本公开的各方面通常涉及无线通信，并且尤其涉及在无线通信网络中的节点之间交换控制信息。
背景技术
期望在未来几年中急剧增加请求来自无线通信系统的服务的移动设备或用户节点的数量，并且用于协调和控制这些用户节点的控制信息的量将成比例地增加。控制信道是用于交换控制信息的预定的或商定的无线电资源，其减少了可用于数据传输的无线电资源。因此，期望优化或最小化无线通信网络内用于控制信息的无线电资源的量。
基于诸如长期演进(longtermevolution，lte)的当前标准的常规无线通信系统采用非预编码的控制信道。这导致下行链路控制信道的每个元素中的单个数据流以特定用户节点为目标或者广播到一组用户节点。例如，在lte中，在传输之前，下行链路控制数据附加有已经用用户节点标识加扰的循环冗余校验(cyclic-redundancycheck，crc)。这允许用户节点识别其自己的数据而无需额外的有效载荷。然而，该方案不允许利用单个时频无线电资源将多个控制数据流发送到不同的用户节点。
多输入多输出(multiple-inputmultiple-output，mimo)系统，其中接入节点和用户节点中的任一者或两者配备有多个天线，使得可以通过利用mimo系统提供的多个传输路径或层在同一时频或时频码无线电资源上复用多个数据流。典型的多用户mimo方案依靠准确且及时的发送器处信道状态信息(channelstateinformation，csi)(csiatthetransmitter，csit)实现mimo传输的益处。通过信道探测或发送与数据交织的参考信号(通常称为导频符号或导频)来获得准确的csi，以使得接收器可以测量和估计信道。由于变化的信道状况，需要频繁地发送导频，以允许在每个接收器处可靠地解码数据。此外，需要跨下行链路数据传输的整个分配的频带来获取csi或csit，以使信道估计准确。跨全频带反复发送导频符号需要大量无线电资源。在发送功率方面的要求与带宽成比例，而在用于上行链路导频符号的无线电资源方面的要求与用户节点的数量成比例。因此，可由接入节点服务的用户节点的数量可能受到可用的探测资源和控制信道容量的限制。
因此，需要在无线通信系统中管理和发送控制信息的改进的方法和装置。
技术实现要素：
基于上述背景技术，本发明的目的是提供装置和方法，在提高上行链路导频资源使用效率的同时提高下行链路控制信道的频谱效率。因此，在拥挤的无线通信系统中可以增加连接到接入节点的用户节点的数量。该目的通过独立权利要求的主题解决。在从属权利要求中可以找到其他优点和实施例。
根据本发明的第一方面，通过包括收发器和处理器的接入节点获得上述和进一步的目的和优点。所述收发器被配置为经由无线电链路接收与用户节点相关联的一个或多个上行链路导频。所述处理器被配置为基于所述一个或多个上行链路导频确定所述用户节点的定位以及所述无线电链路是视距无线电链路还是非视距无线电链路。当所述无线电链路是视距无线电链路时，所述处理器基于所述用户节点的所述定位确定基于位置的预编码向量，并且基于所述确定的基于位置的预编码向量生成经预编码的下行链路控制信号。所述收发器将所述经预编码的下行链路控制信号发送到所述用户节点。
在根据第一方面的接入节点的第一种可能的实现形式中，所述经预编码的下行链路控制信号包括传输频率资源组，并且所述一个或多个上行链路导频包括探测频率资源组，其中所述探测频率资源组比所述传输频率资源组包括更少的频率资源。该实现形式通过使所述探测频率资源小于所述传输频率资源来减少所需的上行链路导频的数量。
在根据第一方面本身或第一方面的第一种可能的实现形式的接入节点的第二种可能的实现形式中，所述传输频率资源组包括所述探测频率资源组中不存在的一个或多个频率资源。该实现形式允许在与用于传输控制信息的频率资源不同的频率资源上发送上行链路导频。
在根据第一方面本身或第一方面的第一种或第二种可能的实现形式的接入节点的第三种可能的实现形式中，当所述无线电链路是所述非视距无线电链路时，所述处理器基于所述一个或多个上行链路导频确定信道估计，基于所述信道估计确定基于信道的预编码向量，并且基于所述基于信道的预编码向量预编码所述经预编码的下行链路控制信号。所述探测频率资源组包括所述传输频率资源组。该实现形式通过在同一控制信道中包括基于信道的预编码技术以及基于位置的预编码技术来提供额外的灵活性。
在根据第一方面本身或第一方面的第一种至第三种可能的实现形式的接入节点的第四种可能的实现形式中，所述处理器生成混合信道矩阵。所述混合信道矩阵包括所述用户节点的所述定位和信道估计组。所述收发器将空间复用的无线电资源发送到一个或多个用户节点，其中所述空间复用的无线电资源包括所述经预编码的下行链路控制信号和经预编码的数据信号。该实现形式提供了信道矩阵，该信道矩阵可以支持基于信道的预编码向量或基于位置的预编码向量的选择，并且允许在同一无线电资源上发送控制信息和有效载荷数据。
在根据第一方面本身或第一方面的第一种至第四种可能的实现形式的接入节点的第五种可能的实现形式中，所述收发器从所述用户节点接收导频请求，并且将下行链路控制信号发送到所述用户节点，所述导频请求包括调度至少一个上行链路导频的传输的请求。所述下行链路控制信号包括调度所述一个或多个上行链路导频的传输的信息。该实现形式具有以下优点：允许用户节点请求调度上行链路导频，从而允许用户节点确定何时需要上行链路导频并将该处理从接入节点卸载。
在根据第一方面本身或第一方面的第一种至第五种可能的实现形式的接入节点的第六种可能的实现形式中，所述收发器发送第一下行链路控制信号，所述第一下行链路控制信号包括解码所述经预编码的下行链路控制信号的信息。该实现形式提供了以下优点：使接入节点提供解码信息到用户节点，从而允许接入节点改变如何在运行中编码下行链路控制信息以适应变化的无线电状况。
在根据第一方面本身或第一方面的第六种可能的实现形式的接入节点的第七种可能的实现形式中，所述第一下行链路控制信号包括针对所述一个或多个上行链路导频的时频资源分配以及发送功率分配。该实现形式提供了以下优点：允许接入节点在运行中改变下行链路控制信号的某些方面。
在根据第一方面本身或第一方面的第六种或第七种可能的实现形式的接入节点的第八种可能的实现形式中，所述第一下行链路控制信号包括待用于发送所述一个或多个上行链路导频的天线元件的指示。该实现形式提供以下优点：使接入节点选择用户节点用于发送上行链路导频的所需的天线。
在根据第一方面本身或第一方面的第一种至第八种可能的实现形式中的任何一种的接入节点的第九种可能的实现形式中，所述处理器基于合成信道矩阵确定所述基于位置的预编码向量，其中所述合成信道矩阵包括一个或多个视距无线电链路。该实现形式提供了以下优点：使接入节点基于用户节点位置而不是依靠更复杂的信道估计技术来生成信道矩阵。
在根据第一方面本身或第一方面的第一种至第九种可能的实现形式中的任何一种的接入节点的第十种可能的实现形式中，当所述无线电链路是所述非视距无线电链路时，所述处理器为用户节点调度多个上行链路导频，其中所述多个上行链路导频包括所述传输频率资源组。所述收发器将经基于信道的预编码的下行链路控制信号发送到所述用户节点，并将非预编码的下行链路控制信号广播到多个用户节点。该实现形式提供了以下优点：使接入节点使用基于信道的预编码将控制信号发送到特定用户节点，以及使用非预编码的控制信号将控制信息广播到多个用户节点。
在根据第一方面本身或第一方面的第一种至第十种可能的实现形式的接入节点的第十一种可能的实现形式中，所述处理器被配置为在所述下行链路控制信号中包括上行链路导频信息。所述上行链路导频信息包括待发送的上行链路导频的数量的指示和待用于发送所述上行链路导频的所述无线电资源中的一种或多种。该实现形式提供了以下优点：允许接入节点使用下行链路控制信号来指定用户节点应当如何发送上行链路导频。
在根据第一方面本身或者第一方面的前述第一种至第十一种可能的实现形式中的任何一种的接入节点的第十二种可能的实现形式中，所述下行链路控制信号包括是否应当定期发送所述上行链路导频的指示。该实现形式通过利用单个控制信号调度连续的上行链路导频传输减少了所需的下行链路控制信息的量。
根据本发明的第二方面，通过在接入节点中发送控制信息的方法来获得上述和进一步的目的和优点。该方法包括经由无线电链路从用户节点接收一个或多个上行链路导频，并且基于所述一个或多个上行链路导频确定所述用户节点的定位，以及所述无线电链路是视距无线电链路还是非视距无线电链路。当所述无线电链路是所述视距无线电链路时，所述方法包括基于所述用户节点的所述定位确定基于位置的预编码向量，基于所述确定的基于位置的预编码向量预编码下行链路控制信号，以及将所述经预编码的下行链路控制信号发送到用户节点。
在根据第二方面的方法的第一种可能的实现形式中，所述方法包括生成混合信道矩阵，其中所述混合信道矩阵包括所述用户节点的所述定位和信道估计组，以及发送空间复用的无线电资源到一个或多个用户节点，其中所述空间复用的无线电资源包括基于定位预编码的下行链路控制信号和基于定位预编码的数据信号。该实现形式提供了信道矩阵，该信道矩阵可以支持基于信道的预编码向量或基于位置的预编码向量的选择，并且允许在同一无线电资源上发送控制信息和有效载荷数据。
根据本发明的第三方面，通过其上存储有程序指令的非暂时性计算机可读存储介质获得上述和进一步的目的和优点，所述程序指令在由处理器执行时使得所述处理器执行根据第二方面本身的方法或根据第二方面的方法的第一种实现形式的方法。
根据在此描述的实施例并结合附图考虑，示例性实施例的这些和其他方面、实现形式和优点将变得显而易见。然而，应当理解的是，描述和附图仅仅是为了说明的目的而不是作为所公开的发明的限制的定义而设计的，对此应当参考所附权利要求。本发明的其他方面和优点将在下面的描述中阐述，并且部分地根据描述显而易见，或者可以通过实践本发明来获知。此外，本发明的各方面和优点可以通过所附权利要求中特别指出的手段和组合来实现和获得。
附图说明
在本公开的以下详细部分中，将参考附图中示出的示例实施例更详细地解释本发明，其中：
图1示出了结合所公开的实施例的各方面的无线通信网络中的示例性小区。
图2示出了结合所公开的实施例的各方面的管理无线通信系统中的无线电资源的示例性无线电帧结构。
图3示出了结合所公开的实施例的各方面的配置用于在无线通信系统中发送非预编码的控制信息的控制信道布局。
图4示出了结合所公开的实施例的各方面的采用基于信道的预编码的示例性控制信道布局。
图5示出了结合所公开的实施例的各方面的选择上行链路导频的示例性方法的框图。
图6示出了结合所公开的实施例的各方面的发送非预编码的和经预编码的下行链路控制信息的示例性下行链路控制信道布局。
图7示出了结合所公开的实施例的各方面的在无线电帧中调度导频的示例性上行链路导频方案。
图8示出了结合所公开的实施例的各方面的基于无线电环境地图预编码下行链路控制信道数据的示例性方法的流程图。
图9示出了结合所公开实施例的各方面的结合经预编码的和非预编码的无线电资源的示例性下行链路控制信道布局。
图10示出了结合本公开的各方面的示例性收发器装置的框图。
具体实施例
图1示出了无线通信系统中的示例性小区100。小区100包括通过无线电链路106-1到106-n和108连接到服务接入节点102的多个用户节点104-1到104-n和110。出于本文描述的目的，通常将用户节点104-1到104-n和110称为用户节点104，而将无线电链路106-1到106-n和108称为无线电链路106。
小区100可以基于任何当前可用的无线通信标准，例如长期演进(lte)，或者可以使用未来的无线电接入技术。连接到接入节点102的用户节点104-1到104-n和110可以是各种类型的移动通信设备中的任何一种，诸如手机、智能电话、平板电脑、平板手机、笔记本电脑、汽车等。无线电链路106-1到106-n和108是每个用户节点104-1到104-n、110与服务接入节点102之间的逻辑连接，并且通过在服务接入节点102和连接的用户节点104-1到104-n、110之间交换控制信息来维持。
在传统的无线网络中，用于交换控制信息的无线电信道(称为控制信道)不采用诸如预编码技术来提高频谱效率。因此，在拥挤的小区100中，控制信息可以限制可以连接的用户节点104-1到104-n、110的数量或使可用于有效载荷数据的无线电资源减少。如下面将进一步讨论的，预编码可以提高控制信道的频谱效率。然而，可靠的预编码需要信道探测，其也可能受到可用无线电资源的限制。信道探测是发送已知导频的过程，其可用于估计或确定无线电链路106-1到106-n和108的状况或性能。
每个无线电链路106-1到106-n和108可以处于两种可能的状态或状况之一。当用户节点104和服务接入节点102之间存在清晰的视距(lineofsight，los)时，或者当没有影响无线电链路106的明显障碍物时，无线电链路106处于los状况或状态。当服务接入节点102和用户节点110之间的无线电路径108被阻挡时，诸如当存在干扰无线电链路108的建筑物或其他障碍物112时，无线电链路108处于非视距(non-lineofsight，nlos)状况或状态。在任一状态，los或nlos下，无线电链路106、108由服务接入节点102通过与连接的用户节点104、110交换控制信息来形成和管理。
可以利用los无线电链路的性能来减少导频传输并提高用于发送下行链路控制信息的控制信道的频谱效率，该下行链路控制信息是从接入节点102发送到每个用户节点104-1到104n和110的控制信息。随着用户节点104-1到104-n的数量增加，控制和协调用户节点104-1到104-n和110所需的控制信息的量成比例地增加，从而减少了可用于有效载荷数据的无线电资源的量。
图2示出了适于管理无线通信系统(诸如上述小区100)中的无线电资源的示例性无线电帧结构200。示例性无线电帧200具有以下维度：沿横轴208向右增加的时间和沿纵轴206测量的频率。无线电帧结构200具有帧周期212这一持续时间，并跨越频率资源的频带或频率范围202。频带202被分成由水平条带表示的多个单独的频率资源，诸如由数字234表示的水平条带。这些频率资源234表示频带202的最小可单独调度部分。例如，在诸如lte的正交频分多址(orthogonalfrequencydivisionmultipleaccess，ofdma)类型无线系统中，频率资源将与子载波频率相关联。
在沿横轴208的时域中，帧周期212被划分为多个符号周期228，诸如四十五个符号周期。无线电帧200所包含的无线电资源的最小可单独调度部分在本文中称为资源元素或符号，并且由无线电帧内的正方形(诸如数字210指示的正方形)描绘。每个资源元素210在频率上跨越一个频率资源234并且在时间上跨越一个符号周期232，并且可以被配置为携带一个或多个符号，诸如在ofdma类型无线系统中使用的复值标量的正交幅度调制(quadratureamplitudemodulated，qam)符号。
无线电帧200包括保护时段236以隔开上行链路和下行链路传输。无线电帧200中的大多数无线电资源或资源元素被分配用于在服务接入节点102和连接的用户节点104、110之间交换下行链路226和上行链路244有效载荷数据。
示例性无线电帧200的无线电资源240的一部分被分配用于信道探测或导频符号传输。信道探测指的是在预定义的或商定的资源元素中发送已知参考符号(也称为导频)以便估计或确定无线电链路106-1到106-n和108的性能的实践。许多现代无线网络在发送器和/或接收器处具有多个可用的天线，其允许使用多输入多输出(mimo)技术来提高无线电传输的频谱效率。诸如预编码的mimo技术需要准确且最新的发送器处信道状态信息(csit)以用于可靠的信息交换。此外，需要在用于下行链路传输的全频带202上获得csit。
为了支持csit的收集，无线电帧结构200分配无线电帧230的一部分用于宽带导频传输。宽带导频传输(也称为宽带信标)是跨越全频带202的导频组或将用于下行链路数据传输的频率资源234的组。如下面将进一步讨论的，用于宽带导频传输的这些无线电帧230(也称为宽带信标230)被调度到将接收基于信道预编码的下行链路控制信号的用户节点104-1到104-n和110。
在某些实施例中，可能期望通过将减少的导频组分配给某些用户节点来节省探测资源。这些减少的导频组(在本文中称为窄带信标)不跨越全频带202，并且可以在与用于下行链路传输的频率资源不同的频率资源上发送。出于说明的目的，示例性无线电帧结构200在符号周期232期间分配窄带信标。然而，在某些实施例中，在无线电帧中的其他资源元素中调度窄带信标可能是有利的。
通过将无线电资源或资源元素210的一部分分配为控制信道204，在示例性无线电帧结构200中提供对控制信息的交换的支持。控制信道204是无线电资源的用于在用户节点104-1到104-n和110与服务接入节点102之间交换控制信息的预定的或商定的一部分，并且可以跨越一个或多个频率资源242，诸如示例性控制信道204中示出的三个频率资源242。
控制信道204为宽带信标230和窄带信标232分配资源。在控制信道204的第一部分238中发送下行链路控制信息，并且在控制信道的第二部分236中发送上行链路控制信息。提供示例性控制信道204以仅帮助理解，本领域技术人员将容易认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以有利地采用其他控制信道布局。
宽带信标包括导频的组，其在示例性无线电帧结构200中示出为由数字230指示的符号周期。这些宽带信标230允许发送器在频带202的将用于随后的下行链路控制传输的所有或大多数子载波234上发送上行链路导频230的组。宽带信标包括跨越用于传输控制信息242或数据的所有频率资源234的多个导频，并且允许生成适于基于信道的预编码或提高无线电传输的频谱效率的其他方法的准确信道估计。然而，该优点以使用大部分信道探测资源240进行信道估计为代价。在人口密集的小区100中，可能没有足够的信道探测资源240可用于将宽带信标分配给连接到服务接入节点102的所有用户节点104-1到104-n和110。
图3示出了配置用于在无线通信系统中发送下行链路控制信息338的控制信道布局300。控制信道布局300适于用作控制信道，诸如上述示例性无线电帧200中所示的控制信道204。
类似于图2的规定，控制信道布局300具有以下维度：沿横轴208测量的时间和沿纵轴206的频率，并且包括表示为正方形(诸如数字210指示的正方形)的资源元素。在控制信道304的第一部分338中发送下行链路控制信息，其后是上行链路控制信息336。
当发送下行链路控制信息338时，基于诸如lte的当前无线标准的常规无线通信系统不使用预编码(也称为波束成形)。在非预编码的控制信道300中，资源元素306、308仅包括单个控制数据组。资源元素306携带的控制信息可以以单个用户节点302为目标。或者，资源元素308中的单个控制信息组可以被广播到多于一个用户节点304-1到304-n。然而，在非预编码的控制信道300中，所有用户节点304-1到304-n将接收同一控制信息。
mimo系统中的多个天线利用发送器和接收器之间的多个信号路径。通过对每个信号路径应用不同的权重或增益，可以利用多个信号路径提供的空间分集来最大化目的接收器处的信号功率。被称为预编码或波束成形的该技术提高了无线电链路106-1到106-n和108的频谱效率，允许多个数据组被复用到单个资源元素210上，从而每个用户节点104-1到104-n和110可以从复用的信号中提取其自己的数据。
可以使用基于csit的信道估计来确定在本文中被称为预编码向量的权重或增益组。基于信道估计确定的预编码向量在本文中被称为基于信道的预编码向量或基于信道的预编码，并且依靠准确且最新的csit以用于可靠的数据传输。获得准确且最新的csit以传输相对大量的上行链路导频为代价。
图4示出了采用基于信道的预编码以传输下行链路控制信息410的示例性控制信道布局400。控制信道布局400适于在上面描述并参考图2的示例性无线电帧200中示出的控制信道204中使用。类似于图2的规定，控制通道布局400具有以下维度：沿横轴208测量的时间和沿纵轴206测量的频率，并且包括正方形(诸如数字210指示的正方形)表示的资源元素。
示例性控制信道布局400采用基于信道的预编码来提高下行链路控制信号410的频谱效率。基于信道的预编码用于将用于不同用户节点402、404的多个数据组406、408复用到单个资源元素412上。这在接收用户节点402、404的空间签名差异足够大以允许在接收用户节点402、404处分离复用的数据406、408时是可能的。在有时也被称为分配频带的用于下行链路传输的所有频率资源414上的准确且最新的csit，对于确定将允许数据复用的合适的基于信道的预编码向量而言是必要的。获得和维持该csit依靠宽带信标，该宽带信标包括跨越控制信道416的所有频率资源414的导频。
利用示例性控制信道布局400改善如上所述的控制信道的频谱效率允许接入节点102服务更多数量的用户节点104-1到104-n和110，而不会减少可用于有效载荷数据的资源。然而，使用基于信道的预编码消耗大量的探测资源。
当无线电链路106处于视距(los)状态或状况时，即发送器和接收器之间没有明显的障碍物时，可以基于用户节点104的定位或相对位置来选择合适的预编码向量。基于用户节点104的位置或定位选择的预编码向量在本文中被称为基于位置的预编码向量，并且利用基于位置的预编码向量生成的经预编码的信号或预编码在本文中称为基于位置的预编码。
基于位置的预编码认识到：在los无线电链路中，得知从相应用户节点104到达服务接入节点102的上行链路信号的到达角(angleofarrival，aoa)可以允许有效估计经预编码的下行链路传输所需的预编码向量。用于基于位置的预编码的上行链路到达角可以例如通过使用多信号分类(multiplesignalclassification，music)算法来估计，该算法基于空间协方差估计，其后是噪声特征向量的计算。然后可以通过合成仅包括视距路径的多用户多输入单输出信道矩阵来确定合成信道矩阵。
或者，基于位置的预编码的预编码向量的选择可以基于得知用户节点104和接入节点102的绝对物理定位。可以使用具有少量导频的窄带信标或其他带外手段来确定aoa或基于位置的预编码的确定，从而导致与用于基于信道的预编码的宽带信标230相比，基于位置的预编码所需的上行链路探测资源240或导频减少。
基于位置的预编码方案可以使用窄带信标，该窄带信标由一个或多个导频的减少的组构成，该一个或多个导频具有频率或者可以使用与为下行链路控制数据传输分配的频率资源不同的频率资源。由于可以使用少量导频，或者在某些实施例中使用单个导频，来获得用户节点104的位置，使用基于位置的预编码不传输宽带信标230，提高了下行链路控制信道204的频谱效率，从而减少了传输下行链路控制信息所需的探测资源。因此，基于位置的预编码允许增加用户节点104的数量，以利用经预编码的下行链路控制信道而不增加用于信道探测的无线电资源。
图5示出了基于用户节点的los/nlos状态选择上行链路导频的方法500的示例性实施例的框图。用户节点104的los或nlos状态指的是将用户节点104连接到服务接入节点102的无线电链路106的los或nlos状态。用户节点104的状态可用于以节省上行链路导频资源的方式优化到用户节点的控制信道资源的分配。控制信道资源可以被分组为非预编码的资源和经预编码的资源，其中经预编码的下行链路控制信道资源的预编码可以是基于信道的预编码或基于位置的预编码。
方法500以确定用户节点的los或nlos状况并基于该确定502将用户节点分配到los状态504或nlos状态506开始。当用户节点处于los状态504时，可以将用户节点分配给基于位置预编码的下行链路控制信道508，并为用户节点分配514窄带信标或减少的上行链路导频组。当用户节点处于nlos状态506时，基于位置的预编码不可用，并且可以将nlos用户节点506分配给非预编码的下行链路控制信道510。或者，可以将nlos用户节点分配给基于信道预编码的下行链路控制信道512。当被分配512给基于信道预编码的下行链路控制信道时，为用户节点分配516宽带信标。
在某些实施例中，单个控制信道可用于支持在单个下行链路控制信道内的基于位置预编码的控制信号、基于信道预编码的控制信号和非预编码的控制信号。示例性方法500可以用于基于用户节点的los/nlos状态和用于相关联的下行链路控制信号的编码类型将探测资源或上行链路导频分配给每个用户节点。
图6示出了适于支持非预编码的控制信号604和经预编码的下行链路控制信号606的下行链路控制信道布局600的示例性实施例，其中经预编码的下行链路控制信号606可以使用基于位置的预编码或基于信道的预编码。示例性控制信道布局600适于用作上面描述并参考图2的示例性无线电帧200中的控制信道204。
类似于图2的规定，控制信道布局600被示出为具有以下维度：沿横轴208向右增加的时间和沿纵轴206向上增加的频率。时频资源被划分为由正方形(诸如数字210指示的正方形)表示的资源元素。示例性下行链路控制信道布局600具有跨越多个频率资源628的频带602，在某些实施例中，频率资源628可以被称为子载波。示例性下行链路控制信道布局600被示为包括三个频率资源628，然而本领域技术人员将容易认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，下行链路控制信道600可以包括多于或少于三个频率资源。
此外，示例性下行链路控制信道布局600被示出为经预编码的无线电资源或控制信号606晚于非预编码的604控制信号被发送。或者，下行链路控制信道布局可以被配置为在非预编码的控制信号604之前发送经预编码的控制信号606，或者经预编码的控制信号606可以与非预编码的控制信号604混合。
非预编码的控制信号622可以仅包含可以被发送到单个用户节点618的单个数据组。或者，非预编码的控制信号626中的信息或数据624可以被广播到多个用户节点620-1到620-n。经预编码的控制信号616、634可以分别具有使用基于信道的预编码技术或基于位置的预编码技术复用到单个无线电资源上的多组控制信息或数据612、614和636、638。
经预编码的控制信号616可以包括用于第一用户节点608的一组控制信息612和用于第二用户节点610的第二组控制信息614。或者，经预编码的资源元素634可以包含用于一个用户节点630的控制信号636和用于另一用户节点632的数据信号638。
处于los状态的用户节点608、610，其意味着将用户节点608、610与服务接入节点102连接的无线电链路106在los无线电链路中，可以都被分配给同一经预编码的控制信号616。当多个用户节点608、610都处于los状态时，可以使用基于位置的预编码技术将两个数据组(每个用户节点608、610一组)复用到同一经预编码的控制信号616上。基于用户节点608、610的位置或物理定位和/或它们相对于服务接入节点102的相对位置来确定用于用户节点608、610的相应的基于定位的预编码向量。
可以根据配置为窄带上行链路信标的一个或多个上行链路导频或通过确定位置信息的其他适当手段获得用户节点608、610的位置。用于确定位置的上行链路导频不需要跨越用于下行链路控制信道602的频率资源628，从而允许探测资源分配的更大灵活性。当用户节点630、632处于nlos状态，并且准确的最新csit可用于用户节点630、632时，基于信道的预编码可用于将不同的数据636和638复用到单个资源元素634上，数据636和638分别以每个用户节点630、632为目标。
图7示出了可以用于分配上行链路导频资源240的示例性上行链路导频方案700。为了帮助理解，使用上面描述的并在图2中示出的无线电帧结构200来说明示例性上行链路导频方案。呈现示例性上行链路导频方案700仅为帮助理解，本领域技术人员将容易认识到，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以有利地采用调度其他类型的无线电帧中的上行链路导频的其他方案。
示例性方案700示出了在单个符号周期238内为五个用户节点(未示出)调度五个窄带上行链路信标或上行链路导频组702、704、708、710的方案。与每个窄带上行链路信标702、704、708、710相关联的参考符号或导频通过类似阴影示出，其中与同一窄带上行链路信标相关联的所有导频用同一图案着色。
例如，第一窄带信标或导频组702包括全部使用同一阴影图案702着色的五个导频712，而用不同的阴影图案示出其余上行链路信标704、706、708、710。方案700示出了导频方案，其中与每个窄带上行链路信标702、704、708、710相关联的上行链路导频均匀地跨无线电帧200的频带202分布。或者，可以根据不同的方案分布导频，其中可以有利地使用允许确定发送窄带上行链路信标的用户节点的相对位置或绝对定位的任何分布。此外，示例性方案示出了五个窄带上行链路信标，然而可以使用多于或少于五个窄带上行链路信标或导频组。
包括在第一窄带上行链路信标702中的一个或多个导频712跨越与控制信道202的频带或频率资源242不同的频率。对于具有nlos无线电链路108或者不能使用基于位置的预编码的用户节点，可以调度宽带信标230并将其用于确定基于信道的预编码向量。
示例性无线电帧布局700采用控制信道204方案，其中在控制信道204内的资源元素238上发送控制信息，并且在不同的资源元素组226内发送有效载荷数据。形成包括测量的信道和信道估计以及位置信息的混合信道矩阵在某些实施例中可能是有利的。可以通过窄带信标或通过其他带外技术获得位置信息，而可以通过宽带信标获得测量的信道或信道估计。混合信道矩阵可以由接入节点102或诸如集中控制实体或云计算单元(未示出)的一些其他网络实体维持。
然后，混合信道矩阵可以用于计算用于波束成形的预编码器或预编码向量，以便在同一资源元素组内同时发送有效载荷数据和控制信息。与将控制信息分配给与用于有效载荷数据的资源不同的资源的方案相比，该技术在调度方面提供了更大的灵活性。
现在参考图8，可以看到基于无线电环境地图预编码下行链路控制信道数据的示例性方法800的流程图。服务接入节点向用户节点发送802导频请求以调度一个或多个用户节点向接入节点发送上行链路导频或窄带上行链路信标。可以例如通过发送给所有用户节点的广播消息发送导频请求，或者可以将导频请求单独发送到每个用户节点。导频请求可以调度窄带上行链路信标以使其被周期性地或非周期性地发送，并且持续指定的或预定的时间段。
在某些实施例中，使用户节点确定何时需要额外的信道探测并向接入节点发送上行链路导频请求以请求调度额外的上行链路导频是有利的。例如，当用户节点检测到距离上次发送上行链路导频的时间超过期望阈值时，可以发送上行链路导频请求。然后，用户节点可以向服务接入节点发送上行链路导频请求，以请求为用户节点调度窄带上行链路信标。当为用户节点调度窄带上行链路信标时，接入节点可以使用在控制信道的非预编码的部分内发送的下行链路控制信号或导频请求。
所发送的导频请求可以包括应当用于发送窄带上行链路信标的时频或时频码资源元素的分配，并且还可以包括相关联的发送功率的指示。在用户节点配备有多个天线的实施例中，服务接入节点可以在导频请求中指定在发送上行链路导频时应当使用哪个或哪些天线元件。
在接收导频请求之后，每个用户节点向服务接入节点发送804被配置为窄带上行链路信标的一个或多个导频。然后，服务接入节点使用根据接收的上行链路导频生成的信息来维持806无线电环境地图(radioenvironmentmap，rem)。接入节点可以通过跟踪用户节点的位置和los/nlos状态来维持rem。或者，可以通过将关于用户节点位置和los/nlos状态的历史信息与当前测量组合以创建统计模型来维持806rem。用户节点的los/nlos状态可以通过任何适当的技术确定，诸如通过使用上行链路信标估计的信道频率响应的模式匹配，或者无线电链路的莱斯因子的统计测试，以及其他los状况确定算法或方法来推断los状况。
在宽带信标可用的实施例中，宽带信标信息也可用于维持rem。可以通过重复接收814上行链路信标并基于每个新接收的上行链路信标更新806rem来维持rem。
然后，可以使用rem来确定808每个用户节点的los/nlos状态。然后，将基于位置预编码的下行链路控制信道资源分配810给处于los状态的用户节点，并且将非预编码的下行链路控制信道资源分配812给处于nlos状态的用户节点。或者，可以为处于nlos状态的用户节点分配宽带上行链路信标，并且处于nlos状态的用户节点可以使用基于信道预编码的下行链路控制信道资源。当用户节点的los/nlos状态改变时，例如从los改变为nlos或反之，接入节点可以通过广播消息或通过特定于用户节点的下行链路控制信息将新的下行链路控制信道分配(例如经预编码的或非预编码的)传送给用户节点。
图9示出了结合经预编码的906和非预编码的908无线电资源的示例性控制信道布局900。在某些实施例中，无线网络可以被配置为采用本文中称为码分的技术，以将可用的无线电资源划分为三维空间。示例性三维控制信道布局900被示出为具有以下维度：沿横轴208向右增加的时间、沿纵轴206向上增加的频率和沿第三正交码轴902分布的不同的正交码。在所示的控制信道布局900中，每个资源元素904表示具有时间、频率和码维度的三维无线电空间的最小可单独调度部分。
示例性控制信道布局900在无线电资源910的第一部分906中采用预编码，并在无线电资源的第二部分908中使用非预编码的传输。或者，数据的经预编码的第一部分906和非预编码的第二部分908的顺序可以颠倒或相互穿插。下行链路控制信道布局900还提供资源元素组，其被分配用于向在小区中被服务的所有用户节点发送广播数据912。
图10示出了适于实现所公开的实施例的各方面的示例性收发器装置1000的框图。收发器装置1000包括耦合到计算机存储器1004、射频(radioffequency，rf)单元1006和用户界面(userinterface，ui)1008的处理器或计算硬件1002。收发器装置1000适于在无线网络中使用，并且可以被配置为用作用户节点104-1到104-n和110，其在某些实施例中可以是各种类型的移动计算设备中的任何一种，包括各种类型的无线通信用户设备，诸如蜂窝电话、智能电话、平板电脑设备和无线连接的汽车。或者，收发器装置1000可以被配置为无线通信网络中的接入节点或基站。
在诸如用于接入节点或基站的某些实施例中，可以从收发器装置1000中移除ui1008。当移除ui1008时，可以通过无线或有线网络连接(未示出)远程地或本地地管理收发器装置1000。
处理器1002可以是单个处理设备，或者可以包括多个处理设备，包括专用设备，诸如数字信号处理(digitalsignalprocessing，dsp)设备、微处理器、图形处理单元(graphicsprocessingunit，gpu)、专用处理设备或通用计算机处理单元(computerprocessingunit，cpu)。处理器1002通常包括与dsp协同工作以处理信号处理任务的cpu。处理器1002可以被配置为实现本文描述的用于接入节点102的方法或发送控制信息的方法中的任何一种。
处理器1002被耦合到存储器1004，存储器1004可以是各种类型的易失性和非易失性计算机存储器的组合，诸如只读存储器(readonlymemory，rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，ram)、磁盘或光盘，或其他类型的计算机存储器的组合。存储器1004存储可由处理器1002访问和执行的计算机程序指令，以使处理器1002执行各种期望的计算机实现的过程或方法，诸如如本文所述的发送导频和控制信息的方法。
存储在存储器1004中的程序指令被组织为程序指令组或群，其在行业中被称为诸如程序、软件组件、软件模块、单元等各种术语。每个模块可以包括设计以支持某个目的的功能集合。例如，软件模块可以是公认类型的，诸如管理程序、虚拟执行环境、操作系统、应用程序、设备驱动器或其他常规公认类型的软件组件。存储器1004中还包括程序数据和数据文件，其可以在处理器1002执行计算机程序指令组时由处理器1002存储和处理。
收发器1000包括耦合到处理器1002并且被配置为基于与处理器1002交换的数字数据1012发送和接收rf信号的rf单元1006，并且可以被配置为与无线网络中的其他节点发送和接收无线电信号。在某些实施例中，rf单元1006包括能够接收和解释从全球定位系统(globalpositioningsystem，gps)中的卫星发送的消息的接收器，该消息与从其他发送器接收的信息一起工作以获得关于计算设备1000的位置的定位信息。为了便于发送和接收rf信号，rf单元1006包括天线单元1010，在某些实施例中，天线单元1010可以包括多个天线元件。多个天线1010可以被配置为支持发送和接收mimo信号，如可以用于波束成形的mimo信号。
ui1008可以包括一个或多个用户接口元件，诸如触摸屏、小键盘、按钮、语音命令处理器以及适于与用户交换信息的其他元件。ui1008还可以包括显示单元，该显示单元被配置为显示适于计算设备或移动用户设备的各种信息，并且可以使用何适当的显示器类型来实现，诸如有机发光二极管(organiclightemittingdiode，oled)、液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)以及不太复杂的元件，诸如led或指示灯。
因此，虽然已经示出、描述和指出了应用于本发明的示例性实施例的本发明的基本新颖的特征，但是应当理解的是，在不脱离本发明公开的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对示出的设备和方法的形式和细节以及它们的操作做出各种省略、替换和改变。此外，明确的目的是，以基本相同的方式执行基本相同的功能以实现相同的结果的那些元件的所有组合都在本发明的范围内。此外，应当认识到的是，结合本发明的任何公开的形式或实施例示出和/或描述的结构和/或元件可以作为设计选择的一般事项并入任何其他公开或描述或建议的形式或实施例中。因此，意图仅限于所附权利要求的范围所指示的范围。