用於重傳差錯控制技術傳輸的鏈路自適應的製作方法

2023-06-09 06:50:41

專利名稱：用於重傳差錯控制技術傳輸的鏈路自適應的製作方法
技術領域：
本發明的實施例涉及無線網絡領域，更具體而言，涉及用於重傳差錯 控制技術傳輸的鏈路自適應。
背景技術：
在無線網絡中，時變的信道可能導致通信鏈路質量的波動。接收機可 以對信道質量進行計算並將信息反饋回發射機。該反饋可以幫助發射機選擇用於鏈路的調製和編碼方案(MCS)。對多輸入多輸出(MIMO)鏈路而言， 還可以使空間信道(或"層")的數量適應於信道質量。可以將活動的空間 信道的總數稱為秩(rank)。可以把按照信道條件對MCS和秩進行的調整稱 為鏈路自適應。


通過下面的詳細描述並結合附圖，可以容易地理解本發明的實施例。 為便於描述，相同附圖標號指示相同的結構元件。在附圖的圖形中通過舉 例的方式而不是限制的方式對本發明的實施例進行了說明。 圖1示出了根據本發明多個實施例的無線通信系統； 圖2示出了根據本發明多個實施例的鏈路自適應操作的流程圖； 圖3示出了根據本發明多個實施例的多輸入接收機； 圖4示出了根據本發明多個實施例的單碼字多輸入多輸出發射機； 圖5示出了根據本發明多個實施例的多碼字多輸入多輸出發射機； 圖6示出了根據本發明多個實施例的鏈路自適應的各個操作階段； 圖7示出了在本發明多個實施例中使用的每符號互信息的繪圖； 圖8示出了在本發明多個實施例中使用的每分組差錯率每碼位互信息 的圖表；圖9示出了根據本發明多個實施例的描述鏈路自適應的流程圖；圖io示出了根據本發明多個實施例的確定初始調製和編碼方案的流程圖；圖ll示出了根據本發明的多個多碼字實施例的用於計算信號對噪聲和 幹擾比的流程圖；圖12示出了根據本發明的多個多碼字實施例的用於計算初始調製和編 碼方案的流程圖；圖13示出了根據本發明多個實施例的用於確定對重傳序列的調製和編 碼方案的流程圖；以及圖14-圖17示出了根據本發明多個實施例的多個狀態圖。
具體實施方式
在下面的詳細描述中，對構成本文一部分的附圖進行了參考，其中， 圖之間同樣的標號指示同樣的部分，並且以可實現本發明的說明性實施例 的方式進行了說明。應當理解在不背離本發明的範圍的情況下，可以利用 其它實施例，並且可以進行結構或邏輯的改變。因此，下面的詳細描述不 具有限制意義，並且根據本發明實施例的範圍由所附權利要求及其等價物 來進行定義。各種操作可以以一種有助於理解本發明實施例的方式用依次進行的多 個分立的操作來描述；然而，描述的順序不應解釋為暗示了這些操作必須 按特定的順序執行。出於說明本發明的目的，短語"A/B"意思是A或B。出於說明本發明 的目的，短語"A和/或B"意思是"(A)、 (B)或(A和B)"。出於說明本 發明的目的，短語"A、 B和/或C"意思是"(A)、 (B)、 (C)、 (A和B)、 (A 和C)、 (B和C)或(A、 B和C)"。出於說明本發明的目的，短語"(A) B" 意思是"(B)或(AB)"，也就是說，A是可選的元素。說明書可能使用短語"在實施例中"或者"在多個實施例中"，這兩個 短語都可以代表一個或多個同樣的或不同的實施例。此外，在本發明的實 施例中使用的術語"包括"、"包含"、"具有"等是同義的。本發明的實施例提供鏈路自適應計算，該鏈路自適應計算考慮到在利 用自適應鏈路的傳輸序列中要使用的重傳差錯控制技術。7圖1示出了根據本發明實施例的MIM0通信系統100。在該實施例中， 發射機104和接收機108都分別可以具有多天線，例如三個發射天線112 和三個接收天線116。發射天線112和接收天線116可以為它們各自的設備 提供到空中(OTA)通信鏈路的無線接口。在多個實施例中，可以使用任何 數量的發射和/或接收天線。可以將包括一個發射和/或接收天線的實施例 稱為單輸入單輸出系統。多個天線可以形成一個或多個空間信道。發射機104可以經由0TA通信鏈路通過一系列傳輸序列向接收機108 傳送數據。具體而言，可以將從發射機104到接收機108的傳輸稱為0TA 通信鏈路的下行鏈路(DL)部分，而將從接收機108到發射機104的傳輸 稱為OTA通信鏈路的上行鏈路(UL)部分。OTA通信鏈路可以具有任意數量 的活動空間信道，或該數量稱為秩，例如從一個到三個(發射天線112的 數量)。在一個實施例中，多個發射天線112可以合作提供波束成形權重， 其中OTA通信鏈路的秩小於發射天線112的數量，例如，在說明的實施例 中該秩是二或一。一般地，雖然秩的增加可以允許發送更多數據流，但是它也會增加空 間信道間空間幹擾的量並降低每個數據流的發射功率，從而降低每個數據 流的吞吐量和/或可靠性。此外，對於給定的信道條件，發射機104用來對 要被發射的數據進行調製和編碼的多個調製和編碼方案(MCS)對0TA通信 鏈路的傳輸特性(例如，吞吐率和/或可靠性)也具有不同的效應。在多個實施例中，候選MCS中可以包括調製等級(諸如，正交相移鍵 控(QPSK)、 16正交調幅(QAM)、 64QAM等)和編碼速率(諸如1/2、 2/3、 3/4、 5/6等)的不同組合。在本發明的實施例中，發射機104可以基於對0TA通信鏈路的觀察來 調整多個鏈路自適應參數，以有助於實現MIM0通信系統100的所需的傳輸 特性，例如，增加數據傳輸的總體吞吐量和/或可靠性。在多個實施例中，系統100可以包括發射機104和接收機108之間的 數據傳輸中的糾錯技術。在一個實施例中，發射機104可以在傳輸的消息 中引入多種冗餘，接收機108可以使用這些冗餘來校正差錯。這可能降低 消息重傳的量。可以把這種方式稱為前向糾錯(FEC)。在實施例中，發射機104可以通過多個空間信道發送單個FEC碼字。每個空間信道可以具有同樣的編碼速率。可以把這稱為單碼字(SCW) MIM0。 在另一個實施例中，發射機104可以使用多個信道發送多個FEC碼字。 可以稱之為多碼字(MCW) M工M0。在MCW MIM0中，碼字可以在一個或多個 空間信道中。每個碼字的編碼速率可以不同。在多個實施例中，MIM0通信系統100可以使用重傳差錯控制技術 (RECT)，使得當接收機108未能成功地接收碼字時，發射機104可以重傳 碼字的部分或全部。在一個實施例中，重傳差錯控制技術可以是按照下面 內容來操作的混合自動重傳請求(H-ARQ)。當接收機108未能對一個FEC 碼字進行解碼時，它可以向發射機104上傳請求以發送原FEC碼字中信息 位的附加信號。接收機108可以對從多次接收中獲得的有關相同信息位的 信息進行合併，並對該信息位進行解碼。對於MCW，在對未成功解碼碼字的 重傳中可以不再發送已成功解碼的碼字。MCWMIMO實施例中的接收機108可以使用連續幹擾消除(SIC)來如下 述內容對數據流進行解碼。可以首先解碼一個符號(或者一個FEC碼字) 並且然後從所接收的信號矢量中消去由已解碼數據所貢獻的信號分量。消 去之後，剩餘數據的信號質量可以得到提高，並且接收機108可以開始第 二次迭代來對第二個符號(或者另一個FEC碼字)進行解碼。可以重複迭 代直到檢測到所有數據。如果沒有成功地解碼一個FEC碼字，可以不進行 消去，以及可以進行對隨後的碼字的重傳。接收信號的信號模型可以表示 為x公式l其中i/是一個副載波上的信道矩陣(具有波束成形或沒有波束成形)， 或者是在一個或多個副載波上的空時編碼矩陣，^是空時編碼的傳輸信號矢量或輸入信號矢量，"是噪聲加幹擾矢量，x可能包括/r個符號並且每個符號可包括來自一個FEC碼字的碼位。H的結構可能隨MIMO和多輸入單輸出 (MISO)傳輸方案(諸如空間復用和空時編碼)而改變。^的總功率可以是常量。在SIC接收機中，可以順序地解碼;c,、……、；c,。在解碼、之後，可以從/)中移除x,的分量(或幹擾)
0
x2
公式2
其中，A是^的第一列。剩下的信號"可以用於解碼^。雖然這些差錯控制和/或幹擾消除技術傾向於提高系統100的性能，它
們可能會使鏈路自適應計算複雜化並且因此在傳統鏈路自適應操作中被忽略。
圖2示出根據本發明多個實施例的鏈路自適應操作的流程圖。在這個實施例中，方框200處，鏈路預測器(其位於發射機104中或者接收機108中)可以獲得OTA通信鏈路上的信號狀態數據。可以通過直接觀察、反饋、預測等獲得該數據。方框204處，鏈路預測器可以確定在從發射機104到接收機108的傳輸序列中使用的RECT。方框208處，鏈路預測器然後可以基於所確定的RECT和信道狀態信息來從多個候選中選擇由發射機104使用的MSC和秩。在所確定的RECT中的因子分解(factoring)可以有助於在對MCS和秩的選擇中使用更準確的鏈路預測。下面將根據本發明多個實施例對這些操作方框進行更詳細地討論。
圖3示出了根據本發明多個實施例的可以與接收機108互換地使用的多輸入接收機300。在這個實施例中，接收機300可以包括與其每個接收天線308相對應的接收鏈304。每個接收鏈304可以包括用於對接收信號進行模擬處理的組件312和/或快速傅立葉變換(FFT)的組件316。接收機300可以具有線性最小均方誤差(L固SE)檢測器320，該LMMSE檢測器320與接收鏈304耦合以進行初始差錯檢測計算。L醒SE檢測器320可以將接收信號耦合到空間-頻率解交織器324以對經交織的傳輸進行拆解。接收機300還可以具有渦輪解碼器328 。該渦輪解碼器328可以對已編碼傳輸進行解碼，在解碼時考慮了由對應的發射機(例如，發射機104)的互補的前端渦輪編碼器引入的似然數據。接收機300還可以包括耦合到接收鏈304的信道質量估計器和/或鏈路預測器(鏈路自適應器)332。在多個實施例中，鏈路自適應器332的信道質量估計器可以觀察0TA通信鏈路並估計信道狀態數據，例如幹擾和噪聲電平。鏈路自適應器的鏈路預測器可以接收該信道狀態數據，並基於可用的MCS、秩、空間復用方案和/或分集傳輸方案(例如空時編碼)來執行各種鏈路預測。鏈路預測器可以參考查找表336來執行各種鏈路預測操作，將在下面進行進一步詳細討論。
在由信道狀態數據描述的給定條件下，鏈路自適應器332可以使用鏈路預測來確定鏈路自適應參數，例如具體的MCS和/或秩，該鏈路自適應參數很可能產生0TA通信鏈路的所需傳輸特性。在多個實施例中，這些所需傳輸特性可能是相對高的吞吐量和/或可靠性。然後可以將鏈路自適應參數上傳到發射機104以在後續的DL傳輸序列中使用。
在多個實施例中，鏈路自適應器的組件可能以不同於圖3示出的方式分布在接收機108和發射機104之間。例如，在多個實施例中，接收機108可以包括用於觀察信道質量(例如，噪聲和幹^t電平)的估計器，然後將觀察到的信道質量上傳到具有鏈路自適應器的發射機104以執行各種鏈路自適應計算。這可能適合於在發射機104不能直接觀察到與接收機108相同的信道的實施例中，例如，在頻分雙工(FDD)實施例中。在另一個實施例中，發射機104能夠與接收機104觀察相同的信道，例如，在時分雙工(TDD)實施例中。在這個實施例中，發射機104或接收機108都可以包括估計器和/或預測器。
圖4示出了根據本發明多個實施例的可以與發射機104互換地使用的SCW發射機400。發射機400可以包括用於將二進位數據編碼為比特流的渦輪編碼器404。與很多其它編碼選擇相比，渦輪編碼可以有助於在噪聲信道上相對大量的數據的傳輸。然而，多個實施例可以使用其它編碼選擇。
然後可以由解析-交織器408將已編碼比特流進行解析和空間地和/或頻率地交織為多個數據流。可以由各個映射器412 (例如，QAM映射器1 -K)將該多個數據流中的每一個分別映射到多個符號(例如，QAM符號)。如圖所示，發射機400可以包括自適應位加載(ABL)控制器416， ABL控制器416耦合到渦輪編碼器404、解析-交織器408和映射器412。 ABL控制器416可以從鏈路自適應器接收所選擇的MCS 424並確定數據流的調製等級和編碼速率。如上文所討論，在SCWMIMO實施例中，每個數據流的調製等級可以不同，而編碼速率可保持相同。
發射機400可以包括波束成形器428，該波束成形器428基於來自接收機108的反饋秩436將來自映射器412的多個符號置換到多個空間信道上。可以使用發射鏈440和天線444來經由0TA通信鏈路在選定數量的空間信道上發射數據流。
圖5示出了根據本發明多個實施例的可以與發射機104互換地使用的MCW發射機500。發射機500可以包括用於K個數據流中每一個數據流的渦輪編碼器504、數據流交織器508和映射器512。發射機500還可以包括打孔器516，在用糾錯碼進行編碼之後，打孔器516通過移除一些奇偶檢驗位來對數據流進行打孔。接收機108可以使用對應的解打孔器來進行逆操作。ABL控制器520可以基於從接收機108接收的反饋MCS 524來控制渦輪編碼器504、打孔器516和/或映射器512的操作。
MCW發射機500還可以使用符號交織器528來對多個數據流的不同F￡C碼字的多個符號進行交織。在一些實施例中，可以不使用符號交織器528。MCW發射機500可以包括波束成形器532，波束成形器532基於來自接收機108的反饋秩536來將多個符號置換到多個空間信道上，並經由發射鏈540和天線544對多個符號進行發射。
圖6示出了根據本發明多個實施例的鏈路自適應器(例如圖3的鏈路自適應器332)的各個操作階段。與接收機-發射機相關的接收-發射因子604可以包括調製等級、編碼速率、MIMO發射方案(例如，秩)、M頂O接收方案(連續幹擾消除(SIC)等)、重傳差錯控制技術(例如，H-ARQ等)。與信道條件有關的實現因子608可以包括加性高斯白噪聲(AWGN)以及幹擾電平等。作為考慮到具體信道條件而可調整的參數的鏈路自適應參數612可以包括調製和編碼方案(MCS)以及MIMO發射方案(秩)。
鏈路自適應器332可以形成分組差錯率(PER)度量616， PER度量616可以用在基於因子604和608的鏈路預測計算中。鏈路自適應器332可以執行一系列的吞吐量計算620並提供用於產生所需吞吐量的建議的鏈路自適應參數624，該所需吞吐量可以是各種MCS和秩組合中的相對最大的吞吐量。雖然本發明的多個實施例將相對最大的吞吐量作為所需傳輸特性來討論，其它實施例可以包括對可靠性的類似的計算。
在多個實施例中，可以將604中的MIM0傳輸方案擴展為包括MISO方案和空時編碼方案，並且然後624還可以報告在空時編碼和空間復用之間的選擇。空時塊編碼實施例可以涉及將公式1中的信道矩陣替換為空時塊編碼矩陣。
給定一組信道狀態信息，可以設計PER度量616和吞吐量計算620來預測候選MCS性能，該組信道狀態信息可以從MIM0或MIS0鏈路的多個副載波信道矩陣上的實現因子608導出。吞吐量可以由多個MCS的最大總和數據速率、秩、傳輸和重傳的分組差錯率(PER)來確定。在實施例中，沒有任何差錯的情況下，每個副載波的最大數據速率可以計算為-
t-rix，用於SCW 公式3
《》=|>A，用於MCW 公式4
其中，K是秩；^是SCW的公共編碼速率；^是MCW第k層(或碼字)的編碼速率；^是第k層(或碼字或數據流或空間信道)的每個QAM符號的位數。可以將可從正確接收的FEC碼字中獲得的一個傳輸的吞吐量計算為
~ = ^(1-/0，用於SCW 公式5、=|>A(1-A)，用於MCW 公式6
其中，R是用於SCW的FEC碼字的PER; A是用於MCW的第k層(或碼字)的per。由於鏈路自適應是為了提高吞吐量，例如，per a和a可以是每個候選MCS組合的評估值。PER R.和A可能是FEC碼字大小、信道實現、調製星座圖、編碼速率、H-ARQ合併技術(用於重傳的情況)以及噪聲加幹擾電平的非線性函數。因此，對它們進行估計可能是有挑戰性興趣的。
在一個實施例中，可以使用對發射信號X和接收信號Y的相互關係的測量來預測PER。可以將該測量稱為互信息。隨機變量X和Y之間的互信息可以定義為
formula see original document page 14
其中，/(x,力可以是X和Y的聯合概率密度函數，/(;c)和/(力可以分別是X禾Q Y的概率密度函數。可以使用查找表利用離散的QAM輸入X和連續的輸出Y來對標量AWGN信道計算/(^ 。
圖7示出了繪出對於SIS0信道的七十五個副載波的各種信道實現的圖表，其中x軸上是每個符號的互信息，y軸上是PER。圖中的各條線可以對應於不同的MCS，示出了大約24個MCS。
圖8示出了根據本發明多個實施例的圖7中的多個點的擬合線。在圖8中，相對於歸一化的互信息(例如， 一個符號的互信息除以該符號中的位數)繪出了PER。實線和虛線分別是衰落信道和AWGN信道。所示的調製等級是QPSK、 16QAM和64QAM。如圖所示，對於衰減信道實現，PER-AMI (平均互信息)曲線幾乎不變。因此，可以使用AMI來査找PER而幾乎沒有誤差。用於PER的查找度量的框架可以是formula see original document page 14其中/M:,是對於給定MCS，信號到幹擾加噪聲(SINR)的轉移函數。i是從多個副載波(或空間信道、時隙等)獲得的SNR的索引。對於指數有效SNR映射(EESM)，該轉移函數可以是/MCS(SINR) = eXp
S證
公式9
一mcs
其中Cmcs是MCS和所需PER範圍的校正因子。對於標量信道或矩陣信道的互
信息，該轉移函數可以是
/MS (SINR) = r I SINR，MS) = E
x,y|sinr，ms
log:
; (riX,S賺,MS)
公式IO
其中，Y=X+N; Y、 X和N分別是接收信號、發射信號和噪聲；MS是X 的調製方案或輸入字符表；/(X;FISINR，MS)表示對於給定的SINR和X的輸 入字符表的、X和Y之間的互信息。儘管EESM和互信息都可以用來構建PER 查找表，互信息相比於EESM可產生更少的差錯。
圖9示出了根據本發明多個實施例的描述鏈路自適應的流程圖。方框 900處，鏈路自適應器可以獲得與OTA通信鏈路的信道狀態條件有關的數據， 例如但不限於噪聲和幹擾。如上所述，可以通過直接觀察、反饋、預測等 獲得該信道狀態數據。方框904處，鏈路自適應器的信道估計器可以接收 鏈路狀態數據，並計算一個或多個FEC碼字的每個符號的SINR。在一些實 施例中，接收機108可以將MIMO鏈路分解為多個SISO信道以簡化SINR的 計算。可以由諸如麗SE和SIC的接收方案來確定該分解。
在對於信號與幹擾加噪聲比(SINR)的計算之後，方框908處，鏈路 預測器可以針對多個秩中的每一個秩確定初始MCS，初始MCS為不利用RECT 的傳輸序列(例如，非H-ARQ傳輸)提供所需的吞吐量特性。在多個實施 例中，該所需吞吐量特性可以是相對高的吞吐量值。
方框912處，鏈路預測器可以針對每個秩為利用了 RECT的傳輸序列(例 如，H-ARQ傳輸)確定候選MCS。可以至少部分地基於每個秩的初始MCS進 行該確定。然後，方框916處，鏈路自適應器332可以從所有的候選MCS 中選擇提供了最大潛在吞吐量(或者其它所需傳輸特性)的MCS和對應的 秩，並在方框920處，向ABL控制器和波束成形器報告所選擇的MCS和秩。
在多個實施例中，當各個操作之間的信道狀態具有相關性時，可以將圖9說明的處理過程用於計算在時間和/或頻率上的一系列自適應操作的初 始鏈路自適應。
圖10示出了根據本發明多個實施例的初始MCS確定的流程圖。方框 1004處，該確定操作開始之後，可以將調製索引^設置為1。方框1008處， 可以使用來自方框904的SINR和對應於當前調製索引/ 的調製等級來計算 FEC碼字的每個符號的互信息(MI)。方框1012處，可以針對給定秩的每個 副載波來計算該MI以及可以在所有副載波上計算平均MI (AMI)。
方框1016處，可以將編碼速率索引,:設置為1。方框1020處，鏈路預 測器可以使用來自方框1012的計算出的AMI、通過參考存儲有類似於圖8 示出的PER-AMI曲線的查找表來查找PER。方框1024處，對於具有給定fC5^ 的給定秩，可以使用該PER度量來計算吞吐量" 。
方框1028處，可以將編碼速率索引/,與編碼速率的總數^進行比較， 如果編碼速率索引^不大於凡，則方框1032處可以對編碼速率索引^進行 遞增，以及該處理可以回到方框1020處，以在方框1020處進行下一個PER 查找。如果編碼速率索引!:大於編碼速率總數^，則在方框1036處可以參 考調製索引/m。
如果調製索引、不大於調製等級總數Ai，則可以在方框1040處對調製 索引、進行遞增，以及該處理可回到方框1008處來對MI進行計算。
如果調製索引/ 大於調製等級總數AL，則已經對所有的吞吐量進行了計 算。在方框1044處，可以從計算出的多個吞吐量之間的比較中確定最大吞 吐量f^，以及可以將對應於該最大吞吐量/^的MCS構建為該給定秩的初始 MCS。
雖然圖9和圖10示出的流程圖可以一般地應用於SCW和MCW實施例， 特定的MCW實施例可以包括附加的/可選的計算。下面的圖11和圖12討論 了多個MCW實施例。
在利用SIC接收機針對MCW的計算中，使用圖10中的蠻力評估來獲得 初始MCS的計算複雜性可能會大量耗費計算量。例如，對於四個信道、八 個編碼速率和三種調製的複雜度是O (244)。以下面的方式可以將複雜度降 到0 (4X24)。
令SIC的解碼順序序列為從碼字1到k。當碼字1，…k-l被正確地解碼
16並從接收信號中消去時，若碼字i，…k的吞吐量最大化，則從碼字1到k 的總體吞吐量也是最大化的。在對第一層的幹擾消除之後，剩餘的層的吞 吐量可以被最大化。因此，可以從最後層(或碼字)到第一層進行吞吐量
的最大化。這樣，可以以SIC接收機接收到碼字時對其進行解碼的順序的
逆順序進行吞吐量計算。對於三個碼字的例子，可以順序地計算吞吐量為
formula see original document page 17公式11
其中，從內部向外部順序地進行最大化；《是假定無解碼差錯時的碼 字J'的數據速率信息；以及PERi和/ ,隨著第i個碼字的調製和編碼方案而 變化。這些順序地計算可以幫助實現獲得鏈路自適應增益的低複雜度處理， 這是因為在很多應用中，由於重傳速率很低而可以跳過用於將H-ARQ考慮 在內的附加計算。
圖11示出了根據本發明多個MCW實施例的用於計算SINK的流程圖。 開始後，方框1104處可以將秩索引4設置為1。對於給定秩的每個副載波， 在先前k-1個層的幹擾消去之後，在方框1108中鏈路自適應器可以計算接 收的信號模型為-
formula see original document page 17
公式12
每個FEC碼字可以包括來自資源塊中多個副載波的多個符號，其中每 個副載波k個符號中的僅一個(或兩個)符號可以用於該碼字。當MCW中 具有置換排列時，FEC碼字可以針對不同的副載波撿取不同的符號。例如， 第一個FEC碼字可以具有第一個副載波中的第一個符號和第二個副載波中 的第三個符號。方框1112中，可以為每個副載波計算符號\的81服。方框 1116處，可以將層索引4與秩k相比較，以及如果!;不大於秩k時，在方框 1120處對!;進行遞增並且處理過程回到方框1108。
圖12示出了根據本發明多個MCW實施例的用於計算初始MCS的流程圖。假定接收機對碼字的解碼順序是從1到k，而鏈路自適應器處的碼字的MCS 計算順序是相反的。在開始處，在方框1204處可以將總吞吐量^設置為0， 在方框1208處可以將碼字索引!;設置為秩k，以及在方框1212處可以將調 制索引/ 設置為1。在方框1216處，鏈路自適應器可以使用在圖11的方框 1112中計算的SINR和相應調製索引、的MCS來計算第/,個碼字的每個符號 的互信息。然後，在方框1220處，可以計算該碼字的所有符號的AMI。
在方框1224處，可以將編碼速率索引/。設置為1。在方框1228處，鏈 路自適應器可以在存儲有PER-AMI曲線的查找表中查找該碼字的PER，其中 每個分組包括一個碼字。當一個FEC碼字容納在一層中時，可以通過資源 塊大小和調製等級來確定碼字大小。由於在大多數系統中資源塊的大小是 常量，所以碼字大小可以僅通過調製等級和編碼速率來確定。例如，如果 具有總共三種可能的調製等級i^以及八種可能的編碼速率K，對於每個 FEC碼字可能僅需要24個PER-AMI曲線，每個曲線用於每個候選MCS。
在方框1232中，鏈路自適應器可以使用在方框1228中獲得的PER來 計算吞吐量^。可以計算^為
1=(" + )(1-P) 公式13
其中，r是編碼速率，Z7是每個QAM符號的位數，p是PER， ^是假定層 1，…，max(4-l,l)被正確地解碼和消去時的層min(4+U)，…，k的最大吞吐
在方框1236處，可以將編碼速率索引^與每個FEC碼字的編碼速率的 總數乂進行比較，並且如果(不大於編碼速率的總數乂，在方框1240處， 該處理過程可以對編碼速率索弓I ! 。進行遞增並回到方框1228 。
如果編碼速率索引!〗大於每個FEC碼字的編碼速率總數乂 ，在方框1244
處，該處理過程可以確定調製等級索引是否大於空間信道的調製等級總數 。如果調製等級索引、不大於空間信道的調製等級總數^，在方框1248 處可以對調製等級索引C進行遞增，並且該處理過程可以回到方框1216。 如果調製等級索引/ 大於空間信道的調製等級總數^，則在方框1252處， 鏈路自適應器可以將/^1到^、 / =1到1上的最大1設置為^,並為第z、個碼字確定對應於,_的初始MCS。
在方框1256處，該處理過程可以在假定對層1，…,Diax(4 -l，l)進行了正 確地解碼和消去的情況下，更新層/,,…，k的總和吞吐量為^^。
在方框1260處，將碼字索引/,與l進行比較，如果碼字索引^大於1， 在方框1264處對其進行遞減，並且處理回到方框1212。如果碼字索引不大 於l，則處理過程結束。
圖13示出了根據本發明多個實施例的用於確定經由0TA通信鏈路、利 用RETC (例如H-ARQ)的傳輸序列的MCS的流程圖。在方框1300處，鏈路 預測器可以根據數據速率來排序給定秩的MCS組合。在方框1304處，可以 將給定秩的初始MCS指定為M。。方框1308處，可以針對M。和具有在M。的 給定範圍內數據速率的MCS，來計算利用H-ARQ的傳輸序列的吞吐量。因此， 在計算利用H-ARQ的傳輸序列的吞吐量(例如，方框1308處的計算)時， 由於考慮到傳輸和重傳而引起的附加複雜度可以集中到MCS候選總數的子 集上。該子集可以部分地由初始MCS定義，因此該子集可以代表最可能實 現最大吞吐量的MCS組合。
在方框1312處，可以連同吞吐量值一起報告對應於最大吞吐量的MCS。
將在下面詳述的方框1308處，可以至少部分地基於每個FEC碼字的重 傳概率來計算具有重傳時的吞吐量。重傳概率說明了需要至少對一些碼字 (或碼字的部分)進行重傳(一些需要多次重傳)的可能性。
對於利用H-ARQ的OTA通信鏈路的給定的傳輸和重傳，發射機狀態可 以構成馬爾科夫過程。也就是說，給定現在的狀態，發射機的未來狀態可 能有條件地獨立於過去的狀態。
對於MCW而言，發射機狀態可以包括兩個變量對同一個碼字的傳輸 次數以及指示"成功"和"失敗"的碼字接收狀態。對於SCW而言，該狀 態可能僅是對同一個碼字的傳輸次數。可以使用時變信道的預測、SINR、 候選MCS組合、H-ARQ合併技術和衰落餘量，在PER-互信息表內查找兩個 狀態之間的轉移概率。對於更遲的重傳來說信道預測差錯可能較高，並且 對於更遲的傳輸可能需要更高的餘量。
由於H-ARQ合併，AMI可隨著傳輸次數的增加而增加，在H-ARQ合併中 接收機108將相同信息位的多個接收版本進行合併來解碼。當接收機108使用Chase合併以及發射機對H-ARQ使用非空白化(non-blanking)時， 可以通過將初始傳輸的互信息乘以傳輸次數來近似該互信息。當從其它狀 態返回狀態1時，接收機108可以以不同概率正確地接收到不同數據量。
一旦確定了所有的轉移概率，就可以計算該處理過程停留在每個狀態 中的概率。可以使用返回到狀態1的轉移、狀態概率、以及接收不同數據 量的概率來計算該處理過程的平均吞吐量。
考慮到H-ARQ，可以將來自多個傳輸的互信息相加，以用於對重傳的 PER査找。例如， 一個FEC碼字可以包括從100個信息位中產生的200個碼 位。編碼速率是1/2。在第一次傳輸中，由16QAM符號承載這200個碼位。 可以計算每個16 QAM符號的互信息和每個碼位的互信息(也稱為每碼位互 信息)。在預期的重傳中，對於使用Chase合併的系統，發射機可以使用64 QAM再次發送200個碼位。可以計算每個64 QAM符號的互信息以及每個碼 位的互信息。針對該第二次傳輸的PER查找中使用的平均互信息是兩個每 碼位互信息的總和，其中PER-AMI曲線用於編碼速率1/2。 PER-AMI曲線的 調製等級可以是64 QAM或16 QAM，或者可以通過將用於64 QAM的PER曲 線和用於16 QAM的PER曲線進行線性組合來產生用於査找的新的PER曲線。
可以與上面類似的方式計算SCW的AMI,其中可以用多個調製等級來承 載碼字。例如，FEC碼字可以包括從100個信息位中產生的200個碼位。編 碼速率是1/2。在一個傳輸中，由16 QAM和64 QAM符號來承載這200個碼 位。可以計算每個16 QAM符號的互信息並且可以計算每個64 QAM符號的 互信息。可以通過將所有QAM符號的互信息的總和除以碼位數來計算該碼 字的每個碼位的平均互信息。PER-AMI曲線的調製等級可以是64 QAM或16 QAM，或者可以通過將用於64 QAM的PER曲線和用於16 QAM的PER曲線進 行線性組合來產生用於查找的新的PER曲線。
對於使用遞增冗餘(IR)合併的系統，發射機可以使用QPSK發送50 個附加的碼位。對於該附加的50個碼位，可以計算每個QPSK符號的互信 息以及每個碼位的互信息(也稱為每碼位互信息)。將兩個傳輸的每碼位互 信息進行加權並相加
附，+!附2 ^"《14
2其中，附,和附2分別是第一次傳輸和第二次傳輸的每碼位互信息。 一般 地，該總和為
公式15
其中，J是用於PER查找的傳輸次數；W,是第/次傳輸中的碼位數，；n,是
第''次傳輸的每個碼位的平均互信息(也稱為每碼位平均互信息)。該公式
適用於Chase合併和IR合併。通過這種方式，可以使用第一次傳輸的調製 和編碼速率的PER-互信息曲線來查找後面的傳輸的PER，其中，僅有每碼 位平均互信息隨著傳輸次數而增加。
在初始自適應操作之後自適應操作可以使用圖13中描述和示出的貪婪 搜索，該貪婪搜索可以將先前操作中獲得的每個秩的MCS作為初始搜索點。 這可以降低後續自適應操作的計算複雜度。
圖14示出了根據本發明多個實施例的用於SCW的狀態圖1400。該狀態 圖1400提供最大為2的重傳次數；然而，它可以擴展到其它重傳次數。弧 線上給出的數值可以是正確接收到的位的數量。R/0意思是概率地接收到R 個或者0個位。
在狀態圖1400中，從頂到底可以有對應三次傳輸的三層。狀態1中可 以未發送分組。在第一次初始傳輸之後，可能成功地接收到分組並可能接 收了 R位。發射機104返回到狀態1以用於下一個分組。否則，發射機104 進入狀態2，在狀態2中還未進行第一次重傳或第二次傳輸。第一次傳輸成 功的概率是1-PER，其中可以以類似於圖10的方框1020中描述的方式來獲 得PER。
在第一次重傳之後，可能正確地接收了具有R位的分組，並且發射機 104可以返回到狀態1以用於下一個分組。否則，發射機104可以進入狀態 3以進行第二次重傳。由於最大重傳次數為2，在第二次重傳之後，發射機 104可以進入狀態1以用於下一個分組而不管第二次重傳的接收狀態。因此， 狀態3到狀態1的轉移概率是1。接收機108可能接收了具有R位的分組或具有0位的分組(g(]，接收失敗)。成功接收的概率是1-PER,其中由於H-ARQ 合併，PER可以隨著重傳次數的增加而降低。此外，初始傳輸和重傳之間的 信道變化也可以導致PER變化。可以將從狀態i到狀態J的轉移概率標註 為A 並且可以將當進行從狀態J'到狀態l的轉移時，正確地接收R位的 概率標註為"i )。可以將處理過程停留在每個狀態中的概率(例如，平穩 分布)計算為
、
、
其中s是處理過程停留在狀態i中的概率，矩陣和向量的維度可等於 狀態的數目&，[",」是矩陣，其第J'行第J'列的項是 ，可以將鏈路的平
均吞吐量計算為
,p-及2^;(及)^ 公式17
|、1
圖15示出了根據本發明多個實施例的具有兩個碼字的MCW的狀態圖 1500。在該實施例中，接收機108可以是SIC接收機，最大重傳次數是2， 並且兩個碼字中位的總數可以是"。第一個碼字和第二個碼字的位數是A
和A，其中A+z^y 。每次傳輸中，發射機io8可以使用非空白化來將已成
功接收的碼字替換為新的碼字。可以通過增加狀態將狀態圖1500擴展到其
他的重傳次數和非空白化情況。
在該實施例中，從頂到底可以有對應於三次傳輸的三層。在狀態1中 可能未發送分組。在第一次初始傳輸之後，如果兩個碼字都被成功接收，
則接收到； 位並且發射機104返回到狀態1以用於對兩個新FEC碼字的下 一個傳輸。如果正確地收到了第一個碼字但未正確收到第二個碼字，發射 機104可以進入狀態2，在狀態2中還未進行第一次重傳或第二次傳輸。如
22果未成功地收到第一個碼字，則不可以進行SIC並且也不接收第二個碼字， 並且發射機進入狀態4。可以以類似於圖10的方框1020或圖12的方框1228 中描述的方式獲得每個碼字的差錯概率。
從狀態2開始，在對第二個碼字的第一次重傳之後，如果正確地收到 第二個碼字，可以收到y 位並且發射機104可以返回狀態1以發送兩個新 碼字。如果仍然不能收到第二個碼字，發射機104可以進入狀態3，在狀態 3中對於第二個碼字僅剩下一次傳輸機會。
從狀態3開始，在對第二個碼字的第二次重傳之後，如果正確地收到 第二個碼字，可以收到/ 位並且發射機104可以返回狀態1以發送兩個新 碼字。即使仍未能收到第二個碼字，發射機也可以返回狀態l，這樣正確地 收到了來自第一個碼字的W;位。
從狀態4開始，在對兩個碼字的第一次重傳之後，如果正確地收到兩 個碼字，可以收到W位，並且發射機104可以返回狀態1。如果仍然未能收 到兩個碼字，發射機104可以進入狀態5，在狀態5中僅剩下一次傳輸機會。 如果正確地收到了第一個碼字而沒有正確地收到第二個碼字，則發射機可 以進入狀態3。
從狀態5開始，在對兩個碼字的第二次重傳之後，由於傳輸機會已經 用盡，發射機104可以返回狀態1。如果正確地收到兩個碼字，可以收到" 位；如果在所有三次傳輸期間僅正確地收到第一個碼字，可以收到來自第 一個碼字的^位；如果未正確地收到任何碼字，則可收到O位。
碼字成功的概率為1-PER，其中，由於H-ARQ， PER隨著重傳次數增加 而降低。此外，初始傳輸和重傳之間的信道變化也可引起PER變化。從狀 態i到狀態j的轉移概率標註為/^，以及當從狀態i到狀態l轉移時，正 確地收到Q位的概率標註為"0。處理過程停留在每個狀態中的概率可以 計算為
formula see original document page 23
公式18其中;r,是處理過程停留在狀態i中的概率，矩陣和向量的維度可等於 狀態的數目|>」是矩陣，其第i行第j列的項是^ ，可以將鏈路的平 均吞吐量計算為
formula see original document page 24
式19
其中，^可以是層或碼字的數目。i;(ix);(fixyi項可以是從狀態
i到l的轉移中的平均吞吐量。
具有碼字的其它數目(例如，三個或四個)的MCW實施例可以以類似 的方式使用公式17或18。圖16和圖17分別示出根據本發明多個實施例的 具有三個和四個碼字的MCW的狀態圖1600和1700。在這些實施例中，最大 傳輸次數可能是3，並且發射機104可以使用空白化。可以通過增加更多的 狀態來實現擴展到非空白化和其它傳輸次數，其中可以跟蹤每個碼字而不 是分組(其在空白化情況下具有多個碼字)的傳輸次數。
儘管為了對優選實施例進行描述的目的，本文已經對特定的多個實施 例進行了說明和描述，但是本領域的技術人員會理解，在不離開本發明的 範圍的情況下，可以用用於實現同樣目的的各種廣泛的可選的和/或等價的 實施例或實施方式來替代圖示和描述的多個實施例。本申請旨在涵蓋本文 討論的多個實施例的任何變形或改變。因此，根據本發明的實施例清楚地 僅由權利要求書及其等價物範圍來限定。
權利要求
1、一種方法，包括獲得與空中(OTA)通信鏈路的一個或多個條件有關的信道狀態數據；確定重傳差錯控制技術(RECT)；以及至少部分地基於所確定的RECT和所獲得的信道狀態數據來選擇調製和編碼方案(MCS)和秩，該MCS和秩用於為利用了所述RECT的傳輸序列提供所需傳輸特性。
2、 如權利要求l所述的方法，其中，所述選擇MCS和秩包括 確定用於多個秩中每個秩的非重傳MCS，該非重傳MCS被配置用於為計算出的不考慮所述RECT的傳輸序列提供針對該每個秩的所需傳輸特性；以 及至少部分地基於所確定的非重傳MCS，選擇用於所述傳輸序列的MCS和秩。
3、 如權利要求2所述的方法，還包括:至少部分地基於所確定的用於所述多個秩中每個秩的非重傳MCS來確 定用於該每個秩的候選MCS，該候選MCS被配置用於為考慮了所述RECT的另一個計算出的傳輸序列提供所需傳輸特性；以及從所確定的候選MCS中選擇用於所述傳輸序列的MCS。
4、 如權利要求l所述的方法，其中，所述所需傳輸特性是所需吞吐量 值特性，並且所述確定非重傳MCS包括針對多個秩中的每個秩和多個MCS中的每個MCS，計算一個或多個前向 糾錯碼字中的多個符號的吞吐量值；以及針對所述多個秩中的每個秩，識別出與比該特定秩的所有其它計算出 的吞吐量值大的計算出的吞吐量值相關聯的MCS。
5、 如權利要求4所述的方法，其中，所述計算吞吐量值還包括-計算所述多個符號中每個符號的互信息；以及基於所述多個符號中每個符號的所計算的互信息來計算平均互信息。
6、 如權利要求5所述的方法，其中，所述計算吞吐量值還包括 至少部分地基於所述平均互信息來確定分組差錯率(PER);以及 至少部分地基於所確定的PER來計算吞吐量值。
7、 如權利要求6所述的方法，其中，所述至少部分地基於所述平均互 信息來確定所述PER包括參考用於所述多個MCS的一個或多個査找表，該一個或多個查找表將 平均互信息與PER聯繫起來。
8、 如權利要求1所述的方法，其中，所述RECT是混合自動重複請求 (H-ARQ)技術。
9、 如權利要求1所述的方法，其中，所述至少部分地基於所確定的RECT 和所獲得的信道狀態數據來選擇MCS和秩還包括針對多個MCS中每個MCS，為計算出的利用了所述RECT的傳輸序列中 的多個前向糾錯(FEC)碼字計算吞吐量值。
10、 如權利要求9所述的方法，其中，所述計算吞吐量值至少部分地 基於所述多個FEC碼字中每個碼字的重傳概率。
11、 如權利要求1所述的方法，其中，接收機方案是連續幹擾消除方 案，所述方法還包括至少部分地基於有序序列中任何先前前向糾錯(FEC)碼字的成功解碼 的可能性來計算該有序序列中多個FEC碼字的吞吐量值；所述有序序列與 解碼有序序列是反向的。
12、 一種裝置，包括一個或多個天線，用於為所述裝置提供到空中(OTA)通信鏈路的無線 接口；以及鏈路預測器，其耦合到所述一個或多個天線並被配置為獲得與所述OTA通信鏈路的一個或多個條件有關的信道狀態數據； 確定重傳差錯控制技術(RECT);以及至少部分地基於所述RECT和所獲得的信道狀態數據來選擇調製和編 碼方案(MCS)和秩，該MCS和秩用於為利用了所述RECT的傳輸序列提供 所需傳輸特性。
13、 如權利要求12所述的裝置，還包括信道估計器，其耦合到所述一個或多個天線並被配置為觀察所述OTA 通信鏈路，並確定包括幹擾和/或噪聲電平的所述信道狀態數據。
14、 如權利要求12所述的裝置，還包括自動位加載(ABL)控制器，其耦合到所述鏈路預測器並被配置為根據 所選擇的MCS來調製一個或多個數據流；以及波束成形器，其耦合到所述鏈路預測器並被配置為利用所選擇的秩來 發射所述一個或多個數據流。
15、 一種系統，包括多個接收天線，其被配置用於為所述系統提供到空中(0TA)通信鏈路 的無線接口；以及鏈路自適應器，其耦合到所述多個接收天線，所述鏈路自適應器包括 信道估計器和鏈路預測器，所述信道估計器被配置為觀察所述0TA通信鏈 路並確定與所述0TA通信鏈路的一個或多個條件有關的信道狀態數據，所 述鏈路預測器被配置為從所述信道估計器獲得所述信道狀態數據，確定重 傳差錯控制技術(RECT)，以及至少部分地基於所述RECT和所獲得的信道 狀態數據來選擇調製和編碼方案(MCS)和秩，該MCS和秩用於為利用了所 述RECT的傳輸序列提供所需傳輸特性。
16、 如權利要求15所述的系統，其中，所述鏈路預測器被配置為將所 選擇的MCS和秩經由所述0TA通信鏈路上傳到發射機。
17、 如權利要求15所述的系統，其中，所述鏈路預測器還被配置為 確定用於多個秩中每個秩的非重傳MCS，該非重傳MCS被配置用於為計算出的不考慮所述RECT的傳輸序列提供針對該每個秩的所需傳輸特性；以 及至少部分地基於所確定的非重傳MCS，選擇用於所述傳輸序列的MCS和秩。
18、 一種具有相關聯的指令的機器可訪問介質，所述指令當被訪問時 導致機器獲得與空中(OTA)通信鏈路的一個或多個條件有關的信道狀態數據； 確定重傳差錯控制技術(RECT);以及至少部分地基於所確定的RECT和所獲得的信道狀態數據來選擇調製和 編碼方案(MCS)和秩,該MCS和秩用於為利用了所述RECT的傳輸序列提供所需傳輸特性。
19、 如權利要求18所述的機器可訪問介質，其中，所述選擇MCS和秩 還包括計算一個或多個前向糾錯(FEC)碼字中每個碼字的互信息；以及 針對多個秩中的每個秩和多個MCS中的每個MCS，計算一個或多個前向 糾錯碼字的吞吐量值。
20、 如權利要求18所述的機器可訪問介質，其中，所述至少部分地基 於所確定的RECT和所獲得的信道狀態數據來選擇MCS和秩還包括針對多個MCS中每個MCS，為計算出的利用了所述RECT的傳輸序列中 的多個前向糾錯(FEC)碼字計算吞吐量值。
全文摘要
本發明的實施例提供鏈路自適應計算，其考慮到在利用自適應鏈路的傳輸序列中要使用的重傳差錯控制技術。也對其它實施例進行了描述和請求保護。
文檔編號H04B7/04GK101523757SQ200780037714
公開日2009年9月2日 申請日期2007年10月8日 優先權日2006年10月9日
發明者G·李, J·施, Q·李, S·鄭, X·E·林 申請人:英特爾公司