用于无线通信网络的调零波束成形技术的制作方法

文档序号:7925068阅读:331来源:国知局
专利名称:用于无线通信网络的调零波束成形技术的制作方法
专利说明用于无线通信网络的调零波束成形技术
背景技术
已经考虑将调零(nulling)发送波束成形技术用于无线网络以增加系统性能。例如,已经考虑将这样的技术用于全球微波接入互操作性(WiMAX)网络和规划的WiMAX II网络。具体而言,已经考虑将这样的技术用于固定或者具有低移动性的小区边缘用户。
在受干扰限制的蜂窝部署中,调零波束成形可以有利地衰减干扰发送而同时提高期望用户设备的功率。因此可以改进与用户设备通信的信号与干扰加噪声比(SINR)性能。
调零发送波束成形技术增加了系统复杂性。例如,这样的技术可能要求基站提供多个天线和确定应用到这些天线的波束成形加权的处理能力。此外,基站可能需要获得某些信道相关信息以运用这些技术。



图1示出了示例性操作方案。
图2是示例性基站的示图。
图3是示例性系统的示图。
图4示出了逻辑流程的实施例。
图5是示例性操作方案的示图。
图6是示例性移动台的示图。

具体实施例方式 各种实施例可以一般地涉及用于无线通信系统的波束成形技术。使用时分双工(TDD)传输方案的当前无线通信系统可以运用调零波束成形技术。这是因为可以根据上行链路传输推导出用于下行链路传输的波束成形加权。然而对于频分双工(FDD)系统,这样的波束成形加权推导是不可能的。这是因为FDD系统中的上行链路和下行链路信道是大不相同的。
因此在实施例中,系统(例如,运用FDD传输方案的系统)可以通过由移动台(例如小区边缘移动台)接收的下行链路信道信息来执行调零波束成形。该下行链路信道信息包括下行链路用户信道和下行链路干扰信道的特征。移动台向它们的服务基站发送测量。另外,基站可以(通过骨干网络)相互交换它们接收的干扰信道信息。通过此下行链路信道信息,基站可以计算用于它们的移动台(例如用于它们的小区边缘移动台)的波束成形加权。
此外,实施例运用波束成形导频重用技术以允许移动台执行下行链路用户信道和下行链路干扰信道测量。
在实施例中,一种装置可以包括波束成形模块和加权确定模块。波束成形模块将波束成形加权应用于与第一移动台的下行链路用户信道。加权确定模块基于用户信道信息和干扰信道信息确定波束成形加权。该用户信道信息从第一移动台接收的,并且包括下行链路用户信道特征。然而,干扰信道信息包括由一个或多个更多移动台接收的一个或多个下行链路干扰信道的特征。这些下行链路干扰信道关联于在与第一移动台的下行链路用户信道上的传输。
各种实施例可以包括一个或多个组件。组件可以包括设置用以执行某些操作的任何结构。各个组件可以按照给定设计参数集或性能约束的需要而实现为硬件、软件或其任意组合。虽然可以通过实例方式根据在某个设置中有限数目的组件对实施例进行描述,但是该实施例按照给定实现的需要可以包括可选设置中的组件的其它组合。值得注意的是对“一个实施例”或“实施例”的任何引用都意味着结合该实施例描述的具体特性、结构或特征包括在至少一个实施例中。在本说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”并非必须都指代相同的实施例。
图1是示例性操作环境100的示图。该环境包括多个基站102a-b和多个移动台104a-b。如图1所示,理想化覆盖区(或小区)106与各个基站102a-b关联。具体而言,覆盖区106a与基站102a关联而覆盖区106b与基站102b关联。
基站102a向移动台104a提供通信服务而基站102b向移动台104b提供通信服务。该服务涉及无线信号交换。可以根据正交频分复用(OFDM)和/或正交频分多址(OFDMA)技术来调制这些信号。因而,基站102a-b和移动台104a-b可以在IEEE 802.16WiMAX系统或WiMAX II系统中运行。然而实施例不限于这些调制技术或系统。
基站102a-b分别包括多个天线。通过这些天线,基站102a-b可以分别运用自适应调零发送波束成形技术来提高发送到它服务的移动台的信号的强度以及衰减发送到其它基站服务的移动台的信号的强度。例如,图1示出了基站102a形成用于与移动台104a通信的波束108a。类似地,基站102b形成用于与移动台104b通信的波束108b。
这些波束可以分别包括主瓣和多个旁瓣。为了说明的目的,图1示出了具有主瓣110a、第一旁瓣112a和第二旁瓣114a的波束108a。类似地,图1示出了具有主瓣110b、第一旁瓣112b和第二旁瓣114b的波束108b。示出这些波束是为了说明的目的而不是限制的目的。因此可以运用其它波束图案。
在实施例中,基站将这种自适应调零波束成形技术用于与易于遭受其它基站发送的干扰的移动台进行通信。这些移动台通常位于其对应小区106边界附近。因此,这种移动台被称为“小区边缘台”。在图1的实例中,移动台104a和104b是小区边缘台。
相反,位于更靠近其对应小区106中心的移动台称为“中心台”。这些移动台通常并不经受来自其它基站的明显干扰。因此在实施例中,对于与中心台的通信不执行自适应调零波束成形技术。
因而,图1示出了基站102a可以运用调零波束成形技术,使得波束108a将其主瓣110a指向移动台104a而将零信号或显著信号衰减指向移动台104b。类似地,图1示出了基站102b可以运用波束成形技术,使得波束108b将其主瓣110b指向移动台104b而将零信号或显著信号衰减指向移动台104a。这种技术被称为自适应调零下行链路波束成形。这是因为基站形成如下的波束图案,这种波束图案增强对它们服务的移动台的覆盖而减小对它们不服务的移动台的覆盖。
由于这些特征,基站102a和102b可以同时分别向移动台104a和104b进行发送。然而通过波束108a和108b的定向特征,有利地增加了(如移动台104a和104b接收的)这些发送的信号与干扰和噪声比(SINR)。其次,这可以有利地增加与到这些移动台的传输相关联的数据速率。
在WiMAX、WiMAX II和蜂窝系统的背景下,在下行链路子帧期间可以出现这种传输。更具体地,各个小区边缘台可以在所分配的资源期间对传输进行接收,其中所分配的资源可以跨越分配给小区边缘台的某一时间间隔(例如时隙)和某一频率间隔(例如子信道)。在该所分配的资源期间,基站可以运用调零下行链路发送波束成形,来为小区边缘台提供改善的SINR性能(以及因此提高数据速率)。
如图1中所示,各种链路或信道存在于基站102a-b和移动台104a-b之间。这些信道包括下行链路用户信道116a-b和下行链路干扰信道118a-b。
用户信道116a-b在基站与它们所服务的移动台之间。例如,用户信道116a在基站102a与移动台104a之间。类似地,用户信道116b在基站102b与移动台104b之间。图1示出了用户信道116a和116b分别通过波束108a和108b而存在。
相反,干扰信道118a和118b在基站与它们不服务的移动台之间。例如,干扰信道118a在基站102a与移动台104b之间。类似地,干扰信道118b在基站102b与移动台104a之间。图1示出了干扰信道118a和118b分别通过由基站102a和102b形成的零信号而存在。这些零信号与波束108a和108b关联。
如图1中所示,使用字母符号来表示基站102、移动台104、用户信道116和干扰信道118。例如,基站102a和102b还分别表示为BS_p和BS_q。另外,图1还将移动台104a和104b分别表示为MS_p_m和MS_q_n。在这个移动台符号中,m和n是移动台标识符,而p和q表示服务于这些移动台的基站(BS_p和BS_q)。
此外,图1还将用户信道116a和116b分别表示为H_p_p_m和H_q_q_n。H_p_p_m表示从MS_p_m到BS_p的信道。类似地,H_q_q_n表示从MS_q_n到BS_q的信道。
另外,干扰信道118a和118b分别表示为H_p_q_n和H_q_p_m。H_p_q_n表示从MS_q_n到BS_p的信道。这是干扰信道,因为BS_p不服务于MS_q_n。同样,H_q_p_m表示从MS_p_m到BS_q的信道。这也是干扰信道,因为BS_q不服务于MS_p_m。
下面在表1中提供了对前述信道的描述。另外,在该表的最右列中提供了用于这些信道的频率响应的符号。这些频率响应是M×N矩阵,其中M是各个基站102a和102b采用的波束成形天线的数目,而N是各个移动台104a和104b采用的天线的数目。
表1 图2是示出示例性基站200的实现的示图。参照图1,该实现可以用于基站102a和120b。然而该实施例不限于这个实现。
基站200可以包括各种组件。例如,图2示出了基站200,其包括天线202a-d、射频(RF)前端204、基带处理模块206、波束成形模块208、映射模块210、信道编码模块212、信道解码模块214、控制模块216和骨干通信接口模块217。可以用硬件、软件、固件或其任意组合来实现这些组件。
为了说明(而不是限制)目的,图2示出了包括四个天线(202a-d)的基站200。然而该实施例不局限于这个数目。事实上,可以运用任意数目的天线。基站200可以通过天线202a-d与一个或多个移动台通信。这种通信可以运用这里描述的波束成形技术。
RF前端204在天线202a-d与基带处理模块206之间交换信号。具体而言,RF前端204准备从基带处理模块206接收的调制信号用于无线发送,并且准备所接收的RF信号用于由基带处理模块206进行处理(例如解调)。RF前端204可以包括各种部件(例如电子器件),比如放大器、滤波器、上变频器、下变频器、双工器和/或循环器。然而该实施例不局限于这些实例。
基带处理模块206从波束成形模块208接收加权信号并且调制这些信号。例如,基带处理模块206可以接收用于各个天线202a-d的加权信号。在接收到这些信号时,基带处理模块206执行调制操作以生成与各个天线202a-d对应的调制信号。此外,基带处理模块206可以将这些调制信号从数字信号转换成模拟信号并且将它们发送到RF前端204。
另外,基带处理模块206从RF前端204接收多个模拟信号。这些信号分别对应于天线202a-d其中之一。在接收到这些信号时,基带处理模块206将这些信号转换成数字信号并且对它们进行解调。
在实施例中,由基带处理模块206执行的调制和解调操作可以根据OFDM或OFDMA技术。因此,调制操作可以包括逆快速傅立叶变换(IFFT),而解调操作可以包括快速傅立叶变换(FFT)。
波束成形模块208可以将加权集应用于由基站200发送的信号。例如,波束成形模块208可以将加权集应用于从映射模块210接收的信号。因此,波束成形模块208产生用于各个天线202a-d的加权信号。如上所述,将这些加权信号发送到基带处理模块206进行处理。
图2示出从控制模块216接收由波束成形模块208应用的加权(作为加权220)。对于OFDM/OFDMA类型的系统,这些加权包括用于各个天线202a-d的加权集。各个加权集包括用于在对应天线处使用的各个子载波的加权。这些加权可以分别是复数值(即具有幅度和相位)。
因而对于各个加权集,将对于从映射模块210接收的信号的各个子载波值乘以对应的子载波加权。这样得出用于各个天线202a-d的加权信号。如上所述,将这些加权信号发送到基带处理模块206。因此,在实施例中在频域中执行波束成形。然而,也可以运用等价的时域操作(对应于该频域波束成形操作)。因此该实施例可以在频域和/或时域中运用波束成形。
另外,实施例可以执行调零接收波束成形。这可以包括将从基带处理模块206接收的信号(即,各个天线202a-d的信号)乘以它们对应的加权。如上所述,这可以包括将子载波值与对应的子载波加权相乘。各个加权集的相乘结果可以进行组合(例如相加)来产生组合信号,将该组合信号发送到映射模块210用于进一步处理。
映射模块210从信道编码模块212接收比特并且将它们映射到特定子载波。如这里所述,这样产生了映射信号(例如映射正交调幅(QAM)信号或映射相移键控(PSK)信号),将该映射信号发送到波束成形模块208用于进行处理。
除了传送从信道编码模块212接收的信息之外,由映射模块210生成的信号还可以包括波束成形导频。这些波束成形导频被移动台用来评估无线信道特征。如这里所述,波束成形导频可以包括用于一个或多个预定子载波的预定值。这些子载波可以按频率分布,也可以按时间分布。
另外,映射模块210从波束成形模块208接收组合信号并且将该组合信号转换成软比特或符号。将这些软比特或符号发送到信道解码模块214。
信道编码模块212从控制模块216接收信息序列224(例如,净荷数据和/或控制信息)。其次,信道编码模块212对该序列执行各种操作。这种操作包括随机化、前向纠错(FEC)编码和/或交织操作。其次如这里所述,信道编码模块212将编码信号提供给映射模块210用于进行处理。
信道解码模块214可以从映射模块210接收软符号或比特。信道解码模块214在接收后可以执行操作,例如去交织、FEC解码和/或去随机化。在执行这种操作之后,信道解码模块214产生接收信息序列222。
图2示出将所接收信息序列222发送到控制模块216。所接收信息序列222可以包括数据和控制信息。该控制信息可以包括由移动台生成的信道质量指示符(CQI)消息。
骨干通信接口模块217提供与其它基站的信息交换。例如如这里所述,骨干通信接口模块217可以发送和接收与干扰下行链路信道特征有关的信息。在基站之间的这种信息交换可以通过有线或无线网络而发生。此外,基站可以通过各种网络和/或系统实体来交换这种信息。
因而,骨干通信接口模块217可以包括组件,例如网络接口卡、电子器件和/或其它用来提供这种通信能力的组件。可以用硬件、软件、固件或其任意组合来实现这些组件。
图2示出将控制模块216耦合到信道编码模块212和信道解码模块214。因此,控制模块216可以发送和接收与移动台交换的信息。因而,控制模块216可以包括根据一个或多个协议层操作的部件和/或功能。这些协议层可以提供如下特性,例如分组封装/去封装、纠错编码/解码、信令、链路协议和/或介质访问协议。然而,控制模块216可以包括其它部件和/或功能。其次,控制模块216可以与更高层的协议和/或应用实体(未示出)交换信息(例如净荷数据)。
图2示出控制模块216包括加权确定模块218。在操作过程中,控制模块216从解调模块214接收信道质量指示符(CQI)消息并且将它们提供给加权确定模块218。基站200服务的移动台将该CQI消息进行发送。
CQI消息可以包括下行链路用户信道信息,例如频率响应特征。在实施例(例如运用FDD的实施例)中,CQI消息还可以包括下行链路干扰信道信息,例如频率响应特征。如下面参照图3和图4所描述的,可以将该干扰信道信息发送到骨干通信接口217(作为干扰信道特征228),用于转发到关联的远程(例如,邻居或附近的)基站。
图2还示出将控制模块216耦合到骨干通信接口模块217。如上所述,骨干通信接口模块217可以接收下行链路干扰信道特征。该特征是由其它基站服务的移动台报告的。如图2所示,将该信息(作为干扰信道特征226)发送到加权确定模块218。下面通过参照图3和图4更具体地描述了基站之间干扰信道特征的转发。
加权确定模块218为基站200服务的移动台确定波束成形加权(例如加权220)。在实施例中,这些移动台是小区边缘台。这些确定基于各种无线信道的特征。该确定可以利用以下方程式(3)和(4)以及/或者(6)和(7)的技术。然而该实施例不局限于这些方程式或技术。
在一般操作中,加权确定模块218可以基于下行链路信道特征生成加权220。当基站200采用时分双工(TDD)技术时,可以根据由基站200服务的小区边缘移动台发送的上行链路传输,以及根据由其它(附近)基站服务的干扰小区边缘移动台发送的上行链路传输,来确定该信道下行链路特征。可以使用这些上行链路传输,是因为TDD系统采用相同的频率用于上行链路和下行链路传输。因此在TDD系统中,上行链路信道属性类似于对应的下行链路信道的属性。
然而,当基站200采用频分双工(FDD)技术时,不能根据上行链路传输来确定该下行链路信道特征。这是因为由于这些信道之间实质性的频率分离,上行链路和下行链路信道不再是互逆的。
因此,加权确定模块218可以基于由移动台和其它基站报告的下行链路用户信道信息和下行链路干扰信道信息来确定波束成形加权。更具体地,加权确定模块218可以基于从基带信道解码模块214接收的CQI消息以及由远程基站提供的干扰信道信息226来生成加权220。
如上所述,可以用硬件、软件、固件或其任意组合来实现基站200的组件。因此实现可以包括一个或多个处理器,其执行在存储介质(例如存储器)中存储的指令或控制逻辑。这些指令或控制逻辑可以提供基站200的一个或多个组件的特征。然而该实施例不局限于这种实现。
可以用各种方式实现这种存储介质。例如,该存储介质可以包括只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、双倍数据速率DRAM(DDRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、闪存、聚合物存储器如铁电聚合物存储器、奥氏存储器(ovonic memory)、相变或铁电存储器、硅-氧化物-氮化物-氧化物-硅(SONOS)存储器、磁卡或光卡、或者适于存储信息的任何其它类型的介质。该实施例不局限于这一背景。
现在描述用于TDD系统的加权运算实例。在TDD系统中,可以根据基站从移动台接收的上行链路传输来推导出基站用于下行链路波束成形的加权。更具体地,基站可以基于从其移动台到该基站的信道的特征以及从由其它(例如附近或邻居)基站服务的干扰移动台到该基站的信道的特征来确定加权。
因此再次参照图1,基站102a可以基于它与移动台104a的上行链路信道的特征以及在基站102a与移动台104b(该移动台是干扰台)之间的上行链路信道的特征来确定其波束成形加权。下面的段落在OFDMA系统的背景下,提供了对该确定的量化分析。然而,该分析可以应用于或适用于其它类型的系统。
具有M个天线的基站BS_p从具有N个天线的移动台MS_p_m接收的上行链路信号在方程式(1)中表达如下。
其中 k=OFDMA符号中的子载波号;

=在BS_p处在子载波k上的接收矢量(维度为Mx1); sp_m(k)=由期望用户MS_p_m发送的QAM符号; Hp_p_m(k)=在子载波k处从用户MS_p_m到期望基站(BS_p)的信道频率响应矩阵(维度为MxN);

=由MS_p_m应用的移动台波束成形加权(维度为1xN); sq_n(k)=干扰移动台MS_q_n的QAM符号; Hp_q_n(k)=在子载波k处从干扰移动台MS_q_n到BS_p的信道频率响应矩阵(维度为MxN);

=由MS_q_n应用的MS发送波束成形加权(维度为1xN);以及

=在子载波k处具有均值为0而方差为σ2I的热噪声矢量(维度为Mx1)(如果需要,可以根据基站接收机噪声因数来估计或者可以由基站BS_p来测量该参数)。
在方程式(1)中,上行链路移动台波束成形加权(



)对基站BS_p是已知的。基站可以通过各种技术比如在多输入多输出(MIMO)系统中使用的信道预编码,来确定这些加权。
可以认为期望用户和干扰用户的信道在资源块上是恒定的。因此为了清楚起见,以下分析省略了子载波索引k。
对于上行链路传输,在基站BS_p处的接收波束成形器运用加权矢量

该加权因子组合了在M个天线接收的信号,如下面在方程式(2)中所示。
         在方程式(2)中,(.)H表示复共轭转置。可以使用最小均方误差估计(MMSE)来推导出方程式(2)的加权矢量

如下面在方程式(3)中所示。
在方程式(3)中,可以按照下面在方程式(4)中所表达的来记算Rxx(假设数据和噪声不相关)。
   在方程式(4)中,

代表已知的平均信号功率。
以上分析表明,基于所接收的上行链路信号来记算

其次,将

应用于下行链路发送信号,其在下面的方程式(5)中表示为
将调零发送波束成形用于下行链路传输提供了改进的系统性能。例如,分析和仿真表明,该技术提供了频谱效率上的显著提高。
对于TDD系统,下行链路信道的频率响应是对应上行链路信道的转置。因此对于TDD系统, 然而如上所述,采用FDD的基站不能基于所接收的上行链路传输的特征来运算波束成形加权。这是因为典型地在下行链路频率与上行链路频率之间存在实质性分离。因此,下行链路信道和上行链路信道表现出很不同的信道状态。因此,实施例(例如采用FDD的实施例)可以基于下行链路信道特征来为下行链路传输确定波束成形加权。
例如,(上文提供的)方程式(3)和(4)说明了波束成形加权

的运算,其涉及上行链路信道特征Hp_p_m和Hp_q_n。如上所述,Hp_p_m代表在期望移动台与其服务基站之间的上行链路信道特征,而Hp_q_n代表在一个或多个干扰小区边缘移动台与所讨论的基站之间的上行链路信道特征。
当将上述分析应用于TDD系统时,Hp_p_m和Hp_q_n反映了上行链路信道特征,而(Hp_p_m)T和(Hp_q_n)T反映了下行链路信道特征。这里还将这些下行链路特征表达为


然而,当实施例将方程式(3)和(4)应用于FDD系统时,Hp_p_m和Hp_q_n仅反映上行链路信道特征,因为且 因此,将方程式(3)和(4)改写用于FDD系统,如以下方程(6)和(7)所示。
在方程式(6)和(7)中,(.)*表示复共轭运算,而

是在MS_p_m处应用的MS波束成形加权,该波束成形加权是根据下行链路信道推导出的并且对BS_p是已知的。
因而,实施例可以在站之间交换信息以向基站提供下行链路信道特征。另外,实施例可以运用各种信号格式和/或消息以助于这种信息交换。这样交换的信息可以包括由移动台生成的信道质量指示符(CQI)。CQI提供了从移动台角度看有关下行链路信道特征的信息。
目前的WiMAX CQI(以及目前规划的WiMAX II CQI)仅提供从移动台到其服务基站的用户信道信息反馈。因此参照方程式(7),该用户信道信息对应于

遗憾的是,该CQI实现没有向基站提供干扰信道特征

因此,这些CQI实现仅向基站提供了对应于方程式(7)第一项的信息。
在实施例中,各个移动台测量下行链路用户信道特征。此外,各个移动台测量来自所有干扰基站(来自它能够“听到”的基站)的下行链路干扰信道特征。例如,移动台MS_p_m测量


然后,各个移动台将某种形式的这些测量报告(“反馈”)给其服务基站。作为实例,移动台MS_p_m将向基站BS_p报告


然后,各个服务基站与其同伴基站交换所接收的干扰信道测量。例如,服务基站(BS_p)可以将由其移动台MS_p_m测量的



信息转发到对应的干扰基站(即,BS_q和BS_r)。下面通过参照图3更具体地描述该特性。
因此,各个基站将收集由其它基站服务的移动台所测量的干扰信道信息。例如,如下面参照图3所描述的,BS_p可以接收由移动台MS_p_m测量的



信息。

信息表示BS_q向移动台MS_p_m传送的前向链路干扰,而

信息表示BS_r向MS_p_m传送的前向链路干扰。
图3是示例性系统300的示图。系统300可以包括各种组件。例如,图3示出系统300包括基站302a-c(也被称为BS_p、BS_q和BS_r)、移动台304a-c(也被称为MS_p_m、MS_q_n和MS_r_s)和骨干网络306。因此,图3的系统与图1的环境类似之处在于该系统包括BS_p、BS_q、MS_p_m和MS_q_n。可以参照图2以上述方式来实现图3的基站。然而可以运用其它实现方式。
基站BS_p服务于MS_p_m。因而,图3示出了在BS_p与MS_p_m之间的下行链路用户信道H_p_p_m。然而,图3还示出MS_p_m还可以分别通过下行链路干扰信道H_q_p_m和H_r_p_m接收来自BS_q和BS_r的传输。
基站BS_q服务于MS_q_n。该服务包括在BS_q与MS_q_n之间的下行链路用户信道H_q_q_n。MS_q_n也可以分别通过下行链路干扰信道H_p_q_n和H_r_q_n接收来自BS_p和BS_r的传输。
基站BS_r服务于MS_r_s。因此,图3示出了在BS_r与MS_r_s之间的下行链路用户信道H_r_r_s。MS_r_s也可以分别通过下行链路干扰信道H_p_r_s和H_q_r_s接收来自BS_p和BS_q的传输。
基站BS_p、BS_q和BS_r分别从它们的移动台接收下行链路信道信息(例如,频率响应特征)。例如,BS_p从MS_p_n接收关于下行链路信道H_p_p_m、H_q_p_m和H_r_p_m的信息。类似地,BS_q从MS_q_n接收关于下行链路信道H_q_q_n、H_r_p_n和H_p_q_n的信息。同样,BS_r从MS_r_s接收关于信道H_r_r_s、H_p_r_s和H_q_r_s的信息。
移动台MS_p_m、MS_q_n和MS_r_s可以通过由对应的基站发送的波束成形导频来确定该信道信息。另外,可以用信道质量指示符(CQI)消息的形式将该信息从移动台发送到基站。然而该实施例不局限于这些实例。
图3示出可以通过骨干网络306将基站BS_p、BS_q和BS_r耦合。骨干网络306可以包括一个或多个通信网络,该通信网络允许这些基站交换它们从它们的移动台接收的下行链路信道信息。该通信网络可以是有线的和/或无线的。再次参照图2,基站BS_p、BS_q和BS_r可以分别运用对应的骨干通信接口模块217通过骨干网络306进行通信。然而该实施例不局限于这个背景。
如上所述,基站BS_p、BS_q和BS_r可以通过骨干网络306交换信道信息(比如频率响应特征)。例如,BS_p、BS_q和BS_r可以交换它们从它们的移动台接收的下行链路干扰信道频率响应特征。作为实例,图3示出BS_p向BS_q发送

并且向BS_r发送

图3还示出BS_q向BS_r发送

并且向BS_p发送

另外,图3示出BS_r向BS_p发送

并且向BS_q发送

如这里所述,通过这种信息交换,这些基站可以执行调零波束成形技术。
图4示出了逻辑流程的一个实施例。具体而言,图4示出了逻辑流程400,其可以代表由这里描述的一个或多个实施例执行的操作。虽然图4示出了具体序列,但是可以运用其它序列。另外,可以按各种并行和/或顺续组合来执行所示操作。
图4的逻辑流程包括本地基站和由该本地基站服务的一个或多个移动台。因此如这里所述,这些移动台根据调零波束成形技术接收来自它们的服务基站的传输。因此,在实施例中,这些移动台是小区边缘用户。此外,图4的逻辑流程包括一个或多个远程(例如附近或邻居)基站,以及由这些远程基站服务的移动台。
在方块402处,图4示出在本地基站与第一移动台之间建立通信服务。在图3的背景中,本地站可以是BS_p并且第一移动台可以是MS_p_m。然而该实施例不局限于这个背景。
在方块404处,本地基站发送波束成形导频。这些传输在本地基站与第一移动台之间的下行链路用户信道上发生。此外,这些传输在本地基站与一个或多个其它移动台之间的下行链路干扰信道上发生。这些一个或多个其它移动台由除该本地基站以外的基站(远程基站)来服务。
波束成形导频由移动台用于执行下行链路信道特征测量。在采用OFDM和/或OFDMA的实施例中,波束成形导频可以包括用于一个或多个预定子载波的预定值。这些子载波可以按频率以及时间(例如通过多个OFDM和/或OFDMA符号)来分布。移动台知道这些预定值和预定子载波。因此,移动台可以基于所接收的波束成形导频来确定下行链路特征。
在方块406处,本地基站从第一移动台接收用户信道信息。这个所接收的用户信道信息包括在本地基站与第一移动台之间的下行链路用户信道特征。第一移动台可以基于其从本地基站接收的波束成形导频来确定或测量这些特征。
下行链路用户信道特征可以包括频率响应特征。例如参照上面的方程式(6)和(7),该信息可以包括(或表示)
在方块408处,本地基站接收由它自己的移动台测量的干扰信道信息。该信息包括一个或多个下行链路干扰信道的特征。这些下行链路信道分别在远程基站和由该本地基站服务的移动台之间。例如参照图3,基站BS_p可以从移动台MS_p接收BS_q和MS_p_m之间的干扰信道的特征和/或BS_r和MS_p_m之间的干扰信道的特征。这些干扰信道特征可以包括频率响应特征。因此参照上面的方程式(6)和(7),该信息可以包括(或表示)



然而该实施例不局限于这些实例。
在方块410处,本地基站将在方块408处由该本地基站接收的干扰信道信息转发到对应的远程基站。因此再次参照图3的实例,这可以包括BS_p将

转发到基站BS_q以及BS_p将

转发到BS_r。如这里所述,这些远程基站可以在它们确定波束成形加权时运用该信息(以及从它们自己的移动台接收的用户信道信息)。在实施例中,本地基站可以通过骨干网络如骨干网络306来转发该信息。
在方块412处,图4还示出接收关于由其它(远程)基站服务的一个或多个移动台的干扰信道信息。更具体地,该信息包括在本地基站与由远程基站服务的一个或多个移动台之间的一个或多个下行链路信道的特征(例如,频率响应)。因此,该信息可以基于由本地基站发送的并且通过下行链路干扰信道接收的波束成形导频。
因此在图4的背景中,方块412可以包括BS_p接收



本地基站可以从服务于这些移动设备的远程基站接收该信息。因此方块412可以包括从骨干网络如骨干网络306接收该信息。然而该实施例不局限于这些实例。
如图4所示,在方块414处,本地基站确定波束成形加权。这些波束成形加权用于在与移动台的下行链路信道上的传输。基于在方块406和412处接收的信息来确定这些加权。例如,根据上面提供的方程式(6)和(7)来确定这些加权。然而该实施例不局限于这种加权确定技术。
在方块416处,本地基站在向第一移动台的一个或多个传输中运用波束成形加权。如这里所述,这种加权可以提供改进的SINR性能和增加的数据速率。
图5是操作方案500的示图。该方案包括多个描绘成六边形的小区。例如,图5示出该方案包括具有扇区504a、504b、504c的小区502。从该图中可见方案500包括若干相似的小区。
然而,用三个字母“A”、“B”或“C”其中之一来标记图5中的各个小区。这些字母表示具体波束成形导频分配。因此,图5的方案运用三种分配的重用。该方案代表了运用重用的典型的密集城市蜂窝部署,并且可用于最坏情况分析目的。
如上所述,基站发送波束成形导频,使得移动台可以测量下行链路信道特征。因此在实施例中,各个小区502提供三个波束成形导频集(每个扇区一个导频集)。另外,对于各个分配“A”、“B”和“C”需要三个波束成形导频集。因此,图5的方案运用九(3×3)个不同的波束成形导频集。在实施例中,这些导频集在时间上和/或在频率上分离。这种设置允许扇区的小区边缘用户测量来自干扰很小或没有干扰的附近干扰基站的信息。
如上所述,波束成形导频可以包括在多个OFDM和/或OFDMA子载波中发送的数值。在各个波束成形导频集中,下面在方程式(8)中表达了用于有效操作的全部子载波的示例性数目。
在方程式(8)中,M是基站采用的波束成形天线的数目,B是基站使用的信号带宽,并且C是相干带宽(例如200kHz)。系数0.85反映了基站采用15%防护带。然而可以采用其它防护带。方程式(8)运用相干带宽C以便覆盖足够的频率和空间跨度。
因此,对于各个运用10MHz信号带宽(信道)以及各个具有四个波束成形天线的基站,方程式(8)得出340个波束成形导频,用于各个波束成形导频集。因而,九个不同波束成形导频集包括3060个波束成形导频。
如上所述,实施例将调零发送波束成形技术用于向小区边缘台的下行链路传输。这些台通常是固定的或者具有低移动性(例如,小于每小时5公里的速率)。因此,与这些设备的下行链路信道随时间周期保持相对恒定。例如,这些信道可以在大于五个分别为5毫秒的帧的持续时间内保持相对恒定。
因此,实施例可以按照时间间隔来分布基站对波束成形导频的传输。例如,可以将上述九个波束成形导频集的3060个波束成形导频分配于多个连续下行链路帧。因此,运用这个波束成形导频数目的系统可以将3060个波束成形导频分配于五个连续下行链路帧。
因此,对于运用这个波束成形导频数目的FDD系统,可以将3060个波束成形导频分配于五个连续的分别为5毫秒的下行链路帧。这样在五个连续下行链路帧上每个OFDMA符号得出13(即,上限(3060/(5×48)))个子载波。因此对于采用15%防护带的10MHz信道FDD系统,对各个OFDMA符号加上约1.27%(即,100%×(13/1024))的开销。
对于采用这个波束成形导频数目的TDD系统,可以将3060个波束成形导频分配于五个连续的分别为2.5毫秒的下行链路子帧。这样在五个连续下行链路帧上每个OFDMA符号得出26(即,上限(3060/(5×24)))个子载波。因此对于采用15%防护带的10MHz信道TDD系统,对各个OFDMA符号加上约2.54%(即,100%×(26/1024))的开销。
图6是示出示例性移动台600的实现的示图。该实现可以用于这里所描述(例如参照图1、图3和图4)的移动台。然而该实施例不局限于该实现。
移动台600可以包括各种组件。例如,图6示出移动台600包括天线602a-b、射频(RF)前端604、OFDMA收发信机606、控制模块608和信道估计模块610。可以用硬件、软件、固件或其任意组合来实现这些组件。
为了说明(而不是限制)的目的,图6示出了包括两个天线(602a-b)的移动台600。然而该实施例不局限于这个数目。事实上,可以采用任意数量的天线。移动台600可以通过天线602a-b与服务基站进行通信。
RF前端604在天线602a-b与OFDMA收发信机606之间交换信号。具体而言,RF前端604准备从OFDMA收发信机606接收的调制信号用于无线传输,并且准备所接收的RF信号用于由OFDMA收发信机606进行处理。RF前端604可以包括各种部件(例如,电子器件),比如放大器、滤波器、上变频器、下变频器、双工器和/或循环器。然而该实施例不局限于这些实例。
OFDMA收发信机606(从RF前端604)接收各个天线602a-b的信号。在接收到之后,OFDMA收发信机606可以解调、组合并处理这些信号以产生接收信息序列620。如图6所示,将信息序列620发送到控制模块608。
OFDMA收发信机606还(从控制模块608)接收信息序列622。OFDMA收发信机606可以处理、调制并将波束成形技术应用于该序列。因此,OFDMA收发信机606生成各个天线602a-b的信号。将这些信号发送到RF前端604,该RF前端604准备这些信号用于经由天线602a-b进行无线传输。
此外,OFDMA收发信机606将所接收的波束成形导频624提供给信道估计模块610。(在由天线602a-b接收的无线信号中传送的)波束成形导频624包括根据预定方案的子载波分量,例如这里参照图5所描述的。因而,波束成形导频624可以包括对应于下行链路用户信道的导频,以及对应于任意下行链路干扰信道的导频。
信道估计模块610根据波束成形导频624确定下行链路用户信道以及任意下行链路干扰信道的频率响应。在实施例中,该确定可以包括将所接收的导频子载波值除以预定(实际)导频子载波值。将确定发送到控制模块608,作为频率响应信息626。
如上所述,控制模块608与OFDMA收发信机606交换信息序列620和622。因此,控制模块608可以与它的服务基站交换信息。因而,控制模块608可以包括用来根据一个或多个协议层进行操作的部件和/或功能。这些协议层可以提供如下特性,例如分组封装/去封装、纠错编码/解码、信令、链路协议和/或介质访问协议。然而,控制模块608可以包括其它部件和/或功能。其次,控制模块608可以与更高层协议和/或应用实体(未示出)交换信息(例如净荷数据)。
另外,控制模块608可以在信息序列622中包括频率响应信息626。例如,控制模块608可以用一个或多个CQI消息形式包括该信息。
如上所述,可以用硬件、软件、固件或其任意组合来实现移动台600的组件。因此,实现可以包括一个或多个处理器,其执行存储介质(例如存储器)中存储的指令或控制逻辑。可以如上面参照图2所描述的来实现该存储介质。在该存储介质中存储的指令或控制逻辑可以提供移动台600的一个或多个组件的特性。然而该实施例不局限于这种实现。
这里已经阐述了许多具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而本领域技术人员应当理解,没有这些具体细节也可以实现这些实施例。在其它实例中没有具体描述公知操作、部件和电路以免遮盖这些实施例。应当注意,这里公开的具体结构和功能细节可以是代表性的而并非必须地限定该实施例的范围。
因此应当理解,仅通过实例方式而不是限制性地给出了这里描述的各种实施例。例如,实施例不局限于WiMAX或WiMAX II实现。另外,实施例不局限于运用OFDM或OFDMA传输技术的实现。
可以使用硬件组件、软件组件或二者的组合来实现各种实施例。硬件组件实例可以包括处理器、微处理器、电路、电路元件(例如,晶体管、电阻器、电容器、电感器等)、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑门、寄存器、半导体器件、芯片、微芯片、芯片组等。软件实例可以包括软件部件、程序、应用、计算机程序、应用程序、系统程序、机器程序、操作系统软件、中间件、固件、软件模块、例程、子例程、函数、方法、过程、软件接口、应用程序接口(API)、指令集、计算代码、计算机代码、代码段、计算机代码段、字、值、符号或其任意组合。确定是否使用硬件组件和/或软件组件来实现实施例可以根据许多因素而变化,这些因素比如期望的计算速率、功率电平、耐热性、处理循环预算、输入数据速率、输出数据速率、存储器资源、数据总线速度和其它设计或性能约束。
可以使用“耦合的”和“连接的”及其派生词的表达方式来描述一些实施例。这些术语并非旨在作为彼此的同义词。例如,可以使用术语“耦合的”和/或“连接的”来描述一些实施例以便表示两个或更多组件相互直接物理或电气连接。然而术语“耦合的”也可以意味着两个或更多组件不是相互直接接触但是仍然进行合作或彼此交互。
例如,可以使用存储指令或指令集的机器可读介质或产品来实现一些实施例,其中如果机器执行该指令或指令集则可以使机器执行根据实施例的方法和/或操作。该机器可以包括例如任何适当的处理平台、计算平台、计算设备、处理设备、计算系统、处理系统、计算机、处理器等,并且可以使用硬件和/或软件的任意适当组合来实现。机器可读介质或产品可以包括例如任何适当类型的存储器单元、存储器设备、存储器产品、存储器介质、存储设备、存储产品、存储介质和/或存储单元,例如存储器、可移动或不可移动介质、可擦除或不可擦除介质、可写或不可写介质、数字或模拟介质、硬盘、软盘、光盘只读存储器(CD-ROM)、刻录光盘(CD-R)、可改写光盘(CD-RW)、光盘、磁介质、光磁介质、可移动存储卡或盘、各类数字通用盘(DVD)、磁带、磁带卡等。指令可以包括使用任何适当的高级、低级、面向对象、可视、编译和/或解译编程语言来实现的任何适当类型的代码,例如源代码、编译代码、解译代码、可执行代码、静态代码、动态代码、加密代码等。
除非特别声明,应当注意到诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”等术语是指计算机或计算系统或类似电子计算设备的动作和/或处理,该计算机或计算系统或类似电子计算设备将计算系统的寄存器和/或存储器内表示为物理量(例如电子)的数据处理和/或变换成计算系统的存储器、寄存器或其它这种信息存储、传输或显示设备内的类似地表示为物理量的其它数据。该实施例不局限于这个背景。
虽然已经用结构特征和/或方法行为所特有的语言描述了该主题内容,但是应当理解在所附权利要求中限定的主题内容并非必须地局限于上述具体特征或行为。实际上,上述具体特征和行为是作为实现权利要求的实例形式来公开的。
权利要求
1、一种装置,包括
波束成形模块,用以将波束成形加权应用到与第一移动台的下行链路用户信道;以及
加权确定模块,用以基于用户信道信息和干扰信道信息来确定波束成形加权;
其中从所述第一移动台接收所述用户信道信息,并且所述用户信道信息包括所述下行链路用户信道的特征;以及
其中所述干扰信道信息包括由一个或多个更多移动台接收的一个或多个下行链路干扰信道的特征,所述下行链路干扰信道关联于在与所述第一移动台的所述下行链路用户信道上的传输。
2、根据权利要求1所述的装置,其中所述用户信道信息包括所述下行链路用户信道的频率响应特征。
3、根据权利要求1所述的装置,其中所述干扰信道信息包括所述一个或多个下行链路干扰信道的频率响应特征。
4、根据权利要求1所述的装置,还包括调制模块,用以生成多个波束成形导频,所述波束成形导频用于确定下行链路信道特征。
5、根据权利要求1所述的装置,还包括通信接口模块,用以从一个或多个基站接收所述干扰信道信息。
6、根据权利要求5所述的装置,其中所述通信接口模块用以将更多干扰信道信息发送到一个或多个基站;
其中所述更多干扰信道信息包括一个或多个更多下行链路干扰信道的特征,各个所述更多下行链路干扰信道在非服务基站与所述第一移动台之间。
7、根据权利要求1所述的装置,其中所述下行链路用户信道传送正交频分复用(OFDM)和/或正交频分多址(OFDMA)信号。
8、一种方法,包括
从第一移动台接收用户信道信息,所述用户信道信息包括在本地基站与所述第一移动台之间的下行链路用户信道的特征;
接收干扰信道信息,其中所述干扰信道信息包括在所述本地基站与一个或多个更多移动台之间的一个或多个下行链路干扰信道的特征,所述一个或多个更多移动台由一个或多个远程基站提供服务;
基于所述用户信道信息和所述干扰信道信息,确定波束成形加权,以用于与所述移动台的所述下行链路信道。
9、根据权利要求8所述的方法,其中从所述一个或多个远程基站接收所述干扰信道信息。
10、根据权利要求8所述的方法,其中所述用户信道信息包括所述下行链路用户信道的频率响应特征和所述下行链路用户信道的噪声特征。
11、根据权利要求8所述的方法,其中所述干扰信道信息包括所述一个或多个下行链路干扰信道的频率响应特征。
12、根据权利要求8所述的方法,还包括在向所述第一移动台的一个或多个传输中运用所述波束成形加权。
13、根据权利要求8所述的方法,还包括发送多个波束成形导频,所述波束成形导频用于确定下行链路信道特征。
14、根据权利要求8所述的方法,还包括
从所述第一移动台接收更多干扰信道信息,其中所述更多干扰信道信息包括一个或多个更多下行链路干扰信道的特征,各个所述更多下行链路干扰信道在非服务基站与所述第一移动台之间;以及
将所述更多干扰信道信息发送到所述非服务基站。
15、一种系统,包括
骨干网络;以及
基站,用以
从由所述基站服务的一个或多个移动台接收下行链路用户信道信息和下行链路干扰信道信息,
通过所述骨干网络,将所述下行链路干扰信道信息发送到一个或多个远程基站,
通过所述骨干网络,从一个或多个远程基站接收更多下行链路干扰信道信息,以及
基于所述用户信道信息、所述干扰信道信息和所述更多干扰信道信息来确定波束成形加权。
16、根据权利要求15所述的系统,其中所述基站被指定多个波束成形导频分配其中之一,并且所述基站将根据所指定的波束成形导频分配来发送波束成形导频。
17、根据权利要求16所述的系统,还包括所述一个或多个移动台;
其中所述一个或多个移动台分别从其对应基站接收所述波束成形导频,以及根据所述波束成形导频来确定所述下行链路用户信道特征。
18、一种包括计算机可读存储介质的产品,所述计算机可读存储介质包含指令,如果执行所述指令则使系统能够
从第一移动台接收用户信道信息,所述用户信道信息包括在本地基站与所述第一移动台之间的下行用户信道的特征;
接收干扰信道信息,其中所述干扰信道信息包括在所述本地基站与一个或多个更多移动台之间的一个或多个下行链路干扰信道的特征,所述一个或多个更多移动台由一个或多个远程基站提供服务;以及
基于所述用户信道信息和所述干扰信道信息,确定波束成形加权,以用于与所述移动台的所述下行链路信道。
19、根据权利要求18所述的产品,其中所述存储介质包含指令,如果执行所述指令则使系统能够
从所述第一移动台接收更多干扰信道信息,其中所述更多干扰信道信息包括一个或多个更多下行链路干扰信道的特征,各个所述更多下行链路干扰信道在非服务基站与所述第一移动台之间;以及
将所述更多干扰信道信息发送到所述非服务基站。
20、根据权利要求18所述的产品,其中所述存储介质包含指令,如果执行所述指令则使系统能够
将所述干扰信道信息发送到所述一个或多个远程基站。
全文摘要
本发明公开了用于无线通信网络的调零波束成形技术。例如,一种装置可以包括波束成形模块和加权确定模块。波束成形模块将波束成形加权应用于与第一移动台的下行链路用户信道。加权确定模块基于用户信道信息和干扰信道信息来确定波束成形加权。从第一移动台接收该用户信道信息并且该用户信道信息包括下行链路用户信道的特征。然而,干扰信道信息包括由一个或多个更多移动台接收的一个或多个下行链路干扰信道的特征。这些下行链路干扰信道关联于在与第一移动台的下行链路用户信道上的传输。
文档编号H04B7/04GK101384023SQ20081021257
公开日2009年3月11日 申请日期2008年9月5日 优先权日2007年9月8日
发明者W·C·王, S·塔瓦尔 申请人:英特尔公司
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