专利名称：蜂窝单频网络传输方法、基站、移动终端及其移动网络的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在蜂窝单频网络中进行传输的方法、移动终端、基站以及移动网络。
背景技术：
当前在很多地方，例如在3GPP技术规范组(TSG)无线电接入网络(RAN1)中，正在讨论正交频分复用(OFDM)无线电系统。像当前的W-CDMA(宽带码分多址)一样，上述无线电系统应该是单频网络。
在不同用户或移动终端之间对作为OFDM时间-频率网格的OFDM信道进行复用。其中一些用户或终端应当包含在自适应副载波分配或频率调度中，某些用户或终端可从干扰协调特别是小区边界处的干扰协调中获益，对于某些用户或终端来说应当利用波束成形来提升信干噪比(SINR)，而对某些具有较好SINR值的用户或终端来说可以利用多输入多输出(MIMO)传输来提高数据吞吐速率。而且，对于某些用户或移动终端来说，由于其速度而不能采用波束成形，但仍然需要不依赖于其所处方向的改进的SINR值。
因此，应当具有对不同移动终端的专用数据传输并应当具有公共控制信道传输，使得属于该小区的所有移动终端必须能够不依赖于其当前所处的接收条件而进行接收。
一个进一步的目标是以传输时间间隔(TTI)中携带有天线导频信息的较少OFDM符号或可能仅一个OFDM符号进行工作，并允许所谓的微眠模式(micro sleep mode)。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于利用导频适应信道复用结构来在OFDM系统中进行波束成形、MIMO传输、频率调度以及干扰协调的方法。
该目的通过根据本发明的方法、根据本发明的基站、根据本发明的移动终端以及根据本发明的移动网络而实现。
本发明的主要构思是使用相邻OFDM副载波的频率块并以该频率块的频率带宽进行信道复用，使得导频扩展序列长度符合该带宽，并且该导频扩展序列长度足够长以使得能够由移动终端在小区边界和小区之外进行信道估计，并且如果必要则利用解扩导频执行信道估计。
本发明的其他改进可以从随后的描述中获知。
下面，进一步参考附图对本发明进行解释。
图1示意性地示出了具有每扇区多个天线以及六边形布局的多个小区的扇形化小区布局；图2示意性地示出了多天线接收和小区重叠区域的干扰；图3示意性地示出了在小区中具有时分复用(TDM)OFDM导频的OFDM时间-频率网格；图4示意性地示出了频率块和频率相异的频率模式的组合；图5示意性地示出了施加有用于两个小区的干扰协调约束的频率相异的选择频率块；图6示意性地示出了在一个OFDM符号中具有四个天线导频的OFDM时间-频率网格；图7示意性地示出了具有四个天线但导频分布于两个OFDM符号上的时分复用结构。
具体实施例方式
根据本发明的移动网络包括移动终端和基站。
每个所述移动终端连接至一个或多个所述基站，并且该基站又经由基站控制器连接至核心网络。
移动终端包括用于在单频网络例如OFDM网络中传输和接收的移动终端的功能，亦即，它们可借助基站连接至移动网络。
而且，根据本发明的移动终端包括用于接收用来进行信道复用的相邻OFDM副载波的频率块的装置，其中该频率块包括导频，该导频具有的导频扩展序列长度符合每个所述频率块的频率带宽，并且该导频扩展序列长度足够长以能够进行信道估计；以及该移动终端包括用于利用所述导频执行信道估计的装置，其中该导频具有的导频扩展序列长度足够长以能够进行信道估计。
基站包括单频网络(例如WLAN或OFDM网络)中基站的功能，亦即，这些基站向移动终端提供连接至移动网络的可能性。
基站包括至少一个天线，用于向移动终端发送或从移动终端接收信号或数据。
而且，根据本发明的基站包括用于选择用来进行信道复用的相邻OFDM副载波的频率块的装置，使得导频扩展序列长度符合每个所述频率块的频率带宽；以及基站包括用于选择导频扩展序列长度的装置，其中使该长度足够长以能够进行信道估计。
下面，以示例的方式来参考图1至图7对根据本发明的方法进行细节描述。
例如在时间帧中7个OFDM符号中的一个或多个OFDM符号中放置导频副载波的情况下，可以使用TDM方式的导频。这些导频副载波用于一个或多个天线传输并设定为天线专用。图1中针对涉及的扇形化小区例示了每扇区例如四个天线的情况，其中以1、2和3来表示各扇区。在每个扇区1、2和3中，假设以点来表示的4个天线。邻接小区也有这些具有多个天线的扇区，这些天线例如都可以传输天线专用导频。
图2示出了来自扇区1的四个天线1A、1B、1C和1D，以及来自扇区2的四个天线2A、2B、2C和2D。所传输的导频必须适于针对两个扇区或两个小区之间的干扰区域中的移动终端也允许进行信道估计。该移动终端将测量来自小区1的天线1A的天线专用导频，并且其必须对来自小区2的四个天线的干扰处理四次。
图3示出了TDM导频配置。这里，绘出了副载波频率相对于时间的图。也可称为TTI间隔的数据时间帧单元包括OFDM符号。在图3中，例如0.5毫秒的TTI间隔示例性地包括s＝7个OFDM符号，以0、1、...、6表示。每个OFDM符号沿频率轴具有M(例如M＝72)个有用副载波，在该副载波上可放置导频或数据。在图3中，携带有导频信息的OFDM符号由1表示。携带导频信息的该OFDM符号通常只携带导频，但它们也可携带导频和数据。
为了在邻接小区间无需导频协调，该导频副载波符号应与数据副载波符号具有大致相同的功率，并且应使用具有导频扩展和小区专用扰码的配置。因此，针对每个天线，应如图3中的圆圈或方框所示那样使用天线专用扩展序列。
而且，为了使时间上不同步并且可不进行协调的邻接小区间的来往影响随机化，应使用例如用于所有导频符号的沿频率轴的小区专用扰频。这避免了可能的导频间干扰。
通过该导频的解扩增益，可以实现导频信号水平远高于干扰，这即使在移动终端处于小区重叠区域的时候也允许进行信道估计并能够获得信干比SIR≈-7...-8dB。为此，大约需要6dB的解扩增益。
属于一个基站的邻接扇区的天线至少可被认为是同步的。因此，在一个小区中采用专用于该天线的正交扩展序列。这样，如果信道传递函数沿扩展序列长度是近似恒定的，则一个扇区中或邻接扇区中一个OFDM符号上的两个或更多个天线导频可被认为是正交的。这允许对每个传输天线的所有信道传递函数进行估计。
如果在每个扇区中有两个天线的情况下，例如，用于一个邻接小区天线的正交相移键控数据振幅为|d|＝1/，而用于一个服务小区天线的导频副载波振幅也是|p|＝1/，则用于一个副载波上的一个服务小区天线的导频功率将是|p|2＝1/2，而且在干扰的低损耗信道传递函数的情况下，来自所有邻接小区天线的一个副载波上的干扰功率可以是|dA|2+|dB|2＝1/2+1/2＝1。则在导频以扩展因子SF＝12进行扩展的情况下，将可获得SF·|p|2|dA|2+|dB|2=12·121=6]]>的增益，这可使信道估计下降至-6至-7dB的SIR。该扩展因子在至邻接小区的切换发生之前对小区重叠区域中的操作可能是足够的。因此导频扩展序列所需的长度将为12。
利用导频传输控制信道数据，或者该控制信道数据在按时间分布在单个OFDM符号上的导频信息之后紧随的OFDM符号中传输。以此方式，当应用到公共控制信道符号时，信道估计非常好。而且，在所谓的微眠模式中，移动终端可以接收一个OFDM符号中的导频信息并对下一OFDM符号中的控制信道进行解码，并且，如果基站未处理该移动终端，则该移动终端进入休眠，即该移动终端将信号处理关闭并忽略该TTI中所有其他OFDM符号的接收，以便节省功率。
而且，图2所示的天线权重或相位因子eix被设定并用于多天线传输，并且向天线导频分布功率和功能。然后，该系统还应在时间未同步的多小区网络中工作。
根据本发明，使用相邻OFDM副载波的频率块并以该频率块的频率带宽进行信道复用，使得导频扩展序列长度符合该带宽并且该导频扩展序列长度足够长以能够使移动终端在小区边界或小区之外进行信道估计，并且如果必要则执行使用解扩导频的信道估计。
图3中示出了频率块并以FB1、FB2、FB3等进行表示。
在本发明的实施方式中，所述频率块与以梳状方式插入到频率块之间的频率相异的频率模式进行组合。这可用于控制信息，或者例如，可用于图4所示的多媒体广播(MBMS)信息。
在本发明的实施方式中，在频率块内部，一个或多个OFDM符号的副载波被分配给公共控制信道。
在本发明的实施方式中，使用针对每个块的频率块专用天线权重或针对每个模式的频率模式专用天线权重。在这些块内部，针对控制以及一个或多个数据部分，这些权重可以进一步不同。
在本发明的实施方式中，所述频率块的数据部分被分配给处于不同信道条件中的不同用户，用于达到波束成形、MIMO传输、频率调度或干扰协调的目的，以在所分配的频率块中，通过对天线进行适当分布，必要时通过对天线导频和天线权重进行适当配置，针对对于远距离用户以及同时对于专用数据的控制数据的全向传输，进行有赖于频率块和用户的波束成形、MIMO传输或正常传输；以及基于信道估计的测量、导频的测量、干扰的测量、针对特定用户的吞吐量增强的测量或者基于针对MIMO或波束成形传输所计算的预期吞吐量的测量，来完成所述频率块的分配或调度。
在本发明的实施方式中，在每个扇区或小区中，例如图5所示，选择出频率相异定位的频率块的特定组合，以将功率和使用的限制施加在所述组合中所有的频率块上，这些频率块在针对两个小区(小区1和小区2)的时间-频率网格中以点状频率块示出。然后，所述组合可以在小区或扇区之间不同，以使得移动终端能够受益于干扰协调，即受益于通过在受限小区边界处使用所述频率块而改进的SIR比。
在本发明的实施方式中，使用天线专用导频和用于多个天线的相同导频，其中所述多个天线根据其功能而具有不同的功率以限制产生的干扰。
在本发明的实施方式中，每个频率块的控制信息部分仅通过具有天线导频功率适当提升的单个天线进行传输，并根据该频率块进一步选择用于控制信息传输的不同天线，以实现天线间的功率平衡。
在本发明的实施方式中，对其天线传输控制信道的天线导频的功率进行提升，通过所有天线中的部分天线(称为组1)以波束导向权重对另一导频进行传输，并利用用于波束成形的、先前为组1选定的相同波束导向权重而通过所有天线对数据部分进行传输，对通过所有天线中部分天线(组1)传输的所述另一导频的功率进行衰减以降低干扰，特别是该波束外部的干扰。
在本发明的实施方式中，从用于全向传输的仅一个天线中以一个导频进行传输一个频率块，并且提高该导频功率，例如以使得将所有导频可用的最大集合功率耗尽。
在本发明的实施方式中，天线专用导频在频率块的导频部分中从每个天线进行传输，例如在没有相位因子的情况下，对其天线传输控制信道的天线导频的功率进行放大，对其他导频进行衰减以保留针对所有导频的允许的集合导频功率，并且在每个天线上传输用于MIMO传输的天线专用数据。
在本发明的实施方式中，对天线的适当分布、导频使用、功率以及传输模式例如MIMO或波束成形传输的选择依赖于移动终端反馈。
该方法包括通过单个天线专用测量信道传递函数的权重叠加，计算波束成形中的组合信道传递函数。
在本发明的实施方式中，使用天线导频配置，其中不同OFDM符号中的某些导频序列与其他天线导频序列相交织，从而在频率块中，导频序列总是直接与控制信息相伴，该控制信息和该导频序列通过同一天线进行传输。这种情况在图7中进行了描述。这里，在一个小区的时间-频率网格中，用于天线A和B的导频符号在时间方向以及频率方向上与用于天线C和D的导频相交织。
下面给出了三个实施方式。
在如图3所示每扇区仅有2个天线的配置中，每个天线总是传输天线专用导频。频率块的宽度为12个副载波并且使用扩展因子SF＝12的每个天线的导频序列。每个导频的功率为|pA|2＝|pB|2＝1/2，这在所有允许或有用的接收条件中是足以进行信道估计的。该控制信道仅从一个天线进行传输，并且所选择的天线对于每个频率块轮换，以实现天线间的功率平衡。
而且在图6中，示出了每扇区有4个天线的配置。每个频率块FB1、FB2、...等的控制数据从单个天线进行传输。所选择的天线轮换频率块，相应的天线导频被称作第一天线上的第一导频，例如由频率块FB1中的圆圈或FB2中的方框所表示。其具有功率|pp|2＝1/2。所有第二天线导频的和∑|ps|2＝1/2也仅为1/2。
在波束成形的情况下，仅一个第二导频序列通过具有|pB|2＝|pC|2＝|pD|2＝1/18或1/6的所有剩余天线进行传输。在此情况下，在图6的FB1中，方框表示的天线B导频、x表示的天线C导频以及加号表示的天线D导频在该频率块FB1中相同。然后，波束内部的振幅相加，并且以上功率设定的第一种情况中功率达到(3/18)2=1/2,]]>且在第二种情况中达到(3/6)2=3/2.]]>该波束外部的功率将相加，在第一种情况下平均为3/18＝1/6，在第二种情况下平均为3/6＝1/2。因此，在数据解码或信道估计方面，第一种情况较少对其它小区移动终端产生干扰。
导频的波束导向天线权重也用于数据。将第一天线和第二天线各自的信道传递函数HA和HBtot按照权重进行组合可得出数据传输的组合信道传递函数Htot。例如Htot＝wAHA+wBHBtot，其中例如wA＝wB＝1。
在除具有功率|pp|2＝1/2的第一导频之外的MIMO传输的情况中，使用频率决例如FB1内部的三个不同天线专用导频，如图6中方框、×或加号所示。第二导频的功率为|pB|2＝|pC|2＝|pD|2＝1/6。由于功率下降，接收MIMO传输的移动终端需要与基站天线足够靠近，以成功地针对第二导频执行信道估计。该保留不应当有太多局限，因为对于数据的MIMO接收来说，在很多情况下，需要较好的SINR比。
如果给出了特定的天线配置，由此在所有四个天线上进行传输时可找出能够给出全向辐射的天线权重，则导频配置的其它可能性是可行的。那么，第一导频通过所有四个天线以找到的权重进行传输，并且公共控制信道也以这些权重进行传输。第一导频功率可以是例如|pp|2＝1/2。而且，第二、第三、第四等导频中的每一个都通过与专用传输数据的单个天线或具有不同天线权重的所有天线中的部分天线进行传输。例如，在MIMO传输的情况下，每个单个天线导频对应于单个天线专用数据，并且第二、第三、第四和第五导频的功率为|pα|2＝|pβ|2＝|pγ|2＝|pδ|2＝1/8。
在图7的第三种配置中，示出了以交织方式定位的4个天线导频。
每个天线总是传输天线专用导频。每个导频的功率为|pA|2＝|pB|2＝|pC|2＝|pD|2＝1/2，其足以在所有允许或有用的接收条件中进行信道估计。控制信道仅从一个下面这样的天线传输该天线是其在该频率块中的导频靠近控制信息的两个天线中的一个，并且选择的天线轮换每个频率块以实现天线间的功率平衡。
与先前的配置相比，这种配置为导频信息消耗更多空间，而为数据传输留出较少的空间。
通过上述概念，现在具有了一种灵活的解决方案，用于同时允许微眠模式的所有类型的多天线技术。
允许所有类型的可选频率和频率相异的频率模式是一种通常的灵活概念。其还允许同时针对干扰协调、MIMO和波束成形传输以及频率调度进行信道复用，以最大限度地挖掘无线电信道的信道容量。
就避免导频间干扰来说，本解决方案具有较高的灵活性，例如必要的网络导频规划。
权利要求
1.一种利用导频适应信道复用结构在蜂窝单频网络中进行传输的方法，所述蜂窝单频网络在每个小区中包括至少一个天线(1A-1D、2A-2D)，所述方法的特征在于·使用相邻OFDM副载波的频率块(FB1-FB3)进行信道复用，其中导频扩展序列长度符合每个所述频率块(FB1-FB3)的频率带宽，·并且所述导频扩展序列长度足够长，以能够利用解扩导频进行信道估计。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述解扩导频来执行所述信道估计。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在相同频率块(FB1-FB3)的相同OFDM符号中放置用于多个天线(1A-1D、2A-2D)区域的多个导频序列。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述频率块(FB1-FB3)之间插入频率相异的频率模式。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在至少一个频率块(FB1-FB3)内部，将至少一个OFDM符号的副载波分配给公共控制信道。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用频率块(FB1-FB3)专用天线权重或频率模式专用天线权重。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在频率块(FB1-FB3)内部，所述天线权重针对控制以及至少一个数据部分是进一步不同的。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，·将所述频率块(FB1-FB3)的数据部分分配给处于不同信道条件的不同用户，以达到波束成形、MIMO传输、频率调度或干扰协调的目的，·以及在所述分配的频率块(FB1-FB3)内部，通过对天线(1A-1D、2A-2D)进行适当分布，通过对天线导频和天线权重进行适当配置，针对对于远距离用户以及同时对于专用数据的控制数据的全向传输，执行依赖于所述频率块(FB1-FB3)和所述用户的波束成形、MIMO传输或正常传输，·并且所述频率块(FB1-FB3)的分配是基于信道估计的测量、导频测量、干扰测量、针对特定用户的吞吐量增强的测量或者针对MIMO或波束成形传输而计算的预期吞吐量的测量。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在扇区或小区中，选择频率相异定位的频率块的特定组合，以将功率和使用的限制施加在所述组合中的所述频率块上，并且调度器可使用所述限制以从干扰协调中获益。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用天线专用导频和用于多个天线(1A-1D、2A-2D)的相同导频，其中所述多个天线根据其功能而具有不同的功率，以限制产生的干扰。
11.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过多个天线(1A-1D、2A-2D)以宽辐射模式对所述控制信息进行传输。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，仅通过其中天线导频的功率适当提升的单个天线(1A-1D、2A-2D)来传输每个频率块(FB1-FB3)的控制信息部分，并且根据所述频率块(FB1-FB3)来选择不同的天线(1A-1D、2A-2D)，以实现天线(1A-1D、2A-2D)间的功率平衡。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对其天线(1A-1D、2A-2D)传输所述控制信道的所述天线导频的功率进行提升，通过所有天线(1A-1D、2A-2D)中的部分天线以波束导向权重对另一导频进行传输，利用用于波束成形的、先前针对所有天线中所述部分天线所选定的相同波束导向权重而通过所有天线(1A-1D、2A-2D)对所述数据部分进行传输，并且对通过所有天线(1A-1D、2A-2D)中部分天线传输的所述另一导频的功率进行衰减以降低干扰。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，仅从用于全向传输的一个天线(1A-1D、2A-2D)以一个导频对一个频率块(FB1-FB3)进行传输，并且提高导频功率以将所有导频可用的最大集合功率耗尽。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述频率块(FB1-FB3)的导频部分中从每个天线(1A-1D、2A-2D)对天线专用导频进行传输。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在没有相位因子的情况下，对其天线(1A-1D、2A-2D)传输所述控制信道的所述天线导频的功率进行提升，对其他导频进行衰减，使得保留针对所有导频的允许的集合导频功率，并且在每个天线(1A-1D、2A-2D)上传输用于MIMO传输的天线专用数据。
17.根据权利要求13、14或15所述的方法，其中，对天线(1A-1D、2A-2D)的适当分布、导频使用、功率以及传输模式的选择是基于终端反馈。
18.一种利用导频适应信道复用结构在蜂窝单频网络中进行传输的移动终端，所述蜂窝单频网络在每个小区中包括至少一个天线(1A-1D、2A-2D)，所述移动终端的特征在于，·所述移动终端包括用于接收用来进行信道复用的相邻OFDM副载波的频率块(FB1-FB3)的装置，所述频率块包括导频，其中导频扩展序列长度符合每个所述频率块(FB1-FB3)的频率带宽，并且足够长以能够进行信道估计，·并且所述移动终端包括用于利用所述导频执行信道估计的装置，其中导频扩展序列长度足够长以能够进行信道估计。
19.一种利用导频适应信道复用结构在蜂窝单频网络中进行传输的基站，所述蜂窝单频网络在每个小区中包括至少一个天线(1A-1D、2A-2D)，所述基站的特征在于，·所述基站包括用于选择用来进行信道复用的相邻OFDM副载波的频率块(FB1-FB3)的装置，使得导频扩展序列长度符合每个所述频率块(FB1-FB3)的频率带宽，·并且所述基站包括用于选择所述导频扩展序列长度的装置，所述导频扩展序列长度足够长以能够进行信道估计。
20.一种移动网络，包括权利要求17所述的移动终端和权利要求18所述的基站，用于执行权利要求1所述的方法。
全文摘要
本发明公开了一种利用导频适应信道复用结构在蜂窝单频网络中进行传输的方法、基站、移动终端及其移动网络，该蜂窝单频网络在每个小区中包括至少一个天线(1A－1D、2A－2D)，由此使用相邻OFDM副载波的频率块(FB1－FB3)进行信道复用，其中导频扩展序列长度符合每个所述频率块(FB1－FB3)的频率带宽，并且导频扩展序列长度足够长以能够利用解扩导频进行信道估计。
文档编号H04Q7/32GK1972151SQ20061014250
公开日2007年5月30日 申请日期2006年10月27日 优先权日2005年10月28日
发明者克里斯蒂安·格奥尔格·格拉赫 申请人:阿尔卡特公司