估计下行链路信道的方法和用户设备的制作方法

专利名称：估计下行链路信道的方法和用户设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及估计一个无线系统中一个下行链路信道的一种方法和用户设备。
背景技术：
随着蜂窝无线系统中用户数的增加和系统中快速数据传输变得越来越普遍，通过改善系统的性能来增加系统的容量实质上已经变得很重要了。
使用的信道经常产生数据传输的各种干扰，例如信号的衰减和恶化。符号间干扰(ISI)经常导致接收信号的恶化。
在使用TDMA(时分多址)的接收机中，经常使用一个自适应信道均衡器，利用他来修正信道引起的信号恶化和衰减。在使用CDMA(码分多址)的接收机中，对应的功能由本领域熟练技术人员所公知的一个瑞克接收机来完成。
为了执行成功的均衡，均衡器必须知道无线信道的脉冲响应。执行信道估计和信号均衡的一个众所周知的方式是产生无线信道脉冲响应的一个估计，即一个信道估计，并使用接收的均衡数据均衡接收的无线短脉冲串。在一个瑞克接收机中，每个瑞克指针典型地包括一个信道估计器，利用他为要校正的多径传播中的每个信号路径估计一个复数信道系数。
增加容量的一种方法是使用一个或者多个自适应天线阵列来代替扇区天线。在一个天线阵列中，单个天线单元典型地在位置上彼此靠近，例如彼此之间间距半个波长。典型地，天线单元的数量是可以被2除尽的以利于傅立叶变换。一个自适应天线阵列可以采用两种方式一个特定用户天线波束动态地指向接收机，在这种情况下天线波束跟踪接收机的运动；或者选择一个最适合的天线波束，在这种情况下当接收机运动时在固定指向天线波束之间进行切换。当使用固定指向天线波束时，基本的原理是使用一组窄的、相邻的天线波束来覆盖部分重叠的扇区。选择最适合的一个天线波束用来进行下行链路信道传输。频率的再利用可以变得更有效，并且减少了发射机的功率，因为天线波束的指向性减小了其他用户引起的干扰。
在系统中使用一个自适应天线阵列估计下行链路信道是有问题的，因为在这种系统中用户设备可以利用控制信道来接收几个不同的天线波束。

发明内容
本发明的一个目标是提供估计一个下行链路信道的一种改进的方法，和一个无线系统中的改进的用户设备。
作为本发明的一个方面提供了估计一个无线系统中一个下行链路信道的一种方法，这种方法包括使用一个宽天线波束发射一个公共的导频信号形成一个脉冲响应；使用一个定向的窄天线波束发射一个特定波束的导频信号形成一个脉冲响应；在宽天线波束和定向的窄天线波束之间形成一个相位差；并且在考虑形成的相位差的基础上，使用公共导频信号的脉冲响应和特定波束的导频信号的脉冲响应形成下行链路信道的一个脉冲响应。
作为本发明的一个方面提供了一个无线系统的用户设备，包括装置用于为一个宽天线波束发射一个公共的导频信号形成一个脉冲响应；装置用于为一个定向的窄天线波束发射一个特定波束的导频信号形成一个脉冲响应；和脉冲响应装置用于在考虑形成的相位差的基础上，使用公共导频信号的脉冲响应和特定波束的导频信号的脉冲响应形成下行链路信道的一个脉冲响应。
作为本发明的一个方面提供了一个无线系统的用户设备，他用于使用一个宽天线波束发射一个公共的导频信号形成一个脉冲响应；使用一个定向的窄天线波束发射一个特定波束的导频信号形成一个脉冲响应；并且在考虑形成的相位差的基础上，使用公共导频信号的脉冲响应和特定波束的导频信号的脉冲响应形成下行链路信道的一个脉冲响应。
本发明的优选实施例被从属权利要求所公开。
本发明的基本想法是-使用不同天线波束发射至少两个导频信号的用户设备，他的信道脉冲响应是由两个信号共同定义的，并且在考虑用户设备形成的相位差或者从无线系统网络部分通过信令得到的相位差的基础上，然后形成下行链路信道的联合脉冲响应。
根据本发明的方法和用户设备提供了一个无线系统的性能改善，这就增加了无线系统的容量。


下面将参考附图在优选实施例的基础上更详细地描述本发明，其中图1是表示一个无线系统结构的一个简化的方框图；图2是表示用户设备中一个瑞克接收机的信道脉冲响应估计的相关部分的一个简化的方框图；图3表示天线波束；图4表示严格天线阵列；图5是表示估计一个无线系统中一个下行链路信道估计的一种方法的流程图；和图6和图7表示本发明比现有技术的有效性。
具体实施例方式
因为第二代无线系统和第三代无线系统以及他们的各种联合(即被称为第2.5代的无线系统)已经在世界范围内使用，并且得到连续地发展，图1表示包括各代网络单元并联的一个无线系统。在说明中，GSM(全球移动通信系统)表示第二代无线系统；一个实现了EDGE(GSM演进的增强型数据率)的基于GSM的无线系统，用于增加数据传输速率并且也可以用于一个GPRS(通用分组无线系统)系统中的分组传输，表示第2.5代无线系统；和公知的至少作为IMT-2000(在2000年的国际移动电信系统)和UMTS(通用移动电信系统)的一个无线系统，表示第3代无线系统。然而实施例不局限于例子中的这些系统，本领域的熟练技术人员也可以将这些教导应用到使用信道估计和自适应天线阵列的其他无线系统。如有必要，无线系统进一步的信息也可以在传统文献中得到，例如Juha Korhonen所著的《Introduction to 3GMobile Communications)》，Artech House出版，2001年，ISBN 1-58053-287-X。在专利FI101659中也描述了CDMA系统的基本原理，在此专利基础上的美国专利US09/214，801在此合并参考引用。
图1显示一个无线系统最重要的部分和网络单元层次上的系统间的接口的一个简化的方框图。网络单元的结构和功能没有详细画出，因为他们是众所周知的。
一个无线系统的主要部分是一个核心网络(CN)100，一个无线接入网络130和用户设备(UE)170。名词UTRAN是UMTS Terrestrial RadioAccess Network的缩写，即无线接入网络130属于第三代并使用宽带码分多址(WCDMA)技术。图1也显示了一个基站系统160，他属于第2.5代并使用时分多址(TDMA)技术。
在总体上，也可以定义无线系统包括用户设备，他是众所周知的用户设备和移动电话，例如，包括无线系统固定结构的一个网络部分，即核心网络、无线接入网络和基站系统。
核心网络100的结构对应于GSM和GPRS系统的一个联合结构。GSM网络单元用于建立电路交换连接，而且GPRS网络单元用于建立分组交换连接，然而一些网络单元处于两个系统之中。
一个移动业务交换中心(MSC)102是核心网络100的电路交换一侧的中心点。同一移动业务交换中心102也可以用于连接无线接入网络130和基站系统160。移动业务交换中心102的任务包括交换，寻呼，用户设备定位登记，切换管理，用户计费信息的收集，加密参数管理，频率分配管理，和回波消除。
移动业务交换中心102的数量可能变化一个小的网络运营商可以只具有一个移动业务交换中心102，但是在大的核心网络100中可以包括几个。图1显示了一个第二移动业务交换中心106，但是他到其他网络单元的连接没有画出以保持图1清楚。
大的核心网络100可以具有一个独立的网关移动业务交换中心(GMSC)110，他负责核心网络100和外部网络180之间的电路交换连接。网关移动业务交换中心110位于移动业务交换中心102、106和外部网络180之间。一个外部网络180例如可以是一个公共陆线移动网络(PLMN)或者一个公共电话交换网络(PSTN)。
一个归属位置寄存器(HLR)114包含一个永久的用户寄存器，即包含下述信息，例如一个GSM国际移动用户身份码(IMSI)，一个移动用户ISDN号(MSISDN)，一个鉴权密钥，并且当无线系统支持GPRS时，还包含一个分组数据协议(PDP)地址。
一个访问位置寄存器(VLR)104包含移动业务交换中心102的范围中的用户设备107的漫游信息。访问位置寄存器104包含与归属位置寄存器114几乎相同的信息，但是在访问位置寄存器104中，信息只是临时的。
一个设备识别寄存器(EIR)112包含无线系统中使用的用户设备170的国际移动台设备身份(IMEI)，并且包含一个所谓的白名单，也可能包含一个黑名单和一个灰名单。
一个鉴权中心(AuC)116在物理上常常位于与归属位置寄存器114相同的地方，并且包含一个用户鉴权密钥Ki和一个相应的IMSI。
图1所示的网络单元是功能实体，他的物理实现可能不同。经常性地，移动业务交换中心102和访问位置寄存器104形成一个物理设备，而归属位置寄存器114、设备识别寄存器112和鉴权中心116形成一个第二物理设备。
一个服务型GPRS支持节点(SGSN)118是核心网络100的分组交换一侧的中心点。服务型GPRS支持节点118的主要任务是通过无线接入网络130或者基站系统160使用支持分组交换传输的用户设备170来发射或者接收分组。服务型GPRS支持节点118包含涉及用户设备170的用户和位置信息。
一个网关GPRS支持节点(GGSN)120是对应网关移动业务交换中心110除了电路交换一侧的分组交换一侧，然而，网关GPRS支持节点120也必须能够将业务从核心网络100路由到外部网络182，但是网关移动业务交换中心110只能够路由呼入业务。在我们的例子中，外部网络182表示Internet。
基站系统160包括一个基站控制器(BSC)166和基本收发站(BTS)162、164。基站控制器166控制基本收发站162、164。原则上，目的是设备实现无线路径，并且他们的功能驻留在基本收发站162、164中，并且控制设备驻留在基站控制器166中。
基站控制器166维护下述功能，例如基本收发站162、164的无线资源管理，蜂窝间切换，频率控制，即给基本收发站162、164分配频率，跳频序列的管理，上行链路时间延迟的测量，操作的实现和接口的维护，以及功率控制。
基本收发站162、164包含至少一个收发机，他提供了一个载波，即八个时隙，即八个物理信道。典型地一个基本收发站162、164服务于一个蜂窝，但是有可能在一个解决方案中一个基本收发站162、164服务于几个扇区化的蜂窝。一个蜂窝的直径可以从几米到几十千米之间变化。基本收发站162、164也包括一个代码转换器，他将无线系统中使用的语音编码格式转换为公共电话交换网络的，并且反之亦然。实际中，然而代码转换器物理上位于移动业务交换中心102处。基本收发站162、164的任务包括时间提前量(TA)的计算，上行链路测量，信道编码，加密，解密，和跳频。
无线接入网络130由无线网络子系统140、150组成。每个无线网络子系统140、150由无线网络控制器146、156和B节点142、144、151、154组成。一个B节点是一个相当抽象的概念，并且经常使用名词“基本收发站”来代替他。
操作上地，无线网络控制器140、150近似对应于GSM系统的基站控制器166，并且B节点142、144、152、154近似对应于GSM系统的基本收发站162、164。现有的解决方案中同一设备既是基本收发站也是B节点，即所述设备能够实现TDMA和WCDMA的无线接口。
用户设备170包括两部分移动设备(ME)172和UMTS用户识别模块(USIM)174。GSM系统自然地使用他自己的识别模块。用户设备170包含至少一个收发机，用以建立到无线接入网络130或者基站系统160的一个无线链路。用户设备170可以包含至少两个不同的用户识别模块。另外，用户设备170包含一个天线，用户接口和电池。当前，用户设备170具有不同的类型，例如设备安装在汽车和手持设备上的设备。在用户设备170中也包括众所周知的个人或者手持计算机的性能。这种类型用户设备170的一个例子是Nokia Communicator。USIM174包含涉及用户的信息和特别是涉及信息安全的信息，例如一个加密算法。
最后，图1所示不同网络单元之间的接口列在表1中。在UMTS，最重要的接口是在核心网络和无线接入网络之间的lu接口，他分为电路交换一侧的luCS接口和分组交换一例的luPS接口；和在无线接入网络和用户设备之间的Uu接口。在GSM中，最重要的接口是在基站控制器和移动业务交换中心之间的A接口，在基站控制器和服务型GPRS支持节点之间的Gb接口，和在基本收发站和用户设备之间的Um接口。
表1


接口定义了不同网络单元在彼此通信时可以使用哪种信息。目的是提供不同生产商的网络单元互相配合的一个无线系统，也是为了提供一个有效的无线系统。实际中，然而一些接口是从属于厂商的。
图3和图4表示天线波束的形成。在一个收发站中使用的固定指向的天线波束典型地是用聚束矩阵实现的，例如使用一个数字的或者一个模拟的巴特勒(Butler)矩阵。相似地，也可以使用提供相位调整的一个相移网络来形成波束。
信号在基带频率部分被分成I和Q分量，并且每个天线单元和合适的传输加权系数用一种复数方式相乘(即相位角和幅度)。波束典型地是正交的。依靠一个巴特勒(Butler)矩阵400，信号420、422、424、426被定相，例如采用这样一种方式，信号420被导向波束302，信号422被导向波束304，信号424被导向波束306，和信号426被导向波束308。通过这种方式，所需的用户信号优选地导向接收到的特定用户发射的最强信号方向。这样，波束特定信号420、422、424、和426形成巴特勒矩阵400的输入，天线单元特定信号430、432、434、和436形成输出。
在一个数字实现中，信号420、422、424、和426在基带频率部分典型地分为I和Q分量，此后被分的信号被加权系数相乘。加权系数典型地是Aejφ的形式，在此A是幅度并且Φ是相位差。通过定义相位差获得相位调整，这是一个天线阵列以一种线性方式从一个天线变化到另一个天线的情况。在信号的相位调整中，使用的第一个天线信号作为一个参考天线没有被相位调整，并且其他天线信号的相位角与天线到天线的相位差Φ成正比地增加。
在一种线性天线阵列中，阵列中第i个天线单元相对于第一个天线单元的相位差与天线单元之间的距离d成正比，根据下式φi=2πλi·d·sinφ,]]>i＝0，1，2，3，……，M-1 (1)在此λ＝天线信号的波长(载波)；M＝阵列中天线单元的数量；d＝不同天线单元之间的距离；Φ＝天线波束指向的角度；和i＝天线指数(i＝0用于参考天线)。
表2


表2表示四个天线形成的一个巴特勒(Butler)矩阵为四个不同天线波束的相位角度值。这些相位差产生了正交波束。例如，第三个天线波束B3 306是采用如下方式形成的阵列300的第一个天线单元402的信号没有相位调整，第二个天线单元404的信号相位调整45°，第三个天线单元406的信号相位调整90°，并且第四个天线单元的信号相位调整135°。具有不同相位的所有天线单元的信号在无线路径上相加形成一个天线波束B3 306。在图4中，当形成天线波束B3 306时，虚线表示天线阵列300中不同天线单元402、404、406、408相对于第一个天线单元402的信号延迟的关系(相位角差分)。通过使用表2中所示的相位差以与形成第三个天线波束B3 306相同的方式形成第一个天线波束B2 302，第二个天线波束B2 304，和第四个天线波束B4 308。
波束B1指向方向φ1，波束B2指向方向φ2，波束B3指向方向-φ2，并且波束B4指向方向-φ1。
相位差的值、天线单元的数量和天线波束的形状可以不同于图3、图4和表2中的所示。例如可以有8个不同的天线波束，在此相位差相对地偏离上面所描述的。
图4表示使用一个数字系统实现天线波束。特定波束信号420、422、424、426中的每个波束被一个数字聚束矩阵400所接收，如上面所述，这产生了特定天线单元信号430、432、434、436。在此之后，信号430、432、434、436被功率放大器(图4未画出)所接收，依靠他信号功率被放大以利于传输。如果使用一个模拟相移网络来实现传输天线波束的相位校准，功率放大器处于聚束矩阵之前。最后，信号430、432、434、436被天线阵列300中的天线单元402、404、406、408所接收，以传输到无线路径。使用定向天线波束的天线阵列因而包括独立的天线单元402、404、406、408，例如4个或者8个不同的天线单元。
可以有M件天线单元，在此M是大于1的一个整数。例如天线单元402、404、406、408以一种线性或者平面方式排列。线性地，天线单元可以排列成ULA(均匀线性阵列)，这种情况下天线单元彼此以相等的间隔位于一条直线上。在一种平面方式中，可以形成一个CA(圆阵列)，其中天线单元位于同一水平面，例如水平地处于一个圆的圆周上。这样，圆周的一定部分被覆盖，例如120度，或者甚至完整的360度。原则上，在上面提到的单平面天线结构的基础上也可以构造两维或者甚至三维的结构。例如，将ULA结构并排放置就可以形成一个两维结构，在此天线单元形成一个矩阵。
在上述中依靠一个巴特勒(Butler)矩阵描述了现有技术提供的正交波束。然而，波束不一定必须正交。波束可以任意定向，例如以扇区变窄的一种方式。更窄的扇区提供了扇区间更好的隔离，并且例如在扇区边缘也可以生成更窄的波束。也可以减小旁瓣电平。一个天线波束的固定指向表示波束固定地指向水平方向，但是也可以指向仰角方向，例如为了动态地改变蜂窝的大小。
在我们图3所示的例子中，形成4个固定指向的窄天线波束302、304、306、308。另外，形成一个宽天线波束310，他的覆盖包括了所有固定指向的窄天线波束302、304、306、308。使用天线阵列300中的一个或者多个天线单元402、404、406、408可以形成宽的天线波束310。在这个例子中，使用第二个天线单元404形成宽天线波束310。虚线412表示宽波束的波阵面。
考虑到在用户设备中执行信道的估计，可以注意到用宽波束310发射一个公共的导频信号，而用每一个固定指向的窄天线波束302、304、306、308发射一个特定波束的导频信号。
导频信号表示基本收发站向用户设备发射的信号，利用他在用户设备中形成信道的脉冲响应。导频信号包含预定符号，换句话说用户设备知道接收到的导频信号中包含那些符号。其他项目也可以用于导频信号，例如一个训练序列。
在本发明的一个实施例中，公共的导频信号是作为一个主要的公共导频信道(P-CPICH)，特定波束导频信号作为一个辅助的公共导频信道(S-CPICH)。
参考图3，用户设备172处于第三个固定指向的窄天线波束306的覆盖范围之内，并且自然地也处于宽天线波束310的覆盖范围之内。当在宽天线波束310的覆盖范围之内移动时，用户设备172有时在两个固定指向的窄天线波束之间，并且如果需要，可以在两个固定指向的窄天线波束之间执行切换。公共导频信道可以判定逻辑蜂窝，在此，当从一个宽天线波束移动到另一个宽天线波束时，必须执行蜂窝间切换。从视图的另外一点可以看出，一般是由同一基本收发站实现宽天线波束310和他所包含的窄天线波束。
图2现在表示从估计用户设备172中瑞克接收机的信道脉冲响应的角度出发相关部分的简化方框图。在CDMA系统瑞克接收机用于区分接收中多径传播的信号分量。经常是，信号分量必须彼此区别至少一个所用扩频码的码片。瑞克接收机包括瑞克指针，在每个指针中进行解扩。在瑞克接收机中，在比特检测之前相关联合不同瑞克指针的信号(分集联合)。另外，接收机包括一个延迟估计器，他对每个天线分支都具有一个匹配滤波器，和为瑞克指针分配的一个块。在匹配滤波器中，接收信号和不同的延迟进行相关，并使用一个扩频码对信号进行扩频，在此改变扩频码的定时，例如以一个码片为步长进行调整。当相关性很大时，可以找到一个多径传播的信号，然后瑞克指针就可以使用发现的延迟进行接收。为了清楚，图2没有画出使用的天线分集或者为了分配瑞克指针所需要的装置部分。换句话说，假定已经发现信号路径的延迟，借此可能分配一个瑞克指针以接收信号。
天线200接收以一种模拟无线信号形式出现的下行链路信道。在无线频率部分202将所述的模拟无线信号下变频为一个复数基带频率信号。然后在一个模拟转换器204中将复数基带频率转换为一系列数字抽样。
为了清楚起见，图2只表示了两个瑞克指针230、232。在此例子中定义第一个瑞克指针接收公共的导频信号，并且定义第二个瑞克指针232接收特定波束的导频信号。
典型地，瑞克接收机包括两个码生成器，一个长码生成器206和一个短码生成器208。长码就是众所周知的扰码，而短码就是扩频码。在CDMA系统，利用码分在不同的用户之间分配无线资源。通过将有效载荷和扩频码相乘使得每个用户的有效载荷扩频到一个宽频带上，例如5MHz的频带带宽。使用进行扩频的扩频码相关接收到的信号，接收机能够区分出所需要的信号。码片的值可以用0或者1表示，或者用实数1或者-1表示。码片速率典型地远远高于有效载荷(符号)的速率，例如高于100倍的速率。除了扩频码，也可以使用扰码，利用他不必扩展一个信号，通过将信号中的每个码片和扰码中的相应码片相乘得到混合的扩展信号的码片。扰码可以特别长，例如是长度为241-1个码片。使用一个码生成器完成码的产生，例如使用具有线性反馈移位寄存器的一个码生成器。
在我们的例子中，从长码生成器为瑞克指针230、232(更准确地说是他们中的第一个乘法器212A、212B)生成一个合适的长码。在第一个乘法器212A、212B中接收的数字抽样和一个长码复数共轭相乘。这种方式产生的信号传送到第一个积分器214A、214B和第二个乘法器218A、218B。在第二个乘法器218A、218B中，通过将数字抽样与长码复数共轭的乘积和短码生成器208生成的短码相乘对扩频信号进行解扩。
使用长码处理的信号在第一个积分器214A、214B中进行积分，使用短码和长码共同处理的信号在第二个积分器220A、220B中进行积分。
从第一个积分器214A、214B中生成的信号传送到信道估计器216A、216B。通过使用包含在导频信号中的信息，信道估计器216A、216B估计复数信道系数。这样，信道估计器216A、216B为接收的导频信号形成一个脉冲响应。应该注意到，根据特定波束导频信号的扰码/扩频码，他的信道估计可以不同于图2的结构。例如3GPP标准使用同一扰码在形成主要的公共导频信道(P-CPICH)的同时形成辅助的导频信道(S-CPICH)，但是使用不同的扩展码。所述的标准也允许辅助的公共导频信道使用与主要的公共导频信道不同的扰码。
利用一个宽天线波束发射公共的导频信号，他的脉冲响应在信道估计器216A中形成，然后传送到块210。同样的原理，在信道估计器216B中形成一个固定指向的窄天线波束发射的导频信号的脉冲响应，然后传送到块210。在块210中，在考虑宽天线波束和固定指向的天线波束相位差的基础上，使用公共导频信号的脉冲响应和特定波束导频信号的脉冲响应形成一个下行链路信道脉冲响应。
在一个实施例中，在块210中采用这样一种方式考虑相位差，公共导频信号脉冲响应的相位变得与特定波束导频信号的相位同相。
在一个实施例中，下行链路信道的脉冲响应是公共导频信号脉冲响应和调整为同相的特定波束导频信号脉冲响应的平均值。也可以对平均值进行加权。可以依据公共导频信号的功率和特定波束导频信号的功率进行加权。
在一个实施例中，在一个无线系统的网络部分形成相位差，例如形成定向天线波束时或者通过用户设备测量发射的信号，并且从一个无线系统的网络部分到用户设备的接收下行链路信道得知所述相位差。为用户设备使用现有技术可以发现用户设备的方位角方向(定位)，并且在形成的定位信息的基础上网络部分可以形成相位差，例如采用这样一种方式网络部分包括一个数据库，他记录了一定区域内定向的窄天线波束和宽天线波束的相位差。
在一个实施例中，通过分析接收到的用宽天线波束发射的公共导频信号和用固定指向的窄天线波束发射的特定波束的导频信号，用户设备可以自己形成相位差。这可以采用如下方式实现用户设备测量宽天线波束和定向窄天线波束对应的复数信道脉冲响应，并且计算这两个脉冲响应之间的相位差。为每个瑞克指针独立进行相位差的计算。用户设备使用一个充分长的平均来接收充分可靠的相位差。平均消除了快衰落的影响。用户设备也可以向基本收发站发射他所收集的相位差信息，这是对宽天线波束和定向的窄天线波束之间的相位差长期依次收集的统计数据。采用这种方式，可以适应每个基本收发站的真实环境。在记录所述的相位差信息时也可以使用用户设备的定位信息。采用这种方式，基本收发站可以向进入所述蜂窝区域的每个新用户设备发射相位差信息，此时这个用户设备还没有测量他自己的相位差信息。
对应于宽天线波束和定向窄天线波束的复数信道脉冲响应的相位差，在与网络试运行连接时可以作为一种校准测量。如有需要可以重复执行校准测量。
在块210的一个实施例中，使用下述公式为下行链路信道形成一个脉冲响应hh＝h2+c·h1·exp(jΦ) (2)其中h1是一个公共导频信号的脉冲响应；h2是一个特定波束导频信号的脉冲响应；c是一个加权系数；和
exp(jΦ)表示相位的调整，其中Φ是相位差。
在公式(3)的例子中，由公式(2)得出h＝h2+h1·exp(-jπ/4) (3)其中c＝1，因为Φ＝-45°。根据分配给宽天线波束的导频信号的功率大小和分配给定向的窄天线波束的导频信号的功率大小可以调整加权系数。也可以自适应调整加权系数，例如根据蜂窝的负载或者无线环境。
第二个积分器220A、220B的信号传送到第三个乘法器222A、222B，其中解扩的导频信号和块210中形成的信道脉冲响应的复数共轭相乘，以消除信道引起的相位差。
第三个乘法器222A、222B给出了包含在接收信号中的结果数据，数据包含硬比特判决，并且可能包含软可靠性信息。在此之后，在块224A、224B中将数据转换为实数信号。
在接收机中，也可以执行信道解码和去交织以及源的解码，但是因为他们以公知的方式执行并且不是本申请感兴趣的目标问题，在此不对他们进行更详细的描述。
为了使图2的结构更清楚，没有画出信号多径传播发生时接收机的结构。为了将此考虑在内，用户设备对多径传播的每个信号单独地用所描述的方式形成下行链路信道的脉冲响应。实际上，这意味着多个瑞克指针230接收公共导频信号的多径传播分量，瑞克指针的数量也可以动态变化。相应地，多个瑞克指针232接收特定波束导频信号的多径传播分量，瑞克指针的数量也可能动态变化。应该注意到接收公共导频信号的瑞克指针的数量不必和接收特定波束导频信号的瑞克指针的数量相等。
图1中的块200和202经常用硬件实现。图1中的其他块经常使用处理器的软件实现，但是也可能用不同的硬件实现，例如独立的逻辑部件或者一个、或多个特别应用的集成电路(ASIC)构造的一个电路。这些实现的一些联合也是可能的。当选择实现的方式时，本领域的熟练技术人员需要考虑例如装置的大小、设备的电流消耗、需要的处理功率、生产成本、和生产规模等。
接着，参考图5的流程图，描述了估计一个无线系统中一个下行链路信道的一种方法。方法执行从500开始。此后，在502形成用宽天线波束发射的公共导频信号的脉冲响应，并且在504形成用定向窄天线波束发射的导频信号的脉冲响应。在图5所示的方式中，502和504可以同时执行以加速计算。此后，在506形成宽天线波束和定向窄天线波束的相位差。最后，在508，考虑形成的相位差，通过使用公共导频信号的脉冲响应和特定波束导频信号的脉冲响应形成下行链路信道的脉冲响应。方法执行在510处结束。
上面描述的用户设备的类型适合于所述方法，但是其他种类的设备也可以用于执行所述方法。在从属的方法权利要求中公开了本发明的优选实施例。他们的操作和上面描述的用户设备相连接，因此在此不在重复描述。
在一个实施例中，所述方法进一步包括下述测量在考虑相位差的基础上，将公共导频信号与特定波束导频信号的脉冲响应调整得同相。
在一个实施例中，下行链路信道的脉冲响应是调整的彼此同相的公共导频信号脉冲响应和特定波束导频信号脉冲响应的平均值。这个平均值可能被加权。可以根据公共导频信号的功率和特定波束导频信号的功率进行加权。
在一个实施例中，无线系统的网络部分形成相位差，并且使无线系统中接收下行链路的用户设备得知所述相位差。在一个实施例中，为用户设备执行定位，并且在形成的定位信息的基础上网络部分形成相位差。
除了或者代替上述实施例，可以在一个无线系统中接收下行链路信道的用户设备中形成相位差。
在一个实施例中，为多径传播中的每个分量独立地使用上述的方式形成下行链路信道的脉冲响应。
在方法的一个实施例中，使用公式(2)形成下行链路信道的一个脉冲响应h。
图6和图7表示申请人执行的实验结果。水平轴以分贝为单位表示下行链路信道的信噪比，并且垂直轴表示没有校正的信道编码误码率(BER)。使用的仿真参数是-每个时间片有5个导频比特和20个数据比特；-扩频因子为100；
-干扰模型是AWGN(平均高斯白噪声)；-在UE周围应用20个瑞利衰落散射体的2D Codit信道模型；-1个抽头延迟剖面图；-用不同的随机种子运行的5000个时间片(5个不同的散射环境)；-用户设备速度50km/h；-从天线单元2用增益1发射P-CPICH；-S-CPICH的增益为0.25；在用4个天线聚束后的增益为4×0.25＝1。
这样，设备中的P-CPICH和S-CPICH信号的接收电平是相同的。然而也应该注意到，S-CPICH每个时间片只包含5个比特，这样S-CPICH能量只是P-CPICH能量的1/5。
在图6所示的基本收发站的用户设备信号的角展度是5度，而图7是10度，他们是一个宏蜂窝的典型数字。
根据现有技术的解决方案是只使用P-CPICH来估计下行链路信道，在本发明中如上所述使用P-CPICH和S-CPICH来估计下行链路信道。图6和图7进一步描述了用户设备位置的两个不同的选项在固定指向的天线波束方向或者在两个固定指向天线波束之间。
在图6中，曲线600指示当用户设备处于固定指向天线波束方向时接收的结果，并且曲线602指示当用户设备处于固定指向天线波束方向时接收的结果。在未编码BER处于10％的水平时根据本发明得到的增益是0.9dB。曲线对604/606指示当用户设备处于两个固定指向天线波束之间时与曲线对600/602对应的结果。这样，在未编码BER处于10％的水平时根据本发明得到的增益是0.5dB。
在一个对应的方式中，图7表示了两个曲线对700/702和704/706。根据本发明得到的增益有些低当用户设备处于一个固定指向的天线波束时是0.8dB；当用户设备处于两个固定指向的天线波束之间时是0.3dB。
实验时选择未加工的误码率为10％，因为他很好地反映了WCDMA的操作点。就像从结果中可以看出的那样，得到的增益不用考虑用户设备的方向。这样，根据本发明在无线系统中使用固定指向的窄天线波束增加了下行链路的容量。使用本发明允许S-CPICH的功率保持得很低。
尽管在上面参考实施例和附图对本发明进行了描述，但是很明显本发明并不局限于这个实施例，可以使用附带的权利要求中定义的创造性观点所包含的多种方式进行修改。实施例中主要描述了固定指向天线波束的使用，但是当使用动态指向窄天线波束时也可以应用本发明。在这种情况下，为每个用户保留至少一个定向的窄天线波束，当用户移动时波束动态地指向用户。这样，为每个窄天线波束中的每个用户保留一个独立的导频信号。例如以一定的时间间隔形成宽天线波束和动态指向的窄天线波束之间的相位差，根据本发明的方法的其他部分与上面描述的区别不大。
权利要求
1.估计一个无线系统中一个下行链路信道的一种方法，包括为一个宽天线波束发射的一个公共导频信号形成(502)一个脉冲响应；为一个定向的窄天线波束发射的一个特定波束导频信号形成(504)一个脉冲响应；其特征在于形成(506)在宽天线波束和定向的窄天线波束之间的一个相位差；知在考虑形成的所述相位差的基础上，通过使用所述公共导频信号的所述脉冲响应和所述特定波束导频信号的所述脉冲响应形成(508)所述下行链路信道的一个脉冲响应。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法进一步包括在考虑所述相位差的基础上，将所述公共导频信号的脉冲响应的相位调整得与所述特定波束导频信号的相位同相。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述下行链路信道的所述脉冲响应是调整为同相的所述公共导频信号的脉冲响应和所述特定波束导频信号脉冲响应的平均值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于所述平均值被加权。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于根据所述导频信号的功率和所述特定波束导频信号的功率进行加权。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于在所述无线系统的网络部分形成所述的相位差，并且将所述相位差告知一个无线系统中接收下行链路信道的用户设备。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于为所述用户设备执行所述用户设备的定位，并且在所述定位信息的基础上，所述网络部分形成所述的相位差。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于在一个无线系统中接收所述下行链路信道的用户设备中形成所述的相位差。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于以所述的方法为多径传播中的每个分量单独地形成所述下行链路信道的一个脉冲响应。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于使用下述公式形成所述下行链路信道的一个脉冲响应hh＝h2+c·h1·exp(jΦ)，其中h1是所述公共导频信号的脉冲响应；h2是所述特定波束导频信号的脉冲响应；c是一个加权系数；和exp(jΦ)表示所述的相位调整，其中Φ是所述相位差。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述定向的窄天线波束是固定指向的窄天线波束。
12.一个无线系统的用户设备，包括装置(216A)，用于为一个宽天线波束发射的一个公共导频信号形成一个脉冲响应；装置(216B)，用于为一个定向的窄天线波束发射的一个特定波束导频信号形成一个脉冲响应；其特征在于所述用户设备进一步包括脉冲响应装置(210)，用于在考虑形成的所述相位差的基础上，通过使用所述公共导频信号的脉冲响应和所述特定波束导频信号的脉冲响应形成所述下行链路信道的一个脉冲响应。
13.如权利要求12所述的用户设备，其特征在于所述用户设备进一步包括调整装置，用于在考虑所述相位差的基础上，将所述公共导频信号的脉冲响应的相位调整得与所述特定波束导频信号的相位同相。
14.如权利要求13所述的用户设备，其特征在于所述下行链路信道的脉冲响应是调整为同相的所述公共导频信号的脉冲响应和所述特定波束导频信号脉冲响应的平均值。
15.如权利要求14所述的用户设备，其特征在于所述平均值被加权。
16.如权利要求15所述的用户设备，其特征在于根据所述导频信号的功率和所述特定波束导频信号的功率进行加权。
17.如权利要求12所述的用户设备，其特征在于在所述无线系统的网络部分形成所述的相位差，并且将所述相位差告知一个无线系统中接收所述下行链路信道的用户设备，并且所述用户设备进一步包括用于接收形成的所述相位差的装置。
18.如权利要求17所述的用户设备，其特征在于为所述用户设备执行所述用户设备的定位，并且在所述定位信息的基础上所述网络部分形成所述的相位差。
19.如权利要求12所述的用户设备，其特征在于所述用户设备进一步包括形成所述相位差的装置。
20.如权利要求12所述的用户设备，其特征在于所述的用户设备包括所述下行链路信道的多径传播中的每个分量的脉冲响应装置。
21.如权利要求12所述的用户设备，其特征在于所述的用户设备包括脉冲响应装置，以使用下述公式形成所述下行链路信道的一个脉冲响应hh＝h2+c·h1·exp(jΦ)，其中h1是所述公共导频信号的脉冲响应；h2是所述特定波束导频信号的脉冲响应；c是一个加权系数；和exp(jΦ)表示所述的相位调整，其中Φ是所述相位差。
22.如权利要求12所述的用户设备，其特征在于所述定向的窄天线波束是固定指向的窄天线波束。
23.一个无线系统中的用户设备，用于为一个宽天线波束发射的一个公共导频信号形成一个脉冲响应；为一个定向的窄天线波束发射的一个特定波束导频信号形成一个脉冲响应；其特征在于所述用户设备进一步用于用于在考虑形成的相位差的基础上，通过使用所述公共导频信号的脉冲响应和所述特定波束导频信号的脉冲响应形成所述下行链路信道的一个脉冲响应。
24.如权利要求23所述的用户设备，其特征在于所述用户设备进一步用于在考虑所述相位差的基础上，将所述公共导频信号的脉冲响应的相位调整得与所述特定波束导频信号的相位同相。
25.如权利要求24所述的用户设备，其特征在于所述下行链路信道的所述脉冲响应是调整为同相的所述公共导频信道的脉冲响应和所述特定波束导频信号脉冲响应的平均值。
26.如权利要求25所述的用户设备，其特征在于所述平均值被加权。
27.如权利要求26所述的用户设备，其特征在于根据所述导频信号的功率和所述特定波束导频信号的功率进行加权。
28.如权利要求23所述的用户设备，其特征在于在所述无线系统的所述网络部分形成所述的相位差，并且将所述相位差告知一个无线系统中接收所述下行链路信道的用户设备，并且所述用户设备进一步用于接收形成的所述相位差。
29.如权利要求28所述的用户设备，其特征在于为所述用户设备执行所述用户设备的定位，并且在形成的所述定位信息的基础上，网络部分形成所述的相位差。
30.如权利要求23所述的用户设备，其特征在于所述用户设备进一步用于形成所述的相位差。
31.如权利要求23所述的用户设备，其特征在于所述用户设备用于以所述的方法为多径传播中的每个分量单独地形成所述下行链路信道的一个脉冲响应。
32.如权利要求23所述的用户设备，其特征在于所述的用户设备使用下述公式形成下行链路信道的一个脉冲响应hh＝h2+c·h1·exp(jΦ)，其中h1是所述公共导频信号的脉冲响应；h2是所述特定波束导频信号的脉冲响应；c是一个加权系数；和exp(jФ)表示所述的相位调整，其中Φ是所述相位差。
33.如权利要求23所述的用户设备，其特征在于所述定向的窄天线波束是固定指向的窄天线波束。
全文摘要
本发明涉及估计一个无线系统中一个下行链路信道的一种方法，和一个无线系统中的用户设备。用于设备用于为一个宽天线波束发射的一个公共的导频信道形成一个脉冲响应，并为一个定向的窄天线波束发射的一个特定波束导频信号形成一个脉冲响应。用户设备进一步用于在考虑形成的相位差的基础上，通过使用公共导频信道的脉冲响应和特定波束导频信号的脉冲响应来计算下行链路信道的脉冲响应。
文档编号H04B7/005GK1429038SQ0216045
公开日2003年7月9日 申请日期2002年12月30日 优先权日2001年12月28日
发明者J·伊利塔洛 申请人:诺基亚有限公司