减少多输入、多输出发送系统的开销的方法

专利名称：减少多输入、多输出发送系统的开销的方法
技术领域：
本发明涉及一种减少开销的方法，更特别地涉及减少多输入、多
输出(MIMO)发送系统的开销的方法。
背景技术：
在蜂窝电信领域中，本领域的技术人员经常使用术语1G、 2G、和3G。这些术语指的是使用的蜂窝技术的世代。1G指的是第一代，2G指的是第二代，3G指的是第三代。
1G指的是模拟电话系统，被称为AMPS (高级移动电话业务)电话系统。2G通常用来指全世界流行的数字蜂窝系统，并包括CDMAOne、全球移动通信系统(GSM)、和时分多址(TDMA) 。 2G系统在密集地区能比1G系统支持更多的用户。
3G通常指目前部署的数字蜂窝系统。这些3G通信系统在概念上彼此类似，同时存在一些显著差别。
在无线通信系统中，重要的是发明出在无线环境的苛刻条件下增加信息速率并改善通信系统的稳健性的方案和技术。为了抵抗不够理想的通信条件和/或改善通信，可以使用包括减少不必要数据的发送在内的各种方法来释放资源以及促进更有效和高效的发送。

发明内容
因此，本发明意在一种减少多输入、多输出(MIMO)发送系统的开销的方法，其基本上消除了由相关技术的限制和缺点而引起的一个或多个问题。本发明的目的是提供在多输入、多输出(MIMO)系统中发送数据的方法。
本发明的其它优点、目的、和特征将在后面的说明中得到部分地阐述，并且对研究了以下内容的本领域技术人员来说将部分地变得显而易见的，或者可以通过对本发明的实践而了解到。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求以及附图中特别指出的结构来实现和完成。
为了实现本发明的这些目的和其它优点并且依照本发明的目的，
如此处所体现和广泛描述的，在多输入、多输出(MIMO)系统中发送数据的方法包括基于满足至少一个规定准则来选择用于发送前导的主要天线，并经由该主要天线来发送所述前导。
在本发明的另一方面，在多输入、多输出(MIMO)系统中发送数据的方法包括基于多个发送天线中具有最佳信道条件或最小索引的天线来从多个发送天线中选择一个天线作为主要天线，用于发送至少一个前导，并经由该主要天线来发送前导和数据中的至少一个。
在本发明的进一步的一方面，在多输入、多输出(MIMO)系统中发送数据的方法包括基于多个发送天线中具有最佳信道条件或最小索引的天线来从多个发送天线中选择一个天线作为主要天线，用于发送至少一个前导，并经由该主要天线来发送前导和数据中的至少一个。
应理解的是本发明的前述一般说明及后面的详细说明都是示范性和说明性的，并意欲提供对所要求权益的本发明的进一步解释。


被包括进来以便提供对本发明的进一步理解的附图被并入本申请中并构成本申请的一部分，在附图中示出了本发明的实施例，并连同说明书一起用于解释本发明的原理。在所述附图中
图1示出了无线通信网络架构；
图2A示出了 CDMA扩频和解扩处理；
图2B示出了使用多个扩频序列的CDMA扩频和解扩处理；图3示出了用于cdma2000无线网络的数据链路协议架构层；图4示出了 cdma2000呼叫处理；图5示出了 cdma2000初始化状态；图6示出了 cdma2000系统接入状态；
图7示出了用于lx系统和lxEV-DO系统的cdma2000的比较；
图8示出了 lxEV-DO系统架构；
图9示出了 lxEV-DO默认协议架构；
图IO示出了 lxEV-DO非默认协议架构；
图11示出了 lxEV-DO会话建立；
图12示出了 lxEV-DO连接层协议；
图13示出了多天线发送架构的示范图14是示出了与天线选择相结合的发送分集的另一示范图；图15是示出了开销减少发送的示范图16是示出了采用前导的发送和OFDM数据发送的示范图；以
及
图17是示出了前导和OFDM数据的发送的另一示范图。
具体实施例方式
现在将对本发明的优选实施例进行详细描述，其示例在附图中示出。只要可能，附图中将自始至终使用相同的附图标记来表示相同或相似的部分。
参照图1，示出了无线通信网络架构。订户使用移动站(MS) 2来接入网络服务。MS 2可以是便携式通信单元，诸如手持式蜂窝电话、安装在车辆中的通信单元、或位置固定的通信单元。对MS2的电磁波由被称为节点B的基站收发系统(BTS) 3来发送。BTS3由诸如用于发送和接收无线电波的天线和设备等无线装置组成。BS 6控制器(BSC) 4接收来自一个或多个BTS的发送。BSC 4通过与BTS和移动交换中心(MSC) 5或内部IP网络交换消息来对来自每个BTS 3的无线发送进行控制和管理。BTS 3和BSC 4是BS 6(BS)6的一部分。
BS 6与电路交换核心网络(CSCN)7和分组交换核心网络(PSCN)8交换消息并向其发送数据。CSCN7提供传统语音通信，PSCN8提供因特网应用和多媒体服务。
CSCN7的移动交换中心(MSC) 5部分为去往/来自MS2的传统语音通信提供切换，并且可以存储信息以支持这些功能。MSC 2可以连接到一个或多个BS 6以及其它公共网络，例如公共交换电话网(PSTN)(未示出)或综合业务数字网络(ISDN)(未示出)。用访问位置寄存器(VLR) 9来检索用于处理去往/来自访问订户的语音通信的信息。VLR9可以在MSC5内部并且可以为一个以上MSC服务。
用户身份被分配给CSCN 7的归属位置寄存器(HLR) IO以便记录诸如订户信息，例如电子序列号(ESN)、移动电话薄号码(MDR)、简档信息(Profile Information)、当前位置、和鉴权周期。鉴权中心(AC)11管理与MS 2有关的鉴权信息。AC 11可以在HLR 10内部并且可以为超过一个的HLR服务。MSC 5与HLR/AC 10、 11之间的接口是IS-41标准接口 18。
PSCN8的分组数据服务节点(PDSN) 12部分为分组数据业务提供去往/来自MS2的路由。PDSN12建立、维持和终止到MS2中的2的链路层会话，并且可以与一个或多个BS 6和一个或多个PSCN 8相接。鉴权、授权和计费(AAA) 13服务器提供与分组数据业务有关的网际协议鉴权、授权和计费功能。归属代理(HA) 14提供MS2IP注册的鉴权，重定向去往和来自PDSN 8的外地代理(FA) 15组件的分组数据，并接收来自AAA 13的用户规定信息。HA 14可以建立、维持、和终止去往PDSN 12的安全通信并分配动态IP地址。PDSN 12经由内部IP网络与AAA13、 HA14和因特网16通信。
存在多种类型的多址接入方案，具体地有频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)。在FDM中，例如通过使用30 KHz信道用频率将用户通信分开。在TDMA中，例如通过使用具有6个时隙的30KHz信道用频率和时间将用户通信分开。在CDMA中，用户通信被用数字代码分开。
在码分多址中，所有用户在相同频谱上，例如1.25MHz。每个用户具有唯一的数字代码标识符，并且数字代码将用户分开以防止干扰。
CDMA信号使用许多码片来传送信息的单一比特。每个用户具有唯一的码片模式，其本质上是代码信道。为了恢复比特，根据用户已知的码片模式将大量码片集成在一起。其他用户的代码模式随机地出现并且以自抵消方式集成在一起，因此，不会扰乱根据用户的适当代码模式而进行的比特解码判决。
输入数据被与快速扩频序列相结合并作为扩频数据流而被发送。接收机使用同一扩频序列来提取原始数据。图2A示出了扩频和解扩处理。如图2B所示，可以将多个扩频序列组合以便产生唯一的、稳健的信道。
沃尔什码是一种扩频序列。每个沃尔什码是64码片长并且与所有其它沃尔什码精确正交。该代码易于生成，并且足够小以便被存储在只读存储器(ROM)中。
短PN码是另一种扩频序列。短PN码由两个PN序列(I和Q)组成，其中每一个是32,768码片长并以类似的方式生成，但是是用不同抽头的15比特移位寄存器。这两个序列对I和Q相位信道的信息进行加扰。
长PN代码是另一种扩频序列。长PN代码是在42比特寄存器中生成的并超过40天长，或者约为4X10"码片长。由于其长度，长PN码无法存储在终端的ROM中，因此被一个码片接一个码片地生成。
每个MS 2用PN长码和唯一的偏移量或公共长码掩码来对其信号进行编码，使用由系统设置的32比特和10比特的长PN码ESN来计算公共长码掩码。公共长码掩码产生唯一的移位。专用长码掩码可以用来增强私密性。当被在64码片这样短的期间内集成时，具有不同长PN码偏移量的MS 2将事实上呈现为是正交的。
CDMA通信使用前向信道和反向信道。前向信道被用于从BTS 3到MS 2的信号，反向信道被用于从MS到BTS的信号。
前向信道为扇区使用其特定的分配的沃尔什码和特定的PN偏移量，此时一个用户能够同时具有多个信道类型。前向信道由其CDMARF载波频率、扇区的唯一短码PN偏移量和用户的唯一沃尔什码来识别。CDMA前向信道包括导频信道、同步信道、寻呼信道和业务信道。
导频信道是不包括符号流(character stream)的"结构灯塔"(structural beacon)，但却是用于为系统所获取的定时序列，并作为切换期间的测量装置。导频信道使用沃尔什码O。
同步信道携带在系统获取期间被MS 2使用的系统识别和参数信息的数据流。同步信道使用沃尔什码32。
根据容量条件，可能存在一至七个寻呼信道。寻呼信道携带寻呼、
系统参数信息和呼叫建立顺序。寻呼信道使用沃尔什码1-7。
业务信道被分配给单个用户以携带呼叫业务。业务信道使用服从于噪声所限的总容量的任何其余沃尔什码。
反向信道被用于从MS2到BTS3的信号，并使用沃尔什码和MS专用的长PN序列的偏移量，此时一个用户能够同时发送多种信道。反向信道由其CDMA RF载波频率和单个MS 2的唯一长码PN偏移量来识别。反向信道包括业务信道和接入信道。
单个用户在实际呼叫期间使用业务信道来向BTS 3发送业务。反向业务信道基本上是用户特有的公共或专用长掩码，并且有多少CDMA终端，就存在多少反向业务信道。
没有涉及呼叫的MS2使用接入信道来发送注册请求、呼叫建立请求、寻呼请求、命令响应及其它信令信息。接入信道基本上是BTS 3扇区独有的公共长码偏移量。接入信道与寻呼信道成对，每个寻呼信道具有多达32个的接入信道。
CDMA通信提供许多优点。一些优点是可变速率语音编码和复用、功率控制、RAKE接收机的使用和软切换。
CDMA允许使用可变速率语音编码器以压縮话音、降低比特速率并大大增加容量。可变速率语音编码器在发言期间提供全比特速率、在发言停顿期间提供低数据速率、提供增加的容量和自然的声音。复用允许语音，信令和用户辅助数据被混合在CDMA帧中。通过利用前向功率控制，BTS 3不断降低每个用户的前向基带码
片流的强度。当特定MS2经历前向链路上的错误时，更多的能量被请
求，并且提供能量的迅速加强，其后再次减少能量。
对于每个帧，使用RAKE接收机允许MS 2使用三个业务相关器的组合输入，或"RAKE耙齿"。每个RAKE耙齿可以独立地恢复特定的PN偏移量和沃尔什码。耙齿可以以不同BTS3的延迟多径反射为目标，同时搜索器连续地检査导频信号。
MS2驱动软切换。MS2连续地检査可用的导频信道，并向BTS3作出关于其当前使用的导频信号的报告。BTS 3分配最多多达六个扇区，并且MS2因此而分配其耙齿。Al消息由没有静噪(muting)的模糊-脉冲(dim-and-burst)来发送。通信链路的每端逐帧地选择最好的配置，同时切换对于用户来说是透明的。
cdma2000系统是第三代(3G)宽带；扩频无线接口系统使用CDMA技术的增强服务潜力来促进数据能力，诸如因特网和内部网接入、多媒体应用、高速商务交易、以及遥测技术。与其它第三代系统一样，cdma2000的焦点在于网络经济和无线发送设计以克服无线电频谱可用性的有限量的限制。
图3示出了用于cdma2000无线网络的数据链路协议架构层20。数据链路协议架构层20包括上层60、链路层30和物理层21。
上层60包括三个子层；数据服务子层61;语音服务子层62和信令服务子层63。数据服务61是代表移动终端用户来传递任何形式的数据的服务，并包括诸如IP服务的分组数据应用、诸如异步传真和B-ISDN仿真服务的电路数据应用、以及SMS。语音服务62包括PSTN接入、移动对移动语音服务、以及因特网电话。信令63控制移动操作的所有方面。信令服务子层63处理MS 2与BS 6之间交换的所有消息。这些消 息控制起到诸如呼叫建立和拆除、切换、特征激活、系统配置、注册 和鉴权等作用。
链路层30被再分成链路接入控制(LAC)子层32和媒体接入控 制(MAC)子层31。链路层30提供用于数据传送服务的协议支持和 控制机制，并执行将上层60的数据传送需求映射为物理层21的特定 能力和特性所需的功能。链路层30可以被视为上层60与物理层20之 间的接口。
为支持广泛的上层60服务，和在大性能范围内、具体地从1.2Kbps 至2Mbps以上的范围内提供高效率和低延时数据服务的装置，而促使 MAC 31和LAC 32子层分离开来。其它促使因素是对支持电路和分组 数据服务的高服务质量(QoS)的需要，诸如对可接受的延迟和/或数 据BER(误比特率)的限制，以及对每个服务具有不同QoS要求的先 进多媒体服务的增长的需求。
需要LAC子层32来提供通过点对点无线发送链路42的可靠的、 按序传递发送控制功能。LAC子层32管理上层60实体之间的点对点 通信信道，并提供框架以支持广泛的不同的端对端可靠链路层30协议。
链路接入控制(LAC)子层32提供信令消息的正确传递。功能包 括要求确认的保证式传递，不要求确认的非保证式传递、重复消息检 测、将消息传递到单个MS2的地址控制、将消息分割成适当尺寸的片 段以便通过物理介质传输、对接收到的消息的重组和验证以及全球挑 战鉴权(global chanllenge authentication)。
MAC子层31促进3G无线系统的复合多媒体、多服务能力，该 3G无线系统对每个有效服务具有QoS管理能力。MAC子层31提供控制分组数据和电路数据服务接入到物理层21的过程，包括来自单个客 户的多重服务之间、以及无线系统中竞争用户之间的争用控制
(contention control) 。 MAC子层31还执行逻辑信道与物理信道之间 的映射，将来自多个源的数据复用到单个物理信道上，并且为了可靠 性的尽力服务级别(best-effort level)使用无线链路协议(RLP)通过 无线链路层来提供合理地可靠的发送。信令无线突发协议(SRBP) 35 是提供用于信令消息的无连接协议的实体。复用和QoS控制34通过调 解来自竞争服务的冲突请求和接入请求的适当的优先化来负责协商 QoS水平(negotiated QoS level)的执行。
物理层20负责无线发送的数据的编码和调制。物理层20调节来 自更高层的数据以便可以可靠地通过移动无线信道来发送该数据。
物理层20映射用户数据和信令，MAC子层31通过多个传输信道 而将该用户数据和信令传递到物理信道，物理层20还通过无线接口来 发送信息。在发送方向上，由物理层20执行的功能包括信道编码、交 织、加扰、扩频和调制，在接收方向上，所述功能被反向以便在接收 机处恢复发送的数据。
图4示出了呼叫处理的概述。处理呼叫包括导频和同步信道处理、 寻呼信道处理、接入信道处理和业务信道处理。
导频和同步信道处理指的是MS2处理导频和同步信道以便在MS 2初始化状态下获取CDMA系统并与其同步。寻呼信道处理指的是MS 2监控寻呼信道或前向公共控制信道(F-CCCH)以便在空闲状态下接 收来自BS 6的开销和移动定向消息。接入信道处理指的是MS 2在系 统接入状态下在接入信道或增强接入信道上将消息发送到BS 6，同时 BS 6始终监听这些信道并在寻呼信道或F-CCCH上响应MS。业务信 道处理指的是在MS 2控制业务信道状态下BS 6和MS 2使用专用正向 和反向业务信道进行通信，同时该专用正向和反向业务信道携带诸如语音和数据的用户信息。
图5示出了 MS2的初始化状态。该初始化状态包括系统判定子状 态、导频信道获取、同步信道获取、定时变化子状态和移动站空闲状 态。
系统判定是MS 2借以判定从哪个系统获得业务的处理。该处理可 以包括诸如模拟对数字、蜂窝对PCS、 A载波对B载波的判定。定制 (custom)选择处理可以控制系统判定。使用重定向处理的服务提供商 也可以控制系统判定。MS2选择系统之后，其必须确定在该系统的哪 个信道上搜索服务。通常，MS2使用以优先顺序排列的信道列表来选 择信道。
导频信道处理是MS 2借以通过搜索可用导频信号来获得关于系 统定时的信息的处理。导频信道不包含信息，但是MS2可通过与导频 信道进行相关来校准其本身的定时。 一旦此相关完成，则MS2与同步 信道同步，并且可以读取同步信道消息以进一步精调其定时。MS2被 允许在其宣布失败之前在单个导频信道上搜索长达15秒并返回系统判 定以选择另一信道或另一系统。该搜索程序没有被标准化，获取系统 的时间取决于具体实现。
在cdma2000中，单个信道上可能存在许多导频信道，诸如OTD 导频、STS导频和辅助导频。在系统获取期间，MS2不会发现这些导 频信道中的任何一个，因为它们使用的是不同的沃尔什码，且该MS 仅搜索沃尔什0。
同步信道消息在同步信道上被连续发送，并且其为MS 2提供信息 以精调定时并读取寻呼信道。移动台(mobile)在同步信道消息中接收 来自BS 6的允许其确定其是否能够与BS进行通信的信息。
15在空闲状态下，MS 2接收寻呼信道之一并处理该信道上的消息。
将开销或配置消息与存储的序列号进行比较以保证MS 2具有最新的参 数。检査至MS2的消息以确定预期的订户(intended subscriber)。
BS6可以支持多个寻呼信道和/或多个CDMA信道(频率)。MS 2使用基于其IMSI的哈希(hash)函数来确定在空闲状态下监控哪个 信道和频率。BS 6使用同一哈希函数来确定当寻呼MS 2时要使用哪个 信道和频率。
使用寻呼信道和F-CCCH上的时隙周期索引(SCO可支持时隙寻 呼。时隙寻呼的主要目的是在节约MS2中的电池电量。MS2和BS6 均同意将在哪个时隙中寻呼MS。 MS 2可以在未分配的时隙期间对其 的某些处理电路断电。可以用普通(general)寻呼消息或通用(universal) 寻呼消息来寻呼F-CCCH上的移动台。还支持快速寻呼信道，其允许 MS 2的通电时间段比在F-PCH或F-CCCH上仅使用时隙寻呼时可能的 时间段短。
图6示出了系统接入状态。系统接入处理的第一步是更新开销信 息以保证MS 2使用正确的接入信道参数，诸如初始功率水平或功率步 进增量。MS 2在不与BS 6或其它MS协调的情况下随机地选择接入信 道并发送。这样的随机接入过程可导致冲突。可以采用多个步骤来降 低冲突的可能型，例如时隙化结构(slotted structure)的使用、多个接 入信道的使用、以随机的起始时间发送以及采用诸如过载等级等的拥 塞控制。
MS 2可以在接入信道上发送请求或响应消息。请求是自主发送的 消息，诸如发起消息。响应是响应于从BS6接收到的消息而发送的消 息。例如，寻呼响应消息是对普通寻呼消息或通用消息的响应。
复用和QoS控制子层34具有发送功能和接收功能。发送功能将来自诸如数据服务61、信令服务63或语音服务62等各种来源的信息 进行组合，并形成用于发送的物理层SDU禾P PDCHCF SDU。接收功能 将包含在物理层21和PDCHCF SDU中的信息分离并将该信息指引到 正确的实体，诸如数据服务61、上层信令63或语音服务62。
复用和QoS控制子层34与物理层21在时间上同步地进行操作。 如果物理层21以非零帧偏移量来发送，则复用和QoS控制子层34以 偏离系统时间的适当帧偏移量来传递用于物理层传输的物理层SDU。
复用和QoS控制子层34使用原语(primitive)的物理信道特定服 务接口集来将物理层21 SDU传递到物理层。物理层21使用物理信道 特定接收指示服务接口操作来将物理层SDU发送到复用和QoS控制子 层34
SRBP子层35包括同步信道、前向公共控制信道、广播控制信道、 寻呼信道和接入信道程序。
LAC子层32向层3 60提供服务。SDU在层3 60与LAC子层32 之间传递。LAC子层32提供SDU到LAC PDU的适当封装，其经受拆 分和重组并作为封装后的PDU片段而被传输到MAC子层31。
顺序地执行LAC子层32内的处理，同时处理实体以设置好的顺 序相互传递部分形成的LAC PDU。 SDU和PDU被沿着功能性路径 (functional path)来处理和传输，而不需要上层了解物理信道的无线 特性。但是，上层可能了解物理信道的特性并且可以指引层2 30使用 某些物理信道以传输某些PDU。
lxEV-DO系统被优化以用于分组数据服务，并且其特征在于对仅 有数据(data only)或优化数据(data optimized) ( "DO")使用单 个1.25MHz载波("lx")。此外，存在前向链路上的2.4 Mbps或3.072Mbps和反向链路上的153.6 Kbps或1.8432 Mbps的峰值数据速率。而 且，lxEV-DO系统提供分离的频带并且与lx系统网络互联。图7示出 了用于lx和lxEV-DO系统的cdma2000的比较。
在CDMA2000中，存在并发服务，借此在实践中以614.4 kbps和 307.2 kbps的最大数据速率一起发送语音和数据。MS 2与MSC 5通信 以便进行语音呼叫并与PDSN 12通信以进行数据呼叫。cdma2000系统 的特征在于沃尔什码分离的前向业务信道和可变功率和固定速率。
在lxEV-DO系统中，最大数据速率是2.4 Mbps或3.072 Mbps，
并且不存在与电路交换核心网络7的通信。lxEV-DO系统的特征在于 固定功率和可变速率和被时分复用的单个前向信道。
图IO示出了 lxEV-DO系统架构。在lxEV-DO系统中，帧由16 个时隙组成，600个时隙/秒，并且具有26.67 ms或32,768码片的持续 时间。单个时隙为1.6667 ms长并具有2048个码片。控制/业务信道在 一个时隙中有1600个码片，导频信道在一个时隙中有192个码片，并 且MAC信道在一个时隙中有256个码片。lxEV-DO系统便于更简单 且更快的信道估计和时间同步。
图9示出了 lxEV-DO默认协议架构。图IO示出了 lxEV-DO非默 认协议架构。
与lxEV-DO系统中的会话有关的信息包括通过空中链路而被MS 2、或接入终端(AT)、和BS6或接入网络(AN)使用的一组协议、 单播接入终端标识符(UATI)、通过空中链路而被AT和AN使用的 协议的配置和当前AT位置的估计。
应用层提供尽力服务(best effort)，借此消息被发送一次，还提 供可靠传送，借此消息可被重新发送一次或多次。流层(stream layer)对于一个AT2提供复用多达4个(默认)或255个(非默认)应用流 的能力。
会话层保证会话仍然有效并管理会话的关闭、指定初始UATI分 配的程序、保持AT地址，以及协商/规定会话期间使用的协议和用于 这些协议的配置参数。
图ll示出了 lxEV-DO会话的建立。如图14所示，建立会话包括 地址配置、连接建立、会话配置和交换密钥。
地址配置指的是分配UATI和子网掩码的地址管理协议。连接建 立指的是建立无线链路的连接层协议。会话配置指的是配置所有协议 的会话配置协议。交换密钥指的是安全层中的密钥交换协议，其用于 为鉴权建立密钥。
"会话"指的是AT 2与RNC之间的逻辑通信链路，其在若干小 时内保持开放，默认为54小时。会话持续直到PPP会话也是活动的。 会话信息由AN 6中的RNC来控制和保持。
当连接开放时，AT2可以被分配以前向业务信道并被分配以反向 业务信道和反向功率控制信道。单个会话期间可以发生多个连接。
连接层管理网络和通信的初始获取。而且，连接层保持AT2的大 致位置并管理AT2与AN6之间的无线链路。此外，连接层执行监督、 以优先顺序排列并封装从会话层接收到的发送数据，将以优先顺序排 列后的数据转发到安全层，并将从安全层接收到的数据解封装，并将 其转发到会话层。
图12示出了连接层协议。如图12所示，协议包括初始化状态、 空闲状态和连接状态。在初始化状态下，AT 2获取AN 6并激活初始化状态协议。在空 闲状态下，关闭的连接(closed connection)被启动并且空闲状态协议 被激活。在连接状态下，开放的连接被启动并且连接状态协议被激活。
关闭的连接指的是AT 2没有被分配以任何专用的空中链路资源， 并且AT和AN 6之间的通信是通过接入信道和控制信道来进行的状 态。开放的连接指的是可以被分配以前向业务信道的AT2被分配以反 向功率控制信道和反向业务信道、并且AT 2和AN 6之间的通信是通 过所分配的信道以及通过控制信道来进行的状态。
初始化状态协议执行与获取AN 6相关的行为。空闲状态协议执行 与已获取了 AN 6但不具有开放的连接的AT 2相关的行为，诸如使用 路由更新协议来保持跟踪AT位置。连接状态协议执行与具有开放的连 接的AT2相关的行为，诸如管理AT与AN 6之间的无线链路，并管 理引起关闭的连接的程序。路由更新协议执行与保持跟踪AT2位置以 及维持AT与AN 6之间的无线链路相关的行为。开销消息协议通过控 制信道来广播基本参数，诸如QuickConfig、 SectorParameters和 AccessParameters消息。分组整合(consolidation)协议将用于发送的 分组按照它们被分配到的优先级和目标信道的函数来进行整合和优先 排序，并且在接收机上提供分组解复用。
安全层包括密钥交换功能、鉴权功能和加密功能。密钥交换功能 提供AN 2和AT 6遵循的用于鉴权业务的程序。鉴权功能提供AN 2 和AT6遵循的程序以便交换用于鉴权和加密的安全密钥。加密功能提 供AN 2和AT 6遵循的用于加密业务的程序。
lxEV-DO前向链路的特征在于不支持功率控制和软切换。AN 6 以恒定功率来发送并且AT 2在该前向链路上请求可变速率。由于不同 用户可以在TDM中在不同时间发送，所以难以执行来自预期用于单个
20用户的不同BS6的分集发送。
在MAC层中，两类来源于更高层的消息被穿过物理层传送，具体 地说是用户数据消息和信令消息。两个协议被用来处理这两类消息， 具体地说是用于用户数据消息的前向业务信道MAC协议和用于信令 消息的控制信道MAC协议。
物理层的特征在于1.2288 Mcps的扩频速率，帧由16个时隙和 26.67 ms组成，具有1.67 ms和2048个码片的时隙。前向链路信道包 括导频信道、前向业务信道或控制信道及MAC信道。
导频信道在包括全"0"信息比特和一个时隙具有192个码片的 W0的沃尔什扩频这一点上类似于cdma2000。
前向业务信道的特征在于在38.4 kbps 2.4576 Mbps的范围内和 4.8kbps 3.072 Mbps的范围内变化的数据速率。物理层分组可以在l 16个时隙中发送，并且当分配了超过一个时隙时，发送时隙使用4时 隙交织。如果在所有已分配的时隙已被发送之前在反向链路ACK信道 上接收到ACK，则不应发送剩余的时隙。
控制信道类似于cdma2000中的同步信道和寻呼信道。控制信道的 特征在于256个时隙或427.52 ms的时间段、1024比特或128、 256、 512和1024比特的物理层分组长度，和38.4 kbps或76.8 kbps或19.2 kbps、 38.4 kbps或76.8 kbps的数据速率。
lxEV-DO反向链路的特征在于AN 6可以通过使用反向功率控制 来功率控制反向链路，并且超过一个的AN可以经由软切换来接收AT 2的发送。此外，反向链路上不存在TDM，使用长PN码通过沃尔什 码对反向链路进行信道化。
21AT 2用接入信道来启动与AN 6的通信并响应AT定向消息 (directed message)。接入信道包括导频信道和数据信道。
AT 2在接入信道上发送一系列接入探测直到从AN 6接收到响应 或者计时器超时。接入探测包括前导和一个或多个接入信道物理层分 组。接入信道的基本数据速率是9.6 kbps，有更高的19.2 kbps和38.4 kbps的数据速率可用。
当使用同一控制信道分组来寻呼一个以上的AT2时，可以同时发 送接入探测，并且可能发生分组冲突。当AT2共址(co-located)、处 于群呼叫中或者具有相似的传播延迟时，问题可能更严重。
多输入、多输出(MIMO)指的是在发送机和接收机处使用多个 天线以便得到改善的性能。例如，当使用两个发送机和两个或更多接 收机时，可以发送两个同时的数据流，这使数据速率加倍。
在MIMO中，可以基于发送机侧的信道状态信息的可用性来采用 两种操作模式一一开环操作和闭环操作。在开环操作模式中，不采用
信道信息。虽然操作简单，但是由于缺少信道状态信息，所以开环操 作可能导致性能损失。
与开环操作不同，在闭环操作中，可以采用部分的或全部的信道 状态信息。
MIMO发送的操作常常需要来自所涉及的所有天线的开销发送。 结果，由于预期用于其他用户的干扰，可能浪费资源(例如功率)并 且可能影响吞吐量。
为了提升MIMO系统中开环和闭环操作两者中的改善的性能，可 以修改开销的发送。换言之，可以减少开销(例如前导、媒体接入控制(MAC)、和/或lxEV-DO中的导频)的发送。因此，可以更有效 和更高效地使用发送功率并且可以降低导致吞吐量增加的干扰。
图13示出了多天线发送架构的示范图。更具体地说，图13是用 于具有天线选择的发送分集的架构。参照图13，基于从接收侧提供的
反馈信息来将数据流编码。更具体地说，基于反馈信息，在发送端使 用自适应调制和编码(AMC)方案来处理数据。对根据AMC方案处 理的数据进行信道编码、交织并随后调制成符号(还可以称为已编码 或已调制的数据流)。
该符号随后被解复用到多个STC编码器块。这里，解复用是基于 载波可以支持的调制和编码速率。每个STC编码器块将符号进行编码 并将已编码的符号输出到快速傅里叶逆变换(IFFT)块。IFFT块变换 已编码的符号。经变换的符号随后被分配给由天线选择器所选择的天 线以用于发送到接收端。关于将使用哪个天线以进行发送的选择可以 基于反馈信息。
图14是示出了与天线选择相结合的发送分集的示范图。与为单个 码字(SWC)操作所设计的图13不同，在图14中，以每个载波为基 础执行自适应调制和编码，并将自适应调制和编码设计为用于多个码 字(MWC)操作。
根据图13和14，在由IFFT块处理数据之前，由STC编码器处理 数据。但是，可以在由STC编码器处理数据之前由IFFT块来处理数据。 简而言之，可以交换STC编码器与IFFT块之间的处理顺序。
详细地说，在执行信道编码和调制时(或在执行AMC方案时)可 以将来自接收端的反馈信息用于数据流。此AMC方案处理在虚线框中 示出。例如，信道编码和调制中使用的反馈信息可以是数据速率控制 (DRC)或信道质量指示符(CQI)。更进一步地，反馈信息可以包括各种信息，诸如扇区标识、载波/频率索引、天线索引、可支持的CQI 值、最佳天线组合、所选天线、以及用于给定分配的多载波的可支持
信噪干扰比(SINR)。
与所选天线有关的信息以及其的可支持SINR可以通过信道从接 收端发送到发送端(例如反向链路)或者在不同信道上发送。这样的 信道可以是物理信道或逻辑信道。更进一步地，与所选天线有关的信 息可以以位图(bitmap)的形式发送。每个位图的位置代表天线索引。
例如，可以对每个发送天线测量DRC或CQI。作为CQI的示例， 发送端可以将信号(例如导频)发送到接收端以确定用来发送信号的 信道的质量。每个天线将其自身的导频发送到接收端，该导频使接收 端从天线元件中提取信道信息p28。发送端还可以被称为接入节点、基 站、网络、或节点B。此外，接收端还可以被称为接入终端、移动终端、 移动站、或移动终端站。
响应于来自发送端的信号，接收端可以向发送端发送CQI以提供 用来发送信号的信道的信道状态或信道条件。
此外，可以使用预检测方案或后检测方案来测量反馈信息(例如 DRC或CQI)。预检测方案包括使用时分复用(TDM)在正交频分复 用(OFDM)之前插入天线专用已知导频序列。后检测方案涉及在OFDM 发送中使用天线专用已知导频模式。
更进一步地，反馈信息是基于每个带宽，或者换言之，反馈信息 包括关于N个1.25 MHz、 5MHz、或OFDM带宽的子带中的每一个的 信道状态信息。
如所讨论的，使用AMC方案处理的符号被解复用到多个STC编 码器块。STC编码器块可以实现各种类型的编码技术。例如，编码器块可以是STC编码器。每个STC编码器可以具有基本单位MHz。事实 上，如图16所示，STC编码器覆盖1.25 MHz。其他类型的编码技术包 括空时块码(STBC)、非正交STBC(NO-STBC)、空时栅格编码(STTC)、 空间-频率块码(SFBC)、空时频率块码(STFBC)、循环移位分集、 循环延时分集(CDD) 、 Alamouti、以及预编码。
如所讨论的，IFFT变换后的符号被天线选择器基于反馈信息而分 配给特定天线。也就是说，在图16中，天线选择器选择与来自反馈信 息所指定的STC编码器的两个输出相对应的一对天线。
天线选择器选择用于发送特定符号的天线。同时，天线选择器可 以选择用来发送符号的载波(或者频带宽度)。天线选择以及频率选 择是基于对操作的每一个带宽所提供的反馈信息。此外，其中进行天 线和频率分配的无线系统可以是多输入、多输出(MIMO)系统。
在具有多个天线的MIMO系统中，用于发送数据的天线可以分类 为主要天线和次要天线。主要天线可以由提供最好接收质量的天线或 发送所涉及的天线之中具有最小索引的天线来定义。
图15是示出了开销减少发送的示范图。这里，用单个天线(也称 为主要天线)来携带开销信息。如所讨论的，可以基于准则来选择主 要天线。也就是说，可以选择具有最好信道条件的天线或具有最小索 引的天线作为主要天线。
可以用主要天线来携带(或发送)前导。前导可以包括关于数据 分组的信息。此外，可以用主要天线来携带包括导频和媒体接入控制 (MAC)的开销信息。另外，可以用主要天线来发送包括码分复用 (CDM)数据和OFDM数据的数据。此外，可以经该主要天线来发送 前导的任何重新发送。
25未被选作主要天线或不具有最好的信道条件和/或不是最小索引 的天线可以被选作次要天线。次要天线只能用来发送数据(例如CDM
数据和OFDM数据)。与主要天线不同，次要天线不发送前导或开销 信息。开销信息经由主要天线来发送以便支持遗留接入终端(legacy access terminal) (AT)和/或新的AT。这里，遗留AT的支持可以被 称为CDM数据的发送，新的AT可以被称为OFDM数据的发送。
前导(例如遗留前导)和遗留数据(例如CDM数据)的发送通常 发生在子时隙(或四分之一时隙)中。该子时隙通常具有400个码片 的持续时间，该400个码片的一部分常常被前导占据，而该400码片 的其余部分被数据占据。
参照图15，天线'0'和天线'2'被选择用于在载波O和1上发 送数据。此外，天线'0，和天线'l'被选择用于在载波2上发送数 据，并且天线'l'和天线'2'被选择用于在载波3上发送数据。天 线'0'是用于载波O、 l和2的主要天线，天线'T是用于载波3的 主要天线。
如所讨论的，主要天线的选择可以是基于接收质量。也就是说， 主要天线可以被定义为提供最好接收质量的天线。或者，主要天线的 选择可以是基于发送所涉及的天线之中的最小索引，诸如在有一个以 上基于天线选择的发送、空间复用、以及基于发送分集的发送的情形 中。
前导可以经由一个或多个天线在载波上发送。更具体地说，在图 15中，使用基本发送单元的第一部分来发送前导。例如，在lxEV-DO 中，基本单元是具有1.667 ms的持续时间的时隙，第一部分是具有400 码片的持续时间的％时隙(每个码片的持续时间是1/1.2288/xs)。使用 W时隙的一部分来进行前导发送。在图15中，在载波0、 1和2 (也被表示为fQ、 &和f2)上发送来 自块#0、 #1、和#2的前导。而且，在载波3 (也被表示为fp上发送来 自块#3的前导。由于天线'0，是用于载波0、 1、和2的主要天线， 天线"'是用于载波3的主要天线，所以使用各个时隙的第一部分来 相应地发送前导。此外，仅经由主要天线进行前导的重新发送。
对于前导和CDM数据在74时隙(或子时隙)中的发送，前导可以 与正交频分复用(OFDM)数据一起发送。如所讨论的，图15示出了 在W时隙中采用前导+CDM数据发送的示例性发送。
根据图15的实施例，仅使用主要天线来发送开销数据的发送和/ 或重新发送。开销可以包括用于用户标识或信道类型(例如数据或控 制信道)的前导、媒体接入控制(MAC)、以及如lxEV-DO中的导频。 另外，可以通过主要天线来发送包括导频和媒体接入控制(MAC)的 开销以便支持遗留接入终端(AT)和/或新的AT。
如图16所示，可以经由主要和次要天线来发送数据。这里，数据 发送天线专用导频信号可以被发送，以帮助新的AT估计来自每个天线 的信道。
图16示出了采用前导和OFDM数据发送的发送的示范图。更具 体地，图16示出了在1/4时隙中前导和OFDM数据的发送。
如所讨论的，可以基于信道条件和/或索引的大小来选择主要天线 和次要天线。在多个天线的情况下具有一个以上的次要天线是可能的。
参照图16，由天线'0'来进行包括导频和MAC的开销的发送以 获得向后兼容。但是，如果可以忽视向后兼容或者向后兼容不再是问 题，则只有前导可被固定天线(例如天线'0')所固定和/或发送。即 使向后兼容不再是问题，也可以由具有最好信道条件的每个载波来发
27送前导。但是，可能会存在基于条件的信令问题，因此，最好固定或 选择用于发送的天线以获得改善的可靠性。
前导可以被假定为使用一些分配的子载波来发送。在图16中，主
要和次要天线均可以用来发送前导，但是仅使用主要天线来发送MAC 和导频。
如所讨论的，可以仅由一个天线来发送前导。例如，可以用主要 天线(例如天线'0')来发送前导。换言之，可以选择天线'0'用 于在载波0、 1、 2、和3上发送数据。因此，将天线'0'视为主要天 线。
更进一步地，可以有多个天线来发送前导。例如，图16示出了由 三个天线来发送的前导。也就是说，不仅经由主要天线、还经由次要 天线来发送前导。
对于载波0，选择天线0和2。同样地，天线'0'是主要天线， 天线'2'是次要天线。
与仅从/由一个天线发送前导的情况不同，仅通过主要天线来发送 和重新发送前导。在从/由多个天线发送前导的情形中，前导不限于仅 从主要天线的发送，而是还可以使用次要天线。
简而言之，图16的前导经由主要天线(例如，天线'0'和天线 'T )来发送，并且前导的任何重新发送只能经由主要天线来执行。 但是，如图16所示，如果由多个天线来发送前导，则主要天线和次要 天线均可以用来发送前导。
图17是示出了前导和OFDM数据的发送的另一示范图。这里， 基本带宽被作为一个整体而分配。也就是说，与图15不同，带宽的基本单位(即1.25 MHz)的倍数被作为一个整体而分配。换言之，可以 消除载波(或频带)之间的间隔并将其用作OFDM数据的一部分。此 外，可以将开销发送(例如导频和MAC)进行组合以便同样地消除载 波之间的间隔。
对于本领域的技术人员显而易见的是可以在不脱离本发明的精神 和范围的情况下在本发明中进行各种修改和变更。因此，本发明意图 覆盖对本发明的修改和变更，只要它们在所附权利要求及其等价物的 范围内。
权利要求
1.一种在多输入、多输出(MIMO)系统中发送数据的的方法，该方法包括基于满足至少一个指定准则来选择主要天线以便发送前导；以及经由所述主要天线来发送所述前导。
2. 根据权利要求l所述的方法，进一步包括经由所述主要天线来发送开销信息。
3. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述开销信息包括导频和媒体接入控制(MAC)。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据是码分复用(CDM)数据和正交频分复用(OFDM)数据中的至少一个。
5. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述至少一个指定准则包括在可用发送天线中具有最佳信道条件或最小索引的天线。
6. 根据权利要求1所述的方法，信道类型、媒体接入控制(MAC)、
7. 根据权利要求1所述的方法，元的第一部分来发送。
8. 根据权利要求7所述的方法，1.667 ms的持续时间的时隙。
9. 根据权利要求7所述的方法，个码片的持续时间的1/4时隙。其中，所述前导包括用户标识、以及导频中的至少一个。其中，所述前导使用基本发送单其中，所述基本发送单元是具有其中，所述第一部分是具有400
10. 根据权利要求9所述的方法，其中，所述1/4时隙包括码分复用(CDM)前导、正交频分复用(OFDM)前导、CDM数据、以及OFDM数据中的至少一个。
11. 根据权利要求1所述的方法，其中，用所述主要天线来发送正交频分复用(OFDM)数据。
12. 根据权利要求1所述的方法，其中，用所述主要天线来重新发送前导。
13. 根据权利要求l所述的方法，进一步包括选择次要天线，所述次要天线是来自于未选作为主要天线的多个天线中的天线；以及经由所述次要天线来发送所述数据。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述数据是码分复用(CDM)数据和正交频分复用(OFDM)数据中的至少一个。
15. —种在多输入、多输出(MIMO)系统中发送数据的的方法，该方法包括基于多个发送天线之中具有最佳信道条件或最小索引的天线而从多个发送天线中选择天线作为主要天线，用于发送至少一个前导；以及经由所述主要天线来发送所述前导和所述数据中的至少一个。
16. 根据权利要求15所述的方法，进一步包括从所述多个天线中选择次要天线，其中，所述次要天线是除所述主要天线之外的天线；以及经由所述次要天线来发送所述前导和所述数据中的至少一个。
17. 根据权利要求15所述的方法，进一步包括经由所述主要天线来发送开销信息。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，所述开销信息包括导频和媒体接入控制(MAC)。
19. 根据权利要求15所述的方法，其中，所述前导和所述数据被作为一个整体而分配给带宽。
20. —种在多输入、多输出(MIMO)系统中发送数据的的方法，该方法包括基于多个发送天线之中具有最佳信道条件或最小索引的天线而从多个发送天线中选择天线作为主要天线，用于发送至少一个前导；以及经由所述主要天线来发送所述前导和所述数据中的至少一个。
21. 根据权利要求20所述的方法，进一步包括从所述多个天线中选择至少一个次要天线，其中，所述至少一个次要天线是除所述主要天线之外的至少一个天线；以及经由所述至少一个次要天线来发送所述前导和所述数据中的至少一yN
全文摘要
本发明公开了一种在多输入、多输出(MIMO)系统中发送数据的方法。更具体地说，该方法包括基于满足至少一个规定准则来选择主要天线以用于发送前导，并经由该主要天线来发送前导。
文档编号H04W72/04GK101606427SQ200780010535
公开日2009年12月16日 申请日期2007年3月26日 优先权日2006年3月24日
发明者孙立相, 尹永哲, 李锡雨, 金浩彬, 金相国 申请人:Lg电子株式会社