专利名称：高速率分组数据空分多址(sdma)的制作方法
技术领域：
本发明的示例性实施方案涉及无线通信系统中用于传送数据的方法。
背景技术：
图l显示在传统的无线通信系统中由接入网100提供的波束成形 扇区(或覆盖区域)的例子。传统的无线通信系统例如可以是码分多址 (CDMA)系统。正如这里讨论的，接入网可以总地表示一个或多个基 站和/或无线电网络控制器(RNC)。如图所示，接入网的一个扇区可包 括多个天线。在图1上，作为例子显示三个天线102、 104和106。天 线102、 104和106产生沿各自方向110、 112和114的相应定向波束。 来自天线102的、沿方向110的波束具有覆盖范围或覆盖区域118， 沿方向112的波束具有覆盖范围120，沿方向114的波束具有覆盖范 围122。此后，波束将用它们各自的方向来称呼即，在大多数情形 下，波束将4皮称为波束110、波束112和波束114。如图l所示，接入网IOO可以在前向链路上通过在前向链路信道 上发送消息和在反向链路上通过在反向链路信道上发送消息而与一 个或多个接入终端124、 126、 128和130通信。接入终端可以表示单 独的用户终端、移动台等等。正如这里讨论的，前向链路是指从接入 网100到接入终端124、 126、 128和130的下行链路传输，反向链路 是指从接入终端124、 126、 128和130到接入网100的上行链路传输。如图1所示，接入终端128和130处在覆盖范围118内，可以通 过分配在波束IIO中的前向和反向链路信道与接入网100通信。接入 终端126处在覆盖范围120内，可以通过分配在波束112中的前向和 反向链路信道与接入网100通信。接入终端124处在覆盖范围122内，
可以通过分配在波束114中的前向和反向链路信道与接入网100通 信。在每个波束110、 112和114中的前向链路信道包括前向导频、 前向媒体接入控制信道以及前向业务信道或前向控制信道之一。前向导频、媒体接入控制信道和业务或控制信道可以被时分复用 到长度为2048码片(1.66…ms)的时隙中，并以相同的功率电平发送到 接入终端124、 126、 128和130。每个时隙还可,皮划分成两个"半时隙"， 每个半时隙包含位于半时隙的中点处的前向导频。图2显示示例的半时隙510、 520和530，它们可以分别通过波 束110、 112和114被发送。如图2所示，每个半时隙510、 520和530 都包括与通过前向媒体接入控制MAC和前向数据业务信道DATA传 送的数据时间复用的相同的前向导频512。在传统的无线通信系统中，前向导频512可以识别接入终端124、 126、 128和130的月艮务接入网IOO(即，传输源)，并且可用于通过测 量前向导频512的信号与干扰噪声比(SINR)而确定最大前向链路数据 速率。最大前向链路数据速率可以代表数据可被发送的前向链路数据 速率或者数据可以以较之更低的速率发送的前向链路数据速率。例如，每个接入终端124、 126、 128和130可以测量在扇区范围 内发送的，或换句话说，被发送到每个接入终端124、 126、 128和130 的前向导频512的信号与干扰噪声比(SINR)。每个接入终端124、 126、 128和130然后可以^^用测量的SINR来预测在每个接入终端的相应 前向链路信道中的下一次传输的载波对干扰C/I比。预测的C/I然后 可被用来确定最大前向链路数据速率。再次参照图1的扇区，每个接入终端124、 126、和128可以基 于相同的前向导频512预测C/I比，进而预测最大前向链路数据速率。 然而，每个波束IIO、 112和114可能具有不同的信道特性(例如，C/I 比)，因此可能表现出比根据前向导频512估计的结果更高的最大前向 链路数据速率
发明内容
本发明的示例性实施方案提供一种方法，该方法可包括发送标 识传输源的主导频，以及发送多个辅助导频，每个辅助导频与由源发 射的不同波束有关。本发明的示例性实施方案还可包括以等于或低于根据辅助导频 的至少一个特性确定的数据速率的速率发送数据。在本发明的示例性 实施方案中，多个辅助导频可被波束成形并且/或者所述特性可以是信 号与干扰噪声比。本发明的示例性实施方案还可包括接收指示所确定的数据速率 的控制消息，以及响应于接收的控制消息以等于或低于所确定的数据 速率的速率发送数据。在本发明的示例性实施方案中，控制消息是数据速率控制(DRC)消息。本发明的示例性实施方案还可包括接收选择至少一个辅助导频 信道进行分配的选择信号，以及响应于接收的选择信号分配至少一个 辅助导频。在本发明的示例性实施方案中，选择信号是通过控制信道的一部 分接收的。在本发明的示例性实施方案中，控制信道可以是数据源控 制(DSC)信道，以及控制信道的所述部分可以是控制信道的显式导频 信号部分。本发明的示例性实施方案还可包括为每个波束分配辅助导频， 接收指示所确定的数据速率的指示符，根据接收的指示符选择用于发 送数据的波束，以及在选择的波束上发送数据。在本发明的示例性实施方案中，每个辅助导频可以互相正交，和 /或每个辅助导频可以是码片同步的。在本发明的示例性实施方案中，可以使用矩阵来分配每个辅助导 频，该矩阵可以是Hadamard矩阵。本发明的另一个示例性实施方案可包括接收识别传输源的主导 频，以及接收至少一个与由源发射的波束有关的辅助导频。 本发明的示例性实施方案还可包括根据辅助导频的特性确定数 据速率，把所确定的数据速率指示给网络，以及以等于或低于所确定 的数据速率的速率来接收数据。
从下面给出的详细描述和附图将更全面地了解本发明，其中相同 的单元用相同的附图标记表示，它们仅仅以图示的方式给出，因此不用于限制本发明，其中图1显示在无线通信系统中由接入网100提供的扇区或覆盖区域；图2显示传统的CDMA帧的例子；图3根据本发明的示例性实施方案显示前向链路传输帧； 图4根据本发明的示例性实施方案显示反向业务信道帧； 图5根据本发明的示例性实施方案显示隐式导频选择方法； 图6根据本发明的示例性实施方案显示空间相关矩阵；以及 图7是显示包括多个空间上区分的波束的无线通信系统的扇区的图。
具体实施方式
本发明的示例性实施方案可以通过改进系统资源的可重复使用 能力而改进服务指标(例如通信系统中的吞吐量)的质量。在这里参照如图1所示的传统无线通信系统的扇区来描述本发 明的示例性实施方案。然而，将会看到，这仅仅是为了说明目的，本 发明在实施上不限于所显示的这种系统或波束数目。图3显示根据本发明的示例性实施方案的、分别沿波束110、 112 和114发送的前向链路帧(例如，CDMA帧)210、 220和230的例子。 如图3所示，前向链路帧210、 220和230可以分别与如图2所示且 如上i寸论的传统的CDMA帧510、 521和530类4以。然而，如图3所 示，每个时间复用导频212、 222和232可以;陂划分成如上所述的前
向(或主)导频512和相应的辅助导频。即，前向链路帧210包括主导 频512和辅助导频PllO，前向链路帧220包括主导频512和辅助导频 P112，以及前向链路帧230包括主导频512和辅助导频P114。如上所讨论的，主导频512可以在扇区范围内(即，在每个波束 110、 112和114中)分配，并可以由每个接入终端128、 126和124接 收。如以上进一步讨论的，主导频512识别对于接入终端124、 126、 128和130的服务接入网IOO(即，传输源)。另一方面，辅助导频PllO、 P112和P114可,皮波束成形。即，每个辅助导频P110、 P112和P114 可被分别分配到波束110、 112和114之一，以使得每个波束具有不 同的辅助导频。每个辅助导频信号PllO、 P112和P114也可以分别识 别波束110、 112和114中的每一个。在本发明的示例性实施方案中，每个接入终端124、 126和128 可以基于辅助导频的特性确定数据在前向链路上可以被发送的最大 前向链路数据速率。现在对于接入终端124和波束114讨论一个例子， 然而，将会看到，对于每个接入终端126、 128和130以及每个波束 110、 112和114可以执4亍相同的过考呈。例如，接入终端124可以测量接收的辅助导频Pl 14的特性(例如， SINR)。接入终端124然后可以使用辅助导频P114的测量特性来预测 波束114中的另一个特性(例如，C/I比)。接入终端124然后可以估计 在波束114中的最大前向链路数据速率。在本发明的示例性实施方案 中，接入终端124可以基于辅助导频P114确定最大前向链路数据速 率，因此与基于前向导频512的SINR的传统估值相比，能够达到更 高的最大前向链路数据速率。再次参照图3,所发送的每个辅助导频PllO、 P112和P114可以 是互相不同的，可以互相正交或码片同步地(或码复用地)发送，以及 可以与主导频512正交地或码片同步地(或码复用地)发送。例如，主导频512和辅助导频PllO、 P112和P114可以从位于 图1的接入网100处的静态矩阵(例如，Hadamard矩阵)被分配。静 态矩阵可以是NxN矩阵，其中每一项代表一个码片或比特(例如，二
进制1或O)，N项的每行或每列代表单独的导频或导频序列(在这里统 称为导频)。例如，主导频和辅助导频可以具有96码片的长度，因此， 在本发明的示例性实施方案中，静态矩阵可以是96x96 Hadamard矩 阵，它包括192个可能的导频。在192个可能的导频中，每行可以与 其它行正交，同样地，每列可以与其它列正交。因此，静态矩阵可包 括两组96个正交或码片同步的导频。在本发明的示例性实施方案中， 每个辅助导频P110、P112和P114可被分配以对应于静态矩阵的4亍或 列的正交导频。将在下面更详细地讨论如何使用矩阵来分配辅助导 频。可以使用类似于在传统无线网的数据源控制(DSC)机制的特性 来分配辅助导频PllO、 P112和P114(图3)。例如，可以4吏用快速波 束分配特性来分配前向链路辅助导频。根据本发明的示例性实施方案的快速波束分配特性例如可以采 用隐式选择模式和/或显式选择模式。显式选择模式可被称为显式导频 选择(EPS)，并可以允许接入终端124把在下一个有效传输时间内要 分配的特定(例如，显式地请求)辅助导频指示给接入网100。再次参照图1，例如，接入终端124可以通过反向链路中的控制 信道的一部分发送EPS信号。即，接入终端124可以在反向链路信道 的控制部分中通过数据源控制(DSC)信道的一部分发送显式导频选择 (EPS)信号。为了发送显式导频选择信号到接入网100，接入终端124可以把 分配给数据源控制(DSC)信道的带宽划分成例如至少两个部分。第一 部分可被用于发送传统的数据源控制消息，第二部分可被用于发送显 式导频选择信号，该显式导频选择信号可以指示接入终端124可以在 其上接收数据，因而接收相关的辅助导频P114的选定波束114。第一 和第二部分可以以与传统的数据源控制信道相同的方式被编码。为了补偿在数据源控制信道中减小的带宽，数据源控制信道的幅度(例如， 发送功率)可被增加一个因数，该因数可以正比于带宽被减小的因数。 例如，如果数据源控制信道带宽被除以2，则数据源控制信道的发送
功率可以增加2倍。在本发明的示例性实施方案中，可以分配高达8 个辅助导频，然而，这个数目可以使用例如互补编码而增加。例如，在软越区切换情形下，接入终端124可能接收辅助导频 PllO、 P112和P114，并选择具有最大SINR的辅助导频。接入终端 124然后在反向链路中的控制信道的一部分上发送表示选定的辅助导 频的EPS信号，正如上面讨论的。在另一个例子中，接入网100可以使用高层信令(例如，MAC信 令)向接入终端124请求EPS信号。图4显示反向链路帧的例子，该反向链路帧可以在反向链路信道 上例如从接入终端124发送到图1所示的接入网100。如图4所示，显式导频选择信道(图4的EPS)可以在反向链路信 道上被发送，例如与数据源控制信道码复用或时间复用。如果例如显 式导频选择信道是与数据源控制信道时间复用的，则由数据源控制信 道和显式导频选择信道采用的Walsh Cover (Walsh覆盖)可以是 W(16，12)，而在传统的数据源控制信道中则使用W(32，12)。正如以上 讨论的，数据源控制信道的幅度的调节可以补偿数据源控制信道的带 宽的划分。在接收到EPS信号中指示的辅助导频后，接入网可以使用该信 息作为接入终端处在的覆盖范围的指示符，进而作为接入终端接收得 最好的波束，因而其上可以接收数据的波束的指示符。图5显示根据本发明的示例性实施方案的隐式导频选择方法的 例子。为了说明起见，根据本发明的示例性实施方案的隐式导频选择 方法也参照图1进行讨论。如图1所示，每个天线102、 104和106 可以具有相关的决定性权重(由接入网IOO估计)，被用于引导(或操控) 天线分别指向空间方向110、 112和114。参照图5，在步骤S700，接入网100可以生成包括权重Wj的空 间相关矩阵Ryy，每个权重Wj显示例如在j方向上在天线102、 104 和106之间的空间相关性。更具体地，对于图l所示的扇区，接入网IOO可以生成包括三行 三列总共九项的空间相关矩阵R33。正如以上讨论的，每个项可以是 决定性权重Wj，代表在各个天线102、 104与106之间的空间相关性。 例如，权重w旭j。4可以代表在j方向上在天线102与天线104之间的 空间相关性。这个矩阵的例子显示于图6。返回图5，在步骤S710，在生成这个空间相关矩阵Ryy之后，接入网100可以从空间相关矩阵Ryy选择最佳决定性权重。例如接入网100可以通过估算对于在反向链路信道上的第/条多径的长期平均空间相关矩阵Ryy(/)而选择最佳决定性权重。即，例如，最佳决定性权重可以对应于决定性权重Wj，它使得通过下式给出的数值^最大化在选择最佳决定性权重后，在步骤S720,接入网可以根据最佳 决定性权重从可能的导频的静态矩阵中(以上讨论的)选择导频。例如， 接入网100可以选择具有最接近于最佳决定性权重的权重的导频作为 辅助导频。接入网100然后在步骤S730可以分配所选择的导频作为 辅助导频。例如当接入终端124使用反向链路随机接入信道忙于呼叫建立 阶段，或例如连续地处在呼叫持续期间时，可以执行根据本发明的实 施方案的隐含导频选择。用于估计空间相关矩阵的平均长度可以根据 空中接口的特性而变。根据本发明的示例性实施方案的、用于显式导频选择和隐式导频 选择的每种方法可以单独地或互相结合地使用。而且，每种显式导频 选择方法和隐式导频选择方法可能更适用于不同的移动条件。例如，入终端来使用，而隐式导频选择可以结合可能具有更高的延时容差的 接入终端来使用。可实现隐式导频选择的电路可以与例如在呼叫建立终端的电路相同。现在参照图l描述根据本发明的实施方案的、用于使用辅助导频 信道来确定最大前向链路数据速率的方法的例子。参照图1，在选择接入网100作为服务接入网后，接入终端124 可以根据辅助导频的测量特性或者辅助导频信道P114的测得的信道 特性来确定最大前向链路数据速率。即，接入终端124可以测量在波 束专用的辅助导频信道P114上发送的辅助导频的信号与干扰噪声比 (SINR)。每个接入终端然后可以使用测得的SINR来预测由接入终端 124接收的下一个传输的载波干扰比C/L预测的CI然后由接入终端 124用来确定最大前向链路数据速率。接入终端124然后可以把表示 最大前向链路数据速率的控制消息发送到接入网100。即，接入终端 124可以发送表示最大前向链路数据速率的数据速率控制(DRC)值(例 如，4比特DRC值)。接入网100可以解译对于波束110的DRC传输，并为在接入网 100与接入终端1124之间在前向链路信道上的下一次传输设置最大数 据速率。接入网100随后可以根据设置的、用于传输的最大数据速率 在前向链路方向发送数据到接入终端124。不像传统的无线通信系统，在本发明的示例性实施方案中，可以道的信号与干扰噪声比来、角定最大前向链路数据速率。 ^ 图7显示具有4个空间上区分的波束的波束成形的扇区的例子。 现在参照图7描述可以通过本发明的示例性实施方案达到的、在吞吐 量方面可能的改进的内容。在本发明的示例性实施方案中，每个空间 上区分的波束可以由各个辅助导频信道支持，在每个波束中的接入终制消息。使用各个波束成形的辅助导频的测得的SINR，阵列增益可被改进，可达到的速率可以由下式给出 R = Wlog2(l + Np)这是通过以下调度方法可以达到的增益的一个例子，该调度方法 可以在一个波束中每次调度一个或多个时间复用的用户。在另一个例子中，如果每次调度两个接入终端，则被分配给每个接入终端的发送功率可以被减小例如2倍，可达到的数据传输速率可 净皮给出为<formula>formula see original document page 12</formula>因此，最大的可达到的数据速率R可以增加。虽然本发明的示例性实施方案在上面是对于具体的例子描述的， 但将会理解，可以使用更智能的调度方法，并且可以根据同时服务的 用户的需要逐个波束地分配功率。本发明的示例性实施方案在前向和反向链路反向上实施SDMA 时可以利用辅助导频信道。本发明的示例性实施方案提供 一 种可以在例如宏小区中通过使 用空分多址(SDMA)达到频镨效率改进的技术。虽然本发明的示例性 实施方案是对于图l所示的接入网IOO讨论的，但将会理解，本发明 的示例性实施方案可以在任何适当的无线电信系统中实施或者结合 该系统4吏用。适当的无线通信系统的例子可以是正交频率码分多址 (OFCDMA)、正交频分多址(OFDMA)、码分多址(CDMA)系统等等。这里讨论的SDMA可以指在OFCDMA、 CDMA和/或OFDMA 系统的扇区内的代码和/或子载波资源的空间重复使用。虽然以上的讨论是对于前向链路进行的，但SDMA增强也可以 在反向链路上实施。本发明的示例性实施方案是相对于例如在接入网100与接入终 端130之间的交互讨论的。然而，将会理解，多个接入终端(例如，124、 126等)可以以相同的方式与相同的或不同的网络并行地交互。本发明的示例性实施方案是对于特定的Walsh码和/或Walsh覆 盖描述的。然而，将会理解，可以使用任何适当的Walsh码和/或Walsh 覆盖。虽然图1显示三个固定波束天线102、 103和106可以提供三个 固定的波束110、 112和114，但无线通信系统可包括任何适当数目的 固定波束天线和固定波束。
本发明的示例性实施方案是相对于确定最大前向链路数据速率 来描述的。然而，将会理解，如这里讨论的，辅助导频信道例如可被 接入终端用于初始获取、相位恢复、时序恢复和/或最大比值合并。到此已公开了本发明，显然，同样的内容可以以多种方式改变。 这样的变型不应当看作为背离本发明，所有的这样的修改打算包括在 本发明的范围内。
权利要求
1.一种方法，包括发送标识传输源的主导频；以及发送多个辅助导频，每个辅助导频与由所述源发射的不同波束有关。
2. 权利要求l的方法，其中所述多个辅助导频被波束成形。
3. 权利要求l的方法，还包括以等于或低于根据辅助导频的至少一个特性确定的数据速率的 速率发送数据。
4. 权利要求3的方法，其中所述特性是信号与干扰噪声比。
5. 权利要求3的方法，还包括 接收指示所确定的数据速率的控制消息；以及 响应于接收的控制消息以等于或低于所确定的数据速率的速率发送数据。
6. 权利要求5的方法，其中所述控制消息是数据速率控制(DRC)消息。
7. 权利要求3的方法，还包括接收用于至少一个辅助导频的分配的选择信号；以及 响应于接收的选择信号分配所述至少一个辅助导频。
8. 权利要求7的方法，其中所述选择信号是在数据源控制(DSC) 信道的一部分上接收的。
9. 一种方法，包括 接收标识传输源的主导频；以及 接收至少一个与由所述源发射的波束有关的辅助导频。
10. 权利要求9的方法，还包括根据辅助导频的信道特性确定数据速率； 向网络指示所确定的数据速率；以及以等于或低于所确定的数据速率的速率接收数据。
全文摘要
可以通过使用例如扇区范围的主导频信道和一个或多个波束成形的辅助导频信道而在前向和反向链路方向上实施空分多址(SDMA)。
文档编号H04B7/005GK101160742SQ200680012019
公开日2008年4月9日 申请日期2006年4月10日 优先权日2005年4月15日
发明者哈里什·维斯万纳坦, 斯瑞德哈尔·格拉姆蒂, 潘特利斯·莫纳吉奥迪斯, 罗伯特·索尼 申请人:朗迅科技公司