CN108781150A - 控制自适应参考信号模式 - Google Patents

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CN108781150A CN201780013779.2A CN201780013779A CN108781150A CN 108781150 A CN108781150 A CN 108781150A CN 201780013779 A CN201780013779 A CN 201780013779A CN 108781150 A CN108781150 A CN 108781150A
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Abstract

无线通信网络中的基站被配置为发送包括多个数据单元的信号，并且选择包括参考信号120的分布模式的信号配置以便发送，参考信号120以预定密度以预定模式布置在数据单元中。信号配置还包括指示参考信号密度和分布的控制数据110。移动终端使用控制数据110来识别移动终端工作或将要切换到的基站使用的参考信号密度和分布，使得移动终端可以识别哪些符号120适于估计信道特性。通过使符号密度适应局部环境(特别是多普勒扩展的可能性)，可以获得基站的更可靠获取。在实施方式中，因为远离控制块110的子载波102不太可能由密度可能降低的环境中的移动终端使用，所以在这些子载波中降低符号密度。

Description

控制自适应参考信号模式
本发明涉及具有通常安装在建筑物内部的多个小小区(诸如毫微微小区)的蜂窝无线电***的操作，在这些建筑物中，不期望基站(eNodeB)与用户终端之间的距离大于大约100m，并且不期望用户终端的最大速度大于大约30km/hr。
在“长期演进”(LTE)标准中，基站不断地广播参考信号(还被称为导频信号)。接收信号的用户终端使用信号来评估下行链路信道的特性。LTE***使用从不同天线端口发送并且执行不同任务的不同种类的参考信号。这些信号包括小区特定参考信号(或公共参考信号)、用户终端特定参考信号(或解调参考信号)、定位参考符号以及信道状态参考信号。
用户终端估计下行链路信道特性以便在解调数据符号之前执行均衡。如果UE移动，则将存在如下的时域和频域效应：
-时域效应由多路径反射引起，借此反射引起信号的振幅和相位的干扰。这种反射来自靠近UE和更远离UE的表面，并且反射信号的到达时间差通常随着高eNodeB发送功率和eNodeB与UE之间的更长距离而增大。
-频域效应由多普勒频移引起，借此，所接收信号在eNodeB处的频率在UE从eNodeB离开时下移并且在UE朝向eNodeB移动时上移。
多路径反射和多普勒效应的该组合产生被称为多普勒扩展的效应。所以UE可以校正这些损害，基站以规则时间间隔(通常为0.5ms)和遍布发送带宽的频率间隔(通常为100kHz)重复参考信号，以允许UE检测足够参考信号来重构信道。参考信号可以被认为在时域和频域这两者中对信道采样。用户终端使用参考信号的标准特性来计算应该应用于每个非参考符号的振幅和相位校正，并且它在参考信号之间进行插值，作为计算的一部分。
标准LTE参考信号模式适于宏蜂窝***，在这些宏蜂窝***中，UE可以从许多公里远接收反射(3km往返具有近似1毫秒的延迟)，并且还重建信道的时域方面，并且UE可以以300km/hr行进并且还重建信道的频域方面。参考信号在所有时间被发送，并且包括基站的最大输出功率的大约七分之一。
对于小小区，诸如室内毫微微小区，用户终端的范围和速度这两者远远更小。因此，可以以非常少数量的采样或参考信号在时域和频域这两者中重构信道，这降低基站的功率要求，并且增大减轻参考信号污染的范围，因为每个基站将使用更少频谱用于其参考信号。
显著省电和效率提高可以通过使参考符号密度以此方式动态地适应来实现。然而，为了高效地进行这一点，基站需要能够确定什么参考信号密度是适当的。确定合适参考信号密度的一个因素可以是移动终端在获取由基站发送的信道时经历的困难。
而且，移动终端将需要能够识别它们工作或将要切换到的基站使用什么参考信号密度和分布，使得移动终端不尝试从当前使用的分布中未分配给参考符号的符号来估计信道。
根据本发明，提供了一种控制无线通信网络中的基站的方法，其中，基站被配置为发送信号，该信号包括多个数据单元，该方法包括以下步骤：从包括控制数据的多个信号配置选择用于发送的信号配置，该控制数据被包含在提供用于信号的特征化参数的数据帧的主信息块内，
-各个配置包括布置在数据单元中的具有相应密度的参考信号的相应分布模式，
-其中，参考符号分布模式在远离主信息块的数据帧的区域中密度不同，但在邻近主信息块的数据帧的区域中类似，
-并且其中，主信息块包括指示参考信号密度和分布的控制数据。
本发明还提供了一种控制无线通信网络中的移动终端的方法，其中，移动终端被配置为接收并且响应由基站发送的信号，该信号包括多个数据单元，该方法包括以下步骤：
-接收根据包含主信息块的第一协议配置的信号，主信息块包括指示数据单元中的参考信号的配置的控制数据，
-解释控制数据以识别所接收信号中的配置，
-从密度和分布数据识别信号中的参考信号，
-根据如此识别的参考信号执行信道估计过程，各个配置包括被布置在数据单元中的具有相应密度的参考信号的相应分布模式，其中，参考符号分布模式在远离主信息块的数据帧的区域中密度不同，但是在邻近主信息块的数据帧的区域中类似。
本发明还扩展到一种计算机程序元件，该计算机程序元件包括计算机程序代码，该计算机程序代码在被加载到计算机***并在其上执行时，使得计算机执行以上指定的方法的步骤，而且扩展到被配置为执行这种方法的设备。
根据另一个方面，本发明提供了一种无线通信基站，该无线通信基站被配置为发送包括多个数据单元的信号，基站包括：密度选择处理器，该密度选择处理器用于选择发送中的数据单元包含参考信号的密度；和信号生成处理器，该信号生成处理器用于编辑包括控制数据的用于发送的信号，该控制数据被包含在提供用于该信号的特征化参数的数据帧的主信息块内，特征化参数包括指示数据单元中的参考信号的配置的控制数据，
各个配置包括布置在数据单元中的具有相应密度的参考信号的相应分布模式，
其中，参考符号分布模式在远离主信息块的数据帧的区域中密度不同，但是在邻近主信息块的数据帧的区域中类似。
根据另一方面，本发明提供了一种移动通信终端，该移动通信终端被布置为接收并且响应由基站发送的信号，该信号包括多个数据单元，移动通信终端包括：
-用于从基站发送的信号的接收器，该信号根据包含主信息块的第一协议来配置，该主信息块包括指示数据单元中的参考信号的分布密度的控制数据，
-信道估计功能，该信道估计功能用于解释信号中的控制数据，以识别所接收信号中的参考信号密度和分布，并且使用参考信号来测量发送的特性，
参考信号分布在远离主信息块的数据帧的区域中密度不同，但是在邻近主信息块的数据帧的区域中类似。
控制数据可以被包含在数据帧的主信息块内，该主信息块特征化信号并且在用于邻近主信息块的数据帧的区域中的各个分布模式中使用同一参考信号分布，并且控制数据在远离主信息块的数据帧的区域中在分布模式之间变化，用户终端可以通过参考MIB附近的标准化格式来容易地识别在信号的外部中使用的模式。
现在将用示例的方式并且参照附图来描述本发明的实施方式，附图中：
图1是例示了在执行本发明的该实施方式时协作的物理元件的示意图。
图2是在根据3GPP标准的TS36.331版本13的章节5.2的LTE帧中包含主信息块(MIB)的物理广播信道中的同步信号的例示。
图3A、图3B以及图3C是例示了不同密度的参考信号的图1所描绘的帧的一部分的放大视图。
图4是描绘了配置参考信号密度的处理的流程图。
图1描绘了在本实施方式中协作的物理组件中可操作的功能元件。将理解，功能元件可以在物理装置中以软件或固件具体实现，并且各种功能可以与彼此或与此处未描绘的其它功能共享物理元件。
用户终端20与基站(eNodeB)21无线通信，该基站在网络管理***22的控制下。将理解，在典型***中，若干基站将由网络管理器管理，并且若干用户终端可以与各个基站通信。图1中仅描绘了与该实施方式的操作相关的功能：还将存在诸如功率管理、编码和解码、通话记录以及用户终端中的用户接口的标准功能。
用户终端功能包括RF接口200，借助该RF接口，终端与基站(诸如21处描绘的基站)通信。终端的功能包括同步模块201，该同步模块监视从基站21通过RF接口200接收的发送以检测同步数据，并且控制从用户终端的发送，使得它们与基站的操作同步。还存在信道估计功能202，该信道估计功能监视从基站21通过RF接口200接收的参考信号和控制信号，以便确定诸如信号质量、多普勒频移等的特性。这种分析的结果由报告生成功能203使用以生成用于经由RF接口200发送到基站21的报告。另外，提供物理小区ID干扰检查功能204，该物理小区ID干扰检查功能还向报告功能203提供输入。
基站21还包括RF接口210，该RF接口与用户终端(诸如20处描绘的用户终端)通信。有助于该实施方式的操作的功能组件包括位置报告***211，该位置报告***与网络管理***22协作，以确定基站特别是相对于其它基站的物理位置。报告***可以使用像GPS的绝对位置测量***、还有诸如其它基站的其它无线发送器的检测以及例如可以指示基站处于移动车辆中的移动检测器。
基站包括信号质量报告功能212，该信号质量报告功能与协作移动站(例如，20)中的信道估计功能202协作以用于确定切换决策、适当带宽和误差检查模式的选择等。信号质量报告功能还向网络管理器22提供输出。
基站21的另外功能是密度调节控制214。基站21可以响应于信号质量报告212自主控制这一点，或者它可以受从网络管理器22的密度调节功能221接收的指令控制。密度调节控制***具体通过向用户终端20给出与要在发送中使用的参考符号的密度有关的指令来控制信号生成***213。信号生成***213首先响应该输入，以生成期望密度的参考符号，其次在主信息块(MIB)中包括指示使用什么密度的控制信号。
网络管理***22包括网络拓扑的储存器220。这可以对于计划网络改变(诸如新固定基站的建立或信道分配的改变)被手动维持。然而，因为用户连接和断开不在网络运营商的直接控制下的便携式基站(毫微微小区)，并且因为在诸如火车的移动车辆上的基站相对于固定网络移动，所以现代网络包括大量非结构化改变。因此，拓扑储存器220还使用从这种基站21的位置报告***211接收的用户报告来更新拓扑记录。
网络管理***还包括密度调节功能221，该密度调节功能从各种基站接收信号质量和干扰报告，并且在需要改变参考符号密度时向它们的密度调节功能214返回指令。
图2例示了典型LTE数据帧。横轴上表示时间，并且纵轴上表示频率。在频域中，帧具有被分成十五个资源块(RB)的3MHz的带宽，每个资源块包含十二个子载波。在时域中，帧具有被分成十个子帧的10ms的持续时间，每个子帧包含两个时隙(因此总共二十个时隙)，每个子帧包含七个符号。主信息块110包含定义信道的数据，特别是物理小区ID(PCI)。该块110在第二时隙的一部分上占据七个资源块(被标记为101)的一部分。图1的插图更详细地描绘了该块。
同步符号111、112在与MIB相同的资源块中出现在第一和第十一时隙中。
参考信号以规则模式分布在帧上，通常每个资源块中每个时隙中两个参考信号。参考信号在图2中被示出为实心元素(120处指示它们中的三个)，这些元素在频率轴(纵向)上每第七个符号出现一次，并且在时间轴上交替地在每第三个和第四个符号出现一次(即，符号1、4、8、11、15等)。将看到，该模式贯穿帧继续，包括在另外被MIB占据的块110内。
图3A是包括MIB 110的一部分和同步符号111的被标记为100的图1的区域的放大图。图3B和图3C描绘了已经减小参考信号的密度的修改块的对应区域。在图3B中，参考信号已经被减少25％，并且在图3C中，它们已经被减少75％。在这两种情况下，密度的减小仅发生在离中心频率最远的资源块(频带)中。最靠近中心频率的块101包含MIB 110，并且该区域中的参考符号被要求用于UE按它可以解码MIB的顺序估计信道。因为可以从不同部分服务不同UE，所以参考符号密度不需要跨非中心符号区域102是均匀的。如图3B和图3C描绘的，在更远离MIB的子载波中进一步减小密度。
设想参考信号的一些模式(例如标准(最大)当前密度的1/2、1/10、1/20、1/100)将可用，并且信令协议被开发为识别由用户终端将操作的基站当前使用的模式。在该实施方式中，MIB包含通知终端它是否正在使用小区特定或其它参考信号的稀疏集或全集的消息。如在LTE标准(3GPP TS36.331版本13的章节5.2)中定义的MIB具有十个备用位。四个模式(包括标准密度)可以由MIB中的两个二进制数字来表示。第三数字将允许多达八个模式。
参照图1和图4，处理如下操作：
在用户终端20与基站21同步(步骤50)时，为了推断物理小区ID(PCI)，同步功能201锁定到由基站发送的主和辅助同步信号(111、112)。之后，因为可以使用PCI解扰小区特定参考信号120，所以用户终端可以使用这些参考信号。将参考符号解扰以便发送的原因是使得UE即使在两个小区之间的交叠区域中也可以辨别小区特定参考信号(倘若PCI不同)。
用户终端然后在广播信道(BCH)上的主信息块(MIB)的区域中执行信道估计202(步骤51)。MIB承载与由信道使用的带宽有关的信息，并且该信息被终端读取。在该实施方式中，MIB包括信号密度的指示符，并且信道估计功能202读取该指示符。从所指示的密度，信道估计功能202可以确定帧中的哪些符号可以用作参考符号(步骤52)。将理解，因为符号位置在一些密度模式中可以用作参考符号，而在其它密度模式中不用作参考符号，所以移动终端必须识别哪种模式被使用以确定将在哪里找到参考符号。
可以一起或组合地使用若干机制来设置所需密度，并且这些机制是本申请和申请人的两个共同未决国际申请的主题，本申请和这两个共同未决申请分别要求英国申请号1603504.0和1603506.5以及分别要求欧洲申请号16157949.5和16157950.3的优先权，这些申请都与本申请同时提交。
参考符号密度可以受基站21中的密度调节功能214控制，该基站响应于信号质量测量212来控制信号生成功能213，该信号生成功能生成要通过RF接口210发送的数据帧。特别是，密度调节功能214指示信号生成***213在哪里放置参考符号并且应用MIB中的所要求控制信号来指示使用的密度。
网络管理***22中的密度调节功能221可以通过响应于与部署拓扑有关的数据220以及从与无线电环境有关的基站信号质量监视***212发送的报告行动来提供比在每个基站自主行动时可以进行的控制更协调的控制(步骤56)。可以使用报告功能211或在拓扑例如由小区的添加或去除而改变时由人工干预不时地更新拓扑数据220(步骤570)。
无线环境监视功能212监视通过RF接口210接收的信号，并且向网络管理***22中的密度调节功能221报告质量的变化。网络管理器22定期查询无线电环境数据库220，并且选择合适参考信号密度(步骤57)。改变可以由小区位置数据库或由移动管理实体(MME)识别的拓扑的改变来触发。这种变化将包括小区的添加或去除，不管是由装置的物理移动还是通过接通或断开装置来进行。如已经讨论的，在期望多普勒扩展的情况下需要更高密度，以确保移动终端可以锁定到它们中的一个上。特别是，在基站宽广地隔开和/或在室外位置中的情况下，可能存在更多长路径反射和快速移动的移动终端，这些终端可以分别有助于时间和频率中的信道扩展效应。
将由网络管理***中的密度调节功能221选择的参考符号密度的改变(步骤57)作为指令发送到基站(步骤58)，在该基站中，指令由密度调节功能214用于控制生成将通过RF接口210发送的数据帧的信号生成功能213。特别是，密度调节功能214指示信号生成***213在哪里放置参考符号并应用MIB中的所需控制信号来指示使用的密度。
由终端与网络之间的协作来操作另一个机制(步骤53至步骤56)。在用户终端20中的信道估计***202本身能够通过比较关于RSRP和RSRQ的BLER来检测它何时不能足够准确地估计信道时，可以触发使用该机制的改变。
例如通过检测不能充分估计信道(这可以由终端本身或由网络测量)来监视终端性能(步骤53)。在所接收信号足够强以给出远远更低BLER时，UE或网络可以检测UE何时不能足够准确地估计信道的一种方式是高级块误码率(BLER)。RSRP和RSRQ测量健康时的高BLER的征兆可以指示参考信号的不足密度。
如果误码率良好地在可接受限值内，则可以降低符号密度(步骤555)。如果UE未能估计信道，则可以采取补救行动，但需要识别原因来确定要采取的适当行动。特别是，PCI冲突可能在交叠小区具有相同PCI(物理小区身份)时发生，并且这还可以是高BLER的原因，因为它由于参考信号由使用同一PCI的另一个信号加扰而将损害UE适当地估计信道。在该实施方式中，如果已经识别出高误码率(步骤54)，则***在基站被重新配置以提高参考信号密度(步骤56)之前，检查出身份冲突不是原因(步骤55)。如果识别出物理小区身份冲突，则调用自组织网络(SON)处理(步骤560)来发起对识别码的改变，并且重复监视处理53。
将注意，如果PCI冲突是原因，则提高参考符号的密度将很可能增加这种冲突的数量，从而加剧问题。因此，期望在提高参考符号密度之前，确定PCI冲突是否是原因。
在没有任何PCI损害报告时，报告生成器203借助RF接口200、210向信号质量报告生成器212发送报告，这允许基站21向网络管理器22报告应尝试密度的提高(步骤56)。网络管理器的密度调节管理***221然后可以选择合适参考信号密度(步骤57)。
在网络管理器确定需要参考信号密度的改变(步骤57)时，网络管理器向基站21传递指令(步骤58)，这使得其密度调节管理***214根据预定模式减少由信号生成***213生成的参考信号的数量，并且使得信号生成***213将MIB 110修改为指示现在使用的参考信号的模式(步骤58)。连接到基站21的各个用户终端20中的信道估计***202定期读取MIB，因此将识别经修订参考信号模式(步骤59)，并且从当前使用的模式读取参考信号(步骤52)。
改变信号密度的处理当然可逆，因为网络拓扑或信道估计值的改变指示密度的增大对维持信号质量是必要的，或者可以在没有信号质量的不可接受损害的情况下实现密度的降低。

Claims (6)

1.一种无线通信基站，所述无线通信基站被配置为发送包括多个数据单元的信号，所述基站包括：密度选择处理器，所述密度选择处理器用于选择发送中的数据单元包含参考信号的密度；和信号生成处理器，所述信号生成处理器用于编辑包括控制数据的用于发送的信号，所述控制数据被包含在提供所述信号的特征化参数的数据帧的主信息块内，所述特征化参数包括指示所述数据单元中的参考信号的配置的控制数据，
各个配置包括布置在所述数据单元中并且具有相应密度的参考信号的相应分布模式，
其中，所述参考符号分布模式在远离所述主信息块的所述数据帧的区域中密度不同，但是在邻近所述主信息块的所述数据帧的区域中类似。
2.根据权利要求1所述的无线通信基站，其中，所述参考信号分布在邻近所述主信息块的数据帧的区域中大致相同，并且在远离所述主信息块的所述数据帧的区域中在所述分布模式之间变化。
3.一种移动通信终端，所述移动通信终端被布置为接收并且响应由基站发送的信号，所述信号包括多个数据单元，所述移动通信终端包括：
-用于接收从基站发送的信号的接收器，所述信号是根据包含主信息块的第一协议来配置的，所述主信息块包括指示所述数据单元中的参考信号的分布密度的控制数据，
-信道估计功能，所述信道估计功能用于解释所述信号中的所述控制数据，以识别所接收信号中的参考信号的密度和分布，并且使用所述参考信号来测量发送的特性，
所述参考信号的分布在远离所述主信息块的所述数据帧的区域中密度不同，但是在邻近所述主信息块的所述数据帧的区域中类似。
4.一种控制无线通信网络中的基站的方法，其中，所述基站被配置为发送信号，所述信号包括多个数据单元，所述方法包括以下步骤：从包括控制数据的多个信号配置中选择用于发送的信号配置，所述控制数据被包含在提供所述信号的特征化参数的数据帧的主信息块内，
-各个配置包括布置在所述数据单元中并且具有相应密度的参考信号的相应分布模式，
-其中，所述参考符号分布模式在远离所述主信息块的所述数据帧的区域中密度不同，但是在邻近所述主信息块的所述数据帧的区域中类似，
-并且其中，所述主信息块包括指示所述参考信号的密度和分布的控制数据。
5.一种控制无线通信网络中的移动终端的方法，其中，所述移动终端被配置为接收并且响应由基站发送的信号，所述信号包括多个数据单元，所述方法包括以下步骤：
-接收根据包含主信息块的第一协议配置的信号，所述主信息块包括指示所述数据单元中的参考信号的配置的控制数据，
-解释所述控制数据，以识别所接收信号中的所述配置，
-根据所述密度和分布数据识别所述信号中的所述参考信号，
-根据所识别的所述参考信号执行信道估计过程，
各个配置包括被布置在所述数据单元中并且具有相应密度的参考信号的相应分布模式，其中，所述参考符号分布模式在远离所述主信息块的所述数据帧的区域中密度不同，但是在邻近所述主信息块的所述数据帧的区域中类似。
6.一种计算机程序元件，所述计算机程序元件包括计算机程序代码，所述计算机程序代码在被加载到计算机***中并且在所述计算机***上执行时，使得所述计算机执行根据权利要求4或权利要求5所述的方法的步骤。
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