Конфигурация антенны для совместного формирования диаграммы направленности

Конфигурация антенны для совместного формирования диаграммы направленности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу связи в системе связи, такой как система мобильной связи, например UMTS (универсальная система мобильной связи), LTE (долгосрочное развитие сетей связи) или продвинутое LTE.

Более конкретно, изобретение относится к способу связи с использованием совместного формирования диаграммы направленности, где формирование диаграммы направленности получают при использовании антенн первичной станции из различных сот и где используют кодовую книгу предварительного кодирования для совместного формирования диаграммы направленности между различными сотами.

Уровень техники изобретения

Для достижения большей скорости передачи было предложено использование совместного формирования диаграммы направленности, где множество антенн из различных сот используют для создания по меньшей мере одного пространственного потока в направлении пользовательского терминала. Применительно к формированию диаграммы направленности и техническим приемам MIMO (многоканального входа - многоканального выхода) предварительное кодирование применяют к антеннам посредством применения сложных коэффициентов на антеннах для того, чтобы модифицировать коэффициент направленного действия и/или фазу передающих антенн. Однако может быть крайне важным сигнализировать пользовательскому терминалу некоторую информацию о формировании диаграммы направленности (например, для того, чтобы пользовательский терминал мог извлекать подходящую опорную фазу для приема сигнала).

Это может быть выполнено посредством предварительно определенных кодовых книг, являющихся набором предварительно определенных коэффициентов. Индекс выбранной кодовой книги может быть сигнализирован, например, принимающей станции для того, чтобы был применен соответствующий набор коэффициентов приема. Дополнительно, для обеспечения обратной связи на передающие станции пользовательский терминал должен указывать информацию о канале, например, предпочтительный вектор предварительного кодирования. Следовательно, необходимо, чтобы вся эта сигнализация была реализована разумным способом для того, чтобы она не создавала чрезмерных непроизводительных потерь, но при этом была еще надежной и достаточно эффективной.

В системах, таких как UMTS и LTE, технические приемы передачи/приема при помощи множества антенн описываются по-разному, как MIMO, предварительное кодирование или формирование диаграммы направленности поддерживают для передач из одной соты на мобильный терминал. Задают кодовые книги предварительного кодирования, которые позволяют пользовательскому оборудованию (UE) сообщать предпочтительный индекс предварительного кодирования для передачи по нисходящей линии связи.

Одна и та же кодовая книга может быть использована для сигнализации пользовательскому оборудованию вектора или матрицы предварительного кодирования, которое фактически применяется по нисходящей линии связи посредством базовой станции. Это может рассматриваться как способ описания канальных коэффициентов. Это позволяет пользовательскому оборудованию извлекать соответствующий сигнал с опорной амплитудой/фазой из общих пилотных символов для демодуляции передач по нисходящей линии связи. В качестве альтернативы, пилотные символы могут быть предварительно кодированы для формирования специализированных опорных символов и использованы непосредственно в качестве опорной фазы приемника.

Как правило, в спецификации для таких систем, как LTE, используется термин "антенный порт", который, по сути, является виртуальной антенной, которая может быть получена посредством линейной комбинации сигналов из одной или нескольких физических антенн. Для удобства, используется термин "антенна", но он также может пониматься как "антенный порт"

Такие технические приемы использования множества антенн, как формирование диаграммы направленности с использованием антенн из множественных сот или множественных местоположений, могут представлять интерес для технологии LTE. Однако существует потребность в определении того, как для таких случаев должны задаваться кодовые книги для того, чтобы сигнализация могла быть простой, и при этом эффективной.

Сущность изобретения

Цель настоящего изобретения состоит в обеспечении способа предоставления кодовых книг, которые могут быть использованы для совместного формирования диаграммы направленности.

Другая цель изобретения состоит в обеспечении способа сигнализации предварительного кодирования в контексте совместного формирования диаграммы направленности, при котором взаимодействуют множество сот.

В соответствии с первым аспектом изобретения, предлагается способ связи в сети, причем сеть содержит по меньшей мере первую соту и вторую соту, включающие в себя соответственно первую первичную станцию, имеющую первую антенную решетку, выделенную первой соте, и вторую первичную станцию, имеющую вторую антенную решетку, выделенную второй соте, для связи с множеством вторичных станций, причем способ содержит этап, на котором:

(a) обеспечивают совместную передачу для формирования диаграммы направленности из первой и второй первичных станций, по меньшей мере, на одну первую вторичную станцию, причем этап (a) включает в себя:

(a1) сигнализацию посредством первой вторичной станции по меньшей мере одной канальной матрицы, по меньшей мере, на одну из первой и второй первичных станций, и

(a2) применение посредством первой и второй первичных станций, матрицы предварительного кодирования, как к первой антенной решетке, так и ко второй антенной решетке, и при этом матрица предварительного кодирования содержит первый вектор для первой соты и второй вектор для второй соты, причем матрица предварительного кодирования основана, по меньшей мере, на одной канальной матрице.

Следовательно, предварительное кодирование может быть выполнено и сигнализировано с предварительным кодированием, разработанным для предварительного кодирования одной соты. Поскольку в варианте осуществления изобретения система может реализовать MIMO с одной сотой, наряду с MIMO с множеством сот (или совместным MIMO), то в ней избегается использование специальной сигнализации и позволяется использование сигнализации одной соты для обоих режимов передачи.

В соответствии со вторым аспектом изобретения, предлагается первая первичная станция, имеющая первую антенную решетку, выделенную первой соте сети, причем сеть дополнительно содержит по меньшей мере вторую соту, включающую в себя вторую первичную станцию, имеющую вторую антенную решетку, выделенную второй соте, причем первая первичная станция содержит средство для связи с множеством вторичных станций, причем первичная станция дополнительно содержит средство для совместной работы со второй первичной станцией для обеспечения совместной передачи для формирования диаграммы направленности из первой и второй первичных станций, по меньшей мере, на одну первую вторичную станцию, принимающее средство для приема из первой вторичной станции сигнализации по меньшей мере одной канальной матрицы, и управляющее средство для применения матрицы предварительного кодирования к первой антенной решетке, и при этом матрица предварительного кодирования содержит первый вектор для первой соты и второй вектор для второй соты, причем матрица предварительного кодирования основана, по меньшей мере, на одной канальной матрице.

В соответствии с третьим аспектом изобретения, предлагается вторичная станция, содержащая средство для связи в сети, причем сеть содержит по меньшей мере первую соту и вторую соту, включающие в себя соответственно первую первичную станцию, имеющую первую антенную решетку, выделенную первой соте, и вторую первичную станцию, имеющую вторую антенную решетку, выделенную второй соте, для связи с вторичной станцией, причем вторичная станция содержит средство для приема совместной передачи для формирования диаграммы направленности из первой и второй первичных станций, по меньшей мере, на одну первую вторичную станцию, и для сигнализации по меньшей мере одной канальной матрицы по меньшей мере одной из первой и второй первичных станций, причем матрица основана на кодовой книге, выделенной для первой соты, и/или кодовой книге, выделенной для второй соты.

В соответствии с четвертым аспектом изобретения, предлагается сеть, содержащая по меньшей мере две первичные станции из второго аспекта и по меньшей мере одну вторичную станцию из третьего аспекта.

Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны и будут объяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные далее в этом документе.

Краткое описание чертежей

Теперь, для примера, настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг.1 является блок-схемой, представляющей сеть, в которой реализован первый вариант осуществления изобретения;

Фиг.2 является блок-схемой, представляющей сеть, в которой реализован первый вариант осуществления изобретения.

Подробное описание изобретения

Настоящее изобретение относится к сети сотовой связи, содержащей множество сот. В каждой соте специализированная первичная станция, такая как eNodeB в технологии LTE, осуществляет связь с мобильными терминалами, такими как пользовательское оборудование, расположенными в пределах рассматриваемой соты. Каждая первичная станция может содержать множество антенн, выделенных рассматриваемой соте, причем антенны компонуют в решетке. Для выполнения формирования диаграммы направленности или связи MIMO, коэффициент направленного действия/фазу каждой антенны модифицируют при передаче с первичной станции. Это называется предварительным кодированием, и оно позволяет создавать пространственные лучи или пространственные потоки данных, направленные, например, на предварительно определенную вторичную станцию.

Для управления предварительным кодированием может быть необходима обратная связь от вторичной станции. Например, качество канала, как правило, обозначается посредством индикатора качества канала (CQI). Как правило, он указывает скорость передачи данных, с которой могут приниматься пакетные передачи данных, с предварительно определенной вероятностью ошибок.

Обсуждаются такие технические приемы с использованием множества антенн, как формирование диаграммы направленности с использованием антенн из множественных сот или из множественных местоположений (в соответствии с описанием CoMP или Cooperative Multi-Point передачей). В таком случае, множество сот (как правило, две соты, но может быть и больше) работают совместно для создания пучка в направлении одной или нескольких вторичных станций. Например, одинаковые потоки данных передают из антенных портов различных сот.

Однако непонятно, каким образом для таких случаев должны задаваться кодовые книги, и не ясно, каким образом существующие (или новые) кодовые книги, разработанные для использования в одной соте, должны быть приспособлены для использования с множеством сот. Дополнительная проблема состоит в том, что если применять совместное формирование диаграммы направленности для передачи данных из множественных сот, то в каждой из взаимодействующих сот необходимо наличие копий данных.

Следовательно, в соответствии с вариантами осуществления данного изобретения, разбирается способ обеспечения решений для простой и надежной сигнализации и предварительного кодирования, которое может быть использовано в совместной связи MIMO при помощи множества сот. В первом варианте из этих вариантов осуществления может быть предложено использование кодовых книг, разработанных для одной соты, для сообщения информации о канале для нескольких сот, где указывают сдвиг фазы между парами индексов кодовой книги. Кроме того, этот способ также может быть дополнительно улучшен с помощью передачи из множественных сот на мобильный терминал на основе сообщенной информации о канале, в котором из различных сот посылаются независимые потоки данных. Это может быть выполнено в соответствии с предположением об использовании этого способа, и, в таком случае, мобильный терминал может вычислить индикатор качества канала (CQI) для каждого потока. Следует отметить, что эти характерные особенности могут быть реализованы независимо.

В первой сети, иллюстрированной на Фиг.1, первая сота 101 и вторая сота 102 являются соседними. Базовая станция 200 может содержать первую первичную станцию 201, антенные порты 211 которой выделены первой соте 101, и вторую первичную станцию 202, антенные порты 212 которой выделены второй соте 102. В такой конфигурации одинаковые данные могут быть легко переданы посредством первых антенных портов 211 и вторых антенных портов 212. Пространственный поток 301 от этих двух сот направлен на вторичную станцию 401, расположенную в первой соте. Кроме того, как показано на чертеже, является возможным наличие другого пространственного потока 302, направленного на другую вторичную станцию 402. В иллюстрированном примере, вторичная станция 402 находится во второй соте, однако, она также может быть расположена и первой соте.

В первом варианте осуществления, в системе, такой как LTE, совместное формирование диаграммы направленности может быть выполнено между двумя сотами по нисходящей линии связи, как иллюстрировано на Фиг.1. Предполагается, что предварительное кодирование выполняется для каждого пространственного потока посредством применения вектора предварительного кодирования к набору антенн, принадлежащих обеим сотам. Вектор предварительного кодирования составляют из вектора для каждой соты, который выбирают из набора предварительно определенных кодовых книг (одной кодовой книги для каждой из первой соты 101 и из второй соты 102). Предварительное кодирование сигнализируют в пространственный поток посредством указания вектора предварительного кодирования для каждой соты. Отдельный пользователь, такой как вторичные станции 401 или 402, может принимать один или несколько пространственных потоков 301 или 302 соответственно. Для выбора сетью соответствующих векторов предварительного кодирования, мобильный терминал обеспечивает обратную связь по состоянию канала(ов). Обратная связь может принимать форму набора индексов для предпочтительных векторов предварительного кодирования для каждого потока и каждой соты. Эти векторы выбирают для максимизации возможной полной скорости передачи. Кодовая(ые) книга(и) в мобильном терминале являются такими же, что и в сети.

В изменении этого первого варианта осуществления, кодовые книги разработаны таким образом, чтобы задавать коэффициенты, примененные к каждой антенне, относительно коэффициентов, примененных к одной из антенн, которая действует в качестве опорной. В технологии LTE, первая антенна является опорной, и эта антенна имеет коэффициент, равный единице. Для того, чтобы полностью задать необходимое предварительное кодирование по множественным сотам, с использованием множественных кодовых книг (одной для каждой соты), может быть необходимо определить требуемое соотношение фазы/амплитуды между кодовыми книгами. Для технологии LTE, элементы кодовой книги имеют величину блока, так что фазовое соотношение может быть задано как чередование фаз между одной кодовой книгой и другой (например, как чередование фаз между последовательными кодовыми книгами или относительно опорной кодовой книги). Этот сдвиг фазы может быть задан при помощи 2 или 3 битов для обозначения одного из 4 или 8 различных сдвигов фазы. В целом, значение фазы может быть сигнализировано по восходящей линии связи из мобильного терминала. Для определения опорной фазы для приема сигнала из множественных сот, сдвиг фазы также может быть сигнализирован по нисходящей линии связи. Следует отметить, что в сети, иллюстрированной на Фиг.1, первая первичная станция 201 и вторая первичная станция 202 находятся в одном и том же устройстве, что позволяет упрощать управление сдвигом фазы, поскольку он может быть известен базовой станции 200. Однако использование сдвига фазы является выгодным, поскольку он упрощает использование существующих кодовых книг, разработанных для использования в одной соте. В примере из этого варианта осуществления, опорную кодовую книгу выбирают в качестве первичной станции, в которой расположено пользовательское оборудование. Как следствие, опорная кодовая книга для вторичной станции 401 будет являться кодовой книгой соты 101, а опорная кодовая книга для вторичной станции 402 будет являться кодовой книгой соты 102.

В варианте первого варианта осуществления, сеть может немного отличаться от иллюстрированной на Фиг.2. В этом случае, первая первичная станция 201 из первой соты 101 может находиться в другом устройстве, нежели вторая первичная станция 202 из второй соты 102. Следовательно, немного более трудно синхронизировать и передавать одни и те же данные одновременно. Дополнительно, оценка сдвига фазы может быть более трудной, чем в сети, иллюстрированной на Фиг.1. Однако все еще возможно реализовать в такой сети первый вариант осуществления, особенно в случае, например, фемто-сот.

Однако следует отметить, что сеть из Фиг.2 более приспособлена для варианта реализации из второго варианта осуществления изобретения. В соответствии со вторым вариантом осуществления, предварительное кодирование в первичных станциях содержит применение матрицы предварительного кодирования к первой антенной решетке или ко второй антенной решетке. Более того, матрица предварительного кодирования содержит первый вектор для первой соты или второй вектор для второй соты.

Во втором варианте осуществления, реализованном в такой системе, как LTE, может быть выполнена совместная передача между двумя сотами по нисходящей линии связи. Предполагается, что предварительное кодирование должно быть выполнено для каждого пространственного потока посредством применения вектора предварительного кодирования по набору антенн, принадлежащих только одной соте. Вектор предварительного кодирования для каждой соты выбирают из набора предварительно определенных кодовых книг (одной кодовой книги для соты). Предварительное кодирование сигнализируют для пространственного потока посредством указания вектора предварительного кодирования для каждой соты. Отдельный пользователь может принимать один или несколько пространственных потоков от каждой соты. Для того чтобы сеть выбирала соответствующие векторы предварительного кодирования, мобильный терминал обеспечивает обратную связь по состоянию канала(ов). Обратная связь принимает форму набора индексов для предпочтительных векторов предварительного кодирования для каждого потока и каждой соты. Набор векторов предварительного кодирования выбирают для максимизации возможной полной скорости передачи. Кодовая(ые) книга(и) в мобильном терминале такие же, что и в сети.

Второй вариант осуществления имеет следующие преимущества:

* Различные данные могут быть переданы из различных сот, благодаря чему обходится необходимость обеспечения множественных копий одних и тех же данных в нескольких сотах;

* Существующие кодовые книги могут быть использованы без необходимости указания какого-либо сдвига фазы;

* Планировочные решения (например, скорость передачи и распределение мощности) могут быть, по меньшей мере, частично независимыми по различным сотам. Это является причиной, почему этот второй вариант осуществления может быть более приспособлен для сети, иллюстрированной на Фиг.2.

В качестве дополнительной особенности второго варианта осуществления, сигнализация для указания передачи по нисходящей линии связи множественных потоков на пользовательское оборудование от множественных сот может быть подобной используемой для множественных потоков из одной соты (то есть, PDCCH (физический канал управления по нисходящей линии связи) в LTE). В целом, пользовательскому оборудованию было бы необходимо указание того, какой был соответствующий опорный сигнал, для приема данного потока. Если посредством опорных символов предварительного кодирования предоставляется опорный сигнал, то указание о том, из какой соты передается поток, может не быть необходимым, а только то, какие опорные символы (или опорная последовательность) должны быть использованы.

Кроме того, некоторые модификации, которые могут относиться к первому варианту осуществления и второму варианту осуществления, могут содержать следующее.

Опорную(ые) фазу(ы) указывают по нисходящей линии связи с использованием опорных символов предварительного кодирования или пилотных символов предварительного кодирования. Следовательно, опорные символы могут быть использованы для переноса информации, а не только использоваться для синхронизации или подобного.

Более того, следует отметить, что в описании было использовано выражение вектора предварительного кодирования, несмотря на то, что в одном из вариантов изобретения предварительное кодирование может быть представлено с помощью матриц предварительного кодирования.

В качестве дополнительной особенности, пользовательское оборудование вычисляет индикатор качества канала (CQI) для каждого пространственного потока согласно предположению выбранного количества пространственных потоков и согласно предположению об использовании выбранной записи кодовой книги для каждой соты. CQI сигнализируют в сеть, и он позволяет сети выбрать соответствующую скорость передачи (например, схему модуляции и кодирования).

Может быть обеспечена дополнительная обратная связь для указания альтернативных наборов векторов предварительного кодирования (и CQI), которые необязательно максимизируют полную скорость. Например, может существовать набор обратной связи, вычисленной для каждого возможного количества пространственных потоков. Обратная связь может быть обеспечена для различных предположений о помехах от других передач на другие терминалы (например, во втором варианте осуществления, что обе соты посылают потоки на одно и то же пользовательское оборудование, или одна сота не передает, или соты, в которых были бы помехи, не действуют совместно).

Следует отметить, что обратная связь может содержать квантованное представление канала вместо индекса для вектора предварительного кодирования.

Дополнительно, обратная связь может указывать предпочтительный ранг передачи (который фактически является предпочтительным количеством пространственных потоков).

Ни в каком варианте осуществления нет необходимости в совпадении количества антенн в совместно действующих сотах.

Изобретение применимо к системам, использующим совместное формирование диаграммы направленности между сотами, которые могут включать в себя продвинутую LTE. Соты могут быть расположены в местоположении одной базовой станции или в различных местоположениях, например фемто-сотах, реализованных посредством технических приемов с использованием технических приемов оптико-радиосистем.

В настоящем описании и формуле изобретения использование единственного числа, предшествующее элементу, не исключает наличия множества таких элементов. Дополнительно, слово "содержащий" не исключает наличия элементов или этапов, отличных от перечисленных.

Включение ссылочных обозначений в круглых скобках в состав формулы изобретения предназначено для помощи в понимании и не предназначено для ее ограничения.

После прочтения настоящего раскрытия специалистам в данной области техники будут очевидны и другие модификации. Такие модификации могут затрагивать другие характерные особенности, которые уже являются известными на уровне техники радиосвязи.

1. Способ связи в сети, причем сеть содержит по меньшей мере первую соту и вторую соту, включающие в себя соответственно первую первичную станцию, имеющую первую антенную решетку, выделенную первой соте, и вторую первичную станцию, имеющую вторую антенную решетку, выделенную второй соте, для связи с множеством вторичных станций, причем способ содержит этап, на котором:(а) обеспечивают передачу с совместным формированием диаграммы направленности из первой и второй первичных станций по меньшей мере одной первой вторичной станции, при этом этап (а) включает в себя:(a1) сигнализацию первой вторичной станцией по меньшей мере одной канальной матрицы по меньшей мере одной из первой и второй первичных станций, и(а2) применение первой и второй первичными станциями матрицы предварительного кодирования как к первой антенной решетке, так и ко второй антенной решетке, при этом матрица предварительного кодирования содержит первый вектор для первой соты и второй вектор для второй соты, причем матрица предварительного кодирования основана на упомянутой по меньшей мере одной канальной матрице.

2. Способ по п. 1, в котором первый вектор и второй вектор выбирают соответственно из первой кодовой книги, выделенной первой соте, и из второй кодовой книги, выделенной второй соте.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором этап (a1) содержит сигнализацию фазового соотношения между первым вектором и вторым вектором.

4. Способ по п. 1 или 2, в котором опорную фазу сигнализируют вторичной станции посредством предварительно кодированного опорного символа.

5. Способ по п. 1 или 2, в котором матрица предварительного кодирования является вектором.

6. Способ по п. 1, в котором первая вторичная станция сигнализирует для каждого пространственного потока из первой соты и/или второй соты информацию о качестве канала.

7. Способ по п. 6, в котором информация о качестве канала дополнительно содержит по меньшей мере один альтернативный предпочтительный вектор предварительного кодирования и в котором первая первичная станция и/или вторая первичная станция выбирает либо предпочтительный вектор предварительного кодирования, либо альтернативный вектор, в зависимости от измерения помех.

8. Способ по п. 7, в котором информация о качестве канала представляет состояния канала.

9. Способ любому из п. 6-8, в котором информация о качестве канала включает в себя предпочтительный ранг передачи.

10. Способ по п. 1 или 2, в котором по меньшей мере одна канальная матрица содержит одно из:- предпочтительного вектора предварительного кодирования, выбранного посредством вторичной станции из кодовой книги;- квантованного представления канала передачи между одной из первой и второй первичных станций и вторичной станцией.

11. Способ по п. 10, в котором предпочтительный вектор предварительного кодирования выбирают для указания одного из:- вектора предварительного кодирования, который обеспечил бы самую высокую скорость потока данных при приеме;- вектора предварительного кодирования, который обеспечил бы самое высокое отношение сигнал/шум при приеме,при использовании для передачи посредством одной из первой или второй первичных станций.

12. Первая первичная станция, имеющая первую антенную решетку, выделенную первой соте сети, причем сеть дополнительно содержит по меньшей мере вторую соту, включающую в себя вторую первичную станцию, имеющую вторую антенную решетку, выделенную второй соте, причем первая первичная станция содержит средство для связи с множеством вторичных станций, причем первичная станция дополнительно содержит средство для совместной работы со второй первичной станцией для обеспечения передачи с совместным формированием диаграммы направленности из первой и второй первичных станций по меньшей мере одной первой вторичной станции, приемное средство для приема из первой вторичной станции сигнализации по меньшей мере одной канальной матрицы, и управляющее средство для применения матрицы предварительного кодирования к первой антенной решетке и при этом матрица предварительного кодирования содержит первый вектор для первой соты и второй вектор для второй соты, причем матрица предварительного кодирования основана на упомянутой по меньшей мере одной канальной матрице.

13. Вторичная станция, содержащая средство для связи в сети, причем сеть содержит по меньшей мере первую соту и вторую соту, включающие в себя соответственно первую первичную станцию, имеющую первую антенную решетку, выделенную первой соте, и вторую первичную станцию, имеющую вторую антенную решетку, выделенную второй соте, для связи с вторичной станцией, причем вторичная станция содержит средство для приема передачи с совместным формированием диаграммы направленности из первой и второй первичных станций по меньшей мере одной первой вторичной станции и для сигнализации по меньшей мере одной канальной матрицы по меньшей мере одной из первой и второй первичных станций, причем канальная матрица основана на кодовой книге, выделенной первой соте, и/или кодовой книге, выделенной второй соте.

14. Сеть, содержащая по меньшей мере первую первичную станцию по п. 12, выделенную первой соте, и вторую первичную станцию по п. 12, выделенную второй соте, причем первая первичная станция и вторая первичная станция содержат средство для совместной работы для обеспечения передачи с совместным формированием диаграммы направленности, направленной на вторичную станцию по п. 13.