CN101185258A - 用于估计无线通信网络内的当前信道状态的方法 - Google Patents

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Abstract

在本方法中，至少部分地基于以前的信道质量指示符和在该以前的信道质量指示符之后接收到的功率控制信息估计当前信道状态。

Description

用于估计无线通信网络内的当前信道状态的方法
技术领域
本发明总体上涉及一种无线通信网络，并尤其涉及一种估计无线通信网络内的当前信道状态的方法。
背景技术
蜂窝通信网络通常包括通过无线或有线连接耦合的并且被通过多种通信信道接入的多个通信节点。每个通信节点包括处理在通信信道上发射和接收的数据的协议堆栈。根据通信系统的类型，各种通信节点的操作和配置可不同，并且常常用不同名称指示。这种通信系统包括例如码分多址2000(CDMA2000)系统和通用移动电信系统(UMTS)。
UMTS是描述了一组协议标准的无线数据通信和电话标准。UMTS阐述了在基站(BS)或节点B和手机或用户设备(UE)之间的语音和数据传输用的协议标准。UMTS系统通常包括多个无线电网络控制器(RNC)。UMTS网络内的RNC的功能等同于GSM/GPRS网络内的基站控制器(BSC)的功能。但是，RNC可具有另外的能力，包括例如自动管理移交而不包含移动交换中心(MSC)和服务通用分组无线业务(GPRS)支持节点(SGSN)。节点B负责空中接口处理和一些无线电资源管理功能。UMTS网络内的节点B的功能等同于GSM/GPRS网络内的基站收发信机站(BTS)。节点B通常在物理上与已有GSM基站收发信机站(BTS)被定位在同一地点，以降低UMTS的实现成本并使规划许可约束最少。
图1示出根据UMTS协议操作的传统通信系统100。参照图1，通信系统100可包括多个节点B例如节点B 120、122和124，每个节点B服务于UE例如UE 105和110在它们各自的覆盖区域内的通信需要。节点B连接到RNC例如RNC 130和132，并且RNC连接到MSC/SGSN 140。RNC处理一些呼叫和数据处理功能，例如如上所述的自动管理移交而不包含MSC和SGSN。MSC/SGSN 140处理将呼叫和/或数据按特定路线传送给网络内的其它元件(例如，RNC 130/132和节点Bs 120/122/124)或外部网络。图1内还示出这些元件之间的传统接口Uu、Iub、Iur和Iu。
第三代无线通信协议标准(3GPP-UMTS，3GPP-CDMA，等)可使用上行链路内的专用通信信道(例如，移动站(MS)或UE与基站(BS)或节点B之间的通信流)。专用通信信道可包括数据部分(例如，根据UMTS协议的专用物理数据信道(DPDCH)，根据CDMA2000协议的基础信道或辅助信道，等等)，和控制部分(例如，根据UMTS协议的专用物理控制信道(DPCCH)，根据CDMA2000协议的导频/功率控制子信道，等等)。
在3GPP-UMTS的第三代无线标准的第五版内介绍了高速下行链路分组接入(HSDPA)。为了实现高速数据传输，在下行链路内引入两个新信道；即高速共享控制信道(HS-SCCH)和高速下行链路共享信道(HS-DSCH)。HS-SCCH传送HS-DSCH的控制信息(实际包数据)。使用高速物理下行链路共享信道(HS-PDSCH)发射HS-DSCH。用于一个单元(例如节点B 120、122、124等之一)的HS-SCCH和HS-PDSCH被该单元内的所有HSDPA用户(例如UE 105，UE 110等)共享。节点B调度程序(例如，用于节点B 120、节点B 122、节点B 124等之一)基于多种因素例如瞬时下行链路质量、服务质量(QoS)要求等决定发射给哪个UE(例如，UE 105/110)，给定的将发射的数据量，给定的发射功率电平以及给定的发射调制/编码格式。在节点B调度程序确定发射的参数之后，为发射制定计划。在伴随HS-PDSCH的HD-SCCH内传送数据格式以及用户标识信息。
在节点B调度程序处了解实时下行链路信道质量会影响HSDPA系统的效率。在当前UMTS-HSDPA标准中，下行链路信道质量是通过测量UE(例如，UE 105，UE 110等)处的信道质量并使UE通过上行链路内的代码信道将测量出的信道质量报告给节点B(节点B120，节点B 122，节点B 124等)来确定的。上行链路代码信道是新引入的高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)。HS-DPCCH被引入3GPP-UTMS的第三代无线标准的第五版内以支持HSDPA操作，并且可传送确认(ACK)和否定确认(NACK)信号以及信道质量指示符(CQI)信号。被测量的信道质量可在UE处被量化(例如，量化为5位二进制数字)以生成CQI信号。在节点B处，CQI信号可被转换成信道质量度量，例如公共导频信道(CPICH)的载波噪声比(Ec/Nt)。
对于静止的或移动性非常低(例如，缓慢移动)的UE，节点B调度程序可使用CPICH Ec/Nt作为UE的当前信道质量的量度，这是因为UE缓慢移动并且CPICH Ec/Nt可接近UE的当前信道质量。但是，当UE的移动性或速度增加时，CPICH Ec/Nt不太可能用作UE的当前信道质量的精确指示符。例如，一些无线通信系统可具有9毫秒(ms)的等待时间，这意味着节点B调度程序对于CPICH Ec/Nt使用比当前CPICH Ec/Nt旧大约9ms的值。在此示例中，CPICH Ec/Nt的传统量度对于速度小于每小时10公里(Kmph)的UE很适合，但是对于较高速度的UE却并非如此。
发明内容
本发明的示例性实施例涉及一种估计当前信道状态的方法。该估计可至少部分地基于以前的信道质量指示符和在该以前的信道质量指示符之后接收到的功率控制信息。在一个示例中，功率控制信息可包括至少一种发射功率控制(TPC)命令。
附图说明
从下文给出的详细说明以及仅作为示例性的附图将更充分地理解本发明，在附图中类似的标号指示各个附图中的对应部件，并且其中：
图1示出根据通用移动通信系统(UMTS)协议操作的传统通信系统。
图2示出包括高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)的UMTS上行链路专用通信信道的帧的示例。
图3示出DPCCH的给定时隙的示例性时隙结构。
图4示出HS-DPCCH的给定子帧。
图5示出传统信道质量指示符(CQI)报告的通信图。
图6示出根据本发明的示例性实施例的用于预测当前信道质量的通信流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下文将说明UMTS无线通信系统的传统上行链路帧结构的示例以及传统下行链路信道质量报告的示例性通信流程图，此后将说明根据本发明的示例性实施例的下行链路信道质量预测。
传统UMTS上行链路帧结构
图2示出包括DPDCH 240、DPCCH 220和高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)235的UMTS上行链路专用通信信道250的帧200示例。每个帧200的长度可例如是10毫秒(ms)，并且对于DPCCH220，可被分成多个时隙205(例如，15个时隙)。每个时隙205的长度可例如是2560个码片——其可对应于一个功率控制周期，并且可具有例如2/3ms的持续时间。下文将参照图3更详细地说明DPCCH 220。
每个DPCCH 220和DPDCH 240可被代码复用。DPDCH 240可包括从移动站或用户设备(UE)发射的信息。HS-DPCCH 225可在帧200内包括多个子帧230。HS-DPCCH内的多个子帧230可对应于DPCCH内的多个时隙205。
图3示出DPCCH 220的给定时隙250的示例性时隙结构。DPCCH220的帧200内的每个时隙205可包括控制信息例如导频信号221，发射功率控制(TPC)命令222，传输格式组合指示符(TFCI)位223和反馈信息(FBI)224。
在一个实施例中，每个时隙205可包括总共10位，具有给定数量的导频位(例如，导频信号121)和控制位(例如，TPC命令222内的TPC位、TFCI位223和FBI位224的组合)。在另一个示例中，每个时隙205可包括10位，具有5个导频位、2个TFCI位、1个FBI位和2个TPC位。但是，每个时隙205的总位数以及每个时隙205的位组成(例如，其它数量的TFCI位、FBI位、导频位、TPC位等)可改变，并且可被RNC控制(例如，RNC 130，RNC 132等)。
TFCI 223可将从UE发射的信息(例如，语音和/或数据，信息包，帧等)的传输格式告知节点B。
每个UE和节点B可分别生成并发射上行链路DPCCH 220和下行链路DPCCH(未示出)的TPC命令222内的TPC位，以相互控制发射功率。当UE与例如单个节点B通信时(例如，当UE没有处于软切换时)，在每个时隙内可接收单个TPC命令222。
在一个示例中，帧200内的每个时隙可包括具有1个或2个TPC位的TPC命令222。如果给定时隙205包括2个TPC位，则这两个TPC位中的每一个的值可相同：即，TPC命令222内的TPC位或者全部为“0”或者全部为“1”，分别为“00”和“11”。TPC命令222内的TPC位可用于调节下行链路发射功率以便使下行链路发射功率收敛到希望的目标功率。例如，如果TPC命令222内的TPC位是“0”或“00”，则下行链路发射功率可减小。在另一个示例中，如果TPC命令222内的TPC位是“1”或“11”，则下行链路发射功率可增加。
尽管图2和3示出3GPP-UMTS上行链路帧结构，但是3GPP2-UMTS上行链路帧结构可相似。但是，典型的3GPP2-UMTS上行链路帧结构并不包括上述TFCI 223和FBI 224。
图4示出HS-DPCCH 235的给定子帧230。在其中每个帧200具有10ms的持续时间的示例中，HS-DPCCH 235的每个子帧230可具有2ms的持续时间，这对于DPCCH 220等同于三个时隙205，其中每个时隙205具有2/3ms的持续时间。每个子帧230可包括混合自动请求(HARQ)-确认(ACK)410和信道质量指示符(CQI)420。在一个示例中，HARQ-ACK 410可被分配2560个码片(例如，对应于子帧230的第一时隙205)，并且CQI 420可被分配5120个码片(例如，对应于子帧230的第二和第三时隙205)。
CQI 420可被向每个子帧230报告一次，例如在向其报告CQI 420的给定子帧230的末端报告。因此，可每3个时隙205(例如，2ms)出现UE向节点B发射CQI 420的最高速率。但是，为了节约UE电池电能，3GPP-UMTS标准允许以较低速率例如每80个子帧230或240个时隙205发射CQI 420。
传统下行链路信道质量报告
图5示出传统CQI 420报告的通信图。
在CQI测量窗口内测量(在S505)给定UE(例如，UE 105，110等)处的信道质量。在信道质量被测量(在S505)之后，给定UE将被测量的信道质量转换成CQI 420，并将代表被测量的信道质量的CQI 420发射给(在S510)节点B(例如，节点B 120、122、124等)。CQI 420在从UE到节点B的发射期间经历传播延时(在S515)，并且在被其最初被给定UE发射的时间晚的时间到达节点B。节点B接收CQI 420(在S520)并将CQI 420传送给节点B调度程序，在该传送期间CQI 420经历处理延时(在S525)。节点B调度程序接收CQI420(在S530)，并基于接收到的CQI 420安排对从节点B到给定UE的发射的下行链路功率(例如，HS-SCCH功率和/或为HS-PDSCH选择MCS)进行调节。被安排的对下行链路功率的调节可在下一次下行链路发射时起作用(在S535)。在信道质量的测量(在步骤S505)和被安排的对下行链路功率的调节(在S535)之间可经过给定数量的子帧，其中给定数量的子帧可至少为min_CQI_T并且不超过max_CQI_T。在一个示例中，min_CQI_T可大约为9ms，其可与4.5个子帧或13.5个时隙相关。各种因素例如步骤S515和S525的传播/处理延时可影响min_CQI_T。
CQI 420的报告中的上述延时可能会导致例如在UE处的信道质量快速变化的情况(例如，如果UE高速移动)下，基于在节点B调度程序处的较旧和/或不准确的信息调节下行链路功率。
具有TPC调节的下行链路信道质量预测
现在将说明本发明的一个示例性实施例，其中当前信道质量是基于在节点B调度程序处接收到的以前的CQI 420，并且还考虑了在该以前CQI 420之后再节点B调度程序接收到的TPC命令222的情况下被预测的。如上所述，传统技术仅使用以前的CQI 420作为当前信道质量。
如图3所示并且上文所述，在DPCCH 220的每个时隙205内TPC命令222可包括具有1位或2位的TPC位。此外，如果为TPC命令222分配2位，则该一个或两个位可为“0”或“1”。因此，对于在节点B处从给定UE接收到的每个时隙205，TPC命令可包括具有“0”、“00”、“1”和“11”之一的TPC位。节点B可基于TPC命令222将下行链路DPCCH(未示出)和/或DPDCH(未示出)的功率调节给定的步长。例如，如果TPC命令222内的TPC位是“0”或“00”，则下行链路发射功率可减小给定量或步长。在另一个示例中，如果TPC命令222内的TPC位是“1”或“11”，则下行链路发射功率可增加给定量或步长。例如，给定补偿可以是0.5分贝(dB)、1.0dB、1.5dB、2.0dB等之一。RNC(例如，RNC 130、132等)可为每个节点B选择对应于TPC命令222的给定步长。
图6示出根据本发明的一个示例性实施例的用于预测当前信道质量的通信流程图。尽管图6说明了UE 105和节点B 120之间的通信，但是应理解，结合图6所述的示例可应用于任何节点B或BS与UE或手机之间的通信。
在子帧(X+1)之前的以前的子帧X(未示出)中，UE 105在HS-DPCCH235上向节点B 120发送以前的CQI 420。在第一时隙205处在子帧(X+1)的开端，UE 105在DPCCH 220上向节点B 120发送第一TPC命令TPC(1)。在子帧(X+1)的第二时隙205处，UE105向节点B 120发送第二TPC命令TPC(2)。在子帧(X+1)的第三时隙203处，UE 105向节点B 120发送第三TPC命令TPC(3)。在步骤S604，如下文将参照等式1详细说明的，节点B使用以前的CQI 420和稍后接收到的TPC命令TPC(1)、TPC(2)和TPC(3)估计当前信道质量。
上述过程可持续任意数目个时隙或子帧，在估计当前信道质量时用最新接收到的CQI替换以前的CQI 420。节点B调度程序可以基于估计的当前信道质量安排对下行链路功率的调节。
基于以前的CQI 420和稍后接收到的TPC命令(例如，TPC(1)、TPC(2)和TPC(3)等)生成当前信道质量估计(CCQE)或当前CPICH_Ec/Nt的示例性方法可由下式给出：
CCQE = Previous _ CPICH _ Ec / Nt + Σ n = 1 Y [ 1 - 2 · TPC ( n ) ] · TPC _ step _ size ( n ) 等式1
其中，Previous_CPICH_Ec/Nt是在子帧X测量的以前的CQI420，TPC_step_size(n)是指基于TPC(n)的下行链路功率的调节量，其中TPC(n)是二进制功率控制命令，其可具有与其实际数字表示相关的值“0”或“1”，并且值n指示在图6的过程内在该以前的CQI 420之后的时隙的数量。
在等式1中，在(n＝1)时开始求和并且一直持续到值Y，其中Y是指示给定数量的时隙205的自然数。在一个示例中，Y可以是min_CQI_T。在另一个示例中，Y可大于min_CQI_T。在此示例中，Y可等于例如(min_CQI_T+k+1)，其中k可以是在范围[0，K-1]内的自然数，其中K是在两个连续CQI报告之间的时隙205的数量。
在本发明的另一个示例性实施例中，节点B调度程序可确定在基于移动站的通信状态和信道指示符中的至少一个估计当前信道质量时是否使用功率控制信息。例如，如果移动站忙于与多个基站或节点B的软切换时，节点B调度程序可还确认TPC命令222，因为移动站可能会离开节点B的覆盖范围。在此示例中，可使用另外的度量例如信道指示符来确定对于当前信道质量估计是否考虑TCP命令222。在一个示例中，信道指示符可以是上行链路DPCCH信道质量。基于移动站点通信状态的分析以及另外的度量，如果节点B调度程序决定对于当前信道质量估计忽略TPC命令222，则可使用没有TPC调节的以前的CQI 420作为当前信道质量。
尽管上述示例性实施例是涉及基于在以前的CQI 420之后接收到的功率控制信息(例如，TPC命令222)调节下行链路发射功率，但是，本发明的其他示例性实施例可给予功率控制信息调节任何下行链路发射参数。在一个示例中，下行链路发射参数可以是数据编码参数。在此示例中，调节步骤(例如，关于下行链路功率的上文在等式1内表示出的)可增加或减小HS-DSCH和/或HS-PDSCH上的编码等级。在另一个示例中，编码可以是误差编码，并且调节步骤可以增加或减少下行链路数据传输中的循环冗余校验(CRC)位的位级。
尽管本发明的示例性实施例被这样说明，但是很明显，该实施例可在许多方面被改变。例如，尽管已经针对3GPP-UMTS说明了本发明的示例性实施例，但是应理解，本发明的其他示例性实施例可使用其他UMTS协议，CDMA200协议，和/或任何其它公知的无线通信协议。还应理解，尽管上述示例性实施例使用功率控制信息包括至少一个TPC命令222，但是本发明的其他示例性实施例可使用指示下行链路功率的改变的其他类型的功率控制信息(例如，其他协议中的)。
这种变型不应被认为是背离本发明的示例性实施例的精神和范围，并且本领域的技术人员显而易见的所有这些修改都将被包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种估计当前信道状态的方法，该方法包括：
基于以前的信道质量指示符和在该以前的信道质量指示符之后接收到的功率控制信息估计当前信道质量。
2.根据权利要求1的方法，其中所述功率控制信息指示增加还是减少发射功率。
3.根据权利要求2或4的方法，其中所述发射功率的增加或减少是基于给定增量的。
4.根据权利要求2的方法，其中所述功率控制信息包括至少一个发射功率控制位。
5.根据权利要求1的方法，其中所述以前的信道质量指示符是在估计步骤之前最新接收到的信道质量指示符。
6.根据权利要求1的方法，其中所述估计步骤还包括：
基于移动站的通信状态和信道指示符中的至少一个确定在估计当前信道质量时是否使用功率控制信息。
7.根据权利要求6的方法，其中所述通信状态是所述移动站是否参与软切换。
8.根据权利要求1的方法，其中该方法还包括：
基于被估计的当前信道质量调节下行链路信道上的下行链路发射参数。
9.根据权利要求8的方法，其中所述下行链路发射参数包括下行链路发射功率，并且该调节步骤增加或减少该下行链路信道上的下行链路发射功率。
10.根据权利要求8的方法，其中所述下行链路发射参数包括数据编码参数，并且该调节步骤增加或减少该下行链路信道上的编码等级。
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