用于动态地调整导频和数据符号的发射功率谱密度的方法和装置

摘要

通过基于数据符号和导频符号中至少一个的峰均比(PAR)确定数据符号和导频符号中至少一个的功率谱密度，为无线网络中移动台的上行链路传输控制数据符号和导频符号的功率谱密度。然后基于数据符号的PAR和导频符号的PAR之差，动态地调整数据符号和导频符号中至少一个的功率谱密度。将数据符号和导频符号的功率谱密度的改变通知上行链路传输的接收方。如果接收方可以接受这一改变，则向上行链路传输的接收方传输这一数据符号和导频符号。

说明书

基于35 U.S.C.§119要求优先权

本专利申请要求2006年11月3日提交的题为“A METHOD ANDAPPARATUS FOR TRANSMIT PSD ADJUSTMENT FOR E-UTRA UL”的第60/864,342号美国临时专利申请和2007年2月8日递交的题为“TRANSMITPSD ADJUSTMENT FOR E-UTRA UL”的第60/888,905号美国临时专利申请的优先权。将前述申请的整体以参考的方式明确地并入本申请。

技术领域

本发明涉及无线通信。更具体地说，涉及功率谱密度的动态调整

背景技术

如今已广泛地布置无线通信系统以提供各种通信服务，例如语音和数据服务。这些系统可以是多址系统，通过共享可用的系统资源(例如带宽和发射功率)来支持多个用户的通信。这种多址系统的例子包括：码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、3GPP LTE系统和正交频分多址(OFDMA)系统。

一般而言，无线多址通信系统能够同时支持多个无线终端的通信。每一个终端都能够经由前向和反向链路上的传输与一个或多个扇区进行通信。前向链路(或下行链路)是指从扇区到终端的通信链路，而反向链路(或上行链路)是指从终端到扇区的通信链路。可以经由单输入单输出、多输入单输出、多输入多输出(MIMO)系统来建立该通信链路。

MIMO系统采用多(N_T)个发射天线和多(N_R)个接收天线进行数据传输。N_T个发射天线和N_R个接收天线所形成的MIMO信道可以被分解成N_S个独立信道，它们又被称为空间信道，其中N_S≤min{N_T，N_R}。N_S个独立信道中的每一个对应于一个维度。如果可以使用多个发射和接收天线所创建的附加维度，则MIMO系统能够提高性能(例如更高的吞吐量和/或更高的可靠性)。

MIMO系统支持时分双工(TDD)和频分双工(FDD)系统。在时分双工(TDD)系统中前向链路和反向链路传输在同一频率区域上，从而互易原则允许从反向链路信道估计前向链路。这使得接入点有多个天线可用时，接入点能够提取前向链路上的发射波束形成增益。

发明内容

本发明的一方面涉及用于控制数据符号和导频符号的功率谱密度以便由无线网络中的移动台进行上行链路传输的方法。该方法包括：基于数据符号和导频符号中至少一个的峰均比(PAR)，确定数据符号和导频符号中至少一个的功率谱密度；并且基于数据符号的PAR和导频符号的PAR之间的差，动态地调整数据符号和导频符号中至少一个的功率谱密度。

本发明的另一方面涉及用于控制数据符号和导频符号的功率谱密度以便由无线网络中的移动台进行上行链路传输的装置。该装置包括处理器，这个处理器基于数据符号和导频符号中至少一个的PAR，确定数据符号和导频符号中至少一个的功率谱密度。还包括可调整增益单元，它基于数据符号的PAR和导频符号的PAR之间的差，动态地调整数据符号和导频符号中至少一个的功率谱密度。

本发明的另一方面涉及用于控制数据符号和导频符号的功率谱密度以便由无线网络中的移动台进行上行链路传输的装置。该装置包括确定模块，这个确定模块基于数据符号和导频符号中至少一个的PAR，确定数据符号和导频符号中至少一个的功率谱密度。还包括调整模块，这个调整模块基于数据符号的PAR和导频符号的PAR之间的差，动态地调整数据符号和导频符号中至少一个的功率谱密度。

本发明的再一方面涉及包括计算机可读介质的计算机程序产品。这种计算机可读介质包括用于使计算机基于数据符号和导频符号中至少一个的峰均比(PAR)，确定数据符号和导频符号中至少一个的功率谱密度的代码。还包括用于使计算机基于数据符号的PAR和导频符号的PAR之间的差，动态地调整数据符号和导频符号中至少一个的功率谱密度的代码。

本发明的另一方面涉及执行指令的处理器，执行这些指令用于控制数据符号和导频符号的功率谱密度以便由无线网络中的移动台进行上行链路传输。这些指令包括基于数据符号和导频符号中至少一个的PAR，确定数据符号和导频符号中至少一个的功率谱密度。还包括基于数据符号的PAR和导频符号的PAR之间的差，动态地调整数据符号和导频符号中至少一个的功率谱密度。

要理解，上文中的概述和下文中的详述都是示例性的，并且意图提供对所要求的主题的进一步的解释。

附图说明

通过以下结合附图所述的详细描述，本发明的特征、性质和优势将变得更显而易见，其中在附图中相同的参考标号始终对应地指示，并且其中：

图1是根据本发明的某些方面的多址无线通信系统的示意图；

图2是根据本发明的某些方面的无线通信系统的元件的方框图；

图3是示出根据本发明某些方面的用于控制数据符号和导频符号的功率谱密度以便由无线网络中的移动台进行上行链路传输的方法的流程图；

图4是根据本发明的某些方面用于QPSK和16 QAM的示例性PAR(dB)的曲线图；

图5是根据本发明的某些方面用于QPSK和64 QAM的示例性PAR(dB)的曲线图；

图6是根据本发明的某些方面示出用于将数据符号和导频符号的功率谱密度的改变通知接收方的方法的流程图；

图7是根据本发明的某些方面示出用于确定数据符号和导频符号的功率谱密度是否可接受的流程图。

具体实施方式

在下文的详细描述中，为了通过对主题技术的完全理解，对众多特定细节进行了描述。但是，显而易见的是，可以在不使用这些特定细节的情况下实现这些实施例。在其它实例中，为了不模糊本主题技术，未详细示出公知的结构和技术。

本文所使用的词语“示例性的”意味着作为实例、例子、例证。本文描述成“示例性的”任何方面和设计不必是优选的或优于其它方面和设计。

现在将详细参考本主题技术的各方面，在附图中示出实例，在附图中相同标记始终表示相同的元素。

图1是根据本发明的某些方面的多址无线通信系统10的示意图。接入点100包括多组天线，其中一组天线包括104和106，另一组天线包括108和110，再一组包括112和114。在图1中，对每组天线仅示出了2个天线，但是每组天线可以利用更多或更少的天线。接入终端116与天线112和114通信，其中天线112和114在前向链路120上向接入终端116传输信息并且在反向链路118上从接入终端116接收信息。接入终端122与天线106和108通信，其中天线106和108在前向链路126上向接入终端122传输信息并且在反向链路124上从接入终端122接收信息。在FDD系统中，通信链路118、120、124和126可以为通信使用不同的频率。例如前向链路120可以使用与反向链路118(即上行链路(UL)118)所使用的频率不同的频率。

每组天线和/或将它们设计成在其中通信的区域通常被称为接入点100的扇区。在图1所示的实施例中，每组天线(例如天线112和114)被设计为在接入点100所覆盖的区域中的给定扇区中与接入终端(例如接入终端116)进行通信。

在前向链路120和126上的通信中，接入点100的发射天线利用波束形成，以便提高不同接入终端116和122前向链路的信噪比。并且，与通过单个天线向它的所有接入终端进行传输的接入点100相比，使用波束形成向其覆盖范围内随机散布的接入终端116和122进行传输的接入点100对相邻小区(未显示)中的接入终端引起的干扰更小。

接入点100可以是用于与接入终端116和122通信的固定站，并且还可以被称为节点B等等。在上行链路传输期间，接入点100可以被称为接收方。接入终端116和122还可以被称为用户设备(UE)、无线通信设备、终端、站等等。

图2是示出根据本发明某些方面的MIMO系统200中的示例性发射机系统210(又称为接入点100)和接收机系统250(又称为接入终端116和120中的至少一个)的方框图。在发射机系统210处，将多个数据流的业务数据从数据源212提供到发射(TX)数据处理器214。

在下行链路传输中，例如在各自的发射天线上传输每个数据源。TX数据处理器214基于为每个数据流所选择的特定编码方案，对每个数据流的业务数据进行格式化、编码和交织，以提供编码后的数据。

可以使用OFDM技术将每个数据流的编码后的数据与导频数据一起复用。导频数据可以是例如以已知方式处理的已知数据形式，并且可以在接收机系统使用导频数据来估计信道响应。基于为每一个数据流所选定的特定调制方案(例如BPSK、QPSK、M-PSK或M-QAM)，对该数据流的复用后的导频和编码后数据进行调制(例如符号映射)，来提供调制符号。通过处理器230所执行的指令来确定每一个数据流的数据速率、编码和调制。

然后，向TX MIMO处理器220提供所有数据流的调制符号，TX MIMO处理器220可以进一步处理这些调制符号(例如用于OFDM)。然后，TXMIMO处理器220向N_T个发射机(TMTR)222a到222t提供N_T个调制符号流。在特定实施中，TX MIMO处理器220将波束形成权应用到数据流的符号以及用于传输该符号的天线上。

每一个发射机222接收和处理各自的符号流，以便提供一个或多个模拟信号，并且进一步调节(例如放大、滤波和上变频)这些模拟信号以便提供适合于在MIMO信道上传输的已调信号。然后分别从N_T个天线224a到224t发射来自发射机222a到222t的N_T个已调信号。

在接收机系统250中，可以通过N_R个天线252a到252r接收所传输的已调信号，并且将从每一个天线252接收的信号提供给各自的接收机(RCVR)254a～254r。每一个接收机254可以调节(例如滤波、放大和下变频)各自所接收的信号，对调节后的信号进行数字化以便提供抽样，并进一步处理这些采样以便提供相应的“接收的”符号流。

然后，RX数据处理器260基于特定的接收机处理技术，从N_R个接收机254接收和处理N_R个接收的符号流，以便提供N_T个“检测到的”符号流。然后，RX数据处理器260解调、解交织和解码每一个检测到的符号流，以便恢复出这个数据流的业务数据。因此，RX数据处理器260所进行的处理与发射机系统210的TX MIMO处理器220和TX数据处理器214所进行的处理互补。

处理器270周期性地确定使用哪个预编码矩阵(将在下面讨论)。处理器270表示出反向链路消息，其中包括矩阵索引部分和秩值部分。

反向链路消息可以包括关于通信链路和/或接收数据流的各种类型的信息。然后这些反向链路消息由TX数据处理器238处理，由调制器280调制，由发射机254a到254r调节，并且将反向链路消息传输回发射机系统210，其中TX数据处理器238还从数据源236接收多个数据流的业务数据。

在发射机系统210，来自接收机系统250的已调信号由天线224接收，由接收机222调节，由解调器240解调，并且由RX数据处理器242处理，以提取由接收机系统250所传输的反向链路消息。处理器230然后确定使用哪个编码矩阵来确定波束形成权，然后处理所提取的消息。

在一个方面中，将逻辑信道分为控制信道和业务信道。逻辑控制信道包括广播控制信道(BCCH)、寻呼控制信道(PCCH)和组播控制信道(MCCH)，其中BCCH是用于广播系统控制信息的DL信道，PCCH是用于传递寻呼信息的DL信道，MCCH是点到多点DL信道，用于传输一个或多个MTCH的多媒体广播和组播服务(MBMS)调度和控制信息。一般而言，在建立RRC连接之后，仅由接收MBMS(注意：旧MCCH+MSCH)的UE使用该信道。专用控制信道(DCCH)是用于传输专用控制信息的点到点双向信道，并且由具有RRC连接的UE所使用。其中，逻辑业务信道包括专用业务信道(DTCH)和组播业务信道(MTCH)，其中，DTCH是一个UE所专用的用于传递用户信息的点到点双向信道，MTCH是用于传输业务数据的点到多点DL信道。

在一个方面中，将传输信道分为DL和UL。DL传输信道包括广播信道(BCH)、下行链路共享数据信道(DL-SDCH)和寻呼信道(PCH)，其中PCH用于支持UE功率节省(网络向UE指示DRX循环)，在整个小区上广播并且映射到PHY资源，其中PHY资源可用于其它控制/业务信道。UL传输信道包括随机接入信道(RACH)、请求信道(REQCH)、上行链路共享数据信道(UL-SDCH)和多个PHY信道。PHY信道包括一组DL信道和UL信道。

根据某些方面，DL PHY信道包括：公共导频信道(CPICH)、同步信道(SCH)、公共控制信道(CCCH)、共享DL控制信道(SDCCH)、组播控制信道(MCCH)、共享UL分配信道(SUACH)、确认信道(ACKCH)、DL物理共享数据信道(DL-PSDCH)、UL功率控制信道(UPCCH)、寻呼指示符信道(PICH)和负荷指示符信道(LICH)。然而，DL PHY不限于任何具体配置。

根据某些方面，UL PHY信道包括：物理随机接入信道(PRACH)、信道质量指示符信道(CQICH)、确认信道(ACKCH)、天线子集指示符信道(ASICH)、共享请求信道(SREQCH)、UL物理共享数据信道(UL-PSDCH)和宽带导频信道(BPICH)。然而，DL PHY不限于任何具体配置。

图3是示出根据本发明某些方面的用于控制数据符号和导频符号的功率谱密度以便由无线网络中的移动台116或122进行上行链路传输的方法的流程图。本发明涉及E-UTRA UL传输，然而，要注意，可以用任意UL传输来提供所要求的特征。由于LFDM的峰均比(PAR)优势，可以将LFDM选作传输波形。根据E-UTRA规范，QPSK和16QAM是数据传输的基线调制方案。然而另外，对于具有高信噪比(SNR)的用户可以采用64QAM。例如可以将诸如Zadoff-Chu序列的恒包络序列选作导频序列。根据某些方面，在每个子帧中的TDM中传输导频和数据，其中导频一般占用2个短LFDM符号并且数据占用6个长LFDM符号。当然，本发明不限于上述配置，并且本领域的技术人员将会认识到可以实现各种技术。

在步骤300，例如根据接入终端116所使用的具体传输方案，接入终端116基于数据符号的峰均比(PAR)确定数据符号和导频符号中至少一个的功率谱密度。确定功率谱密度，使得功率谱密度在无线通信系统10的功率放大器的线性区所定义的最大功率之内。因此，接入终端116之中的可调数字增益单元(未显示)降低数据符号的功率谱密度，以使得，例如功率放大器的最大功率(在该线性区之内)和数据符号的功率谱密度之间的差至少是数据符号的PAR。

过程从步骤300前进到步骤310，在步骤310，基于数据符号的PAR和导频符号的PAR之间的差，动态地调整数据符号和导频符号中至少一个的功率谱密度。对于导频符号，如果使用诸如Zadoff-Chu序列的多相序列，那么导频序列在时间上将具有恒包络。结果，导频符号的PAR是0dB。因此，在这种情况下，由于Zadoff-Chu序列的恒包络特性，功率放大器的回退(back-off)要宽松得多。可调数字增益单元可以增加导频符号的功率谱密度，增加量为数据符号的PAR和导频符号的PAR之间的差，使得导频符号的功率谱密度也在功率放大器的线性区之内。例如如果导频符号脉冲串的所传输的功率谱密度增加4～5dB，会显著地改善靠近无线网络覆盖区边缘，裕度受限的用户的信道估计，这样能够得到更高的系统覆盖和总扇区吞吐量。

例如基于各自的调制方案，从接入终端116的存储器272之中的查找表获得数据符号的PAR。图4示出根据本发明的某些方面用于QPSK和16QAM的示例性PAR(dB)曲线图。参考标号400、410、420、430和440分别显示了用于LFDM-16QAM、LFDM-QPSK、LFDM-置换、OFDM-16QAM和OFDM-QPSK的PAR曲线图。图5是根据本发明的某些方面用于QPSK和64QAM的示例性PAR(dB)的曲线图。参考标号500、510、520、530和540分别显示了用于LFDM-64QAM、LFDM-QPSK、LFDM-置换、OFDM-64QAM和OFDM-QPSK的PAR曲线图。

例如如图4和5所示，对于SIMO用户：QPSK时，在1％处，QPSK的PAR是4.5dB(参考标号410)；16QAM时，在1％处，16QAM的PAR是5.1dB(参考标号400)；64QAM时，在1％处，64QAM的PAR是5.3dB(参考标号500)。对于MIMO用户：如果没有将置换应用于多个天线流，则QPSK和16QAM的PAR保持相同；并且如果将天线置换应用于QPSK和16QAM的流，则PAR是4.8dB。接入终端116具有PAR曲线图所提供的这些值的先验知识，并且将各自的PAR值存储在查找表中。使用这些PAR值，处理器270使用上述过程来确定数据和导频符号的功率谱密度的改变。

例如使用E-UTRAUL传输，一般可以考虑两种不同的UL算法。第一，根据一个方面，在每个1ms的传输终端标识(TTI)中可以有4个短TDM导频脉冲串和12个长TDM数据脉冲串。使用该配置，在该TTI中可以将导频和数据符号的功率谱密度调整8次。第二，根据一个方面，在每个1ms的TTI中可以有2个长TDM导频脉冲串和12个长TDM数据脉冲串。使用该配置，在该TTI中导频和数据符号的功率谱密度只能调整4次。当然，这些UL算法仅作为实例，可以使用任何其它方法。

根据某些方面，过程从步骤310前进到步骤320，在步骤320，将数据符号和导频符号的功率谱密度的改变通知接收方(例如接入点100)。根据参考信号的功率谱密度等级和关于参考信号功率谱密度的增量功率谱密度调整(即，功率谱密度改变)，计算导频和数据符号的发射功率谱密度。因此，接入终端11能够知道接入点100所使用的参考符号的功率谱密度。

图6是示出根据本发明某些方面的用于将数据符号和导频符号的功率谱密度的改变通知(如图3中的参考标号所述)接入点100的方法的流程图。在步骤600，接入终端166中的处理器270确定接入点100所使用的参考信号的功率谱密度。根据某些方面，存在用于参考信号的两个潜在候选项：CQI信道和宽带导频，其中CQI信道每隔2ms传输一次，并且QPSK调制用于该CQI信道，宽带导频每隔10ms传输一次。可以将诸如Zadoff-Chu序列的恒包络序列选作宽带导频序列。当然，本发明不限于这两个候选参考信号，可以用其它参考信号来实现所要求的特征。当接入终端116知道精确的参考信号时，就知道它的功率谱密度，因为功率谱密度是存储在存储器272中的。

为了确定参考信号的功率谱密度，接入终端116首先确定接入点100使用了哪个参考信号。例如在整个无线网络中，参考信号可以保持一致，并且因此，接入终端116一直知道参考信号的规格。又比如，如果CQI和宽带导频这两者用作参考信号，但是对于扇区中的所有接入终端116都这样，那么可以在BCH中广播参考信号的类型。又比如，如果CQI和宽带导频这两者用作给定扇区中不同接入终端116的参考信号(例如取决于用户速度使用不同的参考信号)，那么通过L3信令来执行参考信号的类型。

该过程从步骤600前进到步骤610，在步骤610，计算数据符号和导频符号的功率谱密度的相应改变。基于导频符号的功率谱密度和参考信号的功率谱密度之间的差来确定导频符号的功率谱密度的改变，并且基于数据符合的功率谱密度和参考信号的功率谱密度之间的差来确定数据符号的功率谱密度的改变。

该过程从步骤610前进到步骤620，在步骤620，将所计算数据符号和导频符号的功率谱密度的相应改变传输到接入点100。

回到图3，该过程从步骤320前进到步骤330，在步骤330，向接入点100传输数据符号和导频符号。

图7是根据本发明的某些方面示出的用于确定数据符号和导频符号的功率谱密度是否可接受的流程图。在将数据符号和导频符号的功率谱密度的改变通知接入点100(如图3的参考标号320所述)之后，过程前进到步骤325，在步骤325，接入点100确定数据符号和导频符号的功率谱密度是否可接受。用于确定数据符号和导频符号是不是可以接受的标准可以包括：总发射功率不超过接入终端116需求所设置的预定值，或者工作区维持在功率放大器线性工作区之内。

如果调整后的数据符号和导频符号的功率谱密度是可接受的，那么过程前进到步骤330，并且如上所述向接入点100传输导频和数据符号。如果接入点100确定该功率谱密度是不可接受的，那么过程返回步骤300，在步骤300，确定数据符号的新的功率谱密度，并且图3的过程如上所述继续前进。

虽然上述实例是基于确定数据符号的功率谱密度并且基于导频和数据符号的PAR之间的差动态地调整导频符号的功率谱密度，本领域的熟练技术人员将认识到反之亦然。即，可以确定导频符号的功率谱密度，并且通过基于导频和数据符号的PAR之间的差动态地调整数据符号的功率谱密度。

对于E-UTRAUL传输，通过边缘用户确定网络覆盖，该边缘用户以峰值功率进行发射仍然不能闭合链路。对于这些低SNR的用户，信道估计对链路性能具有决定性的影响。

调整导频符号的所传输的功率谱密度的额外自由度使边缘用户有可能激增T2P，而不好破坏功率放大器的回退约束。例如通过利用为导频所选的Zadoff-Chu序列的PAR优势，可以进一步增加导频功率谱密度，使得数据和导频完全利用功率放大器。增强的信道估计能够帮助边缘用户实现更好的链路效率并且增大覆盖范围。

应该理解，本文所公开的过程中的步骤的任意特定次序或层次只是示例性方法的一个例子。应该理解，根据设计偏好，在保持不超出本公开的范围的情况下，可以对过程中的步骤的特定次序或层次进行重新排列。相应的方法权利要求呈现了示例性次序中各种步骤的要素，但并不限制于呈现出的特定次序或层次。

本领域熟练技术人员应当理解，信息和信号可以使用多种不同的技术和方法来表示。例如在整个说明书中提及的数据、指令、命令、信息、信号、比特、符号和码片可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。

本领域技术人员还应当明白，结合本申请的实施例描述的各种示例性的逻辑框、模块、处理器、方法、电路和算法步骤中的任意一个可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的可交换性，上文对各种示例性的部件、方框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了总体描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。本领域熟练技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本发明的保护范围。

可以用通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其它可编程逻辑设备、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或用于执行本文所述的功能任意组合来实现或执行结合本申请的实施例所描述的各种示例性的逻辑框图、模块和电路。通用处理器可以是微处理器，可替换地，通用处理器也可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器或者状态机。处理器也可以实现为计算设备的组合，例如DSP和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与DSP内核的结合，或者任何其它此种结构。

结合本申请的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块和其他数据可以位于诸如RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD～ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质的数据存储器中。一种示例性的存储介质处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。可替换地，存储介质可以与处理器相集成。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。可替换地，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。

通过了本公开的以上描述以使得本领域的任意熟练技术任意能够实施或使用本公开。本领域的熟练技术人员可以容易地想到对于这些实例的各种修改，并且在不脱离本发明所公开的发明性的概念的前提下，本文所定义的通用原理可以适用于其它实例。因此，本公开的范围并非意图限于本文所示的实例，而是要符合与此处公开的原理和新颖性特征相一致的最宽范围。