使用信道探測的信號傳輸參數控制的製作方法
2023-06-26 15:33:01 1
專利名稱：使用信道探測的信號傳輸參數控制的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及電子學。具體地，本發明涉及無線通信。
背景技術：
無線設備是普遍存在的。一個日益流行的無線標準是被稱為WiMAX的IEEE 802. 16標準。通常，相對較多的客戶端(CS，也稱之為移動站)共享對於基站(BTQ的接入。在傳統基站(BTS)中，功率電平、頻率偏移和定時偏移(PFT)至少部分地處於某種 形式的自適應控制下。例如，存在功率控制迴路以控制至客戶端(⑶)以及基站(BTS)的 輸出功率或來自客戶端以及基站的輸出功率。然而，當許多客戶端(CS)同時與基站(BTS) 通信時，來自一個客戶端(⑶)的傳輸會干擾來自另一客戶端(⑶)的傳輸。這將導致基站 (BTS)不能準確評估傳輸特性，進而以非最適宜的方式調整PFT。
發明內容
一個實施方式是一種用於校正傳輸參數的方法，該方法包括與客戶端進行無線 通信；向客戶端傳輸對於客戶端的探測命令，以指示客戶端傳輸探測信號；在上行鏈路中 接收來自客戶端的探測信號；至少部分地基於探測信號來確定信道特徵；至少部分地基於 確定的信道特徵，確定用於定時調整、功率調整或頻率調整中至少一項的一個或多個信號 傳輸校正參數；以及在下行鏈路中向客戶端傳輸包括一個或多個校正參數的消息。一個實施方式是一種裝置，其包括發射機，被配置為處理通過無線傳輸介質至客 戶端的下行鏈路信號；接收機，被配置為接收通過無線傳輸介質來自客戶端的、上行鏈路的 至少一個探測信號；以及與發射機和接收機通信的控制電路，其中，控制電路被配置為使 發射機在下行鏈路中請求客戶端通過無線傳輸介質來傳輸探測信號；確定與探測信號關聯 的信道特徵；至少部分地基於確定的信道特徵來確定用於定時調整、功率調整或頻率調整 中至少一項的一個或多個信號傳輸校正參數；以及使發射機在下行鏈路中傳輸包含一個或 多個校正參數的測距響應消息。一個實施方式是一種用於校正傳輸參數的設備，該設備包括與客戶端進行無線 通信的裝置；請求客戶端發送探測信號的裝置；在上行鏈路中接收來自客戶端的探測信號 的裝置；至少部分地基於探測信號來確定信道特徵的裝置；至少部分地基於確定的信道特 徵確定用於定時調整、功率調整或頻率調整中至少一項的一個或多個信號傳輸校正參數的 裝置；以及在下行鏈路中傳輸包括一個或多個校正參數的測距響應消息的裝置。—個實施方式是一種計算機可讀介質，其存儲了實現校正傳輸參數的方法的計算 機程序，該方法包括與客戶端進行無線通信；請求客戶端傳輸探測信號；在上行鏈路中接 收來自客戶端的探測信號；至少部分地基於探測信號來確定信道特徵；至少部分地基於確 定的信道特徵來確定用於定時調整、功率調整或頻率調整中至少一項的一個或多個信號傳 輸校正參數；以及在下行鏈路中傳輸包括一個或多個校正參數的測距響應消息。一個實施方式是一種確定距離的方法，該方法包括無線請求一個或多個客戶端傳輸測距信號；在多元天線陣列中接收來自一個或多個客戶端的一個或多個測距信號；存 儲一個或多個測距信號的採樣；使用多個可能的天線方向圖來分析所存儲的一個或多個測 距信號的採樣；以及選擇一個特定的天線方向圖以確定到特定客戶端的距離。
提供這些附圖和本文中相關的描述以說明本發明的具體實施方式
，而並不旨在限 制。圖1是無線通信系統實施方式的簡化功能框圖；圖2是基站(BTS)實施方式的框圖；圖3示出了展示基站(BTS)與客戶端(CS)之間交互的示圖；圖4是大體上示出了使用信道探測來調整功率電平、頻率偏移和/或定時偏移的 處理的流程圖；圖5是大體上示出了用於確定是執行波束成形還是執行對信道特徵進行確定的 處理的流程圖；圖6示出了簡化的OFDMA幀的實施例；圖7示出了探測符號的實施例；圖8示出了最大採樣功率信道清潔算法；圖9示出了在IOMHz的最大採樣功率信道清潔算法的實施例；圖10示出了最強N採樣的信道清潔算法；圖11示出了最強N採樣的信道清潔算法，其中N等於3且抽取值等於4 ；圖12示出了最強N採樣的信道清潔算法，其中N等於3且具有循環移位；以及圖13是一簡化圖，其說明可以用於改善性能的示例性功能框圖。
具體實施例方式儘管本文描述了特定的實施方式，但本發明的其它實施方式，包括未提供本文所 闡明的所有優點和特徵的實施方式，對本領域普通技術人員是顯而易見的。圖1是無線通信系統100的實施方式的簡化功能框圖。無線通信系統100包括多 個基站IlOa和110b，每個基站均支持對應的服務或覆蓋區域11 及112b。基站能夠與其 覆蓋區域內的無線設備進行通信。例如，第一基站IlOa能夠與覆蓋區域11 中的第一客 戶端IHa以及第二客戶端114b進行無線通信。第一客戶端IHa也在覆蓋區域112b的範 圍內，進而能夠與第二基站IlOb進行通信。在本說明書中，將自基站至客戶端的通信路徑 稱為下行鏈路116a，將自客戶端至基站的通信路徑稱為上行鏈路116b。儘管為了簡化而在圖1中僅示出兩個基站，但典型的無線通信系統100包括更大 數量的基站。基站IlOa和基站IlOb可以被配置為蜂窩基站收發信機子系統、網關、接入點、 射頻(RF)中繼器，幀中繼器，節點或任何無線網絡接入點。基站IlOa和基站1 IOb可以被配置為支持全向覆蓋區域或扇形覆蓋區域。例如， 第二基站IlOb被描述為支持扇形覆蓋區域112b。覆蓋區域112b被描述為具有三個扇區 118a、118b以及118c。在典型的實施方式中，第二基站IlOb將每個扇區118視為實際上不 同的覆蓋區域。
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儘管在無線通信系統100中僅示出了兩個客戶端11 和114b，但典型的系統被配 置為支持龐大數目的客戶端。客戶端IHa和114b可以是移動的、漫遊的或固定單元。例 如，客戶端IHa和114b經常被稱為移動站、移動單元、用戶站、無線終端等。例如，客戶端 可以是無線手持設備、車載設備、便攜設備、客戶終端設備、固定位置設備、無線即插即用配 件等。在某些情況下，客戶端可以採用手持計算機、筆記本電腦、無線電話、個人數字助理、 無線電子郵件設備、個人媒體播放器、抄表設備等形式，其中可以包括顯示裝置、麥克風、揚 聲器以及存儲器。在典型系統中，基站IlOa與基站IlOb也彼此進行通信，並且通過回程鏈路12 和122b與網絡控制模塊IM進行通信。回程鏈路12 和122b可以包括有線及無線通信 鏈路。網絡控制模塊124為無線通信系統100提供網絡管理和協調以及其它開銷、耦合和 監督功能。在一些實施方式中，無線通信系統100可以被配置為支持雙向通信及單向通信這 兩者。在雙向網絡中，客戶端既可以從無線通信網絡接收信息，也可以向無線通信網絡提供 信息。在雙向通信信道上運行的應用包括傳統的語音和數據應用。在單向網絡中，客戶端 可以從無線通信網絡接收信息，但向網絡提供信息可能受限或不能向網絡提供信息。在單 向通信信道上運行的應用包括廣播和多播應用。在一個實施方式中，無線通信系統100支 持雙向及單向通信這兩者。在這樣的實施方式中，網絡控制模塊IM還經由(例如)內容 鏈路1 和雙向業務鏈路1 連接至外部實體。在一個實施例中，無線通信系統100被配置為使用正交頻分多址(OFDMA)通信技 術。例如，無線通信系統100可以被配置為基本符合諸如IEEE 802. 16的標準系統規範及 其後續規範或者諸如像WiBro、WiFi、長期演進(LTE)的其他一些無線標準，或者其可能是 專有系統。本文所描述的思想不局限在應用於OFDMA系統。在OFDMA系統環境中提供描述 僅是為了提供特定實施例。在傳統無線通信系統中，基站與客戶端使用用于波束成形的信道探測。客戶端也 可以被稱為移動站(MQ。當在傳統802. 16系統中發生信道探測時，基站指示客戶端傳輸特 定波形。然後，該波形由MS發送並被基站接收，在該基站處分析該波形的特徵，例如到達方 向(DOA)。這種分析可用於計算用於接收來自客戶端的信號以及用於向客戶端發送信號的 波束成形矢量。波束成形對基站天線陣列的方向性(天線方向圖)進行控制。例如，其允許天線 的主瓣(波束)指向客戶端以獲得相對高的增益，同時降低發自其它方向的信號源的幹擾。 例如，可以通過相移基站(BTS)天線陣列的天線元件來實現波束成形。例如，在section 8.4.6. 2. 7 of Part 16 :AirInterface For Broadband Wireless Access Systems, P802. 16Rev2/D4,Instituteof Electrical and Electronics Engineers,April 2008 (下 文稱為「IEEE 802. 16標準」)中對波束成形進行了描述。儘管是在IEEE 802. 16標準的環 境中進行說明，但本文所描述的原理和優勢可以應用於其它形式的無線通信標準。信道探測的一個特徵是客戶端(CS)響應於來自基站(BTS)的探測命令(例如，響 應於UL_S0Unding_C0mmand_IE指令)在上行鏈路上發送信道探測信號(也稱為探測波 形)。由於客戶端(CS)的探測受控於基站(BTS)，因此BTS可以調度要被客戶端(CS)發送 的信道探測信號以避免與其他信號(諸如，來自其它客戶端的信道探測信號)相衝突。相比於對來自客戶端(⑶)的隨機訪問信道的分析，衝突的消除使得對探測信號的分析更加 準確。在本發明的一個實施方式中，基站(BTQ分析探測傳輸以做出對於功率電平、頻率偏 移和/或定時偏移調整。相比之下，傳統的基站響應於對信道探測信號的分析僅調整天線 陣列的相位(即，執行波束成形)。在一個實施方式中，基站(BTQ被配置為或者進行波束 成形或者調整功率電平、頻率偏移和/或定時偏移(PFT)，但波束成形和PFT調整這二者不 是基於同樣的探測信號。圖2是基站(BTS) IlOa的一個實施方式的框圖。例如，基站IlOa可以包括網絡 接口 202、處理器204、發射機206、接收機208以及天線210。例如，網絡接口 202允許基站 112與有線數據線(諸如，區域網(LAN)、廣域網(WAN)、電話網等)進行通信。處理器204可以經由發射機206和接收機208橋接在網絡接口 202與客戶端(CS) 之間。處理器204可以發起信道探測指令，能夠執行信道分析，能夠執行波束成形等。處理 器204可以通過硬體、軟體/固件、或者硬體以及軟體/固件的組合來實現。稍後將結合圖 4對於可以由處理器204執行的處理進行更詳細的描述。發射機206接收用於控制並用於經由天線210傳輸的、來自處理器204的數據。發 射機206可以提供諸如復用、調製、上轉換、功率放大等功能。接收機208接收經傳輸的信號，諸如來自各個客戶端的信道探測信號。接收機208 可以提供諸如解調、下轉換等功能。圖3是示出了基站(BTS) IlOa和客戶端(CS) 11 之間交互的示圖。兩個軸對應 於時間，其中時間朝向底部增加。基站IlOa信號通知客戶端上行傳輸探測。例如，在IEEE 802. 16環境中，基站IlOa 發送UL_Sounding_Co_and_IE信息元。例如，在IEEE802. 16環境中，基站IlOa通過發 送用於界定探測區的PAPRReduction/Sounding Zone/Safety hne分配信息元來為探測信 號分配幀內的UL探測區。例如，參見IEEE 802. 16標準的第8. 4. 5. 4. 2節。優選地，在基 站IlOa的範圍內的所有客戶端IHa都接收到探測區分配信息元。在探測指令指定的時刻，適用的客戶端(⑶)11 在上行鏈路中傳輸信道探測信 號。由於探測區分配以及不存在來自其他客戶端的對應傳輸，因此基站(BTS) IlOa能夠以 相對較小的幹擾接收探測信號。基站(BTS)IlOa分析探測信號並且產生用於客戶端(CS) 11 的一個或多個 信號傳輸校正參數，諸如一個或多個功率電平、頻率偏移和/或定時偏移校正參數。在 IEEE 802. 16適應系統的環境中，基站(BTS) IlOa可以在(例如)如IEEE 802. 16標準第 6. 3. 2. 3. 6節中描述的測距響應消息(RNG-RSP)中傳送這些校正值。然後，可以根據需要重
復該處理。圖4是大體上示出使用信道探測來調整功率電平、頻率偏移和/或定時偏移的處 理的流程圖。該處理在基站(BTQ中運行。所示的處理可以在硬體、軟體或固件、或硬體與 軟體/固件的結合中體現。本領域的技術人員應該了解，在不背離本發明的精神和範圍的 情況下，可以按照多種方式來修改所示處理。例如，在另一實施方式中，可以對所示處理的 各部分進行組合、按照替代順序對其進行重新排列、可以將其刪除等。該處理開始於BTS選擇要從客戶端(CS)發送的探測信號或特定波形(402)。例 如，如上所述，該探測信號可以是也能夠被基站用來波束成形的探測消息。例如，在一個實施方式中，探測信號可以是根據IEEE 802. 16標準第8. 4. 6. 2. 7節的探測信號。此外，基站 可以通過(例如)接收來自指定要使用的探測消息的網絡控制模塊的消息來選擇要使用的 探測消息的詳情。或者，例如，探測消息的細節可以在(例如)BTS的預置期間由BTS存儲， 然後當需要時由BTS檢索細節。在下面提供了示例性探測信號更加詳細的描述。然後，BTS可以請求客戶端(CS)IHa發送探測信號004)。例如，該請求可以是也 能夠被BTS用來命令CS發送BTS在波束成形調整中使用的探測消息的請求。例如，在一個 實施方式中，該請求可以是諸如在IEEE802. 16標準第8. 4. 6. 2. 7. 1節中規定的UL探測命 令信息元(IE)的形式。下面提供了示例性請求的進一步描述。此外，該處理也可以分配探 測區以便探測信號在沒有衝突的情況下經由上行鏈路傳輸。然後，該處理前進至BTS接收來自向其傳輸請求的適用客戶端(⑶)114a的探測信 號(406)。然後，該處理前進至BTS根據對於探測信號的分析來確定信道特徵(408)。例如， 可以針對探測信號的一個或多個符號來分析功率電平、頻率偏移以及定時偏移。下面將提 供示例性的確定調整機制的進一步說明。然後，該處理前進至BTS針對功率電平、頻率偏移或定時偏移中的一個或多個為 客戶端(⑶)確定合適的校正值010)。之後，該處理前進至BTS經由(例如)測距響應消 息向客戶端發送校正值G12)。例如，該測距響應消息可以是諸如在IEEE 802. 16標準第 6. 3. 2. 3. 6節中所描述的測距響應消息(RNG-RSP)。該處理可以結束或者是返回到接收其 它探測信號006)。例如，在一個實施方式中，該過程可以命令客戶端(CQiHa在分配的 探測區內重複發送探測信號。例如，該處理可以發送指定探測信號所要重複的次數以及其 周期(即，探測信號何時重複)的指示符。或者，例如，指示符可以命令客戶端(CS) 11 以 (例如)給定周期持續發送探測信號等。該處理應根據後續探測信號的需要來分配進一步 的探測區。圖5是大體上示出了用於確定是執行波束成形還是執行確定信道特徵的處理的 流程圖。該處理可以在基站(BTS) IlOa中實現。正如之前關於圖4所述，出於校正功率電 平、頻率偏移和/或定時偏移(PFT)的目的，該處理可以向客戶端(CS)請求探測信號。也 可以出于波束成形的目的來請求探測信號。該處理開始於根據正由客戶端(CS)發送的探測信號確定要做出的調整的類型 (502)。在一個實施方式中，為了 PFT校正或波束成形而優化基站(BTQllOa選擇的特定 探測波形。如果請求探測波形用於PFT校正，則處理進行到根據探測波形確定信道特徵 (504)。另一方面，如果請求探測信號用于波束成形，則處理進行到波束成形(506)，諸如使 用接收到的探測信號來調整天線陣列的相位。在一個實施方式中，該處理僅執行確定信道 特徵(504)或根據探測信號執行波束成形(506)這兩者中的一個，而不在同一時間執行這 兩者。客戶端(CS)不必知道基站(BTS)正在利用信道探測執行波束成形還是對於功率電 平、頻率偏移和/或定時偏移PFT的調整。下面的表格提供了 BTS在向CS發送請求以產生探測消息中可以使用的示例性消 息格式O表格 1
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權利要求
1.一種用於校正傳輸參數的方法，所述方法包括 與客戶端進行無線通信；向所述客戶端傳輸對於所述客戶端的探測命令，以命令所述客戶端傳輸探測信號； 在上行鏈路接收來自所述客戶端的所述探測信號； 至少部分地基於所述探測信號來確定信道特徵；至少部分地基於確定的所述信道特徵，確定用於定時調整、功率調整或頻率調整中至 少一項的一個或多個信號傳輸校正參數；以及在下行鏈路向所述客戶端傳輸包括一個或多個所述校正參數的消息。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述下行鏈路消息是測距響應消息。
3.根據權利要求1所述的方法，進一步包括經由探測命令請求所述客戶端傳輸所述 探測信號，所述探測命令標識要傳輸所述探測信號的一個或多個客戶端，其中，所述探測命 令指定要由所述一個或多個客戶端使用的所述探測信號的一個或多個特徵。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，請求所述客戶端傳輸探測信號進一步包括 請求所述客戶端周期性重複所述探測信號；以及相應地接收重複的所述探測信號，重新確定信道特徵，重新確定一個或多個校正參數 以及重新向所述客戶端傳輸消息以校正傳輸參數。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述方法在基站中執行。
6.根據權利要求5所述的方法，進一步包括為了執行波束成形調整，向所述客戶端傳輸第二探測命令；在上行鏈路中接收來自所述客戶端的第二探測信號；以及至少部分地基於所述第二探測信號，對所述基站的天線執行波束成形調整。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述探測命令符合WiMax標準中規定的上行鏈路 探測命令信息元(IE)。
8.根據權利要求1所述的方法，進一步包括傳輸探測區的分配，使得所述客戶端能夠 在沒有衝突的情況下傳輸所述探測信號。
9.一種裝置，包括發射機，被配置為通過無線傳輸介質處理至客戶端的下行鏈路信號； 接收機，被配置為通過所述無線傳輸介質從上行鏈路至少接收來自所述客戶端的探測信號；控制電路，與所述發射機和所述接收機通信，其中，所述控制電路被配置為 使所述發射機在下行鏈路中請求所述客戶端通過無線傳輸介質傳輸所述探測信號； 確定與所述探測信號相關的信道特徵；至少部分地基於確定的所述信道特徵來確定用於定時調整、功率調整或頻率調整中至 少一項的一個或多個信號傳輸校正參數；使所述發射機在下行鏈路中傳輸包含一個或多個所述校正參數的測距響應消息。
10.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述裝置進一步包括集成電路。
11.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述裝置進一步包括基站。
12.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述控制電路被進一步配置為經由探測命令請 求所述客戶端傳輸所述探測信號，所述探測命令標識要傳輸所述探測信號的一個或多個客戶端，其中，所述探測命令指定要由所述一個或多個客戶端使用的所述探測信號的一個或 多個特徵。
13.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述控制電路被進一步配置為為了執行波束成形調整，經由所述發射機向所述客戶端傳輸第二探測命令； 經由所述接收機在上行鏈路中接收來自所述客戶端的第二探測信號；以及 至少部分地基於所述第二探測信號對所述基站的天線執行波束成形調整。
14.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述控制電路被進一步配置為經由探測命令請求所述客戶端傳輸所述探測信號，所述探測命令標識要傳輸所述探測 信號的一個或多個客戶端，其中，所述探測命令指定要由所述一個或多個客戶端使用的所 述探測信號的一個或多個特徵。
15.根據權利要求9所述的裝置，其中，請求所述客戶端傳輸探測信號進一步包括 請求所述客戶端周期性重複所述探測信號；以及相應地接收重複的所述探測信號，重新確定信道特徵，重新確定一個或多個校正參數 以及重新向所述客戶端傳輸消息以校正傳輸參數。
16.根據權利要求9所述的裝置，其中，所述控制電路被進一步配置為經由所述發射機 傳輸探測區的分配。
17.一種用於校正傳輸參數的設備，所述設備包括 與客戶端進行無線通信的裝置；請求所述客戶端傳輸探測信號的裝置；在上行鏈路接收來自所述客戶端的所述探測信號的裝置；至少部分地基於所述探測信號來確定信道特徵的裝置；至少部分地基於確定的所述信道特徵來確定用於定時調整、功率調整或頻率調整中至 少一項的一個或多個信號傳輸校正參數的裝置；以及在下行鏈路中傳輸包括一個或多個所述校正參數的測距響應消息的裝置。
18.一種計算機可讀介質，所述計算機可讀介質存儲了實現校正傳輸參數的方法的計 算機程序，所述方法包括與客戶端進行無線通信； 請求所述客戶端傳輸探測信號； 在上行鏈路接收來自所述客戶端的所述探測信號； 至少部分地基於所述探測信號來確定信道特徵；至少部分地基於確定的所述信道特徵來確定用於定時調整、功率調整或頻率調整中至 少一項的一個或多個信號傳輸校正參數；以及在下行鏈路中傳輸包括一個或多個所述校正參數的測距響應消息。
19.一種確定距離的方法，所述方法包括無線地請求一個或多個客戶端傳輸測距信號；在多元天線陣列中接收來自所述一個或多個客戶端的一個或多個所述測距信號； 存儲一個或多個所述測距信號的採樣；使用多個可能的天線方向圖來分析一個或多個所述測距信號的經存儲的所述採樣；以選擇特定的天線方向圖用於確定對於特定客戶端的距離。
全文摘要
基站(BTS)可以命令客戶端(CS)發送探測信號，BTS可以分析該探測信號以確定CS應採取何種調整，諸如功率、定時和/或頻率調整。BTS可以控制CS何時以及如何發送探測信號。這有助於減少兩個以上CS發送探測信號產生衝突的概率。因而，CS響應於BTS請求而傳輸的探測信號能夠以較高成功概率被BTS接收。這將允許BTS更精確地表徵信道，並且為更優的通信提供更好的功率電平、頻率偏移和/或定時偏移的調整。該技術可以用來降低比特誤碼率，並改善整個系統的信噪比。
文檔編號H04B7/26GK102089997SQ200980126464
公開日2011年6月8日 申請日期2009年7月8日 優先權日2008年7月8日
發明者羅恩·波拉特 申請人:蔚藍公司