干擾之一量測,且其中該控制器操作以亦基於CoMP協作集合間干擾執行用於該第一UE之連接調適。
- 如請求項9之控制器,其中該控制器操作以在該第一CoMP協作集合中之網路收發器未傳輸符號時接收藉由該第一UE觀察之來自其他CoMP協作集合之干擾之一量測。
- 如請求項9之控制器,其中該控制器操作以自該第一UE接收來自其他CoMP協作集合之干擾之一與頻率無關量測。
- 如請求項11之控制器,其中該控制器操作以自該第一UE接收來自其他CoMP協作集合之在副載波及時間上平均化之干擾之一與頻率無關量測。
- 如請求項9之控制器,其中該控制器操作以自該第一UE接收來自其他CoMP協作集合之干擾及熱雜訊之一量測。
- 如請求項9之控制器,其中該控制器操作以藉由按照以下估計該第一UE在副載波「k」及時間「t」之信號對干擾及雜訊比(SINR)而執行用於該第一UE之連接調適: ,其中 H 0(k;t)係CoMP協作集合零中之該等網路收發器之傳輸天線與 該第一UE之(若干)天線之間之頻道;係自該第一CoMP協作集合中之該等網路收發器之該等傳輸天線傳輸至該第一UE之該信號之方差;S 0(k;t)係與該UE同時藉由該第一CoMP協作集合伺服之UE之集合;係藉由第一UE觀察之CoMP協作集合內干擾之方差;且N 0(k;t)係在該第一UE觀察之熱雜訊之方差。
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