CN1886913A - 多天线系统中的控制信号发送方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有多个发射机的多输入多输出(MIMO)系统中的通信方法，包括：发射独立并行下行链路控制信号，该控制信号包括用于每一数据流的控制信息；以及发射该数据流。

Description

多天线系统中的控制信号发送方法
技术领域
本发明涉及移动通信系统，并更具体地，涉及一种在使用多天线移动通信系统中用于发送下载控制信号的方法。
背景技术
现今移动无线通信系统中的快速增长包括对多媒体业务的需求，这需要在数据传输容量上的增加以及更快的数据速率。目前使用高速下行链路分组接入(HS-DPA)系统来提供多媒体业务，并且其被设计来提供高速数据传输。参见例如JUHUA KORHONEN，INTRODUCTION TO 3G MOBILE COMMUNICATIONS SYSTEMS(3G移动通信系统概述)(第二版，2003)，在此引入其全文作为参考。在上述的通信系统中，基站被称为节点B，而移动终端、订户(subscriber)设备等被称为用户设备(UE)。
然而，目前的HS-DPA系统使用单天线，并且不能满足不断增长的对越来越高的数据传输速度的需求。
发明内容
技术问题
因此，本发明的一个目的是至少针对上述以及其他提到的问题。
本发明的另一目的是提供一种鉴别通过其发送用于单独数据流的控制信号的信道的方法。
技术方案
为全部或部分实现至少上述目的，本发明提供一种新颖的在具有多个发射机的多输入多输出(MIMO)系统中的通信方法。该方法包括：发送独立并行的包括用于每一数据流的控制信息的下行链路控制信号；以及发送该数据流。
在下面的说明中将部分地阐明本发其他的优点、目的和特征，通过检查下面的内容或可以从本发明的实践中学习，本发明部分的其他优点、目的和特征对于本领域普通技术人员将是显而易见的。如所附权利要求中具体指出的，可以实现和获得本发明的目的和优点。
附图说明
将参考附图详细说明本发明，其中相同的附图标记表示相同的部分。在附图中：
图1是示出多输入多输出(MIMO)系统的发射端的概略图；
图2是示出MIMO系统接收端的概略图；
图3和图4分别是使用每流速率控制(Per Stream Rate Control，PSRC)方法和每天线速率控制(Per Antenna Rate Control，PARC)方法的发射天线的概略图；
图5是根据本发明的多天线系统的控制信号发送方法的流程图；以及
图6是示出根据本发明的产生和鉴别控制信号的设备的框图。
具体实施方式
现在参考附图说明本发明，其中，在多个图中相同的附图标记指示相同或相应部分。
在一个示例中，本发明提供一种新颖的用于在例如HS-DPA系统中利用MIMO系统以非常高的数据速率发送数据的方法。该MIMO系统包括多个发射天线和多个接收天线。并且，在该MIMO系统中，对于每一传输流，可以不同地设置控制信息，如调制方法、编码速率、OVSF(正交可变扩频因子)码的数量以及错误重发方案。为实现此，根据本发明的MIMO系统的发射端发射用于多个传输流的控制信号，以将发射端使用的控制信息通知MIMO系统的接收端。
更详细的，图1是示出MIMO系统发射端示例的概略图。如图所示，该发射端包括去复用器10、码元编码单元11、信道化编码单元12、码元合并单元13、加扰单元14以及发射天线Tx1至Txn。
在该示例中，去复用器10使数据流形成分支到多个发射天线Tx1至Txn，而码元编码单元11顺序地进行信道编码、交织和映射操作来生成码元，并然后多路复用该生成的码元。
此外，信道化编码单元12将信道化编码C1～Cn分配给从码元编码单元11输出的多个码元。然后，分配的信道化编码的码元在码元合并单元13中合并，在加扰单元14中扩频，并然后发送到多个发射天线Tx1～Txn。
例如，假设输入到去复用器10的数据流包括1920个比特。那么去复用器10将输入的数据流分段成例如两个每一都包括960个比特的数据块。然后由码元合并单元11对这两个960个数据比特进行处理，以执行编码、交织和映射。更详细的，根据用于特定天线的编码方案(假设对于第一天线Tx1使用1/2的turbo编码，而对于天线Txn使用1/3的turbo编码)对每一个960个比特进行编码。这样，在该示例中，第一个960个比特将被编码成1920个比特(即，1/2的turbo编码)，而Txn 960个比特将被编码成2880个比特(即，1/3的turbo编码)。然后将这两个编码的数据块存储进交织器，用于映射。假设对于天线Tx1使用正交幅度调制(QAM)，而对于天线Txn使用正交相移键控(QPSK)。于是，第一个1920个编码的比特将被映射成480个码元(即，16QAM将4比特映射到一个码元，从而1920个编码的比特将被映射成480个码元)。该Txn 2880个比特将被映射成1440个码元(即，QPSK将2比特映射成一个码元，从而2880个编码的比特将被映射成1440个码元)。然后，由信道化编码单元12对这两个单独编码和调制的数据块进行处理。在目前的HS-DPA中，一帧包括3个时隙，并且扩频因子被固定为16。于是，具有一个编码的每帧的码元数量是480个码元。因而，利用一个编码发送第一个的480个码元，而利用3个多码(multicode)发送第二个的1440个码元。
信道化编码单元12利用多种扩频码例如OVSF(正交可变扩频因子)码来对数据块进行扩频，以便在每一天线的不同信道间鉴别。而且，该MIMO系统的如图2中所示的接收侧具有相同的扩频码，并利用该同样的码对接收的数据进行解扩。这样，该MIMO系统能够为每一天线选择不同的MCS(modulation code set，调制代码组)，因而增加了系统的吞吐量。
然后，在将扩频的码元从各天线Tx1至Txn发射之前，在码元合并单元13中合并这些扩频的码元，并在加扰单元14中对其加扰。注意该扰码被用来鉴别小区区域(例如，所接收的信息是从节点B A接收的，而不是从节点B B接收的)。
该接收操作与发射操作相反，以最终得到最初发射的数据。更详细地，参考图2，接收侧包括最小均方差(MMSE)检测器21、解扩单元22、多路复用器(MUX)23，流检测单元24、信号重构单元25和信号组合单元26。
该接收侧还包括干扰信号去除单元20，其利用多个缓冲器从接收信号中去除在流检测单元24中重构的子流(干扰信号)。而且，该MMSE检测器21检测在去除了干扰的接收信号中具有最大的信号对干扰噪声比(SINR)的信号，并在该信号上进行MMSE线性变换。该MMSE检测器21的输出在解扩单元22中被解扩，并然后在多路复用器23中进行复用。
此外，流检测单元24从多路复用器23输出的信号中检测传输码元，并对检测的码元进行去映射和去交织操作，以检测第一子流。然后，信号重构单元25将由流检测单元24所检测的第一子流重构成接收信号形式，并将其输出到干扰去除单元20。为使码元间的相互干扰最小，该干扰去除单元20从预先存储在缓冲器中的接收信号中删除第一次检测的信号分量(重构的信号)，并然后将检测了信号分量的信号输出到MMSE检测器21。
之后，该MMSE检测器21对去除了重构信号的信号中具有最大SINR的信号进行MMSE线性变换。该MMSE检测器21的输出通过解扩器22和多路复用器23输入到流检测单元24，并且流检测单元24检测第二子流。
然后，信号重构单元25重构已由流检测单元24检测的第二子流，并将其输出到干扰去除单元20。之后，干扰去除单元20从预先存储在缓冲器中的信号中删除该重构的信号，并将其输出到MMSE检测器21。
之后，通过反复执行上述操作，流检测单元24顺序地检测子流。在流检测单元24检测了全部子流之后，信号组合单元26将多个检测的子流组合，以形成一个数据流。
这样，在MIMO系统中，为通过每一发射天线独立地发送顺序生成的数据，对每一发射数据进行向量编码。即，顺序生成的数据经过串行-并行电路(去复用器和码元编码单元)，使得每一天线能够并行发送数据。
此外，由于每一发射天线的信道质量潜在地不同，可以对每一天线不同地设置调制和代码组(Modulation and Coding set，MCS)和OVSF码的数量。换句话说，该发射端通过从接收端接收信道质量信息能够确定不同天线的信道状态。基于所接收的信道质量信息，基站(发射端)应用例如QAM(正交幅度调制)方案或多个OVSF码，以通过具有好的信道状态的发射天线发射高编码速率的数据，并应用例如QPSK(正交相移键控)或少量的OVSF码来发送低编码速率的数据。
此外，如上所述，当移动终端检测从特定发射天线发射的信号时，终端将从不同发射天线发射的信号作为干扰信号对待，并首先检测在从每一发射天线发射时具有最大SINR的信号(即，以SINR幅度的顺序)。出于此目的，对于从每一发射天线发射的信号，终端计算接收天线的每一加权向量，并同时利用SIC(逐次干扰抵消)方法来去除首先检测的信号的干扰。
由于基站根据下行链路信道状态，设置用于每一发射天线的不同的MCS方案和OVSF码的数量，因而本发明还有利地提供对应于每一不同设置的MCS方案、OVSF码、重发方案等的下行链路控制信息。也就是，将关于每一单独的数据流的控制信息发送到终端。
更详细的，根据本发明，基站将例如多个高速共享控制信道(HS-SCCH)分配给每一HSDPA用户，并且每一用户(如，终端、UE、订户单元等)同时监控例如四个HS-SCCH。之后，如果需要到用户的数据传输，基站将UE ID加到所分配的HS-SCCH之一，并在分配的HS-SCCH上发送控制信号，以便终端能够鉴别用于它的HS-SCCH。
如上所述，根据本发明的MIMO系统能够不同地设置MCS方案、使用的OVSF码的数量、要使用的重发方案等。这可以利用每天线速率控制(PARC)方法或利用其是PARC概括的概念的每流速率控制(PSRC)方法来实现。
图3和图4分别示出了PSRC和PARC方法的示例。如图3中所示，流40被应用有来自权重单元46的权重值w1和w2，并经天线42和44发射。也就是，从每一天线发射相同的流，但其被乘以不同权重值。之后以类似的方式处理下一个流(未示出)。
如图4中所示，在PARC方法中，流50和52乘以来自编码单元54的码，并经天线56和58发射。请注意，该码可以是相同的码或者不同的码，这将在稍后详细讨论。
进一步的，在一个示例中实现了根据本发明的MIMO系统，其中将错误校验码(CRC)加到通过每一天线发射的多个分组流，或其中通过数个天线发送一个CRC。例如参看于2004年5月14日提交的美国申请序列号10/845,086，在此将上述文献以其全文引入作为参考。
而且，由于在MIMO系统中存在多个发射的并行数据流，因而在一个示例中，本发明将不同的扩频码(例如不同的OVSF码)施加到与该多个并行数据流对应的每一控制数据流。这样，终端、UE、订户单元等能够鉴别不同的控制信号。
更详细的，图5是示出发送对应于不同数据流的控制信号的方法。如图所示，MIMO系统的发射端(如，基站)首先为每一单独的数据流分配共享控制信道(HS-SCCH)(步骤S10和S11)。
进而，发射端(基站)利用例如不同OVSF码鉴别各个控制信号(如，各HS-SCCH)(步骤S12)。之后，发射端通过发射天线将各控制信号发射到终端(步骤S13)。这样，该发射端发射包括关于从多个天线发射的数据流的独立并行下行链路控制信号。
图6示出用于执行图5中所示步骤的设备。如图6中所示，该MIMO系统的发射端包括：控制信号产生器60，其用于产生/分配所需的控制信号；鉴别单元62，其用于鉴别该控制信号；以及去复用单元64，其用于分配所鉴别的控制信号。请注意，该去复用单元64可以出现在鉴别单元62之前。下面将详细讨论鉴别控制信号的不同方法。
因而，根据本发明，该基站发射关于每一发射天线的信息，并利用不同的扩频码例如OVSF码鉴别每一控制信号(如，HS-SCCH)。例如，利用OVSF码#1鉴别对应于天线#1的控制信号，利用OVSF码#2鉴别对应于天线#2的控制信号，等等。
此外，特别有益的，本发明利用不同的OVSF码来区别彼此之间的各控制信号，因为这种方法提供了与配置用于使用单天线的HS-DPA的移动终端的后向兼容。更具体的，根据本发明，每一发射天线具有相应的控制信号，以便发射并行控制信号。这不同于其中(例如)在不同时隙以串行控制信号发送关于每一天线的信息的串行控制信号。
然而，假设UE1被配置用于使用单发射天线的HS-DPA，而UE2被配置用于使用MIMO系统的系统。在此示例中，不用改变UE1的软件，UE1可能不能鉴别单个串行流的什么部分是用于它的。也就是，UE1可能必须被重新配置，并可能与使用MIMO发射机的HS-DPA系统不兼容。
与之相反，本发明有利地使用并行发送的控制信号，其将允许UE1与使用MIMO发射机的系统兼容。例如，基站可以将UE ID插入进控制信号，来通知UE1该控制信号是用于它的。
在上面的示例中，使用了不同的OVSF码，然而，本发明也可以应用利用码重用(code reuse)来通过流(天线)鉴别控制信号(或控制信道)。
现在将给出对鉴别方法的更详细的解释。
利用不同的OVSF码、发射分集或权重值鉴别不同的控制信息。
首先，在PARC方法中(见图4)，如果要发送到一个终端(UE)的传输流的数量是“C”，那么基站分配“C”个控制信道(HS-SCCH)来发射“C”个传输流。而且，通过各不同的OVSF码鉴别用于不同数据流的分配的HS-SCCH信号。也就是，将不同OVSF码乘到HS-SCCH，并然后发射这些HS-SCCH。
在一个示例中，每一发射的HS-SCCH信号是从单独的发射天线发射的，使得HS-SCCH信号与发射天线之间的比是1∶1。如果发射天线的数量大于传输流的数量(即，M＞C)，那么通过从“M”个发射天线中选择的“C”个发射天线来发射这些HS-SCCH。
此外，可以通过分集传输来发送通过不同码鉴别的HS-SCCH，以更有效地传输。
而且，对于其中将权重向量乘到后来被分配到数个天线的传输流的方法(见图3A)，基站将不同的OVSF码乘到HS-SCCH信号，并然后发射这些控制信号。
可替换的，该发射端可以将权重向量和相同的OVSF码乘到HS-SCCH，而不是不同的OVSF码，并然后发射这些控制信号。
并且，在利用不同OVSF码鉴别控制信号时，可能可用的下行链路OVSF码的数量不足。在此情况下，可以使用次扰码集的OVSF码以及主扰码集的OVSF码。
这样，在该第一示例中，在PARC方法中，可以使用不同OVSF码来鉴别不同控制信号。对于PSRC方法，可以使用不同OVSF码或权重值来鉴别不同控制信号。
码重用传输。
首先，在PARC方法中(见图4)，为发送“C”个HS-SCCH信号，可以使用码重用发射来发射数据流。在此示例中，将相同的OVSF码乘到单独的控制信号，并然后通过每一不同天线发射。请注意，这不同于上述其中使用不同OVSF的示例。然后终端利用每一流所经历的衰落信道的差异来鉴别控制信号。
此外，因为在接收的流中由于从另一天线发射的流而存在干扰，所以终端能够利用逐次干扰抵消(SIC)方法来检测传输流。
另外，如果将权重向量乘到传输流，例如在PSRC方法中(见图3)，并且其被分配到数个天线，那么基站(发射端)将相同的OVSF码乘到HS-SCCH信号，并发射该信号。在替换示例中，发射端可以将权重向量乘到HS-SCCH信号，而不是使用OVSF码，并然后发射这些信号。在将权重向量乘到HS-SCCH并然后发射时，即使使用相同的OVSF码，如果权重向量是正交的，那么终端也能够没有干扰地接收传输流。
如迄今所描述的，本发明的在使用多天线的移动通信系统中发射下载控制信号的方法具有如下的优点。
也就是说，例如，通过维持共享控制信道(HS-SCCH)的存在，而不增加新的单独的控制信道，实现与以前的通信系统的后向兼容。而且，不管要发送到每一天线的数据流是通过一个分组还是几个分组生成的，都可以应用本发明。
如计算机领域的技术人员所显而易见的，根据本说明书的教导利用编程的常规通用数字计算机或微处理器可以方便地实现本发明。如软件领域的技术人员所显而易见的，根据本公开的教导，有经验的编程人员可以容易地制备适当的软件代码。如本领域技术人员所显而易见的，本发明还可以通过制备专用集成电路或通过互连常规组成电路的适当网络来实现。
本发明包括计算机程序产品，其是包括可以用来对计算机编程以执行本发明的方法的指令的存储介质。该存储介质可以包括，但不限于，任意类型的盘，包括软盘、光盘、CD-ROM、以及磁光盘，ROM、RAM、EPROM、EEPROM，磁卡或光学卡，或者任意类型的适合存储电子指令的介质。
上面的实施例和优点仅是示例性的，而不应认为是限制本发明。本发明的教导可以容易地应用到其他类型的设备。本发明的说明书意图是说明性的，而不是限制权利要求的范围。许多的替换、修改和变化对于本领域技术人员而言都是显而易见的。

Claims (26)

1.一种多输入多输出(MIMO)系统中的通信方法，包括：
发射独立并行下行链路控制信号，该控制信号包括用于每一数据流的控制信息；以及
发射该数据流。
2.如权利要求1所述的方法，其中该控制信息对应于下列的至少一个：用来调制数据流的调制方法，用来扩频数据流的OVSF(正交可变扩频因子)的数量，以及用来请求至少一个数据流的重发的重发方案。
3.如权利要求1所述的方法，其中在各个高速共享控制信道(HS-SCCH)上发射该控制信号。
4.如权利要求1所述的方法，其中该独立并行下行链路控制信号的数量等于数据流的数量，使得数据流对独立并行下行链路控制信号的比为1∶1。
5.如权利要求1所述的方法，其中发射独立并行下行链路控制信号包括：
利用不同的扩频码鉴别每一控制信号。
6.如权利要求5所述的方法，其中该扩频码包括OVSF(正交可变扩频因子)码。
7.如权利要求6所述的方法，其中发射独立并行下行链路控制信号进一步包括：
利用发射分集发射每一控制信号。
8.如权利要求1所述的方法，其中发射独立并行下行链路控制信号包括：
利用码重用发射鉴别每一控制信号。
9.如权利要求8所述的方法，其中码重用发射利用相同的OVSF(正交可变扩频因子)码。
10.如权利要求1所述的方法，其中发射独立并行下行链路控制信号包括：
利用单独的权向量鉴别每一控制信号。
11.如权利要求1所述的方法，其中发射独立并行下行链路控制信号包括：
利用相同的扩频码并利用应用到该控制信号的不同权重值来鉴别每一控制信号。
12.如权利要求11所述的方法，其中该相同的扩频码包括OVSF(正交可变扩频因子)码。
13.如权利要求1所述的方法，其中如果要发射的控制信号的数量“C”小于MIMO系统的多个发射天线的数量“M”，则经由从多个发射天线中的“M”个选择的“C”个发射天线来发射该控制信号。
14.一种具有多个发射天线的多输入多输出(MIMO)通信系统，包括：
鉴别单元，其配置来鉴别独立并行下行链路控制信号，该控制信号包括用于由该多个天线发射的每一数据流的控制信息。
15.如权利要求14所述的系统，其中该控制信息对应于下列的至少一个：用来调制数据流的调制方法，用来扩频数据流的OVSF(正交可变扩频因子)的数量，以及用来请求至少一个数据流的重发的重发方案。
16.如权利要求14所述的系统，其中在各个高速共享控制信道(HS-SCCH)上发射该控制信号。
17.如权利要求14所述的系统，其中该独立并行下行链路控制信号的数量等于数据流的数量，使得该数据流与独立并行下行链路控制信号的比为1∶1。
18.如权利要求14所述的系统，其中该鉴别单元利用不同的扩频码鉴别每一控制信号。
19.如权利要求18所述的系统，其中该扩频码包括OVSF(正交可变扩频因子)码。
20.如权利要求19所述的系统，其中利用发射分集发射每一控制信号。
21.如权利要求14所述的系统，其中该鉴别单元利用码重用发射鉴别每一控制信号。
22.如权利要求21所述的系统，其中码重用发射利用相同的OVSF(正交可变扩频因子)码。
23.如权利要求14所述的系统，其中该鉴别单元利用单独的权向量鉴别每一控制信号。
24.如权利要求14所述的系统，其中该鉴别单元利用相同的扩频码并利用应用到控制信号的不同权重值来鉴别每一控制信号。
25.如权利要求24所述的系统，其中该相同的扩频码包括OVSF(正交可变扩频因子)码。
26.如权利要求14所述的系统，其中如果要发射的控制信号的数量“C”小于多个发射天线的数量“M”，则经由从多个发射天线中的“M”个选择的“C”个发射天线来发射该控制信号。
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