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CN1909530A - 多载波无线电通信系统中传输用户数据的发射机和相应方法 - Google Patents

多载波无线电通信系统中传输用户数据的发射机和相应方法 Download PDF

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CN1909530A
CN1909530A CNA2006101064468A CN200610106446A CN1909530A CN 1909530 A CN1909530 A CN 1909530A CN A2006101064468 A CNA2006101064468 A CN A2006101064468A CN 200610106446 A CN200610106446 A CN 200610106446A CN 1909530 A CN1909530 A CN 1909530A
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斯蒂芬·卡明斯基
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Alcatel NV
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Abstract

本发明涉及一种用于在具有多个正交频率子载波的多载波无线电通信系统中的发射机和接收机之间传输用户数据的方法，所述方法包括选择一组在所述发射机和所述接收机之间将传输所述用户数据的子载波的步骤。根据本发明，所述发射机包括：选择一组将所述用户数据传输到所述接收机的子载波的装置，以及在传输所述用户数据之前向所述接收机发送与阈值相关的指示的装置。

Description

多载波无线电通信系统中传输用户数据的发射机和相应方法
相关申请的交叉引用
本发明基于优先权申请EP 05300636.7，将其合并在此作为参考。
技术领域
本发明涉及在多载波系统中对反馈前向信道的使用进行优化的方法。
背景技术
这样的多载波系统常常将正交频分复用(Orthogonal FequencyDivision Multiplexing：OFDM)作为多载波传输技术来实施。例如在用于5Ghz范围的HIPERLAN/2标准以及IEEE802.11a标准的扩展中，使用OFDM。OFDM还能够为高速移动应用提供切合实际的可选方案，并因此代表了下一代移动无线电系统或第四代空中接口的重要步骤。针对这种扩展，为了对高速宽带无线移动通信系统进行标准化，第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project：3GPP)近期正在考虑对无线电接入网(RAN)和用户设备(UE)之间的高速数据分组接入(high speed data packet access：HSDPA)空中接口通信应用OFDM技术。
在如OFDM传输系统的多载波系统中，传输的数据被分成多个并行的数据流，每个数据流用于调制一个单独的子载波。换句话说，宽带无线电载波被细分成多个窄带子载波，其中利用例如QPSK、16QAM、64QAM或允许每个子载波具有更高数据速率的更高调制等级独立地调制所述子载波。
在这样的OFDM系统中，子载波频率可在短期内(例如都是2ms)被分配给用户载波，并且也应该在相同的短期内对定义每个用户的传输载波的每个子载波的调制等级进行更新。
这样的多载波系统的一个很重要的任务是向不同的用户提供有效的子载波/调制分配。这对于优化和扩展多载波系统的性能是必需的。
为每个用户选择最好的合适的子载波应该考虑到：在具有多径无线电载波的移动环境中，当被给定的用户看到时，一些子载波可能遭受很严重的载波衰减。由于衰减，将这样的子载波分配给该用户可能是没有用的。相反，它们可由其它的用户以好的质量而接收。
应该在发射机和接收机之间对基站和UE之间要使用的子载波的选择进行协调，从而避免错误。在现有技术中，在前馈载波中，即在将用于传输用户数据的相同载波上，并且在用户数据被传输之前，在发射机和接收机之间交换指示要使用的子载波的消息。这种信令信息消耗了不可忽略的带宽和时间，使得有效的净荷数据率也相应地减小。
包含要使用的子载波的消息表示了大量的信令信息(若干100Kbits)，尤其在具有高达几千个子载波的多载波系统中。
发明内容
本发明的特定目的是提供一种发射机，该发射机适于以一种更为有效的方式在发射机和接收机之间要使用的子载波上发送信息，使得减少在前馈载波中的信令信息量，但无论如何对于执行多载波系统中的有效资源分配是足够的。
本发明的另一个目的是提供相应的方法。
通过一种用于在多载波无线电通信系统中传输用户数据的发射机和一种方法来实现这些目的和下面出现的其它目的。
根据本发明的一方面，提供一种多载波无线电通信网络的发射机，该发射机适于在具有多个正交频率子载波的多载波无线通信系统中向接收机传输用户数据，所述发射机包括选择一组借此将所述用户数据传输到所述接收机的子载波的装置，所述发射机进一步包括在传输所述用户数据之前向所述接收机发送与阈值相关的指示的装置。
根据本发明的另一方面，提供一种用于在具有多个正交频率子载波的多载波无线电通信系统中的发射机和接收机之间传输用户数据的方法，所述方法包括选择一组借此在所述发射机和所述接收机之间将传输所述用户数据的子载波的步骤，所述方法进一步包括以下步骤：在传输所述用户数据前，从所述发射机发送与阈值相关的指示；在所述接收机处，确定每个子载波的质量水平；以及在所述接收机处，依据所述与阈值相关的指示和所述质量水平来选择子载波，用以接收所述用户数据。
根据本发明的发射机带来了减小前馈信道上的信令负载同时使其能够在前馈载波上发送更高的有用数据吞吐量的优势。
本发明的另外的有益特征在从属权利要求中定义。
附图说明
通过阅读下面的由非限制性的示例给出的优选实施方式的描述并通过附图，本发明的其它的特性和优势变得明显，其中：
图1表示在下行链路中利用多载波传输并发送指示在下行链路中要使用的多载波的前馈信令的网络的例子；
图2表示根据本发明的在多载波无线电通信系统中传输用户数据的方法的一种实施；
图3表示根据本发明的发射机的一种实施；以及
图4表示根据本发明的接收机的一种实施。
具体实施方式
图1表示在下行链路中利用多载波传输的网络的例子。移动终端11正在多个子载波13上接收来自基站12的下行链路中的多载波频率的信号。此外，基站12在向移动终端11传输用户数据之前发送关于用于传输的子载波的指示。
多载波网络可包括高达几千个能够分配给移动终端11的子载波。优选地，多个子载波13被分配给每个移动终端11从而匹配从基站12下行链路中接收的高吞吐量。对子载波之间的频率间隔进行选择，以便子载波相互正交(即，在一个子载波上传输的数据不会对在其他子载波上发送的数据造成干扰)。
根据本发明，与基站12向不同的移动终端11进行传输所要用到的子载波相关的指示在前馈载波的至少一个子载波上发送。该子载波对于移动终端11来说是已知的。
可选地，多个子载波可包含与阈值相关的指示，该指示与移动终端特定标识符相关联。接着移动终端监听子载波，并且当检测到它的特定移动终端标识符时，读取与阈值相关的相应指示。在不脱离本发明范围的情况下，可以想出向移动终端传输与阈值相关的指示的其它方式。
与现有技术的解决方案相反，在前馈载波中不对将要使用的子载波的广泛参考进行发送。在前馈载波上仅仅发送与阈值相关的指示。正是由于在发射机12和接收机11上存在的附加和协调(concordant)信息，接收机11才能够从与阈值相关的指示中推断出一组子载波，并在其上由基站12执行传输。
根据本发明，在发送基站12和接收移动终端11上存在的附加和协调信息是系统的不同子载波的质量水平。优选地，这样的信息是在移动终端11测量的并在反馈载波上发送到基站12的不同子载波的信干比(SIR)。
优选地，该质量水平根据由本申请人提交的并且合并在此作为参考的相应的欧洲专利申请Nr 05 290 0177的方法对象来发送。
可选地，每个子载波的该质量水平可以是误比特率。
优选地，可为一组子载波确定质量水平。子载波按下面的方式进行分组：预定数量的N个连续子载波形成一组，紧接着的N个连续子载波形成下一组，依次类推。优选地，在系统初始化时定义该分组。
一组子载波的质量水平可以是在属于该组子载波的子载波13上测量的载波质量值的平均值。
可选地，可为每个单独的子载波确定质量水平。不过这将需要更多的信令。
根据高速下行分组接入(High Speed Downlink Packet Access：HSDPA)规范可有利地实施前馈载波，其中根据本发明用于选择子载波的信息通过具有大约60Kbit/s容量的高速共享控制信道(HighSpeed Shared Control Channel：HS-SCCH)从基站12发送到移动终端11。
图2表示在多载波无线电通信系统中传输用户数据的方法的一种实施。根据本发明，该方法包括下面的步骤：
步骤21包括在传输用户数据之前从基站12向移动终端11发送与阈值相关的指示。该指示优选地在多载波系统的一个预定的子载波上发送并在移动终端11处接收。可选地，多个子载波可包含与阈值相关的指示，该指示与移动终端特定标识符相关联。接着移动终端监听子载波，并在检测到它的特定移动终端标识符时，读取与阈值相关的相应指示。
步骤22包括在移动终端处确定多载波系统的子载波的质量水平。优选地，质量水平包括在移动终端处的SIR测量。该测量有利地应该以固定的时间间隔进行，从而尽可能快的追踪信道的变化并避免与在基站12和移动终端11处可用的信道质量不相容。
步骤23包括在移动终端处依据与阈值相关的指示和子载波的质量水平确定待监听的子载波用以接收到达该移动终端的用户数据。
优选地，在步骤23中提到的依据包括按质量水平的降序来排列子载波，以从具有最高质量水平的子载波开始选择子载波，并持续选择具有递减的质量水平的子载波，直到达到与阈值相关的指示。
与阈值相关的指示可以是要选择的子载波的数量。因而如果该指示是N，则接收机应该选择具有最高质量水平的N个子载波。
可选地，与阈值相关的指示可以是质量阈值。因而如果该质量阈值由Qthr表示，则接收机就应该选择具有比Qthr更高的质量水平的子载波。
本领域的技术人员将清楚，在不脱离本发明范围的情况下，可以想出其它类型的与阈值相关的指示。
同样清楚的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以想出其它类型的依据。
下面将给出本发明的实施的例子。
假设在系统中定义了4个质量水平(Quality Level：QL)，并且将质量水平分配给每个具有N个子载波的子载波组(group of sub carrier：SCG)，N设置为8。
在移动终端A质量水平报告的结果可以是：在SCG 1、2、6和8中，QL＝4；在SCG 3中，QL＝2；在SCG 4、5和7中，QL＝1。
在移动终端B质量水平报告的结果可以是：在SCG 4中，QL＝4；在SCG 7中，QL＝3；在SCG 1、2、3、5、6和8中，QL＝1。
在第一个实施方式中，与阈值相关的指示是质量水平阈值：
-移动终端A接收它认为QL＝4的质量水平阈值的指示。
-移动终端B接收它认为QL＝3的质量水平阈值的指示。
根据本发明，在移动终端中执行下面的解释：
-移动终端A将被调度为具有属于如下SCG的所有SC，这些SCG具有等于或大于4的QL，即SCG 1、2、6和8，意味着属于SCG 1、2、6和8的32个SC。
-移动终端B将被调度为具有属于如下SCG的所有SC，这些SCG具有等于或大于3的QL，即属于SCG 4和7的16个SC。
在第二实施方式中，与阈值相关的指示是SCG的数目。
-移动终端A接收SCG数目为4的指示。
-移动终端B接收SCG数目为2的指示。
根据本发明，在移动终端中执行下面的解释：
-移动终端A将被调度为具有属于如下4个SCG的所有SC，这4个SCG具有最高QL，即SCG 1、2、6和8，意味着属于SCG 1、2、6、和8的32个SC。
-移动终端B将被调度为具有属于如下2个SCG的所有SC，这2个SCG具有最高QL，即属于SCG 4和7的16个SC。
一般地，当定义质量水平使得它们已经指示了某个调制方案所使用的阈值(例如，对于BPSK，QL＝1；对于QPSK，QL＝2；对于16QAM，QL＝3；对于64QAM，QL＝4)时，UE将已能够识别将在不同的SC上使用的调制方案。在本例中，结果如下：
-移动终端A将在属于SCG 1、2、6和8的32个SC上接收经64QAM调制的信号。
-移动终端B将接收在SCG 7中的8个SC上经16QAM调制的信号和在SCG 4中的8个SC上经64QAM调制的信号。
图3表示根据本发明的发射机的一种实施。发射机包括：用于选择一组将传输用户数据到接收机的子载波的装置31；以及用于在前馈信道上传输用户数据前发送与阈值相关的指示的装置32，以便接收机可以从发射机以及接收机处可利用的协调信息中推断出将用于传输的那组子载波。
协调信息是质量信息，优选地为以不同的子载波的信干比(SIR)形式表示的质量信息，这些子载波优选地在接收机处被测量并在反馈信道上发送回发射机，以便信息在无线电链路的两端都可用并且是协调的。
与阈值相关的信息可以是质量阈值，该质量阈值指示使用的子载波是具有比阈值更高的SIR的一个子载波。可选地，与阈值相关的信息可以是自然数，该自然数指示了将使用的子载波的数量，从具有最好的SIR的一个子载波开始，并以具有按降序排列的SIR的子载波继续，直到达到该自然数。
在本发明的优选实施方式中，发射机是OFDM系统的基站，该OFDM系统例如但不限于HSDPA或WIMAX。
图4表示根据本发明的接收机的一种实施。
接收机包括用于选择一组子载波用以从发射机接收用户数据的装置41；用于接收和存储阈值的装置42；用于确定每个或多组子载波的质量水平的装置43。用于选择一组子载波的装置41连接到用于存储阈值的装置42和用于确定质量水平的装置43。
用于选择一组子载波的装置41选择由装置43所参考的子载波，这些子载波具有比存储在装置42中的阈值更高的质量水平。
可选地，装置41从具有由装置42所参考的具有最高质量水平的一个子载波开始选择子载波，并持续选择具有递减的质量水平的子载波，直到达到由装置42中存储的阈值所指示的子载波数量为止。
在本发明的优选实施方式中，接收机例如是OFDMA系统的终端，但该OFDMA系统不限于HSDPA或WIMAX。

Claims (7)

1.一种多载波无线电通信网络的发射机，该发射机适于在具有多个正交频率子载波的多载波无线电通信系统中向接收机传输用户数据，所述发射机包括选择一组借此将所述用户数据传输到所述接收机的子载波的装置，所述发射机进一步包括在传输所述用户数据之前向所述接收机发送与阈值相关的指示的装置。
2.根据权利要求1所述的发射机，该发射机是多载波无线电通信网络的基站。
3.一种用于在具有多个正交频率子载波的多载波无线电通信系统中的发射机和接收机之间传输用户数据的方法，所述方法包括选择一组借此在所述发射机和所述接收机之间将传输所述用户数据的子载波的步骤，所述方法进一步包括以下步骤：
-在传输所述用户数据前，从所述发射机发送与阈值相关的指示；
-在所述接收机处，确定每个子载波的质量水平；以及
-在所述接收机处，依据所述与阈值相关的指示和所述质量水平来选择子载波，用以接收所述用户数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述依据包括以下步骤：从具有最高质量水平的子载波开始并且继续选择具有递减的质量水平的子载波，直到达到所述阈值为止，来选择所述子载波，用以接收所述用户数据。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述阈值与质量水平阈值相关。
6.根据权利要求3所述的方法，其中所述阈值与要使用的子载波的最大数目相关。
7.根据权利要求3所述的方法，其中在所述接收机处，为多组子载波计算质量水平。
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