用于控制无线电资源分配的基站和方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本发明涉及一种基站和一种用于控制基站中无线电资源分配的方法。具体而言，本发明涉及蜂窝通信系统中无线电接入、无线电资源分配和自适应无线电传输的领域。
[0002]近年来，集成电路和数字信号处理器依照摩尔定律发展所带来的快速进步已经使无线电系统具有比以前更强大的基带处理能力，这允许对现有技术的宽带蜂窝系统在其无线电符号、甚至波形的使用方面进行动态调整。
[0003]在由P.S1han、C.Siclet和N.Lacaille发表在2002年5月的IEEE信号处理会报第50卷第5期第1170至1183页，的“基于滤波器组理论的0FDM/0QAM系统的分析和设计(Analysis and design of 0FDM/0QAM systems based on filterbank theory)，，，以及由F.Schaich发表在2010年欧洲无线电会议(EW)，2010年，第1051至1058页的“基于滤波器组的多载波传输(FBMC)演进的OFDM:ffiMAX上下文中的FBMC (Filterbank basedmulti carrier transmiss1n (FBMC)—evolving OFDM:FBMC in the context of WiMAX)，，中描述的基于滤波器组的多载波(FBMC)传输是一种允许蜂窝系统使用任意可调的脉冲形状进行传输的多载波传输方案。可以根据调控频谱掩模的要求、就针对高多普勒效应的稳健性和所需的稳健性程度，例如同步误差而言的移动性条件对脉冲形状进行调整。频谱高效的FBMC系统可以基于0QAM-0FDM信令来实现。
[0004]通过选择合适的脉冲形状，FBMC系统产生非常低的带外泄漏。由此，频带上彼此相邻操作的两个非正交系统之间的保护频带得到明显降低。相比之下，近年来，观察到蜂窝系统的射频前端只在提高仪器的线性度和动态范围方面有渐进式进步。因此，由于实现和成本因素，无线电符号的调制阶数实际上是有限的。
[0005]在这种上下文中，学术界已提出如在由D.Dasalukunte、F.Rusek和V.0wall发表在IEEE电路与系统会报I定期论文，第58卷，第4期，第827至838页，2011年4月的“多载波快于奈奎斯特收发器:硬件架构和性能分析(Multicarrier Faster-Than-NyquistTransceivers:Hardware Architecture and Performance Analysis)，，中描述的一种被称为“快于奈奎斯特(Faster Than Nyquist) ”(FTN)的传输模式，以实现调制阶数有限的传输的更高数据速率，从而大幅度提高了信道条件极为良好，即在高信噪比条件下的无线电效率。
[0006]由于允许配置波形，具体来说是当使用FBMC技术时的脉冲形状，以及传输模式，具体来说是FTN，因此当在蜂窝系统中分配无线电资源时获得两种新的自由度。对于现今的无线电系统，使用自适应调制编码(AMC)方案来根据特定链路条件调整传输信令。这些条件允许在两个维度:调制星座和码率上调整每个链路的信令。此外，已提出多种传输功率分配方案，并且现在正在使用中。对于将来的系统，可以预见，服务需求种类会明显增加，并会出现各种各样的用户终端类型。伴随着多种多样的信道选择性特性，即每条无线电链路上观测到的信道条件，无线电资源分配问题的问题空间被认为在其维度上明显扩大。
[0007]如果向基于像OFDM之类的固定信令方案的系统应用像AMC之类的常见无线电资源分配策略，会遇到以下弊端。首先，系统不能利用极为良好的信道条件的优势，只会导致中等的数据速率传输。另外，系统不能考虑到具有高移动性的用户群。由于高多普勒效应，传统的OFDM系统遭受会严重影响性能的高频率偏移。基于OFDM的系统对频域和时域同步具有很高的要求。同步不良的系统，例如低功率低成本的传感器设备会遭受严重的性能下降。当访问与其它系统共享的某些特定频带时，系统必须满足调控器的严格带外泄漏要求。常规的OFDM信号的边带使用会导致大保护频带的显著浪费，特别是如果只有窄频带可用的话。
[0008]经常应用于现今的LTE和WiMax系统的现有技术的传输方案被称为根据TSGR1#17(00) 1395，“自适应调制编码(AMC) ”，瑞典斯德哥尔摩，2000年的“自适应调制编码”(AMC)。它通常与OFDM或扩散编码，即CDMA方案相结合，以自适应地选择一组合适的传输参数，即调制编码方案(MCS)，即调制/星座阶数和编码率。对于应用于LTE系统，通过动态地接收信道质量指示的反馈，以及来自更高层的QoS要求，即数据速率、分组丢失率等，LTE MAC调度器决定或者针对用户或者针对物理资源块而言最适合的MCS。诸如循环前缀长度和子载波间距等现有技术系统的参数是仅有的无法动态调整的长期系统特定参数。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种改进的无线电资源分配技术。
[0010]此目标通过独立权利要求的特征来实现。另外的实施形式是从从属权利要求、说明书和附图显而易见的。
[0011]本发明基于以下发现:在动态无线电资源分配的上下文中具有新的自由度的一种自适应传输方案提供了提高的无线电资源分配效率。适当地应用了问题空间的额外维度以及新服务的特定要求，以改进无线电资源分配过程。当使用例如FBMC系统结构时，这类额外的维度是针对每条无线电链路分别配置的例如信号波形、传输模式和子载波间距。传输方案为每条链路/每个用户，即每个设备或每个用户组自适应地配置波形和传输模式，从而能够在系统无线电频谱效率方面实现显著的系统性能提升。
[0012]为了详细描述本发明，将使用下列术语、缩写和符号:
[0013]CP:循环前缀
[0014]CP是指末端重复的符号的前缀。虽然通常配置接收器丢弃CP样本，但CP有两个目的:作为保护间隔，它消除了来自前一符号的符号间干扰。作为符号的末端的重复，它允许将频率选择性多径信道的线性卷积建模为循环卷积，进而可以使用离散傅立叶变换将循环卷积变换至频域。
[0015]CP-OFDM:基于 CP 的 OFDM
[0016]CP-OFDM在每个子载波上传输复值符号。在CP-OFDM中，所传输的信号可以写成通过索引为η的符号时间期间索引为m的子载波以及通过原型滤波函数的时间频率转换获得的合成滤波基础来传送的符号的函数，其中时间频率转换依赖于符号持续时间和载波间频率间距。
[0017]EGF:扩展高斯函数
[0018]EGF是从由M.Alard, C.Roche和P.S1han在“具有近乎最优的时频定位的一个新函数家方矣(A new family of funct1n with a nearly optimal time-frequencylocalizat1) ”, RNRT 项目 Modyr 技术报告，1999 年，以及由 P.S1han 和 C.Roche 在“基于扩展高斯函数的余弦调制滤波器组(Cosine-Modulated Filterbanks Based on ExtendedGaussian Funct1n)，，，IEEE 信号处理会报，第 48 卷，第 11 期，第 3052 至 3061 页，2000 年11月中描述的高斯函数推导出的。
[0019]FBMC:基于多载波的滤波器组
[0020]FBMC系统包括发射机侧的合成滤波器组(SFB)和接收机侧的分析滤波器组(AFB)。SFB将M个低速率子载波信号组合成一个高速率信号，该高速率信号通过频率选择性无线电信道进行传输。AFB将接收到的高速率信号再次分解为M个低速率子载波信号。通常采用每个子载波一个FIR均衡器以补偿由频率选择性无线电信道引起的符号间干扰
(ISI)和信道间干扰(ICI)，并改善符号决策。
[0021]FTN:快于奈奎斯特
[0022]1975年，J.E.Mazo在“快于奈奎斯特信令(Faster-than-Nyquist) ”，贝尔系统科技杂志，第54卷，第1451至1462页，1975年10月中描述过，二进制正弦(t/T)脉冲可以每1\秒发送一次，其中T Λ〈Τ，而没有渐近错误概率损失。他称此为FTN信令，因为脉冲出现的速度比奈奎斯特的正交脉冲极限所允许的速度更快。FTN信令已经以许多方式被广义化了。
[0023]1TA:1OTA 函数
[0024]1TA函数是EGF的一个特例，它的性质，如正交性和良好的时间频率定位与这些EGF函数的相同。
[0025]链路:两个用户之间的点对点连接
[0026]LTE:长期演进
[0027]LTE，商业上叫做4G LTE，是一种针对用于手机和数据终端的高速数据无线电通信的标准