專利名稱：估計(jì)信道質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及估計(jì)信道質(zhì)量的方法，尤其在應(yīng)用具有多個(gè)天線部分的天線系統(tǒng)時(shí)。
在移動(dòng)無(wú)線系統(tǒng)中，其是以頻率雙工驅(qū)動(dòng)的、也即從基站到移動(dòng)臺(tái)的通信(所謂的下行鏈路)和從移動(dòng)臺(tái)到基站的通信(所謂的上行鏈路)是在不同頻率上實(shí)現(xiàn)的，通?；静荒茏约捍_定“下行鏈路”的信道質(zhì)量，因?yàn)樵摗跋滦墟溌贰本哂辛硪活l率并因此該信道的傳輸特性與“上行鏈路”的不同。所以對(duì)于“下行鏈路”的信道質(zhì)量的估算由移動(dòng)臺(tái)實(shí)現(xiàn)并且隨后作為測(cè)量或者信息被傳給基站。
現(xiàn)在根據(jù)UMTS中的一個(gè)例子進(jìn)一步詳細(xì)地?cái)⑹鲂诺蕾|(zhì)量的估算。下文將移動(dòng)臺(tái)理解為終端設(shè)備、即通信系統(tǒng)中的終端設(shè)備，例如移動(dòng)通信設(shè)備、移動(dòng)PC、PDA(個(gè)人數(shù)字助理)等等。將基站理解為通信系統(tǒng)中的、繼續(xù)轉(zhuǎn)接數(shù)據(jù)傳輸?shù)难b置。通信系統(tǒng)涉及例如蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)、WLAN系統(tǒng)等。現(xiàn)在首先敘述什么是總導(dǎo)頻信號(hào)。接下來(lái)探討在所謂的“發(fā)射分集”中導(dǎo)頻信號(hào)的應(yīng)用、即通過(guò)多于一個(gè)天線的數(shù)據(jù)傳輸。隨后討論在所謂的高速數(shù)據(jù)傳輸信道中的特殊的邊界條件。然后下面更詳細(xì)地探討信道質(zhì)量的確定和如何能在發(fā)射分集模式中估計(jì)總導(dǎo)頻信號(hào)，在所述的總導(dǎo)頻信號(hào)基礎(chǔ)上可以確定信道質(zhì)量a)總導(dǎo)頻信號(hào)例如在UMTS(通用移動(dòng)通信系統(tǒng))系統(tǒng)中，由基站發(fā)送的所謂的“總導(dǎo)頻信號(hào)”可供移動(dòng)臺(tái)用于測(cè)量“下行鏈路”的信道估計(jì)。該總導(dǎo)頻信號(hào)可以包括例如預(yù)定義的和移動(dòng)臺(tái)所熟知的比特序列，其在一個(gè)移動(dòng)通信蜂窩中被均勻地向所有移動(dòng)臺(tái)發(fā)送。在UMTS中該總導(dǎo)頻信號(hào)在CPICH(公用導(dǎo)頻信道)上被發(fā)送。
移動(dòng)臺(tái)計(jì)算出導(dǎo)頻信號(hào)的接收功率并由此計(jì)算給出信道質(zhì)量的基準(zhǔn)值。然后該基準(zhǔn)值作為測(cè)量或者信息被傳輸?shù)交尽?br> b)“發(fā)射分集”在先進(jìn)的基站上導(dǎo)頻信號(hào)也可以通過(guò)多個(gè)天線傳輸。因而，如果導(dǎo)頻信號(hào)通過(guò)多個(gè)天線被發(fā)送，則出現(xiàn)應(yīng)該如何計(jì)算出導(dǎo)頻信號(hào)的功率的問(wèn)題。在UMTS(通用移動(dòng)電信系統(tǒng))標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了應(yīng)用發(fā)射分集、也稱為應(yīng)用多個(gè)天線來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)母鞣N方法。
發(fā)射分集的不同方法涉及例如STTD(空時(shí)發(fā)射分集)模式以及兩個(gè)所謂的“閉環(huán)發(fā)射分集模式”1和2。大致來(lái)說(shuō)有以下區(qū)別不同于STTD-模式，在閉環(huán)模式下考慮到移動(dòng)臺(tái)的反饋信號(hào)，將信號(hào)通過(guò)不同天線如此發(fā)送，使得發(fā)生單個(gè)天線信號(hào)的相長(zhǎng)干擾，而在STTD-模式下，基站中的天線系統(tǒng)通過(guò)多個(gè)天線發(fā)射信號(hào)，而沒(méi)有加上移動(dòng)臺(tái)的反饋信號(hào)。在STTD模式下也可以稱為開(kāi)環(huán)模式。
c)高速數(shù)據(jù)傳輸信道和發(fā)射分集由于在UMTS中新引入的高速傳輸信道(HS-DSCH高速下行共享信道，HS-SCCH高速共享控制信道)對(duì)于高速下行分組接入(HSDPA)出現(xiàn)下列問(wèn)題如何在該高速傳輸信道中應(yīng)用不同的發(fā)射分集的方法。
在HSDPA時(shí)數(shù)據(jù)被分組傳輸。在此，如此選擇傳輸一個(gè)分組的時(shí)刻，使得在各個(gè)接收分組的移動(dòng)臺(tái)中具有目前有利的接收條件。這在英語(yǔ)文獻(xiàn)中也被稱為“scheduling(調(diào)度)”?；镜摹罢{(diào)度器”從目前為不同移動(dòng)臺(tái)的傳輸而排隊(duì)等候的分組中選出在傳輸中可能期望有最好質(zhì)量的那個(gè)。
另外，“調(diào)度器”也確定，利用哪種能量、哪種調(diào)制以及哪種編碼來(lái)發(fā)送分組。通常，該“調(diào)度器”除了確定傳輸?shù)臅r(shí)刻以外，還確定數(shù)據(jù)分組的格式。
在HSDPA時(shí)，對(duì)于下列情況必須匹配上行鏈路(從移動(dòng)臺(tái)到基站)中的信道質(zhì)量信息(CQI)的信令，即通過(guò)兩個(gè)天線發(fā)射CPICH(公用導(dǎo)頻信道)。這既涉及對(duì)于高速傳輸信道本身而言不應(yīng)用發(fā)射分集的情況，也涉及應(yīng)用發(fā)射分集的情況。
目前，在UMTS標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，一旦在移動(dòng)通信蜂窩中將發(fā)射分集應(yīng)用在任何傳輸信道上，那么就通過(guò)基站的天線系統(tǒng)的兩個(gè)天線或者天線部分傳輸總導(dǎo)頻信號(hào)(CPICH)。在此，通過(guò)天線2和天線1對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)不同地進(jìn)行調(diào)制，像例如在3GPP標(biāo)準(zhǔn)中描述的那樣(參見(jiàn)技術(shù)規(guī)程25.211的4.3.0版本中第5.3.3.1節(jié))。在那里的

圖14中說(shuō)明了所述情形。在不應(yīng)用發(fā)射分集的情況下，也應(yīng)用圖14中天線的符號(hào)序列。圖14在這里記作圖1。
移動(dòng)臺(tái)可以根據(jù)不同調(diào)制的導(dǎo)頻信號(hào)確定明確地分配給天線1和天線2的、傳輸信道的估計(jì)。該信道估計(jì)(對(duì)天線1和天線2)是必須的，由此移動(dòng)臺(tái)正確接收采用發(fā)射分集方法發(fā)射的物理信道。
d)信道質(zhì)量的確定傳輸?shù)馁|(zhì)量受到傳輸信道的消極影響，并且隨時(shí)間出現(xiàn)波動(dòng)。所以為了確定分組被發(fā)送給哪個(gè)移動(dòng)臺(tái)，基站必須了解傳輸信道或者傳輸?shù)钠谕|(zhì)量。因?yàn)榛局荒芎懿畹卮_定從基站到移動(dòng)臺(tái)的發(fā)送信號(hào)的質(zhì)量，所以在UMTS標(biāo)準(zhǔn)中引入了從移動(dòng)臺(tái)到基站的“信道質(zhì)量信息(CQI)”的信令。
移動(dòng)臺(tái)根據(jù)由基站發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào)(公用導(dǎo)頻信道)計(jì)算出信道質(zhì)量的當(dāng)前估計(jì)值。接著移動(dòng)臺(tái)通過(guò)CQI通知基站，目前在下行鏈路信道上期望哪種質(zhì)量。這在UMTS中詳細(xì)說(shuō)明的HSDPA系統(tǒng)上通過(guò)下列方式實(shí)現(xiàn)，即移動(dòng)臺(tái)通知基站對(duì)于下一個(gè)數(shù)據(jù)分組應(yīng)該最好選擇哪種格式(即，調(diào)制、編碼等等)。
如果在蜂窩中通過(guò)兩個(gè)天線發(fā)射導(dǎo)頻信號(hào)(CPICH)(參見(jiàn)前面章節(jié))，則在使用發(fā)射分集的方法時(shí)不清楚，移動(dòng)站以最佳的方式應(yīng)該多精確地進(jìn)行信道質(zhì)量估計(jì)。
為此，迄今建議下列解決對(duì)于CQI的信令的匹配，在相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)TS 25.214中下列規(guī)定是已知的。
在3GPP TS 25.214 V5.2.0(2002-09)的6A.2章節(jié)中規(guī)定了“信道質(zhì)量指示器定義”，其中在一定意義上描述如下“如果將發(fā)射分集應(yīng)用于相關(guān)的HS-DSCH蜂窩的無(wú)線通信，那么PCPICH給出兩個(gè)分集天線組合的CPICH的接收功率，另一方面PCPICH給出非分集天線的功率。”這里PCPICH稱作導(dǎo)頻信道的接收的信號(hào)功率，其是一個(gè)參數(shù)，由它計(jì)算數(shù)據(jù)信道的接收質(zhì)量的量度。對(duì)此，另外的參數(shù)是噪聲功率和接收機(jī)的干擾功率以及導(dǎo)頻信道和數(shù)據(jù)信道之間的功率關(guān)系。
該規(guī)程的該章節(jié)說(shuō)明在采用發(fā)射分集時(shí)，應(yīng)該使用兩個(gè)天線的接收總功率，否則只應(yīng)用第一個(gè)(也稱作非分集天線)的功率。該解釋解決了部分問(wèn)題，但是一直沒(méi)有提供接收質(zhì)量的最佳預(yù)測(cè)，因?yàn)橐环矫嬖诓煌l(fā)射分集方法(STTD、模式1、模式2和其他的方法)之間沒(méi)有進(jìn)行區(qū)別，另一方面也沒(méi)有考慮該方法的實(shí)際期望的非理想性。
e)發(fā)射分集時(shí)總導(dǎo)頻信號(hào)的估計(jì)如果基站為通向移動(dòng)臺(tái)的諸如DPCH(專用物理信道)或者HS-PDSCH(高速物理下行鏈路共享信道)等數(shù)據(jù)信道而在單個(gè)天線上使用與為傳輸CPICH(公用導(dǎo)頻信道)時(shí)不相同的相移，那么在基站應(yīng)用多個(gè)天線時(shí)，附加地存在問(wèn)題。通常將在天線上的不同相位用于產(chǎn)生向移動(dòng)臺(tái)的“下行鏈路”信道的波束成形增益。
該問(wèn)題可以通過(guò)在不同天線上以相互正交序列的形式傳輸導(dǎo)頻信號(hào)來(lái)解決。因此，移動(dòng)臺(tái)可以分開(kāi)地計(jì)算出每個(gè)天線的接收功率。然后將單個(gè)天線的、所計(jì)算出的功率相加Ppllot＝P1+P2+…+Pn＝|h1|2+|h2|2+…+|hn|2n……天線數(shù)量h……信道的復(fù)值估計(jì)其中使用正交序列以能夠進(jìn)行正確估計(jì)，即能夠相互獨(dú)立地接收單個(gè)天線的導(dǎo)頻信號(hào)。
然而在多數(shù)情況下規(guī)定，對(duì)于導(dǎo)頻信號(hào)的功率計(jì)算出一個(gè)極小的值。
基于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的任務(wù)是說(shuō)明一種在通過(guò)多個(gè)天線部分進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)估計(jì)信道質(zhì)量的方法，其與現(xiàn)有技術(shù)相比提供了更可靠的估計(jì)值。
該任務(wù)通過(guò)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的特征的方法來(lái)解決。在從屬權(quán)利要求中具有優(yōu)選的改進(jìn)方案。
本發(fā)明的核心是在引入移動(dòng)臺(tái)和基站之間交換的反饋信息的情況下確定信道質(zhì)量。
現(xiàn)在應(yīng)該借助于選出的例子進(jìn)一步考察本發(fā)明，所述例子也在圖中部分地示出。首先，該實(shí)施方案限制在兩個(gè)天線元件，但是也可以使其擴(kuò)展到多個(gè)天線元件。另外，該實(shí)施方案涉及對(duì)于每個(gè)天線部分具有唯一的傳播路徑的情況。如果存在多個(gè)傳播路徑(tap)，則通過(guò)將移動(dòng)臺(tái)在所有傳播路徑上所接收的能量相加，可以有意義地?cái)U(kuò)展該方法。在本實(shí)施方案中，對(duì)于相應(yīng)的發(fā)射分集所講述的計(jì)算公式適用于在每個(gè)單個(gè)傳播路徑上的關(guān)系圖1示出公用導(dǎo)頻信道CPICH的調(diào)制模式(Modulationpattern)，其中規(guī)定A＝1+j。這里A是復(fù)值并且j是該復(fù)值的虛數(shù)部分。該圖對(duì)應(yīng)于3GPP標(biāo)準(zhǔn)的圖14技術(shù)規(guī)程25.211的4.3.0版本第5.3.3.1章節(jié)。
對(duì)于解決信道質(zhì)量信令的問(wèn)題，考察下列替代下面介紹優(yōu)選的實(shí)施例，其中通過(guò)考慮波束成形增益提高信道質(zhì)量的估計(jì)(信道估計(jì))，所述波束成形增益是通過(guò)應(yīng)用多于一個(gè)天線部分限制的。在本申請(qǐng)范圍內(nèi)，將天線的發(fā)射元件理解為天線部分，該發(fā)射元件與另一發(fā)射元件空間上是分離的。在復(fù)值的情況下，波束成形增益取決于單個(gè)天線的傳輸信道的-可能是復(fù)值的-估計(jì)。
如果信號(hào)例如由多個(gè)在空間上分離的天線元件如此發(fā)送，使得在一個(gè)方向上出現(xiàn)相長(zhǎng)干擾，而在另一個(gè)方向上出現(xiàn)相消干擾，那么產(chǎn)生波束成形增益。
該實(shí)施例討論如何根據(jù)各個(gè)所應(yīng)用的發(fā)射分集模式在考慮通過(guò)單個(gè)天線元件定義的傳輸線路的情況下進(jìn)行信道估計(jì)。
為了在包括至少兩個(gè)部分的天線系統(tǒng)中改變信道，設(shè)置下列量-天線部分的功率(幅值)-通過(guò)一個(gè)天線元件發(fā)送的信號(hào)相對(duì)于通過(guò)另一個(gè)天線元件發(fā)送的信號(hào)的相位移。
將幅值和相位這兩個(gè)量稱作天線加權(quán)。
可以在不使用或者使用反饋信息的情況下進(jìn)行該匹配(開(kāi)環(huán)以及閉環(huán)模式)，然而根據(jù)所應(yīng)用的方法可以不同地確定信道質(zhì)量，或者在一種情況下有意義的確定方法將會(huì)在另一種情況下導(dǎo)致令人不滿意的結(jié)果。
在所謂的反饋方法中，移動(dòng)臺(tái)通過(guò)反饋信道將信息發(fā)送給基站，所述信息規(guī)定，應(yīng)該如何設(shè)置相位和可能的天線間的幅值比。
在反饋方法中基于時(shí)間延遲出現(xiàn)下列問(wèn)題在反饋模式中信道質(zhì)量的估計(jì)所估計(jì)的信道質(zhì)量的傳輸(在UMTS中通過(guò)參數(shù)CQI表示)應(yīng)該在所有的方法中如此被實(shí)現(xiàn)，使得它盡可能準(zhǔn)確地再現(xiàn)該質(zhì)量，通過(guò)其接收由基站在接收(和分析)CQI之后發(fā)送的數(shù)據(jù)分組。下列實(shí)施方案尤其在應(yīng)用閉環(huán)發(fā)射分集方法時(shí)有效。移動(dòng)臺(tái)應(yīng)該假設(shè)，基站根據(jù)由移動(dòng)臺(tái)發(fā)送的(或者仍需要發(fā)送的)反饋信號(hào)設(shè)置天線加權(quán)。因?yàn)橥ㄟ^(guò)反饋信令出現(xiàn)延遲，所以天線加權(quán)在它的應(yīng)用時(shí)刻可能不再是最佳的，因?yàn)橐呀?jīng)“過(guò)時(shí)”。但是在CQI信令時(shí)也應(yīng)該考慮該影響，從而這些得出的結(jié)果不是太樂(lè)觀。在此有三種可能性第一，移動(dòng)臺(tái)可以假設(shè)，基站不應(yīng)用當(dāng)前最佳的天線加權(quán)，而是應(yīng)用移動(dòng)臺(tái)在過(guò)去通知的天線加權(quán)，其中所述過(guò)去恰恰對(duì)應(yīng)于由反饋信令決定的延遲。通過(guò)移動(dòng)臺(tái)存儲(chǔ)在前一時(shí)刻發(fā)送的反饋命令以及分配的天線加權(quán)以現(xiàn)在將它們用于傳輸質(zhì)量的計(jì)算，移動(dòng)臺(tái)可以非常輕易地進(jìn)行該估計(jì)。移動(dòng)臺(tái)總歸必須要存儲(chǔ)這些值，因?yàn)樗源藶槌霭l(fā)點(diǎn)正是在應(yīng)用該天線加權(quán)的情況下來(lái)傳輸當(dāng)前所傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)的。
第二，移動(dòng)臺(tái)可以假設(shè)，基站使用當(dāng)前的(實(shí)際上需要變成信令的并因此在將來(lái)被使用的)天線加權(quán)，但是在確定質(zhì)量時(shí)考慮信道特性將變化。然后在考慮傳輸信道在將來(lái)發(fā)生變化的情況下，移動(dòng)臺(tái)傳輸例如傳輸質(zhì)量的期望值。當(dāng)然移動(dòng)臺(tái)不知道在將來(lái)發(fā)生的傳輸信道的變化。因此，不是傳輸實(shí)際將來(lái)的質(zhì)量，而只是傳輸將來(lái)的質(zhì)量期望值，其根據(jù)傳輸信道的時(shí)間相關(guān)性的分析來(lái)進(jìn)行確定。雖然第二方法花費(fèi)有些高，但是可以提供較好的結(jié)果在第一方法中可能的是，傳輸信道在過(guò)去變化不大，在過(guò)去變成信令的和當(dāng)前應(yīng)用的隨機(jī)天線加權(quán)也是當(dāng)前最佳的。于是得到非常好的質(zhì)量。在過(guò)去傳輸信道的微小變化并不意味著它在將來(lái)也變化微小，因此該質(zhì)量可能是樂(lè)觀的。類似地也可以發(fā)生下列情況，即傳輸信道在過(guò)去發(fā)生超過(guò)通常情況的變化，從而天線加權(quán)是相當(dāng)不利的，并因此CQI特別差，但是這并不意味著信道在將來(lái)也必須變化得這么快。在第二方法中，在兩種情況下計(jì)算出相同的、平均的CQI，這更匹配。還有使在移動(dòng)臺(tái)中的實(shí)現(xiàn)容易的第三方案。這里，在假設(shè)基站沒(méi)有延遲而是立即設(shè)置天線加權(quán)的情況下，移動(dòng)臺(tái)傳輸CQI。這當(dāng)然得出一個(gè)太過(guò)樂(lè)觀的CQI，因?yàn)樵摷僭O(shè)不合乎實(shí)際?，F(xiàn)在基站分析傳輸信號(hào)的時(shí)間相關(guān)性，并因此估算，傳輸質(zhì)量的期望值是怎樣的。基站也進(jìn)行相應(yīng)的分析和計(jì)算，如在第二方法中移動(dòng)臺(tái)所進(jìn)行的那樣。由此將實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性從移動(dòng)臺(tái)轉(zhuǎn)移到基站，這對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)更加有利，因?yàn)橐苿?dòng)臺(tái)比基站多，并因此所有移動(dòng)臺(tái)的總節(jié)省超過(guò)基站的額外耗費(fèi)。
通過(guò)單個(gè)天線或者天線部分定義的傳輸線路的信道估計(jì)
可以注意的另一方面是反饋信息的最終離散化、即給單個(gè)天線元件的反饋信息的分配。通過(guò)在不同的天線上以相互正交序列的形式傳輸導(dǎo)頻信號(hào)，移動(dòng)臺(tái)可以估算在通過(guò)不同天線進(jìn)行發(fā)送時(shí)所經(jīng)歷的信道傳輸特性。從而移動(dòng)臺(tái)可以對(duì)每個(gè)天線分開(kāi)地計(jì)算出信道特性和接收功率。
依據(jù)天線加權(quán)的設(shè)置對(duì)總導(dǎo)頻信號(hào)的計(jì)算功率精確度的分析和由此推導(dǎo)出的功率計(jì)算方法現(xiàn)在考察如何從單個(gè)天線的信號(hào)中計(jì)算出總導(dǎo)頻信號(hào)的功率。這在規(guī)程25.214中已獲知。這里進(jìn)行分析以什么程度對(duì)導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行正確描述，也即是依據(jù)天線參數(shù)(或多或少最佳)的設(shè)置。隨后基于這種認(rèn)識(shí)，描述用于單個(gè)發(fā)射分集模式的功率計(jì)算方法。
下面應(yīng)用這些術(shù)語(yǔ)n天線的數(shù)量s需要傳輸?shù)膹?fù)值符號(hào)si天線i的復(fù)值發(fā)送信號(hào)ri基于天線i的發(fā)送信號(hào)、在移動(dòng)臺(tái)的復(fù)值接收信號(hào)hi信道對(duì)天線i的發(fā)送信號(hào)的復(fù)值影響r總接收信號(hào)wi用于發(fā)射天線i的發(fā)送信號(hào)的天線加權(quán)對(duì)于導(dǎo)頻信號(hào)有rpi＝spihi這里為了簡(jiǎn)化寫法不講述所述量的時(shí)間關(guān)系、例如ri(t)。從導(dǎo)頻信號(hào)的已知發(fā)送信號(hào)spi和導(dǎo)頻信號(hào)的接收值rpi，移動(dòng)臺(tái)可以推知信道hi。另外該移動(dòng)臺(tái)可以確定單個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)的接收功率Ppi＝|rpi|2＝|spi|2|hi|2和從中確定導(dǎo)頻信號(hào)的總接收功率Pp＝|rp1|2+|rp2|2+…+|rpn|2＝＝|sp1|2|h1|2+|sp2|2|h2|2+…+|spn|2|hn|2不是如導(dǎo)頻信號(hào)那樣采用不同天線上的不同序列，而是采用相同序列來(lái)傳輸實(shí)際數(shù)據(jù)。因此，在接收機(jī)中信號(hào)被累加形成一個(gè)和信號(hào)。
所以在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行上述累加，而發(fā)送符號(hào)在傳輸前與適當(dāng)?shù)奶炀€加權(quán)進(jìn)行相乘
r＝r1+r2+…rn＝s1h1+s2h2+…+snhn＝＝s w1h1+s w2h2+…+s wnhn＝＝s(w1h1+w2h2+…+wnhn)由此在適當(dāng)選擇天線加權(quán)的情況下得到傳輸?shù)姆糯蟆５玫剿黾訖?quán)的最佳選擇，如果該天線加權(quán)與信道系數(shù)的共軛復(fù)數(shù)相等(更精確地說(shuō)是成比例)，也即如果有wn＝a hn*其中如此選擇a，使得天線加權(quán)的平方和為1，(|w1|2+|w2|2+…+|wn|2)＝1，也即a＝(|h1|2+|h2|2+…+|hn|2)-1/2，這導(dǎo)致所發(fā)射的總功率不依賴于信道系數(shù)或者天線加權(quán)而等于|s|2。
r＝s(w1h1+w2h2+…+wnhn)＝＝s(a h1*h1+a h2*h2+…+a hn*hn)＝＝s a(|h1|2+|h2|2+…+|hn|2)＝＝s(|h1|2+|h2|2+…+|hn|2)1/2于是和信號(hào)r的接收功率(在具有所述的最佳天線加權(quán)時(shí))為P＝|r|2＝s(|h1|2+|h2|2+…+|hn|2)在假設(shè)通過(guò)單個(gè)天線發(fā)射的數(shù)據(jù)符號(hào)的功率和等于發(fā)射的導(dǎo)頻符號(hào)的功率和的情況下，也即|s|2＝|sp1|2+|sp2|2+…+|spn|2＝n|sp1|2(否則在獲知功率關(guān)系時(shí)可以相應(yīng)地考慮區(qū)別)由此得出P＝n|sp1|2(|h1|2+|h2|2+…+|hn|2)＝＝n(|sp1h1|2+|sp2h2|2+…+|spnhn|2)＝＝n(|rp1|2+|rp2|2+…+|rpn|2)＝＝n(Pp1+Pp2+…+Ppn)＝n Pp在上述最佳情況下，信號(hào)的接收功率也與單個(gè)天線的導(dǎo)頻信號(hào)的接收功率和的n倍成比例。所以在該情況下，在計(jì)算CQI報(bào)告時(shí)也以該n倍和功率為出發(fā)點(diǎn)。
但是這只適用于在應(yīng)用最佳設(shè)置的天線加權(quán)時(shí)發(fā)射分集的理想情況。如果沒(méi)有最佳設(shè)置該加權(quán)，或者如果甚至應(yīng)用所謂開(kāi)環(huán)的發(fā)射分集方法，則得到較差的接收信號(hào)。因此也應(yīng)該傳輸相應(yīng)較差的信道質(zhì)量值，例如在CQI報(bào)告中。
因?yàn)闆](méi)有反饋信息可供使用，所以在所謂的開(kāi)環(huán)發(fā)射分集方法中不進(jìn)行優(yōu)化的天線加權(quán)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，按時(shí)間先后地通過(guò)不同天線發(fā)射發(fā)送信號(hào)，由此從通過(guò)不同天線發(fā)送的接收功率的平均值中得出信號(hào)的(平均的)接收功率，即P＝s(|h1|2+|h2|2+…+|hn|2)/n ＝Pp這也是比閉環(huán)最佳情況差n倍的值。
分析結(jié)果在規(guī)程25.214中，所謂的用于功率計(jì)算的方法也只是對(duì)應(yīng)用開(kāi)環(huán)發(fā)射分集方法的情況最佳，并由此經(jīng)常是明顯的次佳，因?yàn)樵跊](méi)有閉環(huán)發(fā)射分集方法的優(yōu)點(diǎn)的的情況下，假設(shè)的是明顯太消極的接收質(zhì)量。
非最佳設(shè)置的天線加權(quán)的實(shí)施例在實(shí)施例中，在應(yīng)用開(kāi)環(huán)發(fā)射分集時(shí)根據(jù)n個(gè)天線的導(dǎo)頻信號(hào)的接收功率和的n倍來(lái)估算數(shù)據(jù)的接收功率。如果應(yīng)用最佳的天線加權(quán)，則該實(shí)施例是最佳的。另外，在應(yīng)用開(kāi)環(huán)發(fā)射分集時(shí)只能應(yīng)用n個(gè)天線的導(dǎo)頻信號(hào)的接收功率和。
影響天線加權(quán)的因素但是，在實(shí)際中由于各種影響不可能總是應(yīng)用理想的天線加權(quán)。屬于所述影響的有1)離散化不能隨意設(shè)置以及信號(hào)化天線加權(quán)，而只能采用一定的離散化，所述離散化例如依賴于可供使用的硬件。因此所應(yīng)用的加權(quán)或多或少與最佳加權(quán)稍有偏離。
2)延遲最佳的天線加權(quán)在一定的時(shí)刻由移動(dòng)臺(tái)確定。但是通過(guò)必要的測(cè)量持續(xù)時(shí)間和加權(quán)的應(yīng)用，該加權(quán)在稍后的時(shí)刻才有效，其中通過(guò)所述持續(xù)時(shí)間向基站反饋信號(hào)。但是在該時(shí)刻根據(jù)移動(dòng)臺(tái)的速度和環(huán)境情形，傳輸條件已經(jīng)或多或少發(fā)生了變化，所以該加權(quán)在其應(yīng)用時(shí)刻已不再是最佳的。
3)反饋誤差通過(guò)反饋信道上的傳輸誤差可能出現(xiàn)應(yīng)用有誤差的天線加權(quán)，所述有誤差的天線加權(quán)導(dǎo)致減少的接收信號(hào)。
4)上述影響的組合也導(dǎo)致天線加權(quán)的非最佳設(shè)置。
下面指出如何能在計(jì)算接收質(zhì)量時(shí)考慮這些影響。
對(duì)1)天線加權(quán)的離散化移動(dòng)臺(tái)不僅能辨認(rèn)從當(dāng)前信道參數(shù)中推導(dǎo)出的最佳天線加權(quán)，而且能辨認(rèn)所傳輸?shù)?、離散化的天線加權(quán)。因此它可以在計(jì)算接收功率時(shí)考慮這些實(shí)際應(yīng)用的離散化的天線加權(quán)。
所以對(duì)于數(shù)據(jù)符號(hào)的接收功率的估算得出r＝s(w1h1+w2h2+…+wnhn)P＝|r|2＝s|2|(s w1h1+s w2h2+…+s wnhn)|2＝＝|(sp1w1h1+sp2w2h2+…+spnwnhn)|2＝＝|(rp1w1+rp2w2+…+rpnwn)|2再次在假設(shè)導(dǎo)頻符號(hào)的功率等于數(shù)據(jù)符號(hào)的功率的情況下，該方程有效。
對(duì)于有兩個(gè)天線的情況則得出下列公式P＝|r|2＝|(w1h1+w2h2)|2在UMTS中，在具有P的本發(fā)明中，CPICH的功率在閉環(huán)發(fā)射分集的情況下被估算，并且被應(yīng)用于計(jì)算反饋質(zhì)量(CQI)。在已經(jīng)提及的規(guī)程25.214第6A.2章節(jié)“信道質(zhì)量指示器(CQI)定義”中規(guī)定了如何從CPICH的功率估計(jì)中計(jì)算CQI的通常方法。
嚴(yán)格說(shuō)來(lái)，P在狹義上不是CPICH的功率，而是為了得到和具有發(fā)射分集的給定信道相同的接收功率而必須具有一個(gè)沒(méi)有發(fā)射分集的發(fā)射信道的功率。但是下面不再進(jìn)一步探討這種定義的細(xì)微之處。
因此，根據(jù)離散化的加權(quán)在多好的程度上滿足最佳加權(quán)，(估算的)接收質(zhì)量或多或少地與所述的理想情況有所距離。但是因?yàn)檫@也適用于實(shí)際的傳輸數(shù)據(jù)，所以該實(shí)施例比假設(shè)理想天線加權(quán)的實(shí)施例提供了一種實(shí)際傳輸關(guān)系的更精確的估算。
對(duì)2)天線加權(quán)的延遲移動(dòng)臺(tái)經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間間隔估計(jì)信道系數(shù)，從中確定天線加權(quán)，然后所述天線加權(quán)通過(guò)反饋信道由移動(dòng)臺(tái)傳輸?shù)交荆⒈换緫?yīng)用。所有這些步驟產(chǎn)生一定延遲，使得天線加權(quán)在被應(yīng)用時(shí)通常不再是最佳的，因?yàn)樾诺劳ǔＴ诖似陂g發(fā)生了變化。根據(jù)信道變化的速度，天線加權(quán)可以或多或少地與最佳選擇偏離。
通過(guò)在上述實(shí)施例應(yīng)用的公式中不應(yīng)用當(dāng)前確定的天線加權(quán)，而是應(yīng)用當(dāng)前由基站應(yīng)用的天線加權(quán)，使在估算接收質(zhì)量時(shí)可以容易地考慮到所述影響。這是先前所確定的天線加權(quán)，其中先前的時(shí)間正好對(duì)應(yīng)于到應(yīng)用天線加權(quán)時(shí)的時(shí)間延遲。如果例如在信道系數(shù)的測(cè)量到天線加權(quán)的應(yīng)用之間出現(xiàn)3個(gè)時(shí)隙的延遲，那么對(duì)于接收質(zhì)量的估計(jì)在一個(gè)時(shí)隙中應(yīng)該應(yīng)用來(lái)源于三個(gè)時(shí)隙之前進(jìn)行的信道系數(shù)測(cè)量的天線加權(quán)。
為了確定在時(shí)間t處的接收功率、也即P(t)，在應(yīng)用天線加權(quán)的時(shí)延T時(shí)計(jì)算P(t)＝|(rp1(t)w1(t-T)+rp2(t)w2(t-T)+…+rpn(t)wn(t-T))|2對(duì)3)反饋誤差通過(guò)反饋信道上的傳輸誤差可能出現(xiàn)應(yīng)用有誤差的天線加權(quán)，所述有誤差的天線加權(quán)導(dǎo)致減少的接收信號(hào)。通過(guò)移動(dòng)臺(tái)將實(shí)際接收信號(hào)與在無(wú)誤差傳輸時(shí)所期望的接收信號(hào)比較，它能夠辨認(rèn)出這種傳輸誤差。
這當(dāng)然也對(duì)直線傳輸有消極的影響，使得在理想方式下應(yīng)該將實(shí)際實(shí)現(xiàn)的傳輸質(zhì)量應(yīng)用于傳輸方法的參數(shù)選擇。如果到移動(dòng)臺(tái)的傳輸質(zhì)量的反饋比天線加權(quán)的反饋快，那么在考慮“錯(cuò)誤的”天線加權(quán)的情況下反饋傳輸質(zhì)量信息也是有意義的。然而在HSDPA中所述關(guān)系正好相反。天線加權(quán)的反饋信息的延遲只有2到3時(shí)隙，而CQI的延遲則要達(dá)到幾個(gè)時(shí)隙。在這種情況下考慮這種傳輸誤差就沒(méi)有什么意義了，因?yàn)槿绻鸆QI的信息已經(jīng)生效，則傳輸誤差的影響已經(jīng)過(guò)去了。取代其而在沒(méi)有這種傳輸誤差時(shí)確定接收質(zhì)量則會(huì)更好一些在典型方式下傳輸誤差不是太經(jīng)常地出現(xiàn)(大約在所述情況的1％到10％)。正好一個(gè)誤差出現(xiàn)的情況不意味在接收質(zhì)量的反饋信息生效的這個(gè)時(shí)刻也正好再次出現(xiàn)傳輸誤差。因?yàn)檫@種誤差是少見(jiàn)的(否則閉環(huán)方法將不能令人滿意地運(yùn)行，并且因此可能根本不能被應(yīng)用)，所以更可能在該時(shí)刻不出現(xiàn)傳輸誤差。因此沒(méi)有傳輸誤差的信道質(zhì)量信息更有意義。當(dāng)然在具有傳輸誤差的情況下，不能獲得所估算的傳輸質(zhì)量，但是更合理的是從通常狀況出發(fā)并且為此調(diào)節(jié)傳輸參數(shù)。如果出現(xiàn)傳輸誤差，那么傳輸?shù)姆纸M可能不能被解碼，但是這可以根據(jù)HSDPA的HARQ協(xié)議通過(guò)分組的重復(fù)來(lái)補(bǔ)償。
根據(jù)實(shí)施例，在確定接收質(zhì)量時(shí)不反饋通過(guò)傳輸誤差影響的實(shí)際接收質(zhì)量，而是反饋沒(méi)有給出傳輸誤差的接收質(zhì)量。
當(dāng)然如果在UMTS、即CQI報(bào)告的情況下，信道質(zhì)量的測(cè)定目的最初不是在于為將來(lái)傳輸?shù)膮?shù)匹配來(lái)匹配傳輸質(zhì)量，而是在于估算在已傳輸?shù)姆纸M中收到了多少信息，所以應(yīng)該傳輸包括所有降級(jí)(degradation)在內(nèi)的實(shí)際接收質(zhì)量。于是根據(jù)該信息，在沒(méi)有正確地接收的分組時(shí)，基站可以更好地估算在重復(fù)傳輸中必須發(fā)送多少附加的信息，從而在應(yīng)用所有傳輸時(shí)可以解碼該分組。
對(duì)4)所述影響的組合實(shí)際上，在多數(shù)情況下同時(shí)出現(xiàn)多個(gè)或者甚至所有的上述影響。這可以得出特殊的組合影響例如離散化和延遲通過(guò)離散化不是傳輸當(dāng)前最佳的天線加權(quán)，而是下一個(gè)最好的離散化的加權(quán)，所述下一個(gè)最好的離散化的加權(quán)多數(shù)不同于最佳的。通過(guò)直到應(yīng)用加權(quán)時(shí)的延遲，信道發(fā)生變化。但是，現(xiàn)在最佳的離散化加權(quán)還總是可能與前面所確定的相同。于是延遲不產(chǎn)生附加的降級(jí)來(lái)進(jìn)行以離散化為條件的降級(jí)。當(dāng)然信道也可以如此改變，使得另外一個(gè)離散化變?yōu)樽罴训摹Ｓ谑茄舆t產(chǎn)生附加的降級(jí)。如果初始最佳值大約位于兩個(gè)離散值之間的中點(diǎn)，則通常出現(xiàn)上述情況。如果信道沒(méi)有改變太多、也即仍然大約處于這些離散化值之間的中點(diǎn)，則不產(chǎn)生嚴(yán)重的降級(jí)。這也適用于通過(guò)離散化減小延遲的降級(jí)的情況，也即如果信道正好在離散化的值與天線加權(quán)最佳值偏離的方向上發(fā)生變化的情況。所以在推理上并不清楚，這樣一種組合是怎樣起作用的。通常最好在估算接收質(zhì)量時(shí)考慮組合的影響，也即根據(jù)延遲的和離散化的天線加權(quán)來(lái)確定接收質(zhì)量。然而在特殊情況下，只考慮一個(gè)所述影響也能比較好。是否存在這樣的情況必須通過(guò)仿真弄清楚。
總導(dǎo)頻信號(hào)PCPICH的計(jì)算例子現(xiàn)在還要描述一些情況，如何計(jì)算總導(dǎo)頻信號(hào)CPICH。也可以選擇地相互組合用數(shù)字標(biāo)出的方案。
1.為了計(jì)算總導(dǎo)頻信號(hào)CPICH(PCPICH)的功率，在應(yīng)用STTD或者另一種開(kāi)環(huán)方法時(shí)使用下列的計(jì)算步驟，這里針對(duì)兩個(gè)天線元件進(jìn)行該計(jì)算步驟PCPICH＝P1+P2＝|h1|2+|h2|2；
在應(yīng)用閉環(huán)發(fā)射分集時(shí)進(jìn)行下列計(jì)算，將該計(jì)算一般化到多于兩個(gè)的天線元件PCPICH＝|w1h1+w2h2|2在閉環(huán)模式情況下，當(dāng)沒(méi)有任何一種傳輸干擾或者其他誤差源時(shí)得出PCPICH＝(|h1|+|h2|)2在HSDPA中，在應(yīng)用發(fā)射分集方法時(shí)最簡(jiǎn)單的是，每次應(yīng)用相同的發(fā)射分集方法，所述方法被用于所屬的“通?！睌?shù)據(jù)傳輸信道。這在HS-PDSCH的情況下是DPCH。這具有下列優(yōu)點(diǎn)，即可以將迄今的信令重復(fù)應(yīng)用于為DPCH選擇發(fā)射分集方法。在優(yōu)選的改進(jìn)方案中，功率計(jì)算方法也取決于在所屬一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)傳輸信道上的發(fā)射分集方法。
2.從當(dāng)前信道特性中確定天線加權(quán)wi。
3.從過(guò)去的信道特性中確定天線加權(quán)wi。
4.從過(guò)去傳輸?shù)姆答佇畔⒅写_定天線加權(quán)wi。
從如下過(guò)去傳輸?shù)姆答佇畔⒅写_定天線加權(quán)wi，所述過(guò)去傳輸?shù)姆答佇畔⒃诨局斜挥糜诖_定當(dāng)前應(yīng)用的天線加權(quán)。
5.在確定天線加權(quán)時(shí)選擇地考慮或者不考慮反饋信息的傳輸誤差。
6.在確定天線加權(quán)時(shí)考慮反饋信息的離散化。
7.在確定天線加權(quán)時(shí)不考慮反饋信息的離散化。
8.在確定天線加權(quán)時(shí)考慮反饋信息的延遲。
9.在確定天線加權(quán)時(shí)不考慮反饋信息的延遲。
10.在計(jì)算信道質(zhì)量時(shí)不考慮反饋信息的延遲，但是為了傳輸，信道質(zhì)量降低了一個(gè)總值。例如從過(guò)去的信道時(shí)間特性中確定所述總值。
在通信網(wǎng)中相應(yīng)的終端設(shè)備應(yīng)該適用于執(zhí)行所述的方法，也即具有例如相應(yīng)的存儲(chǔ)裝置和計(jì)算裝置。在相應(yīng)的基站中處理信道質(zhì)量的信息、即在UMTS的情況下分析CQI報(bào)告和在該分析的基礎(chǔ)上例如調(diào)節(jié)天線加權(quán)或者匹配發(fā)送功率或者調(diào)制。
文獻(xiàn)目錄3GPP TS 25.214 V5.2.0(2002-09)(3rd Generation Partnership Project；Technical Specification Group Radio Acess Network；Physical layer procedures(FDD)(Release 5)，3GPP，650 Route des Lucioles-Sophia AntipolisValbonne-FRANCE)3GPP TS 25.211 V4.3.0(2001-12)Technical Specificaton3rd Generation Partnership Project；Technical Specification Group Radio Access Network；Physical channels and mapping of transport channels ontophysical channels(FDD)(Release 4))，3GPP，650 Route des Lucioles-Sophia Antipolis Valbonne-FRANCE)
權(quán)利要求
1.用于估計(jì)在基站和移動(dòng)臺(tái)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺赖男诺蕾|(zhì)量的方法，-其中所述數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)天線系統(tǒng)的至少兩個(gè)天線元件實(shí)現(xiàn)，-并且通過(guò)從在基站和移動(dòng)臺(tái)之間交換的反饋信息推導(dǎo)出的信道特性來(lái)估計(jì)信道的質(zhì)量。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其中所述信道質(zhì)量的估計(jì)通過(guò)天線加權(quán)實(shí)現(xiàn)。
3.按照權(quán)利要求1或者2所述的方法，其中所述信道質(zhì)量的估計(jì)通過(guò)分別由天線元件確定的傳輸線路實(shí)現(xiàn)，其中單獨(dú)地估計(jì)每個(gè)傳輸線路。
4.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中從當(dāng)前的或者過(guò)去的、在移動(dòng)臺(tái)和基站之間交換的信息中推導(dǎo)出所述的信道特性或/和天線加權(quán)。
5.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中借助于至少一個(gè)導(dǎo)頻信道進(jìn)行所述估計(jì)，通過(guò)所述導(dǎo)頻信道來(lái)傳輸已知的序列。
6.按照上述權(quán)利要求之一所述的方法，其中對(duì)于所述數(shù)據(jù)傳輸信道的估計(jì)在單個(gè)信道的基礎(chǔ)上按照下列步驟來(lái)進(jìn)行-借助于屬于所述單個(gè)數(shù)據(jù)傳輸信道的導(dǎo)頻信道獲得第i個(gè)天線的單個(gè)估計(jì)hi，其中i是1和n之間的一個(gè)整數(shù)，并且n表示天線的總數(shù)；-求hi數(shù)值的平方；-使單個(gè)hi的平方值相加得到和
7.按照權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其中對(duì)于所述數(shù)據(jù)傳輸信道的估計(jì)在單個(gè)信道的基礎(chǔ)上按照下列步驟進(jìn)行-借助于屬于所述單個(gè)數(shù)據(jù)傳輸信道的導(dǎo)頻信道獲得第i個(gè)天線的單個(gè)估計(jì)hi，其中i是1和n之間的一個(gè)整數(shù)，并且n表示天線的總數(shù)；-將hi與wi相乘，其中wi使屬于所述第i個(gè)天線的天線加權(quán)；-使單個(gè)乘積相加得到和 -求所述和的數(shù)值的平方p′pilot=|Σihiwi|2,]]>
8.按照權(quán)利要求6或者7所述的方法，其中ppilot或者p’pilot的大小表示在所述導(dǎo)頻信道上發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào)的功率。
9.移動(dòng)無(wú)線系統(tǒng)，其中為了計(jì)算出描述上述數(shù)據(jù)傳輸信道的信道質(zhì)量的參數(shù)，按照上述權(quán)利要求1至8之一計(jì)算所述導(dǎo)頻信號(hào)的功率。
10.按照權(quán)利要求9所述的移動(dòng)無(wú)線系統(tǒng)，其中為了計(jì)算出描述上述信道質(zhì)量的參數(shù)，考慮所述導(dǎo)頻信號(hào)的功率，其中在閉環(huán)發(fā)射分集的情況下按照權(quán)利要求7，而在開(kāi)環(huán)發(fā)射分集的情況下按照權(quán)利要求6來(lái)計(jì)算所述功率。
11.按照上述權(quán)利要求9或者10之一所述的移動(dòng)無(wú)線系統(tǒng)，其中所述移動(dòng)無(wú)線系統(tǒng)是UMTS系統(tǒng)，并且描述所述信道質(zhì)量的參數(shù)是CQI參數(shù)。
12.按照權(quán)利要求9-11所述的移動(dòng)無(wú)線系統(tǒng)，其中計(jì)算所述導(dǎo)頻信號(hào)功率的方式、即按照權(quán)利要求6或者7，取決于在所屬的數(shù)據(jù)傳輸信道上STTD或者閉環(huán)發(fā)射分集的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于估計(jì)在基站和移動(dòng)臺(tái)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺赖男诺蕾|(zhì)量的方法，其中所述數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)天線系統(tǒng)的至少兩個(gè)天線元件實(shí)現(xiàn)，并且通過(guò)從移動(dòng)臺(tái)和基站之間交換的反饋信息推導(dǎo)出的信道特性來(lái)估計(jì)信道的質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04L1/20GK1708928SQ200380102639
公開(kāi)日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2003年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月5日
發(fā)明者R·魏德曼, B·拉夫 申請(qǐng)人:西門子公司