CN101578784A - 在egprs系统中报告信道质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使移动站能够报告无线通信系统中的信道质量的方法。所述方法包括接收被分配给控制块的无线电块，所述控制块包括报头和控制消息，所述报头包括标识符；当所述标识符识别所述移动站时，测量被分配给所述控制块的所述无线电块的信道质量；以及报告所述信道质量。移动站可以为其拥有的控制块报告信道质量。

Description

在EGPRS系统中报告信道质量的方法

技术领域

本发明涉及无线通信，更具体地，涉及信道质量的报告方法，该方法能够减小由无线信道环境导致的误差。

背景技术

GSM(全球移动通信系统)是如下的无线电技术，即，其在欧洲已经被开发作为用于标准化的无线电通信系统的系统，并且其已经被全世界广泛使用。引入GPRS(通用分组无线业务)用来在GSM中提供的电路交换数据服务中提供分组交换数据服务。EDGE(增强型数据速率GSM演进)采用8-PSK(相移键控)来代替在GSM中使用的GMSK(高斯最小频移键控)。EGPRS(增强型通用分组无线业务)代表使用EDGE的GPRS。

专用于GPRS/EGPRS业务的物理信道被称为分组数据信道(PDCH)。诸如分组公共控制信道(PCCCH)、分组数据业务信道(PDTCH)以及分组随路控制信道(PACCH)的逻辑信道被映射到PDCH。PCCCH被用于初始化分组传送所需的控制信令。PDTCH被用于发送用户数据。PACCH被用于专用信令。

不同于GSM系统，EGPRS系统提供多个数据速率。例如，在PDTCH上以九个不同的数据速率来发送数据。在被称为“链路自适应”的处理中，数据速率基于信道条件进行调整。当信道条件良好时，数据可以以较高的数据速率来进行传送。相反，当信道条件较差时，数据以较低的数据速率来进行传送。使用特定的调制和编码方案(MCS)，以对于信道条件而言过高的数据速率来发送数据传送可能导致数据的损失。通过使用最高的数据速率，链路自适应增加数据整体的吞吐量，其中，所述最高的数据速率可以通过使用在给定信道条件下的特定MCS来可靠地支持。

在EGPRS系统中，移动站需要向基站报告信道质量。基站和移动站之间的信道质量以误码概率(BEP)的形式来表示。BEP是在无线信道上通过移动站接收的信号的实际误码率(BER)的期望值。基站根据报告的信道质量来选择合适的MCS。当以最精确估计实际BER的BEP来报告信道质量时，可以最有效地执行链路自适应。BEP是逐脉冲(burst)地测量的。

在EGPRS系统中，用户数据和控制消息可以使用不同的调制方案。例如，用于用户数据的PDTCH利用高斯最小频移键控(GMSK)或者8-相移键控(8-PSK)来调制。用于控制消息的PACCH仅仅利用GMSK来调制。当利用8-PSK来连续地调制PDTCH，并且移动站为PDTCH测量BEP时，因为移动站仅仅报告了基于8-PSK的BEP，所以基站可能会选择不适当的MCS。

寻找一种用于确定能够代表各种信道条件的BEP的方法。此外，通过报告能够代表各种信道条件的BEP，寻找一种用于提高链路自适应效率的方法。

发明内容

技术问题

在此提供在EGPRS系统中报告信道质量的装置和方法。

技术解决方案

在一方面，提供了一种能够使移动站报告无线通信系统中的信道质量的方法。该方法包括：接收被分配给控制块的无线电块，所述控制块包括报头和控制消息，所述报头包括标识符；当标识符识别移动站时，测量被分配给控制块的无线电块的信道质量；以及报告信道质量。

在另一方面，提供一种在无线通信系统中接收信道质量的方法。该方法包括：发送被分配给控制块的无线电块，所述控制块包括报头和至少一个的控制消息，所述报头包括识别移动站的标识符，以报告信道质量；以及从移动站接收用于无线电块的信道质量。

在又一方面，提供一种能够使移动站报告无线通信系统中的信道质量的方法。该方法包括：接收在分组随路控制信道(PACCH)上的控制块，和在分组数据业务信道(PDTCH)上的数据块，所述控制块包括报头和控制消息，所述控制块的报头包括标识符，所述数据块包括报头和上层数据，所述数据块的报头包括标识符；当标识符识别移动站时，为PACCH和PDTCH测量信道质量；以及报告信道质量。

在又一方面中，提供一种无线设备，所述无线设备包括用于发送和接收无线电块的RF(射频)单元，以及处理器，所述处理器被耦合到RF单元，并且被构造为测量用于控制块的无线电块的信道质量，所述控制块包括报头和至少一个控制消息，所述报头包括识别移动站的标识符。

有利效果

移动站可以为其拥有的控制块测量信道质量。通过报告用于控制块的信道质量，可以更有效地执行链路自适应处理。

附图说明

图1是说明无线通信系统的框图。

图2是示出移动站的元件的框图。

图3是说明根据本发明实施例的报告信道质量的方法的流程图。

图4示出如何产生无线电块。

图5说明用于数据传输的RLC/MAC块报头。

图6是说明无线电接口协议层的概念图。

图7示出了下行链路RLC/MAC控制块的示例。

图8是说明根据本发明另一实施例的报告信道质量的方法的流程图。

图9是说明根据本发明又一实施例的报告信道质量的方法的流程图。

具体实施方式

图1是说明无线通信系统的框图。其示出基于GPRS(通用分组无线业务)/EGPRS(增强型通用分组无线业务)的网络。无线通信系统被广泛用于提供话音、分组数据等的多种通信服务。

参考图1，移动站(MS)10指的是用户携带的通信工具，并且还可以将其称为诸如UE(用户装备)、UT(用户终端)、SS(订户站)、以及无线设备等的其他术语。

基站(BS)20包括基站收发信机(BTS)22和基站控制器(BSC)24。通过无线电接口和与MS 10的同步功能，BTS 22与在蜂窝区中的MS 10通信。BSC 24将至少一个BTS 22与移动交换中心(MSC)30对接。BS 20可以被称为基站子系统、节点B以及接入点。

通过GMSC(网关MSC)60，MSC 30将BS 20连接到诸如PSTN(公共交换电话网络)65或者PLMN(公共陆地移动网络)的不同种类的网络。VLR(访问位置寄存器)40存储临时用户数据，所述临时用户数据包括关于MSC 30的服务区中的所有MS 10的漫游信息。HLR(归属位置寄存器)50包括关于本地网络中的所有订户的信息。SGSN(服务GPRS支持节点)70负责订户的移动性管理。GGSN(网关GPRS数据网络)80路由MS 10的当前位置的分组，以将MS与诸如PDN(公共数据网络)85的外部分组数据网络对接。

临时块流(TBF)是通过两个媒体接入控制(MAC)实体提供的逻辑连接，以支持在基础物理子信道上的无线电链路控制(RLC)协议数据单元(PDU)的单向传送。在分组空闲模式中，不提供TBF。在分组空闲模式中，在分组数据物理信道上的任何无线电资源都不分配给MS。在分组传送模式中，提供至少一个的TBF。在分组传送模式中，在一个或者多个用于传送分组数据的分组数据物理信道上的无线电资源被分配给MS。MAC空闲状态表示MAC控制实体状态，其中，没有指派基础物理子信道。通过网络，将临时流标识(TFI)分配给每个TBF。MS假设用于TBF的所有分组数据信道(PDCH)上的相同方向(上行链路或者下行链路)中的并发的TBF之间，TFI值是唯一的。相同的TFI值可以同时用于在相同方向中的其他PDCH上的TBF，以及用于在相反方向中的TBF。

图2是示出移动站的元件的框图。移动站包括处理器51、存储器52、RF单元53、显示单元54以及用户接口单元55。将存储器52连接到处理器51，并且存储MS驱动系统、应用和通用文件。显示单元54显示MS的各种信息，并且可以采用诸如液晶显示装置(LCD)或者有机发光二极管(OLED)的公知的设备。用户接口单元55可以由诸如键盘和触摸屏的公知用户接口的组合来构成。RF单元53被连接到处理器并且发送/接收无线电信号。

处理器51执行无线电链路控制(RLC)层和媒体接入控制(MAC)层的功能。处理器产生数据块(例如，RLC/MAC块或者RLC/MAC控制块)，其通过无线电块而被发送。处理器51测量相对于每个无线电块的信道质量，并且将测量结果发送给BS。

图3是说明根据本发明实施例的报告信道质量方法的流程图。

参考图3，BS(或者网络)将无线电块发送到MS(S110)。其变为分组传送模式。可以将无线电块分配给数据块或者控制块。数据块包括报头和上层数据，并且控制块包括报头和控制消息。在无线通信系统中，需要控制消息来进行BS和MS之间的通信。控制消息包括调制和编码方案(MCS)索引，用于分配的无线电资源的信息等。控制块必须在传送数据块之前传送，以确保数据块的调制模式、带宽等。

专用于GPRS/EGPRS业务的物理信道被称为分组数据信道(PDCH)。诸如分组数据业务信道(PDTCH)和分组随路控制信道(PACCH)的逻辑信道被映射到PDCH。数据块在PDTCH上发送，并且控制块在PACCH上发送。

MS确定所接收的无线电块是否包括属于其自身的标识符(例如，属于其自身的TFI)(S120)。当发送EGPRS下行链路TBF时，MS测量所接收的信号质量。相对于所拥有的无线电块来测量信号质量。基于TFI，MS确定无线电块是否指其自身。

由TFI指示的MS测量信道质量(S130)。MS测量包括TFI的无线电块的信道质量。MS逐脉冲地测量每个信道的信号质量。信道质量测量的标准可以包括误码概率(BEP)。BEP包括平均BEP和BEP的变化系数(CV BEP)。相对于所有可能的调制方案来测量BEP。例如，假设系统支持高斯最小移位监控(GMSK)和8相移键控(8-PSK)，那么相对于GMSK和8-PSK的每个来测量平均BEP和CV BEP。

MS将所测量的信道质量报告给BS(S140)。MS可以通过PACCH来报告信道质量。BS可以通过所报告的信道质量来确定MCS，并且可以向MS通知所确定的MCS。

图4示出了如何产生无线电块。

参考图4，在EGPRS系统中，一个帧由八个时隙TS0、TS1、...、TS7来构成。由属于不同帧的四个连续的时隙构成无线电块。例如，无线电块可以包括四个连续帧中的每个的第一时隙TS0。

可以如下所示来表示用于一个无线电块的平均BEP。

数学式1

[等式1]

${\mathrm{MEAN}\_\mathrm{BEP}}_{\mathrm{block}}=\frac{1}{4}\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{BEP}}_{\mathrm{bursti}}$

其中，BEP_bursti表示用于第i个脉冲的BEP。脉冲表示在时隙上发送的信息。

数学式2

[等式2]

${\mathrm{CV}\_\mathrm{BEP}}_{\mathrm{black}}=\frac{\sqrt{\frac{1}{3}\underset{k=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{BEP}}_{\mathrm{burstik}}-\frac{1}{4}\underset{i=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{BEP}}_{\mathrm{bursti}})}^2}}{\frac{1}{4}\underset{k=1}{\overset{4}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{BEP}}_{\mathrm{bursti}}}$

通过对每信道和每调制方案的每个无线电块的BEP进行平均来计算信道质量。如下所示定义对于每个调制类型的滤波质量参数的可靠性R_n：

数学式3

[等式3]

R_n＝(1-e)·R_n-1+e·x_n，R_-1＝0

其中，n是迭代指数，其随着每个下行链路无线电块而增加，e是遗忘因子，并且x_n表示用于各自的调制类型的第n个块的质量参数的存在，即，是否无线电块供该MS使用。x_n值1和0分别表示质量系数的存在和不存在。遗忘因子e可以根据BEP的报告时段来定义。

如下所示来表示第n个质量参数：

数学式4

[等式4]

${\mathrm{MEAN}\_\mathrm{BEP}\_\mathrm{TN}}_n=(1-e\frac{x_n}{R_n})\·{\mathrm{MEAN}\_\mathrm{BEP}\_\mathrm{TN}}_{n-1}+e\frac{x_n}{R_n}\·{\mathrm{MEAN}\_\mathrm{BEP}}_{\mathrm{black},n}$

数学式5

[等式5]

${\mathrm{CV}\_\mathrm{BEP}\_\mathrm{TN}}_n=(1-e\frac{x_n}{R_n})\·{\mathrm{CV}\_\mathrm{BEP}\_\mathrm{TN}}_{n-1}+e\frac{x_n}{R_n}{\mathrm{CV}\_\mathrm{BEP}}_{\mathrm{black},n}$

质量参数是用于无线电块的每个帧的一个时隙的信道质量。

在EGPRS系统，可以将多个时隙分配给MS。因此，每调制方案的平均BEP和CV BEP可以在整个信道(时隙)上进行平均，如下所示：

数学式6

[等式6]

${\mathrm{MEAN}\_\mathrm{BEP}}_n=\frac{\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{R}_n^{\left(j\right)}\·{\mathrm{MEAN}\_\mathrm{BEP}\_\mathrm{TN}}_n^{\left(j\right)}}{\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{R}_n^{\left(j\right)}}$

数学式7

[等式7]

${\mathrm{CV}\_\mathrm{BEP}}_n=\frac{\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{R}_n^{\left(j\right)}\·{\mathrm{CV}\_\mathrm{BEP}\_\mathrm{TN}}_n^{\left(j\right)}}{\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{R}_n^{\left(j\right)}}$

其中，n表示在报告时间的迭代指数，并且j表示信道数。当进入分组传送模式或者MAC-共享状态，和/或当选择新的小区时，滤波器将n的值重置为0。当将新的时隙分配给下行链路TBF时，对于该时隙，滤波器应将MEAN_BEP_TN_n-1、CV_BEP_TN_n-1和R_n-1的值重置为0。

MS可以报告用于调制GMSK和/或8-PSK的整体MEAN_BDP和CV_BEP(即，分别为GMSK_MEAN_BEP，GMSK_CV_BEP；和/或8PSK_MEAN_BEP，8PSK_CV_BEP)，对于此，MS自其最后向网络发送测量报告之后，其已经在至少一个分配的信道(时隙)上接收了块。另外，根据网络已经定制的内容，MS可以报告每个时段测量(MEAN_BEP_TNx)。

在MS确定属于其自身的标识符是否包括在无线电块中(例如，TFI被包括在数据块或者控制块的报头中)之后，MS报告用于无线电块的信道质量。当无线电块带有表示其自身的TFI时，报告用于无线电块的信道质量。用于数据传输和控制消息传输的RLC/MAC块结构可以不同。

图5说明用于数据传输的RLC/MAC块报头。

参考图5，TFI总是被包括在RLC/MAC块报头的八位位组1和2中。八位位组是8比特序列。在数据传输之后，MS可以通过包括在RLC/MAC块报头中的TFI来识别无线电块。因此，当TFI识别MS时，MS向网络报告用于无线电块的信道质量。

当MS计算信道质量和向网络报告信道质量时，通过参考信道质量，网络确定在当前无线环境下最合适的MCS，并且将所确定的MCS发送给MS。从网络的观点来看，需要接收尽可能多的信息，以确定最优的MCS。不但在数据传输中，而且在控制消息传输中，需要始终报告信道质量。当使用不同的调制方案来对数据和控制消息进行调制时，这尤其需要。例如，假设使用诸如GMSK和8-PSK的两种调制方案。在使用8-PSK调制数据，并且使用GMSK调制控制消息的情况下，如果仅仅报告用于数据的信道质量，那么报告用于8-PSK的信道质量(例如，8PSK_MEAN_BEP和8PSK_CV_BEP)，但是用于GMSK的信道质量没有被报告。因为网络不能知道用于GMSK的信道质量，所以可能降级链路适应性的性能。

为了报告用于控制消息的信道质量，可以以各种方式来确定在控制块中的TFI。为此，如下描述无线电接口协议的层。

图6是说明无线电接口协议的层的概念图。

参考图6，在MS和网络之间的无线电接口协议的层包括根据在通信系统中已经公知的开放系统互连(OSI)系统的三个较低层的L1层、L2层和L3层。它们中，属于L1层的物理层提供采用物理信道的信息传送服务。属于L3层的无线电资源控制(RRC)层用作控制MS和网络之间的无线电资源。RR消息在RRC层中的MS和网络之间交换。

物理层(即，L1层)是OSI参考模型的最低层，并且支持在物理实体上发送比特流所需的所有功能。物理层与数据链路层和RLC/MAC层对接。数据通过不同物理层(即，发射机和接收机的物理层)之间的物理信道进行移动。

根据确认TFI是否在L1层或RLC/MAC层中，决定是否报告信道质量。因为信道质量测量在L1层中执行，所以根据确认包括在RLC/MAC控制块中的TFI是否在L1层或者在RLC/MAC层中，决定是否报告相应控制块的信道质量。

在实施例中，TFI可以被包括在下行链路RLC/MAC控制块的报头中。因为RLC/MAC控制块的报头可以在L1层中解码，所以可以进行TFI解码。因此，L1层可以直接确认TFI，并且可以报告信道质量。

图7示出下行链路RLC/MAC控制块的示例。

参考图7，TFI被包括在下行链路RLC/MAC控制块的八位位组2中。TFI被设置在报头中，使得L1层可以确认TFI。TFI可以被设置在MAC报头中的任意位置处。

在另一实施例中，TFI可能被确认不在L1层中，而是在RLC/MAC层中。即使TFI没有被包括在RLC/MAC控制块的报头中，但是TFI被包括在控制消息内容中。此时，因为控制消息内容不能在L1层中解码，所以L1层不能确认控制消息内容。控制消息内容可以在RLC/MAC层(即，L1层上面的层)中解码。当RLC/MAC层确认TFI时，可以报告用于控制块的信道质量。

在又一实施例中，能够确认被包括在控制消息内容中的TFI在L1层中。例如，控制消息内容可以在L1层中被解码，使得可以确认被包括在控制消息内容中的TFI。因此，可以报告用于控制块的信道质量。

图8是说明根据本发明另一实施例的报告信道质量的方法的流程图。

参考图8，BS(或者网络)向MS发送无线电块(S210)。无线电块可以被分配给包括控制消息的控制块。

MS计算无线电块的BEP(S220)。BEP包括平均BEP和CV BEP，其分别可以通过等式1和2来计算。

MS确定是否控制块包括属于其自身的标识符(例如，属于MS的TFI)(S230)。MS基于TFI确定无线电块是否是表示其自身的无线电块。

通过TFI识别的MS计算信道质量(S240)。MS计算被分配给控制块的无线电块的信道质量。通过对每信道和每调制方案的每个无线电块的BEP进行平均来计算信道质量。可以使用等式6和7来计算信道质量。

MS向BS报告信道质量(S250)。BS可以基于报告的信道质量来确定MCS，并且通知MS所确定的MCS。

图9是说明根据本发明又一实施例的报告信道质量的方法的流程图。

参考图9，BS(或者网络)向MS发送无线电块(S310)。无线电块可以被分配给包括报头和控制消息的控制块。

MS计算无线电块的信道质量(S320)。通过对每信道和每调制方案的每个无线电块的BEP进行平均来计算信道质量。使用等式6和7来计算信道质量。MS测量已经被其自身成功解码的整个无线电块的信道质量。

MS确定无线电块是否是包括属于其自身的标识符的无线电块(例如，属于MS的TFI)(S330)。MS基于TFI确定无线电块是否是指示其自身的无线电块。

MS向BS报告指示其自身的无线电块的信道质量(S340)。BS可以基于所报告的信道质量来确定MCS，并且向MS通知所确定的MCS。

与在此公开的实施例一起描述的方法的步骤可以通过硬件、软件或其组合来执行。硬件可以通过被设计为执行上述功能的专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微处理器、其他电路以及它们的组合来执行。用于执行上述功能的模块可以实现为软件。软件可以被存储在存储器中，并且通过处理器来执行。存储器单元或者处理器可以采用对于本领域技术人员公知的各种方式。

因为在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，可以以多种形式来实施本发明，但是应该理解的是，除非另外指出，上述的实施例不限于前述说明中的任何细节，而应该由所附的权利要求中定义的其的精神和范围来加以广泛地理解。因此，旨在通过所附权利要求来包括落在权利要求的边界和界限或者该边界或界限的等价物内的所有的改变和修改。

Claims (14)

1.一种使移动站能够报告无线通信系统中的信道质量的方法，所述方法包括：

接收被分配给控制块的无线电块，所述控制块包括报头和控制消息，所述报头包括标识符；

当所述标识符识别所述移动站时，测量被分配给所述控制块的所述无线电块的信道质量；以及

报告所述信道质量。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

接收被分配给数据块的无线电块，所述数据块包括报头和上层数据，所述数据块的所述报头包括标识符；以及

当所述数据块的所述报头中的所述标识符识别所述移动站时，测量被分配给所述数据块的所述无线电块的信道质量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，被分配给所述控制块的所述无线电块和被分配给所述数据块的所述无线电块以不同的调制方案来调制。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，被分配给所述控制块的所述无线电块利用GMSK(高斯最小频移键控)来调制，并且被分配给所述数据块的所述无线电块利用8-PSK(相移键控)来调制。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述标识符是TFI(临时流标识)。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述控制块是RLC(无线电链路控制)/MAC(媒体访问控制)控制块。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无线电块利用与用于EGPRS(增强型通用分组无线业务)的标准一致的调制方案来调制。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信道质量是误码概率(BEP)。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述信道质量包括平均BEP和BEP的变化系数，所述平均BEP是多个BEP的平均，所述BEP的变化系数是多个BEP的变化的平均。

10.一种在无线通信系统中接收信道质量的方法，所述方法包括：

发送被分配给控制块的无线电块，所述控制块包括报头和至少一个控制消息，所述报头包括识别移动站的标识符，以报告信道质量；以及

从所述移动站接收用于所述无线电块的信道质量。

11.根据权利要求10所述的方法，所述方法进一步包括基于所述接收的信道质量选择调制和编码方案(MCS)。

12.一种使移动站能够报告在无线通信系统中的信道质量的方法，所述方法包括：

接收在分组随路控制信道(PACCH)上的控制块和在分组数据业务信道(PDTCH)上的数据块，所述控制块包括报头和控制消息，所述控制块的所述报头包括标识符，所述数据块包括报头和上层数据，所述数据块的所述报头包括标识符；

当所述标识符识别所述移动站时，测量用于所述PACCH和PDTCH的信道质量；以及

报告所述信道质量。

13.一种无线设备，包括：

RF(射频)单元，所述RF单元用于发送和接收无线电块；以及

处理器，所述处理器被耦合到所述RF单元，并且被构造为测量用于控制块的无线电块的信道质量，所述控制块包括报头和至少一个控制消息，所述报头包括识别所述移动站的标识符。

14.根据权利要求13所述的无线设备，其中，所述处理器被进一步构造为向基站报告所述信道质量。

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