СПОСОБ ОТОБРАЖЕНИЯ АНТЕННЫХ ПОРТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМОДУЛЯЦИИ ОПОРНЫХ СИГНАЛОВ

Предпосылки изобретения

Настоящее изобретение относится, в общем, к опорным сигналам демодуляции (DM-RS) для систем связи LTE и LTE-advanced и, более конкретно, к конфигурации антенных портов для зависящих от пользователя DM-RS.

Проект партнерства в области систем связи 3 поколения (3GPP) отвечает за стандартизацию систем UMTS (Универсальной службы мобильных телекоммуникаций) и LTE (Долгосрочного развития). LTE представляет собой коммуникационную технологию для реализации высокоскоростной пакетной связи, которой могут достигаться высокие скорости передачи данных как на нисходящей линии связи, так и на восходящей линии связи, и об этой технологии думают как о системе мобильной связи следующего поколения в контексте системы UMTS. Работа 3GPP по LTE также упоминается как E-UTRAN (Усовершенствованная универсальная наземная сеть доступа). Первая версия LTE, упоминаемая как версия-8 (Rel-8), может обеспечивать пиковые скорости в 100 Мбит/с, задержку радиосети, равную, например, 5 мс или менее, значительное повышение спектральной эффективности и сетевую архитектуру, спроектированную для упрощения работы сети, снижения затрат и т.д. Для поддержания высоких скоростей передачи данных в LTE предусмотрена полоса пропускания системы шириной вплоть до 20 МГц. LTE также приспособлена для работы в различных полосах частот и может работать как в режиме FDD (дуплексной связи с частотным разделением каналов), так и в режиме TDD (дуплексной связи с временным разделением каналов). Методика модуляции или схема передачи, используемая в LTE, известна как OFDM (мультиплексирование с ортогональным разделением частот).

Для систем мобильной связи следующего поколения, таких как IMT-advanced (Усовершенствованная международная мобильная связь) и/или LTE-advanced (Усовершенствованная LTE), которая является развитием LTE, обсуждается поддержка полос пропускания шириной вплоть до 100 МГц. LTE-advanced можно рассматривать как будущую версию стандарта LTE, и поскольку она является развитием LTE, важна обратная совместимость, чтобы можно было разворачивать LTE-advanced в спектре, который уже занят LTE. И в базовых радиостанциях LTE, и в базовых радиостанциях LTE-advanced, которые известны как усовершенствованные Узлы В (eNB или eNodeB), могут использоваться антенные конфигурации с множеством входов и множеством выходов (MIMO) и пространственное мультиплексирование для обеспечения пользовательским терминалом высоких скоростей передачи данных. Другим примером основывающейся на MIMO системы является система WiMAX (стандарта общемировой совместимости широкополосного беспроводного доступа).

Для осуществления согласованной демодуляции различных физических каналов нисходящей линии связи пользовательскому терминалу требуются оценки нисходящего канала. Более конкретно, в случае OFDM передач пользовательскому терминалу требуется оценка комплексного канала каждой поднесущей. Один путь обеспечения оценки канала в случае OFDM передач состоит во введении известных контрольных символов в частотно-временную сетку OFDM. В LTE эти контрольные символы обобщенно упоминаются как опорные сигналы нисходящей линии связи.

В системах LTE используются два типа опорных сигналов нисходящей линии связи: зависящие от соты опорные сигналы нисходящей линии связи и зависящие от пользователя опорные сигналы нисходящей линии связи. Зависящие от соты опорные сигналы нисходящей линии связи передаются в каждом подкадре нисходящей линии связи и охватывают всю полосу пропускания нисходящей линии связи соты. Зависящие от соты опорные сигналы нисходящей линии связи могут использоваться для оценки канала и согласованной демодуляции, за исключением случая использования пространственного мультиплексирования. Зависящий от пользовательского терминала опорный сигнал используется для оценки канала и демодуляции совместно используемого канала нисходящей линии связи в случае использования пространственного мультиплексирования. Зависящие от пользователя опорные сигналы передаются в ресурсных блоках, назначенных конкретному пользовательскому терминалу для передачи данных по совместно используемому каналу нисходящей линии связи. Зависящие от пользовательского терминала опорные сигналы подвергаются тому же самому предварительному кодированию, что и сигналы данных, передаваемые на пользовательский терминал. Настоящее изобретение применимо к зависящим от пользовательского терминала опорным сигналам нисходящей линии связи.

Фиг.1 показывает часть иллюстративной частотно-временной сетки 50 OFDM для LTE. Обобщенно говоря, частотно-временная сетка 50 OFDM разделена на миллисекундные подкадры. Один подкадр показан на фиг.1. Каждый подкадр включает в себя некоторое количество OFDM символов. Для линии связи с нормальным циклическим префиксом (CP), подходящей для использования в ситуациях, где не ожидается, что рассеивание при многолучевом распространении будет очень большим, подкадр содержит четырнадцать OFDM символов. Подкадр содержит двенадцать OFDM символов, если используется расширенный циклический префикс. В частотной области физические ресурсы разделены на смежные поднесущие с промежутком в 15 кГц. Количество поднесущих варьируется согласно выделенной полосе пропускания системы. Наименьшим элементом частотно-временной сетки 50 OFDM является ресурсный элемент. Ресурсный элемент содержит один OFDM символ на одной поднесущей.

В целях планирования передачи по совместно используемому каналу нисходящей линии связи (DL-SCH) частотно-временные ресурсы выделяются в единицах, называемых ресурсными блоками (RB). Каждый ресурсный блок охватывает двенадцать поднесущих (которые могут быть смежными или распределенными по частотному спектру) и половину одного подкадра. Термин "пара ресурсных блоков" относится к двум последовательным ресурсным блокам, занимающим один миллисекундный подкадр целиком.

Некоторые ресурсные элементы в пределах каждого подкадра резервируются для передачи опорных сигналов нисходящей линии связи. Фиг.1 показывает один иллюстративный шаблон выделения ресурсов для опорных сигналов нисходящей линии связи в целях поддержки нисходящих передач вплоть до ранга 4. Двадцать четыре ресурсных элемента в пределах подкадра зарезервированы для передачи опорных сигналов нисходящей линии связи. Более конкретно, опорные сигналы демодуляции переносятся в OFDM символах 5, 6, 12 и 13 (т.е. в шестом, седьмом, тринадцатом и четырнадцатом символах) подкадра OFDM. Ресурсные элементы для опорных сигналов демодуляции распределены в частотной области.

Ресурсные элементы для опорных сигналов демодуляции разделены на две группы мультиплексирования с кодовым разделением каналов (CDM), упоминаемые здесь как CDM Группа 1 и CDM Группа 2. В системах LTE, поддерживающих ранги передачи от 1 до 4, две CDM группы используются в сочетании с ортогональными защитными кодами (OCC) длины 2. Ортогональные защитные коды применяются к кластерам из двух контрольных символов. Используемый здесь термин "кластер" относится к группированию смежных (во временной области) контрольных символов в одной и той же поднесущей. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, каждая из поднесущих, содержащих контрольные символы демодуляции, включает в себя два кластера.

На фиг.2 показано иллюстративное выделение ресурсных элементов для системы пространственного мультиплексирования, поддерживающей ранги передачи вплоть до восьми. Можно отметить при этом, что шаблон выделения ресурсов тот же самый, что и шаблон выделения ресурсов, показанный на фиг.1. Для поддержки более высоких рангов передачи используется ОСС длины 4 вместо ОСС длины 2. ОСС длины 4 применяется по двум кластерам ресурсных элементов.

Может быть определено вплоть до восьми антенных портов для поддержки вплоть до 8 пространственных уровней. Эти 8 антенных портов могут быть отображены на две CDM группы, каждая из которых использует четыре OCC. Таким образом, антенные порты могут быть уникальным образом идентифицированы посредством двух параметров, т.е. индекса CDM группы и индекса OCC, упоминаемых здесь как "индексная пара". На текущий момент отображение между антенными портами и индексными парами не определено в стандарте LTE. Некоторые отображения могут быть зависящими от ранга, что требует того, чтобы разные отображения портов использовались для каждого ранга передачи. Использование разных отображений портов для разных рангов передачи налагает нагрузку на пользовательский терминал, который должен выполнять оценку канала по-другому при изменении ранга передачи.

Раскрытие изобретения

Настоящим изобретением обеспечивается унифицированное, не зависящее от ранга отображение между антенными портами и парами группа/код. Каждый антенный порт уникальным образом ассоциирован с одной группой мультиплексирования с кодовым разделением каналов (CDM) и одним ортогональным защитным кодом (OCC). Отображение между антенными портами и парами группа/код выбирается так, чтобы, для заданного антенного порта, CDM группа и OCC были одними и теми же для любого ранга передачи.

Один иллюстративный вариант осуществления содержит реализуемый базовой станцией способ передачи опорных сигналов демодуляции на пользовательский терминал. Способ содержит определение ранга передачи для нисходящей передачи на упомянутый пользовательский терминал; определение одного или более антенных портов опорных сигналов для упомянутой нисходящей передачи на основе упомянутого ранга передачи, при этом каждый порт определяется парой группа/код, содержащей группу мультиплексирования с кодовым разделением каналов и ортогональный защитный код; отображение антенных портов опорных сигналов на пары группа/код для каждого ранга передачи, так чтобы группа мультиплексирования с кодовым разделением каналов и ортогональный защитный код были одними и теми же для любого ранга передачи; и передачу упомянутых контрольных символов нисходящей линии связи через упомянутые антенные порты опорных сигналов.

Другой иллюстративный вариант осуществления изобретения содержит базовую станцию, сконфигурированную реализовывать способ, описанный выше.

Еще один иллюстративный вариант осуществления изобретения содержит реализуемый пользовательским терминалом способ приема опорных сигналов демодуляции, переданных базовой станцией. Реализуемый пользовательским терминалом способ содержит определение ранга передачи для нисходящей передачи на упомянутый пользовательский терминал; определение одного или более антенных портов опорных сигналов для упомянутой нисходящей передачи на основе упомянутого ранга передачи, при этом каждый порт определяется парой группа/код, содержащей группу мультиплексирования с кодовым разделением каналов и ортогональный защитный код; отображение антенных портов опорных сигналов на пары группа/код для каждого ранга передачи, так чтобы группа мультиплексирования с кодовым разделением каналов и ортогональный защитный код были одними и теми же для любого ранга передачи; и прием упомянутых контрольных символов нисходящей линии связи через упомянутые антенные порты опорных сигналов в соответствии с рангом передачи.

Еще один иллюстративный вариант осуществления изобретения содержит пользовательский терминал, сконфигурированный реализовывать способ, описанный выше.

Перечень фигур чертежей

Фиг.1 - иллюстрация выделения ресурсных элементов в системе OFDM для опорных сигналов демодуляции для поддержки рангов передачи вплоть до 4.

Фиг.2 - иллюстрация выделения ресурсных элементов в системе OFDM для опорных сигналов демодуляции для поддержки рангов передачи вплоть до 8.

Фиг.3 - изображение иллюстративной системы связи MIMO.

Фиг.4 - изображение иллюстративного процессора передаваемых сигналов для системы OFDM.

Фиг.5 - иллюстрация отображения кодовых слов на уровни согласно одному иллюстративному варианту осуществления для рангов передачи от 1 до 4.

Фиг.6 - иллюстрация примерного способа передачи опорных сигналов демодуляции.

Фиг.7 - иллюстрация способа приема опорных сигналов демодуляции.

Подробное описание изобретения

Фиг.3 иллюстрирует систему 10 беспроводной связи с множеством входов и множеством выходов (MIMO), включающую в себя базовую станцию 12 (называемую как усовершенствованный Узел В в LTE) и пользовательский терминал 14. Настоящее изобретение будет описываться в контексте системы LTE, хотя настоящее изобретение применимо к другим типам систем связи. Базовая станция 12 включает в себя передатчик 100 для передачи сигналов на вторую станцию 14 по каналу 16 связи, тогда как пользовательский терминал включает в себя приемник 200 для приема сигналов, переданных базовой станцией 12. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что каждый из базовой станции 12 и пользовательского терминала 14 может включать в себя как передатчик 100, так и приемник 200 для двунаправленной связи.

Информационный сигнал вводится в передатчик 100 на базовой станции 12. Передатчик 100 включает в себя контроллер 110 для управления всей работой передатчика 100 и процессор 120 передаваемых сигналов. Процессор 120 передаваемых сигналов выполняет кодирование с исправлением ошибок, отображает входные биты на комплексные символы модуляции и генерирует передаваемые сигналы для каждой передающей антенны 130. После преобразования с повышением частоты, фильтрации и усиления передатчик 100 передает передаваемые сигналы с соответствующих передающих антенн 130 через канал 16 связи на пользовательский терминал 14.

Приемник 200 в пользовательском терминале 14 демодулирует и декодирует сигналы, принятые на каждой антенне 230. Приемник 200 включает в себя контроллер 210 для управления работой приемника 200 и процессор 220 принимаемых сигналов. Процессор 220 принимаемых сигналов демодулирует и декодирует сигналы, переданные от первой станции 12. Выходной сигнал из приемника 200 содержит оценку исходного информационного сигнала. При отсутствии ошибок данная оценка будет тем же самым, что информационный сигнал, введенный в передатчик 12.

В системах LTE может использоваться пространственное мультиплексирование, когда имеется множество антенн как на базовой станции 12, так и на пользовательском терминале 14. Фиг.4 иллюстрирует основные функциональные компоненты процессора 120 передаваемых сигналов для пространственного мультиплексирования. Процессор 120 передаваемых сигналов содержит модуль 122 отображения на уровни, модуль 124 предварительного кодирования (прекодер) и модули 128 отображения на ресурсы. Последовательность информационных символов (символов данных или контрольных символов) вводится в модуль 122 отображения на уровни. Последовательность символов разделяется на одно или два кодовых слова. Модуль 122 отображения на уровни отображает кодовые слова на N _L уровней в зависимости от ранга передачи. Следует отметить, что количество уровней необязательно равно количеству антенн 130. Разные кодовые слова в типичном случае отображаются на разные уровни; однако одно кодовое слово может отображаться на один или более уровней. Количество уровней соответствует выбранному рангу передачи. После отображения на уровни набор из N _L символов (один символ с каждого уровня) линейно комбинируется и отображается на N _A антенных портов 126 модулем 124 предварительного кодирования. Комбинирование/отображение описывается матрицей прекодера размером N _A×N _L. Модуль 128 отображения на ресурсы отображает символы, подлежащие передаче на каждом антенном порте 126, на ресурсные элементы, назначенные планировщиком МАС (управления доступом к коммуникационной среде).

Когда пользовательский терминал 14 запланирован на прием нисходящей передачи по совместно используемому каналу нисходящей линии связи (DL-SCH), планировщик МАС в передающей станции 12 выделяет пользовательскому терминалу 14 одну или более пар ресурсных блоков. Как отмечалось ранее, некоторые ресурсные элементы в каждом ресурсном блоке резервируются для опорных сигналов нисходящей линии связи. Для поддержки нисходящей передачи, содержащей вплоть до восьми уровней, зависящие от пользовательского терминала опорные сигналы нисходящей линии связи требуются для восьми уровней. Согласно настоящему изобретению, восемь отличающихся антенных портов опорных сигналов определены для поддержки передач с (вплоть до) восемью уровнями. Каждый антенный порт уникальным образом ассоциирован с одной группой мультиплексирования с кодовым разделением каналов (CDM) и одним ортогональным защитным кодом (OCC). OCC может содержать, например, код Уолша (Walsh) длины 2 или длины 4, хотя и другие ортогональные коды могут также использоваться. Для удобства CDM группы могут быть идентифицированы посредством индекса группы, имеющего значение от 1 до 2, а ОСС может быть идентифицирован посредством индекса кода, имеющего значение от 1 до 4. Комбинация группы CDM и OCC упоминается здесь как пара группа/код.

В иллюстративном варианте осуществления имеются две CDM группы и 4 OCC. Таким образом, есть восемь возможных комбинаций CDM групп и OCC кодов (2 группы × 4 OCC), так что могут поддерживаться восемь уровней. Отображение между антенными портами и парами группа/код спроектировано так, чтобы оно было не зависящим от ранга. Более конкретно, отображение между антенными портами и парами группа/код выбирается так, чтобы для заданного антенного порта CDM группа и OCC были одними и теми же для любого ранга передачи.

Таблица 1, приведенная ниже, и фиг.5 иллюстрируют одно возможное отображение между антенными портами и парами группа/код согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.

OCC представляют собой коды Уолша, задаваемые матрицей кодов Уолша:

Отображением антенных портов, показанным в Таблице 1, выделяется CMD группа1 портам 1, 2, 5 и 6 и CMD группа 2 портам 3, 4, 7 и 8. OCC1 выделяется портам 1 и 3, OCC2 выделяется портам 2 и 4, OCC3 выделяется портам 5 и 7, и OCC4 выделяется портам 6 и 8.

Вышеописанное отображение антенных портов является не зависящим от ранга, так что для заданного антенного порта всегда будут использоваться одни и те же CMD группа и ОСС, независимо от ранга передачи. Более того, антенные порты, ассоциированные с конкретной CMD группой, обладают свойством вложенности. То есть для набора антенных портов, ассоциированных с заданной CMD группой, антенные порты, используемые для низкого ранга передачи, будут поднабором антенных портов, используемых для более высокого ранга передачи. Таким образом, антенные порты, ассоциированные с CDM группой 1, порты, используемые для ранга передачи 1, являются поднабором портов, используемых для ранга передачи 2, которые являются поднабором портов, используемых для ранга передачи 5, которые являются поднабором портов, используемых для ранга передачи 6. То же самое свойство вложенности относится к антенным портам, ассоциированным с CDM группой 2.

Другое полезное свойство отображения антенных портов, показанного выше, состоит в том, что OCC длины 4 на определенных антенных портах являются идентичными OCC длины 2. Например, для ранга передачи 2 коды Уолша длины 4 на антенных портах 1 и 2 оказываются теми же самыми, что и коды Уолша длины 2. В случае однопользовательских (SU) систем MIMO данное свойство обеспечивает пользовательскому терминалу 14 возможность использовать ОСС коды длины 2 для выполнения оценки канала (CE). Использование ОСС кодов длины 2 для оценки канала позволяет приемнику 200 выполнять интерполяцию и, таким образом, обеспечивать более точные оценки каналов. Улучшенное оценивание каналов является выгодным для высокомобильных пользовательских терминалов 14. Таким образом, для рангов передачи 2, 4 и 5 приемник может использовать коды Уолша длины 2 для выполнения оценки канала на антенных портах 1 и 2, как показано на фиг.5. Аналогично, для рангов передачи 3 и 4 приемник может использовать коды Уолша длины 2 для выполнения оценки канала на антенных портах 3 и 4. Когда более двух уровней мультиплексируются в одну CDM группу, для оценки канала следует использовать ОСС длины 4.

Для многопользовательских (MU) систем MIMO пользовательский терминал 14 может не знать, запланированы ли совместно с ним другие пользовательские терминалы 14 на то же самое время, как, например, в случае использования прозрачного MU-MIMO. Это отсутствие знания вынуждает каждый пользовательский терминал 14 использовать ОСС длины 4 для оценки канала даже для низкого ранга, что может еще немного снизить эффективность, особенно в случае высоких скоростей. Чтобы получить преимущество, связанное с ОСС длины 2, авторами предлагается ввести однобитовый флаг длины ОСС в сигналы управления для обеспечения пользовательского терминала 14 большей информацией о подробностях ОСС, что может соответственно повысить эффективность в MU-MIMO. Следовательно, этот однобитовый флаг может также обеспечить надлежащее динамическое переключение SU/MU.

Фиг.6 иллюстрирует примерный реализуемый базовой станцией 12 способ 150 передачи опорных сигналов демодуляции на пользовательский терминал 14. Когда пользовательский терминал 14 запланирован для приема нисходящей передачи по совместно используемому каналу нисходящей линии связи (DL-SCH), базовая станция 12 определяет ранг передачи для нисходящей передачи на пользовательский терминал 14 (этап 152) и определяет один или более антенных портов опорных сигналов для нисходящей передачи на основе ранга передачи (этап 154). Процессор 130 передаваемых сигналов в базовой станции 12 сконфигурирован отображать антенные порты на конкретные CDM группу и ортогональный защитный код, так чтобы эти CDM группа и ортогональный защитный код были одними и теми же для заданного антенного порта для любого ранга передачи. Процессор 130 передаваемых сигналов отображает опорный сигнал демодуляции на антенные порты опорных сигналов (этап 156) в соответствии с рангом передачи и передает опорные сигналы демодуляции через выбранные антенные порты (этап 158).

Фиг.7 иллюстрирует примерную реализуемую пользовательским терминалом 14 процедуру 160 приема опорных сигналов от базовой станции 12. Пользовательский терминал 14 определяет ранг передачи для нисходящей передачи на пользовательский терминал (этап 162) и выбирает один или более антенных портов опорных сигналов на основе ранга передачи (этап 164). Процессор 230 принимаемых сигналов сконфигурирован отображать антенные порты на CDM группу и ОСС, так чтобы эти CDM группа и ОСС были одними и теми же для заданного антенного порта для любого ранга передачи (этап 166). Процессор 230 принимаемых сигналов принимает опорные сигналы через выбранные антенные порты (этап 168) и обрабатывает эти сигналы.

Отображение антенных портов применимо как к однопользовательским системам MIMO, так и к многопользовательским системам MIMO. Оно также применимо к DwPTS и расширенным CP, а также к множеству компонентных несущих. Схема отображения антенных портов может использоваться для уменьшения эффекта рандомизации пиковой мощности.

Естественно, настоящее изобретение может быть реализовано конкретными путями, отличающимися от тех, что изложены здесь, не отступая при этом от объема и существенных характеристик изобретения. Следовательно, настоящие варианты осуществления следует рассматривать во всех отношениях как иллюстративные и неограничивающие, и все изменения, охватываемые по смысловому содержанию и эквивалентности прилагаемой формулой изобретения, подразумеваются подпадающими под определяемый ею объем изобретения.