用于執行上行鏈路天線發射分集的方法和設備的制作方法

專利名稱：用于執行上行鏈路天線發射分集的方法和設備的制作方法
用于執行上行鏈路天線發射分集的方法和設備相關申請的交叉引用本申請基于并要求享有于2010年I月7日提交的美國臨時專利申請No. 61/293，085和于2010年10月I日提交的美國臨時專利申請No. 61/389，003的權益，其全部內容作為引用結合與此。
背景技術：
智能天線技術已經廣泛用于蜂窩通信系統中，可作為有效的手段來增強數據傳輸的魯棒性，并實現更高的數據吞吐量。轉換天線技術具有多個發射天線的配置，其可替代性地在不同天線進行數據傳輸，從而實現空間分集，以應對信道衰落。但是，在例如基于3GPPWCDMA的蜂窩通信系統中，還不能使用上行鏈路發射(TX)分集
發明內容
公開了系統、方法和裝置來提供天線發射分集。例如，無線發射/接收單元(WTRU)可包括多個天線。可確定每個天線的信道狀況，從而選擇用于進行上行鏈路傳輸的天線。可使用探測階段來確定信道狀況。在探測階段周期期間，可將WTRU的發射功率保持恒定。在該周期期間，可在各自的時間間隔周期，從每個天線傳送探測信號。WTRU可(例如從節點B)接收與所傳送的探測信號有關的信道質量信息。WTRU可基于所接收的信道質量信息來轉換(例如，選擇)用于上行鏈路傳輸的天線。例如，信道質量信息可提供指示符，該指示符指引WTRU使用特定天線，或者，信道質量信息可包含供WTRU進行評估的信息，WTRU可根據該評估來選擇天線。可在不用保持發射功率恒定的情況下，確定每個天線的信道狀況。例如，節點B可在探測階段周期期間從每個天線接收探測信號。可在各自的測量時刻傳送每個探測信號。例如，由于在上行鏈路上所實施的功率控制調整，每個探測信號的發射功率可以不同。節點B可確定測量時刻之間的功率變化偏移。節點B可計算與所接收的探測信號有關的信道質量信息。在計算信道質量信息期間，節點B可使用功率變化偏移來補償探測信號之間的傳輸功率的差別。節點B可向WTRU發送該信道質量信息。


可從以下結合附圖以示例方式進行的描述中獲得更詳細的理解。圖I示出示例無線通信系統，包括多個WTRU、節點B、控制無線電網絡控制器(CRNC)、服務無線電網絡控制器(SRNC)和核心網；圖2是圖I的無線通信系統的WTRU和節點B的示例功能方塊圖；圖3示出WCDMA/HSPA的基于SISO的發射機的示例結構；圖4示出WCDMA/HSPA的基于SISO的接收機的示例結構；圖5示出具有天線轉換(AS)分集的WTRU發射機的示例結構；圖6示出具有AS的示例功率環控制圖7示出AS的示例DPCCH增益控制單元；圖8示出狀態機的示例；圖9示出天線的示例轉換定時圖；圖10示出具有保護間隔的天線的示例轉換定時圖；圖11是用于閉環天線轉換系統的示例高級框圖；圖12和13示出實現共同增益功能的示例；圖14示出實現虛擬功率控制環的概念的示例；圖15示出節點B處的示例轉換控制功能；
圖16示出UE處的轉換控制功能的示例功能框圖；圖17示出從節點B向UE發送的示例信令；圖18示出示例的節點B控制的UE輔助的AS ；圖19示出示例的UE控制的AS ；圖20示出在整個探測模式中恒定的TX功率的示例；圖21示出在轉換周期中恒定的TX功率的示例；圖22示出在最后ー個轉換周期中恒定的TX功率的示例；圖23示出當進行測量時的示例定時圖示；圖24示出具有單個導頻的示例波束成形系統；圖25示出固定模式的探測模式的示例；圖26示出具有多個探測狀態的示例測量定時；圖26A是示例通信系統的系統圖，其中可實施所公開的ー個或多個實施方式；圖26B是示例無線發射/接收單元(WTRU)的系統圖，其可用于圖17A所示的通信系統中；圖26C是示例無線電接入網和示例核心網的系統圖，其可用于圖17A所示的通信系統中。
具體實施例方式在下文中，術語“無線發射/接收單元(WTRU)”包括但不限于用戶設備(UE)、移動站、固定或移動用戶単元、尋呼機、蜂窩電話、個人數字助理(PDA)、計算機或任何其他類型的能夠在無線環境中進行操作的用戶設備。如上所述，術語UE和WTRU可同樣擴展。在下文中，術語“基站”包括但不限于節點B、站點控制器、接入點(AP)或任何其他類型的能夠在無線環境中進行操作的接ロ設備。圖I示出示例的無線通信系統100，包括多個WTRU 110、節點B 120、控制無線電網絡控制器(CRNC) 130、服務無線電網絡控制器(SRNC) 140和核心網150。可將節點B 120和 CRNC 130 統稱為 UTRAN。如圖I所示，WTRU 110與節點B 120進行通信，該節點B 120與CRNC130和SRNC140進行通信。雖然在圖I中僅示出了三個WTRU 110、一個節點B 120、ー個CRNC 130和一個SRNC140，但是應當注意，在無線通信系統100中可包含無線和有線設備的任意組合。圖2是圖I的無線通信系統100的WTRU 110和節點B 120的示例功能框圖200。如圖2所示，WTRU 110與節點B 120進行通信，并且兩者被配置成執行進行基于TPC的轉換天線發射分集的方法。除了可以在通常的WTRU中可以找到的組件以外，WTRU 110可包括處理器115、接收機116、發射機117、存儲器118和天線119。存儲器118用于存儲軟件，包括操作系統、應用程序等。處理器115可用于單獨地或與軟件相結合地執行進行基于TPC的轉換天線發射分集的方法。接收機116和發射機117與處理器115進行通信。天線119與接收機116和發射機117進行通信，以促進無線數據的傳送和接收。除了在通常的節點B中可以找到的組件以外，節點B 120可包括處理器125、接收機126、發射機127、存儲器128和天線129。該處理器125被配置成執行進行基于TPC的轉換天線發射分集的方法。接收機126和發射機127與處理器125進行通信。天線129與接收機126和發射機127進行通信，以促進無線數據的傳送和接收。下面描述在第三代合作伙伴計劃(3GPP)通用移動電信系統(UMTS)通信系統中可用于上行鏈路傳輸的轉換天線技木。該技術通過重新使用從已有的上行鏈路功率控制環中得到的信息來指引天線選擇，來實現隱式(implicit)閉環發射分集。特別設計了各種探測·技術來解決HSUPA的需求，其中快速上行鏈路資源調度根據高動態TX功率控制來進行中繼。并且，在不能對兩個天線路徑進行同時估計的情況下，所提出的ー些技術適用于波束成形發射分集。為了在WTRU和網絡之間具有更好的協調，和最小化對其他過程的影響，還提出了相關的控制和信令機制。雖然是參考兩個天線的配置來示出示例的，但是此處所公開的系統、方法和功能還可通用于多天線系統。此外，雖然根據此處的說明描述了各種標準和技術，但是，也可應用其他標準和/或技木。在圖3和圖4中表示了傳統的用于上行鏈路傳輸的基于SISO的WCDMA/HSPA通信系統，其中分別示出了 WTRU發送系統和基站接收系統。DPCCH和DroCH是版本99中所規定的物理信道，其可以以低速率運載數據業務，主要用于語音。信道E-DPCCH、E-DroCH和HS-DPCCH用于可以運載高速數據的HSPA操作。每個物理信道在編碼處理之后，可分別采用不同的信道化碼進行調制和擴展。可向每個信道應用不同増益因子，用于發射功率管理，這可由網絡進行管理，用于上行鏈路資源分配和干擾控制。可將信道結合為復合信號的同相或正交分量，其可進ー步由WTRU專用的擾碼器進行處理，并之后被發送至天線以用于傳輸。由于具有一個發射天線，因此上述處理塊的組合整個稱為TX鏈。在基站接收機側，從接收天線所接收的信號可由均衡器進行處理，以去除ISI，并減輕多徑效應的影響。可將該均衡器設計為傳統低復雜度的瑞克(rake)接收機，或具有較好性能的高級接收機，例如LMMSE均衡器。無論哪種方法，都需要進行信道估計，從而消除傳播信道所帯來的失真。為了區分每個物理信道，可以使用對應于該信道的信道化碼來進行解擴展處理。可發送這些分離的信號以用于分別解碼，以獲得最終的ニ進制數據，為了簡單起見，在系統框圖中未表示該數據。在WCDMA/HSPA中，有用于上行鏈路傳輸的功率控制機制，其中在上行鏈路和下行鏈路方向都設計了內功率控制環。在基站的UL接收機中，監控上行鏈路DPCCH的信號干擾比(SIR)，并將其維持在由較高層所指定的值。如果SIR與所配置的目標值不同，則可以通過經由下行鏈路DPCCH或F-DCH信道向WTRU反饋TPC (傳輸功率控制)命令來執行調整。在接收到TPC后，可根據TPC命令，將增益因子gl調高或調低，以控制DPCCH的傳輸功率。可參照DPCCH來設置其他信道的傳輸功率，從而達到其性能目標。S卩，當DPCCH的功率發生變化時，整個WTRU的傳輸功率也會按比例改變。可使用天線轉換TX分集來執行上行鏈路傳輸。可引入一個或多個傳輸天線來實現天線轉換，同時仍然在WTRU處維持ー個TX鏈。在圖5中示出了被配置用于天線轉換的發射機的不例系統框圖，其中，TX鏈被保持與SISO系統中的相同,例如一個PA和一組處理塊。將DPCCH信道的增益控制功能的數量擴展為ニ，每個天線ー個。通過使用對新增加的轉換控制塊的控制，可在轉換兩個天線的同時執行兩個增益控制功能之間的轉換。在以下段落中提出了用于HSUPA的AS系統的兩個示例——基于TPC的天線轉換和閉環天線轉換——其可根據該轉換控制是經由來自網絡的隱式反饋還是顯式(explicit) 反饋來執行。基于TPC的天線轉換設計可最小化對基站處的配置的影響，使得具有天線轉換(AS)的WTRU可以被加入到現有的部署中。可在基站側不知道使用了 AS技術的情況下，從例如上行鏈路發射分集實現性能增強。為此，基站處的UL接收機可維持與圖4中的相同。節點B側的功率控制環也可不變。特別是，SIR和TPC命令可以以在WTRU側沒有應用AS的情況類似的方式被設定。在圖6中示出了用于AS的示例的總功率環的配置。該AS可以以兩種不同模式進行操作探測模式和操作模式。在探測模式中，AS可使用預先定義的模式被執行(例如，等占空比)，該模式用于探測兩個天線各自的信道狀況。雖然在該模式中仍然進行了 UL數據傳輸，但是其性能并沒有優化。假設在探測模式中達到了穩定狀態，例如，無論WTRU正在使用哪個天線進行傳輸，SIR正接近穩定，從功率控制功能所獲得的増益因子gl或g2可包括該天線的信道質量信息。在操作模式中，可基于使用該增益因子作為輸入的標準來自適應地進行天線選擇。例如，如果gl>g2，則天線2在大部分時間工作，而天線I可能只給定非常小的占空比，僅用于維持功率控制環。從性能的角度來看，這種轉換方式有助于減小WTRU發射功率，從而反過來降低干擾電平，增強系統容量。從廣義上來說，由于信道狀況信息可經由功率控制環機制間接地反饋至WTRU，因此，這種轉換方式可實現隱式閉環TX分集。當來自節點B的接收機的直接反饋可用吋，UE處的天線轉換動作可經由UE和/或節點B處的轉換控制功能而處于網絡的封閉控制下，該UE和節點B通過下行鏈路信令進行連接，該信令可運載來自節點B的接收機的顯式反饋。可在上行鏈路中建立反饋信令鏈路，從而增強上行鏈路傳輸的可靠性。可將其用于運載有關UE處的天線轉換的狀態信息。在圖11中示出了閉環天線轉換系統的示例高級框圖。可將探測/操作模式的概念應用于閉環AS。其區別是節點B處的轉換控制功能可具有較好的和最大更新的關于上行鏈路信號質量和信道狀況的信息，其可完全結合在對模式使用的控制中。用于閉環天線轉換的增益控制功能可用干與在穩定功率控制環中的上述相同的目的，其區別在于在輔助天線轉換決定時，可使用或不使用增益控制功能的輸出。增益控制功能可執行TPC命令，并將其轉換為增益因子，將該增益因子與DPCCH信號相乗，以控制在發射天線的連接器處所測量的最終傳輸功率。在圖17中示出了使用天線轉換的増益控制單元。在從下行鏈路反饋信道接收之后，可將TPC命令解碼為ニ進制值，其等于O或I。可根據以下示例算法之一，將該ニ進制值轉換為TPC_cmd 算法I :如果TPC 命令=0，則 TPC_cmd=_l ；如果TPC 命令=I，則 TPC_cmd= I.算法2:對于五個時隙的組中的前四個時隙，TPC_cmd=0。對于組中第五個時隙如果組中五個硬決定全部為1，則TPC_cmd=l ； 如果組中五個硬決定全部為0，則TPC_cmd=_l ；否則，在第五個時隙中，TPC_cmd=0。算法3 假設N為任意非零整數，對于N個時隙的組中的前N-I個時隙，TPC_cmd=0。對于組中第五個時隙如果組中N個硬決定全部為1，則TPC_cmd=l ；如果組中N個硬決定全部為0，則TPC_cmd=_l ；否則，在第N個時隙中，TPC_cmd=0。N值的選擇取決于AS_state (AS狀態)的狀態。上述算法的使用可根據來自較高層的配置以及控制信號AS_state，該控制信號指示WTRU是在探測模式還是操作模式。使用導出的TPC_cmd，可如等式I中所示調整DPCCH的功率
I Pdpcch oW + Atcp X TPC cmd 如果powe,· _ update ニ I DPcrH_ncw |pDpccH old如果power」ipdate ニ 0、其中，Pdpoti。1(1是在之前時隙存儲在存儲器中的DPCCH功率值。Ara是功率更新的步長，其可根據從轉換控制單元輸出的AS_state進行調整。從等式I中，當相關天線沒有進行發送時,Pdpoti不能被更新。這可經由通過power_update (功率更新)所控制的轉換來實現，如圖7所示。注意,該power_update是AS_cmd的延遲版本，當發生轉換至與増益控制單元有關的天線時，可將其設為I。可設置該延遲，以考慮到TPC命令反饋所產生的等待時間(latency)。該AS_state和AS_cmd可以是從轉換控制功能輸出的控制信號。可將Pdpotki定義為g=l的所獲得的校準的DPCCH功率。可使用等式2來計算當前時隙的増益因子，以實現Pdpoti所規定的給定功率目標g =(等式 2)
V ^dpccho使用雙天線轉換系統，需要使用兩個這樣的功率控制塊，如圖5所示。在TDM方式中，在天線轉換發生時相應地轉換增益因子(gl或g2)的使用。延遲的更新機制、可調步長Ara和根據AS狀態選擇TPC命令生成算法可滿足加快功率控制環的穩定化的需要，尤其是在存在由天線配置變化所引起的不連續的情況下。注意，所提出的方案可適用于基于TPC的天線轉換技術和閉環天線轉換技木。可由應用到兩個天線的共同增益來實現增益控制功能。上述功率控制算法仍然有效，只是可以不使用p0Wer_State變量，使得只要接收了 TPC命令，則增益可持續被更新。在圖12和圖13中示出了共同增益功能的實施。注意，可由AS_state和AS_cmd來聯合控制步長。公開了用于增強上行鏈路功率控制環會聚(convergence)的方法，其可減小天線轉換動作所產生的影響。可分別存儲每個天線的功率控制環狀態。當天線轉換發生時，不繼續使用之前天線的設置，而是使用存儲在存儲器中的當前天線的設置。雖然看起來隨時間只有ー個TPC命令流，但是實質上，可操作兩個控制環，每個天線ー個。可在UE使用圖7所示的增益控制功能結構來實現該概念，其中根據天線交替地使用兩個增益因子。在節點B偵彳，對應于UE側的實施，需要交替使用兩組測量。在圖14中示出了虛擬功率控制環概念的示例實施，其中gl和g2、SIR I和SIR 2是兩組設置，其可単獨用于每個天線。
可經由狀態機(例如圖8的狀態機)在UE處實現基于TPC的AS的轉換控制功能，該狀態機可控制轉換定吋，并協調系統中其他功能處理塊的操作。狀態機的設計可考慮快速探測兩個不同天線路徑的信道狀況和在探測模式中快速穩定功率控制環和在操作模式中使上行鏈路傳輸的性能増益最大的需求。如圖8所示，狀態機(其可被包含在轉換控制功能中)的輸出可包括兩種信號。AS_cmd是ニ進制控制信號,其對兩個天線提供轉換控制如果AS_cmd=0,則開啟天線I,關閉天線2，如果AS_cmd=l，則開啟天線2，關閉天線I。AS_state是狀態信號，其可指示WTRU應該在探測模式還是在操作模式。轉換控制功能可監控增益控制功能的狀態，從而相應地調整其狀態機以加快功率控制環的會聚。對于閉環AS，可將轉換控制功能移至節點B側(雖然仍有部分位于UE)以輔助操作。如圖15所示，節點B處的示例轉換控制功能可包括兩個子功能決定單元和狀態機。節點B處的轉換控制功能直接接入上行鏈路接收機可允許更有效的天線轉換控制，以及對信道狀況變化的更快的反應。由上行鏈路接收機提供的信息可包括以下之一或任何組合信道估計結果；SIR或SINR ；BLER ;估計的接收功率(例如，節點B處的Rx信號功率)；或估計的UE速度/多普勒漂移。根據上述信號輸入之一或其組合，轉換功能可決定使用哪個天線用于UE處的傳輸，從而最小化UE發射機處的功率使用，優化上行鏈路的接收性能等。狀態機可經由適當的探測和操作模式控制來優化天線選擇/搜索過程。下面描述探測階段的細節。可經由下行鏈路信令向UE發送在節點B處的轉換控制功能所提供的控制信號，例如天線控制命令或探測模式狀態。有利的是還可以將該信息轉發至節點B處的接收機，使得其可使其接收算法適用于減小天線狀態變化的轉變影響。UE處的轉換控制功能可以是將傳送信號變換至不同天線的轉換結構，或可將其設計為向一些發射機功能提供某些控制信號，以增強上行鏈路傳輸，特別是在探測模式中，在該模式中，系統需要從由于頻繁的天線轉換導致的轉變中迅速穩定下來。在圖16中示出了UE處的轉換控制功能的功能框圖。對于閉環AS，節點B可通過下行鏈路信令將來自節點B的接收機的如上所述的原始信息的一些反饋到位于UE中的轉換控制功能。這使UE能夠對于天線選擇做出決定，從而在軟切換(SHO)模式中優化宏分集増益。可將向UE的該信息的傳輸限制在SHO模式中。AS可由節點B完全控制。如圖17所示，可規律地，例如基于每個TTI、每個無線電幀等，從節點B向UE發送I比特的信令。該比特的狀態可指示使用哪個天線用于傳輸。例如，O表示啟動天線1，而反之則為天線2。可將該I比特的信令限制在發生轉換動作的時候。其可被運載作為HS-SCCH命令，或在其他下行鏈路控制信道中。其他示例可包括使用F-DPCH、E-HICH/E-RGCH編碼方案和格式來運載該信息。
在這種情況中，節點B的職責是監控其接收機處的信道和信號狀態，并適當地啟動探測模式來控制天線轉換。在該模式操作中，UE處于從屬模式，其根據信令比特來執行轉換命令。UE并不直接知道何時開始探測模式，因此不必負責轉換變化所產生的上行鏈路接收機損耗。在圖17中示出了示例實施。AS可以是由節點B控制、UE協助的。在這種情況下，除了如上所述的I比特的轉換命令信令以外，還有用的是可經由額外的信令向UE通知使用了探測模式。可通過在任何下行鏈路控制信道中増加一個比特或多個比特來運載該額外的信令，例如HS-SCCH命令。UE可例如通過基于定時器的實現方式自主地確定探測模式。在基于信令的情況中，反饋信令可顯式指示探測模式的開始和結束。對于此處所述的具有恒定TX功率的探測模式，反饋信令可由以下之一或任何組合來構成I比特指示探測模式的開始；I比特指示探測模式的結束；I比特標志指示是否啟用控制TX功率恒定模式。當接收到控制TX功率恒定的啟用標記吋，如果不希望UE引起性能降低，由于其可以暗示ULPC關閉，因此UE在將TX功率控制為恒定的期間內可以不發送數據。在基于定時器的情況中，反饋信令可被限于指示探測模式的開始。之后，可在UE處的轉換控制功能中開啟定時器，在其期滿時，可按照UE與節點B之間的協議，認為探測模式結束。該定時器的長度可以是預先定義的或由網絡經由RRC信令預先配置。這種信令方式有助于減小信令開銷，但會影響靈活性。在較好地得到通知后，UE處的轉換控制功能可生成控制信號，用于調整發射機側的某些處理模塊，以減小轉換的影響，從而減小節點B處的接收機損耗。例如，可相應地改變功率控制環的步長來加速功率控制環的會聚。圖18示出了在UE協助下的節點B控制AS的示例。下面描述另外的細節。UE可控制AS。在這種情況下，可由UE來進行轉換決定。UE可能需要被通知(例如通過下行鏈路反饋)關于節點B的接收機處的信道和信號狀況。可用于協助UE的決定的信息可包括關于以下測量的一個或多個的真實值或差值信道估計結果、SIR、BLER、估計的接收功率或UE速度。
這樣，UE處的轉換控制功能可負責進行AS操作，而節點B處的相應部分可具有最小設計。這種實施方式會產生大量的下行鏈路開銷。其ー個好處是，由于UE可將從包括活動集/E-DCH活動集的各種小區所接收的信息進行組合，并做出適當的決定，因此可在軟切換(SHO)的情況中優化宏分集増益。可經由額外的上行鏈路信令將轉換狀態反饋至節點B。該額外的上行鏈路反饋可包括關于使用了哪個天線進行傳輸和/或何時發生探測模式的信息。圖19示出了 UE控制AS的示例。公開了可提供有關天線的傳輸質量信息的探測模式。該探測模式可使用預定義方 式，例如如圖9的示例所示。在這種情況下，數據傳輸可以以預定義方式在兩個天線之間交替操作。可在操作中不考慮信道狀況。使用T1來表示啟動天線I、關閉天線2的時間間隔，T2表示啟動天線2、關閉天線I的時間間隔。一個轉換周期的總持續時間T，為T = I\+T2，如圖9所示。時間間隔的單位可以是時隙TTI或無線電幀。探測模式可持續ー個或多個轉換周期，這可以是預先定義的或由網絡配置。可在單個轉換周期中以不同方式來定義轉換方式。例如，兩個天線的占空比可以相同。兩個天線的占空比可以不同，例如，將T/r2設為恒定比率。該比率可以是預先定義或預先配置的，或通過從使用相同天線的下行鏈路接收機中獲得的統計信息來控制。其占空比可以不同，例如，IVt2在不同的轉換周期可以不同。例如，比率可隨時間在兩個極值之間變動。可將轉換周期的長度T選擇為以下之一或其組合總是恒定，其可由網絡經由RRC信令進行預先定義或配置；選擇大值，當功率環將進入穩定狀態時，逐漸減小該值(即，ー開始將轉換速率設為非常低，在探測階段結束時變快);周期性地改變T的長度，直到探測階段結束；或者隨機地改變T的長度，直到探測階段結束。還可以在天線轉換之間增加保護間隔，如圖10的示例所示。在保護間隔中，在兩個天線上都沒有傳輸。可將該保護間隔設為在整個探測階段都為恒定的Tg，其可以是預定義的或由網絡經由RRC信令來配置；或者，逐漸減小的Tg，由此在探測階段結束時，其可減為零。可根據ー些考慮的因素而使用多種預定義的方式來使用探測模式，該因素例如是數據業務量狀態、衰落信道狀況等。例如，根據基于實施復雜度所選的速度的粒度(granularity),可對應于M個預定義的速度目標V(m)預定義M個預定義的方式T (m),其中m=l、2……M。T(m)可以相同(其回到上述方法)或者不同(例如，隨著V(m)的増加，可將相應的T(m)選擇為更短)。如果當前估計的速度在V (m-Ι)和V (m)之間，則預定義的方式T(m)可用于接下來的探測模式。并且，T(m)內Tl(m)/T2(m)的定義可共同地或単獨地使用前述內容。類似地，可獨立地或共同地針對M個預定義的方式使用保護間隔Tg(m)。探測模式可使用可變的方式。需要考慮功率控制環的穩定性。在天線轉換后，由于信道路徑的變化，會在節點B的接收機處發生接收功率的突然跳動。因此，當將兩個天線路徑的信道和信號狀況進行比較時，期望的是穩定功率控制環。在一個示例中，設Nd為請求減小UE TX功率的TPC命令的數量，Nu為請求增加UE TX功率的TPC命令的數量，兩者都可在特定時間(例如，時隙、子幀或無線電幀)被測量。如果功率控制環接近穩定，則Nd和Nu可大致相等。可根據以下條件來觸發天線轉換amin<N1/N2<amax其中，amin<l和amax>l是I附近的常數,其可預先定義和預先配置。需要考慮SINR (或SIR)的穩定性。在進行轉換天線動作之后，需要使節點B的接收機處的SINR估計值達到某個穩定狀態。如果SINR估計結果由于節點B的接收機的操作(例如，信道估計、功率控制環或任何其他因素)仍在變動(増加或減小)，則不能進行天線轉換。例如，設SINRl為SINR的長期平均值，SINRs為短期平均值，如果在一定數量的無線電幀(或子幀)內，連續出現以下情況(或較多地)，則可觸發天線轉換a^SINVSINZa·其中，amin〈l和amax>l是I周圍的常數，其可預先定義和預先配置。BLER可有助于 判斷SINR是否達到了穩定狀態。例如，設BLER1為BLER的長期統計，BLERs為短期統計。如果在一定數量的無線電幀(或子幀)內，連續出現以下情況(或較多地)，則可觸發天線轉換a^/BLER/BLER^a^其中，&ηι η〈1和a_>l是I周圍的常數，其可預先定義和預先配置。注意，這可以在UE不需要一定處于探測模式且其依賴于所傳輸的數據時被使用。該BLER測量可以是HARQBLER或殘余BLER，其針對軟切換的情況在RNC處可用。在進行轉換天線動作之后，需要使節點B的接收機處的上行鏈路接收功率估計達到某穩定狀態。如果接收功率估計結果由于功率控制環的操作仍在變動(増加或減小)，則不能進行天線轉換。例如，設P1為接收功率的長期平均值，Ps為短期平均值，如果在一定數量的無線電幀(或子幀)內，連續出現以下情況(或較多地)，則可觸發天線轉換amin〈 Wamax其中，amin<l和a_>l是I周圍的常數，其可預先定以和重新配置。探測模式可從轉換至第二個天線時開始(其已在第一個天線上操作了一段時間)。如果節點B接收來自測量的標記(sign)是處于探測下的天線更差，則其可決定結束探測模式，并轉換回之前的天線。否則，其可停留在當前天線上。在探測模式中所監測的測量可以是SINR、接收功率、信道估計結果、功率控制環狀態等。為了防止探測持續時間在一個天線上的時間過長，可定義最大持續時間參數Tmax。可在天線被開啟時，將定時器設為Tmax。如果根據上述所提出的標準之一，當定時器的時間期滿時，接收機還沒有達到穩定狀態，則可觸發到另一個天線的轉換。作為預定義和可變方式的混合，可將T1選擇為固定的，T2為根據信號質量和信道狀況的測量是可變化的，反之亦然。該探測模式可使用恒定的TX功率。由于功率控制環的動態特性，在探測模式中，在針對每個天線進行測量時的發射功率不可能相同。因此，這會增加節點B在天線之間進行公平比較的難度。可采用以下之一或多個。可將UE約束為凍結功率控制環，以使UE在整個探測階段以恒定的功率進行發送。該UE可采用當其進入探測模式時的TX功率電平，并在探測模式中將該TX功率電平保持恒定。在圖20中示出了凍結功率控制環的示例。這種實施的可能缺陷是如果在該期間發送了上行鏈路數據，則這種實施會影像傳輸質量。
如果探測模式包括多個轉換周期，則可在轉換周期內維持恒定的TX功率，例如如圖21的示例所示。該TX功率可被允許基于每個轉換周期進行變化。為了減小對上行鏈路數據傳輸的影響，可將轉換周期的持續時間T配置為小值，例如希望是快轉換方式。可以在任意預先定義或配置的轉換周期維持恒定的TX功率。在圖22中示出了一個示例，其中將最后ー個周期限制為具有恒定的TX功率。與在探測模式中的恒定TX功率不同，可為上行鏈路功率控制過程選擇較小步長，使得節點B可從其所發送的TPC命令來跟蹤TX功率變化。為了確保功率跟蹤的準確性，需要UE遵循其在探測模式中所接收的每ー個TPC命令。需要決定何時開始探測模式。轉換天線TX分集的操作隨著時間的推移，需要回到探測階段以增強性能，例如，用于快速變化的信道狀況。對于何時應用探測模式，可應用以下之一或多個。可初始地應用探測階段。之后，可根據操作模式中的功率控制環狀態來適應天線轉換方式。可在預先配置的定時器的控制下，周期性地應用探測模式。可由増益因子gi和gl來控制探測模式。如果增益因子中的一者不穩定，則啟動探測模式。可將其限 制為在UE啟動探測模式的時候。探測模式的啟動可基于業務量統計。如果數據具有突發性，則當數據業務量不繁忙時可以應用探測模式。探測模式的啟動可基于HARQ重傳統計。如果發現了大量重傳請求，則可啟動探測模式。在節點B上做出的啟動可基于以下因素之一或組合節點B的接收機感測到對要求來自上行鏈路功率控制環的増加的UE發射功率的増加和/或恒定的需求，節點B的接收機經歷過多的HARQ失敗，節點B的接收機經歷顯著的SINR降低，節點B的接收機經歷顯著的BLER增加，節點B的接收機經歷顯著的接收的DPCCH功率降低，節點B的接收機感測到UE速度的突然變化，或從UE測量報告中被通知該事件。在探測模式期間，可在每個天線進行操作時，獨自進行測量。對于閉環AS，節點B可直接接入上行鏈路接收機和信道估計結果。在上行鏈路接收機的各個組件被認為從轉換天線所產生的變化中穩定下來的時候，可做出多個測量并記錄。在探測模式結束時，節點B可使用兩組測量來決定在操作模式中使用哪個天線。在圖23的示例中，在h時記錄對天線I的測量，在t2時記錄對天線2的測量。由于是在相關天線操作期間進行的測量，因此，h可以與t2不同。如果正在進行上行鏈路功率控制過程，則可在h至t2的時間內，動態地調整UE TX功率。當將兩個測量進行比較時，需要使用偏移來補償UE TX功率的變化。否則，很難準確地比較測量。可將UE TX功率變化表示為Λ p，例如，如果節點B記錄其在h至t2在DPCCH或FDPCH中向UE發送的每個TPC命令，則節點B可以追蹤該Λ p，例如 =‘·ΣΤΡε綱其中，ATrc(dB)是在上行鏈路功率控制過程中所使用的步長，TPCi是在tl至t2中每時隙所發送的TCP命令。需要對或t2邊界附近的功率控制環的等待時間進行調整。可將所追蹤的TX功率變化用作比較中的功率偏移。如果已知UE在探測模式中采用恒定TX功率選擇(例如如此處所述)，則可將功率偏移△ P設定為O。當UE在SHO中吋，為了進行探測，UE需要忽略來自非服務節點B (或等同地來自服務節點B的無線電鏈路組以外的無線電鏈路)的TPC命令。這使節點B能夠按照其完全知道發送至UE的TPC命令來估計功率變化。節點B可使用平均SINR來決定在操作模式中使用哪個天線。SINRl表示為天線I的信號干擾噪聲比，而SINR2為天線2的信號干擾噪聲比，如果SINRDSINR2-Δρ,則選擇天線I。否則選擇天線2。可以以dB的方式來表示SINR。節點B可使用平均接收功率來決定在操作模式中使用哪個天線。Pl可表示在天線I操作時節點B的接收機處的接收的功率，而P2為在天線2操作時節點B的接收機處的接收的功率，如果Ρ1>Ρ2-ΛΡ，則選擇天線I。否則，選擇天線2。可以dB的方式來表示接收的功率。節點B可使用信道估計來決定在操作模式中使用哪個天線。hi可表示在天線I工作時的上行鏈路復合信道估計結果，而h2為在天線2工作時的上行鏈路復合信道估計結果。如果201ogl0(|hl |)>201ogl0(|h2|)-Ap，則選擇天線I。否則,選擇天線2。
節點B可使用功率控制來決定在操作模式中使用哪個天線。如果ΛρΧ)，則選擇天線I。否則，選擇天線2。節點B可使用BLER來決定在操作模式中使用哪個天線。BLER I可表示在T1時間段中的天線I的誤塊率(例如，HARQ BLER)，而BLER 2為在T2時間段中的天線2的誤塊率。如果BLER1〈BLER2，則選擇天線I。否則，選擇天線2。為了獲得BLER的恰當的評估，推薦使用此處所述的具有恒定TX功率的探測模式。可采用降低性能損耗的動作。當經由穩定功率控制環來探測每個天線路徑的信道狀況時，探測模式仍可承載數據傳輸的任務。由干天線間轉換所產生的不連續性和突然的傳輸路徑變化會影響上行鏈路數據傳輸的質量。可進行以下之一或多個來減小探測模式期間的性能損耗 給E-DPCCH分配更多發射功率，以協助基站中的信道估計；給E-DroCH分配更多的發射功率，以增加高速數據傳輸的可靠性；或者，改變功率環算法以加速功率控制環的會聚。例如，可調整功率控制環的步長，減小E-TFCI選擇中的數據分配，増加HARQ重傳的數量，使用不同的RV和速率匹配設置
坐寸ο可將以下之一或多個應用于UE側的發射機。當向UE通知探測模式時，例如此處所述在UE控制或協助的AS的實施中，可很快地實施上述操作。但是，在完全由節點B控制的AS中，由于沒有用于探測模式的專用信令，因此UE不知道使用了探測模式。在這種情況下，UE可根據其觀察結果，自發地應用所述方法。當發生向另ー個天線的轉換時，可在接下來的多個無線電幀(或子幀或時隙)使用以下示例之一或多個。如果在給定時間幀內通過轉換數量所測量的轉換頻率超過了預定義或預先配置的閾值，則在一定時間段內使用上述方法之一，其可以以無線電幀、子幀或時隙的方式被測量。該時間段的長度可由網絡預定義或配置。如果在小于預定義或預先配置的閾值的時間間隔內命令進行兩次轉換，則從第二次轉換開始在接下來的多個無線電幀(或子幀、或時隙)應用上述方法之一。此處所公開的用于啟動探測模式的觸發標準可単獨使用，或以任何組合方式結合使用。當探測模式結束時，可將WTRU轉換為操作模式，在該模式中可進行正常的數據傳輸。在該模式中，WTRU可假設UL控制環已經達到了穩定狀態。因此，可根據來自兩個天線的DPCCH增益因子來自適應地決定天線轉換方式。可將操作模式中的天線轉換方式設計為具有以下之一或多個如果gl>g2，則完成關閉天線1，反之亦然；如果^>&，則使T1盡可能小，只需能維持功率控制環，反之亦然；使占空比約等于増益比=IVT2 - g2/gl;或將占空比設為約等于功率比I/T2 - g22/gl2。隨著DPCCH増益因子隨時間變化，可以根據上述方式或上述方式的任意組合來相應地改變天線轉換方式。可使用波束成形TX分集來進行上行鏈路傳輸。可將探測模式的概念應用于單導頻(pilot)波束成形(BF)發射分集方案，如圖24所示，其中在兩個天線中傳送運載導頻的DPCCH。可分別對每個天線應用預編碼權值，由W1和W2表示，其例如可最小化UE TX功率，或類似地增強上行鏈路傳輸質量。
對于閉環BF，需要下行鏈路信令鏈路來運載由節點B所發送的反饋信息，之后，UE控制對預編碼權值的使用。引入如圖24所示的BF控制功能來發現最優的預編碼權值，以實現理想的性能目標。BF控制功能由位于UE和/或節點B上的兩部分組成，在UE和/或節點B中可實現不同功能。可將以下內容應用于探測模式設計。為了簡化實施，可為預編碼權值定義具有有限項數的碼本。例如，W1和W2可具有以下四個可能的向量值
權利要求
1.一種用于確定使用多個天線的無線發射/接收單元(WTRU)中的多個天線中的每一個天線的信道狀況的方法，該方法包括 在探測階段周期期間，保持發射功率恒定； 在所述周期期間，從第一天線和第二天線中的每一者傳送探測信號，其中，所述第一天線在第一時間間隔期間進行傳送，以及所述第二天線在第二時間間隔期間進行傳送； 接收與所傳送的探測信號有關的信道質量信息；以及 基于所接收的信道質量信息來轉換天線。
2.根據權利要求I所述的方法，其中，所接收的信道質量信息包括指示符，該指示符標識所述第一天線或第二天線中的一者用于傳送數據。
3.根據權利要求I所述的方法，該方法還包括評估所接收的信道質量信息，其中，所接 收的信道質量信息包括與所傳送的探測信號有關的一個或多個測量。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述一個或多個測量包括信道估計結果、SIR、BLER、估計的接收功率或UE速度。
5.根據權利要求I所述的方法，其中，所述保持在轉換周期期間被執行。
6.一種用于確定與使用多個天線的無線發射/接收單元(WTRU)有關的多個天線中的每一個天線的信道狀況的方法，該方法包括 接收來自第一天線和第二天線中的每一者的探測信號，其中每個探測信號在探測階段周期中被傳送，其中在該探測階段周期期間發射功率保持恒定，且其中所述第一天線在第一時間間隔期間進行傳送，以及所述第二天線在第二時間間隔期間進行傳送； 確定與所接收的探測信號有關的信道質量信息，其中該信道質量信息包括與天線轉換有關的彳目息；以及 發送所述信道質量信息。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述信道質量信息包括指示符，該指示符標識所述第一天線或第二天線中的一者被用于傳送數據。
8.根據權利要求6所述的方法，其中，所述信道質量信息包括與所接收的探測信號有關的一個或多個測量。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述一個或多個測量包括信道估計結果、SIR、BLER、估計的接收功率或UE速度。
10.一種用于確定與使用多個天線的無線發射/接收單元(WTRU)有關的多個天線中的每一個天線的信道狀況的方法，該方法包括 在第一測量時刻接收來自第一天線的第一探測信號，并且在第二測量時刻接收來自第二天線的第二探測信號，其中所述探測信號在探測階段期間被傳送； 確定從所述第一測量時刻至所述第二測量時刻的功率變化偏移； 計算與所接收的探測信號有關的信道質量信息，其中所述計算包括使用所述功率變化偏移來補償所接收的探測信號之間的傳輸功率偏差，且其中所述信道質量信息包括與天線轉換有關的信息；以及 發送所述信道質量信息。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，確定所述功率變化偏移包括追蹤發射功率控制命令。
12.根據權利要求10所述的方法，其中，所述信道質量信息包括指示符，該指示符標識所述第一天線或第二天線中的一者被用于傳送數據。
13.根據權利要求10所述的方法，其中，所述信道質量信息包括與所接收的探測信號有關的一個或多個測量。
14.根據權利要求13的方法，其中，所述一個或多個測量包括信道估計結果、SIR、BLER、估計的接收功率或UE速度。
15.一種用于確定使用多個天線的無線發射/接收單元(WTRU)中的多個天線中的每一個天線的信道狀況的方法，該方法包括 在探測階段周期期間，從第一天線和第二天線中的每一者傳送探測信號； 接收與所傳送的探測信號有關的信道質量信息，其中該信道質量信息補償所傳送的探 測信號之間的傳輸功率偏差，且其中該信道質量信息包括與天線轉換有關的信息；以及 基于所述信道質量信息來轉換天線。
16.根據權利要求15所述的方法，其中，所接收的信道質量信息包括指示符，該指示符標識所述第一天線或第二天線中的一者用于傳送數據。
17.根據權利要求15所述的方法，該方法還包括評估所接收的信道質量信息，其中所接收的信道質量信息包括與所傳送的探測信號有關的一個或多個測量。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述一個或多個測量包括信道估計結果、SIR、BLER、估計的接收功率或UE速度。
全文摘要
公開了用于提供天線發射分集的系統、方法和裝置。無線發射/接收單元(WTRU)可包括多個天線。可確定每個天線的信道狀況。可使用探測階段來確定信道狀況。在探測階段周期期間，可從每個天線在各自的時間間隔期間傳送探測信號。WTRU發射功率可保持或不保持恒定。節點B可接收每個探測信號，并確定信道質量信息。如果在信號之間存在功率偏移，則節點B可對所確定的信道質量信息進行調整。節點B可向WTRU發送信道質量信息。WTRU可基于所接收的信道質量信息來轉換用于上行鏈路傳輸的天線。
文檔編號H04W52/08GK102859898SQ201180005596
公開日2013年1月2日 申請日期2011年1月7日 優先權日2010年1月7日
發明者蔡璐菁, B·佩爾蒂埃, 郗風君, J·S·利維, A·艾里什 申請人:交互數字專利控股公司