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CN101409605A - 无线通信系统中管理传输资源的方法和系统 - Google Patents

无线通信系统中管理传输资源的方法和系统 Download PDF

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CN101409605A
CN101409605A CNA2007101811776A CN200710181177A CN101409605A CN 101409605 A CN101409605 A CN 101409605A CN A2007101811776 A CNA2007101811776 A CN A2007101811776A CN 200710181177 A CN200710181177 A CN 200710181177A CN 101409605 A CN101409605 A CN 101409605A
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Abstract

一种在包括基站和多个移动站的无线通信系统中管理传输资源的技术，其中所述基站配置为从至少两根天线发射基带信号，所述技术包括：标识可用于基带传输的资源块；标识所述基站的可用于基带传输的天线；以及建立针对所述多个移动站的传输方案，所述传输方案定义在所述多个移动站之间的可用资源块的分配和可用天线的选择。

Description

无线通信系统中管理传输资源的方法和系统
技术领域
本发明大体上涉及无线通信系统，具体涉及在多用户环境中建立传输方案。
背景技术
第三代移动通信伙伴计划(3GPP)的建立是要基于演进的全球移动通信系统(GSM)核心网络及其支持的无线接入技术(即，频分双工(FDD)和时分双工(TDD)两种模式下的通用移动通信系统陆地无线接入(UTRA))，为第三代移动系统制定全球可用的技术规范和技术报告。随后，上述范围更改为包括对GSM技术规范和技术报告的维护和开发，GSM技术规范和技术报告包括演进的无线接入技术(例如，通用分组无线业务(GPRS)和增强数据率GSM服务(EDGE))。
在利用频域双工(FDD)的、3GPP长期演进(LTE)无线通信系统中，典型的是根据以信道质量指示符(CQI)形式提供的信道质量信息来分配资源块(例如，基于频率的资源块)。图1A以十二个资源块和四个移动站(这里称作用户设备(UE))示出了无线通信系统的示例信道质量信息。具体而言，图1A示出了每个资源块处针对每个UE的CQI。根据常规技术，逐资源块地比较CQI，并基于CQI的相对大小，向UE分配资源块。例如，将资源块分配给表现出特定资源块内的最高CQI的UE。根据这种方法，将每个资源块分配给单个UE，直到分配了所有资源块。由此得到的传输方案定义了资源块在UE之间的分配。图1B示出了从图1A的资源块分配中得到的传输方案。如图1B所示，资源块RB1分配给UE3，资源块RB2分配给UE4，等等。在3GPP LTE TDD系统中，对于UE的资源分配基于从上行链路探测(sounding)信号中直接计算的信道响应值。
除了频率分集和/或时间分集，多天线收发机能够实现空间分集。例如，具有多根天线的基站可以使用空间-时间发射分集(STTD)与UE进行通信。STTD在处理时变多径衰落的问题上十分有用。虽然STTD有助于处理时变多径衰落，但是常规传输方案是在未考虑空间分集的情况下，定义资源块在UE组之中的分配。
发明内容
根据本发明实施方式，用于在包括基站和多个移动站的无线通信系统中管理传输资源的技术包括：标识可用于基带传输的资源块；标识所述基站的可用于基带传输的天线；以及建立针对所述多个移动站的传输方案，所述传输方案定义了在所述多个移动站之间的可用资源块的分配和可用天线的选择；其中所述基站配置为从至少两根天线发射基带信号。该技术在建立传输方案时考虑了空间分集，也考虑了频率和/或时间分集。在建立传输方案时考虑空间分集以及频率和/或时间分集能够以优化整个无线通信系统的性能的方式来使用可用的天线和资源块。
通过结合附图和举例说明本发明的原理，本发明的其他方面和优点将从以下详细描述中明显可见。
附图说明
图1A以十二个资源块和四个UE示出了无线通信系统的示例信道质量信息。
图1B示出了从图1A的资源块分配中得到的传输方案示例。
图2A-2C示出了信道信息矩阵，这些矩阵示出了使用信道质量信息的全集来建立传输方案以分配资源块和选择天线的技术。
图3A-3C示出了信道信息矩阵，这些矩阵示出了使用信道质量信息的有限集来建立传输方案以分配资源块和选择天线的技术。
图4示出了不同时间间隔上的资源块分配，以说明建立传输方案的技术，该技术包括在多个时间间隔上，在UE之间顺序地改变资源块。
图5示出了无线通信系统中针对单个UE的资源块和天线的顺序切换，在该系统中，基站具有四根天线，并且存在两个可用资源块。
图6示出了不同时间间隔上的资源块分配，以说明建立传输方案的技术，该技术包括在多个时间间隔上，在UE之间随机地改变资源块。
图7示出了根据本发明实施例的包括多个移动站和基站的无线通信系统，所述基站配置用于管理传输资源。
图8示出了包括资源块管理器、天线管理器和传输方案管理器的传输资源管理器的实施例的功能框图。
图9是根据本发明实施例的用于管理传输资源的方法的流程图。
在整个描述中，相似的附图标记可以用于标识相似的元件。
具体实施方式
根据本发明实施方式，用于建立传输方案的技术包括使用信道质量信息来分配资源块和选择天线。该技术特别适合应用于基站有足够的信道质量信息可用的情况。该技术的第一实施例尤其可应用于如下情况：对于每个UE，例如CQI形式的信道质量信息逐资源块并且逐天线地可用于基站。该技术的第二实施例尤其可应用于如下情况：例如当UE将所选的CQI馈送至基站时，CQI的全集对于基站是不可用的。参照图2A-2C描述第一实施例的示例，参照图3A-3C描述第二实施例的示例。
根据第一实施例，针对每个UE，逐资源块并且逐天线地收集CQI形式的信道质量信息。图2A是在包括具有四根天线的基站、四个UE和十二个可用资源块的无线通信系统中，针对每个UE而逐资源块并且逐天线地收集的CQI的矩阵。一旦针对每个UE而逐资源块并且逐天线地收集了CQI，就向UE分配CQI。在实施例中，每个资源块分配给相应资源块中具有最高CQI的UE。例如，相对于资源块RB1中的其他CQI，评估资源块RB1中针对每个UE的CQI，并将该资源块分配给具有最高CQI的UE。逐资源块地评估CQI的过程是针对每个资源块而执行的。图2B是指示已分配有每个资源块的UE的矩阵。以黑体形式指示了相应UE的最高CQI。
一旦向UE分配了资源块，就为每个资源块选择天线。例如，为每个资源块选择两根天线。在实施例中，所选天线之一对应于图2B中以黑体形式指示的资源块的最高CQI。可用基于信道质量信息或一些其他准则来选择另一根天线。在实施例中，选择具有次高CQI的天线作为上述另一根天线；而在另一实施例中，选择另一根天线以优化空间分集，例如，选择两根在空间上最不同的天线。
一旦为每个资源块选择了天线，就建立传输方案。由此得到的传输方案定义在UE之间的可用资源块的分配和可用天线的选择。图2C是用于标识传输方案的矩阵，其中传输方案是响应于参照图2A和2B所述的CQI而建立的。图2C的矩阵指示了对于整个可用传输资源池，在UE之间的资源块分配和天线选择。
根据第二实施例，CQI的全集在建立传输方案中是不可用的。该实施例尤其可用于如下情况：UE将所选天线的信道质量信息以例如CQI的形式反馈至基站。图3A是在CQI的全集不可用的情况下，针对每个UE的逐资源块和逐天线的CQI矩阵。如图2A的示例一样，无线通信系统包括具有四根天线的基站、四个UE和十二个可用资源块。
一旦针对每个UE而逐资源块并且逐天线地收集了所有的可用CQI，就向UE分配资源块。在实施例中，每个资源块分配给相应资源块中具有最高CQI的UE。例如，相对于资源块RB1中的其他CQI，评估资源块RB1中针对每个UE的CQI，并将该资源块分配给具有最高CQI的UE。逐资源块地评估CQI的过程是针对每个资源块而执行的。
图3B是指示已分配有每个资源块的UE的矩阵。此外，以黑体形式指示了相应UE的最高CQI。一旦向UE分配了资源块，就为每个资源块选择天线。例如，为每个资源块选择两根天线。在实施例中，所选天线之一对应于图3B中以黑体形式指示的资源块的最高CQI。在实施例中，从具有相应CQI的天线中选择另一根天线，例如，选择具有次高CQI的天线。在具有CQI的天线中，可用基于CQI或一些其他准则来选择另一根天线。在另一实施例中，基于一些其他准则来选择另一根天线。例如，选择另一根天线以优化空间分集，例如，选择两根在空间上最不同的天线。在备选实施例中，另一根天线可以是信道质量信息对于其不可用的天线之一。
一旦为每个资源块选择了天线，由此得到的传输方案定义了在UE之间的可用资源块的分配和可用天线的选择。图3C是用于标识传输方案的矩阵，其中传输方案是响应于参照图3A和3B所述的CQI而建立的。该矩阵指示了对于整个可用传输资源池，在UE之间的资源块分配和天线选择。
用于建立传输方案的第二技术包括周期性地改变多个UE之间的资源块分配和天线选择。例如，当由于可用的信道质量信息不足而无法使用依赖于信道质量信息的技术时，第二技术尤其适用。根据一个实施例，在多个UE之间顺序地改变资源块分配和天线选择；而根据另一实施例，在多个UE之间随机地改变资源块分配和天线选择。
在顺序改变中，在UE之间顺序地切换或转动资源块分配和天线选择。例如，在所有资源块之中，顺序地改变对于每个UE的资源块分配。图4示出了在四个时间间隔(t1-t4)上四个UE之间的资源块的顺序改变。如图4所示，在时间t1处，RB 1分配给UE1，RB2分配给UE2，RB3分配给UE3，RB4分配给UE4。在时间t2处，顺序地改变资源块分配，从而将RB1分配给UE4，RB2分配给UE1，RB3分配给UE2，RB4分配给UE3。在时间t3处，顺序地改变资源块分配，从而将RB1分配给UE3，RB2分配给UE4，RB3分配给UE1，RB4分配给UE2。在时间t4处，顺序地改变资源块分配，从而将RB1分配给UE2，RB2分配给UE3，RB3分配给UE4，RB4分配给UE1。对于后续时间周期，执行类似的资源块的顺序分配。例如，如下参照图5所述，可以与资源块分配的改变同时，顺序地改变每个资源块内的天线选择。
图5示出了无线通信系统中针对单个UE的资源块和天线的顺序改变，在该无线通信系统中，基站具有四根天线，并且存在两个可用资源块。在时间t1和t2处，使用资源块RB1以及天线1和2发射符号。在时间t3和t4处，将发射天线顺序地改变为天线3和4，而继续使用资源块RB1。在时间t5和t6处，将发射资源块顺序地改变为资源块RB2，并将发射天线顺序地改变为天线1和2。在时间t7和t8处，将发射天线切换至天线3和4，而继续使用资源块RB2。如图5所示，在可用资源块和可用天线之间周期性地对资源块分配和天线选择进行顺序改变。
作为以上参照图4和5所述的顺序改变的备选方式，可用在不同资源块和天线之间对资源块分配和天线选择进行随机改变或跳变。图6示出了在四个时间间隔(t1-t4)上四个UE之间的资源块的随机改变。如图6所示，在时间t1处，RB1分配给UE1，RB2分配给UE2，RB3分配给UE3，RB4分配给UE4。在时间t2处，随机地改变资源块分配，从而将RB1分配给UE4，RB2分配给UE1，RB3分配给UE3，RB4分配给UE2。在时间t3处，随机地改变资源块分配，从而将RB1分配给UE2，RB2分配给UE3，RB3分配给UE4，RB4分配给UE1。在时间t4处，随机地改变资源块分配，从而将RB1分配给UE3，RB2分配给UE1，RB3分配给UE2，RB4分配给UE4。对于后续时间周期，执行类似的资源块的随机分配。例如，如下参照图5所述，可以与资源块分配的改变同时，随机地改变每个资源块内的天线选择。
作为另一备选方式，可用使用顺序和随机改变的组合方式来改变资源块分配和天线选择。例如，可以顺序地改变资源块分配，而随机地改变天线选择，或者可以随机地改变资源块分配，而顺序地改变天线选择。作为另一备选方式，可以采用部分顺序和部分随机的方式来改变资源块分配。类似地，可以采用部分顺序和部分随机的方式来改变天线选择。
图7示出了包括基站102(这里称作演进节点B(eNB))和多个移动站104(这里称作UE)的无线通信系统100。该无线通信系统可以操作在多用户多输入多输出(MU-MIMO)模式下。在图7的实施例中，eNB是支持如3GPP LTE规范中规定的MU-MIMO操作(包括STTD)的无线通信基站。eNB包括四根天线106，但是eNB可以包括多于四根的天线。在图7的实施例中，UE是支持如3GPP LTE规范中规定的无线操作的无线通信移动站。UE可以具有一根或两根天线108，但是UE并不限于两根天线(例如，UE可以包括多于两根的天线)。
基站(eNB)102包括负责管理以上参照图2A-6所述的传输资源的传输资源管理器110。图8示出了该传输资源管理器的实施例的功能框图，传输资源管理器包括资源块管理器112、天线管理器114和传输方按管理器116。资源块管理器负责标识可用于基带传输的资源块，天线管理器负责标识可用于基带传输的基站天线，传输方案管理器负责针对移动站建立传输方案，该传输方案定义移动站之间的可用资源块的分配和可用天线的选择。
图9是在包括基站和多个移动站的无线通信系统中用于管理传输资源的方法的流程图，其中基站配置为至少从两根天线发射基带信号。在块902处，标识可用于基带传输的资源块。在块904处，标识可用于基带传输的基站天线。在块906处，针对移动站，移动站建立传输方案，该传输方案定义移动站之间的可用资源块的分配和可用天线的选择。
在实施例中，在FDD系统中，从UE发射至基站的CQI值中获得信道质量信息。在TDD系统中，根据上行链路探测信号估计上行链路信道质量信息，由于TDD系统中的信道互易性，所以将上行链路信道估计用作下行链路信道的信道质量信息。
虽然将CQI作为信道质量信息的一种形式而进行了描述，但是信道质量信息的其他形式可用于建立传输方案。资源块可以指频域中的频率块和/或时域中的时间块。虽然在3GPP LTE无线通信系统的情况下描述了以上技术，但是这些技术也可用于其他类型的无线通信系统，例如WiMAX。
虽然描述并示出了本发明的具体实施例，但是本发明不限于这里所述和所示部分的具体形式或设置。本发明仅由权利要求限定。

Claims (20)

1.一种在包括基站和多个移动站的无线通信系统中管理传输资源的方法，其中所述基站被配置为从至少两根天线发射基带信号，所述方法包括：
标识可用于基带传输的资源块；
标识所述基站的可用于基带传输的天线；以及
建立针对所述多个移动站的传输方案，所述传输方案定义了在所述多个移动站之间的可用资源块的分配和可用天线的选择。
2.根据权利要求1所述的方法，其中建立传输方案包括：响应于对信道质量信息的评估，在所有的移动站之间，逐资源块且逐天线地分配资源块和选择天线。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：向表现出最高信道质量的移动站分配资源块，所述信道质量由信道质量信息指示。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括：在所分配的资源块中，为表现出最高信道质量的移动站选择天线，所述信道质量由信道质量信息指示。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：逐天线地向表现出最高信道质量的移动站分配资源块，所述信道质量由信道质量信息指示。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：对于每个移动站，逐天线且逐资源块地获得信道质量信息。
7.根据权利要求1所述的方法，其中建立传输方案包括：周期性地改变资源块分配和天线选择。
8.根据权利要求1所述的方法，其中建立传输方案包括：在所述多个移动站之间，周期性地顺序改变资源块分配和天线选择。
9.根据权利要求1所述的方法，其中建立传输方案包括：在所述多个移动站之间，周期性地随机改变资源块分配和天线选择。
10.根据权利要求1所述的方法，其中建立传输方案包括：对存在于所述多个移动站之间的传输资源池进行评估，并响应于对所述传输资源池的评估，建立针对所述移动站的传输协议。
11.一种在包括基站和多个移动站的无线通信系统中管理传输资源的系统，其中所述基站被配置为从至少两根天线发射基带信号，所述系统包括：
资源块管理器，配置为标识可用于基带传输的资源块；
天线管理器，配置为标识所述基站的可用于基带传输的天线；以及
传输方案管理器，配置为建立针对所述多个移动站的传输方案，所述传输方案定义了在所述多个移动站之间的可用资源块的分配和可用天线的选择。
12.根据权利要求11所述的系统，其中建立传输方案包括：响应于对信道质量信息的评估，在所有的移动站之间，逐资源块且逐天线地分配资源块和选择天线。
13.根据权利要求11所述的系统，还包括：向表现出最高信道质量的移动站分配资源块，所述信道质量由信道质量信息指示。
14.根据权利要求13所述的系统，还包括：在所分配的资源块中，为表现出最高信道质量的移动站选择天线，所述信道质量由信道质量信息指示。
15.根据权利要求11所述的系统，还包括：逐天线地向表现出最高信道质量的移动站分配资源块，所述信道质量由信道质量信息指示。
16.根据权利要求11所述的系统，其中建立传输方案包括：周期性地改变资源块分配和天线选择。
17.根据权利要求11所述的系统，其中建立传输方案包括：在所述多个移动站之间，周期性地顺序改变资源块分配和天线选择。
18.根据权利要求11所述的系统，其中建立传输方案包括：在所述多个移动站之间，周期性地随机改变资源块分配和天线选择。
19.根据权利要求11所述的系统，其中建立传输方案包括：对存在于所述多个移动站之间的传输资源池进行评估，并响应于对所述传输资源池的评估，建立针对所述移动站的传输协议。
20.一种在包括多个移动站和基站的无线通信系统中管理传输资源的方法，其中所述基站支持空间时间传输分集，所述方法包括：
对存在用于传输至所述多个移动站的传输资源池进行标识，其中所述传输资源池包括多根基站天线和多个资源块；
评估所述传输资源池；以及
响应于对所述传输资源池的评估，建立针对所述移动站的传输协议。
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