Просторове заглушення перешкод для бездротового зв’язку

Реферат: Описані способи передачі і прийому даних з просторовим заглушенням перешкод в мережі бездротового зв'язку. У одному проекті передачі даних з просторовим заглушенням перешкод перша станція (наприклад, стільник) може прийняти інформацію просторового зворотного зв'язку (SFI) від другої станції (наприклад, від UE, що піддається впливу перешкоди), яка не має зв'язку з першою станцією. Друга станція може також прийняти інформацію попереднього кодування від третьої станції (наприклад, від UE, що обслуговується). Перша станція може послати передачу даних на третю станцію на основі інформації попереднього кодування і SFI, щоб знизити перешкоду для другої станції. У одному проекті SFI може містити інформацію для просторового обнулення. Перша станція може послати передачу даних на основі інформації для просторового обнулення, щоб направити передачу даних в сторону від другої станції. UA 102102 C2 (12) UA 102102 C2 UA 102102 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Дана заявка має пріоритет попередньої патентної заявки США № 61/053564 під назвою "SPATIAL INTERFERENCE AVOIDANCE TECHNIQUES", поданої 15 травня 2008 р., і попередньої патентної заявки США № 61/117852, під назвою "SPATIAL INTERFERENCE AVOIDANCE TIMELINE", поданої 25 листопада 2008 р., які обидві переуступлені їх правонаступнику і містяться тут за допомогою посилання. Галузь техніки, до якої належить винахід Дане розкриття, загалом, належить до зв'язку і, більш конкретно, до способів передачі і прийому даних в мережі бездротового зв'язку. Рівень техніки Мережі бездротового зв'язку широко застосовуються для забезпечення зв'язку з різним інформаційним вмістом, таким як голос, відео, пакетні дані, обмін повідомленнями, широкомовні передачі і т. д. Ці бездротові мережі можуть бути мережами колективного доступу, здатними підтримувати численних користувачів, спільно використовуючи доступні мережеві ресурси. Прикладами таких мереж колективного доступу є мережі мультидоступу з кодовим розділенням каналів (CDMA), мережі мультидоступу з часовим розділенням каналів (TDMA), мережі мультидоступу з частотним розділенням каналів (FDMA), мережі мультидоступу з ортогональним частотним розділенням каналів (OFDMA) і мережі FDMA з однією несучою (SCFDMA). Мережа бездротового зв'язку може містити численні базові станції, здатні надавати підтримку зв'язку численного обладнання користувача (UE). UE може зв'язуватися з базовою станцією через низхідну лінію зв'язку і висхідну лінію зв'язку. Низхідна лінія зв'язку (або пряма лінія зв'язку) належить до лінії зв'язку від базової станції до UE, а висхідна лінія зв'язку (або зворотна лінія зв'язку) належить до лінії зв'язку від UE до базової станції. Приклад такої мережі бездротового зв'язку описаний, наприклад, в патентній публікації US 2003/020651 А1. UE може знаходитися в межах зони охоплення численних базових станцій. Одна базова станція може бути вибрана для обслуговування UE, а інші базові станції можуть бути такими, що не беруть участі в обслуговуванні базовими станціями. UE може спостерігати високий рівень перешкоди від базової станції, яка не бере участі в обслуговуванні, на низхідній лінії зв'язку і/або може викликати високий рівень перешкоди для базової станції, яка не бере участі в обслуговуванні, на висхідній лінії зв'язку. Може бути бажаним передавати дані способом, що дозволяє досягнути хорошої продуктивності, навіть в присутності потужних базових станцій, які не беруть участі в обслуговуванні. Суть винаходу Тут описані способи передачі і прийому даних з просторовим придушенням перешкод в мережі бездротового зв'язку. Просторове придушення перешкод належить до придушення перешкод на станції, схильній до впливу перешкод, на основі просторового обнулення і/або просторової обробки при прийомі. Просторове обнулення належить до вибору напрямку передачі в сторону від станції, що піддається впливу перешкод, щоб зменшити перешкоду для станції, що піддається впливу перешкоди. Просторова обробка при прийомі належить до виявлення, що виробляється численними приймальними антенами, щоб відновлювати компоненти бажаного сигналу і придушувати перешкоду. Просторове придушення перешкод може також згадуватися як спільне формування променя (CEB). У одному проекті передачі даних з просторовим придушенням перешкод перша станція (наприклад, стільник стільникового зв'язку) може приймати інформацію просторового зворотного зв'язку (SFI) від другої станції (наприклад, від UE, що піддається впливу перешкоди), яка не має зв'язку з першою станцією. Друга станція може також приймати інформацію попереднього кодування від третьої станції (наприклад, від UE, що обслуговується). Перша станція може посилати передачу даних на третю станцію на основі інформації попереднього кодування і SFI, щоб придушувати перешкоду для другої станції. У одному проекті SFI може містити інформацію для просторового обнулення. Перша станція може посилати передачу даних на основі інформації для просторового обнулення, щоб вибрати напрямок передачі даних в сторону від другої станції. У одному проекті прийому даних з просторовим придушенням перешкод перша станція (наприклад, UE) може приймати запит SFI для посилання SFI на другу станцію (наприклад, в стільник зв'язку, який створює перешкоду), яка не має зв'язку з першою станцією. Запит SFI може бути посланий третьою станцією (наприклад, обслуговуючим стільником), яка має зв'язок з першою станцією. Перша станція може визначити і послати SFI на другу станцію у відповідь на запит SFI. Перша станція може також визначити і послати інформацію попереднього кодування на третю станцію. Перша станція може після цього прийняти передачу даних, послану третьою станцією на основі інформації попереднього кодування. Перша станція може 1 UA 102102 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 також прийняти передачу, послану другою станцією на іншу станцію на основі SFI, щоб знизити перешкоду для першої станції. Різні варіанти і ознаки розкриття описані нижче з додатковими подробицями. Короткий опис креслень Фіг. 1 - мережа бездротового зв'язку. Фіг. 2 - передача даних низхідної лінії зв'язку з просторовим придушенням перешкод. Фіг. 3A-3D - передача даних низхідної лінії зв'язку, як показано на фіг. 2. Фіг. 4 - передача даних висхідної лінії зв'язку з просторовим придушенням перешкод. Фіг. 5 і 6 - процес і пристрій, відповідно, для передачі даних з просторовим придушенням перешкод. Фіг. 7 і 8 - процес і пристрій, відповідно, для прийому даних з просторовим придушенням перешкод. Фіг. 9 - блок-схема базової станції і UE. Докладний опис Описані тут способи можуть використовуватися для різних мереж бездротового зв'язку, таких як CDMA, TDMA, FDMA, OFDMA, SC-FDMA і інших мереж. Терміни "мережа" і "система" часто використовуються взаємозамінно. Мережа CDMA може здійснити радіотехнологію, таку як універсальний наземний радіодоступ (UTRA), cdma2000 і т. д. UTRA містить систему широкосмугового CDMA (WCDMA) і інші варіанти CDMA. cdma2000 охоплює стандарти IS-2000, IS-95 і IS-85. Мережа TDMA може здійснювати радіотехнологію, таку як глобальна система зв'язку з рухомими об'єктами (GSM). Мережа OFDMA може здійснювати радіотехнологію, таку як Evolved UTRA (E-UTRA), Ultra Mobile Broadband (UMB), IEEE 802.11 (Wi-Fi), IEEE 802.16 (WiMAX), IEEE 802.20, Flash-OFDM® і т. д. UTRA і E-UTRA є частиною універсальної системи мобільного зв'язку (UMTS). Системи 3GPP Long Term Evolution (LTE) і LTE-Advanced (LTE-A) є новими редакціями UMTS, які використовують E-UTRA. UTRA, E-UTRA, UMTS, LTE, LTE-A і GSM описані в документах організації під назвою "Проект партнерства 3-го покоління" (3GPP). cdma2000 і UMB описані в документах організації під назвою "Проект 2 партнерства 3-го покоління" (3GPP2). Описані тут способи можуть використовуватися для бездротових мереж і радіотехнологій, згаданих вище, а також для інших бездротових мереж і радіотехнологій. Для ясності, конкретні аспекти способів описані нижче для LTE і термінологія LTE використовується в більшій частині приведеного нижче опису. На фіг. 1 показана мережа 100 бездротового зв'язку, яка може бути мережею LTE або якоюсь іншою мережею. Бездротова мережа 100 може містити численні поліпшені вузли В (eNB) і інші мережеві об'єкти. Для простоти на фіг. 1 показані тільки два вузли eNB, 110a і 110b. Вузол eNB може бути станцією, що здійснює зв'язок з UE, і може також згадуватися як базова станція, вузол В, точка доступу і т. д. Кожний вузол eNB 110 може забезпечувати охоплення зв'язком для конкретної географічної зони. У 3GPP термін "стільник" може належати до зони охоплення вузла eNB і/або до підсистеми вузла eNB, яка обслуговує цю зону охоплення, в залежності від контексту, в якому використаний термін. Вузол eNB може забезпечувати охоплення зв'язком для макростільника, пікостільника, фемтостільника і/або інших типів стільнику. Макростільник може охоплювати відносно велику географічну зону (наприклад, радіусом декілька кілометрів) і може дозволити необмежений доступ для UE з абонентським обслуговуванням. Пікостільник може охоплювати відносно малу географічну зону і може дозволити необмежений доступ для UE з абонентським обслуговуванням. Фемтостільник може охоплювати відносно малу географічну зону (наприклад, будинок) і може дозволити обмежений доступ для UE, що мають зв'язок з фемтостільником (наприклад, UE для користувачів будинку). Вузол eNB для макростільника може згадуватися як макро-eNB. Вузол eNB для пікостільника може згадуватися як піко-eNB. Вузол eNB для фемтостільника може згадуватися як фемто-eNB або домашній eNB. У прикладі, показаному на фіг. 1, вузол eNB 110a може бути макро-eNB для макростільника X. Вузол eNB 110b може бути піко-eNB для пікостільника Y або фемто-eNB для фемтостільника Y. Вузол eNB може підтримувати один або множину (наприклад, три) стільників. Бездротова мережа 100 може також містити ретрансляційні станції. Ретрансляційна станція є станцією, яка приймає передачу даних і/або іншу інформацію від станції по висхідному каналу зв'язку (наприклад, від вузла eNB або UE) і посилає дані і/або іншу інформацію на станцію низхідного каналу зв'язку (наприклад, на UE або на вузол eNB). Ретрансляційна станція може також бути UE, яке ретранслює передачі для інших UE. Бездротова мережа 100 може бути однорідною мережею, яка містить вузли eNB одного типу, наприклад, тільки макро-eNB або тільки фемто-eNB. Бездротова мережа 100 може також бути неоднорідною мережею, яка містить вузли eNB різних типів, наприклад, макро-eNB, піко 2 UA 102102 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 eNB, фемто-eNB, ретрансляційні станції і т. д. Ці різні типи вузлів eNB можуть мати різні рівні потужності передачі, різні зони охоплення і різний вплив на перешкоди в бездротовій мережі 100. Наприклад, макро-eNB можуть мати високий рівень потужності передачі (наприклад, 20 Ват), тоді як піко-eNB, фемто-eNB і ретрансляційні станції можуть мати більш низький рівень потужності передачі (наприклад, 1 Ват). Описані тут способи можуть використовуватися як для однорідних, так і для неоднорідних мереж. Мережевий контролер 130 може підключатися до ряду вузлів eNB і забезпечувати координацію і керування цими вузлами eNB. Мережевий контролер 130 може здійснювати зв'язок з вузлами eNB 110 через транзитний модуль. Вузли eNB 110 можуть також зв'язуватися один з одним, наприклад, прямо або опосередковано через дротовий або бездротового транзитний модуль. UE можуть бути розосереджені по всій бездротового мережі 100 і кожне UE може бути стаціонарним або мобільним. Для простоти, на фіг. 1 показані тільки чотири UE, 120a, 120b, 120c і 120d, і вони також згадуються як UE 1, 2, 3 і 4, відповідно. UE може також згадуватися як термінал, мобільна станція, абонентська установка, станція і т. д. UE може бути стільниковим телефоном, мінікомп'ютером для бездротового зв'язку (PDA), бездротовим модемом, кишеньковим комп'ютером, ноутбуком, бездротовим телефоном, станцією бездротового абонентського доступу (WLL) і т. д. На фіг. 1 суцільна лінія з одиночною стрілкою вказує бажану передачу даних від обслуговуючого стільника на UE, а пунктирна лінія з одиночною стрілкою вказує заважаючу передачу від заважаючого стільника на UE. Обслуговуючий стільник є стільником, призначеним для обслуговування UE на низхідній і/або висхідній лінії (каналу) зв'язку. Необслуговуючий стільник може бути заважаючим стільником, що створює перешкоду для UE на низхідному каналі зв'язку, і/або стільником, який піддається впливу перешкоди, що спостерігає перешкоду від UE на висхідному каналі зв'язку. Передачі по висхідному каналу зв'язку на фіг. 1 не показуються для простоти. LTE використовує ортогональне мультиплексування з частотним розділенням каналів (OFDM) на низхідному каналі і мультиплексування з одиночною несучою частотою з частотним розділенням каналів (SC-FDM) на висхідному каналі. OFDM і SC-FDM розділяють ширину смуги пропускання системи на множину (K) ортогональних піднесучих, які також звичайно згадуються як тони, біни і т. д. Кожна піднесуча може бути модульована даними. Загалом, символи модуляції посилають в частотній області за допомогою OFDM і у часовій області за допомогою SC-FDM. Загальна кількість піднесучих (K) може залежати від ширини смуги пропускання системи. Наприклад, K може дорівнювати 128, 256, 512, 1024 або 2048 для ширини смуги пропускання системи 1,25, 2,5, 5, 10 або 20 мегагерц (МГц), відповідно. Ширина смуги пропускання системи може також бути розділена на піддіапазони, і в LTE кожний піддіапазон може охоплювати 1,08 МГц. У LTE графік часу передачі для кожної лінії зв'язку може бути розділений на блоки субкадрів. Кожний субкадр може мати задану тривалість, наприклад, 1 мілісекунда (мс), і може містити два часових інтервали. Кожний часовий інтервал може містити шість періодів символів для розширеного циклічного префікса або сім періодів символів для звичайного циклічного префікса. Доступні ресурси частоти і часу для кожного каналу зв'язку можуть бути розділені на блоки ресурсів. Кожний блок ресурсів може охоплювати конкретну часову і частотну розмірність, наприклад, 12 піднесучих в одному часовому інтервалі в LTE. UE може здійснювати зв'язок з обслуговуючим стільником в основному перешкодовому сценарії, який є сценарієм, в якому (i) UE може спостерігати високу перешкоду з боку одного або більше заважаючих стільників на низхідному каналі і/або (ii) обслуговуючий стільник може спостерігати високу перешкоду зі сторони одного або більш заважаючих UE на висхідному каналі. Основний перешкодовий сценарій може виникати через розширення діапазону, що є сценарієм, в якому UE з'єднується зі стільником з нижчими втратами на трасі і нижчою геометрією серед всіх стільників, виявлених UE. Наприклад, на фіг. 1 UE 2 може виявити макростільник X і пікостільник Y і може мати нижчу потужність прийому для пікостільника Y, ніж для макростільника X. Проте, для UE 2 може бути бажаним з'єднатися з пікостільником Y, якщо втрати на трасі для стільника Y нижча, ніж втрати на трасі для макростільника X. Це може призвести в результаті до меншої перешкоди в бездротовій мережі для даної швидкості передачі даних для UE 2. Основний перешкодовий сценарій може також виникнути через обмежений зв'язок. Наприклад, на фіг. 1 UE 1 може знаходитися близько до фемтостільника Y і може мати високу потужність прийому для цього стільника. Однак, UE 1 може бути не здатним отримати доступ до фемтостільника Y через обмежений зв'язок і може тоді з'єднатися з макростільником X, що не має обмежень, з більш низькою потужністю прийому. UE 1 може тоді 3 UA 102102 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 спостерігати високу перешкоду від фемтостільника Y на низхідному каналі і може також створювати високу перешкоду для стільника Y на висхідному каналі. У варіанті просторове придушення перешкод може виконуватися для передачі даних по низхідному каналу, щоб знизити перешкоду для UE. У одному проекті UE може визначити і надавати інформацію просторового зворотного зв'язку (SFI) для заважаючого стільника. Заважаючий стільник може посилати свою передачу на основі SFI, щоб знизити перешкоду для UE. Можуть бути доступні наступні типи інформації: Просторова інформація зворотного зв'язку - інформація, що використовується для зниження перешкоди для станції, яка піддається впливу перешкоди, Інформація для просторового обнулення - інформація, яка використовується для вибору напрямку передачі в сторону від станції, яка піддається впливу перешкоди, Інформація попереднього кодування - інформація, яка використовується для спрямування передачі в напрямку цільової станції, і Інформація про коефіцієнт посилення для обнулення - інформація, яка вказує зниження перешкоди завдяки просторовому придушенню перешкод. Для просторового придушення перешкод на низхідному каналі SFI може містити (i) інформацію для просторового обнулення для заважаючого стільника, який може використовуватися цим стільником для спрямування своєї передачі в сторону від UE, (ii) інформація попереднього кодування для обслуговуючого стільника для UE, який може використовуватися заважаючим стільником для спрямування своєї передачі в сторону від обслуговуючого стільника до UE, (iii) інформація про коефіцієнт посилення для обнулення, і/або (iv) інша інформація. Різні типи інформації для SFI можуть бути визначені так, як описано нижче. У одному проекті UE може оцінити характеристику низхідного каналу зв'язку для заважаючого стільника, основуючись, наприклад, на опорному сигналі або пілот-сигналі, посланому стільником по низхідному каналу. Оцінка низхідного каналу зв'язку може бути представлена канальною матрицею R х Т як:  h1,1 h1,2 ... h1,T     h2,1 h2,2 ... h 2,T  . .   . Hiu   . (1) . .   .  .  . . .  h hR,2 ... hR,T   R,1 , де Hiu - канальна матриця для низхідного каналу від заважаючого стільника i до UE u, hrt для r=1,…, R, і t=1,…, Т, є комплексним коефіцієнтом посилення між передавальною антеною t в заважаючому стільнику і приймальною антеною r в UE, Т - кількість передавальних антен в заважаючому стільнику, і R - кількість приймальних антен в UE. Канальна матриця Hiu містить R рядків для R приймальних антен в UE. Кожний рядок Hiu відповідає одному канальному вектору Hiu для однієї приймальної антени в UE. Якщо UE обладнане одиночною антеною, то Hiu містить єдиний рядок для єдиного канального вектора. Матриця може, таким чином, вироджуватися у вектор, для якого існує тільки один рядок або один стовпець. Оцінка низхідного каналу може бути отримана для всіх або частини ширини смуги пропускання системи, наприклад, для піддіапазона, в якому може плануватися робота UE. У першому проекті SFI, SFI може містити індикатор напрямку каналу (CDI) для заважаючого стільника. CDI для заважаючого стільника може визначатися по-різному. У одному проекті UE може квантувати Hiu, основуючись на кодовій книзі квантованих канальних матриць. UE може оцінити кожну квантовану канальну матрицю в кодовій книзі таким чином: QH,l  HHHl , iu 45 50 (2) де Hl-l-а квантована канальна матриця в кодовій книзі, QH, l - метричний показник ортогональності між Hl і Hiu, і Н " " - означає Ермітовий або комплексно зв'язаний елемент. Метричний QH, l може бути обчислений для кожної квантованої канальної матриці в кодовій книзі. Квантована канальна матриця Hl, яка має найбільший QH, l і відповідає Hiu настільки близько, наскільки можливо, може бути вибрана і надаватися як CDI для заважаючого стільника. Канальна матриця Hiu може, таким чином, бути квантована в Hl, яка максимально корельована з Hiu (а не максимально ортогональна до Hiu). У іншому проекті UE може 4 UA 102102 C2 5 10 15 квантувати кожний рядок Hiu, основуючись на кодовій книзі квантованих канальних векторів, і може отримувати квантований канальний вектор для кожного рядка Hiu. UE може також квантувати Hiu іншими способами. Розмір кодової книги квантованих канальних матриць або векторів може бути вибраний так, щоб отримувати хороший показник обнулення, в той же час скорочуючи службову сигналізацію. CDI для заважаючого стільника може містити індекс квантованої канальної матриці, індекс кожного квантованого канального вектора і/або іншу інформацію. UE може посилати CDI як SFI на заважаючий стільник. Оскільки H l, про яке повідомляють, вказує напрямок від заважаючого стільника до UE, заважаючий стільник може вибрати матрицю попереднього кодування, щоб бути наскільки можливо ортогональним до H l, щоб знизити перешкоду на UE. У другому проекті з SFI, SFI може містити індикатор матриці попереднього кодування (PMI) для заважаючого стільника. PMI для заважаючого стільника може бути визначений по-різному. У одному проекті, UE може вибрати матрицю попереднього кодування з кодової книги матриць попереднього кодування, яка, наскільки можливо, ортогональна до H iu. UE може оцінити кожну матрицю попереднього кодування в кодовій книзі таким чином: QP,l  HiuPl , 20 25 де Pl є l-ою матрицею попереднього кодування в кодовій книзі, і QPl - метричний показник ортогональності між Pl і Hiu. UE може вибрати матрицю попереднього кодування, яка має найменший QP, l і є найбільш ортогональною до Hiu. UE може послати індекс цієї матриці попереднього кодування як SFI для заважаючого стільника. Вибрана матриця попереднього кодування може містити "кращий" набір лінійних комбінацій ефективних антен, що призводять в результаті до найбільшого зниження перешкод на UE. У іншому проекті UE може обчислити матрицю попереднього кодування Р iu, яка є наскільки можливо ортогональною до Hiu. UE може виконати розкладання по власних значеннях таким чином: HH Hiu  E  E , iu 30 35 40 45 50 55 (3) (4) де Е - унітарна матриця TxT вектора власного значення Hiu і  - діагональна матриця TxT власних значень Hiu. Н Унітарна матриця Е характеризується властивістю E E=I, де I - одинична матриця. Стовпці Е є ортогональними один до одного і кожний стовпець має одиничну потужність. Низхідний канал від заважаючого стільника до UE має S власних мод, де Smin{R, T}. Стовпці Т в матриці Е згадуються як вектори Т власних значень і можуть використовуватися для відправки даних на власних модах Hiu. Діагональні елементи матриці  є власними значеннями, які представляють коефіцієнти посилення по потужності власних мод Hiu. Діагональні елементи Т матриці  пов'язані з власними векторами Т матриці E. Якщо R