減少多輸入、多輸出發送系統的開銷的方法

2023-11-03 05:34:17 3

專利名稱：減少多輸入、多輸出發送系統的開銷的方法
技術領域：
本發明涉及一種減少開銷的方法，更特別地涉及減少多輸入、多
輸出(MIMO)發送系統的開銷的方法。
背景技術：
在蜂窩電信領域中，本領域的技術人員經常使用術語1G、 2G、和3G。這些術語指的是使用的蜂窩技術的世代。1G指的是第一代，2G指的是第二代，3G指的是第三代。
1G指的是模擬電話系統，被稱為AMPS (高級行動電話業務)電話系統。2G通常用來指全世界流行的數字蜂窩系統，並包括CDMAOne、全球移動通信系統(GSM)、和時分多址(TDMA) 。 2G系統在密集地區能比1G系統支持更多的用戶。
3G通常指目前部署的數字蜂窩系統。這些3G通信系統在概念上彼此類似，同時存在一些顯著差別。
在無線通信系統中，重要的是發明出在無線環境的苛刻條件下增加信息速率並改善通信系統的穩健性的方案和技術。為了抵抗不夠理想的通信條件和/或改善通信，可以使用包括減少不必要數據的發送在內的各種方法來釋放資源以及促進更有效和高效的發送。

發明內容
因此，本發明意在一種減少多輸入、多輸出(MIMO)發送系統的開銷的方法，其基本上消除了由相關技術的限制和缺點而引起的一個或多個問題。本發明的目的是提供在多輸入、多輸出(MIMO)系統中發送數據的方法。
本發明的其它優點、目的、和特徵將在後面的說明中得到部分地闡述，並且對研究了以下內容的本領域技術人員來說將部分地變得顯而易見的，或者可以通過對本發明的實踐而了解到。本發明的目的和其它優點可以通過在書面說明及其權利要求以及附圖中特別指出的結構來實現和完成。
為了實現本發明的這些目的和其它優點並且依照本發明的目的，
如此處所體現和廣泛描述的，在多輸入、多輸出(MIMO)系統中發送數據的方法包括基於滿足至少一個規定準則來選擇用於發送前導的主要天線，並經由該主要天線來發送所述前導。
在本發明的另一方面，在多輸入、多輸出(MIMO)系統中發送數據的方法包括基於多個發送天線中具有最佳信道條件或最小索引的天線來從多個發送天線中選擇一個天線作為主要天線，用於發送至少一個前導，並經由該主要天線來發送前導和數據中的至少一個。
在本發明的進一步的一方面，在多輸入、多輸出(MIMO)系統中發送數據的方法包括基於多個發送天線中具有最佳信道條件或最小索引的天線來從多個發送天線中選擇一個天線作為主要天線，用於發送至少一個前導，並經由該主要天線來發送前導和數據中的至少一個。
應理解的是本發明的前述一般說明及後面的詳細說明都是示範性和說明性的，並意欲提供對所要求權益的本發明的進一步解釋。


被包括進來以便提供對本發明的進一步理解的附圖被併入本申請中並構成本申請的一部分，在附圖中示出了本發明的實施例，並連同說明書一起用於解釋本發明的原理。在所述附圖中
圖1示出了無線通信網絡架構；
圖2A示出了 CDMA擴頻和解擴處理；
圖2B示出了使用多個擴頻序列的CDMA擴頻和解擴處理；圖3示出了用於cdma2000無線網絡的數據鏈路協議架構層；圖4示出了 cdma2000呼叫處理；圖5示出了 cdma2000初始化狀態；圖6示出了 cdma2000系統接入狀態；
圖7示出了用於lx系統和lxEV-DO系統的cdma2000的比較；
圖8示出了 lxEV-DO系統架構；
圖9示出了 lxEV-DO默認協議架構；
圖IO示出了 lxEV-DO非默認協議架構；
圖11示出了 lxEV-DO會話建立；
圖12示出了 lxEV-DO連接層協議；
圖13示出了多天線發送架構的示範圖14是示出了與天線選擇相結合的發送分集的另一示範圖；圖15是示出了開銷減少發送的示範圖16是示出了採用前導的發送和OFDM數據發送的示範圖；以
及
圖17是示出了前導和OFDM數據的發送的另一示範圖。
具體實施例方式
現在將對本發明的優選實施例進行詳細描述，其示例在附圖中示出。只要可能，附圖中將自始至終使用相同的附圖標記來表示相同或相似的部分。
參照圖1，示出了無線通信網絡架構。訂戶使用移動站(MS) 2來接入網絡服務。MS 2可以是可攜式通信單元，諸如手持式蜂窩電話、安裝在車輛中的通信單元、或位置固定的通信單元。對MS2的電磁波由被稱為節點B的基站收發系統(BTS) 3來發送。BTS3由諸如用於發送和接收無線電波的天線和設備等無線裝置組成。BS 6控制器(BSC) 4接收來自一個或多個BTS的發送。BSC 4通過與BTS和移動交換中心(MSC) 5或內部IP網絡交換消息來對來自每個BTS 3的無線發送進行控制和管理。BTS 3和BSC 4是BS 6(BS)6的一部分。
BS 6與電路交換核心網絡(CSCN)7和分組交換核心網絡(PSCN)8交換消息並向其發送數據。CSCN7提供傳統語音通信，PSCN8提供網際網路應用和多媒體服務。
CSCN7的移動交換中心(MSC) 5部分為去往/來自MS2的傳統語音通信提供切換，並且可以存儲信息以支持這些功能。MSC 2可以連接到一個或多個BS 6以及其它公共網絡，例如公共交換電話網(PSTN)(未示出)或綜合業務數字網絡(ISDN)(未示出)。用訪問位置寄存器(VLR) 9來檢索用於處理去往/來自訪問訂戶的語音通信的信息。VLR9可以在MSC5內部並且可以為一個以上MSC服務。
用戶身份被分配給CSCN 7的歸屬位置寄存器(HLR) IO以便記錄諸如訂戶信息，例如電子序列號(ESN)、行動電話薄號碼(MDR)、簡檔信息(Profile Information)、當前位置、和鑑權周期。鑑權中心(AC)11管理與MS 2有關的鑑權信息。AC 11可以在HLR 10內部並且可以為超過一個的HLR服務。MSC 5與HLR/AC 10、 11之間的接口是IS-41標準接口 18。
PSCN8的分組數據服務節點(PDSN) 12部分為分組數據業務提供去往/來自MS2的路由。PDSN12建立、維持和終止到MS2中的2的鏈路層會話，並且可以與一個或多個BS 6和一個或多個PSCN 8相接。鑑權、授權和計費(AAA) 13伺服器提供與分組數據業務有關的網際協議鑑權、授權和計費功能。歸屬代理(HA) 14提供MS2IP註冊的鑑權，重定向去往和來自PDSN 8的外地代理(FA) 15組件的分組數據，並接收來自AAA 13的用戶規定信息。HA 14可以建立、維持、和終止去往PDSN 12的安全通信並分配動態IP位址。PDSN 12經由內部IP網絡與AAA13、 HA14和網際網路16通信。
存在多種類型的多址接入方案，具體地有頻分多址(FDMA)、時分多址(TDMA)和碼分多址(CDMA)。在FDM中，例如通過使用30 KHz信道用頻率將用戶通信分開。在TDMA中，例如通過使用具有6個時隙的30KHz信道用頻率和時間將用戶通信分開。在CDMA中，用戶通信被用數字代碼分開。
在碼分多址中，所有用戶在相同頻譜上，例如1.25MHz。每個用戶具有唯一的數字代碼標識符，並且數字代碼將用戶分開以防止幹擾。
CDMA信號使用許多碼片來傳送信息的單一比特。每個用戶具有唯一的碼片模式，其本質上是代碼信道。為了恢復比特，根據用戶已知的碼片模式將大量碼片集成在一起。其他用戶的代碼模式隨機地出現並且以自抵消方式集成在一起，因此，不會擾亂根據用戶的適當代碼模式而進行的比特解碼判決。
輸入數據被與快速擴頻序列相結合併作為擴頻數據流而被發送。接收機使用同一擴頻序列來提取原始數據。圖2A示出了擴頻和解擴處理。如圖2B所示，可以將多個擴頻序列組合以便產生唯一的、穩健的信道。
沃爾什碼是一種擴頻序列。每個沃爾什碼是64碼片長並且與所有其它沃爾什碼精確正交。該代碼易於生成，並且足夠小以便被存儲在只讀存儲器(ROM)中。
短PN碼是另一種擴頻序列。短PN碼由兩個PN序列(I和Q)組成，其中每一個是32,768碼片長並以類似的方式生成，但是是用不同抽頭的15比特移位寄存器。這兩個序列對I和Q相位信道的信息進行加擾。
長PN代碼是另一種擴頻序列。長PN代碼是在42比特寄存器中生成的並超過40天長，或者約為4X10"碼片長。由於其長度，長PN碼無法存儲在終端的ROM中，因此被一個碼片接一個碼片地生成。
每個MS 2用PN長碼和唯一的偏移量或公共長碼掩碼來對其信號進行編碼，使用由系統設置的32比特和10比特的長PN碼ESN來計算公共長碼掩碼。公共長碼掩碼產生唯一的移位。專用長碼掩碼可以用來增強私密性。當被在64碼片這樣短的期間內集成時，具有不同長PN碼偏移量的MS 2將事實上呈現為是正交的。
CDMA通信使用前向信道和反向信道。前向信道被用於從BTS 3到MS 2的信號，反向信道被用於從MS到BTS的信號。
前向信道為扇區使用其特定的分配的沃爾什碼和特定的PN偏移量，此時一個用戶能夠同時具有多個信道類型。前向信道由其CDMARF載波頻率、扇區的唯一短碼PN偏移量和用戶的唯一沃爾什碼來識別。CDMA前向信道包括導頻信道、同步信道、尋呼信道和業務信道。
導頻信道是不包括符號流(character stream)的"結構燈塔"(structural beacon)，但卻是用於為系統所獲取的定時序列，並作為切換期間的測量裝置。導頻信道使用沃爾什碼O。
同步信道攜帶在系統獲取期間被MS 2使用的系統識別和參數信息的數據流。同步信道使用沃爾什碼32。
根據容量條件，可能存在一至七個尋呼信道。尋呼信道攜帶尋呼、
系統參數信息和呼叫建立順序。尋呼信道使用沃爾什碼1-7。
業務信道被分配給單個用戶以攜帶呼叫業務。業務信道使用服從於噪聲所限的總容量的任何其餘沃爾什碼。
反向信道被用於從MS2到BTS3的信號，並使用沃爾什碼和MS專用的長PN序列的偏移量，此時一個用戶能夠同時發送多種信道。反向信道由其CDMA RF載波頻率和單個MS 2的唯一長碼PN偏移量來識別。反向信道包括業務信道和接入信道。
單個用戶在實際呼叫期間使用業務信道來向BTS 3發送業務。反向業務信道基本上是用戶特有的公共或專用長掩碼，並且有多少CDMA終端，就存在多少反向業務信道。
沒有涉及呼叫的MS2使用接入信道來發送註冊請求、呼叫建立請求、尋呼請求、命令響應及其它信令信息。接入信道基本上是BTS 3扇區獨有的公共長碼偏移量。接入信道與尋呼信道成對，每個尋呼信道具有多達32個的接入信道。
CDMA通信提供許多優點。一些優點是可變速率語音編碼和復用、功率控制、RAKE接收機的使用和軟切換。
CDMA允許使用可變速率語音編碼器以壓縮話音、降低比特速率並大大增加容量。可變速率語音編碼器在發言期間提供全比特速率、在發言停頓期間提供低數據速率、提供增加的容量和自然的聲音。復用允許語音，信令和用戶輔助數據被混合在CDMA幀中。通過利用前向功率控制，BTS 3不斷降低每個用戶的前向基帶碼
片流的強度。當特定MS2經歷前向鏈路上的錯誤時，更多的能量被請
求，並且提供能量的迅速加強，其後再次減少能量。
對於每個幀，使用RAKE接收機允許MS 2使用三個業務相關器的組合輸入，或"RAKE耙齒"。每個RAKE耙齒可以獨立地恢復特定的PN偏移量和沃爾什碼。耙齒可以以不同BTS3的延遲多徑反射為目標，同時搜索器連續地檢査導頻信號。
MS2驅動軟切換。MS2連續地檢査可用的導頻信道，並向BTS3作出關於其當前使用的導頻信號的報告。BTS 3分配最多多達六個扇區，並且MS2因此而分配其耙齒。Al消息由沒有靜噪(muting)的模糊-脈衝(dim-and-burst)來發送。通信鏈路的每端逐幀地選擇最好的配置，同時切換對於用戶來說是透明的。
cdma2000系統是第三代(3G)寬帶；擴頻無線接口系統使用CDMA技術的增強服務潛力來促進數據能力，諸如網際網路和內部網接入、多媒體應用、高速商務交易、以及遙測技術。與其它第三代系統一樣，cdma2000的焦點在於網絡經濟和無線發送設計以克服無線電頻譜可用性的有限量的限制。
圖3示出了用於cdma2000無線網絡的數據鏈路協議架構層20。數據鏈路協議架構層20包括上層60、鏈路層30和物理層21。
上層60包括三個子層；數據服務子層61;語音服務子層62和信令服務子層63。數據服務61是代表移動終端用戶來傳遞任何形式的數據的服務，並包括諸如IP服務的分組數據應用、諸如異步傳真和B-ISDN仿真服務的電路數據應用、以及SMS。語音服務62包括PSTN接入、移動對移動語音服務、以及網際網路電話。信令63控制移動操作的所有方面。信令服務子層63處理MS 2與BS 6之間交換的所有消息。這些消 息控制起到諸如呼叫建立和拆除、切換、特徵激活、系統配置、註冊 和鑑權等作用。
鏈路層30被再分成鏈路接入控制(LAC)子層32和媒體接入控 制(MAC)子層31。鏈路層30提供用於數據傳送服務的協議支持和 控制機制，並執行將上層60的數據傳送需求映射為物理層21的特定 能力和特性所需的功能。鏈路層30可以被視為上層60與物理層20之 間的接口。
為支持廣泛的上層60服務，和在大性能範圍內、具體地從1.2Kbps 至2Mbps以上的範圍內提供高效率和低延時數據服務的裝置，而促使 MAC 31和LAC 32子層分離開來。其它促使因素是對支持電路和分組 數據服務的高服務質量(QoS)的需要，諸如對可接受的延遲和/或數 據BER(誤比特率)的限制，以及對每個服務具有不同QoS要求的先 進多媒體服務的增長的需求。
需要LAC子層32來提供通過點對點無線發送鏈路42的可靠的、 按序傳遞發送控制功能。LAC子層32管理上層60實體之間的點對點 通信信道，並提供框架以支持廣泛的不同的端對端可靠鏈路層30協議。
鏈路接入控制(LAC)子層32提供信令消息的正確傳遞。功能包 括要求確認的保證式傳遞，不要求確認的非保證式傳遞、重複消息檢 測、將消息傳遞到單個MS2的地址控制、將消息分割成適當尺寸的片 段以便通過物理介質傳輸、對接收到的消息的重組和驗證以及全球挑 戰鑑權(global chanllenge authentication)。
MAC子層31促進3G無線系統的複合多媒體、多服務能力，該 3G無線系統對每個有效服務具有QoS管理能力。MAC子層31提供控制分組數據和電路數據服務接入到物理層21的過程，包括來自單個客 戶的多重服務之間、以及無線系統中競爭用戶之間的爭用控制
(contention control) 。 MAC子層31還執行邏輯信道與物理信道之間 的映射，將來自多個源的數據復用到單個物理信道上，並且為了可靠 性的盡力服務級別(best-effort level)使用無線鏈路協議(RLP)通過 無線鏈路層來提供合理地可靠的發送。信令無線突發協議(SRBP) 35 是提供用於信令消息的無連接協議的實體。復用和QoS控制34通過調 解來自競爭服務的衝突請求和接入請求的適當的優先化來負責協商 QoS水平(negotiated QoS level)的執行。
物理層20負責無線發送的數據的編碼和調製。物理層20調節來 自更高層的數據以便可以可靠地通過移動無線信道來發送該數據。
物理層20映射用戶數據和信令，MAC子層31通過多個傳輸信道 而將該用戶數據和信令傳遞到物理信道，物理層20還通過無線接口來 發送信息。在發送方向上，由物理層20執行的功能包括信道編碼、交 織、加擾、擴頻和調製，在接收方向上，所述功能被反向以便在接收 機處恢復發送的數據。
圖4示出了呼叫處理的概述。處理呼叫包括導頻和同步信道處理、 尋呼信道處理、接入信道處理和業務信道處理。
導頻和同步信道處理指的是MS2處理導頻和同步信道以便在MS 2初始化狀態下獲取CDMA系統並與其同步。尋呼信道處理指的是MS 2監控尋呼信道或前向公共控制信道(F-CCCH)以便在空閒狀態下接 收來自BS 6的開銷和移動定向消息。接入信道處理指的是MS 2在系 統接入狀態下在接入信道或增強接入信道上將消息發送到BS 6，同時 BS 6始終監聽這些信道並在尋呼信道或F-CCCH上響應MS。業務信 道處理指的是在MS 2控制業務信道狀態下BS 6和MS 2使用專用正向 和反向業務信道進行通信，同時該專用正向和反向業務信道攜帶諸如語音和數據的用戶信息。
圖5示出了 MS2的初始化狀態。該初始化狀態包括系統判定子狀 態、導頻信道獲取、同步信道獲取、定時變化子狀態和移動站空閒狀 態。
系統判定是MS 2藉以判定從哪個系統獲得業務的處理。該處理可 以包括諸如模擬對數字、蜂窩對PCS、 A載波對B載波的判定。定製 (custom)選擇處理可以控制系統判定。使用重定向處理的服務提供商 也可以控制系統判定。MS2選擇系統之後，其必須確定在該系統的哪 個信道上搜索服務。通常，MS2使用以優先順序排列的信道列表來選 擇信道。
導頻信道處理是MS 2藉以通過搜索可用導頻信號來獲得關於系 統定時的信息的處理。導頻信道不包含信息，但是MS2可通過與導頻 信道進行相關來校準其本身的定時。 一旦此相關完成，則MS2與同步 信道同步，並且可以讀取同步信道消息以進一步精調其定時。MS2被 允許在其宣布失敗之前在單個導頻信道上搜索長達15秒並返回系統判 定以選擇另一信道或另一系統。該搜索程序沒有被標準化，獲取系統 的時間取決於具體實現。
在cdma2000中，單個信道上可能存在許多導頻信道，諸如OTD 導頻、STS導頻和輔助導頻。在系統獲取期間，MS2不會發現這些導 頻信道中的任何一個，因為它們使用的是不同的沃爾什碼，且該MS 僅搜索沃爾什0。
同步信道消息在同步信道上被連續發送，並且其為MS 2提供信息 以精調定時並讀取尋呼信道。移動臺(mobile)在同步信道消息中接收 來自BS 6的允許其確定其是否能夠與BS進行通信的信息。
15在空閒狀態下，MS 2接收尋呼信道之一併處理該信道上的消息。
將開銷或配置消息與存儲的序列號進行比較以保證MS 2具有最新的參 數。檢査至MS2的消息以確定預期的訂戶(intended subscriber)。
BS6可以支持多個尋呼信道和/或多個CDMA信道(頻率)。MS 2使用基於其IMSI的哈希(hash)函數來確定在空閒狀態下監控哪個 信道和頻率。BS 6使用同一哈希函數來確定當尋呼MS 2時要使用哪個 信道和頻率。
使用尋呼信道和F-CCCH上的時隙周期索引(SCO可支持時隙尋 呼。時隙尋呼的主要目的是在節約MS2中的電池電量。MS2和BS6 均同意將在哪個時隙中尋呼MS。 MS 2可以在未分配的時隙期間對其 的某些處理電路斷電。可以用普通(general)尋呼消息或通用(universal) 尋呼消息來尋呼F-CCCH上的移動臺。還支持快速尋呼信道，其允許 MS 2的通電時間段比在F-PCH或F-CCCH上僅使用時隙尋呼時可能的 時間段短。
圖6示出了系統接入狀態。系統接入處理的第一步是更新開銷信 息以保證MS 2使用正確的接入信道參數，諸如初始功率水平或功率步 進增量。MS 2在不與BS 6或其它MS協調的情況下隨機地選擇接入信 道並發送。這樣的隨機接入過程可導致衝突。可以採用多個步驟來降 低衝突的可能型，例如時隙化結構(slotted structure)的使用、多個接 入信道的使用、以隨機的起始時間發送以及採用諸如過載等級等的擁 塞控制。
MS 2可以在接入信道上發送請求或響應消息。請求是自主發送的 消息，諸如發起消息。響應是響應於從BS6接收到的消息而發送的消 息。例如，尋呼響應消息是對普通尋呼消息或通用消息的響應。
復用和QoS控制子層34具有發送功能和接收功能。發送功能將來自諸如數據服務61、信令服務63或語音服務62等各種來源的信息 進行組合，並形成用於發送的物理層SDU禾P PDCHCF SDU。接收功能 將包含在物理層21和PDCHCF SDU中的信息分離並將該信息指引到 正確的實體，諸如數據服務61、上層信令63或語音服務62。
復用和QoS控制子層34與物理層21在時間上同步地進行操作。 如果物理層21以非零幀偏移量來發送，則復用和QoS控制子層34以 偏離系統時間的適當幀偏移量來傳遞用於物理層傳輸的物理層SDU。
復用和QoS控制子層34使用原語(primitive)的物理信道特定服 務接口集來將物理層21 SDU傳遞到物理層。物理層21使用物理信道 特定接收指示服務接口操作來將物理層SDU發送到復用和QoS控制子 層34
SRBP子層35包括同步信道、前向公共控制信道、廣播控制信道、 尋呼信道和接入信道程序。
LAC子層32向層3 60提供服務。SDU在層3 60與LAC子層32 之間傳遞。LAC子層32提供SDU到LAC PDU的適當封裝，其經受拆 分和重組並作為封裝後的PDU片段而被傳輸到MAC子層31。
順序地執行LAC子層32內的處理，同時處理實體以設置好的順 序相互傳遞部分形成的LAC PDU。 SDU和PDU被沿著功能性路徑 (functional path)來處理和傳輸，而不需要上層了解物理信道的無線 特性。但是，上層可能了解物理信道的特性並且可以指引層2 30使用 某些物理信道以傳輸某些PDU。
lxEV-DO系統被優化以用於分組數據服務，並且其特徵在於對僅 有數據(data only)或優化數據(data optimized) ( "DO")使用單 個1.25MHz載波("lx")。此外，存在前向鏈路上的2.4 Mbps或3.072Mbps和反向鏈路上的153.6 Kbps或1.8432 Mbps的峰值數據速率。而 且，lxEV-DO系統提供分離的頻帶並且與lx系統網絡互聯。圖7示出 了用於lx和lxEV-DO系統的cdma2000的比較。
在CDMA2000中，存在並發服務，藉此在實踐中以614.4 kbps和 307.2 kbps的最大數據速率一起發送語音和數據。MS 2與MSC 5通信 以便進行語音呼叫並與PDSN 12通信以進行數據呼叫。cdma2000系統 的特徵在於沃爾什碼分離的前向業務信道和可變功率和固定速率。
在lxEV-DO系統中，最大數據速率是2.4 Mbps或3.072 Mbps，
並且不存在與電路交換核心網絡7的通信。lxEV-DO系統的特徵在於 固定功率和可變速率和被時分復用的單個前向信道。
圖IO示出了 lxEV-DO系統架構。在lxEV-DO系統中，幀由16 個時隙組成，600個時隙/秒，並且具有26.67 ms或32,768碼片的持續 時間。單個時隙為1.6667 ms長並具有2048個碼片。控制/業務信道在 一個時隙中有1600個碼片，導頻信道在一個時隙中有192個碼片，並 且MAC信道在一個時隙中有256個碼片。lxEV-DO系統便於更簡單 且更快的信道估計和時間同步。
圖9示出了 lxEV-DO默認協議架構。圖IO示出了 lxEV-DO非默 認協議架構。
與lxEV-DO系統中的會話有關的信息包括通過空中鏈路而被MS 2、或接入終端(AT)、和BS6或接入網絡(AN)使用的一組協議、 單播接入終端標識符(UATI)、通過空中鏈路而被AT和AN使用的 協議的配置和當前AT位置的估計。
應用層提供盡力服務(best effort)，藉此消息被發送一次，還提 供可靠傳送，藉此消息可被重新發送一次或多次。流層(stream layer)對於一個AT2提供復用多達4個(默認)或255個(非默認)應用流 的能力。
會話層保證會話仍然有效並管理會話的關閉、指定初始UATI分 配的程序、保持AT地址，以及協商/規定會話期間使用的協議和用於 這些協議的配置參數。
圖ll示出了 lxEV-DO會話的建立。如圖14所示，建立會話包括 地址配置、連接建立、會話配置和交換密鑰。
地址配置指的是分配UATI和子網掩碼的地址管理協議。連接建 立指的是建立無線鏈路的連接層協議。會話配置指的是配置所有協議 的會話配置協議。交換密鑰指的是安全層中的密鑰交換協議，其用於 為鑑權建立密鑰。
"會話"指的是AT 2與RNC之間的邏輯通信鏈路，其在若干小 時內保持開放，默認為54小時。會話持續直到PPP會話也是活動的。 會話信息由AN 6中的RNC來控制和保持。
當連接開放時，AT2可以被分配以前向業務信道並被分配以反向 業務信道和反向功率控制信道。單個會話期間可以發生多個連接。
連接層管理網絡和通信的初始獲取。而且，連接層保持AT2的大 致位置並管理AT2與AN6之間的無線鏈路。此外，連接層執行監督、 以優先順序排列並封裝從會話層接收到的發送數據，將以優先順序排 列後的數據轉發到安全層，並將從安全層接收到的數據解封裝，並將 其轉發到會話層。
圖12示出了連接層協議。如圖12所示，協議包括初始化狀態、 空閒狀態和連接狀態。在初始化狀態下，AT 2獲取AN 6並激活初始化狀態協議。在空 閒狀態下，關閉的連接(closed connection)被啟動並且空閒狀態協議 被激活。在連接狀態下，開放的連接被啟動並且連接狀態協議被激活。
關閉的連接指的是AT 2沒有被分配以任何專用的空中鏈路資源， 並且AT和AN 6之間的通信是通過接入信道和控制信道來進行的狀 態。開放的連接指的是可以被分配以前向業務信道的AT2被分配以反 向功率控制信道和反向業務信道、並且AT 2和AN 6之間的通信是通 過所分配的信道以及通過控制信道來進行的狀態。
初始化狀態協議執行與獲取AN 6相關的行為。空閒狀態協議執行 與已獲取了 AN 6但不具有開放的連接的AT 2相關的行為，諸如使用 路由更新協議來保持跟蹤AT位置。連接狀態協議執行與具有開放的連 接的AT2相關的行為，諸如管理AT與AN 6之間的無線鏈路，並管 理引起關閉的連接的程序。路由更新協議執行與保持跟蹤AT2位置以 及維持AT與AN 6之間的無線鏈路相關的行為。開銷消息協議通過控 制信道來廣播基本參數，諸如QuickConfig、 SectorParameters和 AccessParameters消息。分組整合(consolidation)協議將用於發送的 分組按照它們被分配到的優先級和目標信道的函數來進行整合和優先 排序，並且在接收機上提供分組解復用。
安全層包括密鑰交換功能、鑑權功能和加密功能。密鑰交換功能 提供AN 2和AT 6遵循的用於鑑權業務的程序。鑑權功能提供AN 2 和AT6遵循的程序以便交換用於鑑權和加密的安全密鑰。加密功能提 供AN 2和AT 6遵循的用於加密業務的程序。
lxEV-DO前向鏈路的特徵在於不支持功率控制和軟切換。AN 6 以恆定功率來發送並且AT 2在該前向鏈路上請求可變速率。由於不同 用戶可以在TDM中在不同時間發送，所以難以執行來自預期用於單個
20用戶的不同BS6的分集發送。
在MAC層中，兩類來源於更高層的消息被穿過物理層傳送，具體 地說是用戶數據消息和信令消息。兩個協議被用來處理這兩類消息， 具體地說是用於用戶數據消息的前向業務信道MAC協議和用於信令 消息的控制信道MAC協議。
物理層的特徵在於1.2288 Mcps的擴頻速率，幀由16個時隙和 26.67 ms組成，具有1.67 ms和2048個碼片的時隙。前向鏈路信道包 括導頻信道、前向業務信道或控制信道及MAC信道。
導頻信道在包括全"0"信息比特和一個時隙具有192個碼片的 W0的沃爾什擴頻這一點上類似於cdma2000。
前向業務信道的特徵在於在38.4 kbps 2.4576 Mbps的範圍內和 4.8kbps 3.072 Mbps的範圍內變化的數據速率。物理層分組可以在l 16個時隙中發送，並且當分配了超過一個時隙時，發送時隙使用4時 隙交織。如果在所有已分配的時隙已被發送之前在反向鏈路ACK信道 上接收到ACK，則不應發送剩餘的時隙。
控制信道類似於cdma2000中的同步信道和尋呼信道。控制信道的 特徵在於256個時隙或427.52 ms的時間段、1024比特或128、 256、 512和1024比特的物理層分組長度，和38.4 kbps或76.8 kbps或19.2 kbps、 38.4 kbps或76.8 kbps的數據速率。
lxEV-DO反向鏈路的特徵在於AN 6可以通過使用反向功率控制 來功率控制反向鏈路，並且超過一個的AN可以經由軟切換來接收AT 2的發送。此外，反向鏈路上不存在TDM，使用長PN碼通過沃爾什 碼對反向鏈路進行信道化。
21AT 2用接入信道來啟動與AN 6的通信並響應AT定向消息 (directed message)。接入信道包括導頻信道和數據信道。
AT 2在接入信道上發送一系列接入探測直到從AN 6接收到響應 或者計時器超時。接入探測包括前導和一個或多個接入信道物理層分 組。接入信道的基本數據速率是9.6 kbps，有更高的19.2 kbps和38.4 kbps的數據速率可用。
當使用同一控制信道分組來尋呼一個以上的AT2時，可以同時發 送接入探測，並且可能發生分組衝突。當AT2共址(co-located)、處 於群呼叫中或者具有相似的傳播延遲時，問題可能更嚴重。
多輸入、多輸出(MIMO)指的是在發送機和接收機處使用多個 天線以便得到改善的性能。例如，當使用兩個發送機和兩個或更多接 收機時，可以發送兩個同時的數據流，這使數據速率加倍。
在MIMO中，可以基於發送機側的信道狀態信息的可用性來採用 兩種操作模式一一開環操作和閉環操作。在開環操作模式中，不採用
信道信息。雖然操作簡單，但是由於缺少信道狀態信息，所以開環操 作可能導致性能損失。
與開環操作不同，在閉環操作中，可以採用部分的或全部的信道 狀態信息。
MIMO發送的操作常常需要來自所涉及的所有天線的開銷發送。 結果，由於預期用於其他用戶的幹擾，可能浪費資源(例如功率)並 且可能影響吞吐量。
為了提升MIMO系統中開環和閉環操作兩者中的改善的性能，可 以修改開銷的發送。換言之，可以減少開銷(例如前導、媒體接入控制(MAC)、和/或lxEV-DO中的導頻)的發送。因此，可以更有效 和更高效地使用發送功率並且可以降低導致吞吐量增加的幹擾。
圖13示出了多天線發送架構的示範圖。更具體地說，圖13是用 於具有天線選擇的發送分集的架構。參照圖13，基於從接收側提供的
反饋信息來將數據流編碼。更具體地說，基於反饋信息，在發送端使 用自適應調製和編碼(AMC)方案來處理數據。對根據AMC方案處 理的數據進行信道編碼、交織並隨後調製成符號(還可以稱為已編碼 或已調製的數據流)。
該符號隨後被解復用到多個STC編碼器塊。這裡，解復用是基於 載波可以支持的調製和編碼速率。每個STC編碼器塊將符號進行編碼 並將已編碼的符號輸出到快速傅立葉逆變換(IFFT)塊。IFFT塊變換 已編碼的符號。經變換的符號隨後被分配給由天線選擇器所選擇的天 線以用於發送到接收端。關於將使用哪個天線以進行發送的選擇可以 基於反饋信息。
圖14是示出了與天線選擇相結合的發送分集的示範圖。與為單個 碼字(SWC)操作所設計的圖13不同，在圖14中，以每個載波為基 礎執行自適應調製和編碼，並將自適應調製和編碼設計為用於多個碼 字(MWC)操作。
根據圖13和14，在由IFFT塊處理數據之前，由STC編碼器處理 數據。但是，可以在由STC編碼器處理數據之前由IFFT塊來處理數據。 簡而言之，可以交換STC編碼器與IFFT塊之間的處理順序。
詳細地說，在執行信道編碼和調製時(或在執行AMC方案時)可 以將來自接收端的反饋信息用於數據流。此AMC方案處理在虛線框中 示出。例如，信道編碼和調製中使用的反饋信息可以是數據速率控制 (DRC)或信道質量指示符(CQI)。更進一步地，反饋信息可以包括各種信息，諸如扇區標識、載波/頻率索引、天線索引、可支持的CQI 值、最佳天線組合、所選天線、以及用於給定分配的多載波的可支持
信噪幹擾比(SINR)。
與所選天線有關的信息以及其的可支持SINR可以通過信道從接 收端發送到發送端(例如反向鏈路)或者在不同信道上發送。這樣的 信道可以是物理信道或邏輯信道。更進一步地，與所選天線有關的信 息可以以位圖(bitmap)的形式發送。每個位圖的位置代表天線索引。
例如，可以對每個發送天線測量DRC或CQI。作為CQI的示例， 發送端可以將信號(例如導頻)發送到接收端以確定用來發送信號的 信道的質量。每個天線將其自身的導頻發送到接收端，該導頻使接收 端從天線元件中提取信道信息p28。發送端還可以被稱為接入節點、基 站、網絡、或節點B。此外，接收端還可以被稱為接入終端、移動終端、 移動站、或移動終端站。
響應於來自發送端的信號，接收端可以向發送端發送CQI以提供 用來發送信號的信道的信道狀態或信道條件。
此外，可以使用預檢測方案或後檢測方案來測量反饋信息(例如 DRC或CQI)。預檢測方案包括使用時分復用(TDM)在正交頻分復 用(OFDM)之前插入天線專用已知導頻序列。後檢測方案涉及在OFDM 發送中使用天線專用已知導頻模式。
更進一步地，反饋信息是基於每個帶寬，或者換言之，反饋信息 包括關於N個1.25 MHz、 5MHz、或OFDM帶寬的子帶中的每一個的 信道狀態信息。
如所討論的，使用AMC方案處理的符號被解復用到多個STC編 碼器塊。STC編碼器塊可以實現各種類型的編碼技術。例如，編碼器塊可以是STC編碼器。每個STC編碼器可以具有基本單位MHz。事實 上，如圖16所示，STC編碼器覆蓋1.25 MHz。其他類型的編碼技術包 括空時塊碼(STBC)、非正交STBC(NO-STBC)、空時柵格編碼(STTC)、 空間-頻率塊碼(SFBC)、空時頻率塊碼(STFBC)、循環移位分集、 循環延時分集(CDD) 、 Alamouti、以及預編碼。
如所討論的，IFFT變換後的符號被天線選擇器基於反饋信息而分 配給特定天線。也就是說，在圖16中，天線選擇器選擇與來自反饋信 息所指定的STC編碼器的兩個輸出相對應的一對天線。
天線選擇器選擇用於發送特定符號的天線。同時，天線選擇器可 以選擇用來發送符號的載波(或者頻帶寬度)。天線選擇以及頻率選 擇是基於對操作的每一個帶寬所提供的反饋信息。此外，其中進行天 線和頻率分配的無線系統可以是多輸入、多輸出(MIMO)系統。
在具有多個天線的MIMO系統中，用於發送數據的天線可以分類 為主要天線和次要天線。主要天線可以由提供最好接收質量的天線或 發送所涉及的天線之中具有最小索引的天線來定義。
圖15是示出了開銷減少發送的示範圖。這裡，用單個天線(也稱 為主要天線)來攜帶開銷信息。如所討論的，可以基於準則來選擇主 要天線。也就是說，可以選擇具有最好信道條件的天線或具有最小索 引的天線作為主要天線。
可以用主要天線來攜帶(或發送)前導。前導可以包括關於數據 分組的信息。此外，可以用主要天線來攜帶包括導頻和媒體接入控制 (MAC)的開銷信息。另外，可以用主要天線來發送包括碼分復用 (CDM)數據和OFDM數據的數據。此外，可以經該主要天線來發送 前導的任何重新發送。
25未被選作主要天線或不具有最好的信道條件和/或不是最小索引 的天線可以被選作次要天線。次要天線只能用來發送數據(例如CDM
數據和OFDM數據)。與主要天線不同，次要天線不發送前導或開銷 信息。開銷信息經由主要天線來發送以便支持遺留接入終端(legacy access terminal) (AT)和/或新的AT。這裡，遺留AT的支持可以被 稱為CDM數據的發送，新的AT可以被稱為OFDM數據的發送。
前導(例如遺留前導)和遺留數據(例如CDM數據)的發送通常 發生在子時隙(或四分之一時隙)中。該子時隙通常具有400個碼片 的持續時間，該400個碼片的一部分常常被前導佔據，而該400碼片 的其餘部分被數據佔據。
參照圖15，天線'0'和天線'2'被選擇用於在載波O和1上發 送數據。此外，天線'0，和天線'l'被選擇用於在載波2上發送數 據，並且天線'l'和天線'2'被選擇用於在載波3上發送數據。天 線'0'是用於載波O、 l和2的主要天線，天線'T是用於載波3的 主要天線。
如所討論的，主要天線的選擇可以是基於接收質量。也就是說， 主要天線可以被定義為提供最好接收質量的天線。或者，主要天線的 選擇可以是基於發送所涉及的天線之中的最小索引，諸如在有一個以 上基於天線選擇的發送、空間復用、以及基於發送分集的發送的情形 中。
前導可以經由一個或多個天線在載波上發送。更具體地說，在圖 15中，使用基本發送單元的第一部分來發送前導。例如，在lxEV-DO 中，基本單元是具有1.667 ms的持續時間的時隙，第一部分是具有400 碼片的持續時間的％時隙(每個碼片的持續時間是1/1.2288/xs)。使用 W時隙的一部分來進行前導發送。在圖15中，在載波0、 1和2 (也被表示為fQ、 &和f2)上發送來 自塊#0、 #1、和#2的前導。而且，在載波3 (也被表示為fp上發送來 自塊#3的前導。由於天線'0，是用於載波0、 1、和2的主要天線， 天線"'是用於載波3的主要天線，所以使用各個時隙的第一部分來 相應地發送前導。此外，僅經由主要天線進行前導的重新發送。
對於前導和CDM數據在74時隙(或子時隙)中的發送，前導可以 與正交頻分復用(OFDM)數據一起發送。如所討論的，圖15示出了 在W時隙中採用前導+CDM數據發送的示例性發送。
根據圖15的實施例，僅使用主要天線來發送開銷數據的發送和/ 或重新發送。開銷可以包括用於用戶標識或信道類型(例如數據或控 制信道)的前導、媒體接入控制(MAC)、以及如lxEV-DO中的導頻。 另外，可以通過主要天線來發送包括導頻和媒體接入控制(MAC)的 開銷以便支持遺留接入終端(AT)和/或新的AT。
如圖16所示，可以經由主要和次要天線來發送數據。這裡，數據 發送天線專用導頻信號可以被發送，以幫助新的AT估計來自每個天線 的信道。
圖16示出了採用前導和OFDM數據發送的發送的示範圖。更具 體地，圖16示出了在1/4時隙中前導和OFDM數據的發送。
如所討論的，可以基於信道條件和/或索引的大小來選擇主要天線 和次要天線。在多個天線的情況下具有一個以上的次要天線是可能的。
參照圖16，由天線'0'來進行包括導頻和MAC的開銷的發送以 獲得向後兼容。但是，如果可以忽視向後兼容或者向後兼容不再是問 題，則只有前導可被固定天線(例如天線'0')所固定和/或發送。即 使向後兼容不再是問題，也可以由具有最好信道條件的每個載波來發
27送前導。但是，可能會存在基於條件的信令問題，因此，最好固定或 選擇用於發送的天線以獲得改善的可靠性。
前導可以被假定為使用一些分配的子載波來發送。在圖16中，主
要和次要天線均可以用來發送前導，但是僅使用主要天線來發送MAC 和導頻。
如所討論的，可以僅由一個天線來發送前導。例如，可以用主要 天線(例如天線'0')來發送前導。換言之，可以選擇天線'0'用 於在載波0、 1、 2、和3上發送數據。因此，將天線'0'視為主要天 線。
更進一步地，可以有多個天線來發送前導。例如，圖16示出了由 三個天線來發送的前導。也就是說，不僅經由主要天線、還經由次要 天線來發送前導。
對於載波0，選擇天線0和2。同樣地，天線'0'是主要天線， 天線'2'是次要天線。
與僅從/由一個天線發送前導的情況不同，僅通過主要天線來發送 和重新發送前導。在從/由多個天線發送前導的情形中，前導不限於僅 從主要天線的發送，而是還可以使用次要天線。
簡而言之，圖16的前導經由主要天線(例如，天線'0'和天線 'T )來發送，並且前導的任何重新發送只能經由主要天線來執行。 但是，如圖16所示，如果由多個天線來發送前導，則主要天線和次要 天線均可以用來發送前導。
圖17是示出了前導和OFDM數據的發送的另一示範圖。這裡， 基本帶寬被作為一個整體而分配。也就是說，與圖15不同，帶寬的基本單位(即1.25 MHz)的倍數被作為一個整體而分配。換言之，可以 消除載波(或頻帶)之間的間隔並將其用作OFDM數據的一部分。此 外，可以將開銷發送(例如導頻和MAC)進行組合以便同樣地消除載 波之間的間隔。
對於本領域的技術人員顯而易見的是可以在不脫離本發明的精神 和範圍的情況下在本發明中進行各種修改和變更。因此，本發明意圖 覆蓋對本發明的修改和變更，只要它們在所附權利要求及其等價物的 範圍內。
權利要求
1.一種在多輸入、多輸出(MIMO)系統中發送數據的的方法，該方法包括基於滿足至少一個指定準則來選擇主要天線以便發送前導；以及經由所述主要天線來發送所述前導。
2. 根據權利要求l所述的方法，進一步包括經由所述主要天線來發送開銷信息。
3. 根據權利要求l所述的方法，其中，所述開銷信息包括導頻和媒體接入控制(MAC)。
4. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述數據是碼分復用(CDM)數據和正交頻分復用(OFDM)數據中的至少一個。
5. 根據權利要求l所述的方法，其中，所述至少一個指定準則包括在可用發送天線中具有最佳信道條件或最小索引的天線。
6. 根據權利要求1所述的方法，信道類型、媒體接入控制(MAC)、
7. 根據權利要求1所述的方法，元的第一部分來發送。
8. 根據權利要求7所述的方法，1.667 ms的持續時間的時隙。
9. 根據權利要求7所述的方法，個碼片的持續時間的1/4時隙。其中，所述前導包括用戶標識、以及導頻中的至少一個。其中，所述前導使用基本發送單其中，所述基本發送單元是具有其中，所述第一部分是具有400
10. 根據權利要求9所述的方法，其中，所述1/4時隙包括碼分復用(CDM)前導、正交頻分復用(OFDM)前導、CDM數據、以及OFDM數據中的至少一個。
11. 根據權利要求1所述的方法，其中，用所述主要天線來發送正交頻分復用(OFDM)數據。
12. 根據權利要求1所述的方法，其中，用所述主要天線來重新發送前導。
13. 根據權利要求l所述的方法，進一步包括選擇次要天線，所述次要天線是來自於未選作為主要天線的多個天線中的天線；以及經由所述次要天線來發送所述數據。
14. 根據權利要求13所述的方法，其中，所述數據是碼分復用(CDM)數據和正交頻分復用(OFDM)數據中的至少一個。
15. —種在多輸入、多輸出(MIMO)系統中發送數據的的方法，該方法包括基於多個發送天線之中具有最佳信道條件或最小索引的天線而從多個發送天線中選擇天線作為主要天線，用於發送至少一個前導；以及經由所述主要天線來發送所述前導和所述數據中的至少一個。
16. 根據權利要求15所述的方法，進一步包括從所述多個天線中選擇次要天線，其中，所述次要天線是除所述主要天線之外的天線；以及經由所述次要天線來發送所述前導和所述數據中的至少一個。
17. 根據權利要求15所述的方法，進一步包括經由所述主要天線來發送開銷信息。
18. 根據權利要求17所述的方法，其中，所述開銷信息包括導頻和媒體接入控制(MAC)。
19. 根據權利要求15所述的方法，其中，所述前導和所述數據被作為一個整體而分配給帶寬。
20. —種在多輸入、多輸出(MIMO)系統中發送數據的的方法，該方法包括基於多個發送天線之中具有最佳信道條件或最小索引的天線而從多個發送天線中選擇天線作為主要天線，用於發送至少一個前導；以及經由所述主要天線來發送所述前導和所述數據中的至少一個。
21. 根據權利要求20所述的方法，進一步包括從所述多個天線中選擇至少一個次要天線，其中，所述至少一個次要天線是除所述主要天線之外的至少一個天線；以及經由所述至少一個次要天線來發送所述前導和所述數據中的至少一yN
全文摘要
本發明公開了一種在多輸入、多輸出(MIMO)系統中發送數據的方法。更具體地說，該方法包括基於滿足至少一個規定準則來選擇主要天線以用於發送前導，並經由該主要天線來發送前導。
文檔編號H04W72/04GK101606427SQ200780010535
公開日2009年12月16日 申請日期2007年3月26日 優先權日2006年3月24日
發明者孫立相, 尹永哲, 李錫雨, 金浩彬, 金相國 申請人:Lg電子株式會社