专利名称：无线正交频分复用多载波通信系统中的测量与基于载波组的优化的制作方法
技术领域：
本发明所揭露的多个实施例是有关于多载波(multi-carrier)无线通信系统，更具体地，是有关于减少多载波正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)系统中的扫描(scanning) / 测量(measurement)及报告(import)。
背景技术：
在当前无线通信系统中，5MHz IOMHz无线电带宽(bandwidth)通常使用最高 100Mbps的峰值传输率(peak transmission rate)。下一代无线通信系统需要更高的峰值传输率。举例而言，国际电信联盟无线电通信组(Radio Communication Sector of ITU, ITU-R)要求在国际移动通信高级(IMT-Advanced)系统(例如，第四代移动通信系统，简称 4G通信系统)中使用mbps的峰值传输率。然而当前的传输技术很难实现lOObps/Hz传输频谱利用率(transmission spectrum efficiency) 在可预见的接下来几年，只能达到最高15bps/Hz传输频谱利用率。因此，下一代无线通信系统需要更宽的无线电带宽，亦即至少40MHz，以达到Kibps的峰值传输率。OFDM是一种在频率选择性信道(frequency selective channel)上执行高速率传输且免受载波间干扰(inter-carrier interference)的有效复用机制。OFDM系统有两种典型的架构可使用更宽的无线电带宽。在传统OFDM系统中，单个射频(Radio Frequency, RF)载波用于承载一个带宽的无线电信号，且在多载波OFDM系统中，多个RF载波使用更窄的带宽承载多个无线电信号。与传统OFDM系统相比，多载波OFDM系统有多种优点，例如， 多载波OFDM系统更容易实现反向兼容性(backward compatibility)、可沿用传统单载波的硬件设计、移动台(Mobile Mation，MQ硬件设计上具有更多的弹性，以及上行链路传输能达到更低的峰值对均值功率比(Peak to Average Power Ratio，PAPR)。因此，多载波OFDM系统已成为IEEE802. 16m与3GPP第10版(3GPP ReleaselO)标准草案的基准系统(baseline system)架构，以满足系统需求；其中，IEEE802. 16m用于全球微波互联接入 WiMAX 2. 0系统，3GPP第10版用于长期演进(Long Term Evolution, LTE)高级系统。然而，在多载波OFDM系统中，移动台花费很长的时间来执行扫描。首先，多载波 OFDM系统通常在每个小区(cell)中支持2_4个载波，使其花费的扫描时间是单载波OFDM 系统的至少2-4倍。其次，出于对支持更高数据流量(throughput traffic)与较佳接收信号质量的多重性能兼容需求，4G系统中的小区数量会更多。这使得在4G系统中除宏小区 (macrocell)之外配置了更多的微小区(microcell)、微微小区(picocell)及毫微微小区(femtocell)。图1 (背景技术)为多个移动台与多个多载波基站(Base Station, BS)之间的传统扫描步骤示意图。在图1的实施例中，单载波移动台MSll或多载波移动台MS12以一定的扫描间隔(scanning interval)进行调度(schedule)。对于支持载波#1的单载波基站 BS13而言，移动台11使用所有的扫描间隔来扫描载波#1。对于支持两个载波(载波#1与载波#2)的多载波基站BS14而言，单载波移动台11使用多个扫描间隔中的一半来扫描载波#1，并使用多个扫描间隔中的另一半来扫描载波#2。另一方面，多载波移动台12可使用所有的扫描间隔来扫描载波#1与载波#2。然而，多载波移动台经常支持相邻的多个载波，大量的载波仍会导致分配给每个载波的扫描间隔减少。例如，对于支持四个载波(载波 #1-#4)的多载波基站15而言，单载波移动台11使用多个扫描间隔中的四分之一来扫描每个载波，而多载波移动台12使用多个扫描间隔中的一半来扫描载波#1与载波#2，并使用多个扫描间隔中的另一半来扫描载波#3与载波#4。因此，载波数量的增加会导致移动台为每个基站完成对每个载波扫描的难度增加。若对每个载波的扫描机会保持相同，则扫描结果会不可靠，这是因为分配给每个载波上基站的平均时间减少。这会降低依赖于扫描结果的某些处理步骤的性能，例如切换 (handover)环节。另一方面，若对每个载波的扫描机会根据载波的数量而增加，则可实现的用户数据流量会因传输机会的减小而降级(degrade)。这导致难以对基站资源进行调度， 尤其是当使用者数量增加时。此外，自主扫描(autonomous scanning)无法解决这个问题， 因为移动台对用于数据传输的同一个载波只能执行后台扫描(background scanning) 0因此，需要寻找一种新的解决方案。
发明内容
在无线多载波OFDM通信系统中，移动台获取第一前导信号(preamble signal)的第一接收信号强度值(Received Signal Strength hdication，RSSI)的测量结果，该第一前导信号由基站经由第一 RF载波所传送。该移动台亦获取该基站的该第一 RF载波与第二 RF载波之间的信号偏移信息。根据该测量结果与该信号偏移信息，该移动台在未对该第二 RF载波执行扫描的前提下，估计第二前导信号的第二接收信号强度值，该第二前导信号由该基站经由该第二 RF载波所传送。信号偏移信息包含由该基站所传送的该第一载波上的前导信号与该第二载波上的前导信号之间的功率差，该功率差可由服务基站提供给该移动台，或由移动台经由载波间测量(inter-carrier measurement)而获取。当该第一载波与该第二载波之间的中心频率较大时，信号偏移信息也可包含OFDM系统中的周围传播环境(surrounding propagation environment)的路径损失指数(path loss exponent)。基于估计得到的RSSI，在移动台获取该第二载波上的总的接收信号功率之后，移动台进一步产生该第二载波的载波与干扰加噪声t匕(Carrier to Interference Plus Noise Ratio，CINR)。在一个新提出的方法中，该移动台识别包含属于同一个基站的多个载波的载波组 (carrier group)。然后，移动台选择该载波组中的一个载波作为参考载波。在一个实施例中，载波组可经由接收由服务基站明确广播得到的RF载波组信息来识别。在另一个实施例中，载波组经由接收多个载波上传送的多个参考信号来识别。当多个载波为同频带内(intra-band)的多个载波时，对具有类似特性的多个载波建组就成为可能。因此，经由使用参考载波代表同一个载波组内的其它多个载波，可实现测量优化、初始小区选择(cell selection)与小区重选(cell reselection)优化、减少报告(import)及其它基于载波组的优化。本发明的其它实施例及优点详细描述如下。本发明并不仅限于发明内容部分，本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。
为说明本发明的多种实施方式，提供所附多个图示，其中，图示中相同标号代表相同的组件。图1(背景技术)为多个移动台与多个多载波基站的传统扫描步骤示意图。图2为根据一种新方法的多载波OFDM系统的示意图。图3为不同RF载波上的由基站传送并由移动台接收的前导信号功率。图4为移动台识别属于服务基站的多个RF载波的两种方法示意图。图5为根据一种新方法的多载波OFDM系统中扫描与测量步骤的序列图。图6为根据一种新方法的初始小区选择与小区重选的方法流程图。图7为使用载波分组的IEEE802. 16m无线系统中减少扫描报告的实施例的示意图。图8至图9为使用小区划分成群的3GPP LTE无线系统中减少测量报告的实施例的示意图。
具体实施例方式以下为根据多个图示对本发明的较佳实施例进行详细描述。图2为根据一种新方法的无线多载波OFDM系统20的示意图。多载波OFDM系统 20包含多个基站，每个基站支持一个或多个RF载波。例如，OFDM系统20中支持四个相邻的RF载波载波#1_#4，基站22与基站23支持所有的四个RF载波(载波#1_#4)，基站M 与基站沈支持两个RF载波(载波#2与载波#3)，以及基站25支持两个RF载波(载波#3 与载波#4)。每个基站(例如，基站2 包含公用(common)媒体访问控制(Media Access Control, MAC)模块31、适应性多载波控制器32、多个物理层模块PHY1-PHY4、多个RF收发器RF1-RF4及复用器(multiplexer) 33，其中，多个RF收发器RF1-RF4耦接于多个天线，复用器33内部耦接(interconnect)多个物理层模块PHY1-PHY4与多个RF收发器RF1-RF4。 如图2所示，每个物理层模块、RF收发器及天线构成一个传输模块(由标号四所标识)。 每个传输模块对应于一个RF载波的运作。公用MAC模块31耦接于适应性多载波控制器32 与多个传输模块。类似地，每个移动台(例如，移动台21)包含公用MAC模块34、物理层模块35-36 (PHY1-PHY2)、RF收发器37及复用器39，其中RF收发器37耦接于天线38，复用器 39内部耦接多个物理层模块PHY1-PHY2与RF收发器。在多载波OFDM系统20中，移动台MS21执行扫描(测量)并检测由不同基站经由不同RF载波所传送的多个前导信号(多个同步信号)。请注意，“扫描”与“前导信号”在 IEEE 802.16m WiMAX系统中有定义。另一方面，在3GPP LTE高级系统中，对“测量”与“同步信号”进行了定义，二者分别具有与“扫描”和“前导信号”相同的含义。在本申请中，“扫描”与“测量”在说明中可交换使用，以及“前导信号”与“同步信号”在说明中可交换使用。在一个实施例中，移动台21对RF载波#2(假设为参考载波)执行扫描并检测由基站22经由RF载波#2传送而来的前导信号。然后，移动台21获取RF载波#2的RSSI。 根据第一种新方法，基于该参考载波的RSSI，移动台21能够估计另一个RF载波(例如，载波#3)的RSSI，而无需对RF载波#3执行扫描。RF载波#3包含于由同一个基站BS22所支持的RF载波组观。根据第二种新方法，移动台21能够识别包含于RF载波组观的多个RF 载波(例如，载波#2-#4)，并实现扫描/测量优化、初始小区选择与小区重选优化、减少报告及基于载波组的其它优化。上述两种新方法可分别参见图3与图4并细述如下。图3为不同RF载波上的由基站BSi传送并由移动台MSj接收的前导信号功率。由数学的角度来看，移动台赂彳接收自基站BSi的前导信号功率可以如下方程序来表示PE, i,^k = Plii,,+Gi,^ θ ^.)^((1,, Jj^-Xi, j dBm (1)其中PE, ^k 载波k上由移动台Μ。接收自基站BSi的前导信号的接收功率；PT, i,k 载波k上由基站BSi所传送的前导信号的传输功率；Giij 由基站BSi传送至移动台Μ。的信号的天线增益；θ 移动台M^相对于基站BSi的控制方向(steering direction)的方向；PL(φ, j, k)载波k上由基站BSi传送至移动台Μ。的信号所经受的路径损失；Xi, j 由基站BSi传送至移动台M^的信号所经受的阴影衰落(shadow fading)。请注意，上述方程式(1)中并未显示多路径衰落效应，是因为扫描操作会使用前导信号的测量结果的平均值。典型地，前导序列在无线电资源区块中位于跨越(across) 所有子载波(subcarrier)的频域中。因此，对于在大多数通信系统中的瑞雷衰落信道 (Rayleigh fading channels)而言，当对前导序列的功率位准进行测量时，频率选择效应会达到平均水平(averaged out)。由方程式(1)可见，天线增益Gm(QM)与阴影衰落Χ μ并非载波索引编号 (carrier index) k的函数。另外，对于由基站BSi传送至移动台M^的的信号，典型的路径损失函数可由以下方程序表示PL (Cli, j, k) = Alog10 (Cli, j) +B+Clog10 (fc (k) /5) dB(2)其中，Cli,,.(m)为基站Bs与移动台MSj之间的距离，以及fc(k) (GHz)为载波k的中心频率。参数{A，B，C}因环境不同而不同。例如，对于视线范围(Line of Sight, L0S)条件下的郊区(Rural)宏小区环境，可使用如下路径损失模型PL (Cli, j, k) = 401og10 ((Iij j) +10. 5-18. 51og10 (hBS)-18. 51og10 (hB)+1. 51og10(fc (k)/5)dB(3)其中，hBS(m)为基站的天线高度，hB(m)为移动台的天线高度，以及f。(k) (GHz)为载波k的中心频率。由方程式(2)可见，若由基站与移动台所支持的多个载波在频域内相邻，则因不同载波所带来的路径损失差会很小并被忽略。例如，每个载波的公用带宽(bandwidth)可在5MHz-20MHz之间变化。因此，相邻载波的中心频率之间的间隔(separation)在2OMHz 之内，从而使得路径损失差很小。另一方面，若由基站与移动台所支持的多个载波在频域内相互分离，则因不同载波所造成的路径损失差会很大。例如，若载波k的中心频率f。(k) =2. 5GHz，载波k’的中心频率f。(k’ ) = 3. 5GHz，则方程式(3)所得到的路径损失差为 1. 51og10(fc(Ak)/5) ^ 3dB。图3的表格30总结了影响PK,u,k的主要因素、由移动台Μ。接收自基站BSi的不同载波k上的接收功率PT,,, k、基站BSi在每个载波k上的传输功率。另一方面，不同载波 k上的路径损失PUdq，k)不会发生显著变化，除非不同载波的中心频率之间的间隔很大 (例如，达到GHz的范围)。因此，若接收到的载波k中的前导信号功率P^k由移动台经由扫描所获知，则接收到的载波k’中的前导信号功率Ρκ,‘μ，可经由增加如下功率偏移来进行估计
权利要求
1.一种方法，其特征在于，包含获取第一前导信号的第一接收信号强度值的测量结果，所述第一前导信号由多载波无线通信系统中的基站经由第一射频载波传送至移动台；获取所述基站的所述第一射频载波与第二射频载波之间的信号偏移信息；以及根据所述测量结果与所述信号偏移信息，在无需对所述第二射频载波执行扫描的前提下，估计第二前导信号的第二接收信号强度值，所述第二前导信号由所述基站经由所述第二射频载波所传送。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号偏移信息包含承载于所述第一射频载波上的前导信号与所述第二射频载波上的前导信号之间的功率差，所述第一射频载波与所述第二射频载波由所述基站所传送。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述功率差由服务基站提供至所述移动台。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述功率差由移动台经由内部载波测量而获取。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号偏移信息包含所述所述多载波无线通信系统中周围传播环境的路径损失指数。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于更包含经由所述第二射频载波获取总接收信号功率；以及产生所述第二射频载波的载波与干扰加噪声比。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于更包含将所述第一前导信号的所述第一接收信号强度值与估计得到的所述第二前导信号的所述第二接收信号强度值报告给服务基站。
8.一种方法，其特征在于，包含(a)接收第一前导信号的第一接收信号强度值，其中所述第一前导信号由多载波无线通信系统中的基站经由第一射频载波传送至移动台；(b)获取第二前导信号的第二接收信号强度值，所述第二前导信号由所述基站经由第二射频信号传送至所述移动台，其中，移动台无需对所述第二射频载波执行扫描操作。
9.如权利要求第8项所述的方法，其特征在于，(b)中的获取包含基于所述第一接收信号强度值及所述基站的所述第一射频信号与所述第二射频信号之间的信号偏移信息，估计所述第二接收信号强度值。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，(b)中的获取包含接收由所述移动台估计得到的所述第二接收信号强度值，其中，所述第二接收信号强度值是基于所述第一接收信号强度值及所述基站的所述第一射频载波与所述第二射频载波之间的信号偏移信息进行估计的。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于更包含传送信号偏移信息至所述移动台，其中，所述信号偏移信息包含承载于所述第一射频载波与所述第二射频载波上的多个前导信号之间的功率差，所述第一射频载波与所述第二射频载波由所述基站所传送。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于更包含传送信号偏移信息至所述移动台，其中，所述信号偏移信息包含所述多载波无线通信系统中周围传播环境的路径损失指数。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于更包含经由来自所述移动台的所述第二射频载波接收总接收信号功率；以及获取所述第二射频载波的载波与干扰加噪声比，所述第二射频载波是基于所述第二射频载波的已获取的所述第二接收信号强度值与所述总接收信号功率产生的。
14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基站为所述移动台的服务基站，其中， (a)中的接收与(b)中的获取由所述服务基站执行。
15.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基站为所述移动台的相邻基站，其中， (a)中的接收与(b)中的获取由服务基站执行。
16.一种方法，其特征在于，包含(a)识别来自射频载波组的多个射频载波，其中所述射频载波组属于多载波通信系统中的基站；(b)由所述射频载波组中选择参考射频载波；(c)获取所述参考射频载波的信号质量信息；以及(d)至少部分基于所述参考载波的已获取的信号质量信息，获取来自所述射频载波组的第二射频载波的信号质量信息。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，(a)中的识别包含接收由服务基站广播的射频载波组信息。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，(a)中的识别包含接收第一参考信号与第二参考信号，所述第一参考信号与所述第二参考信号分别位于第一射频载波与第二射频载波上，以及其中，若所述第一参考信号与所述第二参考信号相同，所述第一射频载波与所述第二射频载波属于同一个所述基站。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，(a)中的识别包含接收射频载波上的参考信号，从而获取与接收到的所述参考信号相关的基站识别信息。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，(c)中的获取包含扫描所述参考射频载波上的第一前导信号，以及其中，(d)中的获取包含估计所述第二射频载波上的第二前导信号的接收信号强度值。
21.如权利要求16所述的方法，其特征在于，若一预定义定时器未失效，则在小区重选期间，所述移动台对所述参考射频载波而非所述第二射频载波执行扫描。
22.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述移动台报告所述参考射频载波的测量结果，以及其中，所述移动台未将所述第二射频载波的任何测量结果报告至所述移动台的服务基站。
23.一种方法，其特征在于，包含(a)将来自服务基站的射频载波组信息传送至多载波通信系统中的移动台；(b)接收来自所述移动台的参考射频载波的信号质量信息，其中，所述参考射频载波包含于射频载波组；以及(c)获取估计得到的第二射频载波的信号质量信息，其中，所述第二射频载波包含于所述射频载波组，且对所述第二射频载波所进行的估计系至少部分基于所述参考载波的所述无线电信号信息。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述射频载波组信息包含射频载波组的信息，所述射频载波组包含属于基站的一组射频载波。
25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述服务基站告知所述移动台选择所述射频载波组中的哪个射频载波作为所述参考载波。
26.如权利要求23所述的方法，其特征在于，(c)中的获取包含接收来自所述移动台的所述第二射频载波的估计得到的所述无线电信号信息。
27.如权利要求23所述的方法，其特征在于，(c)中的获取包含由所述服务基站估计所述第二射频载波的所述无线电信号信息。
28.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述服务基站接收所述参考射频载波的测量报告，以及其中，所述服务基站未接收来自所述移动台的所述第二射频载波的任何测量报告。
全文摘要
在无线正交频分复用多载波通信系统中，移动台获取基站经由第一射频载波所传送的第一前导信号的第一接收信号强度值的测量结果。移动台亦获取基站的第一射频载波与第二射频载波之间的信号偏移信息。根据测量结果与信号偏移信息，移动台在无需对第二射频载波执行扫描的前提下，估计基站经由第二射频载波所传送的第二前导信号的第二接收信号强度值。在一个新提出的方法中，移动台能够识别包含多个同一基站的载波的载波组。基于载波组识别的多载波系统可实现测量优化、初始小区选择与小区重选优化、减少报告及其它基于载波组的优化。
文档编号H04L27/26GK102232285SQ201080003366
公开日2011年11月2日 申请日期2010年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者傅宜康, 周照钦 申请人:联发科技股份有限公司