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CN102124693B - 用于lte共享数据信道的调制和编码方案调整的系统和方法 - Google Patents

用于lte共享数据信道的调制和编码方案调整的系统和方法 Download PDF

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CN102124693B CN200980132006.1A CN200980132006A CN102124693B CN 102124693 B CN102124693 B CN 102124693B CN 200980132006 A CN200980132006 A CN 200980132006A CN 102124693 B CN102124693 B CN 102124693B
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Abstract

本文公开了用于长期演进(LTE)共享数据信道的调制和编码方案调整的系统、方法和节点。方法确定共享数据信道的正交频分复用(OFDM)符号的实际数量NOS。用于在共享数据信道上数据传输的调制阶数在OFDM符号的实际数量NOS小于11时增大，并且在NOS大于11时减小。也可确定共享数据信道的下行链路控制信息的调制和编码方案字段(IMCS)。如果0≤IMCS+11-NOS≤28，则通过利用标准化调制方案中(IMCS+11-NOS)的因数，修改调制阶数。如果确定IMCS+11-NOS＜0，则调制阶数设为正交相移键控(QPSK)。如果确定IMCS+11-NOS＞28，则调制阶数设为64正交幅度调制(64QAM)。

Description

用于LTE共享数据信道的调制和编码方案调整的系统和方法
相关申请交叉引用
本申请要求2008年8月13日提出的美国临时申请61/088408的权益，该申请的公开内容通过引用结合于本文中。
技术领域
本发明涉及通信网络。更具体但非限制地说，本发明涉及用于长期演进(LTE)共享数据信道的调制和编码方案调整的系统和方法。
背景技术
现代无线通信(例如，通用移动电信系统(UMTS)、LTE及将来的演进)中采用了对衰落信道条件的快速链路自适应以增强系统吞吐量能力及用户体验和服务质量。对快速链路自适应的工作至关重要的是从接收器反馈到发送器的信道条件的及时更新。反馈能采用可支持吞吐量的多种相关形式，诸如信噪比(SNR)、信号与干扰及噪声比(SINR)、收到信号电平(功率或强度)、可支持的数据率、可支持的调制和编码率的组合。信息也可以关于整个频带，诸如在宽带码分多址(W-CDMA)中或在通过诸如LTE系统等基于正交频分复用(OFDM)的系统而变得可能的频带的特定部分中。通用术语“信道质量指示符”(CQI)用于指任何此类反馈消息。
图1示出包括称为核心网络102和UMTS地面无线电接入网络(UTRAN)104的第三代(3G)网络的UMTS网络100的简化框图。UTRAN包括多个无线电网络控制器(RNC)106。另外，有执行各种职能的多个RNC。每个RNC连接到一组基站。基站经常称为Node-B。每个Node-B 108负责与给定地理小区内的一个或多个用户设备(UE)或移动台110通信。服务RNC负责在Node-B与核心网络之间路由用户和信令数据。
在LTE系统的下行链路数据操作中，CQI消息从移动台110反馈到基站(例如，Node-B 108)以帮助发送器判决无线电资源分配。反馈信息可用于确定在多个接收器当中的传输调度，以便选择适合的传输方案(诸如激活的传送天线的数量)、分配适当的带宽量，以及形成用于预期接收器的可支持调制和编码率。在LTE系统的上行链路数据操作中，基站(例如，Node-B 108)能够从移动台传送的解调参考符号或探测参考符号估计信道质量。
表1中示出用于LTE系统的CQI报告消息的范围。CQI表已明确设计为支持在宽带无线通信信道上的调制和编码方案(MCS)自适应。从较低阶调制到较高阶调制的转变点已通过大量的链路性能评估验证。在不同解调之间的这些特定的转变点因此为最佳系统操作提供准则。
表1-用于LTE的4比特CQI表
基于来自移动台的CQI报告，基站可选择最佳MCS以便在物理下行链路共享信道(PDSCH)上传送数据。MCS信息在下行链路控制信息的5比特“调制和编码方案”字段(IMCS)中传递到选定移动台。如下面表2中所示，MCS字段向移动台发信号通知调制和传输块大小(TBS)索引。结合分配的资源块的总数，TBS索引还确定在PDSCH传输中使用的确切传输块大小。最后三个MCS条目是用于混合自动请求(HARQ)重新传输，并且因此TBS保持与原始传输相同。
表2-用于LTE PDSCH的调制和传输块大小索引表
用于不同数量的分配的无线电块的特定TBS在3GPP技术规范36.213中的大27x110表格中列出。然而，这些TBS设计为实现匹配CQI报告的谱效率。更具体地说，TBS经选择以实现表3中所示的谱效率。注意，基于如下假设来设计CQI报告表且因此基于如下假设来设计MCS和TBS表：11个OFDM符号可用于PDSCH传输。因此，在用于PDSCH的可用OFDM符号的实际数量不同于11时，该传输的谱效率将偏离表3中所示的那些效率。
  12   16QAM   1.70
  13   16QAM   1.91
  14   16QAM   2.16
  15   16QAM   2.41
  16   16QAM   2.57
  17   64QAM   2.57
  18   64QAM   2.73
  19   64QAM   3.03
  20   64QAM   3.32
  21   64QAM   3.61
  22   64QAM   3.90
  23   64QAM   4.21
  24   64QAM   4.52
  25   64QAM   4.82
  26   64QAM   5.12
  27   64QAM   5.33
  28   64QAM   6.25
表3-其中11个OFDM符号用于PDSCH的LTE的谱效率目标
LTE系统已设计为支持大范围的操作模式，包括频分双工(TDD)和时分双工(TDD)模式。这些模式每个也能对于典型小区大小通过正常循环前缀(CP)长度操作，或者对于大小区大小通过扩展的CP长度操作。为促进下行链路到上行链路切换，一些特殊的TDD子帧配置为在带有缩短的持续时间的下行链路导频时隙(DwPTS)中传送用户数据。此外，系统能在控制信息与用户数据信息之间动态占用可用资源。例如，在正常子帧中的无线电资源组织到14个OFDM符号中。在极小系统带宽用于传送控制信息的情况下，系统能动态使用1-3个OFDM符号或2-4个OFDM符号。因此，可用于数据传输的OFDM符号的实际数量是13、12、11或10。下面在表4中给出在不同操作模式中用于PDSCH传输的可用OFDM符号的数量的完整摘要。
表4-LTE中用于PDSCH的OFDM符号的可用数量(NOS)
基于如下假设设计上述CQI报告表且因此基于如下假设设计上述MCS表：11个OFDM符号可用于PDSCH传输。如在表4中能观察到的一样，存在可用于传输的实际资源不匹配此假设的许多情况。下面表5中示出此失配(mismatch)的影响。
表5-LTE中带有用于PDSCH的不同数量的OFDM符号的码率
在用于PDSCH的OFDM符号的实际数量实质上小于假设的11个符号时，码率变得过高。这些情况在表5中通过深色阴影突出显示。由于移动台将不能对此类高码率解码，因此，基于这些深色阴影MCS的传输将失败，并且将需要重新传输。
另外，对于无线电资源失配的假设，用于一些MCS的码率偏离用于宽带无线系统的最佳范围。基于大量的链路性能评估，表1中的CQI报告已基于以下原理设计。用于正交相移键控(QPSK)和16正交幅度调制(16QAM)的码率不应高于0.70。此外，用于16QAM和64正交幅度调制(64QAM)的码率分别不应低于0.32和0.40。如用表5中浅色阴影所示，一些MCS导致次佳码率。
由于在传输基于不适合的次佳码率时数据吞吐量降低，因此，基站中良好的调度实现应避免使用表5中所示的任何阴影MCS。能够推断的是，在用于PDSCH的OFDM符号的实际数量偏离假设的11个符号时，可使用的MSC的数量大大缩小。也应注意的是，一些不可使用的MCS位于MCS索引范围的中间。这能够使基站中的调度算法的运算变得复杂。
纠正这些问题的提议已提出。在用于PDSCH的OFDM符号的实际数量小于11个符号时，提议修改TBS以使码率进入适合的范围。由于此提议对系统的操作引入了附加的复杂性，因此，它是不合需要的。最重要的是，数据分组能够通过与初始传输中可用OFDM符号的那些数量不同的数量在子帧中重新传送。提议的TBS修改因此降低了控制信息可靠性，并且限制重新传输的调度灵活性。此外，对于带有少量无线电块的分配，提议的修改算法在码率调整中是无效的。
发明内容
本发明通过索引偏置修改调制阶数确定的当前方法。具体而言，偏置设计为在OFDM符号的实际数量NOS小于诸如11等预确定阈值时，增大调制阶数，并且在NOS大于预确定阈值时减小调制阶数。
一方面，本发明涉及一种用于在用户设备与基站之间长期演进(LTE)共享数据信道的调制和编码方案调整的方法。方法先确定用于共享数据信道的正交频分复用(OFDM)符号的实际数量NOS。用于在共享数据信道上数据传输的调制阶数在OFDM符号的实际数量NOS小于诸如11等预确定阈值时增大，并且在NOS大于阈值时减小。在一个实施例中，确定共享数据信道的下行链路控制信息的调制和编码方案字段(IMCS)。随后确定是否0≤IMCS+11-NOS≤28。如果0≤IMCS+11-NOS≤28，则通过利用标准化调制方案中(IMCS+11-NOS)的因数，修改调制阶数。如果确定IMCS+11-NOS＜0，则调制阶数设为正交相移键控(QPSK)。如果确定IMCS+11-NOS＞28，则调制阶数设为64正交幅度调制(64QAM)。
另一方面，本发明涉及用于LTE共享数据信道的调制和编码方案调整的系统。系统包括至少一个用户设备和基站。基站确定用于共享数据信道的OFDM符号的实际数量NOS。基站然后在OFDM符号的实际数量NOS小于诸如11等预确定阈值时增大用于在共享数据信道上数据传输的调制阶数，并且在NOS大于预确定阈值时减小调制阶数。
在还有的另一方面，本发明涉及用于LTE共享数据信道的调制和编码方案调整的节点。节点确定用于共享数据信道的OFDM符号的实际数量NOS。节点然后在OFDM符号的实际数量NOS小于诸如11等预确定阈值时增大用于在共享数据信道上数据传输的调制阶数，并且在NOS大于预确定阈值时减小调制阶数。
附图说明
在以下部分中，将参照图中所示示范实施例描述本发明，其中：
图1(现有技术)示出UMTS网络的简化框图；
图2是流程图，示出根据本发明的示教，用于LTE共享数据信道的调制和编码方案调整的方法的步骤；以及
图3是流程图，示出在本发明的另一实施例中用于LTE共享数据信道的调制和编码方案调整的方法的步骤。
具体实施方式
在下面的详细说明中，为提供本发明的详尽理解而陈述了多个特定的细节。然而，本领域的技术人员将理解，本发明可在这些特定细节不存在的情况下实施。在其它情况下，熟知的方法、过程、组件和电路未详细描述以免混淆本发明。
本发明是用于LTE共享数据信道的调制和编码方案调整的系统和方法。本发明通过索引偏置修改调制阶数确定的现有方法。偏置设计为在OFDM符号的实际数量NOS小于预确定阈值(例如11)时，增大调制阶数，并且在NOS大于预确定阈值(例如，11)时减小调制阶数。
根据LTE系统规范3GPP技术规范36.213“物理层过程(版本8)”2008(Physical Layer Procedures(Release 8))，传送到移动台110的MCS索引字段(IMCS)用于读取调制阶数和TBS索引。具体而言，调制阶数是表2的第二列中的第IMCS个条目。在用于PDSCH的OFDM符号的实际数量偏离假设的11个符号时，要使码率进入适合的范围，本发明修改在0≤IMCS≤28时从IMCS确定调制阶数的方式。应注意的是，在IMCS＞28的三次重新传输情况下，无需修改。
在一个实施例中，调制阶数确定是基于如基站(例如，node-B 108)确定的(IMCS+11-NOS)的值。NOS表示用于PDSCH的OFDM符号的实际数量。对于0≤IMCS≤28，在0≤IMCS+11-NOS≤28时，调制阶数由表2的第二列中的第(IMCS+11-NOS)个条目给出。调制阶数在IMCS+11-NOS＜0时设为QPSK，在IMCS+11-NOS＞28时设为64QAM。在此实施例中的调整设计为在OFDM符号的实际数量NOS小于11时增大调制阶数，并且在NOS大于11时减小调制阶数。
通过此提议的低复杂性调整方法，如下面表6中所示，大大减少了不可使用的MCS的数量。例如，在NOS＝6时，在未修改的LTE操作中仅11个MCS是可使用的。然而，在本发明中，可使用的MCS的数量增大到20。此外，可使用的MCS的范围是连续的，这可简化基站中的调度算法。
  8   QPSK   0.50   QPSK   0.54   QPSK   0.59   QPSK   0.65
  9   QPSK   0.56   QPSK   0.61   QPSK   0.67   16QAM   0.37
表6-对于用于LTE的优选实施例1的有效调制阶数和码率
  4   QPSK   0.37   QPSK   0.41   QPSK   0.47   QPSK   0.55
表6-(续)对于用于LTE的优选实施例1使用的有效调制阶数和码率
图2是流程图，示出根据本发明的示教，用于LTE共享数据信道的调制和编码方案调整的方法的步骤。现在将参照图1和图2描述本发明的步骤。在0≤IMCS≤28时可使用以下方法。如上所述，基站可选择用于在物理下行链路共享信道(PDSCH)上传送数据的最佳MCS。MCS信息在下行链路控制信息的5比特“调制和编码方案”字段(IMCS)中传递到选定移动台。方法在步骤200开始，在该步骤中诸如Node-B108等基站确定NOS和(IMCS+11-NOS)的值。NOS表示用于PDSCH的OFDM符号的实际数量。接着，在步骤202，确定是否0≤IMCS+11-NOS≤28。如果确定0≤IMCS+11-NOS≤28，则方法移到步骤204，在该步骤中，调制阶数由表2的第二列中第(IMCS+11-NOS)个条目给出。然而，在步骤202中，如果确定情况不是0≤IMCS+11-NOS≤28，则方法移到步骤206，在该步骤中确定是否IMCS+11-NOS＜0。如果IMCS+11-NOS＜0，则方法移到步骤208，在该步骤中，调制阶数设为QPSK。然而，在步骤206中，如果确定情况不是IMCS+11-NOS＜0，则方法移到步骤210，在该步骤中，确定IMCS+11-NOS＞28，并且调制阶数设为64QAM。应理解的是，虽然例示了预确定阈值11，但阈值可以为任何数量。
在另一实施例中，如上所述的调制阶数确定可基于无线电资源失配(11-NOS)的线性函数。可使用IMCS+11-NOS，它是(11-NOS)的线性函数。
在仍有的另一实施例中，可通过在失配量与偏置之间使用更通用的映射，进一步优化码率调整。从资源失配到偏置的映射可以是非线性函数，或经显式制表(tabulated)以得出调制阶数。例如，在NOS＝6，并且发信号通知的IMCS＝11的情况下，上述线性调整将调制阶数设为16QAM，这产生了0.68的编码率。基于非线性或制表调整的稍微改进能将调制阶数设为64QAM，这产生了0.45的编码率。通常，查找表可用于存储NOS和IMCS的不同组合的单独调整。也可采用非线性函数来表示查找表以便降低存储复杂性。图3是流程图，示出在本发明的另一实施例中用于LTE共享数据信道的调制和编码方案调整的方法的步骤。现在将参照图1-3解释方法。在步骤300中，基站确定NOS的值和无线电资源失配(11-NOS)。接着，在步骤302中，从这些确定的值中，基于根据上述调制方法的预确定的非线性或制表调整，实现失配值(11-NOS)以得出调制阶数。
本发明提供了用于LTE共享数据信道的调制和编码方案调整的许多优点。本发明提供了低复杂性调整系统和方法，其中，如表6中所示，大大减少了不可使用MCS的数量。此外，可使用的MCS的范围是连续的，这可简化基站中的调度算法。另外，可容易检测到和执行本发明。
正如本领域的技术人员可认识到的一样，本申请中描述的创新概念可在大范围的应用内修改和改变。因此，专利主题的范围将不限于上述任一特定示范示教内容，而只由随附权利要求书定义。

Claims (33)

1.一种用于用户设备与基站之间的长期演进(LTE)共享数据信道的调制和编码方案调整的方法，所述方法包括以下步骤：
确定用于所述共享数据信道的正交频分复用(OFDM)符号的实际数量N OS；
在OFDM符号的所述实际数量N OS小于预确定阈值时增大用于在所述共享数据信道上数据传输的调制阶数；以及
在N OS大于所述预确定阈值时减小所述调制阶数，
其中所述减小步骤和所述增大步骤基于查找表或非线性函数。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述共享数据信道是物理下行链路共享信道PDSCH。
3.如权利要求2所述的方法，还包括确定所述PDSCH的下行链路控制信息的调制和编码方案字段I MCS的步骤。
4.如权利要求3所述的方法，其中在0≤I MCS≤28时利用所述方法。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述预确定阈值是11。
6.如权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：
确定是否0≤I MCS+11-N OS≤28；以及
在确定0≤I MCS+11-N OS≤28时，将所述调制阶数修改为以下调制和传输块大小索引表的调制列中的第I MCS+11-N OS条目；
。
7.如权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：
确定是否I MCS+11-N OS<0；以及
在确定I MCS+11-N OS<0时，将所述调制阶数设为正交相移键控(QPSK)。
8.如权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：
确定是否I MCS+11-N OS>28；以及
在确定I MCS+11-N OS>28时，将所述调制阶数设为64正交幅度调制(64QAM)。
9.如权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：
确定无线电资源失配(11-N OS)；以及
在依据的指定线性函数中实现所述无线电资源失配(11-N OS)，以得到所述调制阶数。
10.如权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：
基于查找表映射无线电资源失配(11-N OS)以确定所述调制阶数。
11.如权利要求5所述的方法，还包括以下步骤：
基于指定非线性函数映射无线电资源失配(11-N OS)以确定所述调制阶数。
12.一种用于长期演进(LTE)共享数据信道的调制和编码方案调整的系统，所述系统包括：
至少一个用户设备；
基站，其中所述基站包括；
用于确定用于所述共享数据信道的正交频分复用(OFDM)符号的实际数量N OS的部件；
用于在OFDM符号的所述实际数量N OS小于预确定阈值时增大用于在所述共享数据信道上数据传输的调制阶数的部件；以及
用于在N OS大于所述预确定阈值时减小所述调制阶数的部件，
其中用于减小的所述部件和用于增大的所述部件基于查找表或非线性函数。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述共享数据信道是物理下行链路共享信道PDSCH。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述基站包括用于确定所述PDSCH的下行链路控制信息的调制和编码方案字段I MCS的部件。
15.如权利要求14所述的系统，其中在0≤I MCS≤28时利用所述系统。
16.如权利要求14所述的系统，其中所述预确定阈值是11。
17.如权利要求16所述的系统，其中所述基站包括：
用于确定是否0≤I MCS+11-N OS≤28的部件；以及
在确定0≤I MCS+11-N OS≤28时，将所述调制阶数修改为以下调制和传输块大小索引表的调制列中的第I MCS+11-N OS条目的部件；
。
18.如权利要求16所述的系统，其中所述基站包括：
用于确定是否I MCS+11-N OS<0的部件；以及
在确定I MCS+11-N OS<0时，用于将所述调制阶数设为正交相移键控(QPSK)的部件。
19.如权利要求16所述的系统，其中所述基站包括：
用于确定是否I MCS+11-N OS>28的部件；以及
在确定I MCS+11-N OS>28时，用于将所述调制阶数设为64正交幅度调制(64QAM)的部件。
20.如权利要求16所述的系统，其中所述基站包括：
用于确定无线电资源失配(11-N OS)的部件；以及
用于在依据的指定线性函数中实现所述无线电资源失配(11-N OS)以得到所述调制阶数的部件。
21.如权利要求16所述的系统，其中所述基站包括：
用于基于查找表映射无线电资源失配(11-N OS)以确定所述调制阶数的部件。
22.如权利要求16所述的系统，其中所述基站包括：
用于基于指定非线性函数映射无线电资源失配(11-N OS)以确定所述调制阶数的部件。
23.一种用于长期演进(LTE)共享数据信道的调制和编码方案调整的节点，所述节点包括：
用于确定用于所述共享数据信道的正交频分复用(OFDM)符号的实际数量N OS的部件；
用于在OFDM符号的所述实际数量N OS小于预确定阈值时增大用于在所述共享数据信道上数据传输的调制阶数的部件；以及
用于在N OS大于所述预确定阈值时减小所述调制阶数的部件，
其中用于减小的所述部件和用于增大的所述部件基于查找表或非线性函数。
24.如权利要求23所述的节点，其中所述共享数据信道是物理下行链路共享信道PDSCH。
25.如权利要求24所述的节点，其中所述节点包括用于确定所述PDSCH的下行链路控制信息的调制和编码方案字段I MCS的部件。
26.如权利要求25所述的节点，其中所述预确定阈值是11。
27.如权利要求26所述的节点，其中所述节点包括：
用于确定是否0≤I MCS+11-N OS≤28的部件；以及
在确定0≤I MCS+11-N OS≤28时，将所述调制阶数修改为以下调制和传输块大小索引表的调制列中的第I MCS+11-N OS条目的部件；
。
28.如权利要求26所述的节点，其中所述节点包括：
用于确定是否I MCS+11-N OS<0的部件；以及
在确定I MCS+11-N OS<0时，用于将所述调制阶数设为正交相移键控(QPSK)的部件。
29.如权利要求26所述的节点，其中所述节点包括：
用于确定是否I MCS+11-N OS>28的部件；以及
在确定I MCS+11-N OS>28时，用于将所述调制阶数设为64正交幅度调制(64QAM)的部件。
30.如权利要求26所述的节点，其中所述节点包括：
用于确定无线电资源失配(11-N OS)的部件；以及
用于在依据的指定线性函数中实现所述无线电资源失配(11-N OS)以得到所述调制阶数的部件。
31.如权利要求26所述的节点，其中所述节点包括：
用于基于查找表映射无线电资源失配(11-N OS)以确定所述调制阶数的部件。
32.如权利要求26所述的节点，其中所述节点包括用于基于指定非线性函数映射无线电资源失配(11-N OS)以确定所述调制阶数的部件。
33.如权利要求26所述的节点，其中所述节点是基站。
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