專利名稱：用于多用戶無線系統(tǒng)的導(dǎo)頻信號(hào)分配方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要地涉及無線通信網(wǎng)絡(luò)，在這些網(wǎng)絡(luò)中，用戶終端向基站發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào)用于測(cè)量傳播特性。本發(fā)明更具體地涉及采用時(shí)分雙工(TDD)的移動(dòng)無線系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在典型移動(dòng)無線多用戶系統(tǒng)中，多個(gè)無線電小區(qū)覆蓋廣泛的地理區(qū)域?；?BS) 居中位于每個(gè)小區(qū)內(nèi)。BS向位于與BS相同的小區(qū)中的那些移動(dòng)用戶終端(下文稱為“移動(dòng)設(shè)備”或“移動(dòng)臺(tái)”)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。然而，給定的基站發(fā)送的信號(hào)不僅向它自己的小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備而且向鄰近小區(qū)中的移動(dòng)設(shè)備傳播。因而，來自每個(gè)基站的下行鏈路傳輸將往往在鄰近小區(qū)的移動(dòng)設(shè)備處產(chǎn)生噪聲，稱為“小區(qū)間干擾”。類似地，在給定的小區(qū)內(nèi)的每個(gè)移動(dòng)設(shè)備發(fā)送的信號(hào)不僅向服務(wù)于該小區(qū)的基站而且向服務(wù)于鄰近小區(qū)的基站傳播。因而來自每個(gè)移動(dòng)設(shè)備的上行鏈路傳輸將往往在服務(wù)于鄰近小區(qū)的基站產(chǎn)生小區(qū)間干擾。例如圖1圖示了蜂窩網(wǎng)絡(luò)的如下部分，在該部分中，來自小區(qū)1的基站的下行鏈路傳輸干擾小區(qū)2中的移動(dòng)臺(tái)。如上文描述的小區(qū)間干擾是對(duì)增加現(xiàn)代無線系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸速率的主要阻礙。 具體而言，小區(qū)間干擾降低了原本可以通過在基站采用多個(gè)天線而實(shí)現(xiàn)的傳輸速率增益。 也就是說，下行鏈路的理論最大可行傳輸速率隨著基站天線數(shù)目線性增加。然而小區(qū)間干擾量以僅實(shí)現(xiàn)次線性增加的此類方式隨著基站天線數(shù)目增加。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種用于減少移動(dòng)無線系統(tǒng)中(特別是時(shí)分雙工(TDD)無線系統(tǒng)中)的小區(qū)間干擾的有效方式。在一個(gè)實(shí)施例中，基站從一個(gè)或者多個(gè)移動(dòng)臺(tái)接收上行鏈路導(dǎo)頻信號(hào)，并且在基站處的接收器根據(jù)導(dǎo)頻信號(hào)得出關(guān)于傳播信道的信息。這使用三個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)集合U = {uj、 V = IvJ、W = {wj之一的正交性質(zhì)來完成。每個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)集合的元素Ui、Vi或者Wi分別是相互正交的向量。每個(gè)集合U、V、W 包含可以相互正交的最大可能數(shù)目的元素；也就是說，U、V和W是最大相互正交向量集合， 因此每個(gè)U、V和W為正交基。Ui中的至少三個(gè)元素與Vi中的至少六個(gè)元素形成正交基，Ui中的至少三個(gè)其它元素與Wi中的至少六個(gè)元素形成正交基，而Ui中的所述至少六個(gè)元素與Vi中的至少三個(gè)元素形成正交基并且與Wi中的至少三個(gè)元素形成另一正交基。在一個(gè)實(shí)施例中，蜂窩網(wǎng)絡(luò)針對(duì)將被用于信道測(cè)量的上行鏈路導(dǎo)頻信號(hào)具有為3 的重用因子，所述基站屬于作為三個(gè)重用類A、B和C之一的重用類A。將當(dāng)前在基站服務(wù)的小區(qū)內(nèi)的每個(gè)移動(dòng)臺(tái)分類為中心移動(dòng)設(shè)備、在B類小區(qū)附近的外圍移動(dòng)設(shè)備或者在C類小區(qū)附近的外圍移動(dòng)設(shè)備。根據(jù)服務(wù)的小區(qū)內(nèi)的移動(dòng)設(shè)備如何被分類向所述移動(dòng)設(shè)備分配導(dǎo)頻信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，移動(dòng)設(shè)備從基站接收對(duì)將被選擇用于傳輸?shù)膶?dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行指定的信號(hào)并且選擇和發(fā)送指定的導(dǎo)頻信號(hào)。從具有上文描述的性質(zhì)的三個(gè)信號(hào)向量集合U、 V、W之一做出對(duì)指定的導(dǎo)頻信號(hào)的選擇。


圖1是具有六邊形幾何形狀的典型蜂窩網(wǎng)絡(luò)的部分的示意圖，該示意示了在圖中的編號(hào)為1和2的小區(qū)之間的小區(qū)間干擾。圖2是蜂窩網(wǎng)絡(luò)的一部分的示意圖，該部分具有用于上行鏈路導(dǎo)頻信號(hào)的重用因子為3的重用模式。三個(gè)重用類為A、B和C。圖3是蜂窩網(wǎng)絡(luò)的一部分的示意圖，該部分具有與圖2的重用模式相似的重用模式。圖3圖示了根據(jù)下文描述的原理向外圍移動(dòng)臺(tái)進(jìn)行導(dǎo)頻信號(hào)的分配。圖4是圖3的蜂窩網(wǎng)絡(luò)的細(xì)節(jié)，該細(xì)節(jié)圖示了在幾何形狀與遮蔽系數(shù)之間的典型關(guān)系。圖5是應(yīng)用下文描述的原理根據(jù)數(shù)值仿真獲得的總吞吐量比對(duì)基站天線數(shù)目的繪圖。
具體實(shí)施例方式信道系數(shù)。出于示例的目的，將使描述基于其中使用OFDM數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。然而本發(fā)明在應(yīng)用上并不限于OFDM網(wǎng)絡(luò)，而是代之以可應(yīng)用于任何類型的如下網(wǎng)絡(luò)，在該網(wǎng)絡(luò)中使用上行導(dǎo)頻信號(hào)以用于測(cè)量傳播信道的特性的目的。為了簡(jiǎn)化表述，將以下討論限于OFDM系統(tǒng)中的用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄠€(gè)正交子信道之一。將以下討論延伸到OFDM信道全集是直接的。在以下討論中，將使用以下附圖對(duì)信號(hào)和系數(shù)編索引j標(biāo)識(shí)移動(dòng)設(shè)備存在于其中的特定小區(qū)；1標(biāo)識(shí)特定基站并且擴(kuò)展為標(biāo)識(shí)由該特定基站服務(wù)的小區(qū)；k標(biāo)識(shí)給定的小區(qū)內(nèi)的特定移動(dòng)設(shè)備；并且m標(biāo)識(shí)在給定的基站處的特定天線。將假設(shè)在由給定的小區(qū)及其鄰近小區(qū)構(gòu)成的組中有L個(gè)小區(qū)，在每個(gè)小區(qū)中有K 個(gè)移動(dòng)設(shè)備。將假設(shè)所有基站具有用于發(fā)送和接收的M個(gè)天線并且每個(gè)移動(dòng)設(shè)備具有一個(gè)天線。用^+表示第j個(gè)小區(qū)的第k個(gè)移動(dòng)設(shè)備發(fā)送的信號(hào)。用ylm表示第1個(gè)基站的第m 個(gè)天線接收的信號(hào)。用Pms和Pbs分別表示移動(dòng)設(shè)備和基站的發(fā)送功率水平。出于示例的目的，將做出所有移動(dòng)設(shè)備具有相同功率并且所有基站具有相同功率這樣的簡(jiǎn)化假設(shè)。在傳輸期間，傳播信道的效果是將從第j個(gè)小區(qū)的第k個(gè)移動(dòng)設(shè)備到第1個(gè)基站的第m個(gè)天線的每個(gè)信號(hào)乘以復(fù)值信道系數(shù)\ !ω。從第j個(gè)小區(qū)的第k個(gè)移動(dòng)設(shè)備到第1 個(gè)小區(qū)的第M個(gè)天線的相應(yīng)信道系數(shù)形成信道向量hJlk = (hJlkl，· · ·，Iijl謹(jǐn))。(這里粗體字體用來表示向量。)將~_11011信道系數(shù)建模為隨機(jī)變量。信道系數(shù)hJlkm在相干間隔T期間保持基本上恒定。相干間隔T的長(zhǎng)度依賴于移動(dòng)設(shè)備的速度。移動(dòng)設(shè)備移動(dòng)越快，用于它的信道系數(shù)hjlk = (hJlkl, . . .，hJlkM)的相干間隔就越短。對(duì)于以50或者 70km/h的速度移動(dòng)的移動(dòng)設(shè)備，相干間隔T近似等于傳輸20或者10個(gè)OFDM符號(hào)而分別需要的時(shí)間。由于在本例中下行鏈路和上行鏈路均使用相同頻率子信道，所以適用互易性，并且從第1個(gè)基站的第m個(gè)天線向移動(dòng)設(shè)備發(fā)送的信號(hào)類似地乘以相同的信道系數(shù)hjlkm。遮蔽系數(shù)。實(shí)際經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)表明，在對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)建模時(shí)，包括相對(duì)緩慢變化的一般取值為實(shí)數(shù)的系數(shù)以代表由于距離或者其它因素(比如介入的地形特征、建筑物或者其它物理障礙物)所引起的對(duì)所發(fā)送信號(hào)的衰減是有用的。也就是說，從第j個(gè)小區(qū)的第k個(gè)移動(dòng)設(shè)備向第1個(gè)基站的任何天線發(fā)送的信號(hào)乘以遮蔽系數(shù)β皿。遮蔽系數(shù)β皿取隨機(jī)值。與信道系數(shù)不同，遮蔽系數(shù)保持恒定的時(shí)間更加長(zhǎng)。出于這一原因，基站可以至少在原理上準(zhǔn)確估計(jì)針對(duì)鄰近小區(qū)的所有移動(dòng)設(shè)備的遮蔽系數(shù)。因而，將在以下討論中假設(shè)第1個(gè)基站已知遮蔽系數(shù)β jlk，j = 1，. . .，L，k = 1，...，κ。此外，重要的是注意遮蔽系數(shù)β皿將一般與在第j個(gè)小區(qū)的第k個(gè)移動(dòng)設(shè)備與第1個(gè)基站之間的距離強(qiáng)相關(guān)。距離越大，β Jlk的值就將(通常)越小。在圖4中示出了用于兩個(gè)鄰近小區(qū)的遮蔽系數(shù)的值的典型例子，其中將看到β從高值ι. O到低值0. 1變化，高值針對(duì)移動(dòng)設(shè)備分配的導(dǎo)頻信號(hào)U5 (相對(duì)于它自己的位置很近的服務(wù)基站)，低值針對(duì)移動(dòng)設(shè)備分配的導(dǎo)頻信號(hào)V1 (相對(duì)于它的位置很遠(yuǎn)的鄰居基站)。估計(jì)信道系數(shù)。信道系數(shù)的知識(shí)允許基站通過使用干擾消除預(yù)編碼來減少小區(qū)內(nèi)干擾和小區(qū)間干擾。為了允許基站估計(jì)信道系數(shù)hjlkm，所有小區(qū)中的所有移動(dòng)設(shè)備同步(在本例中) 發(fā)送各自為1個(gè)符號(hào)的訓(xùn)練導(dǎo)頻信號(hào)屯#，」=1，...丄，1^=1，...，1(。因此每個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)是標(biāo)量值符號(hào)的τ元組、因此是τ維向量。由于已經(jīng)發(fā)送了導(dǎo)頻信號(hào)，所以在第1 個(gè)小區(qū)的第m個(gè)天線接收具有以下形式的τ維向量ylm:
權(quán)利要求
1.一種方法，包括從屬于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的至少一個(gè)移動(dòng)設(shè)備接收通過無線射頻傳播信道發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào)，其中定義至少三個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)集合U= {uj.v= {vj.ff = {wj ；以及在處理器中使用對(duì)作為所述三個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)集合U、V和W之一的集合U中的所述導(dǎo)頻信號(hào)的知識(shí)，從發(fā)送和接收的導(dǎo)頻信號(hào)得出關(guān)于所述傳播信道的信息，其中 被視為向量的每個(gè)所述集合U、V、W中的所述導(dǎo)頻信號(hào)構(gòu)成正交基； U的元素Ui中的至少三個(gè)元素與V的元素Vi中的至少六個(gè)元素形成正交基； U的元素Ui中的至少三個(gè)其它元素與W的元素Wi中的至少六個(gè)元素形成正交基；并且 U的所述至少六個(gè)元素Ui與V的元素Vi中的至少三個(gè)元素形成正交基，并且與W的元素&中的至少三個(gè)元素形成另一正交基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在處理器中對(duì)信號(hào)預(yù)編碼并且發(fā)送所述信號(hào)以供選擇的移動(dòng)設(shè)備接收，其中所述預(yù)編碼步驟使用從所述發(fā)送和接收的導(dǎo)頻信號(hào)得出的關(guān)于所述傳播信道的所述信息中的至少一些信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中每個(gè)所述集合U、V和W構(gòu)成九個(gè)相互正交的信號(hào)向量，并且每個(gè)所述向量具有九個(gè)分量；并且每個(gè)所述集合U、v和W是如下向量集合，所述向量集合具有所有向量分量為形式e2nni/3 的性質(zhì)，其中η = 0、1或者2 ；或者每個(gè)所述集合U、V和W是如下向量集合，所述向量集合是通過將共同縮放因子、相移或者單位旋轉(zhuǎn)應(yīng)用于具有所述性質(zhì)的集合中的所有向量從具有所述性質(zhì)的集合可得出的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中V的元素中的至少三個(gè)元素與W的元素中的至少六個(gè)元素形成正交基；并且 W的元素中的至少三個(gè)元素與V的元素中的至少六個(gè)元素形成正交基。
5.一種將由蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的基站執(zhí)行的方法，所述蜂窩網(wǎng)絡(luò)針對(duì)將被用于信道測(cè)量的上行鏈路導(dǎo)頻信號(hào)具有重用因子3，所述基站屬于作為三個(gè)重用類A、B和C之一的重用類Α， 所述方法包括將當(dāng)前在所述基站服務(wù)的小區(qū)內(nèi)的每個(gè)移動(dòng)臺(tái)分類為中心移動(dòng)設(shè)備、在B類小區(qū)附近的外圍移動(dòng)設(shè)備或者在C類小區(qū)附近的外圍移動(dòng)設(shè)備；以及根據(jù)所述移動(dòng)設(shè)備如何被分類向所述移動(dòng)設(shè)備分配導(dǎo)頻信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中定義三個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)集合U= {UJ、V= {vj.ff = {wj ； 被視為向量的每個(gè)所述集合U、V、W中的所述導(dǎo)頻信號(hào)構(gòu)成正交基； U的元素Ui中的至少三個(gè)元素與V的元素Vi中的至少六個(gè)元素形成正交基； U的元素Ui中的至少三個(gè)其它元素與W的元素Wi中的至少六個(gè)元素形成正交基； U的所述至少六個(gè)元素Ui與V的元素Vi中的至少三個(gè)元素形成正交基，并且與W的元素&中的至少三個(gè)元素形成另一正交基；V的元素中的至少三個(gè)元素與W的元素中的至少六個(gè)元素形成正交基；并且 W的元素中的至少三個(gè)元素與V的元素中的至少六個(gè)元素形成正交基。
7.一種將由屬于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)設(shè)備執(zhí)行的方法，其中定義至少三個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)集合U=IuiLV= {vj.ff = IwiK所述方法包括從基站接收信號(hào)，所述信號(hào)指定將被選擇用于發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào)； 選擇指定的導(dǎo)頻信號(hào)；以及發(fā)送所述指定的導(dǎo)頻信號(hào)；其中所述指定的導(dǎo)頻信號(hào)選自于作為所述三個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)集合U、V、W之一的集合U ； 被視為向量的每個(gè)所述集合U、V、W中的所述導(dǎo)頻信號(hào)構(gòu)成正交基； U的元素Ui中的至少三個(gè)元素與V的元素Vi中的至少六個(gè)元素形成正交基； U的元素Ui中的至少三個(gè)其它元素與W的元素Wi中的至少六個(gè)元素形成正交基；并且 U的所述至少六個(gè)元素Ui與V的元素Vi中的至少三個(gè)元素形成正交基，并且與W的元素&中的至少三個(gè)元素形成另一正交基。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中每個(gè)所述集合U、V和W組成九個(gè)相互正交的信號(hào)向量，并且每個(gè)所述向量具有九個(gè)分量；并且每個(gè)所述集合U、V和W是如下向量集合，所述向量集合具有所有向量分量為形式e2nni/3 的性質(zhì)，其中η = 0、1或者2 ；或者每個(gè)所述集合U、V和W是如下向量集合，所述向量集合是通過將共同縮放因子、相移或者單位旋轉(zhuǎn)應(yīng)用于具有所述性質(zhì)的集合中的所有向量從具有所述性質(zhì)的集合可得出的。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中V的元素中的至少三個(gè)元素與W的元素中的至少六個(gè)元素形成正交基；并且 W的元素中的至少三個(gè)元素與V的元素中的至少六個(gè)元素形成正交基。
10.一種屬于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的移動(dòng)設(shè)備，其中定義至少三個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)集合U= {uj , V = {vj>ff = {wj，包括接收器，用于從基站接收信號(hào)，所述信號(hào)指定將被選擇用于發(fā)送的導(dǎo)頻信號(hào)； 存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)關(guān)于構(gòu)成集合U、V和W的導(dǎo)頻信號(hào)的信息； 處理器，用于使用存儲(chǔ)的信息向發(fā)送器提供指定的導(dǎo)頻信號(hào)；以及發(fā)送器，用于發(fā)送所述指定的導(dǎo)頻信號(hào)；其中所述指定的導(dǎo)頻信號(hào)選自于作為所述三個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)集合U、V、W之一的集合U ； 被視為向量的每個(gè)所述集合U、V、W中的所述導(dǎo)頻信號(hào)構(gòu)成正交基； U的元素Ui中的至少三個(gè)元素與V的元素Vi中的至少六個(gè)元素形成正交基； U的元素Ui中的至少三個(gè)其它元素與W的元素Wi中的至少六個(gè)元素形成正交基；并且 U的所述至少六個(gè)元素Ui與V的元素Vi中的至少三個(gè)元素形成正交基，并且與W的元素&中的至少三個(gè)元素形成另一正交基。
全文摘要
提供一種用于蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的上行鏈路導(dǎo)頻信號(hào)的構(gòu)造。定義具有如下正交性質(zhì)的三個(gè)導(dǎo)頻信號(hào)集合，該正交性質(zhì)引起小區(qū)間干擾降低。在例子實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)具有用于導(dǎo)頻信號(hào)的為3的重用因子，具有被分配給相應(yīng)重用類中的小區(qū)的導(dǎo)頻信號(hào)集合U、V和W。每個(gè)集合的導(dǎo)頻形成正交基。每類的一些導(dǎo)頻，即一般將向小區(qū)邊緣附近的移動(dòng)設(shè)備分配的導(dǎo)頻，也將與每個(gè)其它類的一些導(dǎo)頻形成正交基。
文檔編號(hào)H04L25/03GK102577285SQ201080043520
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者A·阿?？嗣? T·L·瑪澤塔 申請(qǐng)人:阿爾卡特朗訊