基於mimo的無線通信系統中的sinr反饋方法和裝置的製作方法
2023-04-27 10:56:16
專利名稱：基於mimo的無線通信系統中的sinr反饋方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及信道質量反饋的方法和裝置。具體地說，本發明涉及基 於MIMO的通信系統中的信號與幹擾加噪聲比(SINR: signal-to-interference-plus-noise-ratio)反饋。
背景技術：
對無線通信系統中的流量能力(traffic capacity)、覆蓋度和可靠性的 需要似乎是不斷增長的。流量能力的一個瓶頸是只有有限的頻譜可用於 通信目的，這種有限性既體現在物理上一隻有部分頻譜適於通信並且單 位頻率和時間上的信息內容是有限的，又體現在組織上一頻譜的有用部 分要用於很多目的，這些目的包括電視和無線電廣播、諸如飛行器通 信和軍事通信之類的非公共通信以及用於公共無線通信的諸如GSM、第
三代網絡(3G)、無線區域網(WLAN)等的既定系統。用於無線通信系 統的無線電傳輸技術領域中的最新發展展示出的有前景的結果在於流量 能力能夠顯著增加，並且在同時處理不同且有波動的能力需要方面提供 了更高的靈活性。有前景的技術建立在多輸入多輸出(MIMO)概念的基 礎之上，例如參見A. Goldsmith et al. "Capacity Limits of MIMO Channels": IEEE Journal on Selected Areas of Comm., VOL. 21， NO. 5， JUNE 2003 。與 目前使用的諸如TDMA (用於GSM中)和WCDMA (用於UMTS)之 類的傳輸技術相比，上述示範技術給出了對於可用射頻頻譜的好得多的 利用。作為這種新傳輸技術的能力(同時也是它所提出的要求)的例子， 將參照圖1 (現有技術)來簡要描述MIMO無線系統。可以在上面提到 的A. Goldsmith等人的文章中找到MIMO的基本原理以及研究的最新進 展和領域的綜合描述。
MIMO系統中的無線電鏈路的特徵是發射端和接收端可以配備有多個天線單元。MIMO背後的思想是按照能夠提高各MMO用戶的通 信質量(比特誤碼率，BER)或數據速率(比特/秒)的方式來"合併" 一端的發射(TX)天線和另一端的接收(RX)天線上的信號。可以使用 該優勢來顯著提高網絡的服務質量和運營商的收益。MIMO系統的核心 思想是空間-時間信號處理，其中時間(數字通信數據的自然維度)與在 使用多個空間分布式天線時固有的空間維度互補。MIMO系統的一個關 鍵特徵是能夠將多路徑傳播(通常被認為是無線傳輸中的限制因素)轉 變為對用戶有益。MIMO有效地利用了隨機衰落(random fading),並且 可用時有效地利用了多路徑延遲擴展，從而提高了傳送速率。不消耗(at no cost)額外頻譜(僅添加了硬體和複雜度)而顯著提高無線通信性能的 前景自然吸引了廣泛的關注。由於這種有前景的可能性，MIMO被考慮 用來提高第三代蜂窩系統，特別是高速下行鏈路共享信道(HS-DSCH) 中的數據速率。
二進位數據流105形式的壓縮數字源被饋送給發射塊110，發射塊 IIO具有差錯控制編碼和(可能結合了)映射到複數調製碼(四相移鍵控
(QPSK)、 M-QAM等)的功能。後者產生範圍從獨立到部分冗餘到全冗 餘的幾個分離的符號流。然後各符號流被映射到多個TX天線115中的一 個上。映射可以包括天線單元的線性空間加權或線性天線空間-時間預編 碼。在經過上變頻、濾波和放大之後，信號被發送到無線電信道。使用N 個TX天線115，並且發射塊110通常可以包括用於N個同時發送的手段
(means)。在這N個TX天線上發送的符號流被統稱為天線流。在接收 機處，信號優選地被多個天線(M) 120捕獲，並在接收塊125中執行解 調和解映射操作，以恢復出消息。在選擇編碼和天線映射算法時使用的 智能等級、複雜度和在先信道知識會根據應用而明顯不同。這決定了所 實現的多天線解決方案的類別和性能。MIMO通信例如可以發生在基站
(BS)和用戶設備(l正)之間，二者均設置有所需的多天線。
如前所述，僅僅復用不足以實現增益的顯著增長。髙級編碼/解碼和 映射方案(即空間-時間編碼)是必不可少的。當今現有的無線系統(例 如GSM和UMTS)中的解碼需要無線電信道的知識，並且在多天線系統中，這種知識是絕對重要的。在最有前景的MIMO實現提議中的一些提 議中，當系統採用自適應速率控制(adaptive rate control)時，信道知識 不僅用於接收機側執行的解調，而且用於發射側的編碼和調製。利用自 適應速率控制，發射機確定適合於給定無線電信道狀態的傳輸速率。當 信道狀態良好時，使用高傳輸速率，而當信道狀態較差時，使用低傳輸 速率。傳輸速率決定了發射側的調製階數(例如，QPSK相對於16QAM) 和前向糾錯碼(FEC)的編碼速率。非常需要精確的速率控制，因為它改 善了系統和用戶吞吐量。在WCDMA release 5中，通過移動臺所提供的 信道質量指示符(CQI)反饋來促成傳輸速率控制。CQI指示了在當前無 線電條件下接收機的信號與幹擾加噪聲比(SINR)。實際上，CQI指示了 在當前無線電條件下實現特定塊差錯率(例如10%)的最高傳輸數據速 率。可能需要輔助控制信令來促成MIMO系統中的精確CQI估計和速率 控制。例如，可以從基站向移動終端發送信號來通知瞬時功率和碼分配 以促成CQI估計。由於這種類型的信號被發送給系統中的所有移動終端， 因此這可以被看作是廣播控制信息。也可能需要其他的廣播控制信息來 促成精確CQI估計。在第三代合作夥伴計劃(3GPP)中的技術規範組無 線電接入網物理信道以及傳輸信道到物理信道的映射(FDD) (3GPPTR 25.211，版本5.5.0， 2003年9月)以及第三代合作夥伴計劃(3GPP)中的 技術規範組無線電接入網物理層過程(FDD) (3GPP TR 25.214，版 本5.9.0， 2003年6月)中描述了 CQI的符合WCDMA release 5的使用。 在UMTS中，公共導頻信道(CPICH)用於表徵專用無線電信道。 首先，接收機依賴於CPICH來獲取對解調期間所需的信道脈衝響應的估 計。利用自適應速率控制，接收機還可以使用CPICH來估計當前信道狀 態可以支持的最高傳輸速率，以滿足目標塊差錯率要求。然後按照 WCDMA RELEASE 5以信道質量指示符(CQI)的形式將該傳輸速率傳 回發射機。CPICH是載有用小區特有主擾碼進行了加擾的已知調製符號 的碼信道。UMTS還提供了多個副CPICH，它們可以具有特有的擾碼， 這些副CPICH通常用於旨在為流量密度高的地方提供服務的窄天線束操 作。對基於MIMO的系統也提出了類似的方法。在MIMO中，與發射天線或天線流的數量相對應的多個公共導頻信道(CPICH)被用來表徵發 射天線和接收天線之間的各個信道。與多個CPICH相結合的精確信道表 徵的要求可以使控制信令相對廣泛，並會佔用有價值的傳輸資源。
近來，已經有人提出一種有前景的被稱為PARC (按天線速率控制) 的新的MIMO技術用於HS-DSCH，參見S. T. Chung et al, "Approaching eigenmode BLAST channel capacity using V誦BLAST with rate and power feedback" ， Proc. IEEE VTC，Ol國Fall， Atlantic City, NJ， Oct. 2001 。該方案建 立在組合發射/接收架構的基礎上，該組合發射/接收架構以不同速率對天 線流執行獨立的編碼，然後在接收機處應用串行幹擾消除(SIC)和解碼。 它需要反饋每個天線的速率，每個天線的速率基於SIC的各階段的信號 與幹擾加噪聲比(SINR)。利用該方案，己經表明可以實現MIMO平坦 衰落信道的全幵環能力，因此提供了極高數據速率的潛力。SINR反饋已 經被用於HS-DSCH所採用的鏈路自適應處理中，以提高頻譜效率。利用 鏈路自適應，基站選擇適於給定信道狀態的適當數據傳輸速率。因此， 當信道處於深度衰落時，使用較低的數據傳輸速率，而當信道狀態良好 時，使用較高的數據傳輸速率。速率自適應還可以用來解釋碼道可用性 和功率可用性的變化。當基站具有許多可用碼道和可用功率時，使用較 高的數據傳輸速率。另一方面，當基站僅有非常有限數量的未用碼道和 未用功率時，使用較低的數據傳輸速率。在使用鏈路自適應的情況下， 所有待機UE必須向基站報告信道質量指示符(CQI)。 CQI通常是UE 接收機SINR例如在接收機的輸出端測得的量化形式。SINR可以是 HS-DSCH的單個碼道上的符號SINR，或者可以是HS-DSCH的所有碼道 上求和的總SINR。
在速率自適應處理中，在不知道服務基站處可用的瞬時碼道和功率 的情況下，UE通常根據標稱碼道和功率分配來估計輸出符號SINR。在 SISO操作中，在經3GPP標準化、用於速率自適應CQI表中定義了標稱 碼道分配，其中在一個下行鏈路控制信道中發送標稱功率分配。建立這 些標稱碼道和功率分配是為了 CQI測量和報告的目的，而不是要反應基 站處的實際碼道可用性和功率可用性。實際上，承載了標稱功率分配的控制信道具有非常慢的更新速率。基站接收SINR反饋，並根據將要分配 給UE的瞬時功率和碼道分配來調節所報告的SINR。這種調節是線性縮 放(scaling)操作。基站使用調節後的SINR來選擇適當的調製和編碼方 案(MCS)。
MIMO系統中的縮放處理將遠比上述SISO系統複雜得多。複雜性 是由多個在用(active)發射天線引起的，並且估計出的SINR將表現出 對功率和碼道分配的複雜的相關性(dependence)。即使是SINR調節中 很小的誤差也會導致系統吞吐量的顯著惡化。因此，SINR的正確調節是 非常重要的。同時，它也對不增加控制信令量有意義。
發明內容
為了全面利用諸如MIMO和PARC-MIMO之類的新穎傳輸技術所提 供的潛在高數據速率，迫切需要正確估計SINR值。現有技術的方法會導 致發送站中SINR調節的誤差，並且即使是很小的誤差也會導致系統吞吐 量的顯著惡化。
本發明的目的是提供一種能夠克服現有技術的缺點的方法和無線電 節點。這個目的通過所附獨立權利要求中限定的方法、基站和用戶設備 來實現。
根據本發明的方法可應用於MIMO場景中，其中基站利用多個(m
個)天線流與至少一個用戶設備進行通信。這裡提供了一種調節方法，
用於調節所報告的SINR,以便選擇適當的傳輸參數，例如調製和編碼速
率。這種調節至少部分地建立在所報告的信道質量指示符(CQI)的基礎
上。根據該方法，CQI包括與所述用戶設備針對標稱功率和碼道分配而
確定的信號與幹擾加噪聲比相關的信息。所述基站利用功率和碼道分配
的SINR相關性的模型來調節所報告的SINR，其中，所述相關性通過包
括僅與功率分配相關的第一參數和僅與碼道分配相關的第二參數的函數
來建模。第一參數具有功率分配指數，而第二參數具有碼道分配指數。
根據本發明的方法中所使用的建模函數具有以下基本形式 S證,加(m) = "9a(m)6"(m)SINRre/(m)於調節第m數據流的傳輸參數的調節後的 SINR值，SINR^(m)是第m數據流的基於先前廣播的關於基準功率和/或 碼道分配的信息的估計值，a是僅與功率分配相關的第一參數，而b是僅 與碼道分配相關的第二參數。qa(m)是與第一參數相關聯的功率分配指數， 而q"m)是與第二參數相關聯的碼道分配指數。符號q"m)和q^(m)暗示了 這些指數可以是數據流相關的。qa(m)和q"m)中的這種數據流相關性是由
於傳輸中的信道化碼重用和域MIMO接收機中使用串行幹擾消除而引起 的。
根據本發明的方法可以有益地在MIMO系統中實現，是否利用串行 幹擾消除SIC均可。無論在哪種情況下，對於各數據流而言，都可以關 聯一個輸出SINR(m)，而功率分配指數q"m)和碼道分配指數q^(m)可以 利用針對各m而輸出的SINR(m)來進行估計。 該方法包括下述基本步驟 一從BS廣播功率和/或碼道分配的第一表示。 一UE接收所廣播的功率和/或碼道分配的第一表示。 一UE利用所接收的功率和/或碼道分配的第一表示來估計SINR。 一UE在反饋過程中向BS提供CQI， CQI包括與所估計的SINR相 關的信息。
一BS利用UE接收機的輸出SINR能夠被建模為上述函數的假設， 根據瞬時功率和碼道分配來調節所報告的SINR估計值。
一BS基於調節後的SINR來選擇傳輸參數，例如調製和編碼方案 (MCS)。
本發明的一個優點在於可以進行更加準確的SINR調節，從而更好 地選擇調製和編碼方案。這進而得到了更高的系統吞吐量和/或更高的通 信質量。
本發明的另一個優點在於對SINR(m)進行建模僅需要兩個參數(功 率分配指數和碼道分配指數)，從而有助於準確地選擇調製和編碼方案。 因此，利用本發明的方法，可以引入PARC-MIMO而無需控制信令的量 上的任何顯著增加。另一優點在於，根據本發明的方法使得能夠在下述實施方式中示範
給出的系統中靈活地實現。這種靈活性表現在例如，UE能夠反饋SINR 或分配指數、反饋中所報告的分配指數和BS中存儲的預定(通常是近似 的)值的組合使用上，並表現在所廣播的多個功率和碼道分配基準值的 使用上。
本發明的實施方式在所附權利要求中做了限定。根據結合附圖和權 利要求來考慮本發明的以下詳細說明，本發明的其它目的、優點及新穎 特徵將變得明了。
下面將參照附圖來詳細描述本發明，附圖中 圖1是MIMO系統(現有技術)的示意圖2是可以實現根據本發明的方法和裝置的無線通信系統的示意
圖3是例示了根據本發明的方法的流程圖4是例示了根據本發明的方法的一個實施方式的流程圖5是例示了根據本發明的方法的一個實施方式的流程圖6是例示了根據本發明的方法的一個實施方式的流程圖7是例示了根據本發明的方法的一個實施方式的流程圖8a和8b示意性地例示了根據本發明的無線電基站(a)和用戶設備
(b)。
具體實施例方式
下面將參照附圖更加全面地描述本發明，附圖中示出了本發明的優 選實施方式。然而，本發明可以按照許多不同形式來實施，不應當解釋 為局限於這裡闡述的實施方式；而且，提供這些實施方式是為了使本公 開充分完全，並向本領域的技術人員全面傳達本發明的範圍。在附圖中， 相同標號表示相同的要素。
圖2中示意性例示了可以實現根據本發明的方法和裝置的一種可能通信場景。無線通信網絡200包括無線電基站BS 210 (有時在本領域中 也稱為節點B)和多個用戶設備UE 220:1-5。 一些UE 220:1-4正在與BS 210進行通信(active communication),圖中用實線箭頭表示，而其他UE 220:5-6處於待機(standby)模式，然而也與BS 210保持一些控制信令 (虛線箭頭)。BS 210和至少一些UE (UE 220:3-5)配備有通過多個鏈 路進行通信的裝置，例如適於進行基於MIMO的通信的多天線裝置。信 道特徵化依賴於公共導頻信道(CPICH信道)上的導頻信令。各發射天 線或者天線流都與一個CPICH相關聯。
術語"無線電基站"應當予以寬泛解釋，包括BS的含義，因為它是 在諸如GSM和UMTS的當前無線系統中構想的，而且包括不必是固定 的和/或例如對等網絡(Ad-hoc network)中僅偶然扮演BS的角色的無線 電節點的含義。
UE例如可以是行動電話、各種各樣的用戶設備例如膝上型計算機、 PDA、攝像機、具備無線電通信能力的視頻/音頻播放器和遊戲手柄、具 備無線電通信能力的車輛或固定機器。
在根據本發明的通信系統中，利用MIMO-PARC (按天線速率控制) 來提供高速下行鏈路共享信道(HS- DSCH)。如背景技術部分中所指出 的，在PARC-MIMO中，對保持高吞吐非常重要的是BS 210能夠向UE 220 廣播功率和/或碼道分配信息的更新。該信息促成了在UE中進行準確的 SINR估計。PARC-MIMO要求反饋每個天線的速率，而每個天線的速率 基於UE接收機的SIC的各階段的信號與幹擾加噪聲比(SINR)。
在基於MIMO的系統中，基站中執行的縮放處理通常是很重要的 (non-trivial)。通常，以dB為單位的輸出符號SINR可以被近似建模為 碼道和功率分配的線性函數。然而，線性縮放斜率取決於I。/I。c、多路徑 延遲分布(profile)以及碼道和功率分配。；是從服務基站接收到的總功 率，而1。e是從所有其他基站接收到的總功率加熱噪聲。基站處的SINR 縮放如果沒有正確完成就會導致調節後的SINR與真正的SINR顯著不 同。如果調節後的SINR太高，則選擇的傳輸數據速率高於無線電信道能 夠支持的速率。這通常會導致傳輸數據中的差錯。如果調節後的SINR太低，則選擇的傳輸數據速率低於無線電信道能夠支持的速率。無論在哪 種情況下，都會劣化系統的吞吐量。
G-RAKE輸出符號SINR可以描述為
SINR-王hH ,、 尺 (1)
其中，cc和《分別是分配給HS-DSCH的總功率和擴頻碼的數量，而 h和R分別是淨響應和噪聲協方差。比值a/《可以解釋為分配給各 HS-DSCH碼道的功率。在SISO系統中，噪聲協方差矩陣R可以直接從 CPICH測得。可以看出，在SISO的情況下，R不依賴於下行鏈路碼信道 (code Channel)上的功率分配。結果，以dB為單位的SINR線性縮放， 相對於功率分配(a)和碼道分配(iQ的斜率分別為1或-l。
為了在SISO系統中進行速率自適應，UE分別基於基準功率和碼道 分配(v和iiV來估計SINR。因子(v和i^/被建立為用於SINR估計目 的的公共基準，並且通常分別與用和A:^表示的實際瞬時功率和碼 道分配不同。因此在該配置中，在UE中估計出的SINR為
SINR f =^LhH
Z / (2)
然後通過CQI反饋將估計出的SINR報告給節點B，而節點B需要
縮放瞬時功率和碼道分配的SINR^。注意，瞬時SINR為
-inst pr
"、_1
、《W 乂
SINR<
(3)
將公式(3)轉換成dB為單位，得到
°WK"/ (4) 因此，以dB為單位的瞬時SINR隨著功率調節和碼道調節兩者而線 性縮放，並且縮放斜率分別為l和-l。
在MIMO-PARC情況下，第m流的SIC-GRAKE輸出SINR可以表
示為
STNR(m) = ，hw (攀'(m)h(w) ( $ )其中，a(m)是在天線(或數據流)m上分配給MIMO信道的功率，尺是
MIMO信道化碼的數量，而h(m)和R(m)分別是第m流的淨響應和噪聲
協方差。第m解碼流的噪聲協方差可以表示為[3]:
R(加)=R— + Reg (加)-Rac (m)( 6 )
其中，Rcpich是從CPICH測得的噪聲協方差，1是由碼道重用造成的， 而Rsie(m)表示在SIC處理期間在第m解碼階段之前移除的幹擾。碼道重
用項Ra被給出為[3]:
(7)
其中，假設MIMO功率均勻分配於在用發射天線上，a(l) = a(2) = ... = a(M) =a，其中M為天線流的數量，^fa為分配給關注MIMO用戶的總基站功 率，而a/尺是每在用發射天線、每MIMO碼道的功率。應當注意到，R^m) 取決於功率和碼道分配。而且，R3ie(m)項也取決於MIMO功率分配a， 因為SIC僅應用於自己的MIMO信號。這兩個因子嚴重影響了 SINR縮 放結果(issue)，因為在這種情況下，SINR(m)以更加複雜的方式取決於 夂和a，
SINR(7n) = !hXKa,ii:)h(7n)
(8)
注意到，當沒有應用SIC時，(6)的右邊最後一項可以丟棄(dropped)， 而碼道重用項變成
A脾l
在這種情況下，SINR(m)由於R^對m的相關性而仍然以更複雜的方 式取決於《和a。根據本發明，SINR(m)有效地被建模為與功率分配指數 或功率縮放斜率以及碼道分配指數或碼道縮放斜率相關的函數，因此， 可以看出，(SINR(m))dB還是功率分配和碼道分配的線性函數，
SINR》)=
to
、"^乂
if,
、~乂
SINE^(m)
廣~ A
((SINRi旭t (w》dB = (SINRref (m))膽+ & (m)
to'
、X"/ 乂dB
(9)然而，指數/斜率qa(m)和q"m)並不總是l或-l。更確切來講，在實 際情況下，功率縮放斜率q"m)是m、 /。/^、多路徑分布和碼道分配&w 的函數。功率縮放指數/斜率的範圍是0〈qa(m)《1。另外，0<qa(l)< qa(2) < ... < qa(M) = 1 。碼道縮放斜率q"m)是m、 /。//。。多路徑分布和功 率分配a^的函數。碼道縮放指數/斜率的範圍是-1《q^(m)<0。另外， -1 = W (M) < w (M - 1) <…< qk(l) < 0。針對qa(m)和q"m)兩者分別利用 標稱縮放斜率1和-1會導致較大的速率自適應誤差。這種數據流相關性 是由傳輸中的信道化碼重用和/或在MIMO接收機中使用串行幹擾消除而 引起的。
本發明的方法利用了將第m流的輸出SINR， SINR(m),建模為與功
率分配指數和碼道分配指數具有相關性的函數，以及服務基站在調節所
報告的SINR時使用該假設以便選擇調製和編碼方案(MCS)。與公式(9)
對應的模型具有以下基本形式
SINRto (m) = a" WW (")SINRw(m) (i Q )
其中，SINR^,(m)是要用於調節傳輸參數的調節後的SINR， SINR^/m) 是基於先前廣播的關於基準功率和/或碼道分配的信息的估計值，a是僅 與功率分配相關的第一參數，而b是僅與碼道分配相關的第二參數，qa(m) 是功率分配指數，而q"m)是碼道分配指數。措辭"基本形式"應當解釋 為(10)描述了調節後的SINR與估計出的SINR之間的特徵關係。如本領 域技術人員所理解的，例如可以添加常數、縮放所包含的常數和反映了 除所包含的功率和碼道分配以外的其他因素的參數，以便使該模型適應 特定的實現。該方法通過圖3的流程圖進行了例示並包括以下步驟 305:從BS廣播功率和/或碼道分配的第一表示。 310: l正接收所廣播的功率和/或碼道分配的第一表示。 315: UE利用所接收的功率和/或碼道分配的第一表示來估計SINR。 320: UE在反饋過程中向BS提供CQI， CQI包括與所估計的SINR 相關的信息。
325: BS利用UE接收機的輸出SINR能夠被建模為與功率分配指數 和碼道分配指數具有相關性的函數的假設、根據瞬時功率和碼道分配來調節所報告的SINR估計值。
330: BS基於調節後的SINR來選擇傳輸參數，例如調製和編碼方案 (MCS)。傳輸參數還可以包括MIMO流的數量。
應當注意的是，上述步驟並不一定必須採用以上順序。
針對各天線流獨立執行所述SINR估計和調節。
根據本發明的第一實施方式，在UE處估計功率分配指數q。(m)和碼 道分配指數q^(m)，並在反饋過程中將它們發回到基站。根據第一實施方 式的方法在圖4的流程中進行了例示，並包括以下步驟-
405: BS廣播關於基準功率分配和/或碼道分配/C^的信息。
410: UE接收功率分配和/或碼道分配A:w/。
415: UE根據功率分配a<和碼道分配尺^來估計SINR。
416: UE針對基準功率分配c^來估計SINR功率分配指數qa(m)。
417: UE針對基準碼道分配Z^/來估計SINR碼道分配指數q^(m)。 針對各m反覆進行步驟415-417。
420: UE將功率分配指數qa(m)和碼道分配指數q"m)報告回BS。
425: BS利用所報告的功率分配指數和碼道分配指數、根據瞬時功率 和碼道分配來調節所報告的SINR估計值。
430: BS基於調節後的SINR來選擇調製和編碼方案(MCS)。
在這種情況下，僅需要報告回與前m-l個解碼流相關的指數。最後 一個解碼流的指數將與相應SISO情況的相同，即qa(m)=l且q^(m)=-l 。
根據本發明的方法的第二實施方式，基站利用標稱的預定縮放斜率 q。(m)和q^m)，其中，這些預定的縮放斜率是m (解碼階數)的函數， 並且會偏離SISO情況下所使用的那些縮放斜率。根據第二實施方式的方 法在圖5的流程中進行了例示，並包括以下步驟
505: BS廣播關於基準功率分配a<和/或碼道分配尺<的信息。
510: UE接收功率分配a<和碼道分配&e/。
515: UE根據功率分配a,e/和碼道分配i^/針對各m來估計SINR。 520: UE將所估計的SINR報告回BS。
525: BS利用預定的功率分配指數和碼道分配指數、根據瞬時功率和碼道分配來調節所報告的SINR估計值。
530:BS基於調節後的SINR來選擇調製和編碼方案(MCS)。 根據第三實施方式，基站在一個下行鏈路控制信道中廣播更新後的 碼道分配信息。UE基於更新後的碼道分配信息和標稱功率分配因子來估 計輸出SINR。 UE還估計關於功率分配的功率分配指數。所估計的SINR 和功率分配指數qa(m)被發送給基站，基站利用以下步驟來計算調節後的 SINR: (l)以qa(m)作為縮放斜率來表示瞬時功率分配因子與標稱功率分 配因子之間的差，以及(2)利用SISO縮放斜率(即，斜率l)來表示瞬時 碼道分配與該下行鏈路控制信道中所廣播的碼道分配之間的任何偏差。 由於人們希望碼道分配上的偏差較小，所以對碼道分配縮放使用SISO縮 放斜率不會對SINR縮放誤差構成太大影響。根據第三實施方式的方法在 圖6的流程中進行了例示，並包括以下步驟-
605: BS廣播關於基準功率分配a^和更新後的碼道分配i^/的信
息o
610: UE接收功率分配和更新後的碼道分配K^。
615: UE根據功率分配(v和更新後的碼道分配i^/來估計SINR。
616: UE針對基準功率分配a^和標稱碼道分配i^/來估計SINR功
率分配指數qa(m)。針對各m反覆進行步驟615-616。
620: UE將所有m個流的估計SINR和前m-l個流的功率分配指數
qa(m)報告回BS。
625: BS利用所報告的功率分配指數、根據瞬時功率和碼道分配來調
節所報告的SINR估計值。
630: BS基於調節後的SINR來選擇調製和編碼方案(MCS)。 根據本發明的方法的第四實施方式，UE利用第一基準編碼和功率分
配來估計並報告第一傳輸時間間隔(TTI)中的SINR，而利用第二基準
編碼和功率分配來估計並報告第二傳輸時間間隔(TTI)中的SINR。在
這種情況下，基站能夠通過SINR報告得出縮放斜率。根據第四實施方式 的方法在圖7的流程中進行了例示，並包括以下步驟
705.a: BS廣播關於第一基準功率分配C^;和碼道分配i^yy的信息。710.a: UE接收功率分配cw/7和碼道分配i^yv。
715.a: UE根據功率分配和碼道分配針對各m來估計SINR。
720.a: UE將所有m個流的估計SINR報告回BS。
705.b: BS廣播關於第二基準功率分配aw/2和碼道分配的信息。
710.b:UE接收功率分配a^和碼道分配尺w/2。
715.b: UE根據功率分配aw/2和碼道分配i^/2針對各m來估計SINR。
720.b: UE將所有m個流的估計SINR報告回BS。
722:假設所報告的UE接收機的SINR能夠被建模為與功率分配指 數和碼道分配指數具有相關性的函數，BS利用所報告的與第一基準功率 和碼道分配因子以及第二基準功率和碼道分配因子相關聯的SINR估計 值來得出功率和碼道分配指數。
725: BS根據瞬時功率和碼道分配來調節所報告的SINR估計值。
730:BS基於調節後的SINR來選擇調製和編碼方案(MCS)。
上述實施方式可以以各種方式進行組合。以上面的描述為基礎，這 種變型對於本領域的技術人員是顯而易見的。
圖8a和8b中示意性地例示了本發明分別適於實施上述實施方式的 無線基站和用戶設備的裝置。根據本發明的模塊和塊應當被看作通信系 統中的基站和/或用戶設備的功能部件，而不必被看作它們本身的物理客 體。模塊和塊優選的至少部分被實現為軟體代碼方式，以適於實施根據 本發明的方法。然而，取決於所選擇的實現方式，特定模塊可以實現為 接收或發送節點中的物理上獨特的客體。措辭"包括"主要是指邏輯結 構，而措辭"連接"應當在這裡解釋為功能部件之間的鏈路，而不一定 是物理連接。如本領域中所公知的，可以根據當前實現使特定功能駐留 在通信系統中的不同節點中。因此，下面歸於發送接收節點(基站或用 戶設備)的裝置可以至少部分地在系統中的另一節點(例如無線電網絡 控制器(RNC))中實現，但要實現來自發送/接收節點的信令。
基站805包括無線電通信裝置810，無線電通信裝置810提供了執 行無線電信號的實際接收和發送的必要功能，並且是本領域技術人員所 公知的。基站通常是接入網的一部分。無線電通信裝置810優選地適於通過多個天線815進行通信。天線流m與各天線相關聯。無線電通信裝 置810連接到功率和碼道分配模塊820。根據本發明，功率和碼道分配模 塊820包括適於向UE廣播功率和/或碼道分配的表示的廣播模塊825。功 率和碼道分配模塊820還包括適於從UE接收與估計SINR相關的反饋信 息的反饋接收模塊830，以及SINR調節模塊835。反饋接收模塊825可 以適於接收SINR估計值，或者功率分配指數，和/或碼道分配指數或它 們的表示。SINR調節模塊830適於利用UE接收機的輸出SINR能夠被 建模為兩個參數的函數的假設來調節所報告的SINR，其中一個參數與功 率分配指數具有指數相關性，另一個參數與碼道分配指數具有指數相關 性。與SINR調節模塊835和無線電傳輸裝置810相連接的傳輸參數模塊 840適於基於調節後的SINR來選擇傳輸參數，例如調製和編碼方案。取 決於UE是否反饋了 SINR值或者分配指數，SINR調節模塊835被配置 為首先從所報告的SINR得出分配指數，或者直接確定瞬時SINR (調節 後的SINR)。
用戶設備855包括無線電通信裝置860，無線電通信裝置860提供 了執行無線電信號的實際接收和發送的必要功能，並且是本領域技術人 員所公知的。用戶設備優選地設置有多個天線865。根據本發明，用戶設 備855設置有適於接收所廣播的功率和/或碼道分配並反饋與功率和/或碼 道分配有關的CQI的功率/碼道分配反饋模塊870。反饋模塊870與SINR 估計模塊875相連接，並適於利用所接收到的功率和/或碼道分配值來估 計SINR值。根據本發明的一個實施方式，用戶設備855適於反饋SINR 估計值。根據本發明的另一實施方式，用戶設備855包括分配指數估計 模塊880。分配指數估計模塊880適於利用SINR能夠被建模為與功率分 配指數和碼道分配指數具有相關性的函數的假設、根據SINR估計模塊 875所提供的SINR估計值來估計功率和/或碼道分配指數。根據本實施方 式，功率/碼道分配反饋模塊870適於反饋分配指數。
用戶設備例如可以是移動臺、膝上型計算機、PDA、攝像機、具備 無線電通信能力的視頻/音頻播放器和遊戲柄。其他示例包括但不限於具 備無線電通信能力的系統，例如車輛或固定機器。功率或碼道指數/斜率的反饋可以建立在量化值，或者用於讀取預存 在基站中的表的索引的基礎之上。另選的是，從用戶終端僅告知最近估 計的指數/斜率與先前估計的指敬斜率之差的意義來講，功率或碼道指數
/斜率的反饋可以建立在增量值的基礎上。可以在每個子幀(TTI)中或者 周期性地在幾個子幀(TTI)中提供一次這些反饋。而且，可以由所有用 戶終端或者僅由那些正在接收下行鏈路傳輸的用戶終端來提供這些反 饋。
儘管已經結合當前認為是最實際和優選的實施方式的內容描述了本 發明，但應該理解的是本發明並不限於所公開的實施方式，相反，本發 明是要覆蓋由所附權利要求書所限定的各種修改和等同方案。
權利要求
1、一種在基於多輸入多輸出(MIMO)的無線通信系統中調節傳輸參數的方法，其中，基站利用多個天線流(m)與至少一個用戶設備進行通信，所述調節至少部分地基於所報告的信道質量指示符(CQI)，該方法的特徵在於所述CQI包括與至少一個信號與幹擾加噪聲比(SINR)相關的信息，並且在對從所述基站進行傳輸時使用的傳輸參數進行調節時，利用了功率和碼道分配的SINR相關性模型，其中所述相關性是通過包括第一參數和第二參數的函數來進行建模的，第一參數僅與功率分配相關且具有功率分配指數，而第二參數僅與碼道分配相關且具有碼道分配指數。
2、 根據權利要求1所述的方法，其中，所述功率分配指數qa(m)取 決於所述天線流m。
3、 根據權利要求2所述的方法，其中，所述功率分配指數qa(m)中 的至少一個落在0〈qa(m)〈1的範圍內。
4、 根據權利要求3所述的方法，其中，所述功率分配指數存在關係 0 < qa(l) < qa(2) <…< qa(M) = 1 ，其中qa(M)表示最後一個天線流的功率 分配指數。
5、 根據權利要求1到4中任何一項所述的方法，其中，所述碼道分 配指數qx(m)取決於所述天線流m。
6、 根據權利要求5所述的方法，其中，所述碼道分配指數q^(m)中 的至少一個落在-1 < q"m) < 0的範圍內。
7、 根據權利要求3所述的方法，其中，所述碼道分配指數存在關係 -1 = qJM) < q^(M - 1) <…< q^(1) < 0，其中q"M)表示最後一個天線流的 功率分配指數。
8、 根據權利要求1到7中任何一項所述的方法，其中，利用串行幹 擾消除(SIC)來進行接收，並且在所述串行幹擾消除的各階段都能夠關 '聯一輸出SINR(m)，並且能夠利用針對各m輸出的SINR(m)來估計功率 分配指數qa(m)和碼道分配指數q"rn)。
9、 根據權利要求8所述的方法，其中，所述建模函數具有以下基本形式SINR =其中，SINR^(m)是要在調節傳輸參數時使用的調節後的SINR， SINRw/m)是基於先前廣播的關於基準功率和/或碼道分配的信息的估計 值，a是僅與功率分配相關的第一參數，而b是僅與碼道分配相關的第二 參數，qa(m)是與第一參數相關聯的功率分配指數，而q^(m)是與第二參 數相關聯的碼道分配指數。
10、 根據權利要求9所述的方法，其中，所述功率分配指數qa(m)和 所述碼道分配指數q^m)中的至少一個由所述用戶設備確定並被報告給 所述基站。
11、 根據權利要求1到10中任何一項所述的方法，該方法的特徵在 於包括以下步驟一從所述基站廣播(305)功率和/或碼道分配的第一表示； 一所述用戶設備接收(310)功率和/或碼道分配的第一表示； 一所述用戶設備利用接收到的功率和/或碼道分配的第一表示，來針 對各m估計(315) SINR;—所述用戶設備向所述基站報告(320)與所估計的SINR相關的信formula see original document page 3一所述基站利用SINR對功率分配指數和碼道分配指數的相關性的 模型、根據瞬時功率和碼道分配來調節(325)所報告的SINR估計值； 以及—所述基站基於調節後的SINR來選擇(330)調製和編碼方案。
12、 根據權利要求11所述的方法，該方法的特徵在於包括以下步驟 一所述BS廣播(405)關於基準功率分配a^和/或碼道分配K^的摔自.formula see original document page 3一所述UE接收(410)功率分配a^和/或碼道分配X^; -所述UE根據功率分配are/和/或碼道分配&e/，來針對各m估計 (415) S腿；一所述UE針對基準功率分配a一來針對各m估計(416) SINR功 率分配指數q"m);一所述UE針對基準碼道分配&e/，來針對各m估計(417) SINR 碼道分配指數qWm);—所述UE將功率分配指數qa(m)和碼道分配指數qjm)報告(420) 回所述BS;一所述BS利用所報告的功率分配指數和碼道分配指數、根據瞬時功 率和碼道分配來調節(425)所報告的SINR估計值；以及 一所述BS基於調節後的SINR來選擇(430)傳輸參數。
13、 根據權利要求11所述的方法，該方法的特徵在於包括以下步驟 一所述BS廣播(505)關於基準功率分配和/或碼道分配i^/的息，一所述UE接收(510)功率分配0^和/或碼道分配/^/; 一所述UE根據功率分配are/和/或碼道分配《<，來針對各m估計 (515) S脆；一所述UE將所估計的SINR報告(520)回所述BS; 一所述BS利用預定的功率分配指數和碼道分配指數、根據瞬時功率 和碼道分配來調節(525)所報告的SINR估計值；一所述BS基於調節後的SINR來選擇(530)調製和編碼方案(MCS)。
14、 根據權利要求ll所述的方法，其中，所述基站廣播更新後的碼 道分配信息，所述UE基於所述更新後的碼道分配信息和標稱功率分配因 子來估計所述輸出SINR，並估計關於功率分配的功率分配指數qa(m)， 並且所述BS利用qa(m)作為縮放斜率來表示瞬時功率分配與標稱功率分 配因子之間的差，並利用預定縮放斜率來表示瞬時碼道分配與所廣播的 分配信息之間的任何偏差，由此來調節所述SINR估計值。
15、 根據權利要求14所述的方法，其中，用與SISO系統相關的碼 道分配指數來近似所述預定碼道。
16、 根據權利要求15所述的方法，該方法包括下述步驟 一所述BS廣播(605)關於基準功率分配a^和更新後的碼道分配尺<的信息；一所述UE接收(610)功率分配a^和更新後的碼道分配/^/;一所述UE根據功率分配和更新後的碼道分配尺^來針對各m 估計(615) SINR;—所述UE針對基準功率分配a^和標稱碼道分配《re/，來針對各m 估計(616) SINR功率分配指數qa(m);一所述UE將所有m個流的估計SINR和前m-l個流的功率分配指 數qa(m)報告回(620)所述BS;一所述BS利用所報告的功率分配指數、根據瞬時功率和碼道分配來 調節(625)所報告的SINR估計值；以及一所述BS基於調節後的SINR來選擇(630)調製和編碼方案(MCS)。
17、 根據權利要求ll所述的方法，其中，所述基站在第一時刻廣播 第一基準功率和碼道分配，並在第二時刻廣播第二基準功率和碼道分配， 所述基站利用所報告的與第一基準功率和碼道分配和第二基準功率和碼 道分配相關的SINR值來得出分配指數。
18、 根據權利要求15所述的方法，該方法包括下述步驟 一所述BS廣播(705.a)關於第一基準功率分配o^yv和碼道分配i^/;的信息；一所述UE接收(710.a)功率分配ct^和碼道分配iC^ ; 一所述UE根據功率分配a,e//和碼道分配尺—來估計(715.a)SINR; 一所述UE將所有m個流的估計SINR報告(720.b)回所述BS; 一所述BS廣播(705.b)關於第二基準功率分配arey2和碼道分配iCe/2 的信息；—所述UE接收(710.b)功率分配a^和碼道分配i^y2;_所述UE根據功率分配和碼道分配尺^來估計(715.b)SINR;—所述UE將所有m個流的估計SINR報告(720.b)回所述BS;一所述BS利用所報告的與第一基準功率和碼道分配因子以及第二 基準功率和碼道分配因子相關聯的SINR估計值來得出(722)所述功率 和碼道分配指數；一所述BS根據瞬時功率和碼道分配來調節(725)所報告的SINR 估計值；一所述BS基於調節後的SINR來選擇(730)調製和編碼方案(MCS)。
19、 一種無線電基站(805)，該無線電基站適於作為無線通信系統 的一部分並在與用戶設備進行無線通信時利用多個天線流(m)，所述無 線基站設置有多個天線(815)和用於通過所述多個天線進行通信的無線 電通信裝置(810)，該無線電基站的特徵在於包括-一功率和碼道分配模塊(820)，其包括-廣播模塊(825)，其適於向UE廣播功率和/或碼道分配的表示； 反饋接收模塊(830)，其適於從UE接收與估計SINR相關的 反饋信息；—SINR調節模塊(835)，其適於利用UE接收機的輸出SINR能夠 被建模為具有兩個參數的函數的假設來調節從所述反饋接收模塊(830) 提供的所報告的SINR，其中一個參數相對於功率分配指數具有指數相關 性，另一個參數相對於碼道分配指數具有指數相關性，以及一傳輸參數模塊(840)，其與所述SINR調節模塊(835)和所述無 線電傳輸裝置(810)相連接，並且適於基於調節後的SINR來選擇傳輸 參數。
20、 根據權利要求19所述的無線電基站，其中，所述反饋接收模塊 (825)適於接收SINR估計值。
21、 根據權利要求20所述的無線電基站，其中，所述SINR調節模 塊(830)適於在調節所報告的SINR之前根據所報告的SINR得出分配 指數。
22、 根據權利要求19所述的無線電基站，其中，所述反饋接收模塊 (825)適於接收功率分配指數和/或碼道分配指數或其表示。
23、 一種用戶設備(855)，該用戶設備適於用在無線通信系統中並 接收多個天線流(m)，該用戶設備設置有多個天線(865)和用於通過所 述多個天線進行通信的無線電通信裝置(860)，該用戶設備的特徵在於 包括一功率/碼道分配反饋模塊870，其適於接收所廣播的功率和/或碼道 分配並反饋與功率和/或碼道分配相關的CQI;—分配指數估計模塊875。所述分配指數估計模塊880適於利用 SINR能夠被建模為相對於功率分配指數和碼道分配指數具有相關性的 函數的假設，根據所述SINR估計模塊875提供的SINR估計值來估計功 率和/或碼道分配指數。根據本實施方式，所述功率/碼道分配反饋模塊870 適於反饋分配指數。
全文摘要
本發明涉及一種提高無線通信系統中的通信性能的方法和裝置。本發明的方法提供了對基於MIMO和PARC-MIMO的通信系統中所報告的SINR的更優調節。根據該方法，與信號與幹擾加噪聲比相關的信息由用戶設備確定並被報告給基站。基站利用SINR對功率和碼道分配的相關性的模型來調節所報告的SINR。通過包括僅與功率分配相關的第一參數和僅與碼道分配相關的第二參數的函數來對該相關性進行建模。第一參數具有功率分配指數，而第二參數具有碼道分配指數。功率分配指數和碼道分配指數都與數據流相關。
文檔編號H04L1/00GK101595670SQ200680056242
公開日2009年12月2日 申請日期2006年11月1日 優先權日2006年11月1日
發明者列昂尼德·卡司尼, 卡爾·摩爾那, 史蒂芬·格蘭特, 王怡彬, 鄭榮富 申請人:Lm愛立信電話有限公司