用于控制無(wú)線電資源分配的基站和方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]本發(fā)明涉及一種基站和一種用于控制基站中無(wú)線電資源分配的方法。具體而言，本發(fā)明涉及蜂窩通信系統(tǒng)中無(wú)線電接入、無(wú)線電資源分配和自適應(yīng)無(wú)線電傳輸?shù)念I(lǐng)域。
[0002]近年來(lái)，集成電路和數(shù)字信號(hào)處理器依照摩爾定律發(fā)展所帶來(lái)的快速進(jìn)步已經(jīng)使無(wú)線電系統(tǒng)具有比以前更強(qiáng)大的基帶處理能力，這允許對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的寬帶蜂窩系統(tǒng)在其無(wú)線電符號(hào)、甚至波形的使用方面進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。
[0003]在由P.S1han、C.Siclet和N.Lacaille發(fā)表在2002年5月的IEEE信號(hào)處理會(huì)報(bào)第50卷第5期第1170至1183頁(yè)，的“基于濾波器組理論的0FDM/0QAM系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)(Analysis and design of 0FDM/0QAM systems based on filterbank theory)，，，以及由F.Schaich發(fā)表在2010年歐洲無(wú)線電會(huì)議(EW)，2010年，第1051至1058頁(yè)的“基于濾波器組的多載波傳輸(FBMC)演進(jìn)的OFDM:ffiMAX上下文中的FBMC (Filterbank basedmulti carrier transmiss1n (FBMC)—evolving OFDM:FBMC in the context of WiMAX)，，中描述的基于濾波器組的多載波(FBMC)傳輸是一種允許蜂窩系統(tǒng)使用任意可調(diào)的脈沖形狀進(jìn)行傳輸?shù)亩噍d波傳輸方案?？梢愿鶕?jù)調(diào)控頻譜掩模的要求、就針對(duì)高多普勒效應(yīng)的穩(wěn)健性和所需的穩(wěn)健性程度，例如同步誤差而言的移動(dòng)性條件對(duì)脈沖形狀進(jìn)行調(diào)整。頻譜高效的FBMC系統(tǒng)可以基于0QAM-0FDM信令來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0004]通過(guò)選擇合適的脈沖形狀，F(xiàn)BMC系統(tǒng)產(chǎn)生非常低的帶外泄漏。由此，頻帶上彼此相鄰操作的兩個(gè)非正交系統(tǒng)之間的保護(hù)頻帶得到明顯降低。相比之下，近年來(lái)，觀察到蜂窩系統(tǒng)的射頻前端只在提高儀器的線性度和動(dòng)態(tài)范圍方面有漸進(jìn)式進(jìn)步。因此，由于實(shí)現(xiàn)和成本因素，無(wú)線電符號(hào)的調(diào)制階數(shù)實(shí)際上是有限的。
[0005]在這種上下文中，學(xué)術(shù)界已提出如在由D.Dasalukunte、F.Rusek和V.0wall發(fā)表在IEEE電路與系統(tǒng)會(huì)報(bào)I定期論文，第58卷，第4期，第827至838頁(yè)，2011年4月的“多載波快于奈奎斯特收發(fā)器:硬件架構(gòu)和性能分析(Multicarrier Faster-Than-NyquistTransceivers:Hardware Architecture and Performance Analysis)，，中描述的一種被稱為“快于奈奎斯特(Faster Than Nyquist) ”(FTN)的傳輸模式，以實(shí)現(xiàn)調(diào)制階數(shù)有限的傳輸?shù)母邤?shù)據(jù)速率，從而大幅度提高了信道條件極為良好，即在高信噪比條件下的無(wú)線電效率。
[0006]由于允許配置波形，具體來(lái)說(shuō)是當(dāng)使用FBMC技術(shù)時(shí)的脈沖形狀，以及傳輸模式，具體來(lái)說(shuō)是FTN，因此當(dāng)在蜂窩系統(tǒng)中分配無(wú)線電資源時(shí)獲得兩種新的自由度。對(duì)于現(xiàn)今的無(wú)線電系統(tǒng)，使用自適應(yīng)調(diào)制編碼(AMC)方案來(lái)根據(jù)特定鏈路條件調(diào)整傳輸信令。這些條件允許在兩個(gè)維度:調(diào)制星座和碼率上調(diào)整每個(gè)鏈路的信令。此外，已提出多種傳輸功率分配方案，并且現(xiàn)在正在使用中。對(duì)于將來(lái)的系統(tǒng)，可以預(yù)見(jiàn)，服務(wù)需求種類會(huì)明顯增加，并會(huì)出現(xiàn)各種各樣的用戶終端類型。伴隨著多種多樣的信道選擇性特性，即每條無(wú)線電鏈路上觀測(cè)到的信道條件，無(wú)線電資源分配問(wèn)題的問(wèn)題空間被認(rèn)為在其維度上明顯擴(kuò)大。
[0007]如果向基于像OFDM之類的固定信令方案的系統(tǒng)應(yīng)用像AMC之類的常見(jiàn)無(wú)線電資源分配策略，會(huì)遇到以下弊端。首先，系統(tǒng)不能利用極為良好的信道條件的優(yōu)勢(shì)，只會(huì)導(dǎo)致中等的數(shù)據(jù)速率傳輸。另外，系統(tǒng)不能考慮到具有高移動(dòng)性的用戶群。由于高多普勒效應(yīng)，傳統(tǒng)的OFDM系統(tǒng)遭受會(huì)嚴(yán)重影響性能的高頻率偏移?；贠FDM的系統(tǒng)對(duì)頻域和時(shí)域同步具有很高的要求。同步不良的系統(tǒng)，例如低功率低成本的傳感器設(shè)備會(huì)遭受嚴(yán)重的性能下降。當(dāng)訪問(wèn)與其它系統(tǒng)共享的某些特定頻帶時(shí)，系統(tǒng)必須滿足調(diào)控器的嚴(yán)格帶外泄漏要求。常規(guī)的OFDM信號(hào)的邊帶使用會(huì)導(dǎo)致大保護(hù)頻帶的顯著浪費(fèi)，特別是如果只有窄頻帶可用的話。
[0008]經(jīng)常應(yīng)用于現(xiàn)今的LTE和WiMax系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)的傳輸方案被稱為根據(jù)TSGR1#17(00) 1395，“自適應(yīng)調(diào)制編碼(AMC) ”，瑞典斯德哥爾摩，2000年的“自適應(yīng)調(diào)制編碼”(AMC)。它通常與OFDM或擴(kuò)散編碼，即CDMA方案相結(jié)合，以自適應(yīng)地選擇一組合適的傳輸參數(shù)，即調(diào)制編碼方案(MCS)，即調(diào)制/星座階數(shù)和編碼率。對(duì)于應(yīng)用于LTE系統(tǒng)，通過(guò)動(dòng)態(tài)地接收信道質(zhì)量指示的反饋，以及來(lái)自更高層的QoS要求，即數(shù)據(jù)速率、分組丟失率等，LTE MAC調(diào)度器決定或者針對(duì)用戶或者針對(duì)物理資源塊而言最適合的MCS。諸如循環(huán)前綴長(zhǎng)度和子載波間距等現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的參數(shù)是僅有的無(wú)法動(dòng)態(tài)調(diào)整的長(zhǎng)期系統(tǒng)特定參數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的無(wú)線電資源分配技術(shù)。
[0010]此目標(biāo)通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外的實(shí)施形式是從從屬權(quán)利要求、說(shuō)明書(shū)和附圖顯而易見(jiàn)的。
[0011]本發(fā)明基于以下發(fā)現(xiàn):在動(dòng)態(tài)無(wú)線電資源分配的上下文中具有新的自由度的一種自適應(yīng)傳輸方案提供了提高的無(wú)線電資源分配效率。適當(dāng)?shù)貞?yīng)用了問(wèn)題空間的額外維度以及新服務(wù)的特定要求，以改進(jìn)無(wú)線電資源分配過(guò)程。當(dāng)使用例如FBMC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，這類額外的維度是針對(duì)每條無(wú)線電鏈路分別配置的例如信號(hào)波形、傳輸模式和子載波間距。傳輸方案為每條鏈路/每個(gè)用戶，即每個(gè)設(shè)備或每個(gè)用戶組自適應(yīng)地配置波形和傳輸模式，從而能夠在系統(tǒng)無(wú)線電頻譜效率方面實(shí)現(xiàn)顯著的系統(tǒng)性能提升。
[0012]為了詳細(xì)描述本發(fā)明，將使用下列術(shù)語(yǔ)、縮寫(xiě)和符號(hào):
[0013]CP:循環(huán)前綴
[0014]CP是指末端重復(fù)的符號(hào)的前綴。雖然通常配置接收器丟棄CP樣本，但CP有兩個(gè)目的:作為保護(hù)間隔，它消除了來(lái)自前一符號(hào)的符號(hào)間干擾。作為符號(hào)的末端的重復(fù)，它允許將頻率選擇性多徑信道的線性卷積建模為循環(huán)卷積，進(jìn)而可以使用離散傅立葉變換將循環(huán)卷積變換至頻域。
[0015]CP-OFDM:基于 CP 的 OFDM
[0016]CP-OFDM在每個(gè)子載波上傳輸復(fù)值符號(hào)。在CP-OFDM中，所傳輸?shù)男盘?hào)可以寫(xiě)成通過(guò)索引為η的符號(hào)時(shí)間期間索引為m的子載波以及通過(guò)原型濾波函數(shù)的時(shí)間頻率轉(zhuǎn)換獲得的合成濾波基礎(chǔ)來(lái)傳送的符號(hào)的函數(shù)，其中時(shí)間頻率轉(zhuǎn)換依賴于符號(hào)持續(xù)時(shí)間和載波間頻率間距。
[0017]EGF:擴(kuò)展高斯函數(shù)
[0018]EGF是從由M.Alard, C.Roche和P.S1han在“具有近乎最優(yōu)的時(shí)頻定位的一個(gè)新函數(shù)家方矣(A new family of funct1n with a nearly optimal time-frequencylocalizat1) ”, RNRT 項(xiàng)目 Modyr 技術(shù)報(bào)告，1999 年，以及由 P.S1han 和 C.Roche 在“基于擴(kuò)展高斯函數(shù)的余弦調(diào)制濾波器組(Cosine-Modulated Filterbanks Based on ExtendedGaussian Funct1n)，，，IEEE 信號(hào)處理會(huì)報(bào)，第 48 卷，第 11 期，第 3052 至 3061 頁(yè)，2000 年11月中描述的高斯函數(shù)推導(dǎo)出的。
[0019]FBMC:基于多載波的濾波器組
[0020]FBMC系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)側(cè)的合成濾波器組(SFB)和接收機(jī)側(cè)的分析濾波器組(AFB)。SFB將M個(gè)低速率子載波信號(hào)組合成一個(gè)高速率信號(hào)，該高速率信號(hào)通過(guò)頻率選擇性無(wú)線電信道進(jìn)行傳輸。AFB將接收到的高速率信號(hào)再次分解為M個(gè)低速率子載波信號(hào)。通常采用每個(gè)子載波一個(gè)FIR均衡器以補(bǔ)償由頻率選擇性無(wú)線電信道引起的符號(hào)間干擾
(ISI)和信道間干擾(ICI)，并改善符號(hào)決策。
[0021]FTN:快于奈奎斯特
[0022]1975年，J.E.Mazo在“快于奈奎斯特信令(Faster-than-Nyquist) ”，貝爾系統(tǒng)科技雜志，第54卷，第1451至1462頁(yè)，1975年10月中描述過(guò)，二進(jìn)制正弦(t/T)脈沖可以每1\秒發(fā)送一次，其中T Λ〈Τ，而沒(méi)有漸近錯(cuò)誤概率損失。他稱此為FTN信令，因?yàn)槊}沖出現(xiàn)的速度比奈奎斯特的正交脈沖極限所允許的速度更快。FTN信令已經(jīng)以許多方式被廣義化了。
[0023]1TA:1OTA 函數(shù)
[0024]1TA函數(shù)是EGF的一個(gè)特例，它的性質(zhì)，如正交性和良好的時(shí)間頻率定位與這些EGF函數(shù)的相同。
[0025]鏈路:兩個(gè)用戶之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接
[0026]LTE:長(zhǎng)期演進(jìn)
[0027]LTE，商業(yè)上叫做4G LTE，是一種針對(duì)用于手機(jī)和數(shù)據(jù)終端的高速數(shù)據(jù)無(wú)線電通信的標(biāo)準(zhǔn)