在寬帶無線通信系統中在自適應調製編碼模式和分集模式之間轉換的設備和方法

2023-05-01 23:21:46

專利名稱：在寬帶無線通信系統中在自適應調製編碼模式和分集模式之間轉換的設備和方法
技術領域：
本發明總體上涉及一種用於在OFDMA-CDM(正交頻分多址-碼分復用)中在AMC(自適應調製和編碼)模式和分集(diversity)模式之間轉換的設備和方法，具體上，涉及一種用於按照信道環境來自適應地應用AMC模式或分集模式的設備和方法。
背景技術：
OFDM(正交頻分復用)近來已經在通過有線/無線信道的高速數據傳輸中贏得突出地位，OFDM是MCM(多載波調製)的一種特殊情況。在OFDM中，串行碼元序列在發送之前被轉換為並行碼元序列，並且被調製為相互正交的副載波或子信道。
第一MCM系統出現在1950年代後期以用於軍事HF(高頻)無線電通信，並且在1970年代初始開發了具有交疊正交副載波的OFDM。但是，因為在多個載波之間的正交調製的困難，OFDM在對於實際系統的應用上具有限制。
但是，在1971年，Weinstein(威恩斯坦)等提出了一種OFDM方案，它將DFT(離散傅立葉變換)應用到作為有效的調製/解調處理的並行數據傳輸，所述有效的調製/解調處理是在OFDM開發後的驅動力。而且，保護間隔和作為特定保護間隔的循環前綴的引入進一步減輕了在系統上的多路徑傳播和延遲擴展的副作用。
因此，現在OFDM已經用於數字數據通信的廣泛領域中，諸如DAB(數字音頻廣播)、數位電視廣播、WLAN(無線區域網)和WATM(無線異步傳輸模式)。雖然硬體複雜性是廣泛使用OFDM的障礙，但是包括FFT(快速傅立葉變換)和IFFT(逆快速傅立葉變換)的在數位訊號處理技術中近來的進步已經使能了更容易的OFDM實現。
類似於FDM(頻分復用)，OFDM在高速數據傳輸中以最佳的傳輸效率而驕傲，因為它在副載波上發送數據，同時保持在它們之間的正交性。特別是，歸因於交疊頻率頻譜的有效頻率使用、和相對於頻率選擇性衰落和多路徑衰落的魯棒性進一步提高了在高速數據傳輸中的傳輸效率。
OFDM通過使用保護間隔而降低了ISI(碼元間幹擾)的影響，並且使得能夠設計簡單的均衡器硬體結構。而且，因為OFDM相對於衝擊噪聲是魯棒性的，因此它越來越多地用於通信系統配置中。
OFDMA-CDM是這樣的通信方案，其中，在傳輸之前，將總的可用頻帶劃分為多個子頻帶，並且使用預定的擴展因子來擴展被映射在所述子頻帶上的數據。

發明內容
技術問題傳統上，所述OFDMA-CDM系統單獨使用AMC模式或分集模式。所述AMC模式按照信道狀態來使用自適應調製和編碼方案(MCS)水平，所述分集模式使用固定的MCS水平。也已經提出，對於AMC模式分配預定的頻帶或時帶，並且對於非AMC模式分配隨機的頻帶。
僅僅使用AMC模式或分集模式的系統在按照信道狀態而獲得最佳性能上具有限制。在給定大的相干帶寬和長的相干時間的情況下，AMC模式的系統獲得最佳的性能，但是分集模式系統僅僅具有微小的性能增益。在相反的信道環境下，即，窄相干帶寬和短相關時間的信道環境下，分析模式系統獲得最佳的性能，而AMC模式系統獲得最小的性能增益。
因此，分別分配用於AMC模式的預定頻域或時域和用於分集模式的隨機頻帶的技術在信道使用效率上不是有效的。如果在不同的頻帶中的信道相對於在對於AMC模式分配的頻帶中的信道良好，則AMC模式操作連續地經歷差的信道，因為所分配的頻帶不改變。
技術方案因此，本發明已經被設計來實質上解決至少上述問題和/或缺點，並且提供至少下面的優點。本發明的一個目的是提供一種用於在OFDMA-CDM系統中按照信道環境來自適應地應用AMC模式或分集模式的設備和方法。
本發明的另一個目的是提供一種用於在OFDMA-CDM系統中的基站中根據從移動臺接收的反饋信息來自適應地應用AMC模式或分集模式的設備和方法。
本發明的另一個目的是提供一種用於在OFDMA-CDM系統中的移動臺中向基站反饋時間頻率信道測量信息的設備和方法。
上述和其他目的的實現是通過提供一種用於在寬帶無線通信系統中按照信道環境來自適應地在AMC模式和分集模式之間轉換的設備和方法。
按照本發明的一個方面，在用於在其中副載波的總頻帶被劃分為多個子帶的寬帶無線通信系統中的移動臺的通信方法中，所述移動臺使用所接收的信號來產生在預定時段中每個子帶的信道估計，使用所產生的信道估計來計算在每個子帶的頻域中的信道平均值(A)和信道輔助統計值(B)，使用所產生的信道估計來計算在至少一個子帶的時域中的信道輔助統計值(C)，並且向基站發送信道測量信息，其中包括所計算的一個或多個平均值(A)、所計算的一個或多個輔助統計值(B)和所計算的一個或多個輔助統計值(C)。
按照本發明的另一個方面，提供了一種在寬帶無線通信系統中的傳輸方法，在所述寬帶無線通信系統中，將副載波的總頻帶劃分為多個子帶，並且定義幀單元(FC)，每個FC對應於由一個子帶和預定的時段限定的資源，所述傳輸方法包括步驟根據從接收器接收的頻域信道測量信息和時域信道測量信息來確定傳輸模式；如果所確定的傳輸模式是第一模式，則按照從所述接收器接收的頻域信道質量指示器(CQI)來選擇編碼和調製方案；以及如果所確定的傳輸模式是第二模式，則選擇預定的編碼和調製方案。
按照本發明的另一個方面，提供了一種在正交頻分多址-碼分復用(OFDMA-CDM)系統中的傳輸設備，在所述OFDMA-CDM系統中，將副載波的總頻帶劃分為多個子帶，並且定義幀單元(FC)，每個FC對應於由一個子帶和預定的時段限定的資源，並且具有作為數據傳送單元的至少一個時間頻率單元(TFC)，所述傳輸設備包括傳輸模式確定器，用於根據從接收器接收的頻域信道測量信息和時域信道測量信息來確定傳輸模式；以及編碼器和調製器，用於如果所確定的傳輸模式是第一模式，則按照從所述接收器接收的頻域信道質量指示器(CQI)來選擇編碼和調製方案，並且如果所確定的傳輸模式是第二模式，則選擇預定的編碼和調製方案，並且以所選擇的編碼和調製方案來編碼和調製輸入的傳輸數據。
按照本發明的另一個方面，提供了一種在寬帶無線通信系統中的移動臺設備，在所述寬帶無線通信系統中，副載波的總頻帶劃分為多個子帶，所述移動臺設備包括信道估計單元，用於使用所接收的信號來產生在預定時段中每個子帶的信道估計；頻域信道測量單元，用於使用所產生的信道估計來計算在頻域中的每個子帶的平均值(A)和輔助統計值(B)；時域信道測量單元，用於計算在時域中的至少一個子帶的輔助統計值(C)；以及發送器，用於向基站發送信道測量信息，其中包括所計算的一個或多個平均值(A)、所計算的一個或多個輔助統計值(B)和所計算的一個或多個輔助統計值(C)。
有益效果本發明提供了一種用於在其中時間頻率域劃分為多個子帶和子時段的系統中按照變化的信道環境來自適應地改變傳輸方案的方法。因此，有效地使用有限的無線電資源，並且所述系統更穩定地運行。


通過下面結合附圖詳細說明，本發明的上述和其他目的、特徵和優點將會變得更加清楚，其中圖1是圖解按照本發明的一個實施例的、用於在OFDMA-CDM系統中按照來自移動臺的反饋信息而確定傳輸模式的、在基站中的設備的方框圖；圖2是圖解按照本發明的一個實施例的、用於在OFDMA-CDM系統中向基站反饋信道測量信息的、在移動臺中的設備的方框圖；圖3圖解了按照本發明的在OFDMA-CDM系統中的時間頻率資源的分段；圖4是圖解在圖1中所示的傳輸模式確定器的詳細方框圖；圖5是圖解在圖2中所示的頻域CQI(信道質量指示器)產生器的詳細方框圖；圖6是圖解在圖2中所示的信道變化測量器的詳細方框圖；圖7圖解了按照本發明的所述實施例的在OFDMA-CDM系統中的AMC模式和分集模式中的數據映射；圖8是圖解按照本發明的一個實施例的、在OFDMA-CDM系統中在基站設備中的傳輸規程的流程圖；圖9是圖解按照本發明的一個實施例的、在OFDMA-CDM系統中在移動臺設備中的接收規程的流程圖；
圖10是圖解按照本發明的一個實施例的、在OFDMA-CDM系統中在基站設備中的傳輸模式確定器的操作的流程圖；圖11是圖解按照本發明的一個實施例的、在OFDMA-CDM系統中的移動臺設備中的頻域CQI產生器的操作的流程圖；以及圖12是圖解按照本發明的一個實施例的、在OFDMA-CDM系統中在移動臺設備中的信道變化測量器的操作的流程圖。
具體實施例方式
下面參見附圖來在此詳細說明本發明的優選實施例。在下面的說明中，不詳細說明公知的功能或結構，因為它們將以不必要的細節混淆本發明。
本發明提供了一種用於在OFDMA-CDM系統中按照信道環境來自適應地使用AMC模式或分集模式的方案。按照本發明，根據相干帶寬和相干時間將信道環境劃分為兩個類型，並且，按照信道環境來自適應地選擇AMC模式或分集模式。相干帶寬指的是在其上信道衝擊響應保持不變的頻率範圍，相干時間指的是在其上信道衝擊響應保持不變的持續時間。當相干帶寬和相干時間更大時，信道狀態更好。
在分集模式中，傳輸數據按照預定規則來在時間和在頻率上跳躍。在AMC模式中，除了在同一時間的數據頻率跳躍之外，還按照反饋信息來自適應地選擇MCS。本發明其特徵在於在良好的時間頻率信道狀態中選擇AMC模式，並且在時間和頻率的至少一個的差信道狀態中選擇分集模式。
圖1是圖解按照本發明的一個實施例的、用於在OFDMA-CDM系統中按照來自移動臺的反饋信息而確定傳輸模式的、在基站中的設備的方框圖。所述基站設備具有傳輸模式確定器105，用於根據來自按照本發明的移動臺的反饋信息來選擇傳輸模式，即AMC模式或分集模式。
參見圖1，傳輸模式確定器105根據來自移動臺的反饋信息[B0，C0]和預定閾值[Bth，Cth]來選擇AMC模式(MODE(模式)＝0)或分集模式(MODE＝1)。B0是在頻率上的信道變化，C0是在時間上的信道變化。將分別參見圖5和6來在後面更詳細地說明B0和C0的產生。
Bth是頻域信道變化閾值，Cth是時域信道變化閾值。表示頻域信道狀態的B0隨著相干帶寬的增大而降低，表示時域信道狀態的C0隨著相干時間的增大而降低。當信道狀態在時間和頻率上都良好時，傳輸模式確定器105選擇AMC模式，如果信道狀態在時間和頻率的至少一個上差，則它選擇分集模式。下面參見圖4來詳細地說明傳輸模式選擇。
對於模式＝0，編碼器和調製器101運行在AMC模式中，並且產生對應於信道狀態的AMC水平。對於模式＝1，編碼器和調製器101運行在分集模式中，並且產生最低的可用AMC水平。更具體而言，在AMC模式操作中，編碼器和調製器101除了B0和C0之外還使用CQI A0來確定AMC水平(即MCS水平)。將參見圖5來更詳細地說明如何產生CQI。
編碼器和調製器101可以被配置來包括信道編碼器、信道交織器和調製器。例如，所述信道編碼器是增強(Turbo)編碼器，用於以對應於所確定的AMC水平的代碼率來編碼輸入數據。所述信道交織器以預定的交織方法來交織被編碼的數據。所述調製器以對應於AMC水平的調製方案來調製所交織的數據。所述調製方案可以是QPSK(正交相移鍵控)、8PSK(8-ary PSK)、16QAM(16-ary正交調幅)、或64QAM(64-ary QAM)。最低的AMC水平可以例如是1/3的代碼率和QPSK。
頻帶分布器103將從編碼器和調製器101接收的調製碼元並行化，並且向已經被分配預定子帶的頻帶擴展器(band spreader)111-113分布並行調製碼元。如圖3中所示，將總的可用帶寬劃分為多個子帶ΔfFC，並且將頻帶擴展器111-113一對一對應地匹配到子帶。
頻帶擴展器111-113使用例如長度為8的沃爾什(Walsh)碼的不同的擴展碼來擴展所接收的調製碼元，並且將被擴展的碼片(chip)數據求和。可以使用8個沃爾什碼之一來擴展導頻(pilot)碼元。如果擴展碼的SF(擴展因子)是『1』，則禁止(deactivate)頻帶擴展器111-113，這意味著圖1中所示的系統在OFDMA中運行。
時間頻率跳躍器(hopper)119-121將從它們的匹配的頻帶擴展器111-113接收的擴展數據映射到預定的時間頻率區域。將參見圖3和7來在下面更詳細地說明所述時間頻率數據映射。
同時，向在被指定來發送控制信息的幀單元中的移動臺提供所述時間頻率映射信息，以便移動臺可以識別載有數據的精確資源(時間頻率區域位置或時間頻率單元(TFC)位置)。
N點IFFT處理器123IFFT處理來自時間頻率跳躍器119-121的數據以用於OFDM調製。N是總的頻帶的副載波的數量。並行到串行轉換器(PSC)125串行化並行的IFFT信號。RF(射頻)處理器127將從PSC125接收的串行數位訊號轉換為模擬信號，將基帶模擬信號轉換為RF信號，並且通過天線來發送所述RF信號。
圖2是圖解按照本發明的一個實施例的用於在OFDMA-CDM系統中向基站反饋信道測量信息的、在移動臺中的設備的方框圖。所述移動臺設備其特徵在於包括頻帶CQI產生器211到213，用於產生頻域信道測量信息；以及信道變化測量器215，用於產生時域信道測量信息。
參見圖2，RF處理器201將通過天線接收的RF信號轉換為基帶信號，並且將所述基帶模擬信號轉換為數位訊號。串行到並行轉換器(SPC)203將從RF處理器201接收的串行數據並行轉換。N點FFT處理器205FFT處理所述並行數據，並且按照預定的子帶將結果產生的OFDM解調的數據分布到時間頻率跳躍選擇器216-218和信道估計器207-209。例如，在子帶#0中的OFDM解調數據被提供到時間頻率跳躍選擇器216和信道估計器207，並且在最後的子帶中的OFDM解調的數據被提供到時間頻率跳躍選擇器218和信道估計器209。
時間頻率跳躍選擇器216-218每個從所接收的數據檢測在預定時間頻率區域中的數據(並且向對應的頻帶去擴展器(despreader)217-219輸出所述數據)。從自基站接收的控制信息可以了解所述時間頻率區域或TFC位置，如上所述。
信道估計器207從所接收的FFT信號提取導頻信號或預定數據，並且從所提取的數據估計預定時段的子帶#0的信道值。所述信道估計被表達為如在公式(1)中所示，H0(t)H1(t)...HM-1(t),H0(t+TS)H1(t+TS)...HM-1(t+TS),,H0(t+(NF-1)TS)H1(t+(NF-1)TS)...HM-1(t+(NF-1)TS)(1)]]>其中，M表示每個子帶的副載波的數量，NF表示用於測量在時間上的信道變化的時間窗口。以OFDM碼元為單位來表達所述時間窗口的大小。在本發明的一個實施例中，NF被定義為每個幀的OFDM碼元的數量。Ts是一個OFDM碼元的持續時間。
以相同的方式，信道估計器209使用公式(2)來計算子帶#(NsB-1)的信道估計。
HM(Nsa-1)(t)HM(NSB-1)+1(t)...HMNSB-1(t),HM(NSB-1)(t+Ts)HM(NSB-1)+1(t+Ts)...HMNSB-1(t+Ts),...,HM(NSB-1)(t+(NF-1)Ts)HM(NSB-1)+1(t+(NF-1)Ts)...HMNSB-1(t+(NF-1)Ts)---(2)]]>向頻域CQI產生器211-213和時域信道變化測量器215提供如此計算的信道估計。
頻域CQI產生器211使用在公式(1)中表達的信道估計來計算頻域信道狀態值的平均值A0和方差B0(輔助統計值)。方差B0表示在頻率上的信道變化，並且相干帶寬隨著在B0上的增大而降低。A0和B0被反饋至發送器以確定傳輸模式(AMC模式或分集模式)，這將參見圖5更詳細地說明。
類似地，頻域CQI產生器213使用在公式(2)中表達的信道估計來計算頻域信道狀態值的平均值ANSB-1和方差BNSB-1(輔助統計值)。
信道變化測量器215使用在公式(1)中表達的信道估計來計算時域方差C0(輔助統計值)。方差C0表示在時間上的信道變化，並且相干時間隨著C0的增大而降低。C0也被反饋回發送器以確定傳輸模式(AMC模式或分集模式)，這將參見圖6來詳細說明。
因此，移動臺測量總帶寬的信道狀態，並且向基站報告所述信道狀態測量。所述基站然後根據所述報告向移動臺分配在良好信道狀態的子帶，並且使用所分配的子帶(例如用於通信的子帶)的信道測量來自適應地確定傳輸模式(AMC模式或分集模式)。
關於數據恢復，用於子帶#0的頻帶去擴展器217使用預定的擴展碼(例如沃爾什碼)來去擴展從其匹配的時間頻率跳躍選擇器216接收的數據。類似地，用於子帶#(NsB-1)的頻帶去擴展器219使用所述擴展碼來去擴展從其匹配的時間頻率跳躍選擇器218接收的數據。頻帶組合器221從所述頻帶去擴展器217-219接收被去擴展的數據碼元，並且選擇運行用於已經從發送器提供了發送信號的子帶的頻帶去擴展器的輸出。解調器和解碼器223按照預定的調製方案來解調從頻帶組合器221接收的碼元數據，並且以預定的代碼率來解碼所解調的數據，由此恢復原始數據。
圖3圖解了按照本發明實施例的在OFDMA-CDM系統中數據所映射至的時間頻率區域。參見圖3，通過預定數量的副載波和一個OFDM碼元時段來定義被稱為TFC的單位正方形。而且，將幀單元(FC)定義為具有一個TFC的帶寬的16倍的帶寬和一個TFC的持續時間的8倍的持續時間的時間頻率區域。在圖3中圖示的FC被劃分為用於提供分組數據的FC和用於提供關於承載所述分組數據的子信道的控制信息的FC。在用於分組數據傳輸的FC中，兩個不同的子信道隨著時間而跳躍預定數量的頻率間隔。所述兩個子信道示出了很規則的跳頻模式，本發明不限於此。
在圖3中，在x軸上表示時域，在y軸上表示頻域。為了更好地明白本發明，下面將定義一些術語。
TFC(時間頻率單元)由一個OFDM碼元時段和一個頻率間隔ΔfFC限定的資源。所述TFC是數據映射的基本單位。
FC(幀單元)由多個OFDM碼元時段和多個頻率間隔ΔfFC限定的資源。所述FC確定子帶。具體上，ΔfFC是子帶的大小。
子信道在一個FC內的一組TFC，向其分配了連續的數據。
圖4是圖解在圖1中所示的傳輸模式確定器105的詳細方框圖。在向接收器分配子帶#0的假設下，將參見圖4來說明確定用於子帶#0的傳輸模式的方法。
如上所述，B0是表示在由子帶#0和預定的時段限定的時間頻率區域中的頻域信道變化的輔助統計值。雖然在本發明的所述實施例中方差作為輔助統計值，但是可以取代之而使用任何其他的輔助統計值。
參見圖4，第一確定器401將從移動臺接收的B0與閾值Bth相比較。如果B0大於或等於Bth，則第一確定器401輸出模式B＝1，否則，它輸出模式B＝0。即，當表示在頻率上的信道變化(即頻率選擇性)的B0大時，頻率分集增益大於AMC增益，因此，選擇分集模式。模式B＝1的『1』指示分集模式，模式B＝0的『0』指示AMC模式。Bth是可以根據系統要求而改變的預定值。
如上所述，C0是輔助統計值，它表示在由子帶#0和預定時段限定的區域中的在時間上的信道變化。雖然在本發明的所述實施例中方差作為輔助統計值，但是可以取代之而使用任何其他的輔助統計值。因為每個子帶經歷幾乎相同的在時間上的信道變化，因此假定所有的移動臺向基站反饋對於預定子帶(例如子帶#0)計算的C0。可以進一步考慮，將對於現在用於通信中的子帶而計算的C0反饋回基站。
第二確定器403將從移動臺接收的C0與閾值Cth相比較。如果C0大於或等於Cth，則第二確定器403輸出模式C＝1，否則，它輸出模式C＝0。即，當表示在時間上的信道變化(即時間選擇性)的C0大時，頻率分集增益大於AMC增益，因此，選擇分集模式。模式C＝1的『1』指示分集模式，模式C＝0的『0』指示AMC模式。Cth是可以根據系統要求而改變的預定值。
OR(或)門405對模式B和模式C進行OR運算。因此，如果模式B和模式C的至少一個是1，則OR門405輸出模式＝1，如果兩者都是0，則它輸出模式＝0。即，如果頻率選擇性和時間選擇性的至少一個大於所述閾值，則選擇分集模式，並且如果兩個選擇性都小於閾值，則選擇AMC模式。
儘管在本發明的上述實施例中移動臺負責計算B0和C0並且向基站報告所述值，但是可以進一步考慮，作為另一個實施例，移動臺反饋回由信道估計器207-209計算的信道估計，並且基站本身使用信道估計來計算B0和C0。
圖5是圖解在圖2中所示的頻域CQI產生器211的詳細方框圖。參見圖5，時間信道檢測器501在由圖2中所示的信道估計器207計算的信道估計(參見公式(1))中檢測預定時間t+nTs的信道估計。n是0、1、…、NF-1之一。平均值計算器503計算從時間信道檢測器501接收的t+nTs的信道估計的平均值A0。所述平均值可以是算術平均值、幾何平均值或任何其他的代表值。A0被反饋回基站，以用於確定AMC模式操作的MCS。
方差計算器505計算從時間信道檢測器501接收的t+nTs的信道估計的輔助統計值B0。方差被假定為輔助統計值。B0被反饋回基站以用於確定AMC模式或分集模式。而且，B0可以用於確定AMC模式操作的MCS。
圖6是圖解在圖2中所示的信道變化測量器215的詳細方框圖。參見圖6，副載波檢測器601在由圖2中圖示的信道估計器207計算的信道估計(參見公式(1))中檢測預定副載波k的信道估計。k是0、1、…、M-1之一。方差計算器603計算從副載波檢測器601接收的副載波k的信道估計的輔助統計值C0。假定方差作為輔助統計值。C0被反饋回基站以用於確定AMC模式或分集模式。而且，C0可以用於確定AMC模式操作的MCS水平。
圖7圖解了按照本發明的實施例的在OFDMA-CDM系統中的AMC模式和分集模式中的數據映射。
如果在圖4中圖示的傳輸模式確定器輸出作為模式值的0，則基站運行在AMC模式中。在這個模式中，數據映射基本上是在FC中從一個TFC向另一個的數據跳躍，如圖3中所示。在AMC模式操作中，在映射到TFC之前，傳輸數據通過在圖5的頻域CQI產生器中計算的頻域CQI、即A0而在所確定的AMC水平被編碼並且被調製。
但是，如果模式值是1，則基站運行在分集模式中。在所述分集模式中，數據映射基本上是在FC內從一個TFC向另一個的數據跳躍，如圖3中所示。考慮分集模式操作，被映射到每個TFC的傳輸數據已經以預定的AMC水平被編碼和調製，而與信道狀態無關。所述AMC水平可以是最低階的MCS。
關於被分配到圖7中的用戶A的子信道A，發送器以在第一OFDM碼元時段中的從頂部起第三TFC的頻帶開始，跳躍到在第二OFDM碼元時段中的第五TFC的頻帶，並且跳躍到在第三OFDM碼元時段的第七TFC的頻帶。即，在時間和在頻率上進行數據跳躍。因此，按照本發明的所述實施例，基站基本上運行在分集模式中。
在進行的通信期間，用戶A向基站報告基於FC的頻域信道狀態和時域信道狀態。然後基站分析反饋信息。如果兩個信道狀態都良好，則基站運行在涉及跳躍和AMC水平的AMC模式中。如果至少一個信道狀態差，則基站運行在僅僅涉及跳躍的分集模式中。
圖8是圖解按照本發明的一個實施例的在OFDMA-CDM系統中在基站設備中的傳輸規程的流程圖。參見圖8，在步驟803，基站設備通過比較從移動臺接收的B0(在預定頻帶中的信道變化)和C0(在預定時段中的信道變化)與預定閾值來確定模式值。
在步驟805，基站設備確定是否模式值是0或1。如果模式值是0，則基站設備進行到步驟807，如果模式值是1，則基站設備進行到步驟809。如上所述，如果B0和C0的至少一個等於或大於其閾值，則將模式值設置為1。如果B0和C0二者均小於閾值，則將模式值設置為0。在前一種情況下，選擇分集模式，在後一種情況下，選擇AMC模式。
在步驟807，基站設備運行在AMC模式中。具體上，基站設備按照頻域CQI來確定MCS水平，並且按照MCS水平來編碼和調製傳輸數據。
在步驟809中，基站設備運行在分集模式中。具體上，基站設備選擇預定的AMC水平(例如最低的AMC水平)，並且以對應於AMC水平的編碼和調製方案來編碼和調製傳輸數據。
在步驟807或步驟809後，在步驟811，基站設備將被調製的數據映射到被分配到移動臺的子帶，在所述子帶中擴展所調製的數據，按照預定規則將被擴展的數據映射到TFC，並且IFFT處理所述TFC映射的數據，以用於OFDM調製。其後，在步驟813，基站設備串行化所述OFDM調製的數據，將串行數據轉換為模擬信號，將所述模擬信號轉換為RF信號，並且向移動臺發送所述RF信號。
圖9是圖解按照本發明的一個實施例的在OFDMA-CDM系統中在移動臺設備中的接收規程的流程圖。參見圖9，在步驟903中，移動臺設備將通過天線接收的RF信號轉換為基帶信號，將所述基帶模擬信號轉換為數位訊號，並行化所述數位訊號，並且FFT處理所述並行信號，以用於OFDM解調。在步驟905，移動臺設備按照其匹配的子帶將OFDM解調的數據分布到頻帶去擴展器217-219和信道估計器207-209。
在步驟907，移動臺設備通過使用信道估計器207-209來對於預定時段的總頻帶執行信道估計。在步驟909，移動臺設備使用從所述信道估計產生的信道估計來計算頻率的信道估計的平均值A0和方差B0。同時，移動臺設備計算一個時段的信道估計的方差C0。A0、B0和C0被反饋到基站。
其後，移動臺設備去擴展OFDM解調的數據，並且通過所述去擴展數據的解調和解碼來恢復原始數據。
圖10是圖解按照本發明的一個實施例的在OFDMA-CDM系統中在基站設備中的傳輸模式確定器105的操作的流程圖。參見圖10。在步驟1013，傳輸模式確定器105將從移動臺接收的B0(在頻率上的信道變化)與閾值Bth相比較。如果B0等於或大於Bth，則傳輸模式確定器105輸出模式B＝1，否則傳輸模式確定器105輸出模式B＝0。而且，傳輸模式確定器105比較C0(在時間上的信道變化)與閾值Cth。如果C0等於或大於Cth，則傳輸模式確定器105輸出模式C＝1，否則它輸出模式C＝0。
在步驟1015中，傳輸模式確定器105通過OR運算模式B和模式C來產生模式值。因此，如果模式B和模式C的至少一個是1，則模式＝1，表示分集模式，如果兩者都是0，則模式＝0，表示AMC模式。
圖11是圖解按照本發明的一個實施例的在OFDMA-CDM系統中的移動臺設備中的頻域CQI產生器211的操作的流程圖。參見圖11，在步驟1113，頻域CQI產生器211在由圖2中圖示的信道估計器207計算的信道估計(參見公式(1))中檢測預定時間t+nTs的信道估計。在步驟1115，頻域CQI產生器211計算t+nTs的信道估計的平均值A0和輔助統計值B0。B0可以是方差。A0和B0被反饋到基站以用於確定AMC模式或分集模式和MCS水平(即AMC水平)。
圖12是圖解按照本發明的一個實施例的在OFDMA-CDM系統中在移動臺設備中的信道變化測量器215的操作的流程圖。參見圖12，在步驟1213，信道變化測量器215在由圖2中圖示的信道估計器207計算的信道估計(參見公式(1))中檢測預定副載波k的信道估計。k是0、1、…、M-1之一。信道變化測量器215在步驟1215計算副載波k的信道估計的輔助統計值C0。方差可以作為輔助統計值。C0被反饋回基站以用於確定AMC模式或分集模式。而且，C0可以用於確定AMC模式操作的MCS水平。
雖然已經參照本發明的特定優選實施例示出和說明了本發明，本領域的技術人員會明白，在不脫離所附的權利要求所限定的本發明的精神和範圍的情況下，可以進行形式和細節上的各種改變。
權利要求
1.一種用於寬帶無線通信系統中移動臺的通信方法，在所述寬帶無線通信系統中，副載波的總頻帶劃分為多個子帶，所述方法包括步驟使用所接收的信號來產生在預定時段中每個子帶的信道估計；使用所產生的信道估計來計算在每個子帶的頻域中的信道平均值(A)和信道輔助統計值(B)；使用所產生的信道估計來計算在至少一個子帶的時域中的信道輔助統計值(C)；以及向基站發送信道測量信息，所述信道測量信息包括所計算的一個或多個平均值(A)、所計算的一個或多個輔助統計值(B)、和所計算的一個或多個輔助統計值(C)。
2.一種用於寬帶無線通信系統中移動臺的傳輸方法，在所述寬帶無線通信系統中，副載波的總頻帶劃分為多個子帶並且定義幀單元(FC)，每個FC由一個子帶和預定的時段限定，並且具有作為數據傳送單元的至少一個時間頻率單元(TFC)，所述方法包括步驟通過快速傅立葉變換(FFT)處理所接收的信號來正交頻分復用(OFDM)-解調所接收的信號，並按照子帶來分離OFDM解調的數據；使用分離的OFDM-解調數據來產生預定時段的每個子帶的信道估計；使用在所產生的信道估計中的預定時間的信道估計來計算在每個子帶的信道平均值(A)和信道輔助統計值(B)；使用在所產生的信道估計中的預定頻率的信道估計，來計算至少一個子帶的信道輔助統計值(C)；以及向基站發送信道測量信息，所述信道測量信息包括所計算的一個或多個平均值(A)、所計算的一個或多個輔助統計值(B)、和所計算的一個或多個輔助統計值(C)。
3.按照權利要求2的通信方法，其中，所述一個或多個平均值(A)表示平均的頻域信道狀態。
4.按照權利要求2的通信方法，其中，所述一個或多個輔助統計值(B)表示在頻域中的信道變化。
5.按照權利要求2的通信方法，其中，所述一個或多個輔助統計值(C)表示在時域中的信道變化。
6.按照權利要求2的通信方法，還包括步驟從被OFDM解調的數據檢測所分配的TFC的數據；通過使用預定的擴展碼來去擴展所檢測的數據而產生碼元序列；以及通過解調和解碼所述碼元序列而恢復數據。
7.按照權利要求2的通信方法，其中，所述至少一個TFC包括預定數量的副載波，並且與OFDM碼元一樣長。
8.一種用於寬帶無線通信系統中的移動臺的通信方法，在所述寬帶無線通信系統中，副載波的總頻帶被劃分為多個子帶，所述方法包括步驟使用所接收的信號來產生預定時段的每個子帶的副載波信道估計；使用在所產生的信道估計中的預定時間的信道估計來計算用於表示每個子帶的頻域信道變化的第一值；使用在所產生的信道估計中的預定頻率的信道估計來計算用於表示至少一個子帶的時域信道變化的第二值；以及向發送器發送信道測量信息，所述信道測量信息包括所計算的一個或多個第一值和所計算的一個或多個第二值。
9.一種在寬帶無線通信系統中的傳輸方法，在所述寬帶無線通信系統中，將副載波的總頻帶劃分為多個子帶，並且定義幀單元(FC)，每個FC對應於由一個子帶和預定的時段限定的資源，所述方法包括步驟根據從接收器接收的頻域信道測量信息和時域信道測量信息來確定傳輸模式；如果所確定的傳輸模式是第一模式，則按照從所述接收器接收的頻域信道質量指示器(CQI)來選擇編碼和調製方案；以及如果所確定的傳輸模式是第二模式，則選擇預定的編碼和調製方案。
10.按照權利要求9的傳輸方法，還包括步驟以所選擇的編碼和調製方案來編碼和調製傳輸數據；將調製的數據映射到被分配的子帶；使用預定的擴展碼來擴展被映射到所述子帶的所調製數據；以預定的跳躍規則來將擴展數據映射到預定的時間頻率區域；逆快速傅立葉變換(IFFT)處理所映射的數據；以及發送所述IFFT數據。
11.按照權利要求10的傳輸方法，其中，所述時間頻率區域包括預定數量的副載波，並且與OFDM碼元一樣長。
12.按照權利要求10的傳輸方法，其中，所述第一模式是自適應調製和編碼(AMC)模式，並且所述第二模式是分集模式。
13.按照權利要求10的傳輸方法，其中，用於確定傳輸模式的步驟包括步驟如果按照頻域信道測量信息和時域信道測量信息而確定頻域和時域信道二者狀態都良好，則確定傳輸模式是第一模式；以及如果確定頻域和時域信道的至少一個狀態差，則確定傳輸模式是第二模式。
14.按照權利要求10的傳輸方法，其中，用於確定傳輸模式的步驟包括步驟如果按照頻域信道測量信息和時域信道測量信息而確定頻域和時域信道變化二者都小於閾值，則確定傳輸模式是第一模式；以及如果確定頻域和時域信道變化的至少一個大於所述閾值，則確定傳輸模式是第二模式。
15.按照權利要求10的傳輸方法，其中，所述頻域信道測量信息是在被分配到接收器的FC中在預定時間檢測的副載波信道估計的輔助統計值(B)，並且所述時域信道測量信息是在預定FC中對於預定副載波檢測的副載波信道估計的輔助統計值(C)，並且CQI是在預定時間檢測的副載波信道估計的平均值(A)。
16.按照權利要求15的傳輸方法，其中，確定傳輸模式的步驟包括步驟通過將輔助統計值(B)與預定閾值(Bth)相比較而確定是否頻域信道狀態良好；通過比較輔助統計值(C)與預定閾值(Cth)來確定是否時域信道狀態良好；如果頻域狀態和時域信道狀態二者都良好，則確定傳輸模式是第一模式；以及如果頻域狀態和時域信道狀態的至少一個差，則確定傳輸模式是第二模式。
17.按照權利要求16的傳輸方法，其中，所述輔助統計值B和C是方差。
18.一種在正交頻分多址-碼分復用(OFDMA-CDM)系統中的傳輸設備，在所述正交頻分多址-碼分復用系統中，副載波的總頻帶劃分為多個子帶，並且定義幀單元(FC)，每個FC對應於由一個子帶和預定的時段限定的資源，並且具有作為數據傳送單元的至少一個時間頻率單元(TFC)，所述設備包括傳輸模式確定器，用於根據從接收器接收的頻域信道測量信息和時域信道測量信息來確定傳輸模式；以及編碼器和調製器，用於如果所確定的傳輸模式是第一模式，則按照從所述接收器接收的頻域信道質量指示器(CQI)來選擇編碼和調製方案，並且如果所確定的傳輸模式是第二模式，則選擇預定的編碼和調製方案，並且以所選擇的編碼和調製方案來編碼和調製輸入的傳輸數據。
19.按照權利要求18的傳輸設備，還包括頻帶分布器，用於向與所分配的子帶匹配的頻帶擴展器輸出所調製的數據；多個頻帶擴展器，與子帶一對一對應地匹配，用於使用預定的擴展碼來擴展從頻帶分布器接收的數據；多個時間頻率跳躍器，一對一對應地匹配到所述多個頻帶擴展器，用於以預定的跳躍規則將從匹配的頻帶擴展器接收的數據映射到預定的TFC；以及逆快速傅立葉變換(IFFT)處理器，用於IFFT處理從所述多個時間頻率跳躍器接收的數據。
20.按照權利要求18的傳輸設備，其中，所述第一模式是自適應調製和編碼(AMC)模式，並且所述第二模式是分集模式。
21.按照權利要求18的傳輸設備，其中，如果按照頻域和時域信道測量信息而確定頻域狀態和時域信道狀態二者都良好，則所述傳輸模式確定器確定傳輸模式是第一模式，如果確定頻域狀態和時域信道狀態的至少一個差，則所述傳輸模式確定器確定傳輸模式是第二模式。
22.按照權利要求18的傳輸設備，其中，如果按照頻域和時域信道測量信息而確定頻域和時域信道變化二者都小於閾值，則所述傳輸模式確定器確定傳輸模式是第一模式，如果確定頻域和時域信道變化的至少一個大於所述閾值，則所述傳輸模式確定器確定傳輸模式是第二模式。
23.按照權利要求18的傳輸設備，其中，所述頻域信道測量信息是在被分配到接收器的FC中在預定時間檢測的副載波信道估計的輔助統計值(B)，並且所述時域信道測量信息是在預定FC中對於預定副載波檢測的副載波信道估計的輔助統計值(C)，並且所述信道質量指示器是在預定時間檢測的副載波信道估計的平均值(A)。
24.按照權利要求18的傳輸設備，其中，所述傳輸模式確定器包括第一確定器，用於通過將輔助統計值(B)與預定閾值(Bth)相比較而確定是否頻域信道狀態良好；第二確定器，用於通過將輔助統計值(C)與預定閾值(Cth)相比較來確定是否時域信道狀態良好；以及確定器，用於如果頻域信道狀態和時域信道狀態二者都良好，則確定傳輸模式是第一模式，如果頻域信道狀態和時域信道狀態的至少一個差，則確定傳輸模式是第二模式。
25.按照權利要求18的傳輸設備，其中，所述輔助統計值(B)和(C)是方差。
26.按照權利要求18的傳輸設備，其中，所述至少一個TFC包括預定數量的副載波，並且與OFDM碼元一樣長。
27.一種在寬帶無線通信系統中的移動臺設備，在所述寬帶無線通信系統中，副載波的總頻帶劃分為多個子帶，所述設備包括信道估計單元，用於使用所接收的信號來產生在預定時段中每個子帶的信道估計；頻域信道測量單元，用於使用所產生的信道估計來計算在頻域中的每個子帶的平均值(A)和輔助統計值(B)；時域信道測量單元，用於計算在時域中的至少一個子帶的輔助統計值(C)；以及發送器，用於向基站發送信道測量信息，所述信道測量信息包括所計算的一個或多個平均值(A)、所計算的一個或多個輔助統計值(B)、和所計算的一個或多個輔助統計值(C)。
28.按照權利要求27的移動臺設備，其中，所計算的一個或多個輔助統計值(B)表示頻域信道變化。
29.按照權利要求27的移動臺設備，其中，所計算的一個或多個輔助統計值(C)表示時域信道變化。
30.一種在正交頻分多址-碼分復用(OFDMA-CDM)系統中的移動臺設備，在所述正交頻分多址-碼分復用系統中，副載波的總頻帶劃分為多個子帶，並且定義幀單元(FC)，每個FC對應於由一個子帶和預定的時段限定的資源，並且具有作為數據傳送單元的至少一個時間頻率單元(TFC)，所述設備包括快速傅立葉變換(FFT)處理器，用於通過FFT處理所接收的信號來正交頻分復用(OFDM)-解調所接收的信號，並按照子帶來分離OFDM解調的數據；多個信道估計器，一對一對應地匹配到所述多個子帶，用於從自所述FFT處理器接收的OFDM解調數據提取預定的數據，並且使用所提取的數據來對於被分配到所述信道估計器的FC執行信道估計；多個頻域信道質量指示器(CQI)產生器，一對一對應地匹配到所述多個信道估計器，用於使用來自匹配的信道估計器的信道估計來計算在每個子帶的頻域中的信道平均值(A)和信道輔助統計值(B)；信道變化測量器，用於從預定的信道估計器接收信道估計，並且使用所接收的信道估計來計算在時域中的每個子帶的信道輔助統計值(C)；以及發送器，用於向基站發送信道測量信息，所述信道測量信息包括從所述頻域CQI產生器接收的所計算的一個或多個平均值(A)和所計算的一個或多個輔助統計值(B)、以及從信道變化測量器接收的所計算的一個或多個輔助統計值(C)。
31.按照權利要求30的移動臺設備，還包括多個時間頻率跳躍選擇器，一對一對應地匹配到所述多個子帶，用於從自FFT接收的OFDM解調數據檢測所分配的TFC的數據；多個頻帶去擴展器，一對一對應地匹配到所述多個時間頻率跳躍選擇器，用於通過使用預定的擴展碼而去擴展從匹配的時間頻率跳躍選擇器接收的數據來產生碼元；以及解調器和解碼器，用於通過解調和解碼從所述多個頻帶去擴展器接收的碼元而恢復數據。
32.按照權利要求30的移動臺設備，其中，所述多個頻域CQI產生器的每個包括檢測器，用於在所接收的信道估計中檢測所述預定時間的信道估計；平均值計算器，用於計算從所述檢測器接收的信道估計的平均值；以及方差計算器，用於計算從所述檢測器接收的信道估計的方差。
33.按照權利要求30的移動臺設備，其中，所述信道變化測量器包括檢測器，用於在所接收的信道估計中檢測所述預定頻率的信道估計；以及方差計算器，用於計算從所述檢測器接收的信道估計的方差。
34.按照權利要求30的移動臺設備，其中，所述至少一個TFC包括預定數量的副載波，並且與OFDM碼元一樣長。
35.按照權利要求30的移動臺設備，其中，所述預定數據是導頻數據。
36.按照權利要求30的移動臺設備，其中，所述一個或多個輔助統計值(B)表示頻域信道變化。
37.按照權利要求30的移動臺設備，其中，所述一個或多個輔助統計值(C)表示時域信道變化。
全文摘要
本發明提供了一種設備和方法，用於按照在寬帶無線通信系統中的信道環境自適應地在AMC模式和分集模式之間轉換。按照本發明，發送器(基站)按照從接收器(移動臺)接收的頻域和時域信道測量信息來確定傳輸模式。如果傳輸模式是AMC模式，則發送器按照從所述接收器接收的頻域CQI來選擇編碼和調製方案。如果傳輸模式是分集模式，則所述發送器選擇預定的編碼和調製方案。
文檔編號H04J11/00GK1938975SQ200580009978
公開日2007年3月28日 申請日期2005年4月7日 優先權日2004年4月7日
發明者徐彰浩, 趙暎權, 鄭首龍, 尹晳鉉 申請人:三星電子株式會社