同时使用分集和非分集传输方案控制传输的方法

文档序号:7620575
专利名称:同时使用分集和非分集传输方案控制传输的方法
技术领域
本发明涉及电信领域,特别是无线通信领域。
背景技术
一个典型的蜂窝无线电系统由固定基站(BS)的集合组成,所述固定基站的集合规定了多个无线覆盖区域或小区。通常因为在基站与移动站(MS)之间有自然或人为的物体,造成基站与移动站之间存在一条非视距的无线电传播路径。因此无线电电波通过反射、衍射和散射进行传播。在下行方向,当无线电波到达移动站(或在上行方向,当无线电波到达基站)时,因为每一条无线电波的相位不同而产生电波相长或相消的现象。显而易见,对于在蜂窝无线通讯中普遍使用的高载波频率,每条无线电波上不同传播时延的微小差别都会使无线电波的相位产生巨大的变化。如果移动站在运动中,或散射环境发生变化,那么接收到的复合信号在幅度与相位上的空间变化也表现为随时间而变,这种变化称为瑞利衰落或快衰落。无线信道随时间变化的特性表明在某些应用中使用相对高的信噪比(SNR)对提供期望的比特或分组误差可靠性是很有帮助的。
分集技术广泛用于克服快衰落产生的影响。分集技术的一个目的是为接收机提供多个分支,这些分支携带了同一信息承载信号衰落后的副本。假设每个分集分支都有独立的衰落,那么在所有分支上瞬时SNR低于特定门限的概率大约为pL,其中p是在每一条分集分支上瞬时SNR低于相同门限的概率。
提供分集的方法通常分为如下几类空间分集、角度分集、极化分集、站址分集、频率分集、时间分集和多径分集。通过使用多个发送或接收天线可以实现空间分集。多个天线之间在空间上相互分离,这样各条分集分支上的衰落只有很小的或没有相关性。发送分集使用多个发送天线为接收机提供同一信号的多个不相关的副本。发送分集方案可以进一步分为开环发送分集和闭环发送分集方案。在开环发送分集的实现中,不需要从接收机得到反馈。在一种已知的闭环发送分集的结构中,接收机计算相位和幅度的调整量,该调整量将应用在发射机天线上,以便使接收机收到的信号功率最大。
一个发送分集方案的例子是Alamouti 2×1空间-时间分集方案。在这种实现的任何符号周期中,从两个发送天线同时发送两个数据符号。如图1所示,假设在第一个符号间隔中,从天线100和天线102发送的符号分别记为s(1)和s(2)。在下一个符号周期中,从天线100和天线102发送的符号为-s*(2)和s*(2),其中x*代表x的一个复共轭。在接收机经过某些处理,从符号-s*(2)和s*(1)恢复为原始符号s(1)和s(2)。注意在天线100和天线102上分别估测到的瞬时信道增益(g1和g2)用于在接收机进行处理。在接收机对信道增益的估测可以通过在两个天线上提供单独的导频符号获得。通过Alamouti编码获得的分集增益与通过最大比合并(MRC)获得的分集增益相同。
Alamouti 2×1方案同样可以在空间-频率编码形式中实现。在这种情况下,两个符号在两个不同的频率上发送,例如在一个正交频分复用(OFDM)系统的不同副载波上发送。
在改进的无线数据系统中,例如众所周知的1xEV-DO和1xEV-DV标准,再如通用移动通信系统(UMTS)标准中的高速下行链路分组接入(HSDPA)规范,基站根据用户反馈的信道质量执行信道相关的快速调度。进一步,新的技术,例如自适应调制和编码(AMC)技术及混合自动重传请求(hybrid ARQ,HARQ)技术,被引入用来增强整个系统的容量。通常,调度器在给定时刻选择一个用户进行传输。自适应调制和编码技术允许选择从用户的角度来看适合当前信道条件的传输格式(调制方式和编码)。信道相关的快速调度使应用可以容忍某些延迟。信道相关的快速调度可以利用无线信道的时变特性,并在接收信噪比SNR最高的信号增强(upfade)周期内调度用户。
通过信道相关的快速调度获得的性能增益通常是移动设备在低速或中速移动情况下得到的。在高速情况下,因为信道质量的反馈和/或处理时延,造成实际传输时的信道质量可能与信道质量估计显著不同。当信道质量可以基本准确的被跟踪,无发送分集时通过信道相关的快速调度获得的性能增益比有发送分集时获得的性能增益要高。这是因为无发送分集时比有发送分集时接收到的信号干扰噪声比(SINR)的动态范围要大。无发送分集时较大的SINR动态范围允许在较高的SINR下对用户进行调度。然而,当处于高速移动时,信道质量变化不能被准确地跟踪,通过信道相关的快速调度获得的增益可以被忽略,这时使用发送分集更有益。因此,对于高速移动设备情况下和/或对于时延敏感的应用,仅使用发送分集的混合实现方法是非常有用的(移动速度可以从得到的反馈中推断出来)。
当不使用发送分集时,只使用一个天线进行传输。当使用发送分集时,使用所有的发送天线进行传输。为了使用发送分集,每一对发送-接收天线间通常都需要进行信道估计。因此,每个发送天线上通常都要发送导频符号。
上述在现有技术中使用发送分集实现方法有几个缺点。比如,一个要求基站在发送分集模式和无发送分集模式间动态切换的系统,其实现更为复杂。再比如,当不使用发送分集进行传输时,所有的功率都从一个天线上发送,这要求有更大的容量和更复杂的功率放大器。另外,因为在每个发送天线上都要固定发送导频符号,这明显增加了导频开销。

发明内容
本发明用于克服,或至少是减少上述一个或多个问题造成的影响。
在本发明的一个具体实施方式
中,提供了一种方法。该方法包括在传输周期的至少第一选定部分期间,使用分集方案发送信息,以及在传输周期的至少第二选定部分期间,使用非分集方案发送信息。在使用分集方案发送信息时,发送至少两个导频信号。
在本发明的另一个具体实施方式
中,提供了一种接收信息的方法。该方法包括在一传输周期的至少第一选定部分期间,接收使用分集方案发送的信息,以及在传输周期的至少第二选定部分期间,接收使用非分集方案发送的信息。在接收使用分集方案发送的信息时,接收至少两个导频信号。


通过参考以下结合附图的描述,可以理解本发明,其中,类似的附图标记表示类似的元件,其中图1示出了使用常规发送分集方案的通信系统的固定表示;图2A和图2B分别表示未使用和使用发送分集的两种发送方案的固定表示;图3示出了1xEV-DO下行链路上的时隙,该时隙包含进行了时间复用的导频信号、MAC和数据符号的固定表示;图4示出了在1xEV-DO系统中,使用基于逐时隙的发送分集进行传输的例子的固定表示;图5示出了1xEV-DO下行链路上的一个时隙的固定表示,该时隙是由分集天线发送的数据字段中包含附加的导频符号;图6示出了1xEV-DO下行链路上的一个时隙的固定表示,该时隙是由分集天线发送的MAC字段中包含附加的导频符号;图7示出了1xEV-DO下行链路上的一个时隙的固定表示,该时隙是由分集天线发送的导频字段中包含附加的导频符号。
这里是对本发明的具体实施方式
进行了详细的描述和附图进行解释,同时本发明可进行各种修改以及替换形式。然而,应当理解,这里对本发明的具体实施方式
的描述并不是要限制所公开的特定形式,相反,在随附权利要求所限定的本发明的精神和范围涵盖对本发明的所有修改、等价变换和替代形式。
具体实施例方式
对本发明的示意性实施方式的描述如下。为了表述清楚,在这里没有描述实际实现的所有特性。在任何实际的实施方式中,为了实现开发者的特定要求会进行各种特定的实现的决定,例如为了符合与系统相关和商业相关的约束,这些具体实现可能各不相同。而且,应当理解这样的开发努力是复杂和费时的,然而可以保证本领域的普通技术人员能从本发明揭示的技术中得到帮助。
本发明描述了一种发送分集方案,在该方案中传输模式可以在发送分集模式和非发送分集模式之间切换。不论传输是在发送分集模式中还是在非发送分集模式中,总的基站功率通常在发送天线之间平均分配。而且只有当传输处于分集模式时,才发送附加的发送分集导频。也就是说,当传输处于非发送分集模式中时,不发送附加的分集导频,从而节约资源。在这里描述的示例性实施方式中,在2对1(两个发送天线对一个接收天线)的空间-时间编码发送分集概念的情形中描述本发明;然而本领域的技术人员可以将本发明的教导应用于空间-频率发送分集和N对M结构(N个发送天线对M个接收天线)的情形中,而不脱离本发明的精神和范围。
现在参见图2A所示,两个数据符号同时从两个发送天线200和202发送。当不使用发送分集时,如图2A所示,在第一个符号间隔期间,从天线200和202发送的符号是相同的(也就是图中的s(1)和s(1))。类似的,在下一个符号周期内,从天线200和202发送的符号是s(2)和s(2)。当使用发送分集时,如图2B所示,在第一个符号间隔期间,从天线200和202发送的符号分别记为s(1)和s(2)。然而在下一个符号周期内,从天线200和202发送的符号为-s*(2)和s*(1),其中x*代表x的复共轭。在发送分集模式下进行传输时,在天线200和天线202上的瞬时信道增益估计g1和g2被分别用于在接收机进行处理。在示例性实施例中,为了在接收机进行信道增益估计,在天线200和202上都提供单独的导频符号。然而当不使用发送分集时,只使用单独的信道增益。
本发明的一个示例性实施例是在1xEV-DO(也称为高速分组数据)系统的情形中进行描述的。如图3所示,在一个1xEV-DO下行链路时隙中,在1.25MHz载波频率上的一个1.67ms的时隙内,导频、MAC和数据符号进行时分复用。在目前的1xEV-DO系统中没有使用发送分集,并且在单独的发送天线上以全基站功率进行传输。
图4描述了在1xEV-DO系统中,使用基于逐时隙的发送分集进行传输的例子。根据本发明的典型操作模式,一些时隙(如时隙(i),(i+2),(i+5),(i+6)和(i+7))使用发送分集模式(TxD)进行传输,而另一些时隙(如时隙(i+1),(i+3)和(i+4))使用非发送分集模式(No-TxD)进行传输。非发送分集模式传输可用于传输对时延敏感的数据,如VoIP帧和/或向高速移动的移动站的数据传输,在高速移动情况下不能准确地跟踪信道质量。是否使用基于逐时隙的发送分集模式要根据承载的业务类型、移动站的移动速度等因素决定。
如图4中展开区域400所示,正如前面提到的,当不使用发送分集时,在第一和第二符号周期期间,从两个天线发送相同的符号。也就是说,举例来说,对应于天线200和202,时隙(i+1)分别标识为相同的传输402和404。然而,如图4中展开区域406所示,当使用发送分集模式时,从两个天线传输的符号是不同的。也就是说,举例来说,对应于天线200和202,时隙(i+7)分别标识不同的传输408和410。
在发送分集模式中,附加的导频符号从分集天线(在本例中是天线202)发送。正如前面讨论的,附加的导频符号用于在接收机对两个天线200和202确定信道增益估计(g1和g2)。在本发明的一个实施例中,如图5所示,附加的导频符号可以包含在从分集天线(天线202)发送的数据字段中。通过截短一些数据符号,可以插入导频符号。在另一个实施例中,导频符号可以通过从分集天线202发送的数据字段中的单独的沃尔什码(Walsh code)进行承载。
在另一个实施例中,如图6所示,附加的导频符号可以包含在从分集天线202发送的MAC字段中。在这种情况下,导频符号通过从分集天线202发送的MAC字段中的单独Walsh码进行承载。
而在本发明的另一个实施例中,如图7所示,附加的导频符号可以包含在从分集天线202发送的导频字段中。在这种情况下,导频符号通过从分集天线202发送的导频字段中的单独Walsh码进行承载。使用与非分集天线200上的导频的不同的Walsh码发送分集导频对于保证两个导频传输正交是有好处的。
在本发明的另一个替代实施例中,在发送分集模式和非发送分集模式中,对从第二个天线发送的信号(包括导频和数据符号)可以采用一种缓慢的时变相位旋转,以防止在移动站位置形成对发送信号的散射中没有时间变化的静态的无效模式。
本领域的技术人员可以理解这里所述的各种实施例中描述的系统层、例程或模块都可以是可执行的控制单元。控制单元可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器、处理器卡(包括一个或多个微处理器或控制器)或者其他控制或计算器件,也可以是包含在一个或多个存储器件内的可执行指令。存储器件可以包括一个或多个用于保存数据和指令的机器可读存储介质。存储介质可以包括不同形式的存储器,例如半导体存储器件,例如动态或静态随机存取存储器(DRAM或SRAM),可擦除可编程只读存储器(EPROM),电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)和闪速存储器;磁盘,例如硬盘、软盘、可移动盘;其他包括磁带的磁介质;其他光介质,例如光盘(CD)或数字视盘(DVD)。在各种系统中构成各种软件层、例程或模块的指令存放在相应的存储器件中。当指令被相应的控制单元执行后,会使相应的系统执行编程的动作。
上述的特定实施例只是为了进行说明,可以不同但等同的方式本发明的进行修改和实现,这对于具有在此获得教导益处的本领域技术人员来说是显而易见的。此外,后面权利要求中的描述并不被限制在这里显示的结构或设计的细节。显而易见,这里公开的特定实施例可以被替换或修改,并且所有这些变化应被认为是在本发明的精神和范围中。因此,在此提出的保护如随附权利要求中限定的。
权利要求
1.一种传递信息的方法,包括在传输周期的至少第一选定部分期间,使用分集方案发送信息;在传输周期的至少第二选定部分期间,使用非分集方案发送信息;以及在使用分集方案发送信息时发送至少两个导频信号。
2.如权利要求1所述的方法,其中在使用分集方案发送信息时发送至少两个导频信号的步骤,进一步包括通过第一天线发送第一导频信号以及通过第二天线发送第二导频信号。
3.如权利要求2所述的方法,其中通过第一天线发送第一导频信号以及通过第二天线发送第二导频信号的步骤,进一步包括使用Walsh码发送第一导频信号以及使用正交Walsh码发送第二导频信号。
4.如权利要求2所述的方法,其中通过第一天线发送第一导频信号以及通过第二天线发送第二导频信号的步骤,进一步包括使用副载波发送第一导频信号以及使用正交副载波发送第二导频信号。
5. 如权利要求1所述的方法,其中在传输周期的至少第一选定部分期间使用分集方案发送信息的步骤,进一步包括通过第一天线发送第一信号以及通过第二天线发送第二不同的信号,其中通过第一天线发送第一信号的步骤还包括使用应用到其上的相位旋转来发送第一信号。
6.如权利要求5所述的方法,其中通过第二天线发送第二信号的步骤,进一步包括使用应用到其上的相位旋转来发送第二信号。
7.如权利要求1所述的方法,其中在传输周期的至少第二选定部分期间使用非分集方案发送信息的步骤,进一步包括通过第一和第二天线发送基本相同的信息。
8.如权利要求7所述的方法,其中通过第一和第二发送基本相同的信息的步骤,进一步包括通过第一和第二天线发送基本相同的导频信号。
9.如权利要求8所述的方法,其中通过第一和第二天线发送基本相同的导频信号的步骤,进一步包括将可用导频功率在第一和第二天线之间进行分割。
10.如权利要求6所述的方法,其中通过第一和第二天线发送基本相同的导频信号的步骤,进一步包括将可用导频功率在第一和第二天线之间进行平均分割。
全文摘要
本发明涉及同时使用分集和非分集传输方案控制传输的方法。提供了一种无线通信系统,其中传输可以使用基于逐时隙的分集模式或非分集模式。当在分集模式中传输时,通过第一和第二天线递送单独的导频信号。当在非分集模式中传输时,通过第一和第二天线递送基本相同的导频信号,并且在两个天线之间基本平均分配导频功率。
文档编号H04B7/26GK1722635SQ200510083569
公开日2006年1月18日 申请日期2005年7月11日 优先权日2004年7月12日
发明者法鲁克·乌拉·汗, 哈利施·维斯瓦纳兰 申请人:朗迅科技公司
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