CN1977470B - 确定要从发送站向接收站发送的信号的发送功率值的方法以及设备 - Google Patents

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Abstract

在一种用于确定要从发送站(NodeB)向接收站(UE)发送的信号(S1，S2，S3)的发送功率值的方法中，在发送机侧针对第一发送功率值估计接收站(UE)的预测的第一接收功率值(P1，P2，P3)在预先给定的接收功率区间(I1，I2，I3)中的位置。根据本发明，在发送机侧如此来确定要用于发送的第二发送功率值，使得在采用该第二发送功率值时预测的第二接收功率值(P1′，P2′，P3′)比预测的第一接收功率值(P1，P2，P3)更接近预先给定的接收功率区间(I1，I2，I3)的中心。

Description

确定要从发送站向接收站发送的信号的发送功率值的方法以及设备
本发明涉及一种用于确定要从发送站向接收站发送的信号的发送功率值的方法以及一种相应的设备。
在无线电通信***的无线电资源管理中的最重要的技术之一是传输技术与所采用的无线电信道的当前传输条件的适配。在专业领域中为此采用英语概念“Link Adaptation(链路适配)”。链路适配尤其能够实现依赖于无线电信道的当前传输条件的数据吞吐量的最大化。链路适配例如是针对HiperLAN(高性能无线电局域网)和针对HSDPA(高速下行链路分组接入)来标准化的，并且例如通过用于无线电传输的调制格式或编码速率的适配来实现。
在OFDM***(OFDM：正交频分复用)中，从发送站向接收站传输符号。每个符号由多个分别通过子载波传输的信号所组成。子载波相互正交，并采用不同的载频，使得在依赖于频率的传输信道中可能出现各个子载波的不同的传输条件。由于传输信道的这种频率依赖性，所以必须针对每一个子载波单独地执行链路适配。为此，在发送站中需要了解每个单个子载波的传输信道的状态(CSI：信道状态信息)。在TDD***(TDD：时分双工)中，发送站、例如基站例如通过在上行方向(UL：上行链路)上的、即从接收站至发送站的传输信道的信道估计获得信道状态信息。在FDD***(FDD：频分双工)中，将与上行方向上的频率不同的频率用于在下行方向(DL：下行链路)上的、即从发送站至接收站的传输。因此发送站需要接收站的关于由接收站所确定的传输信道性能的回答信号。借助存在于发送站中的各个子载波的信道状态信息，例如可以根据当前信道条件为每一个子载波单独地选择用于要发送的信号的调制方法。
为了接收站在接收子载波的信号时将符合子载波的调制方法用于这些信号中的每一个，必须由发送站将关于调制方法的信息直接或间接地传送到接收站上。在此情况下，直接的通知意味着，发送站明确地将用于每个子载波的调制方式用信令通知接收站。如果存在大量的子载波和在时间上快速变化的传输条件，这则是特别不利的。在此情况下会产生极其高的信令负荷。另一种可能性在于所谓的盲目检测方案，其中由接收站针对各个子载波估计所采用的调制方法。这例如通过以下方式来实现，即规定接收功率区间，给这些接收功率区间分别分配确定的调制方法，并且这些接收功率区间对于发送站和接收站来说都是事先已知的。发送站根据其已知的各个传输条件针对每个子载波估计接收站的相应的接收功率，并且为了随后的传输分别选择被分配给所估计的相应接收功率值所位于的接收功率区间的调制方法。接收站测量在子载波上所接收的信号的接收功率，并且分别将解调方法用于该信号的解调，其中该解调方法对应于分别所测量的接收功率所位于的相应接收功率区间的调制方法。
在接收站选择解调方法时的差错可能由于以下原因而产生，即由发送站所估计的接收功率位于不同于由接收站实际测量的接收功率的接收功率区间中。这例如出现在当从发送站向接收站传输时存在着与由发送站根据其已知的传输条件所假设的传输条件不同的传输条件时。
因此，本发明所基于的任务在于，说明一种有利的用于确定要从发送站向接收站发送的信号的发送功率值的方法以及一种相应的设备，借助该设备使接收站能够以相对于已知方法降低的差错概率确定由发送站所采用的调制方法。
该任务利用根据独立权利要求的方法以及设备来解决。
本发明的有利的扩展方案和改进方案是从属权利要求的主题。
在用于确定要从发送站向接收站发送的信号的发送功率值的本发明方法中，在发送机侧针对第一发送功率值估计接收站的预测的第一接收功率值在预先给定的接收功率区间中的位置。根据本发明，在发送机侧如此来确定要用于发送的第二发送功率值，使得在采用该第二发送功率值时预测的第二接收功率值比预测的第一接收功率值更接近预先给定的接收功率区间的中心。
通过本发明来实现降低由接收站实际测量的接收功率值位于与由发送站根据估计所确定的接收功率区间不同的接收功率区间中的概率。如果接收站应该例如根据借助所测量的接收功率值所确定的预先给定的接收功率区间执行不同的措施，则通过本发明提高了执行被分配给由发送站根据估计所确定的接收功率区间的那个措施的概率。这样的措施例如应被理解为接收站的每一种形式的控制，只有当由发送站所估计的接收功率区间与由接收站所确定的接收功率区间一致时，该形式的控制才应实现和/或才达到所希望的效果。
在预测的第一接收功率值在预先给定的接收功率区间中的位置的估计不仅可以被理解为第一接收功率值的具体数值的估计，也可以被理解为第一接收功率值相对于预先给定的接收功率区间的区间界限的相对位置的估计。在后者情况下，不需要了解第一接收功率值的具体数值。
特别有利的是，在发送机侧根据在发送机侧针对第一发送功率值所估计的预测的第一接收功率值位于至少两个预先给定的接收功率区间中的哪一个中来选择用于发送信号的调制方式。接收站可以通过本发明借助所测量的接收功率以较小的差错概率来确定由发送站所估计的接收功率区间并且选择被分配给该接收功率区间的那种调制方式。关于接收功率区间向调制方式的分配的相应的表格例如不仅被存储在发送站中，而且也被存储在接收站中。
在本发明的一种改进方案中，在发送机侧如此来确定要用于发送的第二发送功率值，使得在采用该第二发送功率值时预测的第二接收功率的值基本上位于预先给定的接收功率区间的中心。以此方式使预测的第二接收功率值到相应的预先给定的接收功率区间的上限和下限的距离都最大化。通过本发明的这种改进方案，使接收站例如由于变化的传输条件或由于测量误差而确定与由发送站所估计的接收功率区间不同的接收功率区间的概率最小化。
有利的是，相应地为与所述信号同时从发送站向接收站发送的其它信号执行所述方法步骤，其中要由发送站传输的符号由所有这些信号组成，并且借助不同的载频来发送这些信号。以此方式，例如可以在OFDM***中采用本发明。在OFDM***中，一个OFDM符号由分别在子载波上、即利用不同的载频所传输的多个信号构成。由于传输信道的频率依赖性，每个子载波具有特有的传输性能。因此可以在考虑当前的传输条件的情况下为在子载波上所发送的信号单独地选择特别有利的调制方法。
由于各个信号的第二发送功率值不仅可以大于而且可以小于第一发送功率值，因此例如在OFDM***中执行本发明方法时平均只需要少量的、直至完全不需要附加的发送功率、或者甚至只需要较小的发送功率。在多个(例如64个)分别具有特有的传输性能的子载波的情况下，各个子载波的信号的各第二发送功率值相对于第一发送功率值的提高和降低平均产生发送站的总发送功率的位于0dB附近的变化。
将导频信号用作所述信号或其它信号是合宜的。导频信号被接收站用于估计在用于相应导频信号的频率的情况下的传输信道。通过本发明，除了用于信道估计之外，导频信号也可被用于在接收机侧确定并选择由发送站所使用的调制方法。例如发送站首先在OFDM***的子载波上传输导频信号。随后发送站在这些子载波上发送例如承载有用数据的OFDM符号的信号，并且分别将对应于在发送机侧针对相应的导频信号所估计的接收功率区间的调制方法用于这些信号。接收站借助所测量的导频信号的接收功率分别确定预先给定的接收功率区间以及被分配给该接收功率区间的调制方法，并且随后将所确定的调制方法用于在子载波上所接收的承载有用数据的OFDM符号的信号。根据本发明不需要确定承载有用数据的OFDM符号的信号的接收功率。有意义的是，发送站以这样的重复率发送导频信号，子载波的信号的传输性能变化得越快，该重复率就越大。
传输性能和测量精度的变化可以导致，接收站测量到与由发送站所估计的接收功率不同的接收功率。尤其是在小的接收功率和差的信噪比的情况下出现该问题。因此合理的是，预先给定的第一接收功率区间宽于预先给定的第二接收功率区间，并且预先给定的第一接收功率区间的接收功率同时小于预先给定的第二接收功率区间的接收功率。
在本发明的一种扩展方案中，将预先确定的值用作第一发送功率值。该预先确定的值对于所述信号以及对于其它信号来说不仅可以是相同的、而且也可以是不同的。
本发明设备具有用于执行本发明方法所需的所有特征。尤其是可以设置用于执行各个方法步骤或方法变型方案的相应的装置。
该设备不仅可以被布置在发送站中，而且也可以被布置在与发送站相连接的装置中。在最后所述的情况下，例如有线地或通过空中接口实现发送站和该装置之间的连接。
下面借助图中所示出的实施例来更详细地阐述本发明。
图1示出从发送站向接收站传输由多个信号所形成的符号的示意图，
图2示出预先给定的接收功率区间、和由发送站所估计的、根据图1所传输的符号的不同子载波的信号的第一和第二接收功率值的示意图。
图中的相同的附图标记表示相同的对象。
下面将用户站看作为接收站，但是并不想以此来表达本发明应局限于此。
用户站例如是移动电话、或者位置可移动的或位置固定的用于传输图像数据和/或声音数据、用于传真业务、短消息业务SMS发送和/或电子邮件发送和/或用于因特网接入的装置。
下面将基站看作为发送站，但是并不想以此来表达本发明应局限于此。
基站是无线电通信***的网络侧设备，该设备具有装置，用于与用户站建立无线电连接并且交换有用数据和/或信令数据。
本发明可以有利地被用于任意的无线电通信***中。无线电通信***应被理解为通过无线电接口在站之间进行数据传输的***。数据传输不仅可以双向地而且也可以单向地进行。无线电通信***尤其是例如按照GSM(全球移动通信***)标准或UMTS(通用移动电信***)标准的任意的移动无线电***。无线电通信***也应被理解为例如***的未来的移动无线电***以及特定(Adhoc)网。无线电通信***例如也是根据标准IEEE(电子电气工程协会)802.11a-i、HiperLAN1和HiperLAN2的无线局域网(WLAN：无线局域网)、以及蓝牙网。
下面借助移动无线电***的实例来说明本发明，该移动无线电***将OFDM用于例如比特的信息单元的传输，但是并不想以此来表达本发明应局限于此。
图1示意地示出基站NodeB，该基站NodeB通过无线电连接将符号SYM传输到用户站UE上。所传输的符号SYM由三个信号S1、S2、S3组成，这些信号S1、S2、S3分别在一个子载波上被发送，即分别被调制到一个载频上。用户站UE根据所解调的信号S1、S2、S3重建由基站NodeB所传输的符号SYM。
基站NodeB具有由处理机P控制的发送和接收单元SE。用户站UE同样具有发送和接收单元SE′以及用于控制其发送和接收单元SE′的处理机P′。三个子载波中的每一个子载波的信道状态信息(CSI：Channel State Information)对于基站NodeB来说都是已知的。信道状态信息要么由用户站UE来测量并且用信令通知基站NodeB，要么由基站NodeB本身来确定。基站NodeB借助它的处理机P针对三个子载波中的每一个子载波调节信号S1、S2、S3的发送功率值。
以下借助图2来阐述根据本发明调节由基站NodeB所传输的信号S1、S2、S3的发送功率的实施例。
在图2中示意性地所示出的图表中，横坐标示出三个信号S1、S2、S3，而在纵坐标上针对发送功率的各两个值以及三个预先给定的接收功率区间I1、I2、I3的值可以读取三个信号S1、S2、S3的在发送机侧所估计的接收功率。例如通过相应子载波的载频来给定信号S1、S2、S3在横坐标上的位置。
预先给定的接收功率区间I1、I2、I3对于基站NodeB和用户站UE来说都是已知的。预先给定的第一接收功率区间I1具有作为上限的接收功率值G1和作为下限的接收功率值G2。第一接收功率区间I1的下限同时是第二接收功率区间I2的上限。第二接收功率区间I2的下限具有同时是第三接收功率区间I3的上限的值G3。第三接收功率区间I3的下限是G4。适用G1＞G2＞G3＞G4。
基站NodeB根据其已知的第一子载波(在其上发送第一信号S1)的信道状态信息针对为第一子载波所预先确定的第一发送功率值估计通过第一十字形记号K1所示出的第一信号S1的第一接收功率值P1。所估计的第一接收功率值P1位于第一接收功率区间I1中，并且位于第一接收功率区间I1的上限G1附近。基站NodeB如此来选择实际被用于发送第一信号S1的第二发送功率值，使得借助第二发送功率值所估计的第一信号的第二接收功率值P′(由圆中的第一十字形记号K1′来示出)位于第一接收功率区间I1的中心。因此，所估计的第一信号S1的第二接收功率值P1′位于(G2-G1)/2处。
基站NodeB同样分别针对预先确定的信号S2、S3的第一发送功率值分别为第二和第三信号S2、S3估计第一接收功率值P2、P3。为第二信号S2得出作为所估计的第一接收功率值的P2，而为第三信号S3得出作为所估计的第一接收功率值的P3。在该图表中通过第二和第三十字形记号K2、K3示出了第二和第三信号S2、S3的所估计的第一接收功率值P2、P3。
在图2的实施例中，相应的预先给定的第一发送功率值对于所有的子载波来说具有相同的数值。但是当然也可以将单独的预先确定的第一发送功率值用于每一个子载波。
基站NodeB分别将第二发送功率值用于发送第二和第三信号S2、S3，使得针对相应的第二发送功率值所估计的第二和第三信号S2、S3的第二接收功率值P2′、P3′分别位于接收功率区间的中心，其中以前针对相应的预先确定的第一发送功率值所估计的接收功率值P2、P3曾位于这些接收功率区间中。通过圆中的第二和第三十字形记号K2′、K3′示出了针对相应的第二发送功率值所估计的第二接收功率值P2′、P3′。第二信号S2的所估计的第二接收功率值P2′位于第二接收功率区间I2的中心，并且第三信号S3的所估计的第二接收功率值P3′位于第三接收功率区间I3中。
在基站NodeB和用户站UE中已知例如表格形式的三个接收功率区间I1、I2、I3之一向各一个调制方式的分配。基站NodeB为三个信号S1、S2、S3的发送分别选择被分配给接收功率区间的那种调制方式，其中分别所估计的第一接收功率值P1、P2、P3位于该接收功率区间中。基站NodeB将相应的第二发送功率值用作三个信号S1、S2、S3的发送功率。因此，信号S1、S2、S3的由用户站UE实际测量的接收功率值也以比在采用分别预先确定的第一发送功率值时的概率更大的概率位于相应的接收功率区间I1、I2、I3之内。用户站UE借助信号S1、S2、S3的所测量的接收功率值确定被分配给相应接收功率区间的调制方法，并且通过相应的调制方法的逆转来对信号S1、S2、S3进行解调。
在子载波上所发送的信号S1、S2、S3可以例如是导频信号，除了用于确定被用于子载波的信号的调制方法之外，这些导频信号也被用户站UE用于估计相应的子载波的传输信道。在这种情况下，对于随后在子载波上所发送的例如用于传输像图像和/或语音数据那样的有用数据的信号来说，可以取消在接收机侧重新确定相应的调制方法，其前提是，在接收机侧可以从以下情况出发，即传输条件从接收导频信号以来基本上没有改变。因此，基站NodeB以这样的重复率发送导频信号，子载波的信号的传输性能变化得越快，该重复率就越大。
比在第一和第二接收功率区间I1、I2中更小的接收功率值位于第三接收功率区间I3中。因此在信噪比差时可能出现，用户站UE测量到显著偏离以前由基站NodeB所估计的接收功率值的接收功率值。为了防止在这种情况下实际所测量的接收功率值位于第三接收功率区间I3之外并且因此由用户站UE确定与以前由基站NodeB所选择的调制方法不同的调制方法，第三接收功率区间I3宽于第二接收功率区间I2，因为第二接收功率区间I2具有比第三接收功率区间I3更大的接收功率值。第二接收功率区间I2又宽于第一接收功率区间I1，因为第一接收功率区间I1具有比第二接收功率区间I2更大的接收功率值。例如可以如此来选择接收功率区间I1、I2、I3的宽度，使得从统计学上来看，用户站UE根据由它所确定的接收功率区间选择错误的调制方法的概率对于所有的接收功率区间来说大致具有相同的值。
由于根据本发明不是固定地预先给定实际被用于发送各个子载波的信号的发送功率，而是在相应子载波的频率上如此适配于传输信道的传输性能，使得所估计的接收功率值分别位于一个接收功率区间的中心，因此实现，用户站UE以比在根据已知方法由基站NodeB以相同的发送功率发送子载波的所有信号的情况下的概率更大的概率确定正确的调制方式。
当然，如果只存在一个子载波的信号，或者如果采用比在图2中所示出的情况显著更大数量的子载波，则也可以有利地应用本发明方法。
本发明方法当然也可以被用于从用户站UE至基站NodeB的传输。
为三个信号S1、S2、S3所估计的第二和第一接收功率值之间的差值、即P1′-P1、P2′-P2和P3′-P3例如与基站NodeB的各个第二和第一发送功率值的相应的差值成比例。如果像在图2中那样将相同的预先确定的第一发送功率值用于所有三个信号S1、S2、S3，则可以直接从图2中读出，第一和第三信号S1、S3的第二发送功率值小于预先确定的第一发送功率值，而对于第二信号S2来第二发送功率值大于预先确定的第一发送功率值。但是如果对所有三个信号S1、S2、S3求平均值，则在以各个第二发送功率值进行发送时大致需要与在分别以预先确定的第一发送功率值发送所有信号S1、S2、S3时相同的总发送功率。因此，在图2的实施例中，第二发送功率值的总和大致等于预先确定的第一发送功率值的三倍。因此对于本发明方法来说平均不需要附加的发送功率。从统计学上来看，通过不同子载波所发送的信号越多，这就越适用。
在本发明的一种扩展方案中，由基站NodeB在考虑在发送机侧所确定的当前信道性能的情况下如此连续地适配被用于信号S1、S2、S3的第二发送功率值，使得由用户站UE同样以针对信号S1、S2、S3所估计的第二接收功率值来接收其它的以所适配的发送功率在子载波上所发送的信号。以此方式，只有当基站NodeB为至少一个子载波的信号选择这样的发送功率值，针对该发送功率值得出改变了的所估计的在另一个接收功率区间中的接收功率值，才需要接收机侧的信道估计、即由用户站UE进行的信道估计。如果信道性能已如此大大改变，使得例如在能量上根据改变了的接收功率区间来选择新的发送功率值和新的调制方式是更有利的，基站则例如选择这样的发送功率值，针对该发送功率值得出改变了的所估计的在另一个接收功率区间中的接收功率值。
当然，当所估计的接收功率值不位于接收功率区间的中心时，基站也可以(像在上一段中所说明的那样)通过连续地适配其发送功率使该接收功率值保持恒定。

Claims (10)

1.用于确定要从发送站(NodeB)向接收站(UE)发送的信号(S1)的发送功率值的方法，其中，
-在发送站一侧针对第一发送功率值估计所述接收站(UE)的预测的第一接收功率值(P1)在预先给定的第一接收功率区间(I1)中的位置，
-并且在发送站一侧确定要用于发送的第二发送功率值，使得在采用该第二发送功率值时预测的第二接收功率值(P1′)比所述预测的第一接收功率值(P1)更接近所述预先给定的第一接收功率区间(I1)的中心。
2.按权利要求1的方法，其特征在于，在发送站一侧根据在发送站一侧针对所述第一发送功率值所估计的预测的第一接收功率值(P1)位于至少两个预先给定的接收功率区间(I1，I2，I3)中的哪一个中来选择用于发送所述信号(S1)的调制方式。
3.按权利要求1的方法，其特征在于，在发送站一侧确定要用于发送的第二发送功率值，使得在采用该第二发送功率值时所述预测的第二接收功率值(P1′)基本上位于所述预先给定的第一接收功率区间(I1)的中心。
4.按权利要求2的方法，其特征在于，在发送站一侧确定要用于发送的第二发送功率值，使得在采用该第二发送功率值时所述预测的第二接收功率值(P1′)基本上位于所述预先给定的第一接收功率区间(I1)的中心。
5.按权利要求1-4之一的方法，其特征在于，相应地为与所述信号(S1)同时从所述发送站(NodeB)向所述接收站(UE)发送的其它信号(S2，S3)执行所述方法步骤，其中要由所述发送站(NodeB)传输的符号(SYM)由所有这些信号(S1，S2，S3)组成，并且借助不同的载频来发送这些信号(S1，S2，S3)。
6.按权利要求1的方法，其特征在于，将导频信号用作所述信号(S1)。
7.按权利要求5的方法，其特征在于，将导频信号用作所述其它信号(S2，S3)。
8.按权利要求2或4的方法，其特征在于，预先给定的第二接收功率区间(I2)宽于预先给定的第一接收功率区间(I1)，并且所述预先给定的第二接收功率区间(I2)的接收功率小于所述预先给定的第一接收功率区间(I1)的接收功率，以及预先给定的第三接收功率区间(I3)宽于预先给定的第二接收功率区间(I2)，并且所述预先给定的第三接收功率区间(I3)的接收功率小于所述预先给定的第二接收功率区间(I2)的接收功率。
9.按权利要求1-4之一的方法，其特征在于，将预先确定的值用作第一发送功率值。
10.用于确定要从发送站(NodeB)向接收站(UE)发送的信号(S1)的发送功率值的设备，
-具有装置，用于在发送站一侧针对第一发送功率值估计所述接收站(UE)的预测的第一接收功率值(P1)在预先给定的第一接收功率区间(I1)中的位置，
-具有装置，用于在发送站一侧确定要用于发送的第二发送功率值，使得在采用该第二发送功率值时预测的第二接收功率值(P1′)比所述预测的第一接收功率值(P1)更接近所述预先给定的第一接收功率区间(I1)的中心。
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