CN101527937A - 基站链路自适应方法 - Google Patents

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CN101527937A CN200910004474A CN200910004474A CN101527937A CN 101527937 A CN101527937 A CN 101527937A CN 200910004474 A CN200910004474 A CN 200910004474A CN 200910004474 A CN200910004474 A CN 200910004474A CN 101527937 A CN101527937 A CN 101527937A
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Abstract

本发明涉及在正交频分复用移动数字通信系统的基站中选择链路自适应特性的方法，该基站耦合到至少一个移动台，该方法包括如下步骤：在移动台中测量移动台的速度；由基站从移动台接收移动台的速度值；如果移动台的速度值小于第一阈值，由基站使用第一算法计算信道估计与均衡；如果移动台的速度值小于第一阈值，并且如果移动台占用多个天线，由基站激活MIMO矩阵B并且激活AMC置换模式；如果移动台的速度值小于第一阈值，并且如果移动台未占用多个天线，由基站激活波束成形算法并且激活AMC置换模式。

Description

基站链路自适应方法
相关申请的交叉引用
本发明基于优先权申请EP 08 290 214.9，在此通过引用的方式包含其内容。
技术领域
本发明涉及一种基站中的链路自适应方法并且涉及一种计算机程序产品。
背景技术
链路自适应，或者自适应调制和编码(AMC)，指根据无线链路的条件选择调制、编码以及其他信号和协议参数。该条件与来自其他发送器的信号干扰、接收器的灵敏度或发送器可用的功率裕度相关。无线通信标准如WiMax和LTE使用速率自适应算法，该算法根据无线信道的质量调整调制编码方案(MCS)，并且由此调整数据传输的比特率和鲁棒性。链路自适应的过程是动态的并且信号和协议参数随着无线链路条件而改变。
自适应调制系统需要发送器的信道信息。这可以例如通过假设从发送器到接收器的信道与从接收器到发送器的信道大致相同而得到。替代地，也可以在接收器上直接测量信道信息，并且发回给发送器。自适应调制系统通过利用在发送器上提供的信道信息，改善传输速率以及误码率。特别是对于模拟无线传播环境的衰落信道，与不利用在发送器上提供的信道知识的系统相比，自适应调制系统表现出相当大的性能提升。
因此需要一种在基站中选择链路自适应特性的改进方法，执行根据本发明的方法的基站和计算机程序产品。
发明内容
本发明涉及一种在正交频分复用移动数字通信的基站中选择链路自适应特性的方法，该基站耦合到至少一个移动台，该方法包括如下步骤：在移动台中测量移动台的速度；由基站从移动台接收移动台的速度值；如果移动台的速度值小于第一阈值，由基站使用第一算法计算信道估计与均衡；如果移动台的速度值小于第一阈值，并且如果移动台占用多个天线，由基站激活包括空分复用的MIMO矩阵B并且激活AMC置换模式；如果移动台的速度值小于第一阈值，并且如果移动台未占用多个天线，由基站激活波束成形算法并且激活AMC置换模式。
该方法进一步包括如下步骤：如果移动台的速度值大于第一阈值，并且如果移动台未占用多个天线，由基站激活RX/TX分集算法并且激活PUSC置换模式；如果移动台的速度值大于第一阈值，如果移动台占用多个天线，并且如果移动台的速度值小于第二阈值，由基站激活包括空分复用的MIMO矩阵B并且激活PUSC置换模式；如果移动台的速度值大于第一阈值，如果移动台占用多个天线，并且如果移动台的速度值大于第二阈值，由基站激活包括空时块码的MIMO矩阵A并且激活PUSC置换模式。
实施例的主要优点是由基站测量移动台的速度，测量值被发送到基站并且因此立即可以用于进一步处理。这可以包括估计合适的估计与均衡算法，应使用的置换模式，或者合适的MIMO矩阵。与所有其他测量相比，例如CINR方差在可用作输入之前需要若干帧长度来计算。
根据一个实施例，该方法进一步包括如下步骤：如果移动台的速度值大于第一阈值并且如果移动台的速度值小于第二阈值，由基站使用第二算法计算信道估计与均衡，其中第二算法与第一算法相比，为该速度范围提供更准确的信道估计，其中第二阈值大于第一阈值；如果移动台的速度值大于第二阈值，并且如果移动台的速度值小于第三阈值，由基站使用第三算法计算信道估计与均衡，其中第三算法与第二算法相比，为该速度范围提供更准确的信道估计，其中第三阈值大于第二阈值；并且，如果移动台的速度值大于第三阈值，由基站使用第四算法计算信道估计与均衡，其中第四算法与第三算法相比，为该速度范围提供更准确的信道估计。实施例的主要优点是根据移动台的速度范围提出不同的算法，每一种算法都为该速度范围提供最准确的信道估计。
根据进一步的实施例，用扩展快速反馈信道例如信道质量指示符信道(CQICH)将移动台的速度值发送给基站。替代地，用MAC管理消息将移动台的速度值发送给基站。
上述任一实施例的方法，其中采用全球定位系统(例如GPS，Gallileo，Glonass)或位于移动台中的运动检测传感器测量移动台的速度。
另一方面，本发明涉及一种正交频分复用移动数字通信中的基站，该基站耦合到至少一个移动台，该基站包括：用于接收由移动台测得的移动台的速度值的装置；用于如果移动台的速度值小于第一阈值，使用第一算法计算信道估计与均衡的装置；用于如果移动台的速度值小于第一阈值，并且如果移动台占用多个天线，激活包括空分复用的MIMO矩阵B并且激活AMC置换模式的装置；以及用于如果移动台的速度值小于第一阈值，并且如果移动台未占用多个天线，激活波束成形算法并且激活AMC置换模式的装置。
该基站进一步包括：用于如果移动台的速度值大于第一阈值，并且如果移动台未占用多个天线，激活RX/TX分集算法并且激活PUSC置换模式的装置；用于如果移动台的速度值大于第一阈值，如果移动台占用多个天线，并且如果移动台的速度值小于第二阈值，激活包括空分复用的MIMO矩阵B并且激活PUSC置换模式的装置；用于如果移动台的速度值大于第一阈值，如果移动台占用多个天线，并且如果移动台的速度值大于第二阈值，激活包括空时块码的MIMO矩阵A并且激活PUSC置换模式的装置。
实施例的基站进一步包括：用于如果移动台的速度值大于第一阈值并且如果移动台的速度值小于第二阈值，使用第二算法计算信道估计与均衡的装置，其中第二算法与第一算法相比，为该速度范围提供更准确的信道估计，其中第二阈值大于第一阈值。
实施例的基站用扩展快速反馈信道发送移动台的速度值。
另一方面，本发明涉及存储在计算机可用介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序装置，用于当该程序在计算机上运行时促使计算机执行根据任一实施例的方法。
附图说明
下文本将参照附图仅以例子方式更为详细地描述本发明的优选实施例。
图1示出了基站中链路自适应方法的例子。
图2示出了信道估计计算的第二流程图。
图3示出了选择突发配置选择的第三流程图。
图4示出了选择突发配置选择的第四流程图。
图5示出了根据一个实施例的无线通信系统。
具体实施方式
图1示出了基站中链路自适应过程的例子，包括第一步骤101，其中执行测量，包括载波与干扰及噪声比(CINR)，接收信号强度指示(RSSI)。与第一步骤101并行，第二步骤102接收移动台的速度信息。可以使用全球定位系统(例如GPS、Gallileo或Glonass)，或位于移动台中的运动检测传感器测量移动台速度信息。在第三步骤103，将CINR方差与方差阈值E1比较。如果CINR方差不大于该方差阈值，这指示(步骤104)无线信道是平坦的并且可能例如位于乡村环境中。
在第三步骤103之后，在进一步的步骤105，将移动台的速度与第一速度阈值V1比较，并且如果该速度小于该速度阈值，则在移动台和基站之间执行正常通信。另一方面，如果方差或速度大于其各自的阈值，算法使用特定的信道估计计算，该计算利用移动台的速度和特定的突发配置特性。该计算在后续附图中描述。
图2示出了根据不同的速度阈值范围计算信道估计与均衡的流程图200。该计算可以是如图1所描述的计算得到的CINR方差的后续研究。在第一步骤201，将移动台的速度与第一阈值V1比较。如果该速度小于第一阈值，步骤202使用复杂的信道估计与均衡算法M1。另一方面，如果移动台的速度大于第一阈值，步骤203将该移动台的速度与第二阈值V2比较。该第二阈值大于第一阈值。如果移动台的速度小于该阈值，则这指示用于估计的有效导频的数量减少并且在步骤204应用第二算法M2。该第二算法M2与第一算法M1相比，为该速度范围提供更准确的信道估计。
如果移动台的速度大于第二阈值，步骤205将移动台的速度与第三阈值V3比较。如果移动台的速度小于第三阈值，则这指示用于估计的有效导频的数量甚至更小并且应用第三信道估计与均衡算法M3。该第三算法M3与第二算法M2相比，为该速度范围提供更准确的信道估计。如果移动台的速度大于第三阈值，则在步骤207，应用第四算法M4并且用于估计的有效导频的数量甚至比该计算的其他步骤的都更小。该第四算法M4比M3使用的资源更少并且对于最快变化信道是理想的。
图3示出了该方法在AMC置换模式下选择突发配置之后的第三流程图300。在第一步骤301将移动台的移动性与第一阈值V4比较。如果移动台的速度小于第一阈值，则步骤302应用包括频率选择性调度的AMC置换模式。在这种情况下，在第三步骤303，可以通过考虑速度、CINR平均值(mean value)和RSSI水平确定调制编码方案(MCS)。调制方案可以表示为编码信息比特和复杂符号之间的映射。例如，2、4和6(或更多)个编码信息比特分别映射到QPSK、16QAM和64QAM(或更高)方案中的复杂符号。符号速率将比输入比特率高，这样调制直接地提高了数据速率。
编码引入冗余以保护原始信息比特、抵抗衰落、噪声和干扰。冗余越大，信息比特保护得越好。由于编码，编码后的比特率总是更低。调制和编码是折中的方案。方案取决于多个维度方面，如衰落、噪声、干扰和信号功率。其中某些方面，例如衰落，受移动台的速度影响很大。这样就有可能使用速度信息作为参考，以自适应地选择最佳调制编码方案。
在图3的第四步骤304，请求(步骤304)指示以便了解活动的移动台是否占用多个天线。如果活动的移动台仅占用单一天线，则波束成形技术可用。否则，MIMO技术可用。这样，实施例中的条件可以确定移动台是否支持MIMO。在活动的移动台未占用多个天线的情况下，第六步骤306使用波束成形算法以抑制从信道估计获益的MMSE可能产生的干扰。如果天线单元之间的距离是载波频率的半波长，使得所接收的BS天线单元的信号可以被认为是相关信号，则波束成形是可能的。基站通过到达角(DoA)估计得到用户位置，并且设置一个波束以相干地收集信号分量。MMSE是最小均方误差的缩写。MMSE是用于具有多个天线的接收器的一种算法，该算法自适应地最小化均方误差值。
继续图3的突发配置选择，如果关于活动的移动台占用多个天线的指示是肯定的，可以激活包括空分复用的多输入/多输出(MIMO)矩阵B，以实现在带宽上的高吞吐量。
图4示出了在PUSC置换下突发配置选择的第四流程图。在第一步骤401，将移动台的速度与第一阈值V4比较。如果移动台的速度大于该阈值则在步骤402使用PUSC置换模式。在第三步骤403，通过使用速度、CINR平均值和RSSI水平的测量结果确定调制编码方案(MCS)。在第四步骤404要求获得关于活动移动台使用多个天线的信息。如果信息是肯定的，第五步骤405将移动台的速度与第二阈值V5比较。该第二阈值大于第一阈值。
如果移动台的速度大于第二阈值，则第六步骤406激活多输入和多输出(MIMO)矩阵A。矩阵A包括空时块码以引入另外的高空间分集。在无线通信如WiMAX标准中，矩阵A与空时块码(STBC)等效。这是一种单流MIMO方案。原始信号根据码矩阵(矩阵A)编码，并且经由多个天线传输。在接收器上，空间冗余可以提高检测并且恢复信号。
如果移动台的速度小于第二阈值，则第七步骤407使用包括空分复用的MIMO矩阵B以实现在带宽上的高吞吐量。矩阵B与空分复用(SM)等效。它是一种多流MIMO方案。多个流根据码矩阵(矩阵B)编码，并且经由多个天线传输。该方案具有高数据速率。矩阵A和矩阵B根据指标执行MIMO切换并且在实施例中，移动台的速度是关键因素。最后，如果移动台未占用多个天线，则第八步骤408使接收和发送分集算法可用。
图5示出了包括耦合到移动台502的基站501的无线通信系统500。移动台包括用于测量移动台速度的装置509和用于将移动台速度值511传输到基站501的装置510。基站501包括：用于接收由移动台测量的移动台速度值的装置503；用于如果移动台的速度值小于第一阈值，使用第一算法计算信道估计与均衡的装置504；用于如果移动台的速度值小于第一阈值，并且如果移动台占用多个天线，激活包括空分复用MIMO矩阵B和激活AMC置换模式的装置505；以及用于如果移动台的速度值小于第一阈值，并且如果移动台未占用多个天线，激活波束成形算法并且激活AMC置换模式的装置506。
基站501进一步包括：用于如果移动台的速度值大于第一阈值，并且如果移动台未占用多个天线，激活RX/TX分集算法并且激活PUSC置换模式的装置507；用于如果移动台的速度值大于第一阈值，如果移动台占用多个天线，并且如果移动台的速度值小于第二阈值，激活包括空分复用的MIMO矩阵B并且激活PUSC置换模式的装置508；以及用于如果移动台的速度值大于第一阈值，如果移动台占用多个天线，并且如果移动台的速度值大于第二阈值，激活包括空时块码的MIMO矩阵A并且激活PUSC置换模式的装置509。

Claims (10)

1.一种在正交频分复用移动数字通信系统的基站中选择链路自适应特性的方法，所述基站耦合到至少一个移动台，所述方法包括如下步骤：
-在所述移动台中测量移动台的速度；
-由所述基站从所述移动台接收移动台的速度值；
-如果所述移动台的速度值小于第一阈值，由所述基站使用第一算法计算信道估计与均衡；
-如果所述移动台的速度值小于所述第一阈值，并且如果所述移动台占用多个天线，由所述基站激活包括空分复用的MIMO矩阵B并且激活AMC置换模式；
-如果所述移动台的速度值小于所述第一阈值，并且如果所述移动台未占用多个天线，由所述基站激活波束成形算法并且激活所述AMC置换模式；
-如果所述移动台的速度值大于所述第一阈值，并且如果所述移动台未占用多个天线，由所述基站激活RX/TX分集算法并且激活PUSC置换模式；
-如果所述移动台的速度值大于所述第一阈值，如果所述移动台占用多个天线，并且如果所述移动台的速度值小于第二阈值，由所述基站激活所述包括空分复用的MIMO矩阵B并且激活所述PUSC置换模式；
-如果所述移动台的速度值大于所述第一阈值，如果所述移动台占用多个天线，并且如果所述移动台的速度值大于所述第二阈值，由所述基站激活包括空时块码的MIMO矩阵A并且激活所述PUSC置换模式。
2.根据权利要求1的方法，进一步包括如下步骤：
-如果所述移动台的速度值大于所述第一阈值并且如果所述移动台的速度值小于所述第二阈值，由所述基站使用第二算法计算所述信道估计与均衡，其中所述第二算法与所述第一算法相比，为所述第一阈值和所述第二阈值之间的速度范围提供更准确的信道估计，其中所述第二阈值大于所述第一阈值；
-如果所述移动台的速度值大于所述第二阈值，并且如果所述移动台的速度值小于第三阈值，由所述基站使用第三算法计算所述信道估计与均衡，其中所述第三算法与所述第二算法相比，为所述第二阈值和所述第三阈值之间的速度范围提供更准确的信道估计，其中所述第三阈值大于所述第二阈值；
-如果所述移动台的速度值大于所述第三阈值，由所述基站使用第四算法计算所述信道估计与均衡，其中所述第四算法与所述第三算法相比，为大于第三阈值的速度提供更准确的信道估计。
3.根据权利要求1的方法，其中用扩展快速反馈信道发送所述移动台的速度值，其中所述反馈信道是信道质量指示符信道。
4.根据权利要求1的方法，其中用MAC管理消息发送所述移动台的速度值。
5.根据权利要求1的方法，其中使用全球定位系统或位于所述移动台中的运动检测传感器测量所述移动台的速度。
6.一种正交频分复用移动数字通信系统中的基站，所述基站耦合到至少一个移动台，所述基站包括：
-用于接收由移动台测得的所述移动台的速度值的装置；
-用于如果所述移动台的速度值小于第一阈值，使用第一算法计算信道估计与均衡的装置；
-用于如果所述移动台的速度值小于所述第一阈值，并且如果所述移动台占用多个天线，激活包括空分复用的MIMO矩阵B并且激活AMC置换模式的装置；
-用于如果所述移动台的速度值小于所述第一阈值，并且如果所述移动台未占用多个天线，激活波束成形算法并且激活所述AMC置换模式的装置；
-用于如果所述移动台的速度值大于所述第一阈值，并且如果所述移动台未占用多个天线，激活RX/TX分集算法并且激活PUSC置换模式的装置；
-用于如果所述移动台的速度值大于所述第一阈值，如果所述移动台占用多个天线，并且如果所述移动台的速度值小于第二阈值，激活所述包括空分复用的MIMO矩阵B并且激活所述PUSC置换模式的装置；
-用于如果所述移动台的速度值大于所述第一阈值，如果所述移动台占用多个天线，并且如果所述移动台的速度值大于所述第二阈值，激活包括空时块码的MIMO矩阵A并且激活所述PUSC置换模式的装置。
7.根据权利要求6的基站，进一步包括：用于如果所述移动台的速度值大于所述第一阈值并且如果所述移动台的速度值小于所述第二阈值，使用第二算法计算所述信道估计与均衡的装置，其中所述第二算法与所述第一算法相比，为所述第一阈值和所述第二阈值之间的速度范围提供更准确的信道估计，其中所述第二阈值大于所述第一阈值。
8.根据权利要求6的基站，其中用扩展快速反馈信道发送所述移动台的速度值，其中所述反馈信道是信道质量指示符信道。
9.根据权利要求6的基站，其中用MAC管理消息发送所述移动台的速度值。
10.一种存储在计算机可用介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序装置，用于当所述程序在所述计算机上运行时促使计算机执行根据权利要求1的方法。
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