在多天线无线通信系统中发送信号的方法及其装置的制造方法_2

文档序号:9355609阅读:来源:国知局
1.25、2.5、5、10、15和20MHz带 宽的一个,并且对多个UE提供下行链路或者上行链路服务。不同的小区可以提供不同的带 宽。BS控制数据发送到多个UE/从多个UE接收数据。BS将有关下行链路数据的下行链路 调度信息传送给UE,以通知UE数据将在其中发送的时间/频率区、编码、数据大小、混合自 动重复和请求(HARQ)相关的信息等等。
[0063] 此外,BS将有关上行链路数据的上行链路调度信息传送给UE以通知UE可以由UE 使用的时间频率区、编码、数据大小、HARQ相关的信息等等。用于用户业务或者控制业务传 输的接口可以在BS之间使用。核心网(CN)可以由用于AG和UE的用户注册的网络节点组 成。AG管理用于由多个小区组成的每个跟踪区(TA)的UE的移动。
[0064] 虽然无线通信技术已经基于宽带码分多址(WCDMA)开发到LTE,用户和服务提供 者的需求和期待不断地提高。此外,新的无线接入技术被不断地开发,并且因此,技术革新 需要实现具有竞争性。也就是说,需要每比特成本的降低、服务可利用性的提高、频带灵活 的使用、简单结构和开放接口、UE的适当的功率消耗等等。
[0065] 近来,3GPP已经对关于LTE随后的技术执行标准化。这种技术在规范中被称作 "LTE-A"。LTE和LTE-A主要不同在于系统带宽和中继站的引入。LTE-A目的在于支持高达 IOOMHz的宽带。为了实现这些,使用利用多个频率块实现宽带的载波聚合或者带宽聚合。 载波聚合使用多个频率块作为宽的逻辑频带以便使用更宽的频带。每个频率块的带宽可以 基于在LTE中使用的系统块带宽限定。每个频率块被使用分量载波发送。
[0066] 图2是图示在无线通信系统200中的BS 205和UE 210的配置的方框图。
[0067] 虽然为了简化无线通信系统200的配置,在图2中示出一个BS 205和一个UE 210,无线通信系统200显然可以包括多个BS和/或多个UE。
[0068] 参考图2, BS 205可以包括发射(Tx)数据处理器215、符号调制器220、发射机 225、Tx/Rx天线230、处理器280、存储器285、接收机290、符号解调器295,和接收(Rx)数 据处理器297。UE 210可以包括Tx数据处理器265、符号调制器270、发射机275、Tx/Rx天 线235、处理器255、存储器260、接收机240、符号解调器245,和Rx数据处理器250。虽然 天线230和235每个在BS 205和UE 210中示出为单个天线,但是BS 205和UE 210可以 包括多个天线。因此,BS 205和UE 210支持ΜΜ0(多输入多输出)。此外,在本发明中,BS 205可以支持单个用户M頂0 (SU-M頂0)和/或多个用户M頂0 (MU-M頂0)两者。
[0069] 在下行链路上,Tx数据处理器215接收业务数据,经由格式化、编码、交织和调制 (或者符号映射)处理接收的业务数据,并且因此,输出调制的符号("数据符号")。符号 调制器220处理从Tx数据处理器215接收的数据符号和导频符号,从而产生符号流。
[0070] 更具体地,符号调制器220复用该数据符号和导频符号,并且将复用的符号发送 到发射机225。每个传输符号可以是数据符号、导频符号或者零信号值。导频符号可以在每 个符号周期期间依次发送。导频符号可以是频分复用(FDM)符号、正交频分复用(OFDM)符 号、时分复用(TDM)符号,或者码分复用(CDM)符号。
[0071] 发射机225将符号流转换为一个或多个模拟信号,并且通过另外处理该模拟信号 (例如,放大、滤波和频率上变换),产生应用于在无线电信道上传输的下行链路信号。下行 链路信号经由天线230被发送到UE 210。
[0072] UE 210经由天线235从BS 205接收下行链路信号,并且将接收的下行链路信号提 供给接收机240。接收机240处理下行链路信号,例如,经由滤波、放大和频率下变换,并且 将处理的下行链路信号转换为数字采样。符号解调器245解调接收的导频符号,并且将解 调的导频符号输出给处理器255,供信道估计使用。
[0073] 符号解调器245从处理器255接收相对于下行链路的频率响应估计,通过利用该 频率响应估计解调接收数据符号,获得数据符号估计(即,发送的数据符号的估计),并且 将该数据符号估计提供给Rx数据处理器250。Rx数据处理器250解调数据符号估计(即,执 行符号去映射)、去交织解调的数据符号,并且解码去交织的数据符号,从而恢复由BS 205 发送的业务数据。
[0074] 符号解调器245和Rx数据处理器250的操作与BS 205的符号调制器220和Tx 数据处理器215的操作是互补的。
[0075] 在上行链路上,在UE 210中,Tx数据处理器265通过处理接收的业务数据输出数 据符号。符号调制器270将从Tx数据处理器265接收的数据符号与导频符号复用,调制复 用的符号,并且将该符号流输出给发射机275。发射机275通过处理该符号流产生上行链路 信号,并且经由天线235将上行链路信号发送到BS 205。
[0076] BS 205经由天线230从UE 210接收上行链路信号。在BS 205中,接收机290通 过处理上行链路信号获得数字采样。符号解调器295通过处理数字采样提供上行链路导频 符号估计和上行链路数据符号估计。Rx数据处理器297处理数据符号估计,从而恢复由UE 210发送的业务数据。
[0077] 处理器255和280分别地控制、调整和管理UE 210和BS 205的操作。处理器255 和280可以分别地连接到存储程序代码和数据的存储器260和285。存储器260和285与 处理器255和280结合存储操作系统、应用程序和一般文件。
[0078] 处理器255和280也可以被称作控制器、微控制器、微处理器或者微型计算机。处 理器255和280可以以硬件、固件、软件或者其组合配置。当本发明的实施例使用硬件实现 时,适用于实现本发明的专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件 (DSH))、可编程序逻辑器件(PLD),或者现场可编程门阵列(FPGA)可以包括在处理器255和 280中。当本发明的实施例使用固件或者软件实现时,该固件或者软件可以被配置为包括 执行按照本发明的功能或者操作的模块、过程、功能等等。该固件或者软件可以包括在处理 器255和280中,或者存储在存储器260和285中,和由处理器255和280从存储器260和 285调用。
[0079] 在UE/BS和网络之间的无线电接口协议的层可以基于开放系统互连(OSI)模型的 三个最下层划分为层1、2和3 (LI、L2和L3)。物理层对应于Ll,并且在物理信道上提供信 息传输服务。无线电资源控制(RRC)层对应于L3,并且在UE和网络之间提供无线电控制资 源。UE/BS和网络经由RRC层交换RRC消息。
[0080] 当用作区域概念时,在本发明中使用的术语"基站"可以被称作"小区"或者"扇 区"。服务基站(或者小区)可以被认为是提供常规的主要服务给UE,并且在协同多个传输 点上执行控制信息的传输和接收的基站。鉴于此,服务基站(或者小区)可以被称作"锚定 基站(或者锚定小区)"。类似地,邻近基站可以被称作用作区域概念的"邻近小区"。
[0081] Mnro 系统
[0082] MHTO技术不取决于一个天线路径接收消息、采集经由若干天线接收的多个数据 块,并完成总的数据。因此,Mnro技术可以提高在特定范围内的数据传送速率,或者可以以 特定的数据传送速率提高系统范围。在这种情形之下,MIMO技术是能够广泛地应用于移动 通信终端或者RN的下一代移动通信技术。MMO技术可以扩展数据通信的范围,使得其可以 克服达到严重情形的移动通信系统的有限的发射(Tx)数据量。
[0083] 图3(a)示出常规的MMO通信系统的配置。参考图3(a),如果发射(Tx)天线的数 目提高为NT,并且同时,接收(Rx)天线的数目提高为NR,则与仅仅发射机或者接收机使用 若干天线以上提及的情形不同,MHTO通信系统的理论信道传输容量与天线的数目成比例提 高,使得传输速率和频率效率可以大大地提高。在这种情况下,通过提高信道传输容量获得 的传送速率理论上可以增加预先确定的量,其对应于当使用一个天线时获得的最大传送率 (Ro)的倍增和增长率(Ri)。增长率(Ri)可以由以下的公式3表示。
[0084] [公式 3]
[0085] Ri= min (Ν τ,Nr)
[0086] 例如,假若MMO系统使用四个Tx天线和四个Rx天线,MM)系统理论上可以获得 比单个天线系统高4倍的高的传送速率。在以上提及的MMO系统的理论容量提高在二十 世纪九十年代中期论证之后,许多的开发者开始对可以使用理论容量提高大体上提高数据 传送速率的各种的技术实施深入细致的研究。以上技术的一些已经反映在各种的无线通信 标准,例如,第三代移动通信或者下一代无线LAN等等中。
[0087] 各种的MMO相关的技术已经由许多的公司或者开发者集中地研究,例如,对在各 种的信道环境或者多址环境之下与Mnro通信能力有关的信息理论的研究,对MMO系统的 射频(RF)信道测量和模型的研究,和对空-时信号处理技术的研究。
[0088] 供以上提及的MMO系统使用的通信方法的数学模型将在下文中详细描述。如可 以从图3 (a)中看到的,假设存在NT个Tx天线和NR个Rx天线。在传输信号的情况下,在 使用NT个Tx天线的条件之下,传输信息块的最大数是NT,使得传输信息可以由在以下的公 式4中示出的特定的矢量表示。
[0089] [公式 4]
[0090]
[0091] 同时,单个传输信息块可以具有不同的传输功率。在这种情况 下,如果单个的传输功率由p r P P &表示,则具有调整的传输功率的传输信息可以 由在以下的公式5中示出的特定的矢量表示。
[0092] [公式 5]
[0093]
[0094] &可以使用传输功率的对角矩阵P,由以下的公式6表示。
[0095] [公式 6]
[0096]
[0097] 同时,具有调整的传输功率的信息矢量I应用于加权矩阵W,使得配置要实际地发 送的NT个发送信号X 1 2 - ' X 在这种情况下,加权矩阵w应用于按照传输信道情形 适当地分配传输信息给单个天线。以上提及的发送信号X I,X 2, ·· W 可以使用矢量X 由以下的公式7表示。在这里,Wi j表示对应于第i个Tx天线和第j个信息的权重。W表 示加权矩阵或者预编码矩阵。
[0098] [公式 7]
[0099]
[0100] 当使用NR个Rx天线时,单个天线的接收信号少P P 2,…,Y 可以由以下的公式 8表示。
[0101] [公式 8]
[0102]
[0103] 同时,如果在MMO通信系统中执行信道模拟,则单个信道可以按照Tx/Rx天线索 引彼此不同。传送从Tx天线j到Rx天线i范围的特定的信道由hi j表示。在这种情况下, 应当注意到,信道hij的索引顺序被设置在Rx天线索引之前并设置在Tx天线索引之后。
[0104] 若干信道被捆绑,使得它们以矢量或者矩阵的形式显示。示例性矢量如下。图3(b) 示出从NT个Tx天线到Rx天线i的信道。
[0105] 参考图3 (b),传送从NT个Tx天线到Rx天线i范围的信道可以由以下的公式9表 不。
[0106] 「公式 91
[0107]
[0108] 如果传送从NT个Tx天线到NR个Rx天线范围的所有信道由在公式9中示出的矩 阵表示,获得以下的公式10。
[0109] [公式 10]
[0110]
[0111] 加性高斯白噪声(AWGN)被增加给已经传送在公式10中示出的信道矩阵H的实际 的信道。增加给NR个Rx天线每个的AWGN 可以由在以下的公式11中示出的 特定的矢量表示。
[0112] [公式 11]
[0113] V a
A < .K'
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