专利名称：对无线通信系统中传播延迟的补偿的制作方法
技术领域：
本发明 涉及一种无线通信系统中补偿传播延迟的方法。本发明还涉及一种其中 传播延迟被补偿的无线通信系统。
背景技术：
在传送器和/或接收器使用多个天线能显著提升无线系统的性能是公知的。此 类多输入多输出(MIMO)天线配置具有改进数据速率以及增加分集的可能性。预编码是一种普及的多天线技术，用于通过变换携带传送向量的信息使得它更 好地适合信道状况来改进MIMO系统的性能。这能基于瞬时信道信息或完全无信道信息 或它们的某个组合来完成。通常，在传送之前，预编码被实现为对携带向量的信息执行 线性变换。此类线性变换通常由矩阵来表示。预编码是LTE长期演进以及WCDMA宽 带码分多址的集成部分。存在预编码的两种基本风格或类型——基于码本和基于非码本。基于码本的预 编码表示实施线性变换的预编码矩阵从可数的和通常有限的候选矩阵集合来选择。所提 到的集合构成码本。信道相关的基于码本的预编码能看作是信道量化的形式，因为通常 信道实现的集合映射到某个预编码元素。另一方面，基于非码本的预编码不涉及任何量 化，预编码元素因此能例如是信道矩阵的连续函数。波束成形是预编码更一般概念的一种特殊情况，其中携带符号流的单个信息乘 以调整每个传送天线上信号的相位的信道相关向量，使得在接收器侧获得传送信号的相 干相加。这提供分集，以及增大信号噪声比SNR。要使用的预编码器元素可能需要借助于前向链路中选取的预编码器元素的信令 和/或反馈信令来用信号发送。反馈信令能视为接收器将信道信息提供到传送器的一种 方式。—些不同的方法对前向链路信令是共同的。在前向链路中显式用信号发送预编 码器元素索引是可能的。也有可能使用预编码的导频/参考符号RS来隐式用信号发送 它，预编码的导频/参考符号RS与非预编码的参考信号一起能在接收器用于确定使用的 预编码器元素。另一种可能性是对数据解调也使用预编码的参考符号，所谓的专用RS， 并且从接收器的观点来看，它将吸收预编码器元素到有效信道中。为了最大的性能，预编码元素应选取成匹配包括传送和接收滤波器、天线电缆 的信道响应以及当然还有实际传播信道的有效信道。如果有效信道在分配到通信的带宽 上变化，则需要也在频率上使预编码适应，以取得与频率选择性信道的最佳可能匹配。 自然地，这影响预编码器元素的信令，使得可能需要反馈和前向链路信令的更细频率粒 度。如果使用专用RS，则它减小有效信道的相干带宽，这意味着在接收器侧的信道估计 过程可能具有更少数据来在其上求平均，并且因此负面地影响估计精确性。
发明内容
本说明书涉及作为天线单元局部化到小区域的固定天线安装，其包括一个或多 个天线。几个天线单元能连接到以低延迟使用高容量链路的联合处理单元(JPU)。JPU 对所有连接的天线联合地执行基带处理，使得可能同时使用几个连接的天线单元来相干 地接收和传送信号。具有一个或几个连接的天线单元的JPU能例如在以下方式中实现■作为服务于单个小区的单个NodeB，■作为服务于多个小区的单个NodeB，■作为服务于多个小区的多个连接的NodeB，在本上下文中，下行链路被理解为JPU/天线单元是传送器并且终端是接收器。如已提到的，信道相关预编码具有提供显著的性能增益的可能性。然而，获得 这些增益依赖于预编码器元素足够接近地匹配信道的能力。在这方面，是频率选择性的 有效信道呈现问题，因为它们要求使用的预编码元素跟踪信道(当它在频率上变化时)。 对于基于码本的预编码来说，这通常暗示着显著更高的信令开销，因为适当的预编码器 元素需要从接收器用信号发出和/或从传送器向接收器用信号发出。专用参考信号RS的 需要量可能增加，因此也贡献于更高的信令开销。备选的观点可能是，如果信令开销保 持恒定，则在其能获得预编码的有效支持的移动性的程度变得更有限。因此，预编码需 要以更小的频率粒度来执行，这导致更高的开销来获得相同的性能，或者以固定开销来 执行，这能够在更低的终端速度来支持预编码。注意，对于基于非码本的预编码，增加 的频率选择性也可招致附加的开销。高频率选择性也导致信道估计恶化，因为估计因而被强制限制于频率中，这减 少了信道估计中频率插值的可能性。有效信道的特性可分离成三个、更多或更少独立的部分1.微观传播信道特性这部分由无线电环境中小的/局部化的扰动所导致的改 变组成。这些扰动导致传播信道中快速的改变。2.宏观传播信道特性这部分由传播信道中的大规模参数来组成，例如传播延 迟、到达角度、路径损耗等。通常这些参数影响传播信道的统计分布并且改变相对缓慢。3.硬件引入的特性这部分包括由硬件(例如在天线单元的无线电链，包括传 送滤波器，以及连接天线到JPU的电缆)引入的效应。有效信道的微观传播信道部分具有快速的时间变化性，并可能难以不招致附加 显著信令开销地进行补偿。然而，有效信道的其它部分随时间过去是相对恒定的，并且可更容易地进行考 虑。由天线单元以及到JPU的链路所施加的有效信道的硬件引入的特性对所有终端是共 同的，并且可使用例如以下方法来补偿使用终端执行有关特定天线单元的不同天线的 硬件引入的时序不对准的测量，之后将测量报告用信号发送回JPU。传统上，连接到JPU的天线已经 局部化到NodeB的形式中的单个站点，并且由 宏观时序延迟引入的频率选择性尚未成为问题，因为从NodeB的天线到终端的传播延迟 差已经很小。然而，在预期的分布天线系统DAS具有远程天线单元(其可能宽广地分 离)的情况下，从不同天线单元到特定终端的传播延迟可能显著地变化，这导致有效信道中强的频率选择性。如果宏观传播延迟在这些情形下不补偿，由于各个预编码器元素 不匹配信道，基于码本的预编码引入附加的损耗。上述问题和缺点在本发明的第一方面中通过一种在无线通信系统中补偿传播延 迟的方法来克服。第一处理单元与第一多个天线单元通信，第一多个天线单元与第一终 端无线 通信。第一终端具有终端天线。第一多个天线单元是空间分离的。根据第一方面 的方法包括以下步骤确定从第一多个天线单元中的每个到终端天线的相对传播延迟， 以及使用所确定的传播延迟来建立延迟分布(delay profile)以补偿从每个天线单元到第一 终端的传播延迟，以及将延迟分布应用到处理单元和终端之间的传送。根据本发明的方法提供对于分布天线系统中发生的传播延迟差的补偿。该补偿 的显著优点是可需要显著更少的预编码元素来有效匹配整个带宽上的信道。这可设想成 转变为信令开销的大量减少。在某些情况下，无适当的补偿时，甚至可能预编码是不可 能的。与以前的补偿方法相反，根据本发明的方法引入对每个目标终端特定的补偿分 布。终端特定的分布可设想为允许补偿由DAS的宏观传播信道特性(其是终端特定的) 引入的虚拟频率选择性。该方案对终端是透明的，以及在一些实施例中甚至可不要求终 端做任何处理。可将根据本发明的方法用于从处理单元至终端或类似的从终端至处理单元的传 送。在本发明的另外有利的实施例中，处理单元可以是基站或节点B。本上下文中 的处理单元是连接到多个天线单元和通信网络(例如有线网络，如SDH/S0NET网络或任 何其它类型的通信网络)的单元。处理单元建立从通信网络至一个或多个无线终端(例 如移动电话)的通信。处理单元的实际选择可取决于建立的无线网络的类型。本上下文中的术语“终端”用于能够建立与处理单元的无线通信的任何种类的 设备。此类终端的示例包括移动电话、用于计算机的调制解调器设备、PDA以及其它 电子设备，例如媒体中心和诸如此类。在本发明的一实施例中，第一多个天线单元之一可包括多个天线。本发明的另 外实施例可包括第一多个天线单元中的多于一个包括多个天线。多个天线可例如用于 来自天线单元的信号的波束成形。同样，多个天线可用于支持与更多终端的通信。在特定实施例中，第一多个天线单元中的至少两个可包括相同数量的天线，或 在备选中，第一多个天线单元中的每个可包括不同数量的天线。终端可包括第二多个天线。终端可包括多于一个天线(例如为了建立更高的数 据传输速率)。有利的是，第一处理单元可与第三多个终端通信。可设想，给定处理单元支持 的终端越多，就可实现处理单元容量的更好利用。根据本发明的方法可在频域中执行。根据本发明的方法因而还可包括以下步 骤第一多个天线单元中的每个与终端或第二多个终端的每个之间的相对传播延迟在频 域中确定，以及还包括另外的以下步骤对两个不同频率评估终端和多个天线单元之间 的传播信道之间的相位差，并进一步从拟合到频率上评估的相位差的一条线的斜率来估 计传播时间差。同样的，有利地可对第四多个频率来评估相位差。在本发明的一个实施例中，可从具有一个或第六多个斜率的第五多个拟合线来估计每个传播时间差。优选地在处理单元中执行计算。计算的结果、即延迟分布可传送到终端，其中可将延迟分布应用到经天线单元 从终端至处理单元的传送。在本发明特别有利的实施例中，第一多个天线单元中的每个和终端或第二多个 终端中每个之间的传播延迟可使用以下等式来确定
权利要求
1.一种在无线通信系统(10)中补偿传播延迟的方法，其中第一处理单元(12，38， 64)与第一多个天线单元(14，16，26，40，44，72，74，76)通信，所述第一多个天线 单元(14，16，26，40，44，72，74，76)与具有终端天线(20，50，54，58)的第一终端 (18，48，52，56，78，80，82)无线通信，所述第一多个天线单元(14，16，26，40， 44，72，74，76)是空间分离的，所述方法包括以下步骤确定从所述第一多个天线单元(14，16，26，40，44，72，74，76)中的每个到所述 终端天线(20，50, 54，58)的相对传播延迟，使用所确定的传播延迟来建立延迟分布以补偿从所述天线单元(14，16，26，40， 44，72，74，76)中的每个到所述第一终端(18，48，52，56，78，80，82)的传播延 迟，将所述延迟分布应用到所述处理单元(12，38，64)和所述终端(18，48，52，56， 78，80，82)之间的传送。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述传送是从所述处理单元(12，38，64)到所 述终端(18，48，52，56，78，80，82)或从所述终端(18，48，52，56，78，80，82)到 所述处理单元(12，38，64)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一多个天线单元(14，16，26，40， 44，72，74，76)之一包括多个天线(28，30，32，34)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述处理单元是基站或节点B。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述终端(18，48，52，56，78， 80，82)包括第二多个天线。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述第一处理单元(12，38，64)与 第三多个终端(18，48，52，56，78，80，82)通信。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述第一多个天线单元(14，16， 26，40，44，72，74，76)中的每个和所述终端(18，48，52，56，78，80，82)之间的 或所述第一多个天线单元(14，16，26，40，44，72，74，76)中的每个和所述第二多个 终端(18，48，52，56，78，80，82)中的每个之间的相对传播延迟在频域中确定，其中 所述方法还包括以下步骤对两个不同频率评估所述终端(18，48，52，56，78，80，82)和多个天线单元 (14，16，26，40，44，72，74，76)之间的传播信道之间的相位差；从拟合到频率上所评估的相位差的一条线的斜率来估计传播时间差。
8.根据权利要求7所述的方法，其中对第四多个频率评估相位差。
9.根据权利要求7所述的方法，其中从具有一个或第六多个斜率的第五多个拟合的线 来估计每个传播时间差。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述第一多个天线单元(14，16， 26，40，44，72，74，76)中的每个和所述终端(18，48，52，56，78，80，82)或所述 第二多个终端(18，48，52，56，78，80，82)中的每个之间的传播延迟使用以下等式来 确定其中Δ。是从第n个终端(18，48，52，56，78，80，82)到达所述第一多个天线单元的天线单元m和m’的信号之间的时间差的估计，τ( ’ η)是由所述处 理单元(12，38，64)和终端η(18，48，52，56，78，80，82)的所述第二多个天线之间的传播信道所引入的时间差，^？^⑺-0^0^是两个信道的相位差的估计，并且
11.根据权利要求10所述的方法，其中Amm，ω由以下项来近似
12.根据权利要求1-11中任一项所述的方法，还包括通过反旋转来自所述天线单元 (14，16，26，40，44，72，74，76)的传送的信号的相位，在频域中应用所述延迟分布。
13.根据权利要求1-10中任一项所述的方法，还包括在时域中应用所述延迟分布。
14.根据权利要求12所述的方法，其中应用所述延迟分布作为单纯时间移位或在备选 中作为循环时间移位。
15.—种适用于连接到通信链路(22，24，36，60，62，66，68，70)的装置(12， 38，64)，所述通信链路用于建立到多个天线单元(14，16，26，40，44，72，74，76) 的通信，所述装置还包括控制器单元和存储单元，所述存储单元包括一种在无线通信系 统中补偿传播延迟的方法的软件实现，其中所述多个天线单元(14，16，26，40，44， 72，74，76)适用于与具有终端天线(20，50，54，58)的第一终端(18，48，52，56， 78，80，82)无线通信，所述第一多个天线单元(14，16，26，40，44，72，74，76)是 空间分离的，所述方法包括以下步骤确定从所述第一多个天线单元(14，16，26，40，44，72，74，76)中的每个到所述 终端天线(20，50，54，58)的传播延迟，使用所确定的传播延迟来建立延迟分布以补偿从所述天线单元(14，16，26，40， 44，72，74，76)中的每个到所述第一终端(18，48，52，56，78，80，82)的传播延 迟，将所述延迟分布应用到所述处理单元(12，38，64)和所述终端(18，48，52，56， 78，80，82)之间的传送。
16.根据权利要求15所述的装置，其中所述软件实现包括权利要求2-13的任何方法步骤。
全文摘要
在本发明第一方面中，涉及一种在无线通信系统中补偿传播延迟的方法。第一基站与第一多个天线单元通信，第一多个天线单元适用于与第一终端无线通信。第一终端具有终端天线。第一多个天线单元是空间分离的。根据第一方面的方法包括以下步骤确定从第一多个天线单元中的每个到终端天线的相对传播延迟，以及使用所确定的传播延迟来建立延迟分布以补偿从每个天线单元到第一终端的传播延迟，以及将延迟分布应用到基站和终端之间的传送。在本发明的第二方面中，还涉及一种实现根据第一方面的方法的系统。
文档编号H01Q3/26GK102017476SQ200980114668
公开日2011年4月13日 申请日期2009年2月27日 优先权日2008年4月25日
发明者D·哈马瓦尔, G·约恩格伦 申请人:爱立信电话股份有限公司