專利名稱：下行鏈路傳輸移動無線通信系統(tǒng)及相關(guān)的傳輸信號的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從基站到移動用戶設(shè)備(終端)的下行鏈路傳輸?shù)囊苿訜o線通信系統(tǒng)。主要地，本發(fā)明也適用于從用戶設(shè)備到基站的上行鏈路傳輸。
特別地，本發(fā)明涉及的移動無線通信系統(tǒng)包括-基站，-該基站包括多個天線；-至少一個移動用戶設(shè)備；-通過至少兩個天線的至少兩條下行鏈路路徑，用于從該基站到該至少一個用戶設(shè)備傳輸信號；-每條下行鏈路路徑包括一個復(fù)信道系數(shù)；以及-一條反饋路徑，用于從用戶設(shè)備向基站返回至少一個復(fù)數(shù)權(quán)重信息，-該至少一個復(fù)數(shù)權(quán)重被用于與通過至少兩條下行鏈路路徑傳輸?shù)男盘栂喑恕?br> 此外，本發(fā)明涉及用于通過多天線移動無線通信系統(tǒng)的至少兩條下行鏈路路徑傳輸信號的方法，該方法包括以下步驟-在移動無線通信系統(tǒng)的用戶設(shè)備中計算將用于傳輸該信號的復(fù)數(shù)權(quán)重的最佳值；-通過反饋路徑從用戶設(shè)備向移動無線通信系統(tǒng)的基站傳輸復(fù)數(shù)權(quán)重的最佳值；-在該基站中使用復(fù)數(shù)權(quán)重的最佳值傳輸該信號。
背景技術(shù)：
在用戶設(shè)備中，根據(jù)用戶設(shè)備從該下行鏈路路徑接收到的信號，以及復(fù)數(shù)權(quán)重的最佳值檢測由基站傳輸?shù)男盘?。根?jù)本發(fā)明，詞語“下行鏈路路徑”不涉及信號實際傳輸?shù)臒o線傳播多路徑，而是涉及發(fā)送天線和接收天線之間的連接。
本發(fā)明是為改善通用移動通信系統(tǒng)(UMTS)陸地?zé)o線接入/頻分雙工(UTRA/FDD)空中接口的下行鏈路系統(tǒng)容量。UTRA-FDD是用于UMTS陸地?zé)o線接入——頻分雙工的標(biāo)準(zhǔn)，并且是UMTS標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)采用成對的頻率。成對的頻率組包括兩個5MHz頻帶，一個用于上行鏈路(對于移動用戶通話)，另一個用于下行鏈路(接聽)。這是以頻率雙工或者FDD一頻分雙工為特征的，因為下行鏈路信道和上行鏈路信道的分離是通過頻率分離的方式實現(xiàn)的。本發(fā)明也可以與同名的申請人于2003年8月18日提交另一專利申請EP03 292 038.1中提出的4發(fā)送(4Tx)開環(huán)(OL)-閉環(huán)(CL)發(fā)送分集方案相結(jié)合。
多天線傳輸是一種用來增加下行鏈路容量、質(zhì)量和/或覆蓋的方式。在多天線傳輸中，相同的載荷能夠通過多個下行鏈路路徑通過相應(yīng)數(shù)量的天線進行傳輸。通過某一下行鏈路路徑特別是在城市中心或者建筑物中傳輸?shù)男盘枺哂卸喾N多樣的傳播方式，當(dāng)這些傳播方式疊加時，就可能導(dǎo)致建設(shè)性的或者毀滅性的重疊(即所謂的瑞利衰落)。關(guān)于瑞利衰落的更多信息可以從Sklar，Bernard 1997年7月發(fā)表在IEEECommunications Magazine中的文章Rayleigh Fading Channels inMobile Digital Communication Systems，pages 90-100中得到。通過利用兩個或者更多的下行鏈路路徑，瑞利衰落過程能夠在不同的下行鏈路路徑之間得到補償。因為能夠有效地防止用戶設(shè)備接收到的信號衰退，這將產(chǎn)生非常大的分集增益。獲得分集增益的另一種方法是，例如，空時編碼，這種方法不存在反饋路徑，取而代之的是傳輸信號的具體編碼。
每條下行鏈路路徑具有特定的物理特性，這種特性通過它的復(fù)數(shù)信道系數(shù)來描述。該復(fù)數(shù)信道系數(shù)依賴于用來傳輸?shù)男诺篮徒邮赵搨鬏斝盘柕挠脩粼O(shè)備的位置。此外，復(fù)數(shù)信道隨著時間的變化依賴于用戶設(shè)備的速率。這意味著，如果用戶設(shè)備較快速地移動，信道系數(shù)的變更率也較大。在接收用戶設(shè)備處對通過各種下行鏈路路徑傳輸?shù)母鞣N信號進行接收和處理以獲得傳輸?shù)男盘?。為了在用戶設(shè)備處最大化所傳輸信號的接收信號功率，基站將通過下行鏈路路徑傳輸?shù)男盘柵c復(fù)數(shù)權(quán)重相乘。該復(fù)數(shù)權(quán)重影響著接收的信號的幅度和相位。最佳復(fù)數(shù)權(quán)重依賴于用于傳輸?shù)男诺赖奶匦?即復(fù)數(shù)信道系數(shù))和用戶設(shè)備相對于基站的位置。
基站通過下行鏈路路徑傳輸所謂的導(dǎo)頻信號，該導(dǎo)頻信號被用戶設(shè)備接收。導(dǎo)頻信號能夠連續(xù)地(例如通過UMTS中的“公共導(dǎo)頻信道”)或者斷續(xù)地進行傳輸。用戶設(shè)備了解導(dǎo)頻信號，并且根據(jù)來自接收的導(dǎo)頻信號的信息能夠確定各種的下行鏈路路徑的復(fù)數(shù)信道系數(shù)。根據(jù)復(fù)數(shù)信道系數(shù)，用戶設(shè)備確定該復(fù)數(shù)權(quán)重的最佳值。最佳值通過反饋路徑傳輸?shù)交尽＿@種方法可以從Gerlach，D.等的專利申請US5,634,199中了解。
在現(xiàn)有技術(shù)中已知的移動無線通信系統(tǒng)中，將基站的天線設(shè)置為彼此之間相距相對較遠(yuǎn)的距離，該距離通常是所傳輸信號的波長(λ)的倍數(shù)，例如大約10×λ到20×λ。已知系統(tǒng)的這種思想是以彼此相距的這樣的距離設(shè)置基站的天線，使得通過數(shù)據(jù)路徑傳輸?shù)男盘柌幌嚓P(guān)。這允許了利用反饋路徑的高效分集增益。然而，已知系統(tǒng)存在缺點在于，當(dāng)移動用戶設(shè)備相對于基站快速移動時，復(fù)數(shù)權(quán)重的最佳值非?？焖俚刈兓＿@意味著不得不更頻繁地計算復(fù)數(shù)權(quán)重的最佳值，并且最重要的是，不得不更頻繁地通過反饋路徑將復(fù)數(shù)權(quán)重的最佳值傳輸給基站。實際上，當(dāng)用戶設(shè)備的速度超過一定值時，例如40千米/小時到50千米/小時，反饋路徑的帶寬就非常窄，并且不再可能通過反饋路徑把復(fù)數(shù)權(quán)重的實際最佳值提供給基站。不可避免的，基站用舊的值乘以通過下行鏈路路徑傳輸?shù)男盘?，這對于實際傳輸條件可能遠(yuǎn)非最佳值。結(jié)果就是，隨著用戶設(shè)備相對于基站移動得相對地快，通過反饋路徑獲得的分集增益并不是很好。特別是當(dāng)用戶設(shè)備相對于基站以高速移動時，用戶設(shè)備接收到的信號甚至惡化到，信號質(zhì)量比根本沒有應(yīng)用由反饋路徑方式來獲得的分集增益的信號還要差。
為了減少為從用戶設(shè)備到基站傳輸復(fù)數(shù)權(quán)重的最佳值必要的帶寬，在現(xiàn)有技術(shù)已知的移動無線通信系統(tǒng)中通常采用固定數(shù)量(即不能根據(jù)用戶設(shè)備的速率進行調(diào)整)的比特用于向基站通過反饋路徑傳輸最佳值。例如在UMTS中，每時隙(例如667μs為一個時隙)僅一個比特，用來傳輸最佳值給基站。由于反饋路徑上可用的帶寬很少，在反饋路徑上就不執(zhí)行檢錯和糾錯算法。因此，在傳輸復(fù)數(shù)權(quán)重最佳值的過程中，可能會發(fā)生錯誤，這些錯誤既沒有被檢測也沒有被糾正，并且就會用錯誤的值來乘以通過不同下行鏈路路徑傳輸?shù)男盘枴?br> 用戶設(shè)備沒有意識到反饋錯誤，并且用正確的系數(shù)對接收到的信號進行解碼。由于反饋錯誤，基站接收到錯誤的系數(shù)，而沒有意識到該錯誤并用錯誤的系數(shù)對將傳輸?shù)男盘栠M行編碼。因此，該基站和該用戶設(shè)備利用不同的復(fù)數(shù)系數(shù)工作，這當(dāng)然會導(dǎo)致分集增益以及由用戶設(shè)備接收信號的質(zhì)量的顯著惡化。
總之，在現(xiàn)有技術(shù)已知的移動無線通信系統(tǒng)中，借助于反饋路徑方法獲得的分集增益只有當(dāng)用戶設(shè)備靜止或者非常緩慢地移動時才能令人滿意工作。因此，本發(fā)明的目的在于，提供具有借助于反饋路徑獲得的分集增益的移動無線通信系統(tǒng)，即使當(dāng)用戶設(shè)備相對于基站快速地移動時，此系統(tǒng)也能令人滿意地工作。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到這個目的，提出一種移動無線通信系統(tǒng)。特別地，上述提出的這種移動無線通信系統(tǒng)，其特征在于，將基站的天線部署為彼此之間相距一定距離以便天線的信道是相關(guān)的。
換句話說，通過這些下行鏈路路徑傳輸?shù)男盘栔g是相關(guān)的，這些路徑包括有如上述方式部署的天線。這意味著，下行鏈路路徑的復(fù)數(shù)信道系數(shù)之間的相位差異的一級近似僅依賴用戶設(shè)備相對于基站的位置，而不再依賴移動速率。實際上，下行鏈路路徑的復(fù)數(shù)權(quán)重最佳值的變化遠(yuǎn)慢于在現(xiàn)有技術(shù)已知的移動無線通信系統(tǒng)中的變化，其中將天線部署得彼此相距較大的距離，因此這種天線的信道是互不相關(guān)的。本發(fā)明的一個優(yōu)點在于，為獲得滿意的分集增益所需的反饋路徑的帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)中已知的移動無線通信系統(tǒng)中為獲得滿意的分集增益所需的帶寬。傳輸?shù)男盘柦ㄔO(shè)性地進行疊加(在相位上)。
因此，本發(fā)明能良好的運行，并且即使利用小的反饋路徑帶寬也能提供令人滿意的分集增益。此外，如果反饋路徑可用的帶寬大于用于向基站傳輸復(fù)數(shù)權(quán)重最佳值所需的帶寬時，多余的帶寬可以用來在反饋路徑上執(zhí)行檢錯和糾錯算法。通過這樣做，必然能夠提高通過反饋路徑的數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br> 總而言之，當(dāng)用戶設(shè)備相對于基站以相對高速率移動時，根據(jù)本發(fā)明的移動無線通信系統(tǒng)是特別有利的。隨著用戶設(shè)備高速移動，即使在反饋路徑上僅存在很窄的帶寬可用，該系統(tǒng)也能以極佳的狀態(tài)運行。如果反饋路徑上可用的帶寬大于傳輸復(fù)數(shù)權(quán)重最佳值所需的帶寬時，多余的帶寬可以用來執(zhí)行檢錯和糾錯算法。
根據(jù)本發(fā)明的實施方式，提出將基站天線部署為彼此相距的距離是通過下行鏈路路徑傳輸?shù)男盘柕陌氩ㄩL(λ/2)。當(dāng)然，不必要求基站的所有天線都按照這個距離部署。可以將第一組天線部署為彼此相距半波長，并且將第二組天線也部署為彼此相距半波長。每組天線包括兩個或者更多天線。兩組天線彼此相距的距離都要大于半波長，例如是波長的10倍到20倍。在天線的每組之中，天線的信道是相關(guān)的。
進一步提出了，將用于檢測至少一個復(fù)數(shù)權(quán)重傳輸中的錯誤的檢錯機制結(jié)合到反饋路徑中。這些機構(gòu)包括對用戶設(shè)備中確定的復(fù)數(shù)權(quán)重最佳值進行的編碼，以及對基站通過反饋路徑接收的該被編碼值進行的解碼。根據(jù)該實施方式，基站能夠可靠地判斷通過反饋路徑接收到的值是否已經(jīng)被無差錯地傳輸，特別是沒有任何比特錯誤。硬判決和軟判決解碼可以用于在基站解碼。在檢錯編碼時，例如可用具有硬判決奇偶校驗的單一奇偶校驗碼，或者循環(huán)冗余校驗(CRC)。當(dāng)檢測到傳輸錯誤時，接收到的復(fù)數(shù)權(quán)重的最佳值可以被丟棄，取而代之的是從之前接收到的天線權(quán)重中計算出的權(quán)重能夠用于進行傳輸(所謂的差錯調(diào)解)。
此外，提出了將用于糾正至少一個復(fù)數(shù)權(quán)重傳輸?shù)腻e誤的糾錯機制結(jié)合到反饋路徑中。這些機制包括對用戶設(shè)備中確定的復(fù)數(shù)權(quán)重最佳值進行的編碼，以及對基站通過反饋路徑接收的該被編碼值進行的解碼。根據(jù)該實施方式，對于基站，當(dāng)檢測到傳輸錯誤時，能夠可靠地糾正通過反饋路徑接收到的值。特別是糾正通過反饋路徑的傳輸期間發(fā)生的比特錯誤。提出了卷積編碼或者分組編碼可以結(jié)合到反饋路徑中，用于前向糾錯。
根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式，還提出了-用戶設(shè)備包括用于計算傳輸信號所用的至少一個復(fù)數(shù)權(quán)重的最佳值的裝置，以及-用于根據(jù)特定第一濾波特性對至少一個復(fù)數(shù)權(quán)重的最佳值進行濾波的裝置；以及-基站包括用于根據(jù)特定第二濾波特性對該復(fù)數(shù)權(quán)重的最佳值進行濾波的裝置，該第二濾波特性與用于用戶設(shè)備的第一濾波特性幾乎相同。
優(yōu)選地，在用戶設(shè)備和基站中最佳值的濾波幾乎是在相同的條件下通過利用具有幾乎相同或者等同的濾波系數(shù)來獲得的。
此外，提出了，用戶設(shè)備包括用于根據(jù)由用戶設(shè)備從下行路徑接收的信號，以及根據(jù)復(fù)數(shù)權(quán)重最佳值來檢測被傳輸?shù)男盘柕难b置，在所述的裝置中，檢測信號要在對最佳值濾波之后進行。
本發(fā)明對此目標(biāo)的另外一個方案是提供一種方法。特別地，提出了上述提到的方法包括下列步驟-在用戶設(shè)備中，在通過反饋路徑傳輸復(fù)數(shù)權(quán)重最佳值之前，利用檢錯和/或糾錯算法對復(fù)數(shù)權(quán)重最佳值進行編碼；以及-在基站中，在利用復(fù)數(shù)權(quán)重最佳值傳輸信號之前，對復(fù)數(shù)權(quán)重最佳值進行解碼。
用于對通過反饋路徑的最佳值的傳輸進行檢錯和/或糾錯的優(yōu)選編碼方案包括簡單分組編碼，例如單一奇偶校驗碼、循環(huán)碼、或者漢明碼、卷積碼，此處只列舉這些。當(dāng)然，也可以應(yīng)用其他編碼方案。
根據(jù)可選擇的解決方案，本發(fā)明的目標(biāo)通過另一種方法來實現(xiàn)。特別地，提出了上述提到的方法包括下列步驟-在用戶設(shè)備中，利用特定第一濾波特性，對復(fù)數(shù)權(quán)重最佳值進行濾波；以及-在基站中，在使用復(fù)數(shù)權(quán)重最佳值傳輸信號之前，利用特定的第二濾波特性，對復(fù)數(shù)權(quán)重最佳值進行濾波，該第二濾波特性用于用戶設(shè)備。
優(yōu)選地，在用戶設(shè)備中和基站中最佳值的濾波幾乎是在相同的條件下通過利用具有幾乎相同或者等同的濾波系數(shù)的濾波器來獲得。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，提出了為了進行濾波，使用一組權(quán)重濾波器，其中包括對每個天線權(quán)重的一個權(quán)重濾波器，每個權(quán)重濾波器包括多個濾波系數(shù)。
進一步，提出了選擇濾波系數(shù)，以便當(dāng)反饋路徑上發(fā)生了比特錯誤時，接收到的復(fù)數(shù)權(quán)重的值經(jīng)過基站中的濾波之后大約等于經(jīng)過用戶設(shè)備濾波后獲得的復(fù)數(shù)權(quán)重的最佳值。


在下文中，本發(fā)明的多個優(yōu)選實施方式通過參考下述示圖進行更詳盡的描述。
圖1表示根據(jù)本發(fā)明的移動無線通信系統(tǒng)；圖2詳細(xì)地表示根據(jù)圖1的移動無線通信系統(tǒng)的基站和用戶設(shè)備；圖3表示根據(jù)圖2的移動無線通信系統(tǒng)，包括根據(jù)第一優(yōu)選實施方式的檢錯和/或糾錯算法；以及圖4表示根據(jù)圖2的移動無線通信系統(tǒng)，帶有根據(jù)第二優(yōu)選實施方式的具有特定的濾波系數(shù)的濾波器。
具體實施例方式
圖中參考標(biāo)號含義如下1移動無線通信系統(tǒng)
2基站3天線4天線5下行鏈路路徑6下行鏈路路徑7天線8用戶設(shè)備9反饋路徑10 反饋信息接收機11 反饋傳輸錯誤12 相乘點13 功能塊14 功能塊15 反饋信息發(fā)射機16 功能塊17 編碼器18 解碼器19 組20 組a距離wi復(fù)數(shù)權(quán)重hi復(fù)數(shù)信道系數(shù)s基站將發(fā)送的信號r用戶設(shè)備接收的信號在圖1中，根據(jù)本發(fā)明的移動無線通信系統(tǒng)用參考標(biāo)記1表示。該通信系統(tǒng)包括基站2，基站2在移動無線通信系統(tǒng)1中根據(jù)UMTS標(biāo)準(zhǔn)工作，被稱為Node B?；?包括兩個天線3、4，這些天線用于通過兩條下行鏈路路徑5、6傳輸數(shù)據(jù)。通過下行鏈路路徑5、6傳輸?shù)臄?shù)據(jù)從作為移動無線通信系統(tǒng)1的一部分的用戶設(shè)備8的天線7上接收。通過兩條下行鏈路路徑5、6傳輸?shù)男盘柗Q為信號s。信號s乘以復(fù)數(shù)權(quán)重wi(i＝1，2)，然后通過兩條下行鏈路路徑5、6進行傳輸。依賴于數(shù)據(jù)傳輸所用的信道以及用戶設(shè)備8相對于基站2的位置，下行鏈路路徑5、6具有特定的物理特性。下行鏈路路徑5、6的物理特性由復(fù)數(shù)信道系數(shù)hi(i＝1，2)來表示。
信號s通過多于一條下行鏈路路徑5、6來傳輸，以便通過補償用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬蓷l信道的銳利衰落來獲得分集增益。用戶設(shè)備8沒有關(guān)于下行鏈路5、6的復(fù)數(shù)信道系數(shù)hi的信息。為了允許用戶設(shè)備8來確定下行鏈路路徑5、6的物理特性以及復(fù)數(shù)信道系數(shù)hi，基站2給用戶設(shè)備8發(fā)送定義的導(dǎo)頻信號。這可以連續(xù)地進行(例如通過UMTS中的“公共導(dǎo)頻信道”)或者斷續(xù)地進行。用戶設(shè)備8知道通過基站2傳輸?shù)膶?dǎo)頻信號是什么。通過比較由基站2傳輸?shù)膶?dǎo)頻信號和通過下行鏈路路徑5、6接收的導(dǎo)頻信號，用戶設(shè)備8能夠確定復(fù)數(shù)信道系數(shù)hi?？紤]到復(fù)數(shù)信道系數(shù)hi，用戶設(shè)備8能夠確定復(fù)數(shù)權(quán)重wi的最佳值。為了最大化接收到的信號r的絕對值，確定復(fù)數(shù)權(quán)重wi的最佳值。復(fù)數(shù)權(quán)重wi的最佳值通過反饋路徑9傳輸?shù)交?。
上述描述的獲得分集增益的方式就是所謂的閉環(huán)分集方案。當(dāng)然，閉環(huán)分集方案在具有多于如圖1所示基站2的兩個天線3、4時，也能正常工作。在那種情況下，信號s通過多于兩條下行鏈路路徑5、6來傳輸。用戶設(shè)備8確定所有下行鏈路路徑的復(fù)數(shù)信道系數(shù)hi，以及基站2的所有天線的復(fù)數(shù)權(quán)重wi。本發(fā)明的另一個重要方面在于，將基站2的兩個天線3、4部署為彼此相距一段距離使得天線3、4的信道是相關(guān)的。特別的，提出了將天線3、4部署為彼此相距的距離對應(yīng)于通過下行鏈路路徑5、6傳輸?shù)男盘柕牟ㄩLλ的一半(a＝λ/2)。
本發(fā)明針對用于從基站2到用戶設(shè)備8的下行鏈路傳輸?shù)囊苿訜o線通信系統(tǒng)1進行了描述。當(dāng)然，本發(fā)明也可以應(yīng)用于從用戶設(shè)備8到基站2的上行鏈路數(shù)據(jù)傳輸中。
閉環(huán)傳輸分集-波束成形的基本思想是，用于傳輸?shù)膹?fù)數(shù)權(quán)重wi(即由基站2通過不同的傳輸天線3、4傳輸?shù)男盘柍艘詮?fù)值權(quán)重wi，使得信號在用戶設(shè)備8的接收天線7上建設(shè)性地進行疊加)借助于用戶設(shè)備8傳輸?shù)交?的反饋信息進行控制。
現(xiàn)有技術(shù)中閉環(huán)方案主要集中在閉環(huán)傳輸分集，因此，通常讓天線彼此間隔大約是傳輸信號波長的10倍到20倍的距離。由于大的天線間隔(對于不同天線的不相關(guān)的信道衰落)，最佳天線權(quán)重wi在用戶設(shè)備8的運動期間快速地變化。這種變化率隨著用戶設(shè)備8的速率增加和天線間隔的增加而增加。因此，在現(xiàn)有技術(shù)已知的閉環(huán)傳輸分集方案中，復(fù)數(shù)天線權(quán)重不得不頻繁地進行更新，并且因此，為了最小化信令延遲，設(shè)計了反饋信令路徑9?，F(xiàn)有技術(shù)中的移動無線通信系統(tǒng)的反饋路徑9沒有抗傳輸錯誤的設(shè)計，因為那將會引入額外的時延。而時延將退化錯誤率性能，并且因此，其是不希望的。由于在反饋路徑上只有很少的帶寬可用，反饋路徑上就不執(zhí)行檢錯和糾錯算法。
本發(fā)明提出一種優(yōu)化閉環(huán)波束成形性能的方式。假設(shè)在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中可以引入一個專用閉環(huán)波束成形模式，或者該閉環(huán)波束成形方案可以用作另一個多天線傳輸方案的建立分組，例如，專利申請EP03292038.1中描述的4發(fā)送(4Tx)開環(huán)(OL)-閉環(huán)(CL)方案，或者是富士通公司在3GPP TR 25.869中描述的“具有波束成形特性的閉環(huán)發(fā)送天線分集方案”，第三代合作伙伴項目技術(shù)規(guī)范組無線接入網(wǎng)絡(luò)；多的發(fā)送分集解決方案。
反饋傳輸錯誤是不能避免的。在UTRA/FDD(UMTS陸地?zé)o線接入——頻分雙工)中，通常為4％或者更高的反饋比特錯誤率是正常的。在反饋路徑9上傳輸錯誤的發(fā)生會導(dǎo)致基站2的發(fā)射機使用復(fù)數(shù)權(quán)重wi，該權(quán)重與由用戶設(shè)備8的接收機表示為最佳復(fù)數(shù)權(quán)重值的那些權(quán)重不同。結(jié)果，在現(xiàn)有技術(shù)已知的移動無線通信系統(tǒng)中，誤差率惡化，并且因此損失了這些系統(tǒng)容量。
此外，現(xiàn)有技術(shù)中已知一種稱為天線驗證(antenna verification)的信號處理技術(shù)(比較例如3GPP TS 25.214)。這種已知技術(shù)可以用于用戶設(shè)備8的接收機，對錯誤選擇的復(fù)數(shù)權(quán)重做部分補償。利用此項技術(shù)，用戶設(shè)備8的接收機試圖通過測量和信號處理重建基站2的發(fā)射機使用的那些權(quán)重。但是，該方案不能防止基站2的發(fā)射機使用錯誤的權(quán)重矢量，并且因此，該系統(tǒng)的整體性能受到限制。進一步，該技術(shù)具有非常大的復(fù)雜性，是復(fù)雜并且昂貴的。
本發(fā)明的思想是要在閉環(huán)波束成形方案中引入一種機制，可以主動地補償發(fā)生在反饋路徑9上的傳輸錯誤。一個目的是，用于通過基站2的傳輸?shù)膹?fù)數(shù)權(quán)重wi很可能等于或者大約等于用于用戶設(shè)備8信號監(jiān)測的權(quán)重。
圖2表示移動無線通信系統(tǒng)1，特別是更詳細(xì)地表示了基站2和用戶設(shè)備8。在圖2中所示的實施方式中，復(fù)數(shù)權(quán)重w1＝1，并且復(fù)數(shù)權(quán)重w2＝w。因此，在用戶設(shè)備8處接收的信號r具有此方程r＝(h1+w×h2)S。該基站2包括一個反饋信息接收機10，它接收從用戶設(shè)備8通過反饋路徑9傳輸?shù)膹?fù)數(shù)權(quán)重w的最佳值。由于在反饋路徑9上存在反饋傳輸錯誤11，例如比特錯誤，所以接收到復(fù)數(shù)權(quán)重的錯誤值w′，而不是正確值w。信號s在基站2內(nèi)的相乘點12處乘以復(fù)數(shù)權(quán)重的錯誤值w′，并且通過第二個天線4和第二條下行鏈路路徑6向用戶設(shè)備8的天線7進行傳輸。用戶設(shè)備8沒有接收到正確的接收信號r，而是接收到錯誤的信號r′，此處r′＝(h1+w′×h2)S。通過用戶設(shè)備8接收的信號r′的質(zhì)量比它應(yīng)該接收到的信號r的質(zhì)量更差。這種質(zhì)量下降是由用于通過下行鏈路路徑6傳輸該數(shù)據(jù)的錯誤的復(fù)數(shù)權(quán)重w′造成的，該分集增益將極不可能達(dá)到它的最佳值。
假設(shè)用戶設(shè)備8接收到正確的信號r＝(h1+w×h2)S，在功能塊13中，確定下行鏈路路徑5、6的信道特性和復(fù)數(shù)信道系數(shù)hi。在另一個功能塊14中，根據(jù)信道系數(shù)hi，確定復(fù)數(shù)權(quán)重w的最佳值，使得接收到的信號r達(dá)到它的最大值。將該復(fù)數(shù)權(quán)重w的最佳值傳輸給反饋信息發(fā)射機15，它然后通過反饋路徑9向基站2發(fā)送該最佳值。將在功能塊13中確定的復(fù)數(shù)信道系數(shù)hi和在功能塊14中確定的該復(fù)數(shù)權(quán)重w的最佳值傳輸給另一個功能塊16，以從接收到的信號r中檢測信號s。功能塊16可以為，例如，Rake接收機。
圖3表示在第一個實施方式中根據(jù)圖2的移動無線通信系統(tǒng)1。該實施方式利用檢錯編碼或者糾錯編碼來保護在反饋路徑9上傳輸?shù)谋忍貋矸乐箓鬏斿e誤11?？赡艿木幋a方案包括簡單分組編碼，例如單一奇偶校驗碼、循環(huán)碼、漢明碼或者卷積碼。
經(jīng)過在功能塊14中計算最佳權(quán)重w之后，用戶設(shè)備8在編碼器17中執(zhí)行編碼操作，然后將編碼的權(quán)重E(w)通過反饋路徑9信號通知給基站2?；?將接收到的反饋信息E(w′)在解碼器18中解碼，并且獲得權(quán)重w，以用于向用戶設(shè)備8的下行鏈路傳輸。注意到，盡管反饋路徑9上存在反饋傳輸錯誤11，并且盡管接收到的反饋信息E(w′)已經(jīng)受到反饋傳輸錯誤11的影響，在編碼器17和解碼器18中執(zhí)行的糾錯編碼和解碼設(shè)法從接收到的反饋信息E(w′)中提取正確的復(fù)數(shù)權(quán)重w。硬判決或者軟判決解碼可以用于基站2中的解碼。在糾錯編碼的情況下(比較圖3)，傳輸期間發(fā)生的比特錯誤11能夠被糾正。在檢錯編碼的情況下，例如具有硬判決奇偶校驗的單一奇偶校驗碼，或者循環(huán)冗余檢驗(CRC)，未在圖3中給出，能夠監(jiān)測到在傳輸期間是否發(fā)生比特錯誤，在發(fā)生錯誤的情況下，接收到的(錯誤的)復(fù)數(shù)權(quán)重w′被丟棄，并且取而代之的是從之前接收到的復(fù)數(shù)權(quán)重w中計算的復(fù)數(shù)權(quán)重w被用于下行傳輸(所謂的差錯調(diào)解)。在圖3中表示的實施方式在以額外信令延遲為代價的情況下改善了反饋信令的可靠性。
圖4表示根據(jù)圖2的移動無線通信系統(tǒng)1中的第二實施方式。該實施方式利用一組權(quán)重濾波器，在基站2和用戶設(shè)備8中對每個天線權(quán)重w都有一個權(quán)重濾波器。典型地，權(quán)重濾波器的數(shù)量對應(yīng)發(fā)送天線3、4的數(shù)量減一。根據(jù)該實施方式的權(quán)重濾波器是為了處理復(fù)數(shù)值的天線權(quán)重w。對于反饋傳輸，復(fù)數(shù)權(quán)重w通常用n比特的元組來表示，n通常在2和4之間。
通過用戶設(shè)備在功能塊14中計算的復(fù)數(shù)權(quán)重w的最佳值，通過反饋路徑9信號通知給基站2。在用戶設(shè)備8中，由功能塊14在用戶設(shè)備8中計算的復(fù)數(shù)權(quán)重w的最佳值通過一組濾波器19來供給，并且經(jīng)過濾波之后獲得的權(quán)重F(w)用于在功能塊16中的信號檢測。在基站2中，由基站2接收到的天線權(quán)重w′通過一組濾波器20來供給，并且經(jīng)過濾波之后獲得的權(quán)重F(w)被用于下行鏈路傳輸。在反饋比特錯誤11的情況下，假設(shè)反饋錯誤率不是非常高，則在基站2中經(jīng)過濾波之后獲得的權(quán)重F(w′)大約等于在用戶設(shè)備8中經(jīng)過濾波之后的權(quán)重F(w)。
第二實施方式以減少反應(yīng)力為代價，也就是減少基站2發(fā)射機對于天線權(quán)重w的快速變化起反應(yīng)的能力為代價改善通過下行鏈路路徑5、6的傳輸質(zhì)量。
具有了閉環(huán)波束成形，額外的信令延遲和減少的對權(quán)重更新的反應(yīng)力是可接受的。由于比較小的天線間隔(對于不同的天線3、4有相關(guān)的信道衰落)，在用戶設(shè)備8的移動期間最佳天線權(quán)重w變化相對緩慢。因此，提出的實施方式導(dǎo)致在所有性能上都利于整個系統(tǒng)1。
注意到具有大約4％的反饋比特錯誤率，以及每個天線權(quán)重w通常使用兩個到四個比特，通常只有一個比特錯誤需要被糾正和/或補償。這可以通過例如單一奇偶校驗碼和軟判決奇偶校驗解碼來獲得，單一奇偶校驗碼中每個天線權(quán)重w只需要一個額外比特。
此方案額外的延遲對于波束成形應(yīng)用是不加判別的，此處通常有幾百毫秒大小的時延(例如，基于DOA(到達(dá)方向)的波束成形)。在提出的解決方案中，用戶設(shè)備8能夠選擇性的應(yīng)用天線驗證算法。
本發(fā)明改善了閉環(huán)波束成形方案的錯誤率性能，因此改善了下行鏈路容量，鏈路質(zhì)量和覆蓋。提出的閉環(huán)波束成形方案非常有利地適用于通過專用信道(DCH)，高速下行鏈路共享信道(HS-DSCH)和下行鏈路共享信道(DSCH)的物理信道的數(shù)據(jù)傳輸，此處只列舉這些。此外，它也適用于通過高速下行鏈路共享控制信道(HS-SCCH)傳輸控制信息，此處只列舉這一個。將該方案和歐洲專利申請EP03 292038.1中的4發(fā)送(4TX)開環(huán)(OL)-閉環(huán)(CL)分集方案結(jié)合起來也是可能的，并且將會形成一個特別有優(yōu)勢的移動無線通信系統(tǒng)。本發(fā)明在基站2和用戶設(shè)備8中都具有較低的執(zhí)行復(fù)雜性。
權(quán)利要求
1.移動無線通信系統(tǒng)(1)包括-基站(2)，-該基站(2)包括多個天線(3，4)；-至少一個移動用戶設(shè)備(8)；-通過至少兩個所述天線的至少兩條下行鏈路路徑，用于從所述基站(2)到所述的至少一個用戶設(shè)備(8)傳輸信號(s)，-每條下行鏈路路徑包括復(fù)數(shù)信道系數(shù)(h1，h2)；以及-反饋路徑(9)，用于從所述用戶設(shè)備(8)到所述基站(2)返回有關(guān)至少一個復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的信息，-所述至少一個復(fù)數(shù)權(quán)重(w)用來與通過至少兩條所述下行鏈路路徑(5，6)傳輸?shù)男盘?s)相乘，其特征在于將所述基站(2)的所述天線部署為彼此相距一段距離(a)使得所述天線(3，4)的信道是相關(guān)的。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動無線通信系統(tǒng)(1)，其特征在于將所述基站(2)的所述天線(3，4)部署為彼此相距的距離是通過所述下行鏈路路徑(5，6)傳輸?shù)乃鲂盘柕陌氩ㄩL(λ/2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的移動無線通信系統(tǒng)(1)，其特征在于將用于檢測所述至少一個復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的傳輸錯誤的檢錯機制結(jié)合到所述反饋路徑(9)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中的至少一個權(quán)利要求所述的移動無線通信系統(tǒng)(1)，其特征在于將用于糾正所述至少一個復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的傳輸錯誤的糾錯機制結(jié)合到所述反饋路徑(9)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的移動無線通信系統(tǒng)(1)，其特征在于將卷積編碼或者分組編碼，特別地使用單一奇偶校驗碼、循環(huán)碼、或者漢明碼，結(jié)合到所述反饋路徑(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動無線通信系統(tǒng)(1)，其特征在于-所述用戶設(shè)備(8)包括用于計算所述至少一個復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值以用于傳輸所述信號(s)的裝置(14)，以及-用于根據(jù)特定第一濾波特性對所述至少一個復(fù)數(shù)權(quán)重(w)最佳值進行濾波的裝置(19)；以及-所述基站(2)包括用于根據(jù)特定第二濾波特性對所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值進行濾波的裝置(20)，第二濾波特性與用于所述用戶設(shè)備(8)的所述第一濾波特性幾乎相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的移動無線通信系統(tǒng)(1)，其特征在于所述用戶設(shè)備中的所述濾波裝置(19)和所述基站(2)中的所述濾波裝置(20)為具有幾乎相同或者等同的濾波系數(shù)的濾波器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的移動無線通信系統(tǒng)(1)，其特征在于所述用戶設(shè)備(8)包括用于在所述裝置(19)對所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)最佳值進行濾波之后，根據(jù)所述用戶設(shè)備(8)從所述下行鏈路路徑(5，6)接收到的信號(r)以及根據(jù)所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值來檢測所述傳輸信號(s)的裝置(16)。
9.通過多天線(3，4)移動無線通信系統(tǒng)(1)中的至少兩條下行鏈路路徑(5，6)傳輸信號(s)的方法，包括下列步驟-在所述移動無線通信系統(tǒng)(1)中的用戶設(shè)備(8)中計算將用于傳輸所述信號(s)的復(fù)數(shù)權(quán)重(w)最佳值；-從所述用戶設(shè)備(8)到所述移動無線通信系統(tǒng)(1)中的基站(2)通過反饋路徑(9)傳輸所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值；-在所述基站(2)中利用所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值傳輸所述信號(s)，其特征在于包括以下步驟-在通過所述的反饋路徑(9)進行傳輸之前，在所述用戶設(shè)備(8)中利用檢錯和/或糾錯算法對所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值進行編碼；以及-在利用所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值傳輸所述信號(s)之前，在該基站(2)中對所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值進行解碼。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于檢錯和/或糾錯的編碼方案包括簡單的分組碼，特別是單一奇偶校驗碼、循環(huán)碼、或者漢明碼，或者包括卷積碼。
11.通過多天線(3，4)移動無線通信系統(tǒng)(1)中的至少兩條下行鏈路路徑(5，6)傳輸信號(s)的方法，包括以下步驟-在所述移動無線通信系統(tǒng)(1)的用戶設(shè)備(8)中計算將用于傳輸所述信號(s)的復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值；-從所述用戶設(shè)備(8)到所述移動無線通信系統(tǒng)(1)中的基站(2)通過反饋路徑(9)傳輸所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值；以及-在所述基站(2)中利用所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值傳輸所述信號(s)，其特征在于包括以下步驟-在所述用戶設(shè)備(8)中，利用特定第一濾波特性對所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值進行濾波(19)；以及-在所述基站(2)中，在利用所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值傳輸所述信號(s)之前，利用特定第二濾波特性對所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值進行濾波(20)，所述第二濾波的特性曾在所述用戶設(shè)備(8)中使用。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于在所述用戶設(shè)備(8)中-根據(jù)所述用戶設(shè)備(8)從所述下行鏈路路徑(5，6)收到的信號(r)，以及根據(jù)所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值檢測所述傳輸信號(s)(16)；以及-在檢測所述傳輸信號(s)之前對所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值進行濾波(19)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于為了進行濾波，使用了一組權(quán)重濾波器(19，20)，其包括每個復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的一個權(quán)重濾波器，每個權(quán)重濾波器包括多個濾波系數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11到13中至少一個權(quán)利要求所述的方法，其特征在于選擇所述濾波系數(shù)使得當(dāng)所述反饋路徑(9)上發(fā)生比特錯誤時，經(jīng)過在所述基站(2)中濾波(20)之后接收到的所述復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值約等于經(jīng)過所述用戶設(shè)備(8)濾波(19)后獲得的復(fù)數(shù)權(quán)重(w)的最佳值。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于下行鏈路傳輸?shù)囊苿訜o線通信系統(tǒng)和通過多天線移動無線通信系統(tǒng)中的至少兩條下行鏈路路徑傳輸信號的方法。該系統(tǒng)包括基站，包括多個天線；至少一個移動用戶設(shè)備；通過至少兩個天線的至少兩條下行鏈路路徑用于從基站到至少一個用戶設(shè)備傳輸信號，每條下行鏈路路徑包括復(fù)數(shù)信道系數(shù)；以及用于從用戶設(shè)備到基站返回有關(guān)至少一個復(fù)數(shù)權(quán)重的信息的反饋路徑，所述的至少一個復(fù)數(shù)權(quán)重用于與通過至少兩條下行鏈路路徑傳輸?shù)男盘栂喑?。為了增強在反饋路徑上的抗傳輸錯誤能力，提出將基站天線部署為彼此相距的距離使得天線的信道是相關(guān)的，將用于檢測和/或糾正傳輸錯誤的檢錯和/或糾錯機制結(jié)合到反饋路徑，將濾波器機制結(jié)合到用戶設(shè)備和基站。
文檔編號H04B7/04GK1738215SQ200510090668
公開日2006年2月22日 申請日期2005年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月18日
發(fā)明者福爾克爾·布勞恩, 科內(nèi)利斯·赫克, 斯特凡·魯斯 申請人:阿爾卡特公司