多點傳播中通過移動用戶反饋的基站間的相位同步方法

2023-04-28 21:12:36 1

專利名稱：多點傳播中通過移動用戶反饋的基站間的相位同步方法
技術領域：
本發明涉及電訊系統以及無線通訊系統領域，特別涉及無線通信載波相位同步技術領域，具體是指一種多點傳播中通過移動用戶反饋的基站間的相位同步方法。
背景技術：
多點傳播具有數倍提升無線行動網路容量的能力。在傳統的行動網路中，相鄰小區的信號給位於小區邊緣的移動用戶造成很強的幹擾。在多點傳播中，若干相鄰基站以協作的方式向一組移動用戶發送信號，使得每一移動用戶的信號都得到增強，而幹擾信號達到最小。多點傳播方案最近被第三代無線行動網路長期演進技術的先進版本(long-termevolution of3rd generation of wireless cellular network, advanced, LTE-A)所米用，並被稱為協作多點傳輸(CoMP, Coordinated Multi-Point transmission)。·
圖I描述了一個不範性的多點傳播系統。兀素102、104、和106對應於基站I、基站
2、以及基站3。元素152、154、和156對應於移動用戶I、移動用戶2、以及移動用戶3。基站I、基站2、以及基站3經主幹迴路100連接以實現基站間的聞速/[目息交換。在圖I中，基站I、基站2、以及基站3構成了一個協作多點發送集即多點傳播中的基站集。移動用戶I、移動用戶2、以及移動用戶3構成了一個多點傳播系統的接收集即多點傳播中的移動用戶集。基站I、基站2、以及基站3，和移動用戶I、移動用戶2、以及移動用戶3—起構成了一個多點傳播集。在圖I中，基站I、基站2、以及基站3發送的是針對移動用戶I、移動用戶2、以及移動用戶3的信號的組合。對於每個基站來說，每個移動用戶的組合權重可以是不一樣的。藉助精妙複雜的算法，每個移動用戶所收到的信號中的幹擾均被抵消或被最小化，而該移動用戶本身的信號則得到增強。例如，當來自基站I、基站2、以及基站3的信號抵達移動用戶I時，針對移動用戶2和移動用戶3的信號被抵消或被最小化，而針對移動用戶I的信號則被最大化或被增強，從而移動用戶I的信號質量得到了顯著的提高。同理，移動用戶2和移動用戶3的信號質量在相應的移動用戶處也得到了顯著的提高。在各個基站處的信號組合被稱為「預編碼」。對應於每個移動用戶和每個基站的組合權重則構成「預編碼矩陣」中的元素。在多點傳播中，合作基站需要下行信道(即從基站至移動用戶的信道)信息來實現預編碼。在FDD (頻分雙工)網絡中，下行信道信息需要由移動用戶經過上行信道反饋至基站。在TDD (時分雙工)網絡中，理論上講基站可以通過信道互易原理從上行信道信息得到下行信道信息，因此TDD網絡在理論上不需要信道反饋。然而，理想的信道互易只存在於基站天線和移動用戶天線之間的無線信道中。一般說來，基站中的發送器和接收器不同於移動用戶中的發送器和接收器。因此，下行信道和上行信道之間會存在增益上和相位上的差別，從而產生信道的非互易。只有增益差和相位差為已知，才能夠恢復下行信道和上行信道之間的互易性。一般說來，增益差和相位差可以獨立地被獲取和被補償。對增益進行校準相對而言並不複雜，而相位差在多點傳播中則更為關鍵，也更不易估計。因此在考慮相位差的獲取時，可以認為增益已經完全匹配。
圖2描述了一個因基站與移動用戶間相位差引起的信道非互易的基本模型。如前所述，增益失配可以獨立地被獲取和被補償，因此在下面的描述中不被考慮。這樣，收發器之間的失配可以由下面兩個隨機相位簡潔地表示基站的載波相位Φ13和移動用戶的載波相位Φ-。可以證明，更詳細的模型可以被圖2中的簡單模型所包括。具體說來，更詳細的模型中的眾多參數可以被提煉為等效的載波相位0'3和Φ-，從而更詳細的模型可以被簡化為圖2中的基本模型。由圖2可見，整體下行信道#1、整體上行信道hul、和基站天線與移動用戶天線間的無線信道h的關係如下hdl = d{c!b—οΙΗ)Λ( 1 jIlUl = νΛοη'.....ou)h 需要指出的是，對於窄帶信號或平坦衰落信道而言，h是一個復標量。對於通過頻率選擇性信道的寬帶信號來說，h、Φ13、以及Φ-則為頻率的函數。由式(1)，整體下行信道hdl和整體上行信道hul的關係為Ijdl = (j2{oh-om)f}nl = (j2Aof}n\(之)其中Λ φ = Φb-(K被稱為載波相位差(CPD)。在不致混淆的情況下，整體下行信道和整體上行信道相應地被簡要地稱之為下行信道和上行信道。式(I)和(2)可以推廣至圖I所示的多點傳播系統。對於下行信道而言，
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(3 )對於上行信道而言，
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下行信道和上行信道關係如下
權利要求
1.一種在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，該無線網絡具有一多點傳播集，該多點傳播集包含一組基站和一組移動用戶，一些所述移動用戶作為相位反饋移動用戶，其特徵在於，該方法包括 (a)從所述基站發送下行信道導頻信號至所述相位反饋移動用戶， (b)在所述相位反饋移動用戶端，生成下行信道估計， (C)從所述移動用戶發送標準上行信道導頻信號至所述基站， Cd)在所述基站端，生成上行信道估計， (e)從所述相位反饋移動用戶發送下行信道相位信息至所述基站， Cf)確定所述基站與所述相位反饋移動用戶間的載波相位差，以及 (g)通過所述載波相位差確定所述基站間的相對相位， 據此，當所述相對相位被確定之後，所述基站便實現了相位同步，並且所述基站通過所述上行信道估計和所述相對相位來確定多點傳播中所需的預編碼矩陣。
2.根據權利要求I所述的在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，其特徵在於，所述多點傳播集只有一個相位反饋移動用戶，據此，反饋開銷得以減少。
3.根據權利要求I所述的在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，其特徵在於，所述多點傳播集有至少兩個相位反饋移動用戶，據此，所述相對相位的精度得以改進。
4.根據權利要求I所述的在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，其特徵在於，發送所述下行信道相位信息進一步包括 (a)在每一相位反饋移動用戶端，將所述下行信道相位信息嵌入至特殊上行信道導頻信號，每一特殊上行信道導頻信號對應於每一與該相位反饋移動用戶存在相位反饋連接的基站，以及 (b)從所述相位反饋移動用戶發送所述特殊上行信道導頻信號至所述基站， 據此，所述基站從所述特殊上行信道導頻信號中確定所述載波相位差。
5.根據權利要求I所述的在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，其特徵在於，發送所述下行信道相位信息利用基於模型的下行信道相位反饋，進一步包括 Ca)通過所述下行信道相位信息，確定所述載波相位差和/或基站間相對相位的模型之參數，以及 (b)在整個所述信號帶寬上，通過所述模型確定所述載波相位差和/或相對相位， 據此，採用所述基於模型的下行信道相位反饋減少了所述相位反饋移動用戶所傳輸的下行信道相位信息的數據量。
6.根據權利要求5所述的在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，其特徵在於，在整個所述信號帶寬上，所述關於載波相位差和/或基站間相對相位的模型為頻率的線性函數。
7.根據權利要求5所述的在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，其特徵在於，所述模型包含一固定或緩變部分和一迅變部分，進一步包括 Ca)在多點傳播過程開始之前，校準並存儲所述模型的固定或緩變部分，以及(b)在所述相位反饋移動用戶端，生成所述下行信道相位信息，所述下行信道相位信息的數據量足以使所述基站確定所述模型中迅變部分的參數， 據此，校準並存儲所述模型中固定或緩變部分減少了需要發送的所述下行信道相位信息的數據量。
8.根據權利要求5所述的在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，其特徵在於，所述模型包含一非線性部分和一線性部分，進一步包括 (a)在多點傳播過程開始之前，校準並存儲所述非線性部分，以及 (b)在所述相位反饋移動用戶端，生成所述下行信道相位信息，所述下行信道相位信息的數據量足以使所述基站確定所述模型中線性部分的參數， 據此，校準並存儲所述模型中非線性部分減少了需要發送的所述下行信道相位信息的數據量。
9.一種在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，該無線網絡具有一組非參考設備和一組參考設備，一些所述參考設備作為相位反饋參考設備，所述非參考設備和參考設備構成一相位可同步集，其特徵在於，該方法包括 (a)從所述非參考設備端通過下行信道發送下行信道導頻信號至所述相位反饋參考設備， (b)在所述相位反饋參考設備端，生成下行信道估計， (C)從所述相位反饋參考設備發送下行信道相位信息至所述非參考設備， Cd)確定所述非參考設備與所述相位反饋參考設備間的載波相位差，以及 (e)通過所述載波相位差確定所述非參考設備間的相對相位， 據此，在所述相對相位被確定後，所述非參考設備實現了相位同步。
10.根據權利要求9所述的在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，其特徵在於，所述無線網絡為無線行動網路，所述非參考設備為基站，所述參考設備為移動用戶，所述相位反饋參考設備為相位反饋移動用戶，以及所述相位可同步集包含所述基站、所述移動用戶、以及一個或以上的多點傳播集，進一步包括 (a)在每一多點傳播集，從所述移動用戶發送標準上行信道導頻信號至所述基站，以及 (b)在每一所述多點傳播集的基站端，生成上行信道估計， 據此，在每一所述多點傳播集中，所述以獨立於多點傳播集的方式實現相位同步的基站根據所述上行信道估計來確定多點傳播中的預編碼矩陣。
11.根據權利要求9所述的在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，其特徵在於，發送下行信道相位信息進一步包括 (a)在每一相位反饋參考設備端，將所述下行信道相位信息嵌入至特殊上行信道導頻信號，每一特殊上行信道導頻信號對應於每一與該相位反饋參考設備存在相位反饋連接的非參考設備，以及 (b)從所述相位反饋參考設備發送所述特殊上行信道導頻信號至所述非參考設備， 據此，所述非參考設備從所述特殊上行信道導頻信號來確定所述載波相位差。
12.根據權利要求9所述的在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，其特徵在於，發送所述下行信道相位信息利用基於模型的下行信道相位信息反饋，進一步包括 Ca)通過所述下行信道相位信息，確定所述載波相位差和/或非參考設備間相對相位的模型之參數，以及 (b)在整個所述信號帶寬上，通過所述模型確定所述載波相位差和/或相對相位， 據此，採用所述基於模型的下行信道相位反饋減少了所述相位反饋參考設備所傳輸的下行信道相位信息的數據量。
13.根據權利要求12所述的在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，其特徵在於，在整個所述信號帶寬上，所述關於載波相位差和/或基站間相對相位的模型為頻率的線性函數。
14.根據權利要求12所述的在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，其特徵在於，所述模型包含一固定或緩變部分和一迅變部分，進一步包括 (a)在所述相位可同步集中的非參考設備間的相位同步開始之前，校準並存儲所述模型的固定或緩變部分，以及 (b)在所述相位反饋參考設備端，生成所述下行信道相位信息，所述下行信道相位信息的數據量足以使所述非參考設備確定所述模型中迅變部分的參數， 據此，校準並存儲所述模型中固定或緩變部分減少了需要發送的所述下行信道相位信息的數據量。
15.根據權利要求12所述的在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，其特徵在於，所述模型包含一非線性部分和一線性部分，進一步包括 (a)在所述相位可同步集中的非參考設備間的相位同步開始之前，校準並存儲所述模型的非線性部分，以及 (b)在所述相位反饋參考設備端，生成所述下行信道相位信息，所述下行信道相位信息的數據量足以使所述非參考設備確定所述模型中線性部分的參數， 據此，校準並存儲所述模型中非線性部分減少了需要發送的所述下行信道相位信息的數據量。
16.根據權利要求9所述的在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，其特徵在於，所述相位反饋參考設備從所述參考設備中動態地選定，選擇的準則有多種，包括所述參考設備與所述非參考設備間的信道質量。
17.根據權利要求9所述的在具有一定信號帶寬的無線網絡中的通訊方法，其特徵在於，所述每一相位反饋參考設備與每一非參考設備間的反饋連接被動態地建立或釋放，建立或釋放的準則有多種，包括所述相位反饋參考設備與所述非參考設備間的信道質量。
全文摘要
本發明涉及一種通過移動用戶進行下行信道相位反饋而實現基站間相位同步的方法和相應的裝置，本發明還描述了使基站間的相位同步獨立於多點傳播過程的方法和相應的裝置，從而減少了同步開銷和改進了網絡容量；上述方法和相應的裝置所採用的基於模型的下行信道相位反饋消除了絕大部分的反饋開銷，本發明所描述的方法和相應的裝置的應用包括無線多點傳播系統，該系統在長期演進技術的先進版本(Long-Term Evolution,Advanced)中被稱為協作多點傳輸(CoMP，Coordinated Multi-Point transmission)，另一應用是一組基站間的，或更一般地，一組無線設備間的，頻率與相位同步。
文檔編號H04W56/00GK102917454SQ201210234420
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月6日 優先權日2011年7月31日
發明者王曉安 申請人:王曉安