СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМЕ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ
METHOD AND APPARATUS FOR CONTROL INFORMATION BEAM FORMATION IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM

Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной заявки на патент США серийный № 60/956106, озаглавленной "BEAMFORMING FOR TDD IN LTE", зарегистрированной 15 августа 2007 г., переданной правопреемнику настоящей заявки и включенной в настоящий документ посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
I. Область техники
Настоящее описание в основном относится к связи и конкретнее к способам посылки управляющей информации в системе беспроводной связи.
II. Уровень техники
Системы беспроводной связи широко применяют для обеспечения передачи различной информации, такой как голос, видео, пакетные данные, сообщения, трансляция и т.д. Эти беспроводные системы могут представлять собой системы множественного доступа, способные поддерживать множество пользователей посредством совместного использования доступных системных ресурсов. Примеры таких систем множественного доступа включают в себя системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), системы множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), системы множественного доступа с частотным разделением каналов (FDMA), системы ортогонального FDMA (OFDMA) и системы FDMA с одной несущей (SC-FDMA).
В системе беспроводной связи узел B может посылать трафик данных и/или управляющую информацию оборудованию пользователя (UE) по нисходящей линии связи. В управляющей информации, посланной по нисходящей линии связи, может переноситься назначение нисходящей линии связи, назначение восходящей линии связи и/или другая информация для UE. UE также может посылать трафик данных и/или управляющую информацию по восходящей линии связи узлу B. В управляющей информации, посланной по восходящей линии связи, может переноситься информация индикатора качества канала (CQI), информация подтверждения (ACK) для трафика данных, посланного по нисходящей линии связи, и/или другая информация. Управляющая информация, посланная по каждой из линий связи, может быть полезной, но представляет собой непроизводительные издержки. В целях достижения хорошей производительности необходимо эффективно и надежно посылать управляющую информацию.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем документе описаны способы посылки трафика данных и управляющей информации в системе беспроводной связи. В одном из аспектов передатчик (например, узел B или UE) может посылать трафик данных с формированием диаграммы направленности и также может посылать управляющую информацию с формированием диаграммы направленности с целью улучшения покрытия и/или получения других преимуществ. В одной из конфигураций передатчик может выполнять формирование диаграммы направленности для посылки трафика данных на основании матрицы предварительного кодирования. Трафик данных может посылаться по M слоям, где M может быть большим либо равным единице. Передатчик также может выполнять формирование диаграммы направленности для посылки управляющей информации по вплоть до M слоям на основании той же матрицы предварительного кодирования, что используется для трафика данных. Передатчик может посылать трафик данных при сформированной диаграмме направленности по первому физическому каналу (например, совместно используемому каналу данных) и может посылать управляющую информацию при сформированной диаграмме направленности по второму физическому каналу (например, совместно используемому каналу управления). Передатчик может мультиплексировать трафик данных при сформированной диаграмме направленности и управляющую информацию при сформированной диаграмме направленности с использованием мультиплексирования с временным разделением (TDM) или мультиплексирования с частотным разделением (FDM).
Различные аспекты и характеристики данного описания ниже описаны подробнее.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 показана система беспроводной связи.
На фиг.2 показаны типовые передачи по нисходящей линии связи и восходящей линии связи.
На фиг.3 показана типовая структура передачи.
На фиг.4 показана структура канала управления с мультиплексированием с временным разделением управляющей информации при сформированной диаграмме направленности и при несформированной диаграмме направленности.
На фиг.5 показана структура канала управления с мультиплексированием с частотным разделением управляющей информации при сформированной диаграмме направленности и при несформированной диаграмме направленности.
На фиг.6 показан способ посылки трафика данных и управляющей информации.
На фиг.7 показано устройство для посылки трафика данных и управляющей информации.
На фиг.8 показан способ приема трафика данных и управляющей информации.
На фиг.9 показано устройство для приема трафика данных и управляющей информации.
На фиг.10 показана блок-схема узла B и UE.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Способы, описанные в данном документе, могут применяться в различных системах беспроводной связи, таких как CDMA, TDMA, FDMA, OFDMA, SC-FDMA и других системах. Термины "система" и "сеть" часто используются взаимозаменяемо. Система CDMA может реализовывать такую технологию радиосвязи, как универсальный наземный радиодоступ (UTRA), cdma2000 и т.д. UTRA включает в себя широкополосный CDMA (WCDMA) и другие варианты CDMA. cdma2000 включает в себя стандарты IS-2000, IS-95 и IS-856. Система TDMA может реализовывать такую технологию радиосвязи, как глобальная система мобильной связи (GSM). Система OFDMA может реализовывать такую технологию радиосвязи, как расширенный UTRA (E-UTRA), ультрамобильная широкополосная передача (UMB), IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, Flash-OFDM и т.д. UTRA и E-UTRA являются частью универсальной системы мобильной связи (UMTS). Программа долгосрочного развития (LTE) 3GPP предусматривает предстоящий запуск UMTS, которая будет использовать E-UTRA, включающий в себя OFDMA по нисходящей линии связи и SC-FDMA по восходящей линии связи. UTRA, E-UTRA, UMTS, LTE и GSM описаны в документах организации, называющейся "Проект партнерства третьего поколения" (3GPP). cdma2000 и UMB описаны в документах организации, называющейся "Проект партнерства третьего поколения 2" (3GPP2). Для ясности ниже описаны определенные аспекты методик для LTE, и в большей части приведенного ниже описания используется терминология LTE.
На фиг.1 показана система беспроводной связи 100, которая может представлять собой LTE-систему. Система 100 может включать в себя ряд узлов B 110 и другие сетевые объекты. Узел B может представлять собой неподвижную станцию, которая осуществляет связь с UE и также может называться развернутым узлом B (eNB), базовую станцию, точку доступа и т.д. Каждый узел B 110 обеспечивает покрытие зоны радиосвязи для конкретной географической области. В целях повышения производительности системы общая зона покрытия узла B может быть разделена на несколько (например, три) меньших зон. Каждая зона меньшего размера может обслуживаться соответствующей подсистемой узла B. В 3GPP термин "сота" может обозначать наименьшую зону покрытия узла B и/или подсистемы узла B, обслуживающей данную зону покрытия. В 3GPP2 термин "сектор" может относиться к наименьшей зоне покрытия базовой станции и/или подсистемы базовой станции, обслуживающей данную зону покрытия. Для ясности в приведенном ниже описании используется понятие соты 3GPP.
UE 120 могут быть распределены в пределах системы, и каждое UE может быть стационарным или мобильным. UE также может относиться к мобильной станции, терминалу, терминалу доступа, абонентской установке, станции и т.д. UE может представлять собой сотовый телефон, карманный персональный компьютер (КПК), беспроводной модем, устройство беспроводной связи, портативное устройство, ноутбук, беспроводной телефон и т.д. UE может осуществлять связь с узлом B через нисходящую или восходящую линию связи. Нисходящая линия связи (или прямой канал) относится к каналу связи от узла B к UE, а восходящая линия связи (или обратный канал) относится к каналу связи от UE к узлу B.
Система может поддерживать множество физических каналов для нисходящей линии связи и другое множество физических каналов для восходящей линии связи. Каждый физический канал может переносить трафик данных, управляющую информацию и т.д. В Таблице приведены некоторые физические каналы, используемые для нисходящей и восходящей линий связи в LTE. Как правило, система может поддерживать произвольное множество физических каналов для трафика данных и управляющей информации для каждого из нисходящей и восходящей линий связи.
<b>Канал</b>
<b>Название канала</b>
<b>Описание</b>
PDCCH
Физический нисходящий канал управления
Переносит назначения планирования и другую управляющую информацию по нисходящей линии связи для UE.
PDSCH
Физический нисходящий совместно используемый канал
Переносит трафик данных по нисходящей линии связи для UE.
PUCCH
Физический восходящий канал управления
Переносит управляющую информацию (например, ACK, CQI, PMI и информацию о ранге), посылаемую UE по восходящей линии связи.
PUSCH
Физический восходящий совместно используемый канал
Переносит трафик данных, посылаемый UE по восходящей линии связи.
На фиг.2 показаны типовые передачи по нисходящей линии связи для узла B и типовые передачи по восходящей линии связи для UE. Временная шкала передачи может быть разделена на единичные подкадры. Каждый подкадр может иметь заранее определенную временную продолжительность, например одна миллисекунда (мс). UE может периодически оценивать качество нисходящей линии связи для узла B и может посылать информацию CQI по CQI-каналу узлу B. Узел B может использовать информацию CQI и/или другую информацию для выбора UE для передачи данных по нисходящей линии связи и для выбора одной или более схем модуляции и кодирования (MCS) для UE. Узел B может обрабатывать трафик данных в соответствии с выбранной(-ыми) MCS и может посылать трафик данных по PDSCH на UE. Узел B также может посылать управляющую информацию (например, назначение планирования) по PDCCH на UE. UE может обрабатывать PDCCH в целях получения назначения планирования. UE может затем обрабатывать PDSCH в соответствии с назначенным планированием в целях восстановления трафика данных, посланного на UE. UE может генерировать ACK-информацию на основании результатов декодирования для трафика данных и может посылать ACK-информацию по ACK-каналу. Каналы ACK и CQI могут представлять собой часть PUCCH. Узел B может повторно посылать трафик данных в случае получения отрицательного квитирования (NAK) от UE и может посылать новый трафик данных в случае получения ACK.
Как правило, узел B может посылать трафик данных и/или управляющую информацию по нисходящей линии связи на UE. UE также может посылать трафик данных и/или управляющую информацию по восходящей линии связи узлу B. Способы, описанные в настоящем документе, могут применяться для посылки управляющей информации по нисходящей линии связи или по восходящей линии связи. Для ясности, большая часть приведенного ниже описания относится к посылке управляющей информации по нисходящей линии связи.
Узел B может быть оборудован множеством (T) антенн, которые могут использоваться для передачи и приема данных. Узел B может посылать передачу типа "множественный вход-единичный выход" (MISO) на UE, оборудованное одной антенной. Узел B может посылать передачу типа "множественный вход-множественный выход" (MIMO) на UE, оборудованное несколькими антеннами. Узел B может посылать передачу MISO и/или MIMO при сформированной диаграмме направленности в целях улучшения производительности. Узел B может выполнять формирование диаграммы направленности для трафика данных согласно следующему:
k
k
x()=Wd(),Ур.(1)
k
k
где d() - вектор (размерности M×1) символов данных для посылки по поднесущей ,
W - матрица предварительного кодирования размерности T×M и
k
k
x() - вектор размерности T×1 выходных символов для поднесущей .
Узел B может посылать M потоков символов данных по M слоям на UE, оборудованное R антеннами, при этом обычно R≥1 и 1≤M≤min {T, R}. Узел B может выполнять формирование диаграммы направленности для достижения более высокой производительности и/или лучшего покрытия для UE. UE (или, возможно, узел B) может осуществлять выбор ранга для определения количества потоков символов данных (M) для посылки, а также выбор конкретной матрицы предварительного кодирования для использования при формировании диаграммы направленности. Выбор ранга может осуществляться на основании (i) оценки беспроводного канала от узла B к UE и (ii) оценки шума и помех, наблюдаемых на UE. Матрица предварительного кодирования W может включать в себя M столбцов для M потоков символов данных, предназначенных для одновременной посылки. Если M=1, то матрица предварительного кодирования включает в себя один столбец и может называться вектором предварительного кодирования. UE также может определять информацию CQI, показывающую качество принятого сигнала для M слоев на основании выбранной матрицы предварительного кодирования, оценки канала и оценки шума и помех. UE может посылать узлу B выбранную матрицу предварительного кодирования, а также информацию CQI для M слоев. Узел B может обрабатывать (например, кодировать и модулировать) M потоков символов данных на основании информации CQI и может выполнять формирование диаграммы направленности для M потоков символов данных на основании выбранной матрицы предварительного кодирования.
Формирование диаграммы направленности может осуществляться в соответствии с описанным в принадлежащей тому же правообладателю заявке на патент США серийный № 12/189483, озаглавленной "EIGEN-BEAMFORMING FOR WIRELESS COMMUNICATION SYSTEMS", зарегистрированной 11 августа 2008 г. Выбор ранга с целью выбора числа потоков символов данных и матрицы предварительного кодирования может осуществляться в соответствии с описанным в принадлежащей тому же правообладателю заявке на патент США серийный № 11/449893, озаглавленной "ROBUST RANK PREDICTION FOR A MIMO SYSTEM", зарегистрированной 9 июня 2006 г.
Как показано на фиг.2, узел B может посылать управляющую информацию по PDCCH и может посылать трафик данных по PDSCH на UE. Узел B может выполнять формирование диаграммы направленности для трафика данных, посланного по PDSCH. Является желательной такая посылка управляющей информации, чтобы обеспечить надежность ее получения UE. Узел B может использовать более сильную модуляцию и схему кодирования для управляющей информации и/или может повторять управляющую информацию один или более раз с целью повышения надежности. Однако для посылки управляющей информации с более сильной модуляцией и схемой кодирования и/или с повторением может использоваться большее количество радиоресурсов.
В одном из аспектов узел B может посылать управляющую информацию со сформированной диаграммой направленности таким же образом, как и трафик данных, или аналогичным образом. Матрица предварительного кодирования W может выбираться в целях обеспечения хороших характеристик для трафика данных. Та же самая матрица предварительного кодирования W может использоваться для формирования диаграммы направленности управляющей информации. Формирование диаграммы направленности может улучшить покрытие для управляющей информации и/или обеспечить другие преимущества.
В одной из конфигураций узел B может посылать один поток символов управляющей информации (или один поток символов управления) независимо от количества посылаемых потоков символов данных. Узел B может посылать этот один поток управляющих символов с использованием одного столбца матрицы предварительного кодирования W, используемой для трафика данных. Узел B может выполнять формирование диаграммы направленности для этого потока управляющих символов в соответствии с приведенным ниже:
k
c
k
y()=w(),Ур.(2)
c
k
k
где () - управляющий символ для посылки по поднесущей ,
w - вектор предварительного кодирования размерности T×1 для управляющей информации и
k
y() - вектор (размерности T×1) выходных символов для поднесущей k.
Вектор предварительного кодирования w может представлять собой один столбец матрицы предварительного кодирования W, используемой для трафика данных. Например, вектор предварительного кодирования w может представлять собой столбец W для лучшего слоя среди M слоев, используемых для трафика данных. Лучший слой может быть идентифицирован по информации CQI для M слоев.
В другой конфигурации узел B может посылать M потоков управляющих символов, что соответствует числу потоков символов данных. Узел B может посылать M потоков управляющих символов с использованием всех M столбцов матрицы предварительного кодирования W. Узел B может выполнять формирование диаграммы направленности для M потоков управляющих символов согласно приведенному ниже:
k
k
y()=Wc(),Ур.(3)
k
где c() - вектор (размерности M×1) управляющих символов для посылки по поднесущей k.
Как правило, узел B может посылать произвольное количество потоков управляющих символов с формированием диаграммы направленности с использованием произвольного количества столбцов матрицы предварительного кодирования W, использованной для трафика данных. Для управляющей информации могут использоваться более строгие требования по надежности, чем для трафика данных. Узел B может использовать более сильную модуляцию и схему кодирования, более высокую мощность передачи и т.д. с целью достижения необходимой надежности для управляющей информации.
В другом аспекте формирование диаграммы направленности для управляющей информации может выполняться селективно на основании различных факторов. В одной из конфигураций формирование диаграммы направленности может выполняться для управляющей информации в случае, когда формирование диаграммы направленности также выполняется для трафика данных. В другой конфигурации формирование диаграммы направленности может выполняться для определенных типов трафика данных. В еще одной конфигурации формирование диаграммы направленности может выполняться для управляющей информации для UE, поддерживающих данную возможность, и не выполняться для UE, не поддерживающих эту возможность. Например, более поздняя версия спецификации LTE может поддерживать формирование диаграммы направленности для управляющей информации, и формирование диаграммы направленности может не проводиться для устаревших UE, поддерживающих оригинальную версию спецификации LTE. Формирование диаграммы направленности для управляющей информации также может выполняться селективно на основании других факторов.
В еще одном аспекте канал управления, такой как PDCCH, может быть разделен в целях поддержки как формирования диаграммы направленности, так и отсутствия формирования диаграммы направленности для управляющей информации. Канал управления может быть разделен различными способами с получением секции, сформированной по диаграмме направленности, и секции, несформированной по диаграмме направленности. Управляющая информация может быть послана с формированием диаграммы направленности в секции, сформированной по диаграмме направленности, и без формирования диаграммы направленности в секции, несформированной по диаграмме направленности. Управляющая информация для заданного UE может быть послана как в секции, сформированной по диаграмме направленности, так и в секции, несформированной по диаграмме направленности, в зависимости от любых вышеописанных факторов. Разделение канала управления может зависеть от типа ресурсов, доступных для посылки управляющей информации.
В LTE используется мультиплексирование с ортогональным разделением частот (OFDM) по нисходящей линии связи и мультиплексирование с ортогональным разделением частот с одной несущей (SC-FDM) по восходящей линии связи. OFDM и SC-FDM разделяют полосу пропускания системы на множество (K) ортогональных поднесущих, которые обычно называют интервалами частот, элементами дискретизации и т.д. Каждая поднесущая может быть модулирована данными. Как правило, символы модуляции посылают с OFDM в частотной области и с SC-FDM во временной области. Интервал между смежными поднесущими может быть фиксированным, а общее число поднесущих (K) может зависеть от полосы пропускания системы. Например, K может равняться 128, 256, 512, 1024 или 2048 для полосы пропускания системы, составляющей 1,25, 2,5, 5, 10 или 20 МГц соответственно.
На фиг.3 показана схема структуры передачи 300, которая может использоваться для нисходящей или восходящей линии связи. Временная шкала передачи может быть разделена на единицы подкадров. Каждый подкадр может быть разделен на два интервала - первый/левый интервал и второй/правый интервал. Каждый интервал может включать в себя фиксированное или настраиваемое число символьных периодов, например шесть символьных периодов для расширенного циклического префикса или семь символьных периодов для нормального циклического префикса.
K
имеющихся поднесущих могут быть сгруппированы в блоки ресурсов. Каждый блок ресурсов может включать в себя N поднесущих (например, N=12 поднесущих) в одном интервале. Доступные блоки ресурсов могут быть назначены UE для передачи трафика данных и управляющей информации.
k
k
k
k
0
11
12
23
На фиг.4 показана схема структуры канала управления 400 с мультиплексированием с временным разделением (TDM) секций для управляющей информации при сформированной диаграмме направленности и несформированной диаграмме направленности. В случае нормального циклического префикса в LTE левый интервал включает в себя семь символьных периодов от 0 до 6, и правый интервал включает в себя семь символьных периодов от 7 до 13. На фиг.4 показано четыре блока ресурсов, при этом каждый блок ресурсов включает в себя 12 поднесущих в 7 символьных периодах. Два верхних блока ресурсов включают в себя поднесущие от  до , и два нижних блока ресурсов включают в себя поднесущие от  до . Каждый блок ресурсов включает в себя 84 элемента ресурсов. Каждый элемент ресурсов соответствует одной поднесущей в один символьный период и может быть использован для посылки одного символа модуляции.
Некоторые элементы ресурсов в символьных периодах 0, 1 и 4 левого интервала и в символьных периодах 7, 8 и 11 правого интервала могут быть использованы для посылки пилотных символов. На фиг.4 показан случай, когда узел B осуществляет передачу по четырем антеннам. Пилотные символы для антенн 0, 1, 2 и 3 помечены как "Ant0", "Ant1", "Ant2" и "Ant3" соответственно. Как показано на фиг.4, пилотные символы посылают с антенн 0 и 1 в первый и пятый символьные периоды каждого интервала, а также с антенн 2 и 3 во второй символьный период каждого интервала. Для каждой антенны пилотные символы посылают на поднесущих, разнесенных друг от друга на шесть поднесущих. В каждом символьном периоде, в течение которого посылают пилотные символы, пилотные символы для антенны с нечетным номером чередуют с пилотными символами для антенны с четным номером.
Некоторые элементы ресурсов в символьном периоде 0 левого интервала могут использоваться для посылки по физическому индикаторному каналу управления форматом (PCFICH), который может переносить информацию о разделении. В информации о разделении могут переносить сведения о разделении блоков ресурсов на первый сегмент для PDSCH и второй сегмент для PDCCH. В одной из конфигураций в информации о разделении могут переноситься сведения о том, используются ли 1, 2 или 3 символа OFDM для PDCCH. В информации о разделении также может переноситься информация о разделении второго сегмента для PDCCH на секцию при сформированной диаграмме направленности и несформированной диаграмме направленности.
В примере, показанном на фиг.4, PDCCH занимает первые три символьных периода 0, 1 и 2 левого интервала, и PDSCH занимает оставшиеся 11 символьных периодов от 3 до 13 в левом и правом интервалах. В конфигурации TDM, показанной на фиг.4, секция при несформированной диаграмме направленности PDCCH занимает первые два символьных периода 0 и 1 левого интервала, и секция при сформированной диаграмме направленности PDCCH занимает третий символьный период 2 левого интервала. Как правило, для конфигурации TDM секции при сформированной диаграмме направленности и несформированной диаграмме направленности могут охватывать различные символьные периоды, и каждая секция может охватывать произвольное число символьных периодов.
k
k
k
k
k
k
k
k
k
k
k
k
k
k
k
k
k
0
6
8
9
11
12
13
15
18
19
7
10
14
16
17
20
23
На фиг.5 показана конфигурация структуры канала управления 500 с мультиплексированием с частотным разделением каналов (FDM) секций для управляющей информации при сформированной диаграмме направленности и несформированной диаграмме направленности. Элементы ресурсов, используемые для пилотных символов и информации о разделении, показаны на фиг.5 и описаны выше для фиг.4. В примере, показанном на фиг.5, PDCCH занимает первые три символьных периода 0, 1 и 2 левого интервала, и PDSCH занимает оставшиеся 11 символьных периодов от 3 до 13 в левом и правом интервалах. В конфигурации FDM, показанной на фиг.5, секция при несформированной диаграмме направленности PDCCH охватывает 15 поднесущих от  до , , , , , ,,  и . Секция при сформированной диаграмме направленности PDCCH охватывает 9 поднесущих , , , ,  и от  до . Как правило, для конфигурации FDM секции при сформированной диаграмме направленности и несформированной диаграмме направленности охватывают различные поднесущие, и каждая секция может охватывать произвольное количество поднесущих.
В другой конфигурации элементы ресурсов для PUCCH могут быть разделены на полосы. Каждая полоса может охватывать определенное число поднесущих (например, четыре поднесущих) в определенном количестве символьных периодов (например, в трех символьных периодах). Каждая полоса может быть использована для формирования диаграммы направленности или отсутствия формирования диаграммы направленности.
Как правило, для разделения канала управления на секцию при сформированной диаграмме направленности и несформированной диаграмме направленности может применяться произвольная схема мультиплексирования. Например, каждый элемент ресурсов для канала управления может быть выделен для сформированной по диаграмме направленности или для несформированной по диаграмме направленности секции. Более сложное разделение канала управления на секции при сформированной диаграмме направленности и несформированной диаграмме направленности может переноситься с большим объемом информации о разделении.
Некоторые типовые конфигурации для посылки управляющей информации с осуществлением и без осуществления формирования диаграммы направленности в одном и том же блоке ресурсов были описаны выше. В другой конфигурации каждый блок ресурсов может быть использован для посылки управляющей информации или с формированием диаграммы направленности, или без него. В данной конфигурации выполняется мультиплексирование управляющей информации на уровне блоков ресурсов при сформированной диаграмме направленности и несформированной диаграмме направленности. Мультиплексирование управляющей информации при сформированной диаграмме направленности и несформированной диаграмме направленности также может выполняться и другими способами.
Узел B может посылать специфичный для соты опорный сигнал (который также может называться общим пилот-сигналом) и/или специфичные для UE опорные сигналы (которые также могут называться выделенными пилот-сигналами) по нисходящей линии связи. Опорный сигнал представляет собой сигнал, заранее известный как передатчику, так и приемнику. Опорный сигнал также может называться пилот-сигналом, преамбулой, тренировочным сигналом и т.д. Узел B может посылать опорные сигналы через элементы ресурсов, помеченные как "Ant0"-"Ant3" на фиг.4 и 5, и/или в других элементах ресурсов. Узел B может периодически посылать специфичный для соты опорный сигнал через всю полосу пропускания системы без формирования диаграммы направленности, например, в одном из символьных периодов каждого интервала. UE могут использовать специфичный для соты опорный сигнал для оценки канала, оценки качества канала, измерения силы сигнала и т.д. Узел B может посылать трафик данных в блоке ресурсов на UE и может посылать UE-специфичный опорный сигнал в блоке ресурсов. Узел B может посылать специфичный для UE опорный сигнал с формированием диаграммы направленности или без него. UE может использовать специфичный для UE опорный сигнал для демодуляции трафика данных.
Система может использовать дуплекс с частотным разделением каналов (FDD) или дуплекс с временным разделением каналов (TDD). При FDD нисходящей и восходящей линий связи могут быть выделены различные частотные каналы, и ответ канала для нисходящей линии связи может быть некоррелированным с ответом канала для восходящей линии связи. При TDD нисходящая и восходящая линии связи могут совместно использовать один и тот же частотный канал, и ответ канала для нисходящей линии связи может быть коррелирован с ответом канала для восходящей линии связи.
Матрица предварительного кодирования, используемая для формирования диаграммы направленности, может быть определена различными способами. Для FDD UE может оценивать ответ нисходящей линии связи и шум и помехи нисходящей линии связи на основании специфичного для соты опорного сигнала, посылаемого узлом B. UE может выполнять выбор ранга и определять количество потоков символов данных (M) для посылки по нисходящей линии связи, а также конкретную используемую матрицу предварительного кодирования по оценке нисходящей линии связи и оценке шума и помех для нисходящей линии связи. UE может генерировать информацию индикатора матрицы предварительного кодирования (PMI), указывающую выбранную матрицу предварительного кодирования и ранг M. UE также может генерировать CQI-информацию, указывающую качество полученного сигнала для каждого из M потоков символов данных. UE может посылать информацию PMI и CQI узлу B. Узел B может кодировать и модулировать M потоков символов данных на основании переданной CQI-информации, а также может выполнять формирование диаграммы направленности для M потоков символов данных на основании переданной PMI-информации.
Для TDD UE может генерировать PMI и CQI-информацию таким же образом, как и для FDD, и может посылать PMI и CQI-информацию узлу B. В качестве альтернативы, UE может посылать звуковой опорный сигнал по восходящей линии связи и также может посылать CQI-информацию. Узел B может оценивать ответ восходящей линии связи, а также шум и помехи восходящей линии связи на основании звукового опорного сигнала, посланного UE. Узел B может использовать откалиброванную версию оценки восходящей линии связи в качестве оценки нисходящей линии связи с использованием предположения о взаимосвязи каналов с TDD. Узел B также может оценивать шум и помехи нисходящей линии связи по оценке шума и помех восходящей линии связи, полученных узлом B, и/или по информации CQI, полученной от UE. Узел B может выполнять выбор ранга и определять количество потоков символов данных (M) для посылки по нисходящей линии связи и предназначенную для использования конкретную матрицу предварительного кодирования на основании оценки нисходящей линии связи и оценки шума и помех нисходящей линии связи. Узел B также может определять схему модуляции и кодирования для каждого потока символов данных на основании выбранной матрицы предварительного кодирования, оценки нисходящей линии связи и оценки шума и помех нисходящей линии связи. Узел B может кодировать и модулировать M потоков символов данных на основании выбранных схем модуляции и кодирования, а также может выполнять формирование диаграммы направленности для M потоков символов данных на основании выбранной матрицы предварительного кодирования.
Как для FDD, так и для TDD узел B может выполнять формирование диаграммы направленности для управляющей информации для UE на основании матрицы предварительного кодирования, используемой для трафика данных для UE. Узел B может посылать один или более потоки управляющих символов на UE с использованием одного или более столбцов матрицы предварительного кодирования в соответствии с описанным выше. Узел B также может посылать UE-специфичный опорный сигнал на UE. Узел B может выполнять формирование диаграммы направленности для UE-специфичного опорного сигнала, например, с использованием столбца матрицы предварительного кодирования, используемого для управляющей информации.
На фиг.6 показан план процесса 600 посылки трафика данных и управляющей информации в системе беспроводной связи. Процесс 600 может выполняться передатчиком, который может представлять собой узел B для передачи по нисходящей линии связи или UE для передачи по восходящей линии связи.
Передатчик может выполнять формирование диаграммы направленности для трафика данных на основании матрицы предварительного кодирования (блок 612). Передатчик также может выполнять формирование диаграммы направленности для управляющей информации на основании матрицы предварительного кодирования, использованной для трафика данных (блок 614). В блоке 612 передатчик может выполнять формирование диаграммы направленности на основании M столбцов матрицы предварительного кодирования с целью посылки трафика данных по M слоям, где M может быть большим либо равным единице. В одной из конфигураций блока 614 передатчик может выполнять формирование диаграммы направленности на основании одного столбца матрицы предварительного кодирования с целью посылки управляющей информации по одному слою. Как правило, передатчик может выполнять формирование диаграммы направленности на основании вплоть до M столбцов матрицы предварительного кодирования с целью посылки управляющей информации по вплоть до M слоям.
Передатчик может посылать трафик данных при сформированной диаграмме направленности по первому физическому каналу (блок 616). Передатчик может посылать управляющую информацию при сформированной диаграмме направленности по второму физическому каналу (блок 618). В одной из конфигураций передатчик может посылать трафик данных при сформированной диаграмме направленности в первом сегменте блока ресурсов и может посылать управляющую информацию при сформированной диаграмме направленности во втором сегменте блока ресурсов, например, как показано на фиг.4 и 5. Первый сегмент может быть выделен первому физическому каналу, а второй сегмент может быть выделен второму физическому каналу. Для передачи нисходящей линии связи первый физический канал может содержать PDSCH, а второй физический канал может содержать PDCCH. Для передачи по восходящей линии связи первый физический канал может содержать PUSCH, а второй физический канал может содержать PUCCH.
В одной из конфигураций передатчик может посылать управляющую информацию при несформированной диаграмме направленности в первой секции блока ресурсов и может посылать управляющую информацию при сформированной диаграмме направленности во второй секции блока ресурсов. Первая и вторая секции могут быть мультиплексированы с разделением по времени и охватывать различные символьные периоды, например, как показано на фиг.4. Первая и вторая секции также могут быть мультиплексированы с разделением по частоте и могут охватывать различные поднесущие, например, как показано на фиг.5.
Для передачи по нисходящей линии связи передатчик может представлять собой узел B, который посылает трафик данных и управляющую информацию на первое UE в блоках 612-618. Управляющая информация может содержать назначение планирования для первого UE. Узел B может обрабатывать (например, кодировать и модулировать) и посылать трафик данных в соответствии с назначенным планированием. Узел B может выполнять формирование диаграммы направленности для трафика данных и управляющей информации для второго UE на основании второй матрицы предварительного кодирования. Узел B может посылать трафик данных при сформированной диаграмме направленности для второго UE по первому физическому каналу и может посылать управляющую информацию при сформированной диаграмме направленности для второго UE по второму физическому каналу. Для случая FDD или TDD узел B может получать матрицу предварительного кодирования от первого UE и может получать вторую матрицу предварительного кодирования от второго UE. Для случая TDD узел B может получать матрицу предварительного кодирования на основании первого опорного сигнала, полученного от первого UE, и может получать вторую матрицу предварительного кодирования на основании второго опорного сигнала, полученного от второго UE. Первый и второй опорные сигналы могут представлять собой звуковые опорные сигналы или некоторые другие опорные сигналы.
На фиг.7 показана схема устройства 700 для посылки трафика данных и управляющей информации в системе беспроводной связи. Устройство 700 включает в себя модуль 712 для выполнения формирования диаграммы направленности для трафика данных на основании матрицы предварительного кодирования, модуль 714 для выполнения формирования диаграммы направленности для управляющей информации на основании матрицы предварительного кодирования, использованной для трафика данных, модуль 716 для посылки трафика данных при сформированной диаграмме направленности по первому физическому каналу и модуль 718 для посылки управляющей информации при сформированной диаграмме направленности по второму физическому каналу.
На фиг.8 показан план процесса 800 получения трафика данных и управляющей информации в системе беспроводной связи. Процесс 800 может выполняться приемником, который может представлять собой UE для передачи по нисходящей линии связи или узел B для передачи по восходящей линии связи.
Приемник может принимать трафик данных при сформированной диаграмме направленности, посланный по первому физическому каналу на основании матрицы предварительного кодирования (блок 812). Приемник также может принимать управляющую информацию при сформированной диаграмме направленности, посланную по второму физическому каналу на основании матрицы предварительного кодирования, использованной для трафика данных (блок 814). Приемник может принимать трафик данных при сформированной диаграмме направленности, посланный по M слоям на основании M столбцов матрицы предварительного кодирования, где M может быть большим либо равным единице. Приемник может принимать управляющую информацию при сформированной диаграмме направленности, посланную по вплоть до M слоям на основании вплоть до M столбцов матрицы предварительного кодирования. Приемник может принимать трафик данных при сформированной диаграмме направленности в первом сегменте блока ресурсов и может принимать управляющую информацию при сформированной по диаграмме направленности во втором сегменте блока ресурсов. Первый сегмент может быть выделен первому физическому каналу, а второй сегмент может быть выделен второму физическому каналу. Управляющая информация при сформированной диаграмме направленности также может мультиплексироваться с разделением по времени или мультиплексироваться с разделением по частоте с управляющей информацией в блоке ресурсов при несформированной диаграмме направленности.
Приемник может выполнять обнаружение управляющей информации при сформированной диаграмме направленности с целью восстановления управляющей информации (блок 816). Приемник может выполнять обнаружение трафика данных при сформированной диаграмме направленности с целью восстановления трафика данных (блок 818). Приемник может выполнять обнаружение на основании минимальной среднеквадратической ошибки (MMSE), коррекции с обращением в нуль незначащих коэффициентов, MMSE с последовательным подавлением помех или некоторой другой методики обнаружения. Приемник может использовать управляющую информацию для определения ресурсов, использованных для посылки трафика данных и/или для обработки (например, демодуляции и декодирования) трафика данных.
На фиг.9 показана схема устройства 900 для получения трафика данных и управляющей информации в системе беспроводной связи. Устройство 900 включает в себя модуль 912 для получения трафика данных при сформированной диаграмме направленности, посланного по первому физическому каналу на основании матрицы предварительного кодирования, модуль 914 для получения управляющей информации при сформированной диаграмме направленности, посланной по второму физическому каналу на основании матрицы предварительного кодирования, использованной для трафика данных, модуль 916 для выполнения обнаружения управляющей информации при сформированной диаграмме направленности с целью восстановления управляющей информации и модуль 918 для выполнения обнаружения трафика данных при сформированной диаграмме направленности с целью восстановления трафика данных.
Модули на фиг.7 и 9 могут содержать процессоры, электронные устройства, аппаратные устройства, электронные компоненты, логические схемы, память и т.д. или произвольную комбинацию вышеперечисленного.
На фиг.10 показана блок-схема конфигурации узла B 110 и UE 120, которые могут представлять собой один из узлов B и одно из UE на фиг.1. Узел B 110 оборудован T антеннами 1034a-1034t, и UE 120 оборудовано R антеннами 1052a-1052r, где T>1 и R≥1.
В узле B 110 процессор передачи 1020 может принимать трафик данных для одного или более UE из источника данных 1012, обрабатывать (например, кодировать и модулировать) трафик данных для каждого UE на основании одной или более схем модуляции и кодирования и предоставлять символы данных для всех UE. Процессор передачи 1020 также может генерировать символы управления для управляющей информации для UE. Процессор передачи 1020 также может генерировать пилотные символы для одного или более опорных сигналов, например для специфичного для соты опорного сигнала, для UE-специфичных опорных сигналов и т.д. Процессор передачи 1020 может мультиплексировать символы данных, управляющие символы и пилотные символы, например, согласно описанному выше. MIMO-процессор 1030 может выполнять формирование диаграммы направленности для символов данных и символов управления для каждого UE на основании матрицы предварительного кодирования, выбранной для этого UE. MIMO-процессор 1030 может подавать T выходных потоков символов на T модуляторов (MOD) 1032a-1032t. Каждый модулятор 1032 может обрабатывать свой выходной поток символов (например, для OFDM) с получением выходного потока дискретных сигналов. Каждый модулятор 1032 может дополнительно обрабатывать (например, преобразовывать в аналоговый, фильтровать, усиливать и преобразовывать с повышением частоты) свой выходной поток дискретных сигналов и генерировать сигнал нисходящей линии связи. T сигналов нисходящей линии связи от модуляторов 1032a-1032t могут быть переданы через антенны 1034a-1034t соответственно.
В UE 120 R антенн 1052a-1052r могут принимать T сигналов нисходящей линии связи от узла B 110, и каждая антенна 1052 может предоставлять полученный сигнал соответствующему демодулятору (DEMOD) 1054. Каждый демодулятор 1054 может обрабатывать (например, фильтровать, усиливать, преобразовывать с понижением частоты и оцифровывать) полученный им сигнал с получением дискретных отсчетов сигнала и может дополнительно обрабатывать дискретные отсчеты (например, для OFDM) с целью выделения полученных символов. Каждый демодулятор 1054 может предоставлять полученные символы данных и полученные управляющие символы на MISO/MIMO детектор 1060 и может предоставлять полученные пилотные символы процессору канала 1094. Процессор канала 1094 может оценивать нисходящую линию связи от узла B 110 к UE 120 на основании полученных пилотных символов и может предоставлять оценку нисходящей линии связи детектору 1060. Детектор 1060 может выполнять обнаружение полученных символов данных и полученных символов управления на основании оценки нисходящей линии связи и может предоставлять оценки символов, которые представляют собой оценки переданных символов. Процессор приема 1070 может обрабатывать (например, демодулировать и декодировать) оценки символов, предоставлять декодированный трафик данных приемнику данных 1072 и предоставлять декодированную управляющую информацию контроллеру/процессору 1090.
UE 120 может оценивать качество нисходящей линии связи и генерировать управляющую информацию, которая может содержать PMI-информацию, CQI-информацию и т.д. Управляющая информация, трафик данных из источника данных 1078, а также один или более опорные сигналы (например, звуковой опорный сигнал, опорный сигнал демодуляции и т.д.) могут быть обработаны (например, закодированы и демодулированы) процессором передачи 1080, сформированы по диаграмме направленности процессором MIMO 1082 (если применимо) и дополнительно обработаны модуляторами 1054a-1054r с целью генерации R сигналов восходящей линии связи, которые могут быть переданы через антенны 1052a-1052r. В узле B 110 R сигналов восходящей линии связи от UE 120 могут быть получены антеннами 1034a-1034t и обработаны демодуляторами 1032a-1032t. Процессор канала 1044 может оценивать канал восходящей линии связи от UE 120 к узлу B 110 и может предоставлять оценку восходящей линии связи на детектор с "одним входом-многими выходами" (SIMO)/MIMO 1036. Детектор 1036 может выполнять обнаружение на основании оценки восходящей линии связи и может выдавать оценки символов. Процессор приема 1038 может обрабатывать оценки символов, предоставлять декодированный трафик данных приемнику данных 1039 и предоставлять декодированную управляющую информацию контроллеру/процессору 1040. Контроллер/процессор 1040 может управлять передачей данных на UE 120 на основании управляющей информации, полученной от UE 120.
Контроллеры/процессоры 1040 и 1090 могут направлять работу в узле B 110 и UE 120 соответственно. Каждый из контроллеров/процессоров 1040 и 1090 может выполнять или направлять процесс 600 на фиг.6 для передачи данных, процесс 800 для получения данных и/или другие процессы для способов, описанных в настоящем документе. В памяти 1042 и 1092 могут храниться данные и коды программ для узла B 110 и UE 120 соответственно. Планировщик 1046 может выбирать UE 120 и/или другие UE для передачи данных по нисходящей линии связи и/или восходящей линии связи на основании управляющей информации, полученной от UE. Планировщик 1046 также может назначать ресурсы для трафика данных и управляющей информации для запланированных UE.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что информация и сигналы могут быть представлены с применением любой технологии или методики из ряда различных технологий и методик. Например, данные, инструкции, команды, информация, сигналы, разряды, символы и элементарные сигналы, которые упоминаются в вышеприведенном описании, могут быть представлены напряжениями, токами, электромагнитными волнами, магнитными полями или частицами, оптическими полями или частицами или любой комбинацией вышеперечисленного.
Специалистам также будет ясно, что различные иллюстративные логические блоки, модули, схемы и шаги алгоритмов, описанные в связи с настоящей заявкой, могут быть реализованы в виде электронного аппаратного обеспечения, компьютерного программного обеспечения или комбинации того и другого. В целях явной иллюстрации этой взаимозаменяемости аппаратного и программного обеспечения различные иллюстративные компоненты, модули, схемы и шаги были описаны выше в общих чертах относительно их функциональности. Будет ли такая функциональность реализована в виде аппаратного или программного обеспечения, зависит от конкретного применения и ограничений проектирования, налагаемых на систему в целом. Квалифицированные специалисты могут реализовывать описанную функциональность различными способами для каждого конкретного применения, но такие решения по реализации не должны интерпретироваться как вызывающие отклонения от рамок настоящего описания.
Различные иллюстративные логические блоки, модули и схемы, описанные в связи с настоящей заявкой, могут быть реализованы или осуществлены посредством процессора общего назначения, процессора цифровой обработки сигналов (DSP), специализированной интегральной микросхемы (ASIC), программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) или другого программируемого логического устройства, логического элемента на дискретных компонентах или транзисторной логической схемы, дискретных аппаратных компонентов или произвольной комбинации вышеперечисленного, разработанной для выполнения описанных в настоящем документе функций. Процессор общего назначения может представлять собой микропроцессор, но, в качестве альтернативы, процессор может представлять собой любой обычный процессор, контроллер, микроконтроллер или конечный автомат. Процессор также может быть реализован в виде комбинации вычислительных устройств, например в виде комбинации DSP и микропроцессора, множества микропроцессоров, одного или более микропроцессоров в сочетании с ядром DSP или любой другой подобной конфигурации.
Шаги способа или алгоритм, описанные в связи с настоящей заявкой, могут быть осуществлены напрямую в аппаратном обеспечении, в модуле программного обеспечения, исполняемом процессором, или в комбинации того и другого. Модуль программного обеспечения может размещаться в ОЗУ-памяти, флеш-памяти, ПЗУ-памяти, EPROM-памяти, EEPROM-памяти, регистрах, на жестком диске, съемном диске, CD-ROM или на запоминающем устройстве любого другого типа, известного в технике. Типовое запоминающее устройство соединено с процессором таким образом, что процессор может считывать информацию с запоминающего устройства и осуществлять запись информации на него. В качестве альтернативы, запоминающее устройство может быть интегрировано с процессором. Процессор и запоминающее устройство могут быть размещены на ASIC. ASIC может размещаться в пользовательском терминале. В качестве альтернативы, процессор и запоминающее устройство могут размещаться в пользовательском терминале как дискретные компоненты.
В одной или более типовых конфигурациях описанные функции могут быть реализованы в программном обеспечении, аппаратном обеспечении, аппаратно-программном обеспечении или в произвольной комбинации вышеперечисленного. В случае реализации в виде программного обеспечения функции могут храниться или передаваться в виде одной или более инструкций или кода на машиночитаемом носителе. Машиночитаемые носители включают в себя как компьютерные накопители, так и среды передачи, включая любую среду, способствующую переносу компьютерной программы из одного места в другое. Накопитель может представлять собой любое пригодное средство, к которому может осуществлять доступ компьютер общего назначения или компьютер специального назначения. В качестве неограничивающего примера, такой машиночитаемый носитель может содержать ОЗУ, ПЗУ, EEPROM, CD-ROM или другой оптический дисковый носитель, магнитный диск или другое магнитное запоминающее устройство или любой другой носитель, который может быть использован для переноса или хранения необходимых кодов программных средств в форме команд или структур данных и к которому может осуществляться доступ компьютером общего или специального назначения или процессором общего или специального назначения. Также любое соединение может называться машиночитаемым носителем. Например, в случае если программное обеспечение передают через веб-сайт, сервер или другой удаленный источник с использование коаксиального кабеля, оптоволоконного кабеля, витой пары, цифровой абонентской линии (DSL) или посредством беспроводных технологий, таких как инфракрасные волны, радиоволны или микроволны, то коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, витая пара, DSL или беспроводные технологии, такие как инфракрасные волны, радиоволны или микроволны, включают в определение носителя. "Магнитный диск" и "диск" для целей настоящего документа включают в себя компакт-диск (CD), лазерный диск, оптический диск, универсальный цифровой диск (DVD), флоппи-диск и диск blu-ray, при этом магнитные диски обычно воспроизводят данные магнитным способом, тогда как диски воспроизводят данные оптически посредством лазеров. Комбинации вышеперечисленного также должны быть включены в рамки машиночитаемых носителей.
Приведенное выше описание заявки представлено для того, чтобы квалифицированный специалист в данной области техники мог использовать описание. Различные модификации описания будут очевидны квалифицированным специалистам в данной области техники, и общие принципы, определенные в настоящем документе, могут быть применены к другим вариациям без отклонения от сущности и объема изобретения. Таким образом, не предполагается, что описание ограничено примерами и конфигурациями, описанными в настоящем документе, но оно должно соответствовать наиболее широким рамкам, согласующимся с принципами и новыми характеристиками, описанными в настоящем документе.