CN102668400A - 用于mimo的用户终端 - Google Patents

Abstract

无线通信系统的用户终端（115、200），其配备有至少两个天线（205、206、207），用于从更高节点（105）接收和/或传输业务。用户终端（115、200）设置成接收（210）一个或更多数据流（S₁、S₂）中的，即具有秩一或更高的秩的所述业务。用户终端设置成（215、216、220）选择更高节点（105）应该以哪个秩将业务发射到用户终端（115、200），并且还以信号将这个选择告知更高节点（105）。用户终端（115、200）设置成将其对秩的选择基于如下：不同传输秩的在所述用户终端的估计接收数据速率，不同传输秩的所述用户终端中的估计功耗，以及在所述UE的信道的信号噪声比，SIR。

Description

用于MIMO的用户终端

技术领域

本发明公开一种用于MIMO的用户终端。

背景技术

在根据称为3G长期演进或简称为3G LTE的移动蜂窝标准的系统中，预期所谓的多输入多输出（MIMO）传输技术（如发射分集、多流和波束成形）将成为这些系统的组成部分。这些MIMO技术利用在eNodeB（演进NodeB，有时也称为“无线电基站”）的多个发射天线。还预期很大百分比的用户终端（也称为UE、“用户设备”）将配备有多个天线以便使它们能够在下行链路和上行链路二者方向上均利用MIMO传输技术。

MIMO的另外定义如下：在发射侧以及在接收侧具有多个天线的信道称为MIMO，多输入多输出。MIMO信道能够定义为N_TX × N_RX，其中N_TX是发射机天线的数量以及N_RX是接收机天线的数量。

术语“秩”常常结合MIMO技术来使用，并且能够如下定义：秩1意味着仅发射一个数据流，以及秩n意味着同时发射n个数据流。秩1对应于来自单个天线的传输或来自多个天线的更多传统波束成形，在这个情况中，从发射天线发射的信号的相位适应成使信号在接收机相干地累加。相位适应通常要求来自接收机的有关它可能和/或期望发射所用的秩的反馈，并且通常要求在相当短的时间尺度（例如约若干毫秒）上的更新。这也能够被视为有关MIMO系统的普遍观察结果：在MIMO系统中，秩（即，能够支持的流的数量）随无线电信道而变化，并且需要从接收机反馈到发射机。流数量的这个适应也称为秩适应，并且正如上文指出的，需要在上文提到的时间尺度（即，约若干毫秒）上来进行。

发明内容

本发明的目的在于改进从用户终端向支持多个秩传输模式（如MIMO）的无线通信系统中的更高节点给予秩适应的反馈的速度和质量，在这些系统中，能够每个用户动态地改变秩。

这个目的通过本发明得以解决，因为本发明公开一种无线通信系统的用户终端，其配备有用于从系统中的更高节点接收业务和/或传输业务的至少两个天线。本发明的用户终端设置成接收一个或更多数据流中的（即具有秩一或更高的秩的）所述业务，并且根据本发明，用户终端设置成选择更高节点应该用哪个秩向该用户终端发射业务以及还将这个选择以信号告知系统中的更高节点。

用户终端设置成使其对秩的选择基于如下项： 

· 不同传输秩的在用户终端的估计接收数据速率，

· 不同传输秩的用户终端中的估计功耗。

· 信道质量：以选择更高秩，信道的信号噪声比，SIR，必须超过阈值。

在一个实施例中，本发明的用户终端设置成：如果比当前秩高的秩的在用户终端的估计接收数据速率高于第一阈值，当前传输秩的用户终端中的估计功耗与用户终端的小区中的信道所使用的总功率之间的比低于第二阈值，以及所使用的信道的SIR在第三阈值之上，则选择比当前秩高的秩。

这里提到的阈值的具体值当然是设计参数，其能够且可以例如由于不同系统运营商的需求而变化。但是，适合的参数示例如下：

第一阈值，即更高秩的估计接收数据速率应该在70%增加的区域中。

第二阈值，即当前传输秩的用户终端中的估计功耗与该用户终端的小区中的信道所使用的总功率之间的比应该是30%或更小。

第三阈值，即所使用的信道的SIR应该在3 dB之上以便选择更高的秩。

在一个实施例中，本发明的用户终端设置成：依靠监视下行链路信道的利用/拥塞来估计不同传输秩的接收数据速率，并且使用在某个阈值之上的利用度来作为选择更高秩的指示。

在一个实施例中，本发明的用户终端设置成依靠测量在不是以它（即以该用户终端）为目的地的资源块中的接收功率来监视下行链路信道的利用/拥塞。

在一个实施例中，本发明的用户终端是3G长期演进（3G LTE）MIMO系统的UE。

在本发明的用户终端的一个实施例中，预定义信道是LTE PDSCH信道，物理下行链路共享信道。

依靠本发明，系统（如3G LTE系统）中的用户终端将能够使其对在不同秩之间的切换的请求基于比先前更好的准则，并且还将能够以更快的方式来这样做。

附图说明

下文中将参考附图更详细地描述本发明，其中：

图1示出应用本发明的系统的概览，以及

图2示出本发明的用户终端的示意框图，以及

图3示出本发明的用户终端中使用的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中将使用3G LTE系统（长期演进）的术语来描述本发明。但是应该指出，这是为了便于读者理解本发明，并且不应该用于限制能够应用于各种各样蜂窝系统的本发明追求的或被授予的保护范围。

图1示出应用本发明的系统100的示意概览。系统100是所谓的LTE系统，但是本发明能够应用于支持MIMO或其它多天线传输模式的任何系统中，其中能够每个用户改变传输秩。

如图1中所指示的，系统100包括多个小区，其中之一示出为示例，编号为110。每个小区能够容纳多个用户终端，在LTE中称为UE，用户设备，以及图1示出一个UE 115作为示例。对于系统100中的每个小区110，有至少一个更高节点105，通过其来路由选择去往和来自UE 115的所有业务。在LTE中，更高节点105称为eNodeB，演进NodeB。

系统100是允许在eNodeB 105和UE 115之间实现（依靠在图1中所示出的两个数据流S₁和S₂指示的）多天线传输模式的系统。

最大数量的数据流能够在不同的系统之间以及还在不同的用户之间变化，所以图1中使用的数量二应该仅被视为示例。

eNodeB 105能够在下行链路业务（即，到UE 115的传输）中在不同秩之间切换，并且优选地基于从UE 115接收的信息来实施这个切换。根据本发明，UE 115因此设置成选择从eNodeB 105指向它的传输的秩，并且还设置成将这个选择以信号告知eNodeB 105，使得eNodeB 105可以实施这个选择，其还能够被视为从UE 115到eNodeB 105的指令。

在LTE中，在所谓的PDSCH（物理下行链路共享信道）上发射从eNodeB到UE的数据传输。因此，从eNodeB 105到UE 115的下行链路业务的秩的选择是集中在PDSCH，但是本发明的原理当然也可应用于其它信道。

根据本发明，UE 115基于如下准则向eNodeB进行其对DL（下行链路）秩的选择：

· 不同传输秩的在UE 115的估计接收数据速率，

· 不同传输秩的UE 115中的估计功耗，

· UE的SIR，信号干扰比。

在进一步详细解释这些准则之前，将参考图2简要地描述本发明的UE 200。如图2中所示，本发明的UE 200包括多个天线，以三个天线205、206、207作为示例，其中用虚线指示的附加数量的天线，以便突出在本发明的范围内本发明的UE配备的天线的数量是可变的事实。

除了天线205、206、207外，UE 200还配备有连接到这些天线的接收发射单元210，以及还包括控制单元215，如微处理器，以及还配备有适合地连接到控制单元215的存储器单元220。控制单元215控制UE 215的功能，并作出要为DL传输选择哪个秩的决策以及然后向eNodeB“建议”。依靠从控制单元215控制的接收/发射单元210经由天线205、206、207中的一个或更多天线将建议发射到eNodeB。如所示出的，UE 200还包括用于在UE中估计所述信道（在这个情况中是LTE PDSCH）的SIR（即信号干扰比）的模块216。

现在转到更具体地描述本发明的UE如何利用先前概述的三个准则来“选择”DL秩，即不同传输秩的在UE 115的估计接收数据速率，不同传输秩的eNodeB 105中的估计功耗，以及在UE的SIR，以下是能够说的：

根据本发明的原理是，UE根据不同秩的在UE的估计接收数据速率与不同秩的在eNodeB的增加功耗之间的关系以选择并请求来自eNodeB的更高秩，下文将详细地说明其概念；此外还考虑在UE的SIR。

本发明的UE所利用的另一个原理是，如果UE检测到PDSCH上很少的拥塞或没有拥塞，且eNodeB能够为该UE使用（LTE中的）更多RE，则UE将选择保持当前秩，因为在这种情况中，保持当前秩更功率有效，且反而增加至该UE的RE的数量。

重新参考图2以及该附图的引用数字，如下更详细地说明本发明的UE的功能：

在如下条件下，UE 200的控制单元215将选择更高的秩并向eNodeB发送对应的请求：

1. 如果比当前秩高的秩的估计数据速率高于当前秩的估计数据速率，

并且

2. 如果对于更高的秩的UE所消耗功率的估计增加是可接受的，

3. 如果所使用的信道的SIR在某个阈值之上。

如果上文给出的条件中任何一条未满足，则UE 200的控制单元215选择当前DL秩，即，DL秩保留不变。

将由控制单元215以如下方式来估计每个秩（例如可能高于当前秩的秩）的数据速率：

UE 200通过检查PDSCH的利用度来监视物理下行链路共享信道（即PDSCH）的利用/拥塞，在这个情况中，UE 200能够确定：无论DL秩如何，UE不可能接收更多数据。这是将秩维持在当前水平的指示。根据本发明按如下方式测量PDSCH的利用度：

UE设置成测量不是以它（即，以该UE）为目的地的资源块中的接收功率。如果UE检测到多于某个量的这类资源单元是空的，则UE能够确定它可能已接收eNodeB缓存器中的用于该UE的所有数据。（但是，应该注意，对此例外的是具有子帧的情况，其中UE在每个码字中接收HARQ重传，因为在该情况中无论如何，不可能已经将更多数据发送到UE。）。

如果UE的小区中的资源利用在某个阈值T1之上，则UE设置成选择更高的秩，并设置成将对应m请求发射到eNodeB。这里，资源利用定义为非定义用于该UE的和为空的（即具有低于某个限制的功率电平的）RE的百分比。

另一方面，如果资源利用等于或低于阈值T1，则UE将选择当前秩，并且在这个情况中无需通知eNodeB。

在一些实施例中，能够引入秩选择中的时间过滤或“滞后”以便避免DL秩的过度频繁改变。

请求来自eNodeB的更高DL秩的第二准则（如上文提到的）是更高DL秩的在UE中的估计功率使用。

根据本发明，由UE通过估计当前秩的UE功率使用除以UE的小区中的信道所使用的总功率来估计更高的秩的UE功率使用，其导致系数η，下文中将对它进行说明：

1）按如下估计当前秩的UE功率使用：

P_UE= P_RSRP1/P_Δ1*N_RBTOT1，其中：

P_RSRP1是UE的以该UE为目的地的接收参考符号的平均接收功率，

P_Δ1是参考符号与UE的数据传输所使用的资源块之间的功率差，

N_RBTOT1是以UE为目的地的资源块的数量，

2）由UE按如下估计该UE的小区中的信道所使用的总功率：

P_TOT = P_RSRP2/P_Δ2*N_RBTOT2，其中：

P_RSRP2是小区中的发射参考符号的功率。

P_Δ2是发射参考符号与UE的小区中使用的资源块之间的功率差，

N_RBTOT2是UE的小区中使用的资源块的数量。

当UE已经按上文描述的确定了P_UE和P_TOT时，由UE确定并评估系数η以查看UE使用的功率是否处于更高的秩。由UE通过将P_UE除以P_TOT即以如下方式确定系数η：

η = P_UE/P_TOT

然后UE将系数η与阈值比较以查看当前DL秩是否足够，或更高的DL秩是否会是有益的。如果η不为1且不接近1，则认为当前秩是足够的。换言之，在“伪代码”中：

如果 η > T，则保持DL秩，

否则 请求更高的DL秩

其中T是阈值，其是设计参数但设定成接近1，例如在1-1.3的范围中。

能够用多种方式确定在UE的SIR，但是在一个实施例中，UE 200的SIR模块216将eNodeB发射的参考符号中的信号强度与UE 200的接收机中的噪声电平比较。然后以dB适合地表达这个比（即，信号强度比噪声电平），并将其与例如能够存储在UE 200的存储器单元220中的阈值比较。SIR的确定适合地由控制单元215来控制，其中SIR单元216实际能够是其一部分，或如图2中所示，SIR单元能够是UE 200内的单独单元。

图3示出本发明的方法的流程图300。应该指出实施该方法的步骤的次序不一定为图3中所指示的，其只是能够实施这些步骤的次序的一个示例。

如还已经从上文描述显现的，方法300打算用于无线通信系统的用户终端，并且如框305中所示，包括在该用户终端中使用至少两个天线以从系统中的更高节点接收和/或传输业务。

如框307中所示，方法300还包括在预定义信道上接收一个或更多数据流中的（即，具有秩一或更高的秩的）所述业务。如框315中所示，方法300包括选择更高节点应该在预定义信道上以哪个秩将业务发射到用户终端，并且如框320中所示，还以信号将这个选择告知系统中的更高节点。

根据方法300，秩的选择是基于如下：

· 不同传输秩的在用户终端的估计接收数据速率，框309，

· 不同传输秩的用户终端中的估计功耗，框310，

· 在用户终端的信道的信号噪声比，SIR，框312。

在方法300的一个实施例中，如果比当前秩高的秩的在用户终端的估计接收数据速率高于第一阈值，并且当前传输秩的用户终端中的估计功耗与该用户终端的小区中的信道使用的总功率之间的比低于第二阈值，以及所使用的信道的SIR在第三阈值之上，则选择比所述预定义信道上的当前秩高的秩。

在方法300的一个实施例中，依靠监视下行链路信道的利用/拥塞来估计不同传输秩的接收数据速率，并且使用在某个阈值之上的利用度作为选择更高的秩的指示。在一个这种实施例中，依靠测量不以它（即，以该用户终端）为目的地的资源块中的接收功率来监视下行链路信道的利用/拥塞。

在一个实施例中，方法300被应用于3G长期演进（3G LTE）MIMO系统的UE中。在一个这种实施例中，所述预定义信道是LTE PDSCH信道，物理下行链路共享信道。

本发明并不限于上述以及附图中所示出的实施例的示例，而是可以在所附权利要求书的范围内自由地变化。

Claims (12)

1. 一种无线通信系统的用户终端（115、200），所述用户终端配备有至少两个天线（205、206、207），用于从所述系统中的更高节点（105）接收和/或传输业务，所述用户终端（115、200）设置成在预定义信道上接收（210）一个或更多数据流（S₁、S₂）中的，即具有秩一或更高的秩的所述业务，所述用户终端的特征在于：它设置成（215、216、220）选择所述更高节点（105）应该在所述预定义信道上以哪个秩来将所述业务发射到所述用户终端（115、200），并且还以信号将这个选择告知所述系统中的所述更高节点（105），所述用户终端（115、200）设置成将其对秩的选择基于如下：

· 不同传输秩的在所述用户终端的估计接收数据速率，

· 不同传输秩的所述用户终端中的估计功耗，

· 在所述UE的信道的信号噪声比，SIR。

2. 如权利要求1所述的用户终端（115、200），设置成：如果比当前秩高的秩的在所述用户终端的估计接收数据速率高于第一阈值，当前传输秩的所述用户终端（115、200）中的估计功耗与所述用户终端的小区中的信道使用的总功率之间的比低于第二阈值，以及所使用的信道的SIR在第三阈值之上，则选择比当前秩高的秩。

3. 如权利要求1或2所述的用户终端（115、200），设置成：依靠监视下行链路信道的利用/拥塞来估计不同传输秩的接收数据速率，并且使用在某个阈值之上的利用度作为选择更高的秩的指示。

4. 如权利要求3所述的用户终端（115、200），设置成：依靠测量不以它，即以所述用户终端，为目的地的资源块中的接收功率来监视下行链路信道的利用/拥塞。

5. 如权利要求1-4中任一项所述的用户终端（115、200），是3G长期演进，3G LTE，MIMO系统的UE。

6. 如权利要求5所述的用户终端（115、200），所述预定义信道是LTE PDSCH信道，物理下行链路共享信道。

7. 一种用于无线通信系统（100）的用户终端（115、200）的方法（300），所述方法（300）包括在所述用户终端中使用（305）至少两个天线（205、206、207）以从所述系统（100）中的更高节点（105）接收和/或传输业务，所述方法还包括在预定义信道上接收（307）一个或更多数据流（S₁、S₂）中的，即具有秩一或更高的秩的所述业务，所述方法（300）的特征在于：它包括选择（315）所述更高节点（105）应该在所述预定义信道上以哪个秩将所述业务发射到所述用户终端（115、200），并且还以信号（320）将这个选择告知所述系统中的所述更高节点（105），根据方法（300），秩的选择是基于如下：

· 不同传输秩的在所述用户终端（115、200）的估计接收数据速率（309），

· 不同传输秩的所述用户终端（115、200）中的估计功耗（310），

· 在所述用户终端（115、200）的信道的信号噪声比，SIR（312）。

8. 如权利要求7所述的方法(300)，根据所述方法，如果比当前秩高的秩的在所述用户终端（115、200）的估计接收数据速率（309）高于第一阈值，当前传输秩的所述用户终端（115、200）中的估计功耗与所述用户终端的小区中的信道使用的总功率之间的比（310）低于第二阈值，以及所使用的信道的SIR（312）在第三阈值之上，则选择比所述预定义信道上的当前秩高的秩。

9. 如权利要求7或8所述的方法(300)，根据所述方法，依靠监视下行链路信道的利用/拥塞来估计（309）不同传输秩的接收数据速率，并且使用在某个阈值之上的利用度作为选择更高的秩的指示。

10. 如权利要求9所述的方法(300)，根据所述方法，依靠测量不以它，即以所述用户终端，为目的地的资源块中的接收功率来监视下行链路信道的利用/拥塞。

11. 如权利要求7-10中任一项所述的方法（300），被应用于3G长期演进，3G LTE，MIMO系统的UE中。

12. 如任何权利要求11所述的方法(300)，根据所述方法，所述预定义信道是LTE PDSCH信道，物理下行链路共享信道。

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