專利名稱：空分復(fù)用和碼分復(fù)用的自適應(yīng)切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，尤其涉及用于時分同步碼分多址系統(tǒng)的 空分復(fù)用和碼分復(fù)用的自適應(yīng)切:談方法。
背景技術(shù)：
MIMO (多輸入多輸出)技術(shù)是近年來移動通信領(lǐng)域的熱門研 究領(lǐng)域，它的特征在于無線發(fā)射機和接收機都引入了多根天線。相
對于傳統(tǒng)的單專lr入單ilr出(siso)系統(tǒng)，MiMO系統(tǒng)通過空間分集 技術(shù)或者空間復(fù)用技術(shù)來獲得系統(tǒng)容量的極大提升。多輸入單輸出
(MISO)和單輸入多輸出(SIMO)是MIMO的兩種特殊形式，即 只在通信鏈路的一端采用多天線，另 一端仍然采用單天線。
現(xiàn)有TD-SCDMA(時分同步碼分多址)系統(tǒng)室內(nèi)覆蓋的主流方 案是采用多通道分布式覆蓋。以8通道分布式覆蓋為例(后續(xù)如不 做特殊說明則默認8通道)，基站節(jié)點B (Node B )采用8個獨立的 分布式通道，每個通道帶一組吸頂天線獨立覆蓋一定區(qū)域(例如辦 公樓一定樓層)，不同通道之間的只有很小的重疊覆蓋區(qū)域以保證覆 蓋連續(xù)(例如樓梯間)，而用戶終端(UE)普遍采用單天線，因此， 從Node B與小區(qū)內(nèi) 一個UE之間的通信鏈路來看，完全是SISO方 式。但是，只要在UE側(cè)增加一根獨立天線，再將NodeB側(cè)8通道 兩兩分成一組，組內(nèi)兩通道交叉混合覆蓋，即形成了 Node B與任r 一 UE之間的2 x 2 MIMO。
目前已經(jīng)相當成熟的MIMO空間復(fù)用4支術(shù)，利用不同天線^言道 的獨立性建立多個空間子信道來提高容量，這也就是著名的BLAST (貝爾實驗室空時分層)技術(shù)方案。理論上，空間復(fù)用方式的極限 容量是隨著天線數(shù)的抬升呈線性抬升，而非空間分集方式下的對數(shù) 抬升關(guān)系。TD-SCDMA系統(tǒng)的室內(nèi)覆蓋中應(yīng)用MIMO才支術(shù)尤其是 空間復(fù)用方案具備有利條件，這表現(xiàn)在室內(nèi)覆蓋鄰小區(qū)干擾很小， 幾乎不存在室外宏蜂窩多小區(qū)聯(lián)合檢測自由度的問題；室內(nèi)環(huán)境由 于反射散射眾多且角度擴展大，因此LOS (視距)徑絕對占優(yōu)的概 率小一些。
因此，在現(xiàn)有TD-SCDMA系統(tǒng)室內(nèi)覆蓋中應(yīng)用MIMO技術(shù)(尤 其是空間復(fù)用方式)將大大4是升上下4亍吞吐量。而TD-SCDMA系 統(tǒng)作為一種支持向后平滑演進的3G系統(tǒng)，對于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)吞吐量提 高的追求是永遠存在的。
但是，MIMO空間復(fù)用受空間信道的自由度影響，并非所有的 無線環(huán)境MIMO空間復(fù)用技術(shù)都能帶來預(yù)期的吞吐量提升。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述的一個或多個問題，本發(fā)明提出了用于時分同步 碼分多址系統(tǒng)的空分復(fù)用和碼分復(fù)用的自適應(yīng)切換方法，采用本發(fā) 明所述的方法可以避免單純空分復(fù)用MIMO方案在TD-SCDMA系 統(tǒng)中應(yīng)用時面臨的空間信道自由度缺失問題，以系統(tǒng)和>^更件架構(gòu)(尤 其在網(wǎng)絡(luò)側(cè))最小改動的代價，換取顯著的容量提高。
才艮據(jù)本發(fā)明的一種用于時分同步碼分多址系統(tǒng)的空分復(fù)用和碼 分復(fù)用的自適應(yīng)切換方法，其中，時分同步碼分多址系統(tǒng)中的用戶
終端具有兩個天線，節(jié)點B向用戶終端同時傳^r兩個傳iir塊并通過
不同的天線發(fā)射到用戶終端，自適應(yīng)切換方法包4舌以下步驟S102，
節(jié)點B對上行信道進行估計，并通過上行信道估計結(jié)果實時地評估
兩個傳輸塊的空間信道互相關(guān)性。S104,在空間信道互相關(guān)性大于 第一閾值的情況下，切換到碼分復(fù)用模式，在空間信道互相關(guān)性小 于第一閾值的情況下，進行吞吐量評估。S106,節(jié)點B才艮據(jù)用戶終 端反饋的空分復(fù)用模式或碼分復(fù)用模式的信道質(zhì)量指示分別估計空 分用戶模式和碼分復(fù)用模式的吞吐量，在空分復(fù)用模式的總吞吐量 比碼分復(fù)用模式的吞吐量高出第二閾值的情況下，切換到空分復(fù)用 模式，否則切換到碼分復(fù)用模式。S108，節(jié)點B通過下行控制信道 通知用戶終端隨后下行業(yè)務(wù)信道采用的復(fù)用方式及相關(guān)信息。
其中，在空分復(fù)用模式下，同時傳輸?shù)膬蓚€傳輸塊被映射到同 一組物理碼道上，并通過不同的天線發(fā)射出去。在碼分復(fù)用模式下， 同時傳輸?shù)膬蓚€傳輸塊被映射到兩組不同的物理碼道上，并通過不 同的天線發(fā)射出去。在空間復(fù)用方式和碼分復(fù)用方式下，對于任一 用戶終端，所有時隙的物理碼道資源的分配情況一致。
其中，通過以下方式分配訓(xùn)練序列在上4亍控制4言道，為用戶 終端的不同天線分配同一基本Midamble碼(中間訓(xùn)練序列)的不 同偏移或分配不同的基本Midamble碼。在下行高速業(yè)務(wù)信道，為 用于同 一用戶終端的同時傳輸?shù)膬蓚€傳輸塊分別分配同一基本 Midamble碼的不同偏移或分配不同的基本Midamble碼。在下行控 制信道，為節(jié)點B覆蓋的兩個通道分配同一基本Midamble碼的不 同偏移、同一基本Midamble碼的同一偏移、或分配不同的基本 Midamble碼。
在時分同步碼分多址系統(tǒng)中的用戶鄉(xiāng)冬端具有M個天線，節(jié)點B 向用戶終端同時傳輸M個傳輸塊并通過不同的天線發(fā)射到用戶終 端的情況下，其中，M為正整凄t，同時傳4敘的M個傳llT塊可以通過 以下至少一種方式傳輸空分復(fù)用方式和碼分復(fù)用方式。其中，通 過以下方式分配訓(xùn)練序列在上行控制信道，為用戶終端的不同天
線分配同一基本Midamble石馬的不同偏移或分配不同的基本 Midamble石馬。在下4亍高速業(yè)務(wù)信道，為用于同 一用戶終端的同時傳-輸?shù)膬蓚€傳輸塊分別分配同一基本Midamble石馬的不同偏移或分配 不同的基本Midamble碼。在下行控制信道，為節(jié)點B覆蓋的兩個 通道分配同 一基本Midamble碼的不同偏移、同 一基本Midamble碼 的同一偏移、或分配不同的基本Midamble碼。
其中，采用空分復(fù)用的最大傳輸塊個數(shù)小于或等于空間信道的 自由度。
通過本發(fā)明所述的方法避免了單純空分復(fù)用MIMO方案在 TD-SCDMA系統(tǒng)中應(yīng)用時面臨的空間信道自由度缺失問題，以系統(tǒng) 和硬件架構(gòu)(尤其在網(wǎng)絡(luò)側(cè))最小改動的代價，換取了顯著的容量提高。


此處所說明的附圖用來^是供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申 請的一部分，本發(fā)明的示意性實施例及其i兌明用于解釋本發(fā)明，并 不構(gòu)成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種用于時分同步碼分多址系統(tǒng)的空分復(fù) 用和碼分復(fù)用的自適應(yīng)切4灸方法的流禾呈圖2為根據(jù)本發(fā)明的TD-SCDMA室內(nèi)MIMO系統(tǒng)空分復(fù)用才莫 式發(fā)射機示意圖3為根據(jù)本發(fā)明的TD-SCDMA室內(nèi)MIMO系統(tǒng)碼分復(fù)用模 式發(fā)射4幾示意圖；以及
圖4為根據(jù)本發(fā)明的空分復(fù)用與碼分復(fù)用自適應(yīng)切換判決流程圖。
具體實施例方式
下面參考附圖，詳細"i兌明本發(fā)明的具體實施方式
。
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種用于時分同步碼分多址系統(tǒng)的空分復(fù) 用和碼分復(fù)用的自適應(yīng)切換方法的流程圖。其中，系統(tǒng)中的用戶終 端具有兩個天線，節(jié)點B向用戶終端同時傳輸兩個傳輸塊并通過不 同的天線發(fā)射到用戶終端，如圖1所示，該自適應(yīng)切換方法包括以 下步驟
S102，節(jié)點B對上行信道進行估計，并通過上行信道估計結(jié)果 實時地評估兩個傳輸塊的空間信道互相關(guān)性。
S104，在空間信道互相關(guān)性大于第一閾值的情況下，切換到碼 分復(fù)用模式，在空間信道互相關(guān)性小于第一閾值的情況下，進行吞 吐量評估。
S106,節(jié)點B根據(jù)用戶終端反饋的空分復(fù)用模式或碼分復(fù)用模 式的信道質(zhì)量指示分別估計空分用戶模式和碼分復(fù)用模式的吞吐 量，在空分復(fù)用模式的總吞吐量比碼分復(fù)用模式的吞吐量高出第二 閾值的情況下，切換到空分復(fù)用模式，否則切換到碼分復(fù)用模式。
S108，節(jié)點B通過下行控制信道通知用戶終端隨后下行業(yè)務(wù)信 道采用的復(fù)用方式及相關(guān)信息。其中，相關(guān)信息包括主輔傳輸塊 大小、調(diào)制方式、時隙碼道分配等必要信息。
其中，下行高速業(yè)務(wù)信道始終采用雙流才莫式，即Node B向UE 同時傳輸兩個傳輸塊，這兩個傳輸塊可以采用空分復(fù)用方式進行傳 輸，也可以采用碼分復(fù)用方式進行傳輸。
其中，在空分復(fù)用模式下，同時傳輸?shù)膬蓚€傳輸塊被映射到同 一組物理碼道上，并通過不同的天線發(fā)射出去。在碼分復(fù)用才莫式下， 同時傳輸?shù)膬蓚€傳輸塊-故映射到兩組不同的物理碼道上，并通過不 同的天線發(fā)射出去。在空間復(fù)用方式和碼分復(fù)用方式下，對于任一 用戶終端，所有時隙的物理碼道資源的分配情況一致。
其中，通過以下方式分配訓(xùn)練序列在上4亍控制信道，為用戶 纟冬端的不同天線分配同一基本Midamble石馬的不同偏移或分配不同 的基本Midamble碼。在下行高速業(yè)務(wù)信道，為用于同一用戶終端 的同時傳輸?shù)膬蓚€傳輸塊分別分配同 一基本Midamble碼的不同偏 移或分配不同的基本Midamble碼。在下行控制信道，為節(jié)點B覆 蓋的兩個通道分配同一基本Midamble碼的不同偏移、同 一基本 Midamble碼的同 一偏移、或分配不同的基本Midamble石馬。
其中，當擴展到UE獨立天線數(shù)大于2的情況時，系統(tǒng)側(cè)混合共 同覆蓋的獨立通道個數(shù)也要于UE獨立天線的個數(shù)一致。
以下為根據(jù)本發(fā)明 一個實施例的UE側(cè)M才艮獨立天線并且系統(tǒng) 側(cè)M個同覆蓋通道形成的M x M MIMO擴展架構(gòu)的自適應(yīng)切換方法。
其中，下行高速業(yè)務(wù)信道始終采用M流才莫式，同時傳輸?shù)腗 個傳輸塊既可以完全采用空分復(fù)用方式或者碼分復(fù)用方式，也可以 采用混合空分、碼分復(fù)用的方式；
M>2時一個混合空分、碼分復(fù)用方式的例子當M=3時，傳 輸塊1和傳輸塊2采用碼分方式，各映射到一組不同的物理碼道上
同時在兩個通道上進行發(fā)射；傳輸塊3與前兩個傳輸塊采用空分方 式，即傳輸塊3映射到對應(yīng)傳輸塊1和傳輸塊2的所有碼道，但只 在第三個通道上進行發(fā)射；
其中，訓(xùn)練序列的分配原則和2 x 2 MIMO類似。對于上4亍控 制信道，不同發(fā)射天線分配不同的Midamble偏移；對于下行高速 分組業(yè)務(wù)信道，每個傳輸塊分配一個Midamble偏移；對于下4行控 制信道，M根發(fā)射通道可以分配相同的Midamble偏移，也可以分 配不同的偏移；
其中，Node B根據(jù)如下準則自適應(yīng)的判定能夠進行空分復(fù)用的 最大傳輸塊個數(shù)N，余下的M-N個傳輸塊與上述N個傳輸塊采用 碼分復(fù)用的方式N不超過空間信道的自由度，即N不超過空間信 道自相關(guān)矩陣的有效秩(記為Rank );采用N個傳輸塊(N<=Rank ) 空分復(fù)用、M-N個傳輸塊碼分復(fù)用后總吞吐量最大。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的TD-SCDMA室內(nèi)MIMO系統(tǒng)空分復(fù)用模 式發(fā)射才幾示意圖。圖3為沖艮據(jù)本發(fā)明的TD-SCDMA室內(nèi)MIMO系 統(tǒng)碼分復(fù)用模式發(fā)射機示意圖。
另外，本發(fā)明的思想并不僅僅局限在室內(nèi)覆蓋的應(yīng)用范圍，還 可以延伸到室外分布式覆蓋場景中去。
以下為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的以TD-SCDMA系統(tǒng)下行高 速業(yè)務(wù)信道的2x2 MIMO為實例的自適應(yīng)切:換方法，如圖4所示， 該方法包i舌以下步頭f:
Node B通過對上行控制信道進行信道估計，獲耳又UE側(cè)不同發(fā) 射天線的信道沖擊響應(yīng)，并構(gòu)成如下格式的空時信道沖擊響應(yīng)矩陣 <formula>formula see original document page 12</formula>(1 )
其中，列向量11 '中的i表示UE天線索引，j表示NodeB天線
索引；
計算2x2空間信道相關(guān)矩陣(S402 )
<formula>formula see original document page 12</formula>(2)
計算空間信道相關(guān)系數(shù)(S404)
<formula>formula see original document page 12</formula>(3)
如果空間信道相關(guān)系It P大于某 一預(yù)定門限(S406 )，則確定為 碼分復(fù)用模式(S408),否則進行后續(xù)基于吞吐量指標的判決；
Node B通過上4于控制信道獲取碼分復(fù)用才莫式下主輔傳輸塊對 應(yīng)的CQI (Channel Quality Indication信道質(zhì)量指示)，4爭換為對應(yīng)
瓦
的單碼道載干比(Ec/M0)s1和(Ec/M0)s2,并進而預(yù)測空分復(fù)用才莫式下主輔傳
輸塊對應(yīng)單碼道載干比、W。人i和^"A";或者Node B通過上4于控制 信道獲取空分復(fù)用模式下主輔傳輸塊各自對應(yīng)的CQI,轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的單碼道載干比(Ec/M0)s1和(Ec/M0)s2，并進而預(yù)測石馬分復(fù)用才莫式下主輔傳
瓦
輸塊對應(yīng)單碼道載干比、H和[Ec/No]c1和[Ec/No]c2其中反饋CQI到載干比 Ec/No的轉(zhuǎn)換可以通過查表進ff;而空分復(fù)用與碼分復(fù)用方式單碼 道載干比之間的轉(zhuǎn)算基于如下公式
<formula>formula see original document page 13</formula>(4)
<formula>formula see original document page 13</formula>(5)
其中《為空分復(fù)用方式下的總物理碼道數(shù)，K1與K2分別為碼分
復(fù)用方式下主輔傳輸塊占用的物理碼道數(shù)，滿足K=K1+K2;
根據(jù)上述空分復(fù)用和碼分復(fù)用模式下的單碼道載干比并結(jié)合時 隙碼道資源分配信息分別預(yù)測兩者的吞吐量，如果空分復(fù)用才莫式的 吞吐量比碼分復(fù)用模式高出一定程度，則當前時刻采用空分復(fù)用模
式(S410 S414);否則采用碼分復(fù)用沖莫式(S408 );
對于空間復(fù)用方式，同時傳輸?shù)膬蓚€傳輸塊被映射到同 一組物 理碼道上，然后分別從不同的天線發(fā)射出去；對于碼分復(fù)用方式， 同時傳輸?shù)膬蓚€傳輸塊各自凈皮映射到一組不同的物理碼道上，然后 分別從不同的天線發(fā)射出去；
注意，如果上行控制信道反饋的最新CQI信息距離實際調(diào)度判 決時刻有很長的延時(例如物理時序上已經(jīng)相隔數(shù)個子幀)，則可以
對上述空間相關(guān)矩陣Rw以及載干比參數(shù)進行平滑，以獲取更平穩(wěn)的 空間信道相關(guān)特性及吞吐量信息。
通過本發(fā)明所述的方法避免了單純空分復(fù)用MIMO方案在 TD-SCDMA系統(tǒng)中應(yīng)用時面臨的空間信道自由度缺失問題，以系統(tǒng) 和硬件架構(gòu)(尤其在網(wǎng)絡(luò)側(cè))最小改動的代價，換取了顯著的容量提高。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等， 均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種用于時分同步碼分多址系統(tǒng)的空分復(fù)用和碼分復(fù)用的自適應(yīng)切換方法，其特征在于，所述系統(tǒng)中的用戶終端具有兩個天線，節(jié)點B向用戶終端同時傳輸兩個傳輸塊并通過不同的天線發(fā)射到所述用戶終端，所述自適應(yīng)切換方法包括以下步驟S 1 02，所述節(jié)點B對上行信道進行估計，并通過上行信道估計結(jié)果實時地評估所述兩個傳輸塊的空間信道互相關(guān)性；S 1 04，在所述空間信道互相關(guān)性大于第一閾值的情況下，切換到碼分復(fù)用模式，在所述空間信道互相關(guān)性小于第一閾值的情況下，進行吞吐量評估；S106，所述節(jié)點B根據(jù)所述用戶終端反饋的空分復(fù)用模式或碼分復(fù)用模式的信道質(zhì)量指示分別估計所述空分用戶模式和所述碼分復(fù)用模式的吞吐量，在所述空分復(fù)用模式的總吞吐量比所述碼分復(fù)用模式的吞吐量高出第二閾值的情況下，切換到空分復(fù)用模式，否則切換到碼分復(fù)用模式；以及S108，所述節(jié)點B通過下行控制信道通知所述用戶終端隨后下行業(yè)務(wù)信道采用的復(fù)用方式及相關(guān)信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)切換方法，其特征在于，在所述 空分復(fù)用模式下，同時傳輸?shù)膬蓚€傳輸塊被映射到同 一組物理 碼道上，并通過不同的天線發(fā)射出去。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)切換方法，其特征在于，在所述 碼分復(fù)用模式下，同時傳輸?shù)膬蓚€傳輸塊被映射到兩組不同的 物理碼道上，并通過不同的天線發(fā)射出去。
4. 才艮據(jù)權(quán)利要求2或3所述的自適應(yīng)切換方法，其特征在于，在 所述空間復(fù)用方式和所述碼分復(fù)用方式下，對于任一用戶終 端，所有時隙的物理石馬道資源的分配情況一致。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的自適應(yīng)切換方法，其特征在于，通過以 下方式分配訓(xùn)練序列在上行控制信道，為所述用戶終端的不同天線分配同 一基 本中間訓(xùn)練序列的不同偏移或分配不同的基本中間訓(xùn)練序列；在下行高速業(yè)務(wù)信道，為用于同 一用戶終端的同時傳輸?shù)?兩個傳IIT塊分別分配同 一基本中間訓(xùn)練序列的不同偏移或分 西己不同的基本中間訓(xùn)練序列；以及在下行控制信道，為所述節(jié)點B覆蓋的兩個通道分配同 一基本中間訓(xùn)練序列的不同偏移、同 一基本中間訓(xùn)練序列的同 一偏移、或分配不同的基本中間訓(xùn)練序列。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)切換方法，其特征在于，在所述 系統(tǒng)中的用戶終端具有M個天線，節(jié)點B向用戶終端同時傳 輸M個傳輸塊并通過不同的天線發(fā)射到所述用戶終端的情況 下，其中，M為正整H同時傳IIT的所述M個傳iir塊通過以 下至少一種方式傳輸空分復(fù)用方式和碼分復(fù)用方式。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的自適應(yīng)切換方法，其特征在于，通過以 下方式分配訓(xùn)練序列在上行控制信道，為所述用戶終端的不同天線分配同 一基 本中間訓(xùn)練序列的不同偏移或分配不同的基本中間訓(xùn)練序列；在下行高速業(yè)務(wù)信道，為用于同 一用戶終端的同時傳輸?shù)?M個傳llr塊分別分配同 一基本中間訓(xùn)練序列的不同偏移或分 配不同的基本中間訓(xùn)練序列；以及 在下行控制信道，為所述節(jié)點B覆蓋的兩個通道分配同 一基本中間訓(xùn)練序列的不同偏移、同 一基本中間訓(xùn)練序列的同 一偏移、或分配不同的基本中間訓(xùn)練序列。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的自適應(yīng)切換方法，其特征在于，采用空 分復(fù)用的最大傳輸塊個數(shù)小于或等于空間信道的自由度。
全文摘要
本發(fā)明提出了用于時分同步碼分多址系統(tǒng)的空分復(fù)用和碼分復(fù)用的自適應(yīng)切換方法，其中的一種方法包括S102，節(jié)點B對上行信道進行估計，并通過估計結(jié)果實時地評估兩個傳輸塊的空間信道互相關(guān)性。S104，在空間信道互相關(guān)性大于第一閾值時切換到碼分復(fù)用模式，在空間信道互相關(guān)性小于第一閾值時進行吞吐量評估。S106，節(jié)點B根據(jù)用戶終端反饋的空分復(fù)用模式或碼分復(fù)用模式的信道質(zhì)量指示分別估計空分用戶模式和碼分復(fù)用模式的吞吐量，在空分復(fù)用模式的總吞吐量比碼分復(fù)用模式的吞吐量高出第二閾值時切換到空分復(fù)用模式，否則切換到碼分復(fù)用模式。S108，節(jié)點B通過下行控制信道通知用戶終端隨后下行業(yè)務(wù)信道采用的復(fù)用方式及相關(guān)信息。
文檔編號H04B7/216GK101364832SQ20071013756
公開日2009年2月11日 申請日期2007年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月8日
發(fā)明者張銀成, 海 江, 鵬 耿, 肖煉斌 申請人:中興通訊股份有限公司