CN101238672B - 发送子带指示的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线数据通信系统中第一收发器向第二收发器发送子带标识信号的方法和系统，其中将通信资源分成频率子带(n₁，...，n_N)，构成子带集合，其中所述第一收发器向所述第二收发器发送所述频率子带子集(m₁，...，m_Q)的标识。本方法包括以下步骤：建立子集组，其中在一组中每个子集(m₁，...，m_Q)包含相同个数子带标识，组中的子集(m₁，...，m_Q)被排序；并且从第一收发器向第二收发器发送的子带集合子集(m₁，...，m_Q)的标识是通过所述子集所在组的标识和子集在组中的位置来表示。

Description

发送子带指示的方法和系统

技术领域

本发明涉及发送子带指示的方法和系统。 

背景技术

在3GPP的UTRA演进(E-UTRA)中，频域调度是很重要的特征。为了在频域双工的情况下调度下行链路，需要从移动终端向基站(Node B)发射一定形式的频率相关信道质量信息。在E-UTRA中，发射信道质量指示(CQI)来报告信道质量。整个频带可以分成子带，其中为每个子带单独估计信道质量指示(CQI)。 

再有，在使用MIMO预编码的E-UTRA中，接收机向Node B发送优选预编码矢量索引(PVI)以报告该优选MIMO预编码矢量。这种情况下，由于信道的频率选择性，整个带宽也需要分成子带，并且为每个子带单独估计PVI。 

发送信道质量或预编码矢量信息的最直接方法是发送所有子带的PVI和CQI。然而，这种方法会产生相当大的信令。因此，提出了减少信令的几种可供选择的方法。这里只详细介绍第一种方法，这些方法包括：只反馈具有最好CQI的Q子带信息、在时域或频域应用差分反馈信息、使用位图来指示哪个或哪些子带反馈了报告CQI/PVI值、使用分级树结构以及使用正交函数集合逼近频选衰落轮廓(frequency selective fading profile)，参见2005年12月的3GPP TR 25.814v.1.0.1“Physical Layer Aspects for Evolved UTRA(演进UTRA的物理层部分)”。 

第一个方法可以进一步通过下面方法详细描述：发送代表最好Q子带的一个CQI值、并发送这些子带的索引以及发送代表整个频带的CQI。与每 个子带都发送CQI的方法相比，这种方法只在吞吐量上有很小的降低，参见2006年1月3GPP TSG RAN，R1-060228，华为，“Sensitivity of DL/ULPerformance to CQI-Compression with Text Proposal(下行链路/上行链路性能对CQI-压缩的敏感度)”。 

然而，这个方法的重要问题是如何用最少的信令来指示CQI报告(在预编码MIMO时还有PVI报告)所对应的Q个子带的索引。如果存在N个子带分别表示为1，2，...，N，并因此构成N子带集合，则可以发送N比特序列，其中特定Q子带索引对应的比特位例如可以设置为1而剩余比特位设置为0。然而，这个方法要求相当大的信令。 

位图的现有压缩技术的一个例子通常为位长编码，参见A.Bookstein和S.T.Klein，“Construction of Optimal Graphs for Bit-Vector Compression(比特矢量压缩的最优图的构造)”，国际ACM SIGIR会议第13届关于信息恢复的研究和开发大会会议录，pp 327-342，1990，布鲁塞尔，比利时，其中连续的一组1/0可以用指示1/0的标志和1/0的个数表示。然而，不能保证这样的压缩技术总是可以压缩输入，特别当例如指示24个子带中的5时，这时所选子带在24个可能中任意分布。 

一个更为有效的方法依靠 

种方法从N个子带中选择Q个子带，其中 

为二项式系数： 

$\left(\begin{array}{c}n\\ k\end{array}\right)=\frac{n!}{k!(n-k)!},$ $k!=\left\{\begin{array}{cc}1,& k=0\\ 1\·2\·3\·\·\·k,& k>0\end{array}\right.---\left(1\right)$

因此，为了传送N个子带中Q个的索引，相对于使用简单位图的N比特表示方法，二项式的方法则至少需要 

个比特。 

表示大于或等于x的最小整数。例如，如果N＝24和Q＝5，对于位图来说，需要24个比特来指示，但是上述方法只需要16个比特。这样，当发送子带索引信号时，可以减少大量的数据信令发送。 

一种将选自N个子带的Q个子带的可能子集映射到所需的最小个数比特的直接方法是将它们列表。Q子带的可能子集随Q的增加增长很快。例如，N＝24和Q＝5时，存在超过40,000个不同的子集。然而，在可能子集的表格形式在有效快速的映射和解映射上存在问题。 

因此，需要发送子带标识的改进方法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线数据通信系统中第一收发器向第二收发器发送子带标识的系统和方法，该方法和系统提供了获取子带特定子集表示的更有效方法。 

本发明建立子集组，其中组中每个子集包含相同个数子带标识，组中的子集被排序，并且从第一收发器向第二收发器发送子带子集的标识，所述的子带子集的标识是通过该子带子集所在的组的标识和该子带子集在所在组中的位置来表示。例如，可用数字r表示子带的子集，其中r由子集组标识和子集在组中的位置来确定。 

这有利于第一收发器，比如移动终端，用简单且有效的方式获取发送给第二收发器，比如基站的子集表示。进一步地，有利于移动台更快地并且使用更少的资源获得所述表示。可以在发送CQI、PVI和/或任何其他子带特定参数中使用所述发送子带子集的步骤。 

用组特定偏移来确定组的标识。这有利于用简单的方式获得标识。 

该方法进一步包括以下步骤，其中子带用(1，...，N)索引： 

a)将组中的子集m₁，...，m_Q，排序，首先安排组中最低索引m₁具有最高可能值n的子集，接下来为最低索引为n-1的子集，依次类推，直到最低索引为1的所有子集为止； 

b)设置i＝1； 

c)对最低索引m₁相等的所有子集进行排序，或者如果i＞1，对最低索引m₁，...，m_i相等的子集进行排序，这样的话，第一个子集为最低剩余索引 m_i+1具有最高可能值的子集，然后是最低剩余索引具有次最高可能值的子集，依此类推，直到最低剩余索引为m_i+1的所有子集为止； 

d)设置i＝i+1，并重复步骤c)直到i＝Q-1为止。 

这有利于更快地获得特定子集的表示。再有，由于使用数学计算而不是查表来进行这些步骤，可以节省移动终端中相当多的内存。 

本发明还涉及一种系统和通信系统。 

下面结合附图对本发明进行详细说明。 

附图说明

图1示出利用本发明优势的示范性无线数据通信系统。 

图2示出图1的通信系统中可能通信资源的示例。 

具体实施方式

图1示出通信系统1，其中可以利用本发明的优点。图中所示的基站天线2具有与一个或多个移动终端3进行通信的能力。通信资源包括至少一个分成子带的频带。图2中详细说明了频带的划分，其中显示了适用于本发明的通信资源方案。如图所示，通信系统的频谱分成例如形成频谱等分的24个子带(n₁，...，n_N)，这是因为等频子带有利于资源管理(例如，容易分配可用资源)。当然，也可以分成不等频的子带。 

可以在时域将通信资源分成多个时隙(未示出)，一个时隙在时间上具有一定的长度，例如一个时隙包含多个OFDM符号，其中在一个或多个子带中可以为一个用户分配所有或部分的一个或多个时隙。另外，可以为一个用户分配所有或部分子带，其中一个或多个用户不断地在同一子带上进行通信。 

图1中的通信系统只显示了一个基站。然而，本领域技术人员知道，通信系统1可以包括多个基站，每个基站覆盖通信系统的一部分。再有，一个基站的覆盖区域可以分成扇区。 

特定移动台的信道质量在多个子带上会有很大变化，即使相邻较近的两个子带之间，比如在图2中的n₁和n₂或n₁和n₃之间。因此，为了尽可能有效地利用通信资源，需要移动台向基站传送信道参数，比如信道质量(CQI)和优选预编码矢量索引(PVI)。由于子带之间参数不同，所以需要向基站发送这种信息。然而，如上所述，发送所有子带信道参数需要很大的信令量，减少这种信令发送的方法是只发送那些条件好的子带的标识。另外，如果绝大多数信道能提供满意的属性，可以改为发送那些提供较差信道属性的子带的属性，因为这样可以为基站分配信道资源提供更大的灵活性。 

尽管如此，由于是尽可能有效地利用无线通信系统的可用带宽，应该尽可能有效地告知基站发送有限个数子带的标识所需的数据量，即，如果认为Q个子带的每个子集为N个比特的位图，其中的Q个比特为1，则要解决的问题是怎样用最小个数比特发送总共N个子带中的Q个子带的索引，并且允许从索引子集到比特序列的快速映射以及快速解映射。 

映射可以视为来自N比特的位图的压缩，其中原始位图具有存在Q个1的限制。然后，要解决的问题是设计一种有效的位图压缩。 

如上所述，为了传送N个子带中Q个子带的索引， 

需要 比特来从移动台向基站(Node B)发送索引。虽然与使用简单位图相比这具有实质上的改进，如上所述，仍就很重要的一点是，移动台在处理资源时能够用很短的时间周期和最小的负载确定代表N个子带中Q个子带的特别表示。 

例如，图2所示，存在24个子带，即N＝24，其中5个特定的1(Q＝5)要传送给基站，则存在超过40,000中可能的组合。然而，数字N可以更大，这通常取决于带宽。对于20MHz的带宽，N是48。再有，通常允许发送任意个数的子带标识(索引)直到给定的最大数。用相同的例子，如果允许任意个数子带直到5，则存在55,000种可能组合。如果每个可能的组合用一个数字来标识，很难有效并快速地获得特定的发送给基站的数目(例如用二进制形式表示)。 

本发明提供一种用快速映射和解映射的方式将选自N子带总集合的子带索引子集映射到最小个数比特的方法。 

通常，用唯一非负整数集合M＝{m₁，m₂，...，m_J}来给定子集中允许子带数目Q，其中0≤m_j≤N，j＝1，2，...，J。 

所需映射所有可能子集的比特个数为： 

由于这种映射引起的信令量的减少程度取决于N和集合M。上述例子中，存在总共N＝24个子带并且最好子带的子集包含0到5子带，即M＝{0，1，2，3，4，5}，索引为0，1，2，3，4或5的子带只使用： 

而不是N＝24个比特。 

本发明中，每个子集的索引用一个数字r标记，例如一个子集可以包括索引1，7，12，15，21。将子集的索引映射到例如r的二进制表示的比特序列上。然而，本领域技术人员清楚，数字r也可以映射到另一个字母表的符号序列上，比如三进制表示或十进制表示。 

当r映射到 比特的二进制序列上时，r的范围为 

本发明中，r的范围被分成J个间隔，这样间隔J内的所有r值代表m_j 个索引的子集。间隔j内最小的r称为第j个偏移O_j。每个间隔必须大到能够包含所有带有m_j个索引的子集，即： 

$O_{j+1}\≥\left(\begin{array}{c}N\\ m_j\end{array}\right)+O_j,$ j＝1，2，...，J-1并且 $O_J\≤2^{\tilde{N}}-1-\left(\begin{array}{c}N\\ m_J\end{array}\right)---\left(5\right)$

必须有效。最小可能偏移给定为： 

$O_j=\underset{k=1}{\overset{j-1}{\mathrm{\Σ}}}\left(\begin{array}{c}N\\ m_k\end{array}\right),j=\mathrm{1,2},...,J---\left(6\right)$

用N＝5，M＝{m₁＝0，m₂＝1，m₃＝2}和 $\tilde{N}=4$ 的例子进一步举例说明本发明方案。在例子中，偏移为O₁＝0，O₂＝1，O₃＝6。因此，如表1所示，r＝0为空子集，1≤r≤5为含有一个索引的子集，6≤r≤15为两个索引的子集。 

表1 

R	索引个数Q
		0	0
1	1
		2
		5
6	2
		7
		15

因此，获取标记Q＝m_j索引子集的数字r是通过偏移O_j加上该子集在子集组中的位置。上述O_j的定义仅作为示例，也可以用多种其他方法定义。例如，可以计算O_j为子集组中最后一个位置，其中获取数字r为O_j减去一定数字。使用上述将r范围分成间隔或组的方法，可以获得相当快的“查表”，即移动台能够比现有技术更有效地标识要传输的特定r。这样，基站会接收一个更精确的测量，特别是当移动台快速移动或传播特性遭到频繁和意外的改变时。再有，本发明还有利于减少移动终端处理器的负载。 

然而，可以通过引入附加步骤来进一步增强上述方法，下面说明该步骤。 

可选实施例中，该附加步骤包括用有效的方式将每组中的子集排序。 

首先，对一个子集的多个索引进行排序。每个子集Q个索引的取值范 围是从1到N，经过索引排序的子集可以表示为： 

{S_k}_k＝0 ^Q-1，其中 $\begin{array}{c}1\&le;s_k\&le;N\\ s_k<s_{k+1}\end{array}---\left(7\right)$

接下来，用下面的方法来对组中的子集进行排序。组中的第一个子集为具有s₀＝N-Q+1的子集，随后是具有s₀＝N-Q的所有子集，依此类推，直到s0＝1的所有子集为止。 

下一步骤是对含有索引s₀＝x的所有子集进行排序，首先发现的是s₁＝N-Q+2的所有子集，随后是s₁＝N-Q+1的子集，依此类推，直到s₁＝x+1的所有子集。对于子集中每个索引k，重复排序索引子集的相同程序。对于Q＝0，只有单一集合存在不需要排序。因此，r给定为偏移O_j加上Q个索引的都大于s₀的所有子集个数，加上Q-1个索引都大于s₁的所有子集个数，依此类推。 

表2说明了前面示例N＝5，M＝{m₁＝0，m₂＝1，m₃＝2}和偏移O₁＝0，O₂＝1，O₃＝6的映射。 

表2映射示例 

r	所选索引的子集{sk}
		0	{}
1	{5}
		2	{4}
3	{3}
		4	{2}
5	{1}
		6	{4，5}
7	{3，5}
		8	{3，4}
9	{2，5}
		10	{2，4}

[0063] 

11	{2，3}
		12	{1，5}
13	{1，4}
		14	{1，3}
15	{1，2}

上述子集的映射(排序)允许快速映射和解映射，甚至如下所述，不需要整个表。再有，当然，同样可能按照下面所述的来安排列表，使得首先找到s₀＝1，随后是s₀＝1+1的子集，依此类推，直到s₀＝N-Q+1的所有子集为止，因此，相应地改变下面的公式。 

继续表2所述的排列，如果s_k＝x，其在具有相同索引s_j的所有子集之后，其中有j＜k和x＜s_k≤N。这些子集的个数等于 ，这是因为需要从x+1到N中取出Q-k个索引(1＝k，k+1，...，Q-1)。在s_k具有其最高可能值时，即s_k ＝N-Q+k+1时，当然没有更高s_k值的子集。如果那样，N-s_k＝Q-k-1，但是 

不是数学定义的。因此，通过定义扩展二项式系数 

，可以简化 

符号： 

现在，通过估计和累计具有更高索引值的所有可能子集个数以及加上偏移O_j，很容易计算对于给定m_j索引的子集的r。映射机以子集{S_k}_k＝0 ^mj-1为输入，并且使用下面公式在范围 $0\&le;r\&le;2^{\tilde{N}}-1$ 内创建数字r： 

其中，由公式(6)获取O_j。现在可以用 

个比特向Node B传送数字r。 

相应地，本发明实质上有利于使用数学表达式计算r，而不需要每次当子带索引的子集要发送给基站时都存储或产生表。 

本发明还有利于在接收机(基站)中等同或大致等同容易地从接收比特序列中提取r，下面说明本解映射算法。解映射机的任务是从接收比特序列中提取r，检测j并重新产生索引{S_k}_k＝0 ^mj-1的子集。这分两个步骤进行，说明如下： 

步骤1： 

给定满足O_j≤r的最大整数j。找到j并计算r′： 

r′＝r-O_j. 

步骤2： 

给定j和步骤1中的数字r′，设置Q＝m_j，通过执行下面算法找到索引{S_k}_k＝0 ^Q-1，用普通软件编码形式给定： 

for k＝0 to Q-1 

找到最大整数x≤N-Q+1+k，得到 

s_k＝x 

r′＝r′-m 

end 

下面显示具体算法的一个例子： 

x_min＝1 

for k＝0 to Q-1 

x＝x_min

while m＞r′ 

x＝x+1 

end 

s_k＝x 

x_min＝s_k+1 

r′＝r′-m 

end 

映射机和解映射机需要二项式系数 $\left(\begin{array}{c}n\\ k\end{array}\right)n=0,...,N-1$ 和k＝0，1，...，max{m_j}进行上述操作。这些系数可以预计算并且存储在一个表中。 

如上所述，本发明提出了一种找到要发送给基站的子带索引的特定子集表示的有效方法。本发明还提出了在接收机中恢复r的有效方法。 

Claims (12)

1.一种在无线数据通信系统中从第一收发器向第二收发器发送子带标识的方法，其中将通信资源分成频率子带(n₁，...，n_N)，构成子带集合，并且所述第一收发器向所述第二收发器发送所述频率子带子集(m₁，...，m_Q)的标识，其特征在于，所述方法包括：

建立子集组，其中每组中每个子集(m₁，...，m_Q)包含相同个数子带的标识，并且组中子集(m₁，...，m_Q)被排序；并且

第一收发器向第二收发器发送子带集合的所述子集(m₁，...，m_Q)的标识，其中所述子集的标识是通过发送所述子集所在组的标识和所述子集在所述组中的位置来表示；

其中用数字r表示所述子带的子集，由所述子集所在组的标识和所述子集在所述组中的位置来确定r；

用(1，...，N)索引来表示所述子带，所述排序方法进一步包括：

a)将组中的子集m₁，...，m_Q排序，首先安排组中最低索引m₁具有最高可能值n的子集，接下来为最低索引为n-1的子集，依此类推，直到最低索引为1的所有子集为止；

b)设置i＝1；

c)对最低索引m₁相等的所有子集进行排序，或者如果i＞1，对最低索引m₁，...，m_i都相等的所有子集进行排序，以便第一个子集为最低剩余索引m_i+1具有最高可能值的子集，然后是最低剩余索引具有次最高可能值的子集，依次类推，直到最低剩余索引为m_i+1的所有子集为止；并且

d)设置i＝i+1，并重复步骤c)直到i＝Q-1为止；

其中，N表示频率子带的个数，其值取决于带宽；Q表示N子带中具有最好信道质量指示CQI的个数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由组的最小可能偏移来确定所述组标识。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，Q为J个不同整数中的任意一个，0≤Q≤N-1，并且每个Q值使用不同的偏移；其中J表示有多少个不同的Q值，J是整数，其取值范围为1，......，N。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，可以在发送CQI和/或PVI和/或其他任何子带特定参数中使用所述发送所述子带标识的方法。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子集表示具有最优CQI值的最佳Q个子带。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一收发器为移动终端，而所述第二收发器为基站。

7.一种在无线数据通信系统中从第一收发器向第二收发器发送子带标识的系统，其中将通信资源分成频率子带(n₁，...，n_N)，构成子带集合，并且所述频率子带子集(m₁，...，m_Q)的标识被设置成从所述第一收发器向所述第二收发器发送，其特征在于，所述系统包括： 

建立子集组的装置，其中每组中每个子集(m₁，...，m_Q)包含相同个数子带的标识，并且组中子集(m₁，...，m_Q)被排序；和

第一收发器向第二收发器发送所述子集(m₁，...，m_Q)的标识的装置，其中所述子集的标识是通过发送所述子集所在组的标识和所述子集在所述组中的位置来表示；

其中所述子带的子集被设置成用数字r表示，并且r由所述子集组标识和在所述组中子集的位置来确定；

用(1，...，N)索引来表示所述子带，对所述子集(m₁，...，m_Q)的排序进一步包括：

a)将组中的子集m₁，...，m_Q排序，首先安排组中最低索引m₁具有最高可能值n的子集，接下来为最低索引为n-1的子集，依此类推，直到最低索引为1的所有子集为止；

b)设置i＝1；

c)对最低索引m₁相等的所有子集进行排序，或者如果i＞1，对最低索引m₁，...，m_i都相等的所有子集进行排序，以便第一个子集为最低剩余索引m_i+1具有最高可能值的子集，然后是最低剩余索引具有次最高可能值的子集，依次类推，直到最低剩余索引为m_i+1的所有子集为止；并且

d)设置i＝i+1，并重复步骤c)直到i＝Q-1为止；

其中，N表示频率子带的个数，其值取决于带宽；Q表示N子带中具有最好信道质量指示CQI的个数。 

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述组标识由组的最小可能偏移来确定。

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，Q为J个不同整数中的任意一个，0≤Q≤N-1，并且每个Q值使用不同的偏移；其中J表示有多少个不同的Q值，J是整数，其取值范围为1，......，N。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，可以在发送CQI和/或PVI和/或其他任何子带特定参数中使用所述发送所述子带标识的系统。

11.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述子集表示具有最优CQI值的最佳Q个子带。

12.一种在无线数据通信系统中提取从第一收发器向第二收发器发送的子带标识的方法，其中将通信资源分成频率子带(n₁，...，n_N)，构成子带集合，并且从所述第一收发器向所述第二收发器发送所述频率子带子集(m₁，...，m_Q)的标识，其特征在于，所述方法包括：在第二收发器中，

从所接收信号中恢复所接收子集表示的所属的子集组标识，其中所述组中的子集被排序；并且

利用所述组中的所述子集位置的表示恢复该子集，所述表示是接收自所述第一收发器；

其中用数字r表示所述子带的子集，由所述子集所在组的标识和所述子集在所述组中的位置来确定r；

用(1，...，N)索引来表示所述子带，所述排序方法进一步包括： 

a)将组中的子集m₁，...，m_Q排序，首先安排组中最低索引m₁具有最高可能值n的子集，接下来为最低索引为n-1的子集，依此类推，直到最低索引为1的所有子集为止；

b)设置i＝1；

c)对最低索引m₁相等的所有子集进行排序，或者如果i＞1，对最低索引m₁，...，m_i都相等的所有子集进行排序，以便第一个子集为最低剩余索引m_i+1具有最高可能值的子集，然后是最低剩余索引具有次最高可能值的子集，依次类推，直到最低剩余索引为m_i+1的所有子集为止；并且

d)设置i＝i+1，并重复步骤c)直到i＝Q-1为止；

其中所述恢复方法进一步包括：

a’)给定满足O_j≤r的最大整数j，找到j并计算r′，r′＝r-O_j；其中r的范围被分成J个间隔，J为间隔的数量，间隔j内最小的r称为第j个偏移Oj；

b’)给定j和步骤1中的数字r，设置Q＝m_j，通过执行算法找到索引 

其中，N表示频率子带的个数，其值取决于带宽；Q表示N子带中具有最好信道质量指示CQI的个数。 

Images