專利名稱：用于雙工通信的方法、設(shè)備和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及通信系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)的空中接口和其雙工運行方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)，例如被廣泛采用的GSM(全球移動通信系統(tǒng))和已經(jīng)被選作歐洲第三代移動通信標(biāo)準的UMTS(通用移動通信系統(tǒng))能夠通過例如基站和移動終端的網(wǎng)元之間的空中接口傳輸各種類型的數(shù)據(jù)。為此，GSM和UMTS都采用稱為FDD(頻分雙工)的成熟的雙工發(fā)送方法，其中上行鏈路和下行鏈路傳輸方向在兩個不同的頻帶(成對的頻帶)上實現(xiàn)。因此FDD利用了傳輸方向的頻域分隔并且支持連續(xù)的雙向發(fā)送。除了典型地分配給宏小區(qū)和微小區(qū)的FDD之外，UMTS規(guī)范還包括一種模式，該模式支持更為新近的用于傳輸方向的時域間隔的TDD(時分雙工)技術(shù)，其利用非成對的頻帶并且為關(guān)于微微小區(qū)等大部分本地接入提供了更高的用戶密度。在UMTS中，頻帶1920-1980MHz(上行鏈路)和頻帶2110-2170MHz(下行鏈路)已經(jīng)被配對用于FDD操作，而頻率范圍1900-1920MHz和2010-2025MHz是針對TDD操作的。
FDD和TDD的概念可借助圖1進一步闡明，其中例如移動終端或者支持通信的PDA(個人數(shù)字助理)102的無線通信設(shè)備被連接到移動網(wǎng)絡(luò)118，該移動網(wǎng)絡(luò)可如同在UMTS中一樣被內(nèi)部劃分成無線接入網(wǎng)和核心網(wǎng)。在該例中，和無線通信設(shè)備102直接通信的網(wǎng)元稱為基站104，其在例如GPRS(通用分組無線業(yè)務(wù))的情況下使用活動的DL(下行鏈路)連接將從SGSN(服務(wù)GPRS支持節(jié)點)106接收到的以及初始由GGSN(網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點)108分發(fā)的數(shù)據(jù)通過空中接口最終轉(zhuǎn)發(fā)到無線通信設(shè)備102。相應(yīng)地，無線通信設(shè)備102可以利用建立的UL(上行鏈路)連接向網(wǎng)絡(luò)側(cè)118發(fā)送數(shù)據(jù)。
通過FDD和TDD技術(shù)都可以實現(xiàn)初始UL/DL數(shù)據(jù)傳輸。如果選擇FDD，則將UL 112和DL 110傳輸方向根據(jù)它們的載波頻率分隔開。因此具備帶有稱為保護頻帶的必需間隔的相等或不同帶寬的兩個頻帶被用于雙工數(shù)據(jù)傳輸。成對頻帶的解決方案對于像語音通信和視頻會議的對稱業(yè)務(wù)來說是理想的，但是作為不利方面，在UL和DL傳輸資源之間進行真正靈活和動態(tài)的帶寬分配要么是不可能的，要么實現(xiàn)起來會相對復(fù)雜。
為了支持基于FDD或TDD的網(wǎng)絡(luò)中的多址接入，例如可使用如在GSM系統(tǒng)中的TDMA(時分多址接入)技術(shù)或者如在UMTS系統(tǒng)中的(W)CDMA((寬帶)碼分多址接入技術(shù))，或甚至兩種技術(shù)可同時使用(例如UMTS TDD)。另外，無論何時傳輸方向上存在多個載波時，就可以應(yīng)用FDMA(頻分多址接入)技術(shù)。
由于UL和DL方向共享相同的頻率并且通過為兩組不同的時隙分配單個的載波，一組用于一個方向，從而實現(xiàn)發(fā)生在時域中的所需分隔，因此TDD方法支持UL/DL容量的相對改變并且比FDD更容易進行非對稱業(yè)務(wù)?？梢砸酝瑯拥姆绞綖閷ΨQ業(yè)務(wù)114動態(tài)地分配時隙，或可選地，以非平衡方式116對例如典型的因特網(wǎng)業(yè)務(wù)(Web沖浪應(yīng)用大量的下行鏈路業(yè)務(wù)，幾乎不存在的上行鏈路控制數(shù)據(jù))動態(tài)地分配時隙，在該情況下，UL方向或DL方向可能相對于另一個方向關(guān)于時間利用而占優(yōu)勢。因此，不能無意義地為非活動的傳輸方向預(yù)留頻率資源。作為缺點，TDD意味著對連接的兩端的非連續(xù)性發(fā)送，并且由于可能的重疊UL/DL發(fā)送而導(dǎo)致出現(xiàn)了在傳輸方向之間引入干擾的風(fēng)險。典型地，在每個時隙的結(jié)束使用保護時段118(處于清楚的目的，圖中僅示出單個的UL時隙)，以便避免重疊。
公開WO99/38343披露了一種既支持時分雙工技術(shù)又支持頻分雙工技術(shù)以便提高多小區(qū)環(huán)境中的頻譜利用的設(shè)置。位于相鄰小區(qū)但是地理上分開的兩個基站可以這樣的方式使用相同的頻率，即具有到第一移動臺的連接的第一基站通過利用第一頻率在某個時刻進行發(fā)送，而具有到第二基站連接的第二基站利用第二頻率進行發(fā)送(或接收)。下一步，第一基站在第二頻率上接收數(shù)據(jù)而第二基站在第一頻率上接收(或發(fā)送)數(shù)據(jù)。然后上述循環(huán)重新開始。
盡管各種現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)置在一定程度上甚至利用了不同類型的數(shù)據(jù)連接和雙工運行方法，但看來在沒有相當(dāng)合適的現(xiàn)有方法的情況下，這些情況依然會發(fā)生。另一方面，TDD或FDD都不能向系統(tǒng)提供如前面所提到的純粹益處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了降低現(xiàn)有技術(shù)設(shè)置的不足并提供位于先前已知的TDD和FDD解決方案的環(huán)境附近的新的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。它可以結(jié)合和增強TDD以及FDD技術(shù)的許多優(yōu)勢的方式實現(xiàn)兩個或多個收發(fā)器單元之間的雙工通信。
在本發(fā)明的基本概念中，其中兩個收發(fā)器單元相互通信，以正交的方式對上行鏈路頻率和下行鏈路頻率進行分配，從而在一個時刻某個載波頻率被用于上行鏈路(下行鏈路)的發(fā)送，而在某個另一時刻被用于下行鏈路(上行鏈路)的發(fā)送。相應(yīng)地，在所述一個時刻，第二載波頻率被用于下行鏈路(上行鏈路)的發(fā)送，在所述某個另一時刻可選地被用于上行鏈路(下行鏈路)的發(fā)送。就雙工通信而言，它表示任意類型的信息的雙向傳輸(語音或其它有效載荷數(shù)據(jù)，信令，導(dǎo)頻信號等)。
關(guān)于本發(fā)明的實用性，由于其FDD或“跳頻”方面，它提供了充分的發(fā)送分集。此外，歸功于它的TDD方面，本發(fā)明提供了根據(jù)最新信道狀態(tài)信息來控制發(fā)送單元的裝置。例如，在傳統(tǒng)的FDD解決方案中，需要反饋信道向發(fā)射機提供關(guān)于發(fā)送信道的信息和其他相關(guān)信息。通過利用本發(fā)明，用于發(fā)送控制的此類信道信息可恰好從在相同頻率上接收到的信息中獲得。當(dāng)然，接收方也可基于TDD周期性地或在需要時或預(yù)定的事件發(fā)生時、經(jīng)從原始的發(fā)送信道獲得的反饋信道向發(fā)射機發(fā)送顯式反饋數(shù)據(jù)。在通信鏈路的不同端處的干擾情況仍然是不同的，因此顯式反饋數(shù)據(jù)的使用不能被輕率地忽略掉。隱式或顯式的發(fā)送控制數(shù)據(jù)可被用于調(diào)整例如傳輸編碼、波束成形、調(diào)制、功率控制、速率控制、(多用戶)調(diào)度、信道選擇、用于任意數(shù)目的發(fā)送和接收天線配置的單元而無需定義具有高開銷的反饋信道。更進一步，許多當(dāng)前的TDD特定優(yōu)勢(例如增強容量)如今也可在FDD成對頻帶中應(yīng)用。
在本發(fā)明的一個方面中，一種用于雙工通信的方法包括為信息傳輸分配兩個或多個頻率的步驟，以及在屬于所述兩個或多個頻率的第一多個頻率上、沿第一方向傳輸信息并且在屬于所述兩個或多個頻率的不同于該第一多個頻率的第二多個頻率上、沿第二方向傳輸信息的步驟，其特征在于它還進一步包括-在某個時刻沿第二傳輸方向、在屬于所述第一多個頻率中的第一頻率上傳輸信息的步驟。
在本發(fā)明的另一方面中，一種用于在第一收發(fā)器單元和第二收發(fā)器單元之間進行雙工通信的方法，其特征在于包括-沿所述第一收發(fā)器單元和第二收發(fā)器單元之間的第一傳輸方向、以第一載波頻率在第一時間周期內(nèi)傳輸信息的步驟，-沿所述第一收發(fā)器單元和第二收發(fā)器單元之間的第二傳輸方向、以第二載波頻率在所述第一時間周期內(nèi)傳輸信息的步驟，以及-沿所述第一收發(fā)器單元和第二收發(fā)器單元之間的所述第二傳輸方向、基本上以所述第一載波頻率在第二時間周期內(nèi)傳輸信息的步驟。
通過措詞“基本上”強調(diào)如果載波頻率(或頻帶)不是完全的相同則至少部分地重疊。
術(shù)語“傳輸”這里表示發(fā)送和接收的較低層過程，或表示作為集合的發(fā)送和接收。從系統(tǒng)的觀點來看，該系統(tǒng)包括發(fā)送方和接收方，該兩個方面在單個的步驟中可以都涉及到或者可以不都涉及到，但是從單個的通信設(shè)備的觀點來看，每次只有一個(發(fā)射/接收)方面是可用的。
在本發(fā)明的另一方面中，通信設(shè)備包括用于無線雙工通信的收發(fā)器，另外包括用于處理和存儲指令和數(shù)據(jù)的處理和存儲裝置，其特征在于它被配置成-沿第一傳輸方向、以第一載波頻率在第一時間周期內(nèi)傳輸信息，-沿第二傳輸方向、以第二載波頻率在第二時間周期內(nèi)傳輸信息，以及-沿所述第二傳輸方向、基本上以所述第一載波頻率在第二時間周期內(nèi)傳輸信息。
而在本發(fā)明的另一方面，一種包括能夠進行雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€或多個收發(fā)器的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括用于處理和存儲指令和數(shù)據(jù)的處理和存儲裝置，該裝置被配置成為信息傳輸分配兩個或多個載波頻率，其特征在于在第一時間周期期間，為第一方向上的信息傳輸分配第一載波頻率和為第二方向上的信息傳輸分配第二載波頻率，以及在第二時間周期期間為所述第二方向上的信息傳輸分配所述第一載波頻率。
應(yīng)該注意到在典型通信系統(tǒng)的情況中，第一方向可被解釋為上行鏈路方向或下行鏈路方向。同樣地，按照該順序，則第二傳輸方向應(yīng)被解釋為下行鏈路方向或上行鏈路方向。


在下文中通過附圖對本發(fā)明進行更為詳細的描述，其中圖1示出引用的利用FDD和TDD方法的現(xiàn)有技術(shù)解決方案；圖2A、圖2B、圖2C示出前述的本發(fā)明的概念，其中以巧妙的方式對FDD和TDD技術(shù)加以利用；圖3示出了本發(fā)明的方法的流程圖；圖4示出了本發(fā)明的方法的補充流程圖；
圖5示出了本發(fā)明的設(shè)備的框圖；圖6示出了本發(fā)明的另一個設(shè)備的框圖；圖7A和圖7B描繪出在一種可能的使用情形下標(biāo)準FDD和雙工跳頻技術(shù)之間的比較。
具體實施例方式
已經(jīng)在上面結(jié)合相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的描述對圖1做出描述。
盡管僅僅是示例性的，但在圖2A、圖2B和圖2C中對發(fā)明的不同方案進行了概括性的敘述。
圖2A表示出一種最為簡單的雙工跳頻情形，根據(jù)本發(fā)明的FDD方面，為信息(語音或其他的數(shù)據(jù)，控制信息等)傳輸分配了兩個或多個分隔的頻率(或者，實際上是頻帶)，并且在確定的周期T1內(nèi)一個載波頻率(頻帶)被用于UL方向上，另一個載波頻率被用于DL方向上。根據(jù)本發(fā)明的TDD方面，在第二時間周期T2內(nèi)，在周期T1內(nèi)被用于UL方向上的載波頻率現(xiàn)在被用于DL方向上，并且可選地及相應(yīng)地，在周期T1內(nèi)被用于DL方向上的載波頻率反過來被用于UL方向上。保護頻帶在圖中以編號G標(biāo)識。
除了任意其他暫時有限的基本連續(xù)的分段以外，這里提到的時間周期可以表示并且可以被具體化為例如多個時隙。在許多現(xiàn)有的通信系統(tǒng)中，UL和DL信息傳輸方向相對于例如時隙邊界具有相互的定時偏移，因此如本文中使用到的時間周期的定義可能與所定義的實際時隙邊界存在不同。還應(yīng)該注意到這樣的事實，即在分配給信息傳輸?shù)拇_定時間周期內(nèi)，實際的傳輸可能仍會發(fā)生而占用了周期的一部分，但不是其整個期間。
由于恰用作數(shù)據(jù)接收的載波的相同信道(頻率)還被再次用于信息發(fā)送，優(yōu)選地是在時間相干內(nèi)，因此向發(fā)射機提供信道狀態(tài)信息的傳統(tǒng)反饋信道就不是必需的。發(fā)射機可基于接收到的信息進行推斷，該信息可能包括有用的訓(xùn)練(～導(dǎo)頻)序列等，合適的發(fā)送參數(shù)(功率，波束(成形)系數(shù)等)。因此在采用TDD方法的方式后，發(fā)射機就配備有信道信息，而跳頻方法從整體意義來說為發(fā)送提供分集。
另外，例如在錯綜復(fù)雜或未知的信道條件的情況下，至少部分的相同(源)信息(即，由于例如應(yīng)用信道編碼而導(dǎo)致作為整體的發(fā)送信息塊包括冗余)可在多個頻率上發(fā)送，以便增加遠端成功接收的可能性?？梢曰诮邮盏降男畔⒎治鲂诺罈l件。
在圖2B中，在與圖2A中一致的環(huán)境中執(zhí)行雙工跳頻，但UL方向至少暫時是非活動的(無業(yè)務(wù))。因此，DL方向數(shù)據(jù)傳輸以周期性的方式跳頻通過這些頻率，但是現(xiàn)在也偶爾利用DL發(fā)送之間未用的UL時間周期發(fā)送如控制或參數(shù)(例如用于分析信道的信道信息或測試數(shù)據(jù)，如的訓(xùn)練序列)數(shù)據(jù)202。例如，根據(jù)一般跳頻原理，為了能夠分析遠端處的變化信道條件，可以以不同的頻率傳送這樣的周期性控制或參數(shù)發(fā)送。
圖2C公開了另外的方案，其中典型的FDD分配過程已經(jīng)發(fā)生并且為UL方向預(yù)留了至少一個載波頻率以及為DL方向預(yù)留了另一個頻率。兩個方向在過去可能活動(出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸)或可能不是活動的，但至少在圖2C所看到的時間窗口內(nèi)UL是非活動的，因此沒有有效的載荷數(shù)據(jù)或信令向該方向傳輸。如果必需的保護周期等已被正確地定義從而避免在相同頻率上的UL/DL傳輸之間的干擾，則有關(guān)DL接收的報告或其他一些少量數(shù)據(jù)可在沿UL方向的DL頻帶內(nèi)被周期性地發(fā)送204，并且通信鏈路的兩端都知道臨時的報告(例如，先前的DL傳輸單元可請求在未來某個時隙內(nèi)發(fā)送報告)。
鑒于上面的例子，圖3中示出了使用本發(fā)明的方法的一般流程圖。在步驟302中，本方法開始并且發(fā)送/接收信息的通信設(shè)備被啟動，必需的代碼被加載到其存儲器，隨后(個人)通信設(shè)備可向網(wǎng)絡(luò)等注冊。在步驟304中，分配傳輸資源，該步驟可以在啟動階段之后自動地進行或在接收到數(shù)據(jù)傳輸連接請求時進行，例如，通過將多個頻率和使用它們的多個設(shè)備進行關(guān)聯(lián)。此外，根據(jù)本發(fā)明的TDD方面，可給多個設(shè)備分配例如時隙的確定的時間周期。此外，在本發(fā)明的精神中，例如在載波頻率-時間周期(例如時隙)對中為應(yīng)用的雙工跳頻序列進行定義的必需序列列表(像UMTS中的擾碼)可與這些設(shè)備關(guān)聯(lián)并被分發(fā)給這些設(shè)備。這也可在稍后的階段中動態(tài)地發(fā)生。在步驟306中，通過根據(jù)定義的雙工跳頻序列在確定的時間周期內(nèi)以專用的頻帶發(fā)送(送)和/或接收信息，來啟動至少兩個設(shè)備之間的信息傳輸，更為精確的，該兩個設(shè)備是收發(fā)器單元或者是其分離的發(fā)射機和接收機電路(由此在概念意義上構(gòu)成收發(fā)器)。在步驟308中，涉及數(shù)據(jù)傳輸活動的設(shè)備根據(jù)雙工跳頻序列更新它們的接收/發(fā)送頻率和/或定時信息，并接著切換到新的頻率/時隙配置。根據(jù)步驟306和308連續(xù)進行數(shù)據(jù)傳輸，直到?jīng)]有數(shù)據(jù)要被傳輸310。該方法在步驟312中結(jié)束。
圖4從單個通信設(shè)備的角度披露了圖3的執(zhí)行信息傳輸步驟306的更為詳細的選擇，所述設(shè)備位于應(yīng)用本發(fā)明的原理的通信鏈路的一端。
在步驟402中，在一個傳輸方向上檢查在時間周期內(nèi)信息是否應(yīng)該被傳輸，發(fā)送或接收。如果有信息傳輸，確定404合適的定時(例如，在一個周期內(nèi)的適當(dāng)時隙，該周期具有由于傳播延時等導(dǎo)致的可能偏移)以便發(fā)射406信息或接收407信息。從接收到的信息，由于例如接收到的訓(xùn)練序列，可獲得信道參數(shù)以便在相同(或相近)的頻率上的數(shù)據(jù)發(fā)送期間使用。最后，如果期望408獲得用于發(fā)送/接收的顯式反饋信息，則可選地在步驟410中的預(yù)定時間周期內(nèi)以預(yù)定頻率(例如與最近的數(shù)據(jù)傳輸相同的頻率或序列中的下一個頻率)接收/發(fā)送這樣的信息。
一般來說，顯而易見的是信息傳輸可在例如無線通信設(shè)備和基站的至少兩個設(shè)備之間發(fā)生。此外，這樣的設(shè)置可在以至少兩個基站和兩個無線通信設(shè)備為特征的多小區(qū)方案中發(fā)生。在此類更為復(fù)雜的情況下，在小區(qū)之間需要某種同步以便避免在相同頻率上的同時發(fā)送，同步可以基于多個相鄰基站之間至少部分公共的雙工序列?？蛇x地，可以將雙工跳頻的使用限制在基站的緊鄰附近，而傳統(tǒng)的FDD可在具有更遠距離的“軟切換”區(qū)域內(nèi)使用。例如，多個子載波可被分配給雙工跳頻而另一些可用于傳統(tǒng)的FDD使用。在無線發(fā)送的意義上，“緊鄰附近”可以意指多個不同的問題，例如路徑損耗、信道狀態(tài)、所需的發(fā)送功率等，或者它們的組合。
通過圖2A到圖2C中例子的描述，借助于各種不同的使用方案，雙工跳頻是切實可行的；連續(xù)跳頻可應(yīng)用于所有通信系統(tǒng)，而且也可以應(yīng)用傳統(tǒng)的FDD模式(例如99％的時間內(nèi))，并且例如只要連接的兩端都知道一定數(shù)目的正在進行時間周期的頻率-時間分配(像前邊提到的雙工序列)，則只將反饋/訓(xùn)練(～導(dǎo)頻)序列通過無線通信設(shè)備周期性地或在某個預(yù)定事件(根本上改變的信道參數(shù)等)發(fā)生時、沿上行鏈路方向以下行鏈路頻率發(fā)送給基站。當(dāng)然這些分配可以自適應(yīng)地和動態(tài)地改變，即基站例如通過在控制信道上向受此改變影響的相應(yīng)的無線通信設(shè)備發(fā)送更新消息來激活新的信息傳輸連接，從而更新序列。
顯然，如果載波不重疊，則需要保持正交性。通過使用例如Walsh(Hadamard)、Gold或其它已知的具有正交特性的序列，可以構(gòu)建與時間有關(guān)的合適載波頻率分配(雙工跳頻序列)。
通常在這個概念中，由于實現(xiàn)的非理想性，載波之間的保護頻帶是優(yōu)選的，即與不同傳輸方向關(guān)聯(lián)的時間周期之間的保護周期(～保護時間)?？蓮腡DD通信文獻來看(還可參見例如UMTS WCDMATDD規(guī)范)，用于控制保護周期的手段本身是已知的，定義保護頻帶(經(jīng)常被稱為保護頻率或雙工距離)的手段可被認為是通常的規(guī)定或?qū)嵤﹩栴}。
在上行鏈路和下行鏈路頻率中都可存在幾個子載波。像這樣的概念是獨立于任何特定的數(shù)字或模擬調(diào)制概念或多址協(xié)議的。它可以用于任意的無線或有線的通信網(wǎng)絡(luò)，例如蜂窩、無線、ad-hoc網(wǎng)絡(luò)、無線LAN、3G/4G網(wǎng)絡(luò)等。
回到本發(fā)明的優(yōu)勢上，如果雙工時間足夠短(在時間相干內(nèi))，并且在所述相干時間內(nèi)在接收信息的頻率上發(fā)生傳輸，則當(dāng)例如預(yù)瑞克(Pre-Rake)合并或波束成形在發(fā)射機中正確完成時，固有的信道互惠可用于為發(fā)送確定通信參數(shù)(波束系數(shù)、編碼/調(diào)制選項、功率控制、速率控制、調(diào)度等)以便簡化接收復(fù)雜度，并且可用于降低控制信道容量需求(參見比較TDD和FDD的閉環(huán)發(fā)送分集)。例如，從實際的角度看，公開物[1]提出在多用戶系統(tǒng)中如何通過CQI(信道質(zhì)量指示符)應(yīng)用信道信息以便例如進行調(diào)度。
當(dāng)雙工(頻率)距離足夠大并且連續(xù)的時隙在不同的頻率上發(fā)射時，改進的分集是本發(fā)明的另一個明顯優(yōu)勢。可以例如在連續(xù)的時隙內(nèi)通過經(jīng)由兩個不同的雙工頻帶發(fā)送編碼信息流的不同部分來使用分集優(yōu)勢。因此，盡管一個雙工頻帶處于深衰落，信道解碼器(Turbo解碼器、卷積解碼器等)仍能夠重建發(fā)送信息。
本發(fā)明還提供了組合的益處。例如，由于信道互惠，發(fā)射機能夠為每個時隙優(yōu)化波束(最小化傳輸功率等)。為進一步參考，在公開物US6584302中描述了在TDD系統(tǒng)中與波束成形有關(guān)的信道信息的使用。同時地，不同的時隙在不同的頻率上發(fā)送以便獲得分集。另外，系統(tǒng)能夠調(diào)度/路由對這些頻率的發(fā)送，而使其所需的發(fā)送功率是最小的(例如只使用兩個頻率中較好的一個)。由于顯式反饋信道不再是強制性的，因此簡化了空間-頻率-時間資源的分配。
當(dāng)然，為了使用信道互惠，接收機必須測量下行鏈路/上行鏈路信道，此時可能在不同頻率信道上同時進行發(fā)送。能夠?qū)崿F(xiàn)信道估計的裝置(或用于獲得更多一般信道相關(guān)信息的方法)和相應(yīng)的信道均衡方法在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的(導(dǎo)頻序列、匹配濾波器、估計理論、均衡濾波器等)。接收和發(fā)送都使用這些測量——所獲得的信道估計用于在利用已知技術(shù)的給定信道上優(yōu)化發(fā)送方法。
在TDD中，收發(fā)機在確定時刻以發(fā)送模式或者接收模式工作，但這里可以同時以兩種模式工作，因此減少了傳輸時延。然而，兩個(上行鏈路/下行鏈路)頻率不必同時處于活動。此外，沒有對共享在UL和DL(或總體上對兩個雙工方向)之間的非對稱的容量的限制，例如，僅通過在給定的時間間隔/比例內(nèi)將兩個雙工頻率分配給一個雙工方向，如在TDD中(盡管這通常需要雙傳輸鏈)。
在下文中給出了幾個使用的例子以便闡明本發(fā)明如何適合已經(jīng)存在的系統(tǒng)。
CDMA2000與WCDMA相比，CDMA2000系統(tǒng)沒有TDD部件。本發(fā)明的方法可用于增加CDMA2000網(wǎng)絡(luò)的容量，就像TDD用于增加WCDMA容量那樣。沒有必要為此目的定義單獨的TDD頻帶，但是例如可以使用單獨的載波(對)。目前，HDR(cdma2000-1XDO)規(guī)范使用單獨的載波，并且與同步網(wǎng)絡(luò)操作結(jié)合，甚至在沒有用于定時控制的大量額外測量時，多個小區(qū)服務(wù)也是可行的。
GSM/EDGE(GSM/Global Evolution增強的數(shù)據(jù)速率)TDMA網(wǎng)絡(luò)中固有的頻率復(fù)用距離能夠減輕不準確定時控制的影響。另一方面，TDMA網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)包括定時控制機制，并且如果需要的話，這些機制也可結(jié)合本發(fā)明使用。從規(guī)定的觀點來看，在TDMA系統(tǒng)中直接使用本發(fā)明的方法可能不簡單，但是對于沒有被規(guī)范涵蓋的一些其它頻帶，本發(fā)明能夠加快GSM/EDGE的系統(tǒng)實施。
UMTS/WCDMAUMTS具有TDD模式并且存在調(diào)整定時的相關(guān)裝置。如果例如在多個小區(qū)情況下需要的話，這些也可以結(jié)合本發(fā)明使用。本發(fā)明至少在TDD適用的地方是適用的，因此能夠進一步提高UMTS中室內(nèi)小區(qū)的容量，無需在非成對頻帶上操作。網(wǎng)絡(luò)可指示給定的小區(qū)/載波對以雙工跳頻模式操作。容量的提高來自于額外頻譜(成對頻帶)的可用性，特別來自于這樣的事實有效的資源控制算法是可行的。
例如，精確的波束成形提高了容量并且降低了接收機的復(fù)雜度。如果不使用建議的概念，則需要定義高容量反饋信道以便獲得類似的性能(通過經(jīng)由顯式信令提供信道狀態(tài)信息)。因此，當(dāng)在成對的頻帶上操作時，本發(fā)明提供了向發(fā)射機傳達信道狀態(tài)信息的新方法?？梢杂眯诺罓顟B(tài)信息(CSI)設(shè)計出用于多入多出(MIMO)信道的發(fā)射機，其中使用了最佳的或增強的多波成形、功率和速率分配?？墒褂肅SI選擇合適的a)傳輸格式(編碼、調(diào)制方法)，b)在MIMO系統(tǒng)中將使用的流的數(shù)目和相關(guān)的功率/速率/波束，c)總體上MIMO/MISO/SIMO/SISO(單入單出)發(fā)送方法的選擇，d)服務(wù)和/或用戶的選擇或優(yōu)先級等。
更詳細地考慮實施本發(fā)明的設(shè)備，圖5披露了例如基站的通信設(shè)備的基本組件的框圖。處理單元502根據(jù)存儲在存儲器504中的指令(例如數(shù)據(jù)傳輸控制應(yīng)用程序)控制動作的執(zhí)行，該存儲器可選地還包含例如當(dāng)前頻率-時間分配的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸裝置508可包括例如無線/紅外線收發(fā)器或無線網(wǎng)絡(luò)(WLAN等)適配器的無線連接裝置514，或者例如傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)適配器(以太網(wǎng)卡等)或TDMA接口卡的固定連接裝置512。明顯地，可選的鍵盤或其它數(shù)據(jù)輸入裝置510和顯示器506有效地向用戶提供用于管理和控制設(shè)備的接口。
用于實現(xiàn)本發(fā)明方法的軟件可以通過例如軟盤、CD-ROM和存儲卡的載體介質(zhì)來提供。
同樣地，可在本發(fā)明中使用的無線通信設(shè)備，其框圖在圖6中示出，包括處理裝置602、存儲裝置604、例如收發(fā)器612的數(shù)據(jù)傳輸裝置608，該收發(fā)器能夠經(jīng)由例如圖5的基站將無線通信設(shè)備連接到無線網(wǎng)絡(luò)或一些其它設(shè)備，以及除用于實施充分的UI的小鍵盤610以外可選地包括顯示器606。
上述的兩個通信設(shè)備都可包括一個或多個發(fā)送或接收天線。
為了具體化雙工跳頻技術(shù)在具有MIMO和可能的多用戶特性的現(xiàn)代通信系統(tǒng)中的效果，圖7A和圖7B示出涉及一個可能方案的標(biāo)準FDD和雙工跳頻情形之間的不同。這里使用的標(biāo)準信號模型[2]為Y＝XWH+noise這里Y代表對應(yīng)于接收到的信號的矩陣，X是調(diào)制矩陣，W是波束成形矩陣，H是信道矩陣，其中noise指在傳輸過程中引入到信號中的噪聲。
出于資源分配和調(diào)度的目的，為發(fā)射機提供了對發(fā)送資源進行排位的裝置。與發(fā)射機相反，相關(guān)的信息典型地存在于接收機中，因此需要被信號發(fā)送到相應(yīng)的發(fā)送單元。由于信道互惠，雙工跳頻情形是個例外，借助只能由接收機信號發(fā)送的可能的干擾功率(由于其他用戶和噪聲)在發(fā)射機處可計算出CQI。在傳統(tǒng)FDD系統(tǒng)內(nèi)基于信令的方案中，假定每一個接收機都知道MIMO信道矩陣H，例如利用來自公共或?qū)Ｓ脤?dǎo)頻信道的測量。接收機為一組可行的波束成形矩陣{W}確定附條件的信道質(zhì)量指示符，并且確定功率分配、速率分配等。在基于雙工跳頻的FDD方案中，信道H在發(fā)射機處是已知的，假設(shè)終端發(fā)送使基站估計信道H的信號。最大化已選的CQI的、已選用戶特定W不在發(fā)射機處使用，直到其被調(diào)度程序選擇。相反地，貪婪的調(diào)度程序選擇具有最高信道質(zhì)量的用戶，盡管其他的調(diào)度、優(yōu)先級排序和多路復(fù)用選擇明顯也是可以的。特別地，借助雙工跳頻，可以為所有用戶對下行鏈路發(fā)送進行聯(lián)合優(yōu)化。
最后，為了顯示雙工跳頻的益處，實施了兩個實驗，一個采用雙工跳頻概念，參見圖7B，另一個采用利用顯式反饋信令的更為常規(guī)的概念，參見圖7A。BER率被描述為每個信道使用的每比特的發(fā)送信號功率相比每個信道使用的每個接收機天線的噪聲功率的函數(shù)。使用的調(diào)制達到4bps/Hz。發(fā)射機已經(jīng)配備有八個天線而接收機具有兩個天線。注意到在涉及30個反饋比特的反饋方案上，基于雙工跳頻的反饋將性能提高大約1.5dB-2dB。帶有“i-Th”圖例的曲線從具有i線程的2×2矩陣調(diào)制的兩個QPSK調(diào)制流產(chǎn)生[3]，而TX-AA表示單個流的16-QAM發(fā)送。圖中還指示出在更好的雙工頻率上執(zhí)行發(fā)送的性能，如經(jīng)由CQI利用信道狀態(tài)信息所選擇出的那樣。因此雙工跳頻選擇(圖例“S-TXAA”和“S-iTh”)類似于具有兩個用戶的多用戶分集，并為增強的性能鋪平了道路。
當(dāng)然上述的方案僅用于闡明，取決于主要的信道條件、所使用的發(fā)送參數(shù)、天線參數(shù)和配置等，所獲得的真實結(jié)果可能有相當(dāng)大的不同。
由于實施本發(fā)明所需的傳輸能力并不是特別的復(fù)雜或特定，所以使用在根據(jù)本發(fā)明的信息傳輸中的協(xié)議、協(xié)議棧以及硬件層組件可以從現(xiàn)有中選擇，這可以被看作是本發(fā)明的一個益處。本發(fā)明可被作為附加的軟件/硬件模塊或兩者的組合，而其將包括在需要數(shù)據(jù)被傳輸?shù)脑O(shè)備中或至少與該設(shè)備相連接。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，對這里披露的本發(fā)明可以做出不同的修改而沒有脫離通過權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍。例如，利用的設(shè)備和方法步驟或它們的相互順序可以不同，但這仍集中于本發(fā)明的基本思想。例如作為一個觀察結(jié)論，本發(fā)明的無線通信設(shè)備實際上可以歸類為移動電話、PDA、能夠通信的手持游戲控制臺/娛樂設(shè)備等。
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權(quán)利要求
1.一種雙工通信的方法，其包括為信息傳輸分配兩個或多個頻率的步驟(304)，以及沿第一方向、以屬于所述兩個或多個頻率中的第一多個頻率并且沿第二方向、以屬于所述兩個或多個頻率但不同于該第一多個頻率的第二多個頻率傳輸信息的步驟(306，406，407)，其特征在于還包括以下步驟在某個時刻沿該第二傳輸方向、以屬于所述第一多個頻率的第一頻率傳輸信息(308，306，406)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步具有在某個時刻沿第一傳輸方向以屬于所述第二多個頻率的第二頻率傳輸信息的步驟(407)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述的時刻基本上是指一個或多個時隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的方法，其中基于接收到的信息建立描述傳輸信道的一個或多個參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述接收到的信息包括旨在用于信道估計的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中基于接收到的信息對一個或多個發(fā)射參數(shù)進行調(diào)整。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的方法，其中基于接收到的信息對與接收頻率基本上相等的頻率上的信息傳輸進行優(yōu)化。
8.根據(jù)權(quán)利要求4-7中任意一項所述的方法，其中所述接收到的信息包括訓(xùn)練序列。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述一個或多個發(fā)送參數(shù)涉及至少下面參數(shù)中的一個傳輸功率，波束系數(shù)，速率控制，調(diào)度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項所述的方法，其中將其它基本上未被使用的時間周期用于傳輸信道信息或信道分析的測試數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其中向參與通信的所述設(shè)備提供指示下面至少一項的信息所述設(shè)備的一個或多個頻率分配、用于所述設(shè)備的一個或多個時間周期分配。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在多個小區(qū)以及與兩個或多個無線通信設(shè)備通信的兩個或多個基站，至少一個無線通信設(shè)備位于每一個小區(qū)中的情況下，將一個小區(qū)內(nèi)的信息傳輸與另一個小區(qū)內(nèi)的信息傳輸進行同步。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中兩個或多個基站或無線通信設(shè)備輪流分配相同的共同可用的頻率或時間資源。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中進一步檢查通信設(shè)備和與該通信設(shè)備通信的網(wǎng)元之間的距離是否超過某個預(yù)定限度，并且如果超過，則強制該通信設(shè)備對所述第一和第二傳輸方向使用分隔的頻率。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或14所述的方法，其中多個載波或子載波被進一步分配給標(biāo)準的FDD(頻分雙工)通信。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中對該網(wǎng)元和該通信設(shè)備之間的距離的確定是基于下面的至少一項的路徑損耗，信道狀態(tài)，所需的發(fā)送功率。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述第一和第二傳輸方向之間的傳輸資源的分配是動態(tài)地發(fā)生。
18.根據(jù)權(quán)利要求1或17所述的方法，其中傳輸容量在參與通信的第一和第二設(shè)備之間不相等地分配。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在該信息傳輸中所用到的頻率是基于可用的信道信息從至少兩個選擇中選取的。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述雙工通信是無線通信。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中在無線通信系統(tǒng)中所述第一或第二傳輸方向基本上是上行鏈路方向或下行鏈路方向。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述無線通信系統(tǒng)基本上與CDMA2000、GSM(全球移動通信系統(tǒng))、EDGE(增強數(shù)據(jù)速率的GSM演進)、UMTS(通用移動通信系統(tǒng))或WCDMA(寬帶碼分多址接入)技術(shù)相兼容。
23.一種用于在第一和第二收發(fā)器單元之間進行雙工通信的方法，其特征在于包括下面的步驟-沿所述第一和第二收發(fā)器單元之間第一傳輸方向以第一載波頻率在第一時間周期內(nèi)傳輸信息(406)，-沿所述第一和第二收發(fā)器單元之間第二傳輸方向、以第二載波頻率在所述第一時間周期內(nèi)傳輸信息(407)，以及-沿所述第一和第二收發(fā)器單元之間所述第二傳輸方向、基本上以所述第一載波頻率在第二時間周期內(nèi)傳輸信息(308，407)。
24.一種包括用于無線雙工通信的收發(fā)器(508，608)的通信設(shè)備，進一步包括用于處理和存儲指令和數(shù)據(jù)的處理(502，602)和存儲裝置(504，604)，其特征在于其被配置成-沿第一傳輸方向、以第一載波頻率在第一時間周期內(nèi)傳輸信息，-沿第二傳輸方向、以第二載波頻率在所述第一時間周期內(nèi)傳輸信息，以及-沿所述第二傳輸方向基本上以所述第一載波頻率在第二時間周期內(nèi)傳輸信息。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，進一步被配置成沿所述第一傳輸方向、基本上以所述第二載波頻率在所述第二時間周期內(nèi)傳輸信息。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中所述第一和第二時間周期基本上是指兩個或多個時隙。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其被配置成基于接收到的信息建立描述該傳輸信道的一個或多個參數(shù)。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其被配置成基于接收到的信息調(diào)整一個或多個發(fā)射或接收參數(shù)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中所述一個或多個參數(shù)涉及至少以下一項傳輸功率、波束系數(shù)、速率控制、調(diào)度。
30.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其進一步被配置成利用其它基本上未使用的時間周期來傳輸信道信息或信道分析的測試數(shù)據(jù)。
31.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其被配置成接收指示下面中的至少一項的信息一個或多個頻率分配，一個或多個時間周期分配。
32.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其進一步被配置成如果到涉及該通信的另一個設(shè)備的距離超出某個預(yù)定的限度，則為所述第一和第二傳輸方向使用分隔的頻率。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中該距離基于下面中的至少一項確定路徑損耗、信道狀態(tài)、所需的傳輸功率。
34.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其被配置成基于可用的信道信息從至少兩個選擇中選取發(fā)送頻率。
35.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中在無線通信系統(tǒng)中所述第一和第二傳輸方向基本上是上行鏈路方向或下行鏈路方向。
36.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其被配置成通過多個頻率發(fā)送信息塊，所述述信息塊包括在它們之間的冗余。
37.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其基本上是移動終端。
38.一種包括能夠進行雙工數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊粋€或多個收發(fā)器(508，608)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)進一步包括用于處理和存儲指令和數(shù)據(jù)的處理(502，602)和存儲裝置(504，604)，所述系統(tǒng)被配置成為該信息傳輸分配兩個或多個載波頻率，其特征在于在第一時間周期期間將第一載波頻率分配給第一方向上的信息傳輸以及將第二載波頻率分配給第二方向上的信息傳輸，并且在第二時間周期期間將所述第一載波頻率分配給所述第二方向上的信息傳輸。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中所述第一或第二時間周期基本上指一個或多個時隙。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其進一步被配置成基于接收到的信息建立描述該傳輸信道的一個或多個參數(shù)。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中所述接收到的信息包括旨在用于信道估計的數(shù)據(jù)。
42.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其被配置成基于接收到的信息調(diào)整一個或多個發(fā)送或接收參數(shù)。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中所述一個或多個參數(shù)涉及下面中的至少一項傳輸功率，波束系數(shù)，速率控制，調(diào)度。
44.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其被配置成利用其它基本未使用的時間周期來傳輸信道信息或信道分析的測試數(shù)據(jù)。
45.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其被配置成向參與該通信的設(shè)備提供指示下面中的至少一項的信息用于該設(shè)備的一個或多個頻率分配，用于該設(shè)備的一個或多個時間周期分配。
46.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其被配置成在多個小區(qū)并且兩個或多個基站與兩個或多個無線通信設(shè)備通信，至少一個無線通信設(shè)備位于每一個小區(qū)中的情況下，至少部分地將一個小區(qū)內(nèi)的信息傳輸與另一小區(qū)的信息傳輸進行同步。
47.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其被配置成從共同的可用頻率或時間資源分配頻率或時間資源。
48.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其被配置成檢查到參與該通信的通信設(shè)備的距離是否超出某個預(yù)定的限度，如果超出，則強制該通信設(shè)備對于所述第一和第二傳輸方向使用分隔的頻率。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的系統(tǒng)，其被配置成基于下面中的至少一項確定所述距離路徑損耗，信道狀態(tài)，所需的傳輸功率。
50.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其被配置成在所述第一和第二傳輸方向之間動態(tài)地重新分配傳輸資源。
51.根據(jù)權(quán)利要求40或41所述的系統(tǒng)，其被配置成基于可用的信道信息從至少兩個選擇中選擇用于信息傳輸?shù)念l率。
52.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中所述雙工通信是無線通信。
53.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其中在無線通信系統(tǒng)中所述第一和第二傳輸方向?qū)嶋H上是上行鏈路方向和下行鏈路方向。
54.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，包括基站，該基站包括所述一個或多個收發(fā)器的至少一個。
55.根據(jù)權(quán)利要求38或54所述的系統(tǒng)，進一步包括無線通信設(shè)備。
56.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，其被配置成在多個頻率上傳輸信息塊，所述信息塊包括它們之間的冗余。
57.根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中所述接收到的信息被用于多用戶調(diào)度。
58.根據(jù)權(quán)利要求38所述的系統(tǒng)，進一步包括多個發(fā)送或接收天線。
59.根據(jù)權(quán)利要求42和58所述的系統(tǒng)，其中所述接收到的信息被用于從所述多個天線中選擇天線或計算天線相關(guān)參數(shù)值。
60.根據(jù)權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其中所述接收到的信息用于計算發(fā)送或接收波束。
61.根據(jù)權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其中所述信道狀態(tài)信息被用于對下面的至少一項進行選擇或優(yōu)先排列傳輸格式，流數(shù)目，傳輸方法，一個或多個用戶，以及一個或多個服務(wù)。
62.一種計算機程序，包括用于執(zhí)行權(quán)利要求1或23的方法步驟的代碼裝置。
63.一種載體介質(zhì)，攜帶權(quán)利要求62的計算機可執(zhí)行程序。
全文摘要
用于雙工通信的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。以正交方式對上行鏈路和下行鏈路進行分配，從而在一個時刻某個載波頻率被用于上行鏈路(下行鏈路)發(fā)送而在某個另一時刻用于下行鏈路(上行鏈路)發(fā)送。相應(yīng)地，在所述一個時刻第二載波頻率用于下行鏈路(上行鏈路)發(fā)送而在某個另一時刻可選地用于上行鏈路(下行鏈路)發(fā)送。
文檔編號H04L1/00GK1943141SQ200480042893
公開日2007年4月4日 申請日期2004年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月16日
發(fā)明者阿里·奧蒂南 申請人:諾基亞公司