移動無線通信系統的運行方法和為此使用的站的製作方法

2023-05-30 02:12:16

專利名稱：移動無線通信系統的運行方法和為此使用的站的製作方法
技術領域：
本發明涉及移動無線通信系統的運行方法以及適用於實施該方法的用戶站和基站。
在例如像UMTS系統這樣的移動無線通信系統中，為了充分利用空間分集在一個基站使用多個天線。為在各基站的專用信道上傳輸數據，利用各自不同的加權因子加權天線。加權因子通常是由數值分量和相位分量構成的複數。一組同時用於專用信道的加權因子也稱為加權矢量。通過加權，為覆蓋區中的每個用戶站在各自移動無線站位置的方向上產生反射波瓣(波束形成或者射束形成)。
為了能夠對專用信道上傳輸的有效數據符號正確解碼，用戶站需要至少說明信道上出現相移的信道估計。這種信道估計按傳統方法是通過在專用信道上發送用戶站已知的導頻比特加以實施，從而用戶站可以通過將接收的導頻比特符號相位與期望相位進行比較確定信道相移。
本發明的第一優選應用是，在使用天線分集的移動無線通信系統中，估計從基站到用戶站的下行鏈路傳輸的專用信道。
藉助專用信道導頻比特(以下也稱為專用導頻比特)進行信道估計按傳統方法質量差且噪聲強，因為專用導頻比特與其他信道一樣，要選擇儘可能低的功率發射，目的是將該專用信道對不確定的其他用戶站的幹擾降到最低限度。
特別是在CDMA系統中公知，為進行信道估計，從基站發射的公用導頻信號為與專用導頻比特同樣預先確定的信號。這些信號不加權發射，因此在基站提供的所有移動無線覆蓋區(或在扇區化基站情況下提供的單元扇區)內均可接收。因為這些公用導頻信號包括對該單元區域內所有移動站有用的信息，所以要忍受利用專用信道的公用導頻信號可能出現的幹擾。因此，公用導頻信號採用高於專用導頻比特的功率發射並允許進行質量更好的估計。但是用戶站為公用信道獲取的估計並非毫無問題地可以在專用信道上傳輸，因為按照所使用的加權矢量，公用和專用信道從基站的各個天線發射所利用的相對相位是不同的。如果用戶站了解所使用的加權矢量，它可以從公用信道的估計中計算出專用信道的估計。但這種了解只有在採用所謂閉環射束形成的系統內才會產生，在該系統中，用戶站了解基站所要使用的加權矢量，因為這是它們自己選擇的並由基站預先規定。然而，如果由於傳輸中斷，用戶站不能接收基站的公用導頻比特或者不能傳輸所選擇的加權矢量，或者如果在閉環射束形成的初始化時，用戶站還來不及由基站預先規定加權矢量的話，用戶站仍無法了解。在基站選擇加權矢量的開環系統情況下，計算通常是不可能的。
本發明的另一優選應用是，控制移動無線通信系統中的射束形成，其中，基站藉助用戶站提供的短期反饋信息，從大量長期加權矢量中，選擇出或者線性組合用於下行鏈路射束形成的短期加權矢量。這種系統例如申請人於2000年7月4日提交的官方檔案號為10032426.6的專利申請中有所介紹。
這類傳統系統是將長期加權矢量分別由用戶站確定並傳輸到基站。無論是短期反饋信息還是長期加權矢量，用於傳輸可供支配的傳輸容量局限在上行鏈路信號的每時隙總計一比特上。為了使射束形成能夠與快速衰落快速配合，必須頻繁傳輸短期反饋信息；可是如果必須向基站傳輸新的長期加權矢量，這些信息仍將受阻或者反應更緩慢。
此外，這種系統中要求該系統的每個用戶站能夠確定長期加權矢量，從而增加了用戶站的複雜程度。
本發明的任務在於，提供一種移動無線通信系統運行的方法，該方法為此創造了下列前提，一方面，即使在閉環射束形成的上述特殊情況下以及開環射束形成的情況下，均能對下行鏈路傳輸的專用信道進行質量與可估計的公用信道基本相同的估計，而無需忍受例如由於提高發射功率或者類似方法對其他用戶站由此增強的幹擾，和/或者在更新長期加權矢量時，也允許對下行鏈路射束形成進行一如既往的靈活控制。
該任務由此得以實現，即在依據本發明的方法中，基站向用戶站傳輸詳細說明用於專用信道射束形成的加權矢量的信息。
如果該信息詳細說明了分別作為由基站所使用的下一個加權矢量，那麼可以使用戶站在本發明的第一應用範圍內，從藉助詳細說明的加權矢量的公用信道估計中，計算出用戶站上專用信道的第一估計。
為此需要補充的是，第二估計可以傳統的方式通過在專用信道上的測量獲得，並通過求均值或者第一和第二估計其他計算上的結合計算出最終的估計。
確定所使用的加權矢量可以在基站上完成，這種情況稱為開環射束形成。
依據目的，基站以離散方式傳輸關於所使用的加權矢量的信息，在例如基站使用兩個天線的UMTS系統的這種系統情況下，例如是以三比特字的方式，其中兩個比特分別說明分配給兩個天線的加權因子之間的相位差，一個比特說明它們的數量比。
為避免傳輸錯誤，基站適當地採用糾錯碼編碼傳輸詳細說明加權矢量的信息。這一點可以更簡單的方式由此實現，即在高於比特層的OSI-分層模型的層面上傳輸信息。
也可以基站本身不獲得詳細說明加權矢量的信息，而是首先從用戶站接收詳細說明所要使用的加權矢量的信息，並將從中得出的信息反向傳輸給用戶站。這種方案特別是在採用所謂閉環射束形成的系統中可使用。
在這種情況下，從基站向用戶站反向傳輸信息的作用，主要是證實基站準確接收到了事先由用戶站發送的，詳細說明所要使用的加權矢量的信息。為此目的，向用戶站的信息反向傳輸使用比接收該信息更粗略的離散就足夠了。但在其他情況下，正像下面還要完成的那樣，更精細的離散是有利的。
也可以設想，用戶站向基站傳輸詳細說明加權矢量的信息，該加權矢量允許基站以最大可能的接收場強接收專用信道，但基站不是精確地使用詳細說明的加權矢量，而是首先對該加權矢量進行校正，將這樣獲得的校正過的加權矢量用於射束形成，因此從基站傳輸到用戶站的信息與該校正過的加權矢量相關。具有優點的是，這種校正特別是可以用於降低對未確定專用信道的第二用戶站的幹擾。因為基站也了解對第二用戶站所要使用的加權矢量，所以基站能夠以這種方式對加權矢量進行校正，即在未確定專用信道的第二用戶站上專用信道的接收場強，相對沒有校正的情況下明顯降低，同時在確定信道的用戶站上基本上較小範圍降低。
在開環系統中，基站藉助它在從用戶站接收的上行鏈路信號上實施的測量確定加權矢量。在這裡，適當地可以首先對從這種測量中推導出的加權矢量進行校正，然後將與校正矢量相關的信息傳輸到用戶站。
依據本發明的另一構成，由此保證了解用戶站上的加權矢量，即用戶站自己藉助在下行鏈路信號上實施的測量確定基站所要使用的加權矢量，向基站傳輸詳細說明基站所要使用的加權矢量的信息，然後將這樣確定的加權矢量用於估計專用信道，也就是說，在估計專用信道時以此為出發點，即基站實際上已經利用確定的加權矢量形成了專用信道。這個意思是說，用戶站直接藉助自己選擇的加權矢量完成信道估計，然後交給基站。從基站到用戶站反向傳輸詳細說明加權矢量的信息在這種情況下原則上是不必要的，但是可以作為基站正確接收的驗證。
當然，當基站沒有接收到用戶站詳細說明要使用的加權矢量的信息時，基站自動確定一個加權矢量，並將詳細說明該確定的加權矢量的信息傳輸到用戶站。這種方式在閉環模式下射束形成的初始化時特別有益，也就是在這種情況下，雖然基站必須加權發射專用信道，但是用戶站還沒有得到關於所要使用的加權矢量的信息，或者在UMTS系統的所謂壓縮模式下，從用戶站到基站的上行鏈路信號暫時中斷，基站出於這一原因沒有接收到用戶站詳細說明所要使用的加權矢量的信息。
在本發明的第二應用中，從基站向用戶站傳輸的，詳細說明加權矢量的信息，涉及基站藉助用戶站的上行鏈路信號確定的(在可能多個中的)一個加權矢量的詳細說明。與衰落效應方面具有很大作用並因此在頻分雙工系統中僅限於在基站上確定的短期反饋信息相反，這些加權矢量亦可以在基站上測量，它本身帶來的優點是，不必在每個終端上設備上存在用於此目的的測量裝置。用戶站因此可以輕巧，簡單和價格便宜。在基站上可以使用用於確定多路復用系統中多個用戶站的長期加權矢量的測量裝置。
從下面關於附圖的實施例的介紹得出本發明的其他特徵和優點。其中

圖1示出可使用本發明的無線通信系統的方框圖；圖2示出圖1無線通信系統的一基站發射機級的方框圖；圖3示出依據本發明第一構成由基站和用戶站實施的方法步驟的示意圖；和圖4示出在基站對加權矢量進行校正情況下兩個專用信道定向的方向特性曲線；圖5示出與圖3和4相關所述方法的進一步構成；圖6示出依據本發明第二構成方法步驟的示意圖；圖7示出圖6所示方法的進一步構成；和圖8示出依據本發明第三構成由基站和用戶站實施的方法步驟的示意圖。
圖1示出可使用本發明的無線通信系統的結構。該系統由大量彼此連接或通向固定網PSTN的移動交換中MSC組成。此外，這些移動交換中心MSC與各自至少一個基站控制器BSC連接。每個基站控制器BSC可以再連接到至少一個基站BS。這樣一個基站BS可以通過一個無線接口建立到用戶站MS的通信連接。基站裝備有包括多個天線的天線裝置，在這裡包含兩個天線A1，A2。該天線A1，A2由基站BS提供由大量分量組成的下行鏈路信號。一組這些分量為所謂的專用信道，各自傳輸對各用戶站MS確定的符號。可以設想將專用信道劃分為有效數據信道，在該信道上傳輸為所分配的用戶站確定的有效數據，以及導頻比特信道(UMTS系統中的專用導頻信道DPCH)，在該信道上傳輸用戶站MS已知的一系列導頻比特。
如圖2所示，基站發射機級中的有效數據信道和專用導頻比特信道DPCH的符號，分別在乘法器M1，M2中與加權矢量W的係數w1，w2相乘；按照這種方式，天線A1，A2發射的信號具有相移和振幅比的特徵，這導致專用信道在無線路徑上定向傳播。
乘法器M1，M2的輸出信號分別通過加法器S1，S2，通過該加法器，公用導頻比特信道CPICH的導頻比特序列CPICH1，CPICH2被輸送到天線A1，A2。同時發射的導頻比特序列CPICH1，CPICH2彼此正交，並在無線覆蓋區內無定向傳播。因為無線覆蓋區內的所有用戶站應可接收導頻比特序列，所以它們通常以高於專用信道的功率進行發射。
不言而喻，發射部分也可以如圖2虛線所示包括多於兩個天線，向這些天線提供各自不同的公用導頻比特序列和加權的下行鏈路信號。
公用導頻比特序列的正交性允許用戶站以本身公知的方式，對接收信號中不同的導頻比特序列CPICH1，CPICH2部分進行分離，並為每個序列單獨實施信道估計。該估計說明從天線A1或A2到用戶站MS傳輸信道上的衰減和相移。由於導頻比特信道CPICH的發射功率相當高，該信道估計可以具有較好的精確度。
在本說明中，絕大部分在基站側簡化為2個天線。然而，如果使用多於2個天線，即使在所述的各個方案中並未明確提及，本發明仍可以同樣的方式應用。下面實施依據本發明的方法在使用多個天線比較少天線情況下更為有效的幾個方案。
圖3示出依據本發明的方法在具有基於下行鏈路射束形成的移動無線通信系統中的過程。基於下行鏈路射束形成的意思是說，用戶站MS藉助周期性在下行鏈路信號上實施的測量分別確定加權矢量W，如果基站使用該加權矢量的話，它會以最大接收功率接收下行鏈路信號，並且用戶站向基站傳輸詳細說明該確定加權矢量W的反饋信息。
這些方法步驟通過圖3曲線圖的步驟1-4示出。在步驟1中，基站向其無線覆蓋區內的所有用戶站MS發射公用導頻信號CPICH。因為基站的每個天線A1，A2的共用導頻信號不同，所以用戶站MS能夠將所接收的導頻信號拆分為兩個天線A1，A2的量值CPICH1，CPICH2，並對每個天線單獨實施信道估計。藉助這些信道估計，在步驟3中確定最佳相差和也許還有要求的振幅比，如果該相位差處於天線A1，A2發射的信號之間，便會導致在用戶站MS上同相位重疊。
在UMTS標準中確定了採用基於下行鏈路射束形成的兩種運行狀態，一種稱為閉環模式1，其中，兩個天線所發射的信號的相位僅規定帶有π/2解析度，一種就是所謂的閉環模式2，其中，規定相對相位帶有π/4解析度，而且可以選擇天線信號的兩個不同的振幅比。
在步驟4中，將關於用戶站MS確定的加權矢量的信息傳輸到基站BS。該信息在閉環模式1中包括2比特，在閉環模式2中包括4比特，並與此相應在2個或4個時隙上分布傳輸。相位差和振幅比只要不是一開始就以相應的解析度進行測量，它們就由用戶站MS理解為以所述信息表示的值。
基站BS這樣了解了所有加權矢量W，這些加權矢量與用戶站MS期望提供給它的有所不同。適當地，不是對每個用戶站MS準確使用由該用戶站確定的並通過步驟4中傳輸的信息詳細說明的加權矢量W，而是首先在步驟5中對加權矢量進行校正。後面還要對這種選擇性步驟的前提條件和實施進行詳細介紹。
在步驟6中，基站向每個用戶站傳輸確定加權矢量W′的信息，基站然後為這些用戶站MS的專用下行鏈路信道加權使用該加權矢量。如果沒有實施步驟5，則W＇＝W，而且步驟6的作用僅在於向該用戶站MS證實，基站準確接收到了在步驟4中傳輸的信息。
在了解基站將使用加權矢量W＇的情況下，用戶站MS在步驟7中，從步驟2中為每個天線獲得的相移、衰減值和加權矢量W′中，計算出專用信道的第一信道估計。藉助在步驟8中採用加權矢量W＇加權發射的專用導頻比特信道DPCH，用戶站MS在步驟9中對該專用信道進行第二信道估計。因為這種信道估計為現有技術，所以在這裡對其實施無需贅述。
在步驟10中，通過將步驟7中和所獲得的估計結果求均值得到最終的信道估計。該信道估計在步驟11中用於估計在專用信道上傳輸的有效數據。在此方面符合目的，兩個信道估計根據其質量求均值，由此一般會導致基於公用導頻的信道估計加權大於基於專用導頻比特信道DPCH的信道估計。
該方法可以通刪除步驟9和10加以簡化；在這種情況下，有效數據的估計僅在步驟7中獲得的信道估計的基礎上進行。
該方法的另一變化涉及在步驟7中用於信道計算的加權矢量。不言而喻，該加權矢量也可以是本來由用戶站確定的加權矢量W，與上述方法的偏差僅在於，如果在步驟4或者6中信息傳輸時出現了差錯，那麼利用在步驟6中向用戶站MS傳輸的信息詳細說明的矢量W′與加權矢量W不再相同。
在UMTS系統中，步驟4中傳輸反饋信息可供使用的為每時隙一比特的帶寬極其有限，而在步驟6中可以為反向傳輸提供更大的帶寬。因此，按照該方法的進一步構成，在步驟6中，詳細說明矢量W′的信息採用糾錯碼編碼傳輸，該糾錯碼編碼可以使用戶站MS識別並可能消除傳輸差錯。這一點例如可以簡單的方式加以實現，方法是在步驟6中，將該信息在高於比特層的OSI-分層模型的平面上傳輸。
為將步驟6中用於傳輸信息所需的帶寬保持在較小程度，按照另一進一步構成，該信息採用比在步驟4中用戶站提供的反饋信息更小的解析度詳細說明加權矢量。也就是說，採用在步驟6中傳輸的信息可詳細說明的加權矢量W＇的量，是用戶站可以確定的可能的加權矢量W的一個分量。這一點符合目的特別適用於下列情況，即用戶站藉助其本來確定的加權矢量W計算出第一信道估計，並傳輸僅具有證實接收意義的詳細說明矢量W＇的信息。
現在藉助圖4介紹步驟5中在基站BS上校正用戶站MS確定的加權矢量W。該圖示意示出兩個用戶站MS1，MS2與一個採用雙向通信的基站BS相關的地理位置。每個用戶站MS1，MS2這樣確定基站在發射專用信道時所要使用的加權矢量W1或W2，使其產生方向特性曲線，在相關的用戶站MS1或MS2方向以最大強度發射該方向特性曲線。這些方向特性曲線在圖中作為虛線橢圓示出，為簡化起見採用與其相應的加權矢量相同的符號W1，W2標註。與用戶站MS1，MS2的不同距離相應，基站BS在下行鏈路需要兩個不同的發射功率，由不同大小的橢圓W1，W2象徵性表示。因為這兩個用戶站MS1、MS2與基站僅張開一個很小的角度，所以實現了為較遠的用戶站MS1確定的專用信道，如果該信道利用W1加權發射的話，距離近的用戶站MS2以高於其自身專用信道的場強發射，如橢圓W2所示。這會導致用戶站MS1的專用信道對站MS2接收產生嚴重幹擾。為了避免這種情況，基站BS將加權矢量W1校正為W1′，相當於相對於W1略微扭轉的發射特性曲線。用戶站MS1上接收場強由此產生的減弱相當小；站MS2上為MS1確定的專用信道的接收場強的減弱相對較大。只有通過校正才能使MS1在站MS2上專用信道的接收場強小於其本身專用信道的接收場強。
校正的具體方式可以按照不同的方式實施，並也有用於此目的不同的優化標準。例如，可以對各自移動站位置上接收的信噪比進行優化，或者優化所有移動站需要時加權的平均信噪比。在極端情況下，也可以包括其它覆蓋區的移動站，對於這些移動站來說，通過規定覆蓋區信號的射束形成當然可以將幹擾降到最低限度。如果移動站的數量相當小，甚至可以實現這樣發射為一個確定的移動站確定的信號，使其他移動站的位置上根本沒有幹擾出現(所謂零噪聲)。在此方面，這種方法在數值上形成對加權矢量並非沒有意義的校正。在這裡不再介紹其他校正算法，但它們同樣可在本發明的範圍內使用。
通過確定某一專用信道的移動站的信號結構上的重疊可以達到的射束形成得益，在最大值範圍內對加權矢量的較小變化相當不敏感，正如已經介紹的那樣，從而可以對這種優化的加權矢量進行相當粗略的離散，具體地說，在步驟4中詳細說明這種加權矢量的信息可以更粗略的離散進行傳輸。而這一點並不適用於抑制其他移動站的信號，特別是在要將幹擾完全抑制的情況下。其原因在於，在最大值的範圍典型的作用相當穩定，而在零位範圍內它表現出非常大的相對變化。因此，在對加權矢量進行校正的情況下有利的是，為向移動無線站傳輸詳細說明加權矢量的信息(步驟6)，可以使用較精細的離散，特別是需要時可以使用比它們從移動站向基站傳輸信息時所使用的離散更精細的離散。
不難看出，基站的輻射特性曲線越窄，也就是說，一個基站上用於射束形成的天線數量越大，這種校正的意義越大。此外，隨著使用天線數量的增加，抑制對其它移動站的幹擾更為有效。
依據進一步構成，如圖5所示那樣，校正步驟5前面連接複查5-1，複查在步驟4中是否正確接收到了信息。只有在是的情況下，才能對通過該信息所詳細說明的加權矢量進行校正(步驟5)。否則，基站BS檢查是否從專用信道更早的時隙中在基站BS上儲存了過時的加權矢量Wi_1。如果是，那麼該矢量Wi_1更新作為加權矢量使用(步驟5-3)。如果射束形成還沒有正確初始化並且不存在矢量Wi_1，基站將使用一個默認的加權矢量W(0)(步驟5-4)。
圖6以與圖3相似的視圖示出本發明在採用基於上行鏈路射束形成的移動無線通信系統中的應用。基於上行鏈路射束形成的基礎是，藉助用戶站MS發射的上行鏈路信號(步驟11)，基站BS確定加權矢量W(步驟12)。
這種系統的例子是FDD模式中的UMTS系統。加權矢量W的確定在這裡藉助對每個天線單獨實施的從用戶站MS到相關天線無線信道的信道估計完成。因為在FDD模式中上行鏈路和下行鏈路的頻率不同，所以在這裡，在將上行鏈路上獲得的估計結果用於下行鏈路的射束形成之前，要求將為上行鏈路測量的相移換算成下行鏈路的相移。只有在上行鏈路信號和下行鏈路信號使用相同頻率的情況下，例如在時分雙工模式(TDD)中，在上行鏈路信道上獲得的估計才能同樣傳輸到下行鏈路信道上。
步驟13與圖3中的步驟1，2相同，用於通過基站BS發射公用導頻比特信道CPICH和通過用戶站MS為基站的每個天線A1、A2射信道估計14。
確定基站BS上的加權矢量W可以僅藉助那種確定加權矢量W的用戶站MS的上行鏈路信道估計完成，但也可以如關於圖4介紹的那樣，基站在了解其他用戶站所要使用的加權矢量的情況下實施加權矢量W的校正。
詳細說明按照這種方式確定的加權矢量W的信息在步驟15中被傳輸到用戶站MS。該用戶站以與上述步驟7同樣的方式實施專用信道的第一信道估計，方法是它從步驟14中獲得的公用信道估計和詳細說明的加權矢量W中計算出信道估計。下面的步驟與上述圖3的步驟相同，發射17專用導頻比特信道DPCH，藉助信道DPCH進行第二信道估計18，有效數據的求均值19和估計20。
步驟18，19也可以如圖3所示方法的步驟9，10一樣被取消，在這種情況下，僅藉助步驟16的第一信道估計完成步驟20中的有效數據估計。
在UMTS系統的壓縮模式下，可能出現上行鏈路信號的暫時中斷，從而基站在各時隙中不能按上述步驟12那樣確定加權矢量。
圖7示出承擔計算的步驟12的進一步構成。在這裡，基站在步驟12-1中首先複查是否實施了上行鏈路信道的測量。只有在是的情況下，才能在步驟12-2中藉助這些測量確定W。否則在步驟12-3中檢查是否已知過時的，在前面的下行鏈路時隙中使用過的加權矢量Wi-1。如果是，則確定W＝Wi-1，否則W＝W(0)，其中，W(0)為預先規定的默認矢量。
現在介紹本發明的第二優選應用。為此，按圖1所述那樣，採用具有多個天線的天線設置的一個基站BS和用戶站MS的移動無線通信系統。
基站BS連續地接收與其通信的每個用戶站MS發送的上行鏈路短脈衝串。這些短脈衝串大多通過多個傳播路徑V1、V2、Vk到達基站BS，其中，各傳播路徑受到統計上波動的衰落(快速衰落)。在相反方向上相同的傳播路徑V1、V2、Vk上，基站BS的下行鏈路信號到達用戶站MS。與這些傳播路徑相應的是各自的加權矢量，它們可以從基站BS向一個用戶站MS發射時或者在該用戶站接收時使用，以便優選在該傳播路徑的方向上發射或者從那裡接收。在此方面，可以為每個傳播路徑分配一個加權矢量；但也可以加權矢量與傳輸模式相應，其中，一種傳輸模式應理解為全部傳播路徑，它們具有共同的，相互制約的衰落關係，而且不同傳播模式的這種衰落關係儘可能不相互制約。
例如，通過採用官方檔案號為10032426.6的專利申請中所述的方法，基站BS能夠通過測量上行鏈路的短脈衝串確定上行鏈路的這些加權矢量。如果用戶站相對於基站移動，這些加權矢量僅緩慢改變；因此它們也稱為長期加權矢量。這樣一組特徵矢量例如可以通過對協方差矩陣的特徵值分析來計算，其中，協方差矩陣包括通過不同天線所接收的信號的平均的相互關係。
如果上行鏈路和下行鏈路的頻率相同，那麼這樣獲得的加權矢量也是適用於下行鏈路的加權矢量；如果頻率不同，那麼當在此考慮到上行鏈路和下行鏈路中不同頻率時，下行鏈路的長期加權矢量可以以簡單的方式從上行鏈路的長期加權矢量中計算出來。但與快速衰落相反，只有在天線的距離相當大的情況下，也就是在兩個天線之間的距離在上行鏈路和下行鏈路的頻率中用波長倍數表達明顯不同的情況下，上述情況才是重要的。通常，如果這兩種表達之間的差別很小的話，也就沒有必要實施這種校正。否則例如可以實施校正，方法是要求符合兩個加權矢量的應分別是相同的優選傳播方向或者與基站相關儘可能相似的反射圖形。如果長期加權矢量發生變化，基站BS例如以幾分鐘的節奏或者根據需求連續傳喻信息到與其通信的用戶站MS，該信息為每個用戶站詳細說明一組基站BS為有關用戶站MS測量或計算的長期下行鏈路加權矢量。
用戶站分別儲存為它們確定的組並向基站反向提供短期反饋信息，該信息詳細說明該組中的一個加權矢量或者該組加權矢量的線性組合，該組在考慮到該用戶站上當前衰落狀況的情況下，可以使該用戶站最佳接收下行鏈路信號。這樣詳細說明的矢量然後由基站BS用於下行鏈路信號的射束形成，直到用戶站MS提供更新的反饋信息。
用戶站可以具有簡單的結構，因為它們只能在儲存的加權矢量中選擇規定時間點上最適合的加權矢量(或者最適合的線性組合)，但不是自己計算加權矢量。
圖8示出本發明第二應用範圍內基站BS和用戶站MS之間的信號交換。在這裡，基站BS藉助用戶站MS發射的上行鏈路信號21確定一組加權矢量W1，W2，…，它們分別相當於從基站BS到用戶站MS的各傳輸路徑或者傳輸模式。該組加權矢量在步驟23中傳輸到用戶站MS並儲存在那裡。藉助基站BS周期性發射的導頻比特信道CPICH24，用戶站MS在步驟25中從加權矢量組中或者該組的加權矢量線性組合中，分別選擇那種可以使其最大可能接收專用信道的加權矢量W。在步驟26中，將該加權矢量W或者該線性組合的標誌反向傳輸到基站BS，基站然後在步驟27中將專用信道利用做出標識的加權矢量加權發射。
在該構成中，用戶站MS不需要從下行鏈路信號中計算加權矢量組的裝置。基站上裝設的從上行鏈路信號中計算該組的相應裝置，可以按時間順序分別為多個用戶站提供適用的加權矢量。按照這種方式，與由用戶站確定加權矢量組的系統相比，這種移動通信系統的線路費用有所降低；減少了用戶站的製造成本，並可以更加低廉的費用進行發射。
其他優點是，為射束形成向基站傳輸反饋信息可供使用的帶寬較小(在UMTS系統中每時隙僅一比特)，唯一和固定可供傳輸短期反饋信息使用，因為無需從用戶站向基站傳輸加權矢量的更新值。
在本發明這種構成的進一步構成中，基站支配兩個以上的天線，但僅在兩個天線上發射公用導頻比特信道CPICH。因此，用戶站可以不用為這兩個天線以外的天線確定有利的傳輸模式或者加權矢量。但是基站BS可以藉助上行鏈路信號21為所有天線確定加權矢量W1，W2，…的分量。基站BS現在將兩種優選傳輸模式的加權矢量部分，確切地說，是與發送CPICH所使用的兩個天線相關的加權矢量的那種分量發送到用戶站MS。藉助這種分量，用戶站然後如上所述反向提供短期反饋信息26到基站BS，基站在考慮到用戶站上當前衰落狀況的情況下，或者詳細說明可以使該用戶站MS最佳接收的加權矢量，或者在擴展實施情況下，甚至詳細說明兩個加權矢量的線性組合。基站BS根據用戶站MS從基站BS確定的加權矢量中所做出的選擇，在所有天線上發射專用信道(步驟27)，並為其他天線使用分配給這些天線的加權矢量分量(不傳輸給用戶站)。
與上述實施例相反，可供用戶站MS使用的只是當前信道信息和加權矢量與兩個發送CPICH所使用的天線相關的分量。但是，這為從兩個加權矢量的組中明確選擇一個加權矢量完全夠用。這種方法的優點是，一方面僅需通過兩個天線發射導頻信號，另一方面用戶站也僅需接收和處理兩個這種導頻信號，與下述情況相比意味著相應簡化，即通過所有天線發射導頻信號，然後當然還要在移動站中接收和處理。
不言而喻，也可以基站BS雖然在所有天線上發射導頻信號，但是用戶站僅分析通過其中所包含的導頻比特序列可識別的這些導頻信號的兩個，以確定短期反饋信息26。與基站通信的用戶站MS分析所有導頻信號還是僅分析這些信號的個別信號，對基站BS來說沒有任何區別。因此它可與兩種類型的用戶站無區別地合作。
上述實施例可以很容易地普遍用於任意數目的天線，其中，僅通過這些天線的一個分量發射導頻信號。
權利要求
1.移動無線通信系統運行的方法，帶有至少一個用戶站和一個採用天線分集通過專用信道向用戶站發射的基站，其特徵在於，基站(BS)向用戶站(MS)傳輸(6，15，23)一種信息，該信息詳細說明用於專用信道射束形成的加權矢量(W′，W)。
2.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，基站(BS)以離散方式傳輸關於所使用的加權矢量(W′，W)的信息。
3.按權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，基站(BS)採用糾錯碼編碼傳輸詳細說明加權矢量(W′，W)的信息。
4.按前述權利要求之一所述的方法，其特徵在於，用於從基站(BS)到用戶站(MS)下行鏈路傳輸的專用信道的估計，其中，用戶站(MS)藉助詳細說明的加權矢量(W，W′)，從公用信道(CPICH)的估計中計算(7，16)出專用信道的第一估計。
5.按權利要求4所述的方法，其特徵在於，用戶站(MS)通過測量專用信道獲得(9，18)補充的第二估計，並通過第一和第二估計的計算結合，特別是通過求均值計算(10，19)出最終的估計。
6.按權利要求4或5所述的方法，其特徵在於，基站(BS)首先從用戶站接收(4)詳細說明所要使用的加權矢量(W)的信息。
7.按權利要求6和權利要求2所述的方法，其特徵在於，基站(BS)以離散方式接收用戶站的信息；為向用戶站(MS)傳輸(6)使用比接收(4)的離散更粗略的離散。
8.按權利要求6和權利要求2所述的方法，其特徵在於，基站(BS)以離散方式接收用戶站的信息；為向用戶站(MS)傳輸(6)使用比接收(4)的離散更精細的離散。
9.按權利要求6，7或8所述的方法，其特徵在於，基站(BS)對通過由用戶站所接收的信息詳細說明的加權矢量(W)進行(5)校正，並將這樣獲得的校正過的加權矢量(W′)用於射束形成；傳輸(6)到用戶站(MS)的信息與校正過的加權矢量(W′)相關。
10.按權利要求4或5所述的方法，其特徵在於，基站(BS)藉助在從用戶站所接收的上行鏈路信號(11)上所實施的測量來確定(12)加權矢量(W)。
11.按權利要求10所述的方法，其特徵在於，基站(BS)對確定的加權矢量進行校正，並將這樣獲得的校正過的加權矢量用於射束形成；傳輸(15)到用戶站(MS)的信息與校正過的加權矢量相關。
12.按權利要求9或11所述的方法，其特徵在於，校正這樣進行，使沒有確定專用信道的至少一個第二用戶站上減少該專用信道的接收場強。
13.按權利要求4或5所述的方法，其特徵在於，用戶站(MS)確定(3)基站(BS)所要使用的加權矢量(W)，將這樣確定的加權矢量用於(7)估計專用信道，並向基站(BS)傳輸(4)詳細說明基站所要使用的加權矢量(W)的信息。
14.按權利要求6-9之一或權利要求13所述的方法，其特徵在於，當基站沒有接收到詳細說明所要使用的加權矢量的信息時，基站自動確定加權矢量，並將詳細說明該確定的加權矢量的信息傳輸(6，15)到用戶站。
15.按權利要求14所述的方法，其特徵在於，基站(BS)在首先由基站(BS)使用的加權矢量中確定加權矢量(W)。
16.按權利要求14所述的方法，其特徵在於，基站(BS)確定一個預先規定的預設加權矢量。
17.按權利要求1-3之一所述的方法，其特徵在於，基站通過在用戶站(MS)上行鏈路信號(21)上的測量，確定適用於下行鏈路射束形成的加權矢量(W1，W2，…)；傳輸到用戶站(MS)的信息(23)分別詳細說明該組的矢量。
18.按權利要求18所述的方法，其特徵在於，用戶站向基站提供短期反饋信息，該信息詳細說明該組矢量的選擇或線性組合。
19.按權利要求17或18所述的方法，其特徵在於，傳輸到用戶站的信息(23)僅詳細說明矢量的確定分量。
20.用於移動無線通信系統的用戶站，在該移動無線通信系統中基站發射一個公用信道和一個為各用戶站確定的專用信道，其特徵在於，用戶站能夠接收詳細說明加權矢量的信息，並在接受將由該信息詳細說明的基站的加權矢量用於專用信道的射束形成的假設下，從公用信道的估計中計算出專用信道的第一估計。
21.用於移動無線通信系統的用戶站，其特徵在於，用戶站能夠接收詳細說明加權矢量的信息並向基站提供反饋信息，該反饋信息在詳細說明的加權矢量中詳細說明選擇或者線性組合。
22.為移動無線通信系統設置的基站，發射一個公用信道和一個為各用戶站確定的採用加權矢量加權的專用信道，其特徵在於，此外還設置發射詳細說明加權矢量信息的基站。
全文摘要
估計採用天線分集的移動無線通信系統中從基站(BS)到用戶站(MS)下行鏈路傳輸的專用信道，方法是用戶站(MS)藉助基站(BS)為專用信道射束形成所使用的加權矢量(W，W′)，從公用信道(CPICH)的估計中計算出專用信道的第一估計。
文檔編號H04B7/04GK1695321SQ02813346
公開日2005年11月9日 申請日期2002年6月11日 優先權日2001年7月2日
發明者A·洛賓格, B·拉夫, R·維曼, A·澤格 申請人:西門子公司