專利名稱：對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)中傳播延遲的補(bǔ)償?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明 涉及一種無(wú)線通信系統(tǒng)中補(bǔ)償傳播延遲的方法。本發(fā)明還涉及一種其中 傳播延遲被補(bǔ)償?shù)臒o(wú)線通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在傳送器和/或接收器使用多個(gè)天線能顯著提升無(wú)線系統(tǒng)的性能是公知的。此 類多輸入多輸出(MIMO)天線配置具有改進(jìn)數(shù)據(jù)速率以及增加分集的可能性。預(yù)編碼是一種普及的多天線技術(shù)，用于通過(guò)變換攜帶傳送向量的信息使得它更 好地適合信道狀況來(lái)改進(jìn)MIMO系統(tǒng)的性能。這能基于瞬時(shí)信道信息或完全無(wú)信道信息 或它們的某個(gè)組合來(lái)完成。通常，在傳送之前，預(yù)編碼被實(shí)現(xiàn)為對(duì)攜帶向量的信息執(zhí)行 線性變換。此類線性變換通常由矩陣來(lái)表示。預(yù)編碼是LTE長(zhǎng)期演進(jìn)以及WCDMA寬 帶碼分多址的集成部分。存在預(yù)編碼的兩種基本風(fēng)格或類型——基于碼本和基于非碼本。基于碼本的預(yù) 編碼表示實(shí)施線性變換的預(yù)編碼矩陣從可數(shù)的和通常有限的候選矩陣集合來(lái)選擇。所提 到的集合構(gòu)成碼本。信道相關(guān)的基于碼本的預(yù)編碼能看作是信道量化的形式，因?yàn)橥ǔ?信道實(shí)現(xiàn)的集合映射到某個(gè)預(yù)編碼元素。另一方面，基于非碼本的預(yù)編碼不涉及任何量 化，預(yù)編碼元素因此能例如是信道矩陣的連續(xù)函數(shù)。波束成形是預(yù)編碼更一般概念的一種特殊情況，其中攜帶符號(hào)流的單個(gè)信息乘 以調(diào)整每個(gè)傳送天線上信號(hào)的相位的信道相關(guān)向量，使得在接收器側(cè)獲得傳送信號(hào)的相 干相加。這提供分集，以及增大信號(hào)噪聲比SNR。要使用的預(yù)編碼器元素可能需要借助于前向鏈路中選取的預(yù)編碼器元素的信令 和/或反饋信令來(lái)用信號(hào)發(fā)送。反饋信令能視為接收器將信道信息提供到傳送器的一種 方式?！┎煌姆椒▽?duì)前向鏈路信令是共同的。在前向鏈路中顯式用信號(hào)發(fā)送預(yù)編 碼器元素索引是可能的。也有可能使用預(yù)編碼的導(dǎo)頻/參考符號(hào)RS來(lái)隱式用信號(hào)發(fā)送 它，預(yù)編碼的導(dǎo)頻/參考符號(hào)RS與非預(yù)編碼的參考信號(hào)一起能在接收器用于確定使用的 預(yù)編碼器元素。另一種可能性是對(duì)數(shù)據(jù)解調(diào)也使用預(yù)編碼的參考符號(hào)，所謂的專用RS， 并且從接收器的觀點(diǎn)來(lái)看，它將吸收預(yù)編碼器元素到有效信道中。為了最大的性能，預(yù)編碼元素應(yīng)選取成匹配包括傳送和接收濾波器、天線電纜 的信道響應(yīng)以及當(dāng)然還有實(shí)際傳播信道的有效信道。如果有效信道在分配到通信的帶寬 上變化，則需要也在頻率上使預(yù)編碼適應(yīng)，以取得與頻率選擇性信道的最佳可能匹配。 自然地，這影響預(yù)編碼器元素的信令，使得可能需要反饋和前向鏈路信令的更細(xì)頻率粒 度。如果使用專用RS，則它減小有效信道的相干帶寬，這意味著在接收器側(cè)的信道估計(jì) 過(guò)程可能具有更少數(shù)據(jù)來(lái)在其上求平均，并且因此負(fù)面地影響估計(jì)精確性。

發(fā)明內(nèi)容
本說(shuō)明書涉及作為天線單元局部化到小區(qū)域的固定天線安裝，其包括一個(gè)或多 個(gè)天線。幾個(gè)天線單元能連接到以低延遲使用高容量鏈路的聯(lián)合處理單元(JPU)。JPU 對(duì)所有連接的天線聯(lián)合地執(zhí)行基帶處理，使得可能同時(shí)使用幾個(gè)連接的天線單元來(lái)相干 地接收和傳送信號(hào)。具有一個(gè)或幾個(gè)連接的天線單元的JPU能例如在以下方式中實(shí)現(xiàn)■作為服務(wù)于單個(gè)小區(qū)的單個(gè)NodeB，■作為服務(wù)于多個(gè)小區(qū)的單個(gè)NodeB，■作為服務(wù)于多個(gè)小區(qū)的多個(gè)連接的NodeB，在本上下文中，下行鏈路被理解為JPU/天線單元是傳送器并且終端是接收器。如已提到的，信道相關(guān)預(yù)編碼具有提供顯著的性能增益的可能性。然而，獲得 這些增益依賴于預(yù)編碼器元素足夠接近地匹配信道的能力。在這方面，是頻率選擇性的 有效信道呈現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)樗鼈円笫褂玫念A(yù)編碼元素跟蹤信道(當(dāng)它在頻率上變化時(shí))。 對(duì)于基于碼本的預(yù)編碼來(lái)說(shuō)，這通常暗示著顯著更高的信令開(kāi)銷，因?yàn)檫m當(dāng)?shù)念A(yù)編碼器 元素需要從接收器用信號(hào)發(fā)出和/或從傳送器向接收器用信號(hào)發(fā)出。專用參考信號(hào)RS的 需要量可能增加，因此也貢獻(xiàn)于更高的信令開(kāi)銷。備選的觀點(diǎn)可能是，如果信令開(kāi)銷保 持恒定，則在其能獲得預(yù)編碼的有效支持的移動(dòng)性的程度變得更有限。因此，預(yù)編碼需 要以更小的頻率粒度來(lái)執(zhí)行，這導(dǎo)致更高的開(kāi)銷來(lái)獲得相同的性能，或者以固定開(kāi)銷來(lái) 執(zhí)行，這能夠在更低的終端速度來(lái)支持預(yù)編碼。注意，對(duì)于基于非碼本的預(yù)編碼，增加 的頻率選擇性也可招致附加的開(kāi)銷。高頻率選擇性也導(dǎo)致信道估計(jì)惡化，因?yàn)楣烙?jì)因而被強(qiáng)制限制于頻率中，這減 少了信道估計(jì)中頻率插值的可能性。有效信道的特性可分離成三個(gè)、更多或更少獨(dú)立的部分1.微觀傳播信道特性這部分由無(wú)線電環(huán)境中小的/局部化的擾動(dòng)所導(dǎo)致的改 變組成。這些擾動(dòng)導(dǎo)致傳播信道中快速的改變。2.宏觀傳播信道特性這部分由傳播信道中的大規(guī)模參數(shù)來(lái)組成，例如傳播延 遲、到達(dá)角度、路徑損耗等。通常這些參數(shù)影響傳播信道的統(tǒng)計(jì)分布并且改變相對(duì)緩慢。3.硬件引入的特性這部分包括由硬件(例如在天線單元的無(wú)線電鏈，包括傳 送濾波器，以及連接天線到JPU的電纜)引入的效應(yīng)。有效信道的微觀傳播信道部分具有快速的時(shí)間變化性，并可能難以不招致附加 顯著信令開(kāi)銷地進(jìn)行補(bǔ)償。然而，有效信道的其它部分隨時(shí)間過(guò)去是相對(duì)恒定的，并且可更容易地進(jìn)行考 慮。由天線單元以及到JPU的鏈路所施加的有效信道的硬件引入的特性對(duì)所有終端是共 同的，并且可使用例如以下方法來(lái)補(bǔ)償使用終端執(zhí)行有關(guān)特定天線單元的不同天線的 硬件引入的時(shí)序不對(duì)準(zhǔn)的測(cè)量，之后將測(cè)量報(bào)告用信號(hào)發(fā)送回JPU。傳統(tǒng)上，連接到JPU的天線已經(jīng) 局部化到NodeB的形式中的單個(gè)站點(diǎn)，并且由 宏觀時(shí)序延遲引入的頻率選擇性尚未成為問(wèn)題，因?yàn)閺腘odeB的天線到終端的傳播延遲 差已經(jīng)很小。然而，在預(yù)期的分布天線系統(tǒng)DAS具有遠(yuǎn)程天線單元(其可能寬廣地分 離)的情況下，從不同天線單元到特定終端的傳播延遲可能顯著地變化，這導(dǎo)致有效信道中強(qiáng)的頻率選擇性。如果宏觀傳播延遲在這些情形下不補(bǔ)償，由于各個(gè)預(yù)編碼器元素 不匹配信道，基于碼本的預(yù)編碼引入附加的損耗。上述問(wèn)題和缺點(diǎn)在本發(fā)明的第一方面中通過(guò)一種在無(wú)線通信系統(tǒng)中補(bǔ)償傳播延 遲的方法來(lái)克服。第一處理單元與第一多個(gè)天線單元通信，第一多個(gè)天線單元與第一終 端無(wú)線 通信。第一終端具有終端天線。第一多個(gè)天線單元是空間分離的。根據(jù)第一方面 的方法包括以下步驟確定從第一多個(gè)天線單元中的每個(gè)到終端天線的相對(duì)傳播延遲， 以及使用所確定的傳播延遲來(lái)建立延遲分布(delay profile)以補(bǔ)償從每個(gè)天線單元到第一 終端的傳播延遲，以及將延遲分布應(yīng)用到處理單元和終端之間的傳送。根據(jù)本發(fā)明的方法提供對(duì)于分布天線系統(tǒng)中發(fā)生的傳播延遲差的補(bǔ)償。該補(bǔ)償 的顯著優(yōu)點(diǎn)是可需要顯著更少的預(yù)編碼元素來(lái)有效匹配整個(gè)帶寬上的信道。這可設(shè)想成 轉(zhuǎn)變?yōu)樾帕铋_(kāi)銷的大量減少。在某些情況下，無(wú)適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償時(shí)，甚至可能預(yù)編碼是不可 能的。與以前的補(bǔ)償方法相反，根據(jù)本發(fā)明的方法引入對(duì)每個(gè)目標(biāo)終端特定的補(bǔ)償分 布。終端特定的分布可設(shè)想為允許補(bǔ)償由DAS的宏觀傳播信道特性(其是終端特定的) 引入的虛擬頻率選擇性。該方案對(duì)終端是透明的，以及在一些實(shí)施例中甚至可不要求終 端做任何處理。可將根據(jù)本發(fā)明的方法用于從處理單元至終端或類似的從終端至處理單元的傳 送。在本發(fā)明的另外有利的實(shí)施例中，處理單元可以是基站或節(jié)點(diǎn)B。本上下文中 的處理單元是連接到多個(gè)天線單元和通信網(wǎng)絡(luò)(例如有線網(wǎng)絡(luò)，如SDH/S0NET網(wǎng)絡(luò)或任 何其它類型的通信網(wǎng)絡(luò))的單元。處理單元建立從通信網(wǎng)絡(luò)至一個(gè)或多個(gè)無(wú)線終端(例 如移動(dòng)電話)的通信。處理單元的實(shí)際選擇可取決于建立的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的類型。本上下文中的術(shù)語(yǔ)“終端”用于能夠建立與處理單元的無(wú)線通信的任何種類的 設(shè)備。此類終端的示例包括移動(dòng)電話、用于計(jì)算機(jī)的調(diào)制解調(diào)器設(shè)備、PDA以及其它 電子設(shè)備，例如媒體中心和諸如此類。在本發(fā)明的一實(shí)施例中，第一多個(gè)天線單元之一可包括多個(gè)天線。本發(fā)明的另 外實(shí)施例可包括第一多個(gè)天線單元中的多于一個(gè)包括多個(gè)天線。多個(gè)天線可例如用于 來(lái)自天線單元的信號(hào)的波束成形。同樣，多個(gè)天線可用于支持與更多終端的通信。在特定實(shí)施例中，第一多個(gè)天線單元中的至少兩個(gè)可包括相同數(shù)量的天線，或 在備選中，第一多個(gè)天線單元中的每個(gè)可包括不同數(shù)量的天線。終端可包括第二多個(gè)天線。終端可包括多于一個(gè)天線(例如為了建立更高的數(shù) 據(jù)傳輸速率)。有利的是，第一處理單元可與第三多個(gè)終端通信。可設(shè)想，給定處理單元支持 的終端越多，就可實(shí)現(xiàn)處理單元容量的更好利用。根據(jù)本發(fā)明的方法可在頻域中執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明的方法因而還可包括以下步 驟第一多個(gè)天線單元中的每個(gè)與終端或第二多個(gè)終端的每個(gè)之間的相對(duì)傳播延遲在頻 域中確定，以及還包括另外的以下步驟對(duì)兩個(gè)不同頻率評(píng)估終端和多個(gè)天線單元之間 的傳播信道之間的相位差，并進(jìn)一步從擬合到頻率上評(píng)估的相位差的一條線的斜率來(lái)估 計(jì)傳播時(shí)間差。同樣的，有利地可對(duì)第四多個(gè)頻率來(lái)評(píng)估相位差。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可從具有一個(gè)或第六多個(gè)斜率的第五多個(gè)擬合線來(lái)估計(jì)每個(gè)傳播時(shí)間差。優(yōu)選地在處理單元中執(zhí)行計(jì)算。計(jì)算的結(jié)果、即延遲分布可傳送到終端，其中可將延遲分布應(yīng)用到經(jīng)天線單元 從終端至處理單元的傳送。在本發(fā)明特別有利的實(shí)施例中，第一多個(gè)天線單元中的每個(gè)和終端或第二多個(gè) 終端中每個(gè)之間的傳播延遲可使用以下等式來(lái)確定
權(quán)利要求
1.一種在無(wú)線通信系統(tǒng)(10)中補(bǔ)償傳播延遲的方法，其中第一處理單元(12，38， 64)與第一多個(gè)天線單元(14，16，26，40，44，72，74，76)通信，所述第一多個(gè)天線 單元(14，16，26，40，44，72，74，76)與具有終端天線(20，50，54，58)的第一終端 (18，48，52，56，78，80，82)無(wú)線通信，所述第一多個(gè)天線單元(14，16，26，40， 44，72，74，76)是空間分離的，所述方法包括以下步驟確定從所述第一多個(gè)天線單元(14，16，26，40，44，72，74，76)中的每個(gè)到所述 終端天線(20，50, 54，58)的相對(duì)傳播延遲，使用所確定的傳播延遲來(lái)建立延遲分布以補(bǔ)償從所述天線單元(14，16，26，40， 44，72，74，76)中的每個(gè)到所述第一終端(18，48，52，56，78，80，82)的傳播延 遲，將所述延遲分布應(yīng)用到所述處理單元(12，38，64)和所述終端(18，48，52，56， 78，80，82)之間的傳送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述傳送是從所述處理單元(12，38，64)到所 述終端(18，48，52，56，78，80，82)或從所述終端(18，48，52，56，78，80，82)到 所述處理單元(12，38，64)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述第一多個(gè)天線單元(14，16，26，40， 44，72，74，76)之一包括多個(gè)天線(28，30，32，34)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述處理單元是基站或節(jié)點(diǎn)B。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述終端(18，48，52，56，78， 80，82)包括第二多個(gè)天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一處理單元(12，38，64)與 第三多個(gè)終端(18，48，52，56，78，80，82)通信。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一多個(gè)天線單元(14，16， 26，40，44，72，74，76)中的每個(gè)和所述終端(18，48，52，56，78，80，82)之間的 或所述第一多個(gè)天線單元(14，16，26，40，44，72，74，76)中的每個(gè)和所述第二多個(gè) 終端(18，48，52，56，78，80，82)中的每個(gè)之間的相對(duì)傳播延遲在頻域中確定，其中 所述方法還包括以下步驟對(duì)兩個(gè)不同頻率評(píng)估所述終端(18，48，52，56，78，80，82)和多個(gè)天線單元 (14，16，26，40，44，72，74，76)之間的傳播信道之間的相位差；從擬合到頻率上所評(píng)估的相位差的一條線的斜率來(lái)估計(jì)傳播時(shí)間差。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中對(duì)第四多個(gè)頻率評(píng)估相位差。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中從具有一個(gè)或第六多個(gè)斜率的第五多個(gè)擬合的線 來(lái)估計(jì)每個(gè)傳播時(shí)間差。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述第一多個(gè)天線單元(14，16， 26，40，44，72，74，76)中的每個(gè)和所述終端(18，48，52，56，78，80，82)或所述 第二多個(gè)終端(18，48，52，56，78，80，82)中的每個(gè)之間的傳播延遲使用以下等式來(lái) 確定其中Δ。是從第n個(gè)終端(18，48，52，56，78，80，82)到達(dá)所述第一多個(gè)天線單元的天線單元m和m’的信號(hào)之間的時(shí)間差的估計(jì)，τ( ’ η)是由所述處 理單元(12，38，64)和終端η(18，48，52，56，78，80，82)的所述第二多個(gè)天線之間的傳播信道所引入的時(shí)間差，^？^⑺-0^0^是兩個(gè)信道的相位差的估計(jì)，并且
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中Amm，ω由以下項(xiàng)來(lái)近似
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的方法，還包括通過(guò)反旋轉(zhuǎn)來(lái)自所述天線單元 (14，16，26，40，44，72，74，76)的傳送的信號(hào)的相位，在頻域中應(yīng)用所述延遲分布。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，還包括在時(shí)域中應(yīng)用所述延遲分布。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中應(yīng)用所述延遲分布作為單純時(shí)間移位或在備選 中作為循環(huán)時(shí)間移位。
15.—種適用于連接到通信鏈路(22，24，36，60，62，66，68，70)的裝置(12， 38，64)，所述通信鏈路用于建立到多個(gè)天線單元(14，16，26，40，44，72，74，76) 的通信，所述裝置還包括控制器單元和存儲(chǔ)單元，所述存儲(chǔ)單元包括一種在無(wú)線通信系 統(tǒng)中補(bǔ)償傳播延遲的方法的軟件實(shí)現(xiàn)，其中所述多個(gè)天線單元(14，16，26，40，44， 72，74，76)適用于與具有終端天線(20，50，54，58)的第一終端(18，48，52，56， 78，80，82)無(wú)線通信，所述第一多個(gè)天線單元(14，16，26，40，44，72，74，76)是 空間分離的，所述方法包括以下步驟確定從所述第一多個(gè)天線單元(14，16，26，40，44，72，74，76)中的每個(gè)到所述 終端天線(20，50，54，58)的傳播延遲，使用所確定的傳播延遲來(lái)建立延遲分布以補(bǔ)償從所述天線單元(14，16，26，40， 44，72，74，76)中的每個(gè)到所述第一終端(18，48，52，56，78，80，82)的傳播延 遲，將所述延遲分布應(yīng)用到所述處理單元(12，38，64)和所述終端(18，48，52，56， 78，80，82)之間的傳送。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述軟件實(shí)現(xiàn)包括權(quán)利要求2-13的任何方法步驟。
全文摘要
在本發(fā)明第一方面中，涉及一種在無(wú)線通信系統(tǒng)中補(bǔ)償傳播延遲的方法。第一基站與第一多個(gè)天線單元通信，第一多個(gè)天線單元適用于與第一終端無(wú)線通信。第一終端具有終端天線。第一多個(gè)天線單元是空間分離的。根據(jù)第一方面的方法包括以下步驟確定從第一多個(gè)天線單元中的每個(gè)到終端天線的相對(duì)傳播延遲，以及使用所確定的傳播延遲來(lái)建立延遲分布以補(bǔ)償從每個(gè)天線單元到第一終端的傳播延遲，以及將延遲分布應(yīng)用到基站和終端之間的傳送。在本發(fā)明的第二方面中，還涉及一種實(shí)現(xiàn)根據(jù)第一方面的方法的系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H01Q3/26GK102017476SQ200980114668
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2009年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月25日
發(fā)明者D·哈馬瓦爾, G·約恩格倫 申請(qǐng)人:愛(ài)立信電話股份有限公司