CN101001129A - 在无线通信系统中检测反馈信息的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种在宽带无线通信系统中确定反馈信息检测的装置和方法。在检测确定装置中，解调器将承载接收的反馈信息的每片与正交向量相关，该正交向量包括每个可能的码字中的导频码元，每片是预定数目的副载波，并计算各相关的绝对值的平方。码字相关计算器对每个可能的码字的各片的相关的绝对值的平方求和。检测判决器根据和的最大值来确定是否对反馈信息执行检测。

Description

在无线通信系统中检测反馈信息的装置和方法
技术领域
本发明一般涉及在一个宽带无线通信系统中检测反馈信息的装置和方法，尤其涉及在一个宽带无线通信系统中使用在上行链路快速反馈信息中包括的数据码元和导频码元来检测上行链路快速反馈信息的装置和方法。
背景技术
在高速移动通信系统中，基站(BS)使用表示下行链路信道质量的上行链路快速反馈信息，来调度分组数据传输并确定传输参数，从而向移动站(MS)提供高速的分组数据业务。从MS接收到上行链路快速反馈信号后，BS根据反馈信息来检查到MS的下行链路信道状态。然后BS根据时隙中的信道状态信息选择具有最佳下行链路信道质量的MS，并向其发送分组数据。BS还根据所选MS的下行链路信道质量来确定传输参数(例如数据速率、码率(code rate)、和调制阶次(modulation order))。上行链路快速反馈信息可以包括信噪比(SNR)、载波干扰比(C/I)、每个频带的差分SNR、快速多入多出(MIMO)反馈、或者模式选择反馈。配置附加的物理信道，以在正交频分多址(OFDMA)通信系统中传送上行链路快速反馈信息。
在确定下行链路信道质量中，BS必须使用在MS处测量的C/I。MS测量C/I，并在物理信道(例如信道质量指示符信道(CQICH))上将C/I的测量值反馈回BS。BS调度对MS的下行链路数据，并根据C/I测量值确定传输参数。
C/I信息，由其确定下行链路数据速率和小区吞吐量，尽管它的尺寸很小，也要以高可靠性来发送，因为它对于通信系统的操作非常重要。然而，为了减少开销，通常不为承载快速反馈信息的物理信道分配很多的时间-频率资源。相应地，就需要有一种有效的检测方法，以允许可靠的传输。
图1和2示出了用于传送快速反馈信息的信道配置。所述信道为图1中的子信道可选的部分应用(OPUSC)和图2中的子信道部分应用(PUSC)。
参照图1，分配了六片(tile)100，每片在频率-时间域上具有3x3的副载波组110。八个周围的副载波传送调制码元(图1中的MOD SYM)，并且剩余的中心副载波传送3x3的副载波组110中的导频码元。
参照图2，分配了六片200，每片在频率-时间域上具有4x3的副载波组210。四个角的副载波和剩余的八个副载波传送4x3的副载波组210中的调制码元(图1中的MOD SYM)。
在MS发送有关图1和2中示出的任何信道的上行链路快速反馈信息时，一旦生成上行链路快速反馈信息数据，它就使用非相干方式来调制对应于反馈信息数据的码字，并发送调制码元。例如，对于输入的4比特信息数据，MS按图3所示创建一个码字(0～15用于每片A0，A1，A2，A3，A4和A5)。MS通过非相干调制将与码字对应的正交向量映射到预定的片上。具体来说，MS将对应于A0的每个码字的正交向量映射到第一片，将对应于A1的每个码字的正交向量映射到第二片，将对应于A2的每个码字的正交向量映射到第三片。按同样的方式，MS通过非相干调制将对应于A5的每个码字的正交向量映射到最后一片。对应于码字的正交向量如图5所示。
如上所述，图3和4描述了可以从一个M阶信道编码器生成的码字。图3示出了为四信息数据比特的输入所生成的24(＝16)个码字，而图4示出了可为六信息数据比特的输入所生成的26(＝64)个码字。图5列出了用于码字正交调制的正交向量。
Figure A20061017187600061
Figure A20061017187600062
和
Figure A20061017187600064
是四相移键控(QPSK)码元。对BS和MS都已知的导频码元通常被乘以一个扰码，并以二进制相移键控(BPSK)调制。
现在，描述按上述方式发送的上行链路快速反馈信息的接收。收到该上行链路快速反馈信息后，BS通过非相干解调来确定反馈信息的码元的软判决值。然后BS确定对应于该软判决值的码字，并输出对应于该码字的信息数据比特。
例如，在4比特信息数据的情况下，在接收到反馈信息时，BS将六片的每一个中八个副载波(其中按图1所示接收反馈信息)上的调制码元与对应于所述片的每个码字的正交向量(码元)相关，并计算相关的绝对值的平方，如下面的式(1)所示：
Figure A20061017187600065
其中Xk表示在第k个副载波上对应于码字的正交向量(码元)，Yk表示在所述片的第k个副载波上接收的码元，k表示副载波索引，并且上标*表示复共轭运算。
对于所有从4比特信息数据中生成的所有16个码字的每一个，BS对所有6片的所有16个码字的相关的绝对值的平方求和，然后选择对应于最大和的码字。BS将对应于具有最大和的码字的信息数据确定为由MS发送的反馈信息。
为使该检测可靠，计算关于所有6片的16个码字的和的平均值。如果最大和平均值的差超过预定的阈值，则BS就判定所检测的信息数据比特是可靠的。
检测上行链路快速反馈信息的过程如式(2)所示：
Figure A20061017187600071
其中Ym，k表示在第m片的第k个副载波上接收的码元，Xn，m，k表示对应于第m片的第k个副载波的第n个码字的正交向量(码元)，n表示码字索引(例如24(n＝0，...，15))，m表示片索引(m＝0，1，2，3，4，5)，而k表示副载波索引(k＝0，1，...，7)，并且上标*表示复共轭运算。
这里，与具有相关的绝对值的平方的和的最大值的码字对应的信息数据，被认为要作为反馈信息传输。
如上所述，上行链路子信道承载上行链路快速反馈信息。为了检测信息比特，仅使用对应于码字的正交向量来解码接收的码元，而不利用承载上行链路快速反馈信息的子信道的全部知识。在本文中，可以改进传统的检测方法。
发明内容
本发明的一个目的是基本上解决至少上述的问题和/或缺点，并提供至少以下的优点。因此，本发明的一个目的是提供一种在正交频分多址(OFDMA)宽带无线通信系统中使用时间-频率资源来有效地检测上行链路快速反馈信息的装置和方法。
本发明的另一个目的是提供一种在OFDM宽带无线通信系统中基于对承载上行链路快速反馈信息的控制子信道的全部知识，检测上行链路快速反馈信息的装置和方法。
以上的目的通过提供一种在宽带无线通信系统中确定反馈信息检测的装置和方法来实现。
根据本发明的一个方面，在用于在宽带无线通信系统中确定反馈信息检测的装置中，解调器将承载接收的反馈信息的每片与包括每个可能的码字中的导频码元的正交向量相关，每片是预定数目的副载波，并计算相关的绝对值的平方。码字相关计算器对每个可能的码字的片的相关的绝对值的平方求和。检测判决器根据和的最大值来确定是否对反馈信息执行检测。
根据本发明的另一个方面，在用于在宽带无线通信系统中确定反馈信息检测的方法中，当接收到反馈信号(每片是预定数量的副载波)时，各片被从反馈信号中分离开。承载接收的反馈信息的每片与包括每个可能码字中的导频码元的正交向量相关；并计算相关的绝对值的平方(每片是一组副载波)。对每个可能码字，对所述片的相关的绝对值的平方求和。选择和的最大值，计算和的平均值，并根据预定的阈值来确定是否对该反馈信息执行检测。
附图说明
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将会变得更加清楚，在附图中：
图1示出了为反馈信息分配的典型的3x3频率-时间资源；
图2示出了为反馈信息分配的典型的4x3频率-时间资源；
图3是典型的码字列表，它可以从输入的4比特信息数据的信道编码器中产生；
图4是典型的码字列表，它可以从输入的6比特信息数据的信道编码器中产生；
图5是用于调制的典型的正交向量列表；
图6是根据本发明的用于发送反馈信息的MS的框图；
图7是根据本发明的用于接收反馈信息的BS的框图；
图8是根据本发明的用于确定BS中的反馈信息的检测的装置的框图；
图9是根据本发明描述反馈信息检测操作的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的优选实施例进行描述。在下面对本发明的描述中，将不对公知功能或构造详细描述，因为在不必要的细节上会使得本发明主题不清。
本发明提供了一种基于对承载上行链路快速反馈信息的控制子信道的全部知识来检测上行链路快速反馈信息的技术。除了调制码元之外的导频码元也被用于在OFDMA宽带无线通信中检测上行链路快速反馈信息。
以示例的方式，在OFDMA宽带无线通信系统的环境中做出下面的描述。
参照图6，MS包括信道编码器601、非相干调制器603、逆快速傅立叶变换(IFFT)处理器605、数模转换器(DAC)607、以及射频(RF)处理器609。
信道编码器601对上行链路快速反馈信息数据编码，而非相干调制器603通过非相干调制，生成对应于从信道编码器601接收的码字的传输码元。
IFFT处理器605将频域传输码元IFFT转换为时域数据(即OFDM信号)。DAC 607将采样数据转换为模拟信号，而RF处理器609将模拟信号转换为RF信号并通过天线发送该RF信号。
参照图7，BS包括RF处理器701、模数转换器(ADC)703、快速傅立叶变换(FFT)处理器705、非相干解调器707、和信道解码器709。
RF处理器701将通过天线接收的RF信号转换为模拟基带信号，而ADC703将该模拟信号转换为数字信号。FFT处理器705将ADC 703接收的时域数据FFT转换为频域数据。
非相干解调器707计算从FFT处理器705接收的码元的软判决值。信道解码器709使用该软判决值来确定接收的反馈信息的可靠性。如果该反馈信息是可靠的，则信道解码器709通过以预定码率解码该软判决值，确定对应于该软判决值的码字，并恢复对应于该码字的信息比特。
参照图8，非相干解调器707包括片去分配器(tile deallocator)801和相关器803到806。信道解码器709包括码字排列器807、检测判决器813、和检测器815。
片去分配器801接收从FFT处理器705接收的FFT反馈信号的码元，并将预定数目的片(例如6片)从码元分开，每片具有3x3个副载波。例如，在图1和2中，从一个子信道分出六片。
对于每个码字，相关器803到806将每片的副载波(音调(tone))与对应于该码字的正交向量相关，并计算该片的相关的绝对值的平方。具体来说，第一片的副载波与八个可能的正交向量及导频码元相关，并且该相关的绝对值按式(3)来平方。相关器803到806的数目等于每片中的副载波数(八个调制码元和一个导频码元)。这样，具有八个调制码元和一个导频码元的接收的3x3副载波组(即片)与一个可以表示为具有八个调制码元和一个导频码元的3x3副载波组的正交向量相关。
其中Ym，k表示在第m片的第k个副载波上接收的码元，Y’m，k’表示在第m片的第k’个副载波上接收的导频码元，Xm，k表示对应于第m片的第k个副载波上的码字的正交向量(码元)，Qm，k’表示在对应于第m片的正交向量的第k’个副载波上发送的导频码元，m表示副载波索引(m＝0，2，2，...，5)，k表示副载波索引(k＝0，2，...，7)，而k’表示导频副载波索引，并且上标*表示复共轭运算。
在码字排列器807中，对于16个码字(码字0到码字15)，加法器809到811按照逐码字的方式将从相关器803到806接收的六片的相关的绝对值的平方相加。然后码字排列器807对关于这16个码字的和求平均。
检测判决器813选择从码字排列器807接收的具有最大(MAX)和的码字。与具有最大和的码字相对应的信息信号被认为是由MS传送的反馈信息。然后，为了确定该接收的反馈信号的可靠性，检测判决器813然后比较和的平均值(AVG)的差值与预定的阈值，并基于根据式(4)的比较结果确定是否检测接收的反馈信号。
Figure A20061017187600102
Figure A20061017187600103
其中Ym，k表示在第m片的第k个副载波上接收的码元，Y’m，k’表示在第m片的第k’个副载波上接收的导频码元，Xn，m，k表示对应于第m片的第k个副载波的第n个码字的正交向量(码元)，Qm，k’表示第m片的第k’个副载波的发送的导频码元，n表示码字索引(例如24(n＝0...，15))，m表示片索引(m＝0，1，...，5)，k表示副载波索引(k＝0，1，...，7)，而k’表示导频副载波索引，并且上标*表示复共轭运算。
这里，与具有相关的绝对值的平方的和的最大值的码字相对应的信息信号被认为是要被作为反馈信息发送。
并且，如果最大和和平均和的差满足式(4)表述的条件，也就是，如果该差等于或大于该阈值((MAX-AVG)≥Th)，则检测判决器813将具有最大和的码字提供给检测器815，认为该码字的信息数据是可靠的。检测器815检测从检测判决器813接收的反馈信息。
另一方面，如果所述差小于阈值((MAX-AVG)＜Th)，则检测判决器813不检测该反馈信息，确定反馈信息的接收环境差。
以下描述基于每片由3x3个副载波所定义的假设，如图1所示，并且使用4比特信息数据。
参照图9，在步骤901，BS监视上行链路快速反馈信号的接收。当接收到上行链路快速反馈信号时，在步骤903，BS通过FFT，将接收的时域反馈信号转换为频域信号。
在步骤905，BS从FFT反馈信号分离各片。例如，在图1和2中，从一个子信道分离出六片。
对于每个码字，在步骤907，BS将每片的副载波(音调)与对应于该码字的正交向量相关，并根据式(3)计算该片的相关的绝对值的平方。以这种方式来执行相关，以至于具有八个调制码元和一个导频码元的接收的3x3副载波组(即片)与一个可以表示为具有八个调制码元和一个导频码元的3x3副载波组的正交向量相关。
在步骤909，BS对于16个可能的码字逐个码字地计算六片的相关的绝对值的平方的和。码字排列器807然后对关于这16个码字的和求平均。然后BS选择和的最大值并计算对于这16个码字的和的平均。
在步骤911，BS根据式(4)比较最大和和平均和的差与预定的阈值。如果所述差小于阈值((MAX-AVG)＜Th)，则在步骤915，BS不执行对反馈信号的检测，相反确定该反馈信号是不可靠的。
另一方面，如果最大和和平均和的差等于或大于该阈值((MAX-AVG)≥Th)，则在步骤913，BS执行检测，认为具有最大和的码字的信息数据是可靠的。
然后BS结束该过程。
对于4比特信息数据，给定每片3x3个副载波，对于所有16个码字，每片中的八个调制码元和一个导频码元与八个正交向量和一个导频码元相关，以按如上所述检测快速反馈信息。在每片4x3个副载波的情况下，如图2所示，四个角的副载波承载导频，而其余的八个副载波传送调制码元。这样，每片中的八个调制码元和四个导频码元与八个正交向量和四个导频码元相关，以检测快速反馈信息。
对于6比特信息数据，对于64个码字，每片与一个包括导频的正交向量相关，以检测反馈信息。
依照上面描述的本发明，在OFDMA宽带无线通信系统中，除了承载快速反馈信息的控制子信道的调制码元外，还使用导频码元来检测上行链路快速反馈信息。因此，信息被准确地发送，并且系统操作稳定。
尽管已经参照本发明的某些优选实施例展示和描述了本发明，但本领域的技术人员会理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在此可以进行形式和细节的各种变化，本发明的范围由权利要求进一步限定。
本申请根据35 U.S.C.§119要求于2005年9月26日提交到韩国知识产权局的第2005-89250号韩国专利申请的优先权，其全部内容通过引用在此合并。

Claims (20)

1、一种在无线通信系统中确定反馈信息检测的装置，包括：
解调器，用于将调制码元和导频码元与对应于码字的正交向量和发送的导频码元分别相关；以及
信道解码器，用于对每个码字的相关的绝对值的平方求和，并确定具有和的最大值的码字。
2、根据权利要求1的装置，其中解调器包括：
去分配器，用于从接收的反馈信息中分离出每片；以及
至少一个相关器，用于将每片中的调制码元和导频码元与每片的发送的码元和发送的导频码元相关，并且该至少一个相关器计算各相关的绝对值的平方。
3、根据权利要求2的装置，其中对于每片存在的至少一个相关器的数目等于每片中的调制码元和导频码元的数目。
4、根据权利要求1的装置，其中信道解码器包括用于判定是否执行检测的检测判决器。
5、根据权利要求4的装置，其中如果和的最大值和和的平均值的差大于或等于预定阈值，则检测判决器就确定所接收的反馈信息是可靠的，并且如果和的最大值和和的平均值的差小于该预定阈值，则检测判决器就确定接收的反馈信息是不可靠的。
6、根据权利要求5的装置，其中如果接收的反馈信息是可靠的，则检测判决器就确定执行对于反馈信息的检测，而如果接收的反馈信息是不可靠的，则检测判决器就确定不执行对于反馈信息的检测。
7、根据权利要求4的装置，其中检测判决器判断是否按下式执行检测：
Figure A2006101718760002C1
Figure A2006101718760002C2
其中Ym，k表示在第m片的第k个副载波上接收的码元，Y’m，k’表示在第m片的第k’个副载波上接收的导频码元，Xn，m，k表示对应于第m片的第k个副载波的第n个码字的正交向量(码元)，Qm，k’表示对第m片的第k’个副载波的发送的导频码元，n表示码字索引(例如24(n＝0，...，15))，m表示片索引(m＝0，1，...，5)，k表示副载波索引(k＝0，1，...，7)，而k’表示导频副载波索引，上标*表示复共轭运算。
8、根据权利要求6的装置，还包括：检测器，如果反馈信息是可靠的，则执行对反馈信息的检测。
9、一种在无线通信系统中确定反馈信息检测的方法，包括如下步骤：
在接收到反馈信号时，从反馈信号中分离出每片，每片具有预定数量的副载波；
对每片，将调制码元和导频码元与对应于每片的码字和发送的导频码元的正交向量分别相关，并计算各相关的绝对值的平方；
对每个码字的相关的绝对值的平方求和；
选择对应于相关的绝对值的平方的和最大值的码字。
10、根据权利要求9的方法，其中检测确定步骤包括：
计算最大和和平均和之间的差；以及
通过将该差与预定的阈值比较，确定是否执行对反馈信息的检测。
11、根据权利要求10的方法，还包括：如果和的最大值和和的平均值之间的差大于或等于预定阈值，则执行对反馈信息的检测。
12、根据权利要求10的方法，还包括：如果和的最大值和和的平均值之间差小于预定阈值，则丢弃反馈信息。
13、根据权利要求10的方法，其中检测判决步骤包括确定是否按下式执行检测：
Figure A2006101718760003C1
Figure A2006101718760003C2
其中Ym，k表示第m片的第k个副载波上接收的码元，Y’m，k’表示第m片的第k’个副载波上接收的导频码元，Xn，m，k表示对应于第m片的第k个副载波的第n个码字的正交向量(码元)，Qm，k’表示第m片的第k’个副载波的发送的导频码元，n表示码字索引(例如24(n＝0，...，15))，m表示片索引(m＝0，1，...，5)，k表示副载波索引(k＝0，1，...，7)，而k’表示导频副载波索引，并且上标*表示复共轭运算。
14、一种在无线通信系统中确定反馈信息检测的装置，包括：
解调器，用于将承载反馈信息的接收的调制码元和导频码元与对应于码字的正交向量和发送的导频码元分别相关；以及
信道解码器，用于使用相关结果来检测反馈信息。
15、根据权利要求14的装置，其中信道解码器包括用于确定是否执行检测所述反馈信息的检测判决器。
16、根据权利要求15的装置，其中如果相关的绝对值的平方的和的最大值与相关的绝对值的平方的和的平均值之间的差大于或等于预定阈值，则检测判决器就判决执行对于反馈信息的检测。
17、根据权利要求16的装置，其中信道解码器识别对应于码字的反馈信息，该码字对应于所述相关的绝对值的平方的和的最大值。
18、一种在无线通信系统中确定反馈信息检测的方法，包括：
将承载反馈信息的接收的调制码元和导频码元与对应于码字的正交向量和发送的导频码元分别相关；以及
使用相关步骤中获得的结果来检测反馈信息。
19、根据权利要求18的方法，其中紧接在检测反馈信息的步骤之前，还包括判定是否执行对反馈信息的检测的检测判决步骤。
20、根据权利要求19的方法，其中如果相关的绝对值的平方的和的最大值与相关的绝对值的平方的和的平均值之间的差大于或等于预定阈值，则检测判决步骤判定执行对于反馈信息的检测。
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