專利名稱：用于發(fā)送信道質量信息的方法、相應的用戶終端和基站的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對多載波系統(tǒng)中反饋信道的使用進行優(yōu)化的方法。
背景技術：
上述的多載波系統(tǒng)通常將正交頻分復用(OFDM)實現為多載波傳輸技術。例如，OFDM用在HIPERLAN/2標準以及5GHz區(qū)域的IEEE802.11a標準的擴展中。OFDM還可以為高速移動應用提供一種合理的選擇，并從而代表下一代移動無線系統(tǒng)或第四代空中接口的一個重要步驟。在該擴展方面，針對高速寬帶無線移動通信系統(tǒng)標準化的第三代伙伴計劃(3GPP)，當前正在考慮應用用于無線接入網絡(RAN)和用戶終端(UE)之間的高速數據分組接入(HSDPA)空中接口通信的OFDM技術。
在像OFDM傳輸系統(tǒng)的多載波系統(tǒng)中，傳輸的數據被分為若干并行數據流，每個數據流用于對分離的子載波進行調制。換言之，寬帶無線信道被細分為多個窄帶子信道或子載波，這些窄帶子信道或子載波被諸如QPSK、16QAM、64QAM或允許較高的每個子載波數據速率的較高調制階數進行獨立調制。
在這些OFDM系統(tǒng)中，可以在短期的基礎上(例如全部2ms)將子載波頻率分配給用戶信道，而且應該在同一短期的基礎上更新限定每個用戶傳輸信道的每個子載波的調制階數。
這種多載波系統(tǒng)一個很重要的任務是提供對不同用戶的有效的子載波/調制分配。這對于優(yōu)化和擴展多載波系統(tǒng)的性能是必需的。
另一方面，為每個用戶選擇最適當的子載波應當考慮到在具有多路徑無線信道的移動環(huán)境中，某些子載波在被給定用戶看到時可能遭受了極強的信道衰減。由于衰落，分配給該用戶的這些子載波將無用。相反，具有優(yōu)良質量的該子載波可能被其他用戶接收到。
另一方面，當為用戶識別了最適當的子載波時，應當對將用在這些子載波上的最優(yōu)調制進行適當選擇。只有在接收機處的信噪比(SNR)足夠高以允許解調時才能使用較高調制階數。
所有的這種最優(yōu)化需要在反饋信道中交換信令/測量信息，從而負責分別對調制選擇(例如基站或節(jié)點B(Node B))進行資源分配的網絡實體處理在不同用戶設備(UE)執(zhí)行的質量測量。
在HSDPA(高速下行鏈路分組接入)系統(tǒng)中，僅一個信道質量測量從用戶終端傳輸至基站。在3GPP標準、3GPP 25.214和3GPP 25.211中定義了該信道質量信息CQI。然而，對于多信道系統(tǒng)來說，該信道質量信息不夠準確。
在理想情況下，每個用戶終端應當針對每個子載波進行信道質量測量，并在反饋信道上將其報告給Node B。其缺點在于，這將表現出大量的信令信息(若干兆比特)，特別是在具有上千個子載波的多載波系統(tǒng)中。
本發(fā)明的特定目的是提供一種以更有效的方式發(fā)送關于信道質量的反饋信息的方法，使得降低反饋信息量，但又足以用于在多載波系統(tǒng)中執(zhí)行有效的資源分配。
本發(fā)明的另一目的是提供一種相應的用戶終端和基站。

發(fā)明內容
這些及其他目的可以通過根據本發(fā)明的用于在多載波無線通信系統(tǒng)中獲取信道質量信息的方法、根據本發(fā)明的用戶終端以及根據本發(fā)明的基站獲得。
根據本發(fā)明，在基站收集關于無線信道的信道頻率響應的詳細且可靠的信道質量信息。由用戶終端將該信道質量信息進行壓縮，并通過反饋信道將其隨冗余發(fā)送至基站。基站對該信息進行解碼，利用所述冗余將重構誤差最小化，并重構如用戶終端所測的可靠的信道頻率響應。然后，將該信道頻率響應的表示在頻域中進行轉換以導出針對組成多載波系統(tǒng)的不同子信道的信道質量指示符。
根據本發(fā)明的方法提供了這樣的優(yōu)勢，即降低了反饋信令信道上的信令負載，同時具有很好的頻率分辨率。這產生了有效的資源分配，該有效的資源分配帶來了網絡的吞吐量提升。
本發(fā)明進一步的有益特征在從屬權利要求中進行限定。


通過閱讀下面以非限制性示例方式給出的優(yōu)選實施方式的描述以及附圖，可以了解到本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢，其中圖1示出了在下行鏈路中使用多載波傳輸的網絡的示意圖；圖2示出了根據本發(fā)明的代表用戶終端和基站間通信的例子；圖3詳細示出了根據本發(fā)明的方法在用戶終端11和基站12之間執(zhí)行的方法的不同步驟；圖4示出了使用了過采樣和窗口處理操作的誤差范圍。
具體實施例方式
圖1示出了在下行鏈路中使用多載波傳輸并且在上行鏈路中使用反饋信令信道的網絡的示意圖。用戶終端11在下行鏈路中正通過多個子載波13從基站12接收多載波頻率信號。在上行鏈路上，用戶終端11在反饋信令信道14上向基站12發(fā)送信令信息。
多載波網絡可以包括256個、512個或達幾千個分配給用戶終端11的子載波。優(yōu)選地，為每個用戶終端11分配若干個子載波13，以匹配在下行鏈路中從基站12接收到的高吞吐量。選擇子載波之間的頻率分隔，使得這些子載波相互正交(即在一個子載波上傳輸的數據不會對其他子載波上發(fā)送的數據產生干擾)。
有利地，可以根據HSDPA(高速下行鏈路分組接入)規(guī)范來實現反饋信道14，其中，通過具有約1500比特/秒容量的HS-DPCCH(高速專用物理控制信道)，將根據本發(fā)明的信道質量信息從用戶終端11發(fā)送回該基站12。
圖2示出了流程圖，表示用戶終端11和基站12之間的通信，以及根據本發(fā)明所執(zhí)行的步驟。
在步驟21，基站12告知用戶終端11關于將用于執(zhí)行根據本發(fā)明的方法的參數。這些參數將在下面進行說明。
在步驟22，用戶終端11執(zhí)行步驟31至33，以產生要在反饋信令信道上發(fā)送至基站12的信道頻率響應信息，其中步驟31至33將結合圖3進行詳細描述。
在步驟23，用戶終端在反饋信道上發(fā)送該信道頻率響應信息。
在步驟24，基站12執(zhí)行步驟34中的步驟341至343和步驟35，以獲得針對多載波系統(tǒng)中的全部子載波的可靠的信道質量信息，其中步驟314至343將結合圖3進行詳細描述。
步驟22至24以在規(guī)則時間間隔重復，以跟蹤信道質量的改變。
然后，當基站12檢測到新參數將更好地適用于新的信道條件時，該方法從起點重新開始。
圖3詳細描述了在用戶終端11和基站12執(zhí)行的方法的不同步驟。
根據本發(fā)明，用戶終端11在系統(tǒng)的整個頻帶上測量信道頻率響應(CFR)。這些測量利用本領域技術人員公知的現有技術進行。優(yōu)選地，這些測量以規(guī)則時間間隔進行。該信道頻率響應在頻域中測量。可選擇地，可以在時域中測量信道沖激響應并利用快速傅里葉變換轉換到頻域，以獲得信道頻率響應。
然后，優(yōu)選地，利用次數為L的實數三角多項式來近似該信道頻率響應(步驟31)，其中L是在近似之后提供可靠精度的預定常量。諸如小波之類的其它近似函數也是可行的。例如，利用基于最小平方的近似(選擇1)或基于線性編程的算法(選擇2)來找出實數三角多項式的2L+1個系數。
選擇1基于最小平方的算法將每個子載波對應頻率位置的二次誤差之和最小化。通過矩陣相乘X*＝Q·b來獲得搜索的系數，其中Q是定義為Q＝(AT·A)-1A的常量矩陣，其中A是三角項的矩陣 b包括在子載波位置的信道頻率響應的SIR測量。
選擇2基于線性編程的算法將每個子載波對應的頻率位置的最大誤差最小化。該最小化問題可陳述為一般的線性編程問題，因此可以利用很多公知的算法來解決。
在步驟32，從實數三角多項式中提取出預定的N，其中N必須大于或等于采樣次數。該數N是預定的過采樣數，其必須等于或大于實數三角多項式的系數的總數2L+1。該過采樣引入了冗余，該冗余可用在接收機(即基站12)處，例如用于在該接收機(基站12)處最小化重構的信道頻率響應的誤差概率。優(yōu)選地，在基站12確定數字N并將其傳遞至用戶終端11。
優(yōu)選地，在與信道頻率響應頻帶相對應的頻域中等間隔地選擇N個采樣。然而，基站12可以關注n個采樣的另外的重新分配。在此情況下，基站12告知用戶終端11在頻域中采樣所應當處于的位置。
然后，對N個采樣進行量化(步驟33)并通過反饋信令信道14將其傳輸至基站12。優(yōu)選地，也在基站12處確定量化粒度并將其傳遞至用戶終端11。出于壓縮的原因，該量化的粒度可以與若干預定方式數相對應。
在基站12執(zhí)行隨后的步驟，以恢復信道頻率響應并為系統(tǒng)的不同子載波確定信道質量指示步驟34包括子步驟341-343。
步驟341包括執(zhí)行快速傅里葉逆變換以獲得時域中的反饋信息。這使其能夠獲得原始的信道沖激響應和由于過采樣所致的余項。由于在發(fā)射機執(zhí)行量化，因此信道沖激響應不是無誤差的。
步驟342包括對所獲得的信道頻率響應執(zhí)行窗口處理操作。設計該窗口處理操作以將時域中的最大誤差(或另一誤差測量)最小化，并且該窗口處理操作優(yōu)選地包括與第一時域中的常量值和第二時域中的線性斜率相對應的函數。圖4示出了與過采樣次數N相對應的誤差性能。如果信道是無誤差的，則第一時域優(yōu)選地等于傳輸數據的持續(xù)時間。
步驟343包括再次執(zhí)行快速傅里葉變換以得出每個子載波的信道質量指示符。每個子載波的信道質量指示符在如下曲線上讀出該曲線表示與多載波傳輸系統(tǒng)的每個子載波相對應的頻率處的快速傅里葉變換。
根據本發(fā)明的方法在具有大量子載波的系統(tǒng)中特別有利。原始的信道頻率響應信息在近似之后以最小化的誤差為代價被大大壓縮。對于該反饋來說，僅2L+1個采樣而不是K個采樣是必須的，其中K是原始的子載波采樣數量，L是實數三角多項式的次數。
而且，由于過采樣引入的冗余和窗口處理函數的形狀，量化所致的誤差被證明可限制為最大誤差范圍。不同的窗口處理操作使得其他誤差測量優(yōu)于最大誤差。
根據本發(fā)明的方法可用于不同目的。首先，該方法有助于以提高下行鏈路容量的方式來優(yōu)化針對不同用戶終端的子載波分配。只有為移動臺帶來良好信道質量的子載波才被分配給該用戶終端。
第二，該方法提供一種信道質量的精確描述，其允許基站12以最佳方式分配傳輸功率(例如公知的注水算法(waterfillingalgorithm))，以降低總傳輸功率并進一步降低小區(qū)間干擾。
第三，該方法可與其他發(fā)明結合使用以描述信道質量，以此作為手段以與得到緊密控制的最大誤差的重構方法結合來降低信道系數的有效數量。
總而言之，根據本發(fā)明的方法能夠通過諸如自適應調制、子載波分配或功率控制之類的頻率選擇性資源分配算法來提升OFDM下行鏈路系統(tǒng)的性能。根據從用戶終端向基站報告的信道條件，該資源可以進行最優(yōu)地分布，從而實現最大吞吐量。
權利要求
1.一種在多載波無線通信系統(tǒng)的基站獲取信道質量信息的方法，其中所述多載波無線通信系統(tǒng)具有多個正交頻率子載波，所述方法包括步驟在所述多載波無線通信信道的用戶終端處測量信道頻率響應；以預定過采樣因子提取所述信道頻率響應的采樣；在信令信道上將所述采樣從所述用戶終端發(fā)送至所述基站；在時域中對接收到的采樣執(zhí)行窗口處理操作；在窗口處理操作之后，確定所述接收到的采樣的每個所述子載波的信道質量信息。
2.根據權利要求1的方法，其中通過預定次數的實數三角多項式來對所述信道頻率響應進行近似。
3.根據權利要求1的方法，其中通過小波來對所述信道頻率響應進行近似。
4.根據權利要求2的方法，其中利用基于最小平方的近似來計算所述實數三角多項式的系數。
5.根據權利要求1的方法，進一步包括步驟在所述信令信道上發(fā)送所述采樣之前對它們進行量化。
6.根據權利要求1的方法，其中所述基站確定所述過采樣因子并將該因子傳遞至所述用戶終端。
7.根據權利要求1的方法，其中所述窗口處理操作包括如果所述采樣位于第一域中，則將所述采樣與常量相乘；并且如果所述采樣位于所述域之外，則將所述采樣與線性函數相乘。
8.一種適于在多載波無線通信系統(tǒng)中使用的用戶終端，其中所述多載波無線通信系統(tǒng)具有多個正交頻率子載波，所述用戶終端包括用于在所述多載波無線通信信道的用戶終端處測量信道頻率響應的裝置；用于以預定過采樣因子在頻域中提取所述信道頻率響應的采樣的裝置；用于在信令信道上將所述采樣發(fā)送至基站的裝置。
9.一種適于在多載波無線通信系統(tǒng)中使用的基站，其中所述多載波無線通信系統(tǒng)具有多個正交頻率子載波，所述基站包括用于在信令信道上從用戶終端接收采樣的裝置；用于在時域中對所述接收到的采樣執(zhí)行窗口處理操作的裝置；用于將所述接收到的采樣變換回頻域的裝置；用于確定每個所述子載波的信道質量信息的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在多載波無線通信系統(tǒng)的基站獲取信道質量信息的方法，其中該多載波無線通信系統(tǒng)具有多個正交頻率子載波。根據本發(fā)明，該方法包括步驟在所述多載波無線通信信道的用戶終端測量信道頻率響應；以預定過采樣因子提取在頻域中表示的所信道頻率響應的采樣；在信令信道上將所述采樣從所述用戶終端發(fā)送至所述基站；在時域中對接收到的采樣執(zhí)行窗口處理操作；在窗口處理操作之后，通過所述接收到的采樣的頻域表示來確定每個所述子載波的信道質量信息。
文檔編號H04L1/12GK1980116SQ20061014650
公開日2007年6月13日 申請日期2006年11月14日 優(yōu)先權日2005年11月15日
發(fā)明者格哈德·文德爾, 周·錢, 斯蒂芬·卡明斯基, 哈約·巴克 申請人:阿爾卡特公司