專利名稱：在無線電通信系統(tǒng)的電臺之間傳輸全局引導(dǎo)信號的方法及用于此方法的電臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從無線電通信系統(tǒng)的第一電臺向第二電臺傳輸全局引導(dǎo)信號的方法，其中所述的第一電臺具有多個天線，給所述的天線各分配一個為之表示特性用的引導(dǎo)位串，其中在方法中所述的全局引導(dǎo)信號通過第一電臺的多個天線發(fā)射的引導(dǎo)位串的重疊來構(gòu)成，還涉及一種適于發(fā)射這種全局引導(dǎo)信號的電臺。
在譬如UMTS之類的移動無線電系統(tǒng)中為了充分利用空間分集，在基地臺使用多個天線，在當(dāng)前為兩個天線。為了在專用的信道向各個用戶臺進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸把這些天線用各不相同的加權(quán)系數(shù)加權(quán)。所述的加權(quán)系數(shù)一般是復(fù)數(shù)，由一個數(shù)值部分和一個相位部分組成。同時用于一個專用信道的加權(quán)系數(shù)的數(shù)組也稱為加權(quán)向量。這樣地選擇加權(quán)系數(shù)使得從權(quán)重中為一個小區(qū)的每個用戶臺得出一個指向其逗留地點(diǎn)的發(fā)射波瓣(波束形成或者說射束形成)。
在所謂的閉環(huán)傳輸分集方法中，用戶臺通過上行鏈路中的反饋信息通知基地臺它應(yīng)當(dāng)如何確定加權(quán)系數(shù)，從而在用戶臺上達(dá)到在基地臺的給定發(fā)射功率下最佳的接收功率。為了能夠提供這種反饋信號，用戶臺必須有對從基地臺的不同天線向用戶臺的信號傳播路徑上的衰減和相位的評估。這種評估在UTMS系統(tǒng)中常規(guī)地借助于全局引導(dǎo)信號得到，所述的全局引導(dǎo)信號從基地臺向基地臺小區(qū)中的所有用戶臺傳輸。全局引導(dǎo)信號是基地臺的各個天線的引導(dǎo)位串的疊加，其中所述的引導(dǎo)位串從天線到天線而不同并且各對發(fā)射它的天線是表示特性的。因?yàn)檫@種引導(dǎo)位串是規(guī)定好的并且因而對用戶臺是“已知的”，所述用戶臺能夠從下行鏈路信號中提取引導(dǎo)位串并且相互分離，從而評估信道特性，譬如每單個天線的衰減和相移。
為了能夠在無線電通信系統(tǒng)中的一個相應(yīng)的基地臺的有效服務(wù)無線電小區(qū)內(nèi)同時伺服盡可能多的用戶臺，如果能夠把為給定的用戶臺確定的下行鏈路信號的發(fā)射方向盡可能準(zhǔn)確而集束地對準(zhǔn)該用戶臺是值得追求的。為此在基地臺上需要比當(dāng)前普遍的兩個天線數(shù)量多的天線。
如果加大基地臺的天線數(shù)量，就會導(dǎo)致這樣的問題所有這些天線都必需發(fā)射為其表示特性的引導(dǎo)位串，使得用戶臺能夠?qū)@些天線進(jìn)行信道評估。但是因?yàn)椴粨p害遠(yuǎn)離基地臺的用戶臺的信道評估質(zhì)量，就不能夠降低各個天線的引導(dǎo)位發(fā)射功率，在這種情況下全局引導(dǎo)信號的總功率就必須與天線量成比例地升高。然而這會導(dǎo)致嚴(yán)重的干擾，所以這又限制了可同時提供的用戶臺的數(shù)量。
本發(fā)明的任務(wù)是，提出傳輸全局引導(dǎo)信號的一種方法，它允許處于給定的基地臺的無線電小區(qū)中的所有用戶臺，用全局引導(dǎo)信號覆蓋，使得能夠有滿意質(zhì)量的信道評估而不必為此與天線數(shù)量成比例地提高全局引導(dǎo)信號的發(fā)射功率。
該任務(wù)的解決是通過把基地臺的多個天線分成每組各有至少一個天線的一個第一組和一個第二組，在給定的時間只發(fā)射屬于第一組的天線的引導(dǎo)位串，并且第一和第二組的組成隨時改變。
這使得每個引導(dǎo)位串都能夠以所要求的功率發(fā)送，從而可以在基地臺的無線電小區(qū)的整個區(qū)域內(nèi)為這些引導(dǎo)位串進(jìn)行信道評估，因?yàn)闆Q不是所有天線都同時地發(fā)射其引導(dǎo)位串，所以全局引導(dǎo)信號的功率低于n倍的引導(dǎo)位串發(fā)射功率，在此n為天線的數(shù)量。盡管不是每個時間點(diǎn)都提供引導(dǎo)信號用于測量，通過適當(dāng)?shù)乜刂七@兩個組的組成以及充分頻繁地改變組成可以保證，對所有天線都可以有足夠的實(shí)際信道評估。
有利地所述組的組成周期性地重復(fù)。這使得能夠?qū)τ脩襞_，根據(jù)其規(guī)定的周期的“了解”事先“知道”從各個天線的引導(dǎo)位的哪些個組成給定的時間點(diǎn)的全局引導(dǎo)信號，而不必要償試在接收的全局引導(dǎo)信號中識別這種引導(dǎo)位串之一。
在所述方法的一個簡化結(jié)構(gòu)中提出在每個周期中每個天線至少一次屬于第二組，就是說在給定的時間段中至少一次不發(fā)射其引導(dǎo)位串。所有天線的同等處理使之能夠簡化控制。
根據(jù)一個優(yōu)選的實(shí)施結(jié)構(gòu)兩個天線始終屬于第一組。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，可以適用于現(xiàn)有的UMTS標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步發(fā)展。這也就是提出，全局引導(dǎo)信號始終包含迄今規(guī)定的兩個天線的引導(dǎo)位串，并且為此標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成的用戶臺需要在全局引導(dǎo)信號中始終存在這兩個天線的引導(dǎo)位串以正確地工作。
基地臺的第三和第四天線(或者有的情況下其它天線)分別屬于交替的第一或第二組，就是說，并不始終發(fā)射其引導(dǎo)位串。
如果基地臺總共有四個天線，第三和第四天線優(yōu)選地各交替劃分到第一及第二組。就是說在第一時間段內(nèi)全局引導(dǎo)信號由第一、第二和第三天線的引導(dǎo)位串組成，第二時間段內(nèi)全局引導(dǎo)信號由第一、第二和第四天線的引導(dǎo)位串組成，并且在第三時間段內(nèi)全局引導(dǎo)信號又由第一、第二和第三天線的引導(dǎo)位串組成。
在改變兩個組的組成的時間點(diǎn)適宜地按照基地臺的發(fā)射信號的時間結(jié)構(gòu)而定。在UMTS系統(tǒng)和許多其它的移動無線電通信系統(tǒng)中這種發(fā)射信號被劃分為幀，而幀又劃分為眾多時隙。
根據(jù)第一優(yōu)選結(jié)構(gòu)兩個組的組成各在兩個時隙之間的交界處進(jìn)行。這種改變可以發(fā)生在兩個時隙之間的每個交界上。在每幀有十五個時隙并且有四個天線的系統(tǒng)，其中第一和第二是恒定的而第三和第四各自交替地屬于第一組的情況下，這樣做的結(jié)果是在具有相同的傳輸號數(shù)的時隙中的全局引導(dǎo)信號的組成從一個幀的開始對于相繼的幀是不同的，并且首先是一個幀至隔一個幀重復(fù)的。
還可以提出，在其中全局引導(dǎo)信號的不同組合重復(fù)的周期相應(yīng)地是一個幀。這簡化了由用戶臺進(jìn)行的全局引導(dǎo)信號的分析，因?yàn)檫@對于正確安排對基地臺的各個天線的信道評估不必考慮當(dāng)前幀的傳輸號。
在上述的特定情況中系統(tǒng)具有四個天線，其中第一和第二是恒定的而第三和第四各自交替地屬于第一組，可以這樣實(shí)現(xiàn)其中第一組的組成相應(yīng)地在同一個幀的兩個時隙之間改變，并且從一個幀的最后一個時隙至下個幀的第一個時隙保持不變。
在這樣的具有四個天線的系統(tǒng)中的另一種可能性是，第一時隙內(nèi)第一、第二和第三天線屬于第一組，在隨后第二個時隙內(nèi)有第一、第二和第四天線，而在隨后的第三時隙內(nèi)只有第一和第二天線。這種三個時隙的周期可以在一個有十五個時隙的幀中重復(fù)5次，并且所述組合的序列是逐幀相同的。
盡管相應(yīng)地與時隙交界關(guān)聯(lián)的組的組成改變可以用于不論是基于碼分復(fù)用還是基于時分復(fù)用的無線電通信系統(tǒng)，然而碼分復(fù)用的系統(tǒng)譬如UMTS系統(tǒng)也適用于不與時隙關(guān)聯(lián)的組的組成改變。就是說碼分復(fù)用的系統(tǒng)使能夠時間上連續(xù)地發(fā)射全局引導(dǎo)信號，從而可以在每個任意的用戶臺需要的時間點(diǎn)進(jìn)行信道評估。在此所述組成的改變還可以在相應(yīng)于時隙長度的M/m倍的時間間期中進(jìn)行，這里m是自然數(shù)，優(yōu)選地是2M、M或者2M/3，而M是一個幀內(nèi)的時隙數(shù)，這在UMTS中是15。
上述的方法可適用于在閉環(huán)傳輸分集方法中傳輸全部引導(dǎo)信號，其中為了從基地臺向用戶臺發(fā)射的信號的射束形成，基地臺借助于由用戶臺提供的反饋信息為每個天線確定用于射束形成的加權(quán)系數(shù)。為此目的周期地重復(fù)以下的步驟-通過第二電臺為各至少一個當(dāng)前含在全局引導(dǎo)信號中的引導(dǎo)位串進(jìn)行信道評估，-推導(dǎo)出與這樣評估的引導(dǎo)位串相關(guān)聯(lián)的信道評估的反饋信息，并且向第一電臺傳輸該反饋信息，-借助于反饋信息更新要指派給所評估的引導(dǎo)位串的加權(quán)系數(shù)。
為了達(dá)到盡可能及時地射束形成，把推導(dǎo)反饋信息和更新加權(quán)系數(shù)的步驟相應(yīng)地在固定的時間間隔中進(jìn)行，并且在每個更新的步驟中更新對之在剛才執(zhí)行的推導(dǎo)步驟中導(dǎo)出并且傳輸反饋信息的那個加權(quán)系數(shù)。
為了保持要傳輸?shù)姆答佇畔⒘亢苄?，可以選擇其所屬的加權(quán)系數(shù)取常數(shù)的參照系數(shù)的基地臺天線；在此情況下該至少一個信道評估可以在另一個天線的引導(dǎo)位串上進(jìn)行并且把由該信道評估推導(dǎo)出的反饋信息向基地臺傳輸。在此情況下對有n個天線的基地臺的加權(quán)系數(shù)的完全更新需(n-1)次的傳輸反饋信息就夠了。
以此方式達(dá)到的傳輸?shù)姆答佇畔⒌墓?jié)約是成比例的，天線的數(shù)量n越大節(jié)約的量越少。此外，如果在設(shè)定為參照的第一天線的信道上相移改變并且在其它天線的信道上相移保持不變時，由基地臺所使用的加權(quán)系數(shù)的總體只在改變?nèi)科渌募訖?quán)系數(shù)的相位情況下才能適應(yīng)于這種改變。就是說所述的適應(yīng)要求(n-1)次傳輸反饋信息，因此相當(dāng)緩慢。為了避免這種缺點(diǎn)，提出一種方法，其中把加權(quán)系數(shù)的浮動的(gleitend)平均值計算為參照系數(shù)，對所有天線的引導(dǎo)位串進(jìn)行信道評估，并且反饋信息相應(yīng)地包含至少一個與相對于參照系數(shù)的受評估的引導(dǎo)位串的相位相關(guān)的相位信息。這個方法使得每個天線的加權(quán)系數(shù)的適應(yīng)有相同的速度。
為了計算第j個天線的引導(dǎo)位串的浮動的平均值構(gòu)成∑wihi的公式的和，其中wi是加權(quán)系數(shù)而hi是第I個天線的引導(dǎo)位串的信道評估，且I≠j。此和可以用除第j個天線外的第一臺的所有的天線構(gòu)成；在此情況下必須至少為了在計算平均值的時間點(diǎn)劃分給第二組的那些天線i，采用在一個較早的時間點(diǎn)得到的信道評估hi。另一個可能性是除了第j個天線以外把這種求和擴(kuò)展到第一組的所有的天線上；在此情況下所有其信道評估都列入平均值內(nèi)的所有的引導(dǎo)位串在計算時提供，從而當(dāng)前的評估也可以為該引導(dǎo)位串使用。
附加于相位信息，反饋信息還可以包含一個取決于受評估的引導(dǎo)位串接收場強(qiáng)的場強(qiáng)信息，從而不僅控制一定的天線用之發(fā)射的相位，也控制其功率。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)由參照附圖對實(shí)施例的說明得出。在附圖中

圖1其中可以采用本發(fā)明的無線電通信系統(tǒng)的方框圖；圖2圖1所示的無線電通信系統(tǒng)的基地臺的發(fā)射機(jī)級的方框圖；圖3和3A各示出一個時間流程圖、它示出在全局引導(dǎo)信號的各個引導(dǎo)位串、下行鏈路數(shù)據(jù)信道和上行鏈路數(shù)據(jù)信道之間的時間關(guān)系；而圖4至8舉例說明根據(jù)本發(fā)明不同的結(jié)構(gòu)按時間順序的全局引導(dǎo)信號的交替組成。
圖1示出其中可以采用本發(fā)明的無線電通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。所述的系統(tǒng)包含多個移動交換臺MSC，所述的移動交換臺相互交織成網(wǎng)并且產(chǎn)生對固定網(wǎng)PSTN的通道。此外所述的移動交換臺MSC與各自至少一個基地臺控制器BSC連接。每個基地臺控制器BSC可以再連接至少一個基地臺BS。這樣的基地臺BS可以經(jīng)過無線電接口對用戶臺MS建立消息連接。所述基地臺裝備有天線裝置，所述的天線裝置包含多個天線，在此是四個天線A1、A2、A3、A4。這些天線A1至A4由基地臺BS饋給下行鏈路信號，所述的信號由許多成分組成。這些成分之一是全局引導(dǎo)信號CPICH(公共引導(dǎo)信道)，該引導(dǎo)信號由天線A1至A4的多個引導(dǎo)位串CPICH1、CPICH2、CPICH3和CPICH4組成；另一個成分組是專用數(shù)據(jù)信道DPCH(專用物理信道)，在其上相應(yīng)地傳輸為用戶臺MS確定的有效數(shù)據(jù)。
圖2示意地示出圖1所示的基地臺BS的發(fā)射級。如該圖所示，在發(fā)射級把有效數(shù)據(jù)信道DPCH的符號相應(yīng)地用乘法器M1至M4與復(fù)數(shù)加權(quán)系數(shù)W1、W2、W3、W4相乘，以此方式對天線發(fā)射出的有效信道上標(biāo)明相移和幅度關(guān)系，這導(dǎo)致在無線電路徑上的數(shù)據(jù)信道DPCH的定向傳播。
乘法器M1、M2、M3、M4的輸出信號流過相應(yīng)的加法器S1、S2、S3、S4，可以通過所述的加法器向天線A1至A4輸送全局引導(dǎo)信號CPICH的引導(dǎo)位串CPICH1、CPICH2、CPICH3、CPICH4。引導(dǎo)位串CPICH1至CPICH4是相互正交的并且在無線電小區(qū)中無方向地傳播。因?yàn)樗鼘o線電小區(qū)內(nèi)的所有用戶臺都應(yīng)當(dāng)能夠接收到，所以它以固定的功率發(fā)射，所述的固定的功率總體上高于有效數(shù)據(jù)信道的發(fā)射功率。
引導(dǎo)位串是相互正交的并且各自對分派給它的天線是特征性的。正交性使得用戶臺MS1、...MSk...能夠在接收信號中分離不同引導(dǎo)位串的組分，并且對于每個這樣的位串，也就是對于每個天線A1至A4分開地進(jìn)行信道評估。進(jìn)行這樣的評估的方式和方法是公知的在此不需要詳細(xì)地說明。它給出關(guān)于從所屬的天線對用戶臺傳輸?shù)男诺郎系乃p和相移的說明。
基地臺BS的特殊性是，不是所有的引導(dǎo)位串同時地加入到發(fā)射信號中。取而代之地，基地臺BS周期地把天線以及其所屬的引導(dǎo)位串劃分成第一和第二組，并且只把第一組的引導(dǎo)位串加入到發(fā)射信號中。下面說明對此的實(shí)施例。
實(shí)施例1基地臺的發(fā)射信號劃分成幀，而每幀又劃分成十五個時隙。第一和第二組的組成相應(yīng)地從一個時隙到隨后的時隙被改變；對第一或第二組的引導(dǎo)位串的從屬關(guān)系在下表中列出表1
表中X標(biāo)在與引導(dǎo)位串相應(yīng)的行和與時隙相應(yīng)的列交叉處，該時隙中的引導(dǎo)位串屬于第一組，而空的小格表示屬于第二組的的引導(dǎo)位串從屬關(guān)系?？梢钥闯觯诿總€時隙中全局引導(dǎo)信號都只包含相應(yīng)的一個引導(dǎo)位串，其中各個引導(dǎo)位串CPICH1至CPICH4在時隙0至14中周期地交替。
另可選擇地還可以提出，周期的交替還可以跨越地從一幀至下一幀進(jìn)行，在這樣的情況下，在此表中的時隙14上接著下一幀的時隙0，其中全局引導(dǎo)信號只由CPICH4組成。
然而優(yōu)選地是，第一和第二組的組成序列在順序的幀中相應(yīng)地相同地重復(fù)。這使得用戶臺能夠只借助于時隙號判斷哪個(或者哪些)引導(dǎo)位串包含在全局引導(dǎo)信號中，而不顧及幀號。
用戶臺在每個時隙中為該時隙中傳輸?shù)囊龑?dǎo)位串CPICHj取得一個信道評估hj。從較早的時隙中知道其它的引導(dǎo)位串的信道評估hi，i≠j，以及用戶臺為這些引導(dǎo)位串選取的加權(quán)系數(shù)wi。這時用戶臺為所評估的引導(dǎo)位串CPICHj如此選擇一個加權(quán)系數(shù)wj，使乘積wjhj的相位與
的相位相等，并且所有天線的加權(quán)系數(shù)的平方和
保持等于1。按照下式計算加權(quán)系數(shù)
wj=hj*·Σi≠jwihi(n-1)|hj|2-------(1)]]>式中hj*標(biāo)示與hj共軛的復(fù)數(shù)。這樣得出的加權(quán)系數(shù)wj在續(xù)后的時隙中作為反饋信息向基地臺傳輸。
按照公式(1)計算出的加權(quán)系數(shù)既有可變的數(shù)值也有可變的相位。為了簡化，尤其是為了降低反饋信息的傳輸量，所有的加權(quán)系數(shù)的數(shù)值可以都取常數(shù)，并且只有相位取變量。在此變例中加權(quán)系數(shù)按照公式ej^φj=Khj*Σi≠jej^φihi,------(2)]]>計算，式中 是虛數(shù)，而K為歸一化因子，而φi、φj分別標(biāo)示wi和wj的相位。
基地臺BS在每個時隙中更新一次由它為射束形成采用的加權(quán)系數(shù)組。
圖3詳細(xì)地示出三個時隙期間的這些過程的順序。在全局引導(dǎo)信號CPICH的第一時隙中發(fā)射的引導(dǎo)位串CPICH1在渡越時間Δt1后抵達(dá)用戶臺MS。可以在用戶臺MS上得到引導(dǎo)位串CPICH1，同時用戶臺導(dǎo)出一個信道評估S，用戶臺處理和向基地臺BS傳輸回由此得到的反饋信息FB1。反饋信息FB1在下行鏈路信號的時隙Slot1離開始不遠(yuǎn)時到達(dá)基地臺?；嘏_借助于反饋信息FB1更新分配給發(fā)射CPICH1的天線A1的加權(quán)系數(shù)w1。下行鏈路信號的時隙Slot1帶著更新的加權(quán)向量組被發(fā)射。在隨后的時隙中相應(yīng)地對天線A2、A3及其引導(dǎo)位串CPICH2、CPICH3進(jìn)行重復(fù)。
如圖3A所示，信道評估S還可以取其中用戶臺MS接收引導(dǎo)位串CPICH1的全部的時間段。延長評估的時間長度使得能夠有較高的準(zhǔn)確度，然而反饋信息FB1也要遲于圖3所示例子才能提供。只有在時隙Slot1的運(yùn)行時間中它才能抵達(dá)基地臺BS并且在這時才能為時隙Slot2中的射束形成進(jìn)行考慮。
在表1中用“反饋至”標(biāo)示的行給每個時隙指出在此時隙中為哪個加權(quán)系數(shù)提供反饋信息。在此總是其引導(dǎo)位串在前個時隙中構(gòu)成全局引導(dǎo)信號的那個加權(quán)系數(shù)。
實(shí)施例2在實(shí)施例1中全局引導(dǎo)信號CPICH1在每個時間點(diǎn)只含有一個單一的引導(dǎo)位串。這比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)為帶有兩個天線的UMTS設(shè)置的少，在現(xiàn)有技術(shù)中全局引導(dǎo)信號相應(yīng)地含有兩個天線的引導(dǎo)位串。在如本發(fā)明所述的方法中全局引導(dǎo)信號也可以含有兩個引導(dǎo)位串，而不需要與生效的UMTS標(biāo)準(zhǔn)相比較提高發(fā)射全局引導(dǎo)信號的發(fā)射功率。根據(jù)本發(fā)明方法的第二實(shí)施例在此根據(jù)下面的表2分派給第一和第二組的引導(dǎo)位串CPICH1至CPICH4。
表2
這使得例如在時隙0中能夠不只是如根據(jù)表1進(jìn)行CPICH1的信道評估，而且同時也為CPICH3進(jìn)行，并且從而借助于一個在同一時隙中進(jìn)行對PICH3的信道評估h3確定加權(quán)系數(shù)w1，而在根據(jù)表1的確定加權(quán)系數(shù)的方法中有時必須評估多個時隙前的信道。
實(shí)施例3如剛才所述，生效的UMTS標(biāo)準(zhǔn)的基地臺設(shè)有兩個天線。在全局引導(dǎo)信號的每個時隙中傳輸這兩個天線的引導(dǎo)位串。為了保證根據(jù)本發(fā)明的方法與UMTS標(biāo)準(zhǔn)的兼容性，因此要求兩個天線的引導(dǎo)位串，此例中是天線A1和A2的引導(dǎo)位串CPICH1，CPICH2在此也恒定地包含在全局引導(dǎo)信號中；換句話說，這兩個引導(dǎo)位串必須恒定地包含在第一組中。第三和第四天線A3、A4的引導(dǎo)位串只是按時隙地接入，如下面的表3所示。
表3
第一和第二組的組成相應(yīng)地以三個時隙的周期重復(fù)，其中，在三個時隙之一中發(fā)射天線A1、A2、A3的引導(dǎo)位串，在另一個時隙中，發(fā)射天線A1、A2、A4的引導(dǎo)位串，而在第三時隙只有發(fā)射天線A1、A2的引導(dǎo)位串被發(fā)射。
天線A1的加權(quán)系數(shù)w1在此實(shí)例中是一個實(shí)數(shù)常數(shù)，例如1/√n＝1/2，如果天線數(shù)量n等于4時。對于這樣的加權(quán)系數(shù)不需要傳輸反饋信息。在其中全局引導(dǎo)信號含有天線A1、A2、A3的引導(dǎo)位串CPICH1、CPICH2、CPICH3的時隙0中，用戶臺MS得出該三個引導(dǎo)位串的信道評估h1、h2、h3并且由此確定加權(quán)系數(shù)w3，所述的加權(quán)系數(shù)w3在有效數(shù)據(jù)信道DPCH的恒定發(fā)射功率的邊緣條件下把表達(dá)式
最大化。這種加權(quán)系數(shù)w3在后續(xù)的時隙1開始時向基地臺BS傳輸并且為了有效數(shù)據(jù)信道DPCH的射束形成在該時隙中使用。
在時隙1中，全局引導(dǎo)信號含有天線A1、A2、A4的引導(dǎo)位串CPICH1、CPICH2、CPICH4。在此以類似的方式更新加權(quán)系數(shù)w4的值、向基地臺BS傳輸并且該新的w4值為射束形成在時隙2中使用。在其中全局引導(dǎo)信號僅含有引導(dǎo)位串CPICH1、CPICH2的時隙2中得出隨后被傳輸?shù)母碌募訖?quán)系數(shù)w2。
實(shí)施例4各個引導(dǎo)位串CPICH1至CPICH4對第一及第二組的分配在下面的表中及圖4中示出。CPICH1和CPICH2恒定地屬于第一組，CPICH3和CPICH4相應(yīng)地交替。因此第一組恒定地含有3個元。如果加權(quán)系數(shù)w1保持恒定，得出在表中示出的各個加權(quán)系數(shù)的更新序列。
表4
如表4所示，引導(dǎo)位串CPICH3和CPICH4嚴(yán)格地從一個時隙向下個時隙交替地傳輸。在此情況下得出兩個不同的幀類型，一個在其第一時隙CPICH3中傳輸，而一個，在其第一時隙CPICH4中傳輸。
還可以提出組的組成逐幀地準(zhǔn)確重復(fù)；在這樣的情況下，在圖5中示出，所述組的組成相應(yīng)地在從一個幀的時隙14至下個幀的時隙0的過渡時保持不變。
實(shí)施例5如圖5所示引導(dǎo)位串CPICH1至CPICH4的分配還適于這樣的方法其中不以加權(quán)系數(shù)是常數(shù)為前提，而是如已經(jīng)參照實(shí)施例1和2所指出的，傳輸?shù)姆答佇畔⒄掌骄募訖?quán)系數(shù)指出并且按照公式(1)或(2)計算每個天線的加權(quán)系數(shù)的幅度和相位。一個在其中這樣地傳輸與各個天線有關(guān)的反饋信息的可能的順序示于表5中。在此也是這樣地確定傳輸順序在每個時隙的開始傳輸?shù)姆答佇畔⑺菰从谠趧偤蒙蟼€時隙中進(jìn)行的加權(quán)系數(shù)的計算。
表5
盡管在公式(1)和(2)中對所有與位串CPICHj不同的引導(dǎo)位串CPICHi展開求和，為其相應(yīng)地計算新加權(quán)系數(shù)wj，可以根據(jù)該實(shí)施例的一個變例也可把求和限制成只對在其中被確定加權(quán)系數(shù)wj的時隙期間含在全局引導(dǎo)信號中并且與CPICHj不同的那些引導(dǎo)位串CPICHi。由此可以達(dá)到，所有的進(jìn)入加權(quán)系數(shù)wj的計算中的變量追溯到在相同的時隙中執(zhí)行的測量，也就是具有盡可能大的現(xiàn)實(shí)性。這樣對于更新的加權(quán)系數(shù)得出下面的表達(dá)式wj=hj··Σi≠ji∈Gruppelwihi(#(Gruppel)-1)|hj|2,----------(3)]]>式中#(Gruppe1)(組1)表示第一組的天線數(shù)和在此情況下，只有加權(quán)系數(shù)的相位被改變，ej^φj=K′hj·Σi≠ji∈Gruppelej^φihi,--------(4)]]>式中K`是在考慮相對于公式(2)降低的相加項的情況下適配的歸一化因子。
實(shí)施例6圖6示出一個幀的過程中的全局引導(dǎo)信號CPICH的組合的時間進(jìn)程的第六個例子，所述幀具有十五個用0至14標(biāo)號的時隙。引導(dǎo)位串CHICH1，CHICH2連續(xù)地發(fā)射，引導(dǎo)位串CPICH3、CPICH4相應(yīng)在半個時隙的時間長度上交替地發(fā)射。這就是說第一和第二組的組成每個時隙兩次或者說每個幀m＝30地改變。
這使得用戶臺MS能夠，在每個時隙中得到一個對全部引導(dǎo)位串CPICHi的當(dāng)前的信道評估hi并且從而能夠得出一個加權(quán)系數(shù)wj，所述的加權(quán)系數(shù)要相應(yīng)地借助于信道評估hi作為反饋信息向基地臺BS提供，所述的信道評估hI中沒有一個比時隙早的。因?yàn)樵诿總€時隙中的引導(dǎo)位串的劃分是相同的，可以在每個時隙中為每個任意的加權(quán)系數(shù)得到反饋信息，并且向基地臺傳輸。如果加權(quán)系數(shù)w1取常數(shù)，從而在每個幀中運(yùn)行三個時隙的五個周期，其中相應(yīng)地對三個其它的加權(quán)系數(shù)w2、w3、w4每個傳輸一次反饋信息。
實(shí)施例7全局引導(dǎo)信號的組成的時間進(jìn)程的第七個例子示于圖7中。在此也是恒定地傳輸天線A1、A2的引導(dǎo)位串CPICH1、CPICH2并且交替地傳輸天線A3、A4的引導(dǎo)位串CPICH3、CPICH4。然而第一和第二組的組成卻每幀只改變m＝10次，從而全局引導(dǎo)信號的組成相應(yīng)地經(jīng)1.5個時隙保持不變。在時隙0用戶臺MS接收引導(dǎo)位串CPICH1、CPICH2、CPICH3并且可以為之產(chǎn)生信道評估。它從這些中為天線A3計算新的加權(quán)系數(shù)w3，并且在時隙1中向基地臺BS傳輸與此加權(quán)系數(shù)w3相關(guān)的反饋信息。
在時隙1的進(jìn)程中全局引導(dǎo)的組成改變；借助于在該時隙中得出的信道評估用戶臺為天線2計算一個新的加權(quán)系數(shù)w2，在續(xù)后的時隙2中傳輸與此相關(guān)的反饋信息。
在時隙2中全局引導(dǎo)信號含有引導(dǎo)位串CPICH1、CPICH2、CPICH4，從而可以得到A1、A2、A4的信道評估。由此推導(dǎo)出的加權(quán)系數(shù)w4的反饋信息在時隙3中向基地臺傳輸。這個過程每幀重復(fù)5次，如在下面的表6中所列。
表6
因?yàn)樵谠搶?shí)施例中全局引導(dǎo)信號的組成在多于一個時隙的相對長的時間段上保持不變，可以認(rèn)為信道評估也能夠?qū)3、A4有良好的準(zhǔn)確性。
實(shí)施例8在UMTS系統(tǒng)中提出，基地臺BS能夠確定在有效數(shù)據(jù)(Nutzdaten)信道DPCH與相應(yīng)地經(jīng)過全局引導(dǎo)信號CPICH的過程對用戶臺可識別的幀邊界之間的時間偏差τDPCH。傳統(tǒng)地該時間偏差可以取0至149個符號長度的值，其中0的值對應(yīng)于在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信道與幀邊界之間沒有時間偏差，而150的值對應(yīng)于整個幀長度的時間偏差。因此有效數(shù)據(jù)信道DPCH的第一個時隙在上行鏈路和下行鏈路中可以具有實(shí)際上相對于全局引導(dǎo)信號CPICH的相應(yīng)幀的開始任意的時間偏差。
在每個上行鏈路時隙中基地臺BS等待對一定的加權(quán)系數(shù)的反饋信息。在下文中例如假定所等待的反饋信息順序相應(yīng)于上面的表4，然而很明顯所述的順序還可以以任意的另一個表為基礎(chǔ)或者是其它的順序。為了能相應(yīng)地及時提供反饋信息，用戶臺MS在有效數(shù)據(jù)信道DPCH的上行鏈路幀中安置反饋信息時必須考慮到時間偏差τDPCH。顯然要求有幾個符號的一定的最低時間偏差，從而用戶臺MS能夠從在下行鏈路時隙中傳輸?shù)娜忠龑?dǎo)信號中產(chǎn)生信道評估并且推導(dǎo)出反饋信息。這種反饋信息必須在上行鏈路時隙的確定的時間位置上傳輸，例如作為10字位的第九個，以由基地臺本身識別。因此適當(dāng)?shù)剡@樣選擇時間偏差使向基地臺BS傳輸?shù)姆答佇畔⒃诨嘏_可以以盡可能小的延遲用于下個下行鏈路時隙的射束形成。為了保證能夠達(dá)到這點(diǎn)，指出把可能的時間偏差τDPCH的選擇限制為公式p＝10k+9+d的值，式中k可以取0至14的，而d是以符號測度的時間長度，所述的時間長度是用戶臺MS在測量結(jié)束時計算反饋信息所需要的。
這要借助于圖8的時序圖說明。行CPICH1、2、CPICH3和CPICH4示出在一個幀的傳輸過程中全局引導(dǎo)信息的組成，相應(yīng)于表4及圖4和5的第一幀。
例如在CPICH-時隙7中基地臺BS等待所有由它伺服的用戶臺的反饋信息以更新加權(quán)系數(shù)w3，使之從CPICH信道的時隙8的開始為射束形成進(jìn)行考慮。用戶臺在其中發(fā)送這種反饋信息的上行鏈路DPCH幀的時隙號數(shù)取決于指派給該用戶臺MS的時間偏差的值k。圖中示出k＝5的情況下上行鏈路和下行鏈路-DPCH幀的時間位置。在此情況下用戶臺MS必須發(fā)送反饋信息FB0以在其上行鏈路-DPCH幀的時隙0中更新w3，從而在考慮電臺之間信號傳播時間τp的情況下所述反饋信息FB0及時地抵達(dá)基地臺BS。就是說，用戶臺MS在CPICH時隙6的整個時間長度上進(jìn)行所要求的測量，并且在測量結(jié)束到FB0的發(fā)射時間點(diǎn)之間的時段d上進(jìn)行由測量結(jié)果計算FB0。如可以很容易地從圖8看出，用戶臺必須在其DPCH幀的后續(xù)的上行鏈路時隙中依次地為w4、w2、w4、w3、w2、w3等發(fā)送反饋信息(參見表7，k＝5的欄)。
圖8中沒有示出的k＝0的情況下，DPCH幀的下行鏈路時隙0對CPICH的時隙0延遲p＝9+d個符號。如果d＝1，所述的延遲剛好是1個時隙(因?yàn)樵赨TMS系統(tǒng)中一個時隙含有10個符號)。如類似于上述的k＝5的情況從圖8可以讀出，在此情況下用戶臺MS在下行鏈路-DPCH-時隙0中進(jìn)行測量，從測量中移動臺MS接著得出對h1、h2和h4的信道評估，并且從中為w4計算反饋信息。在上行鏈路-DPCH時隙0中所述用戶臺向基地臺BS傳輸反饋信息，并且所述基地臺BS考慮該反饋信息以發(fā)送下行鏈路-DPCH-時隙2(與CPICH時隙3同時)。如上所述每個時隙只能夠傳輸一個加權(quán)系數(shù)wi的反饋信息。
表7示出所有的k值，其中，如果如圖5所示在每個幀中相同地重復(fù)第一和第二組的組成，在用于加權(quán)系數(shù)w2至w4的上行鏈路-DPCH時隙中向基地臺傳輸反饋信息。總共得出十五個不同的用于傳輸反饋信息的順序，這些順序由于推移一個元而有別。
表7
在此為每個k值，通過粗體字指出涉及CPICH幀的第一時隙中的信道評估的那些反饋信息(在此例中是w3)。
如果如圖4中所示兩個組的組成從一個幀到其隨后的幀改變并且只相應(yīng)地從一個幀到再下一個幀重復(fù)，就與時間偏差值k相關(guān)地得出下面的反饋信息分配
表8
在此情況下總共有6個不同的反饋信息順序，所述的反饋信息順序經(jīng)2個幀展開，并且用戶臺必須能夠產(chǎn)生所述的反饋信息順序。這種6個可能的順序之一在表8中通過斜體字組示出。
實(shí)施例9對例8變通地還可以提出，用戶臺與基地臺BS對之指定的時間偏差τDPCH無關(guān)地以固定的順序發(fā)送反饋信息，所述的固定的順序例如是根據(jù)表1至6所示的。在此例中基地臺BS的任務(wù)是，對于每個由用戶臺提供的反饋信息借助于其中接收所述反饋信息的下行鏈路時隙的號數(shù)和所述的固定順序判斷所述的反饋信息屬于哪個加權(quán)系數(shù)，并且與之相應(yīng)地更新它。
實(shí)施例10在切換的范圍內(nèi)，UMTS系統(tǒng)中出現(xiàn)其中一個用戶臺MS與多個基地臺同時通信，并且從這些基地臺接收一個全局引導(dǎo)信號CPICH的情況。DPCH幀格式在每個時隙中只允許為一個天線傳輸由所有的基地臺接收和分析的反饋信息。因此這些基地臺的全局引導(dǎo)信號要在從用戶臺MS的角度上任何時候都總是包含同樣天線的貢獻(xiàn)的程度上同步。這樣地選擇由兩個不同的基地臺分配給一個用戶臺的延遲值k及τDPCH，使得DPCH信號在同一個時間進(jìn)入該用戶臺MS。
就是說，在實(shí)施例3和7的情況下，在基地臺的各個引導(dǎo)信號CPICH之間時間偏差可以有q倍的3個時隙，其中可以q＝0、1、2等等。在實(shí)施例6中所述的時間偏差可以有q倍的1個時隙的值，在實(shí)施例4、5、8、9中偏差可以分別有q倍的15或者q倍的30個時隙。
在使用用戶臺MS可以接收不同基地臺的相同天線A1、A2、A3或A4的引導(dǎo)位串的情況下，用戶臺得出相應(yīng)的信道評估并且發(fā)射出從這些信道評估中計算出的反饋信息，所述的反饋信息由所有的基地臺接收和分析。
權(quán)利要求
1.從無線電通信系統(tǒng)的基地臺向用戶臺傳輸全局引導(dǎo)信號的方法，其中所述的基地臺具有多個天線，給所述的天線各分配一個對其為特征性的引導(dǎo)位串，其中全局引導(dǎo)信號通過由基地臺的多個天線發(fā)射的引導(dǎo)位串的重疊構(gòu)成，其特征在于步驟a)把多個天線劃分成每組各有至少一個天線的一個第一組和一個第二組，b)只發(fā)射屬于第一組的天線的引導(dǎo)位串，c)改變第一和第二組的組成并且返回到步驟b)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，周期性地重復(fù)組的組成。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，兩個天線恒定地屬于第一組。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，一個第三天線和一個第四天線分別交替地屬于第一及第二組。
5.如權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，由第三和第四天線交替地都屬于第二組、第三天線屬于第一組且第四天線屬于第二組，或者第三天線屬于第二組且第四天線屬于第一組。
6.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在每個周期中每個天線至少一次屬于第二組。
7.如以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，全局引導(dǎo)信號是其一部分的基地臺發(fā)射信號劃分為各有多個時隙的幀。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，步驟c)相應(yīng)地在兩個時隙之間的一個交界處，優(yōu)選地在兩個時隙之間的每個交界處進(jìn)行。
9.如權(quán)利要求2或7所述的方法，其特征在于，在其中所述組合被重復(fù)的周期是一個幀。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，發(fā)射信號是碼分多路信號，時間上連續(xù)地發(fā)射全局引導(dǎo)信號，并且用相同的時間間隔重復(fù)步驟c)，所述時間間隔的長度是該幀的長度的M/m倍，這里m是自然數(shù)，優(yōu)選地是2M、M或者2M/3，而M是一個幀內(nèi)的時隙數(shù)，優(yōu)先是15。
11.控制從移動無線電通信系統(tǒng)的基地臺向用戶臺發(fā)射的信號的射束形成的方法，其中，基地臺借助于由用戶臺提供的反饋信息為每個天線確定用于射束形成的加權(quán)系數(shù)，其特征在于，基地臺向使用如以上權(quán)利要求之一的方法的用戶臺傳輸全局引導(dǎo)信號，并且周期性地重復(fù)以下的步驟d)通過用戶臺為各個至少一個當(dāng)前包含在全局引導(dǎo)信號中的引導(dǎo)位串進(jìn)行至少一次信道評估，e)推導(dǎo)出與這樣評估的引導(dǎo)位串相關(guān)聯(lián)的信道評估的反饋信息，并且向基地臺傳輸該反饋信息，f)借助于該反饋信息更新指派給所評估的引導(dǎo)位串的加權(quán)系數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，步驟e)和f)各在確定的時間間隔內(nèi)進(jìn)行，并且在每個步驟f)中每次更新這樣的加權(quán)系數(shù)，緊接剛才進(jìn)行的步驟e)向其傳輸了反饋信息。
13.如權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，把指派給基地臺的第一天線的加權(quán)系數(shù)假定為常數(shù)的參照系數(shù)并且所述的反饋信息相應(yīng)包含至少一個取決于相對于參照系數(shù)的受評估的引導(dǎo)位串的相位的相位信息。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，對第一天線以外的天線進(jìn)行推導(dǎo)和傳輸反饋信息。
15.如權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，把加權(quán)系數(shù)的浮動的平均值計算作為參照系數(shù)計算，并且反饋信息相應(yīng)地包含至少一個取決于相對于參照系數(shù)的引導(dǎo)位串的相位的相位信息。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在所有天線的引導(dǎo)位串上進(jìn)行信道評估。
17.如權(quán)利要求15或16所述的方法，其特征在于，為了計算第j個天線的引導(dǎo)位串的浮動的平均值構(gòu)成 的公式的和，其中wi是加權(quán)系數(shù)而hi是第i個天線的引導(dǎo)位串的信道評估，且i≠j。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，除了第j個天線以外構(gòu)成基地臺的所有的天線的和。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，除了第j個天線以外構(gòu)成第一組的所有的天線的和。
20.如權(quán)利要求15至19之一所述的方法，其特征在于，反饋信息從加權(quán)系數(shù)wj=K·hj*|hj|2·Σwihi]]>確定，其中wi是加權(quán)系數(shù)而hi是第i個天線的引導(dǎo)位串的信道評估，而k是實(shí)數(shù)常數(shù)。
21.如權(quán)利要求13至20之一所述的方法，其特征在于，反饋信息包含一個取決于受評估的引導(dǎo)位串的接收場強(qiáng)的場強(qiáng)信息。
22.如以上權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，用戶臺與兩個或多個基地臺同時通信，并且在相應(yīng)的基地臺隨時相同地確定兩個組的組成。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，第一和第二組的組成以一個周期t按照改變各一個整數(shù)1周期性地重復(fù)，并且在于各個基地臺的全局引導(dǎo)信號的幀相互間有一個時間偏移，所述的時間偏移是周期t的q倍，在此q＝0、1、2、...。
24.移動無線電通信系統(tǒng)的基地臺，帶有多個天線，所述的天線的相應(yīng)地設(shè)置，以發(fā)射對其特征性的引導(dǎo)位串，其特征在于，設(shè)置基地臺在給定的時間發(fā)射多數(shù)天線中包含至少一個天線的第一天線組的引導(dǎo)位串，并且不發(fā)射多數(shù)天線中包含至少一個天線的第二天線組的引導(dǎo)位串。
25.如權(quán)利要求22所述的基地臺，其特征在于，周期地改變所述組的組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及從無線電通信系統(tǒng)的基地臺向用戶傳輸全局引導(dǎo)信號的方法，以及適用于實(shí)施此方法的基地臺?；嘏_具有多個天線，給所述的天線各分配一個為之專用的引導(dǎo)位串。所述全局引導(dǎo)信號通過由基地臺的多個天線發(fā)射的引導(dǎo)位串的重疊來構(gòu)成，其中執(zhí)行下面的步驟a)把多個天線劃分成每組各有至少一個天線的一個第一組和一個第二組，b)只發(fā)射屬于第一組的天線的引導(dǎo)位串，c)改變第一和第二組的組成并且返回到步驟b)。
文檔編號H04B7/005GK1543717SQ02816081
公開日2004年11月3日 申請日期2002年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月17日
發(fā)明者B·拉亞夫, A·羅賓格, R·維德曼, A·西格爾, B 拉亞夫, 侶, 穸 , 齦 申請人:西門子公司