CN101690067A - 根据信道条件在ofdma映射中设定信息元素的功率水平 - Google Patents

Abstract

一种方法、信息处理系统和基站，用于使正交频分多址(OFDMA)符号中的功率分布重新成形。该方法包括监视基站(110)处的调度器(116)的调制和编码方案选择。确定调度器(116)选择了调制和编码方案。识别符号中的至少一个信息元素(220)。响应该识别，确定与该至少一个信息元素(220)关联的信道连接(210)。确定与该信道连接(210)关联的信道条件。使与该至少一个信息元素(220)关联的功率分布重新成形。该重新成形使信道连接(210)可用的功率减少。响应该信道条件小于信道条件阈值，使与该至少一个信息元素(220)关联的功率分布重新成形，由此使信道连接(210)可用的功率增加。

Description

根据信道条件在OFDMA映射中设定信息元素的功率水平

技术领域

本发明总体上涉及无线通信的领域，并且更具体地，涉及OFDMA符号中的功率分布重新成形。

背景技术

在正交频分多址(OFDMA)类型的系统的下行链路(DL)中，功率控制通常接收有限增益，尽管在多种标准中仍考虑功率控制。通常，在没有连续的DL功率控制的情况下，对DL方向中的所有OFDMA数据子载波的相等功率分配，在学术和工程领域中是非常常见的举动，特别是对于无线高速数据服务而言。

然而，存在诸如控制信道，802.16d/e中的下行链路映射(DL-MAP)和上行链路映射(UL-MAP)等区域，其中常常假设最差情况条件的调制和编码分配，以便于使DL-MAP和UL-MAP覆盖完整的小区站点。通过对于OFDMA符号中的所有子载波的恒定DL功率和相等功率分配，通过不同信道频率的信号对于具有相同调制方案的子载波承载相同的功率。在DL帧中，DL-MAP和UL-MAP包括关于所有连接的数据突发的信息元素(IE)。

尽管基于其信道条件利用不同的调制和编码方案来分配这些数据突发，但是利用相同的调制和编码方案发送DL-MAP和UL-MAP中的所有IE是不理想的。这是因为，对于不同的连接，信道条件是不同的。存在DL-MAP和UL-MAP中的开销信息的固定部分。对于这些MAP的固定部分，最差情况信道编码、调制和重复是适当的。然而，由于MAP内容的固定和可变部分是代码化为单个突发的信道，因此到达具有不同信道条件的不同的移动站不易于实现。

对于其中假设单个频率重新使用模式的OFDM类型系统，还假设子信道的部分使用(PUSC)，其中跨越目标带宽将子载波均匀交织。利用诸如QPSK和¹/₂速率代码化之类的相同的编码和调制方案跨越目标带宽将子载波均匀交织。对于处于小区边界的移动站，自两个基站到达该移动站的控制信道信号相互干扰，粗略的信噪比(SNR)约为0dB。这是因为对于这两个基站使用了相同的子载波并且它们承载具有类似路径损失的相同的功率输出。例如，图8图示了可发生上述干扰的情况。在图8中，无线设备802驻留在重叠的小区覆盖区域804中。如上文讨论的，该无线设备在试图与一个基站806通信时，由于另一基站808也在具有相似路径损失的相同功率下发射，因此该无线设备历经干扰。

因此存在克服如上文讨论的关于现有技术的问题的需要。

发明内容

简而言之，根据本发明，公开了一种用于使正交频分多址(OFDMA)符号中的功率分布重新成形的方法、信息处理系统和基站。该方法包括监视基站处的调度器的调制和编码方案选择。确定调度器选择了调制和编码方案。识别OFDMA符号中的至少一个信息元素。响应该识别，确定与该至少一个信息元素关联的信道连接。确定与该信道连接关联的信道条件。响应该信道条件等于和大于信道条件阈值至少之一，使与该至少一个信息元素关联的功率分布重新成形，其中该重新成形使信道连接可用的功率减少。响应该信道条件小于该信道条件阈值，使与该至少一个信息元素关联的功率分布重新成形，其中该重新成形使信道连接可用的功率增加。

在另一实施例中，公开了一种用于使正交频分多址(OFDMA)符号中的功率分布重新成形的信息处理系统。该信息处理系统包括存储器和通信地耦合至该存储器的处理器。该信息处理系统还包括通信地耦合至该存储器和处理器的功率分布重新成形模块。该功率分布重新成形模块适于：确定调度器选择了调制和编码方案；识别OFDMA符号中的至少一个信息元素；响应该识别，确定与该至少一个信息元素关联的信道连接；确定与该信道连接关联的信道条件；响应该信道条件等于和大于信道条件阈值至少之一，使与该至少一个信息元素关联的功率分布重新成形，其中该重新成形使信道连接可用的功率减少；并且响应该信道条件小于该信道条件阈值，使与该至少一个信息元素关联的功率分布重新成形，其中该重新成形使信道连接可用的功率增加。

在另一实施例中，公开了一种用于使正交频分多址(OFDMA)符号中的功率分布重新成形的无线通信系统中的基站。该基站包括存储器和通信地耦合至该存储器的处理器。该基站还包括通信地耦合至该存储器和处理器的功率分布重新成形模块。该功率分布重新成形模块适于：确定调度器选择了调制和编码方案；识别OFDMA符号中的至少一个信息元素；响应该识别，确定与该至少一个信息元素关联的信道连接；确定与该信道连接关联的信道条件；响应该信道条件等于和大于信道条件阈值至少之一，使与该至少一个信息元素关联的功率分布重新成形，其中该重新成形使信道连接可用的功率减少；并且响应该信道条件小于该信道条件阈值，使与该至少一个信息元素关联的功率分布重新成形，其中该重新成形使信道连接可用的功率增加。

附图说明

在附图通篇中相同的附图标记表示相同或功能类似的元素，并且附图连同下文的具体实施方式一起并入说明书并且形成说明书的一部分，用于进一步说明各种实施例并且用于解释根据本发明的各种原理和优点。

图1是图示根据本发明的实施例的无线通信系统的框图；

图2是图示根据本发明的实施例的用于OFDMA系统的接入帧的示例的示图；

图3是图示根据本发明的实施例的用于执行功率分布重新成形的基站处的各种部件的框图；

图4是图示根据本发明的实施例的功率分布重新成形示例的图表；

图5是示出根据本发明的实施例的OFDMA符号中的各种信息元素调制组合的图表；

图6是图示根据本发明的实施例的信息处理系统的框图；

图7是图示根据本发明的实施例的无线通信设备的框图；

图8是两个重叠的通信小区的图形表述，其中无线设备经历来自一个或多个基站的干扰；

图9是图示根据本发明的实施例的关于OFDMA符号中的信息元素的功率分布重新成形过程的操作流程图；并且

图10是图示根据本发明的另一实施例的关于OFDMA符号中的信息元素的功率分布重新成形过程的操作流程图。

具体实施方式

根据需要，此处公开了本发明的详细实施例；然而，将理解，所公开的实施例仅是本发明的示例，其可具体化为各种形式。因此，此处公开的特定结构和功能细节不应被解释为限制，而是应仅被解释为权利要求的基础和用于教授本领域的技术人员以实际上任何适当细节的结构以各种形式使用本发明的代表性基础。而且，此处使用的术语和习语不应作为限制；而是确切的讲，用于提供本发明的可理解的描述。

如此处使用的术语“一”被定义为一个或不止一个。如此处使用的术语“多个”被定义为两个或多于两个。如此处使用的术语“另一”被定义为至少第二个或更多。如此处使用的术语“包含”和/或“具有”被定义为包括(即，开放性语言)。如此处使用的术语“耦合”被定义为连接，尽管其没有必要是直接连接，也没有必要是机械连接。

术语“无线通信设备”应广泛地涵盖许多不同类型的设备，其可无线接收信号，并且可选地可无线发射信号，并且还可操作于无线通信系统中。例如，并且并非作为任何限制，无线通信设备可包括如下任一设备或其组合：蜂窝电话、移动电话、智能电话、双向无线电装置、双向寻呼机、无线消息递送设备、膝上型电脑/计算机、汽车网关、住宅网关等。

本发明的一个优点在于，可重新成形和重新分布用于不同连接的信息元素(IE)的功率分布。该重新成形允许具有好的信道条件的连接正确地接收其控制信道IE并且没有超过其所需信噪比(SNR)的多余功率。功率分布重新成形还允许具有差的信道条件的小区边缘处的连接以增加的SNR接收其控制信道IE。通过利用自具有较好信道条件的IE节约的多余功率来改善比特错误率(BER)。此外，作为减少信道条件优于小区边缘处的IE的IE的多余功率的结果，减少了其他小区或小区间干扰。

无线通信系统

根据本发明的实施例，如图1所示，图示了无线通信系统100。图1示出了无线通信网络102，其将无线设备104、106、132、134连接到其他无线设备和/或经由网关124连接到诸如广域网126、局域网128、公共交换电话网络130等的其他网络。无线通信网络102包括移动电话网络、移动文本消息传递设备网络、寻呼机网络、无线宽带数据网络等。

而且，图1的无线通信网络102的通信标准包括码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、全球移动通信系统(GSM)、通用分组无线电服务(GPRS)、频分多址(FDMA)、正交频分复用(OFDM)等。此外，无线通信网络102还包括文本消息传递标准，例如，短消息服务(SMS)、增强消息传递服务(EMS)、多媒体消息传递服务(MMS)等。无线通信网络102还允许具有无线通信能力的设备之间的一键通和无线宽带通信。

无线网络102支持许多个无线通信设备104、106、132、134。无线网络102的支持包括支持移动电话、智能电话、文本消息传递设备、手持计算机、寻呼机、呼叫器、无线通信卡、具有无线通信适配器的个人计算机等。智能电话是1)袖珍PC、手持PC、掌上PC或个人数字助理(PDA)和2)移动电话的组合。更一般地，智能电话可以是具有额外的应用处理功能的移动电话。

在一个实施例中，无线通信网络102能够利用如例如IEEE802.16d/e标准阐述的时分双工(TDD)进行宽带无线通信。IEEE Std.802.16d/e 2005中进一步描述了IEEE 802.16d/e标准。双工方案TDD允许使用单个频率在下游和上游方向中发射信号。应当注意，本发明不限于用于实现TDD的802.16d/e系统。可应用本发明的其他通信系统包括UMTS LTE、802.20系统等。诸如UMTS LTE(长期演进)和IEEE 802.20的其他该标准也是适用的。而且，无线通信系统100不限于仅使用TDD方案的系统。例如，TDD可仅用于系统100中的一部分可用通信信道，而一个或多个方案用于剩余通信信道。

无线通信系统100还包括多个基站108、110。在一个实施例中，基站108、110经由以太网连接136、138连接到无线通信网络102。然而，应注意到，可使用其他通信标准。每个基站108、110包括站点控制器112、114。然而，在本发明的另一实施例中，站点控制器112、114可分立于对应基站108、110并且与之耦合。在一个实施例中，每个基站108、110/站点控制器112、114包括调度器116、118，用于调度无线设备104、106、132、134与其对应基站108、110之间的无线数据的发射/接收。在下文将更详细地讨论调度器116、118。每个基站108、110/站点控制器112、114还包括功率分布重新成形模块120、122，其基于调度器116、118对调制和编码方案的选择使OFDMA符号中的功率分布重新成形和重新分布。在下文将更详细地讨论功率分布重新成形模块120、122。当站点控制器112、114分立于对应基站108、110并且与之耦合时，调度器116、118和功率分布重新成形模块120、122的功能可驻留在站点控制器中或基站中，或者可分布在站点控制器和基站之间。

在一个实施例中的无线通信设备104、106、132、134能够使用802.16d/e标准或者支持TDD的任何其他通信方案无线传递数据。在另一实施例中，无线通信设备104、106、132、134能够使用TDD以外的其他接入方案进行无线通信。

接入帧

图2描绘了用于802.16d/e系统的示例性接入帧200，其中已被分段为下行链路子帧204和上行链路子帧206。下行链路子帧204具有两个维度，即时间(符号，例如，23个符号)和频率(音调)。应当注意，本发明不限于这些符号或固定符号时间。

特定的无线通信设备可被指配给下行链路子帧204的时间-频率空间中的符号和/或音调。例如，基站110向该基站服务的每个无线通信设备106、132发射下行链路映射(DL-MAP)206。每个无线通信设备106、132使用DL-MAP 206识别已被指配用于自基站110接收数据的符号(多个)。在其他实施例中，DL-MAP 206用于标识无线通信设备已被指配的符号和音调。换言之，DL-MAP 206标识基站110何时将向该特定无线通信设备发射。基站110还经由下行链路向无线通信设备106、132发射上行链路映射(UL-MAP)230。

在一个实施例中，下行链路具有30个子信道(上行链路可具有35个子信道)，其是音调组。UL-MAP 230标识特定无线通信设备被指配了哪个子信道和哪些时隙以及用于该子信道的调制和编码方案。在一个实施例中，时隙是N个音调乘M个符号并且多个时隙可被分配给单个突发。对于上行链路和下行链路映射均是如此。然而，对于DL和UL，N和M可以不同。

接入帧200的下行链路子帧204还包括诸如DL突发#1 210的多个下行链路突发。每个DL突发210与诸如无线通信设备106的单个无线通信设备关联。下行链路子帧204还包括前导212和帧控制报头(FCH)214，FCH 214允许无线通信设备确定下行链路时序(通过与传播时间相关的误差)并且理解诸如上行链路测距位置的无线通信系统100的其他基本方面。接入帧200还包括发射转变保护(TTG)部分216和接收转变保护(RTG)部分218。发射转变保护216是其中无线通信设备从发射模式变换到接收模式的时间段。换言之，无线通信设备停止发射，由此其可自基站110接收数据。接收转变保护218是其中无线通信设备从接收模式变换到发射模式的时间段。

下行链路子帧204还包括一个或多个IE 220。DL-MAP 206中的IE 220指向DL突发210并且UL-MAP 230中的IE 220指向UL突发228。如果在MAP中使用，则IE通常被称为MAP IE。MAP IE用于利用必要控制信息指向数据帧中的特定业务数据突发。MAP IE包括指向特定移动站的连接标识符(ID)、告知数据突发在2维帧中的位置的地理位置以及诸如编码和调制形式、该特定数据突发的功率信息等其他控制信息。

接入帧200的上行链路子帧208包括应答信息224、CQI(信道质量信息)信息226和诸如UL突发228的UL突发。每个UL突发228与单个无线通信设备关联。如可由图2看到的，接入帧200可包括多个DL突发210以及多个上行链路突发228，每个DL突发与不同的无线通信设备关联，每个上行链路突发228与不同的无线通信设备关联。接入帧200的上行链路子帧208还包括测距信道232，其允许基站110确定无线通信设备离开基站110的距离。例如，当无线通信设备进入无线通信小区时，其与服务该小区的相应基站110同步。

功率分布重新成形

在一个实施例中，在使OFDMA符号中的功率分布重新成形和重新分布的OFDMA系统中，每个功率分布重新成形模块120、122对DL-MAP 206和UL-MAP 230解决不期望的相等功率和相同调制/编码方案的问题。应当注意，本发明还适用于如下任何系统，该系统将分配的带宽频谱划分为特定宽度的频率窗口(或音调，或子载波)并且其中这些窗口相互正交。在一个实施例中，OFDM/OFDMA符号的功率分布是OFDM/OFDMA符号中的频率子载波之间的功率分布。每个功率分布重新成形模块120、122基于对应的基站调度器116、118对调制和编码方案的选择使功率分布重新成形和重新分布。本发明不改变DL-MAP 206和UL-MAP 230的调制/编码或者分配给OFDMA符号的总功率，而是对用于不同连接的不同IE 220进行功率分布重新成形。每个功率分布重新成形模块120、122的重新成形允许具有好的信道条件的连接正确地接收其控制信道IE并且没有超过其所需SNR的多余功率。

功率分布重新成形还允许具有差的信道条件的小区边缘处的连接以增加的SNR接收其控制信道IE。通过利用自具有较好信道条件的IE节约的多余功率来改善比特错误率(BER)。此外，作为减少信道条件优于小区边缘处的IE的IE的多余功率的结果，减少了其他小区或小区间干扰。

图3是根据本发明的实施例的诸如基站108和110的基站的OFDMA收发信机的框图。图3描绘了功率分布重新成形在何处发生以及功率分布重新成形与诸如基站调度器116和118的基站调度器的决定如何相关。在图3中，媒体接入控制(MAC)模块308管理数据业务的输入和输出。调度器310通信地耦合至MAC 308并且可以是MAC308功能(多个)的一部分，其对突发的编码和调制做出决定，决定突发在数据帧中的驻留位置，并且形成DL-MAP和UL-MAP。

在发射机侧304，收发信机包括通信地耦合至MAC 308的前向纠错(FEC)模块312。符号调制模块306被示出为具有QPSK调制，但是也可使用诸如16QAM或64QAM的其他调制。功率分布重新成形模块314通信地耦合至符号调制模块306。功率分布重新成形模块314基于DL-MAP和UL-MAP中的IE指出的数据突发调制方案使OFDM功率符号从初始QPSK调制功率分布重新成形为混合功率分布。调度器对数据突发调制方案的决定被作为输入应用到功率分布重新成形算法模块316，并且得到的功率成形算法的输出被应用到功率分布重新成形模块314。快速傅立叶逆变换(IFFT)模块318使数据散布到正交频率子载波。图3还示出了发射机的典型的射频(RF)模块320，其将子载波调制到RF载波上。耦合至该RF模块的DUX模块322可以是用于TDD系统的RF开关或者用于频分双工(FDD)系统的RF双工器。

在接收机侧，收发信机包括表示RF电路的RX模块302和将数据转换回与该数据的发射机所应用的域相同的域的快速傅立叶变换(FFT)模块324。解调/解码模块326表示接收机侧用于恢复发射的数据的对应的解调器和解码器。该模块的输出向调度器310和MAC 308提供输入。在一个实施例中，如图3所示，基站调度器116基于在基站接收机302处接收的信道条件反馈做出其决定。应当注意，图3所示部件可驻留在站点控制器112和/或基站110处。

为了保持每个调制符号(非OFDMA符号)的统一功率，使得平均调制符号能量等于1，不论其是QPSK、16QAM还是64QAM，用于使不同的调制符号归一化的数字增益被定义如下：

1.如果调制阶数＝2(QPSK)，则 $c=1/\sqrt{2}$

2.如果调制阶数＝4(16-QAM)，则 $c=1/\sqrt{10}$

3.如果调制阶数＝6(64-QAM)，则 $c=1/\sqrt{42}$

应当注意，在图3的发射机侧304的调制符号映射级306处已将这些归一化增益计入。因此，所提出的功率分布重新成形级具有作为输入的调制符号，该调制符号具有基于其调制方案按比例缩放的增益。而且，在每个DL-MAP 206和UL-MAP 230中，存在包括应用到所有连接的开销信息的固定部分并且存在连接特定IE。由于调度器116未对DL-MAP 206和UL-MAP 230的这些固定部分做出任何决定，因此这些固定部分保持其初始的相等功率分配。然而，如果部分连接特定IE处于单个OFDMA符号中，则应用功率分布重新成形并且将其视为最差信道条件情况。

在一个实施例中，OFDMA符号的总可用子载波数目是N，其不包括保护带子载波和DC(具有零频率的直流分量，或子载波0)子载波。在一个示例中，由于导频子载波通常被设定到比数据子载波高2.5dB的功率，因此功率分布重新成形包括将子信道中的导频子载波保持其相对于周围数据子载波的比。在OFDMA符号中，可假设存在总共i个单独的IE，i＝1，2，…，n，其定义了n个突发。因此：

$N=N_1+N_2+...+N_n=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{N}_i$ 式(1)

对于每个突发，基站调度器116、118基于信道质量指示符226信息选择特定编码和调制方案。在一个实施例中，假定复正交相移键控(QPSK)符号被定义为：

b_i，j＝Re(b_i，j)+jIm(b_i，j)式(2)并且 $\left|b_{i,j}\right|=\sqrt{2}$

对于其所有内容是开销信道(QPSK调制)并且不具有分布重新成形的OFDMA符号，其总功率是：

$P_{\mathrm{ofdma}\_\mathrm{symbol}}=\underset{i=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\frac{1}{\sqrt{2}}{b}_{i,1}\right|}^2+\underset{i=1}{\overset{N_2}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\frac{1}{\sqrt{2}}{b}_{i,2}\right|}^2+...+\underset{i=1}{\overset{N_n}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\frac{1}{\sqrt{2}}{b}_{i,n}\right|}^2=(N_1+N_2...+N_n)$

式(3)

这基于调制符号具有统一能量的假设。通过由功率分布重新成形模块120执行的功率分布重新成形，分布重新成形的OFDMA符号的总功率是：

$P_{\mathrm{reshaped}\_\mathrm{symbol}}=g_0*\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_0}{\mathrm{\Σ}}{N}_i+g_1*\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_1}{\mathrm{\Σ}}{N}_i+g_2*\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_2}{\mathrm{\Σ}}{N}_i+...+g_{m-1}*\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_{m-1}}{\mathrm{\Σ}}{N}_i$

式(4)

其中

并且其中在下面的表1中定义了增益，即g_i，及其与对应的调制和编码方案的映射。

表1增益与调制和编码方案的映射表

调制和编码速率	重复	增益
			QPSK 1/2	6	g0
QPSK 1/2	4	g1
			QPSK 1/2	2	g2
QPSK 1/2	0	g3
			QPSK 3/4	0	g4
16-QAM 1/2	0	g5
			16-QAM 3/4	0	g6
64-QAM 2/3	0	g7
			64-QAM 3/4	0	g8
64-QAM 5/6	0	g9

取决于增益映射策略，可将某些调制和编码方案编组在一起，使得增益可覆盖某范围的调制和编码速率。而且，应当注意，这些是相对增益，并且它们用于在子载波之间使功率分布重新成形，该子载波的信息指向具有不同的调制和编码方案的数据突发。如上文讨论的，在一个实施例中，需要使得到的总OFDMA符号功率在功率分布重新成形之后不变，即

P_{ofdma_symbol}＝P_{reshape_symbol}

                                            式(6)

目标是，改善少数特定开销信道IE的BER并且减少剩余的突发特定IE的发射功率，同时保持总OFDMA符号功率不变，如同具有相等功率分配的情况。存在计算增益的两个不同的策略，其可具有不同的结果。第一策略是，使差信道条件的IE增益不变，同时降低用于具有好信道条件的IE的增益。然后，将另一增益应用到所有IE，使得最终的OFDMA符号功率不变。结果得到固定的好和差信道条件之间的增益比。

第二策略是，增加用于具有差信道条件的IE的增益，同时降低用于具有好信道条件的IE的增益，使得总符号功率不变。第二策略的益处在于，可取决于关于该OFDMA符号的好和差信道条件的比，动态地使功率分布重新成形。较好信道条件IE的数目越高，则对于具有差信道条件的IE，BER改善越多。第二策略的另一益处在于，针对好信道减少的能量的量是已知的，并且因此，可确定针对差信道获得的SNR改善。

而且对于表1，基站调度器116、118基于诸如信道质量信息(CQI)226或接收机信号-干扰噪声比(SINR)的信息，做出关于数据业务突发的调制和编码方案的选择的决定，其在表1的第一列中示出。这些调制和编码方案导致增益对DL-MAP 206和UL-MAP 230中的对应IE的映射的选择。

下面讨论如何找到表1中示出的增益。由于功率分布重新成形模块120基于业务数据突发的调制和编码将功率分布从一个调制和编码方案到另一个调制和编码方案重新成形，因此需要找出从一个调制/编码方案到另一调制/编码方案的功率增益比是什么。在一个实施例中，通过下文列出的表2和表3确定该比。

表2 802.16d/e中的表262a每个调制的归一化CINR(BER＝1e-6)

调制/FEC-CC速率	归一化CINR(dB)	与前一项的差
			BPSK 1/2	13.9	0
QPSK 1/2	16.9	3
			QPSK 3/4	18.65	1.75
16QAM 1/2	23.7	5.05
			16QAM 3/4	25.45	1.75
QAM641/2	29.7	4.25
			QAM643/4	31.45	1.75

表3 802.16d中的表232-每个调制的归一化C/N

调制/FEC速率	归一化C/N(dB)	与前一项的差
			快速反馈IE	0	0
CDMA	3	3
			QPSK 1/2	6	3
QPSK 3/4	9	3
			16QAM 1/2	12	3
16QAM 3/4	16	4
			QAM64 1/2	18	3
QAM64 2/3	20	3
			QAM64 3/4	21	1
QAM64 5/6	23	2

然而，出于简化和说明的目的，一个实施例基于如下假设使用少数调制和编码方案。对于DL/UL-MAP，调制和编码是具有¹/₂速率代码化的QPSK加上4次重复。通过QPSK调制，对于复符号，每个子载波的归一化增益被设定为

假设在不计编码速率的情况下仅考虑QPSK、16QAM和64QAM调制，如果通过16QAM分配该连接的对应的数据业务突发，则对于该调制符号，每个子载波的归一化增益被设定为约

以此为依据，对于MAP中的其IE的所有子载波保持比 $\frac{1/\sqrt{2}}{1/\sqrt{10}}=\sqrt{\frac{10}{2}}=\sqrt{5}.$ 应当注意，IE已将QPSK的归一化增益计入。如果通过64QAM分配该连接的对应的数据业务突发，则该比是 $\frac{1/\sqrt{2}}{1/\sqrt{42}}=\sqrt{\frac{42}{2}}=\sqrt{21}.$ 对于重复，如果需要，对于每次重复可存在3dB增益比降低。由于在某些实施例中未考虑不同的编码速率，因此也可不需要考虑该重复。

在功率分布重新成形方法的更一般化的讨论中，通过考虑如例如表1中所示的具有不同编码速率的QPSK、16QAM和64QAM，增益的数目可被扩展为超过3个。则增益比可被定义为：

$g_i=\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_i},$ 其中i是关于第i个调制和编码方案的第i个增益比式(7)

其中λ_i是增益g_i的倒数值，增益g_i可选自表1，i＝1，2，3，…，m，m对应于所使用的调制方案的数目，并且

$g_0=\frac{\left(\underset{i=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{N}_i\right)-(\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_1}*\left(\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_1}{\mathrm{\Σ}}{N}_i\right)+...+\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_{m-1}}*\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_{m-1}}{\mathrm{\Σ}}{N}_i)}{\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_0}{\mathrm{\Σ}}{N}_i}$

式(8)

其中

这里，假设g₀是用于不同的调制和编码方案的所有增益中的最大增益。对于仅具有调制的简化分布的假设，并且对于QPSK、16QAM和64QAM的仅三级增益，分布重新成形可被定义为，

$g_1=\frac{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{N}_i\right)-(\frac{1}{5}*\left(\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_2}{\mathrm{\Σ}}{N}_i\right)+...+\frac{1}{21}*\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_3}{\mathrm{\Σ}}{N}_i)}{\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_1}{\mathrm{\Σ}}{N}_i}$

式(10)

其中

这里假设用于QPSK的增益是g₁。上文执行的功率分布重新成形具有如下优点。突发特定IE是固定尺寸的分组。对于固定OFDMA符号功率，每个IE分享与IE的尺寸成比例的总OFDMA符号功率的一部分。如果特定的移动站处于非常好的信道条件，则不需要利用超过对应的IE所需SNR的功率发出该对应的IE。通过降低小区边缘处的少数IE的发射功率，可极大地减少来自“其他小区”的这些潜在干扰，由此小区边缘处的其他移动站具有更好的机会正确地接收其信号。(考虑PUSC，每个小区具有其自身的子载波置换序列，由此对于不同小区公共信道不会落在相同子载波上。

然而，对于相等功率发射方案，仍利用与具有差信道条件(诸如小区边缘移动站)的这些IE相同的功率发射具有好信道条件的IE。由此，具有好信道条件的IE可干扰具有差信道条件的IE。因此，通过使OFDMA符号中的功率分布重新成形以改善BER，是在不牺牲具有好信道条件的IE的BER性能的情况下改善具有差信道条件的这些IE的BER。总OFDMA符号功率与未进行功率分布重新成形时相同，功率分布重新成形模块120、122未增加对其他小区移动站的干扰水平，即使小区边缘上的具有差信道条件的IE的信号功率增加。由于较高信号功率到达小区边缘，因此本发明提供了较好的小区边缘性能。

为了进一步量化小区边缘处的其他小区干扰增益的益处，可进行如下观察。对于DL-MAP 206和UL-MAP 230中的IE，它们使用具有特定重复次数的QPSK ¹/₂速率代码化，如802.16d/e规范中指明的。尽管存在由每个小区使用的小区特定置换序列，用于避免诸如FCH，和DL-MAP 206的固定部分之类的控制信道的相互准确重叠，但是DL-MAP 206中的连接特定IE与来自其他小区的控制信道的固定部分直接相互重叠。因此，不论控制信道的类型如何，小区边缘处的平均信噪比(SNR)最多是零dB。

通过使用上文讨论的功率分布重新成形方法，小区边缘处的平均SNR增益等于

以dB为单位的相对于QPSK的平均SNR增益＝10logλ_i  式(12)

其中λ_i是式(7)中定义的增益比并且取决于业务数据突发的调制/编码方案的类型。这些平均SNR增益被量化为负增益，使得在小区中以及在小区边缘处，对于每个调制和编码类型，小区间干扰减少该dB数。

只要存在至少一个具有较好信道条件的IE，则用于QPSK调制子载波的总增益增加

$=\frac{\frac{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{N}_i\right)-(\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_2}*\left(\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_2}{\mathrm{\Σ}}{N}_i\right)+...+\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_m}*\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_m}{\mathrm{\Σ}}{N}_i)}{\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_1}{\mathrm{\Σ}}{N}_i}}{\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_1}{\mathrm{\Σ}}{N}_i}$

$=\frac{\left(\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{N}_i\right)-(\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_2}*\left(\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_2}{\mathrm{\Σ}}{N}_i\right)+...+\frac{1}{{\mathrm{\λ}}_m}*\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_m}{\mathrm{\Σ}}{N}_i)}{{\left(\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_1}{\mathrm{\Σ}}{N}_i\right)}^2}$

式(13)

这里可假设用于QPSK调制的增益是g₁。应当注意，式(13)中实现的增益将使关于小区边缘处的这些连接的SNR增加。

另一考虑是能够进行混合自动重复请求(HARQ)重传的突发。由于该重传减少组合之后的接收机处的错误概率，因此考虑重传之后的接收机处的所需SNR减少1至3dB。应当注意，可使用较高的调制/编码速率。通过将HARQ重传增益添加到调度器调制和编码速率选择过程，可考虑功率分布重新成形中的更保守的增益降低。这是因为，对于DL-MAP 206和UL-MAP 230不存在HARQ过程，由此它们需要接收机处的更高的SNR。这被转化为在式(7)中选择较小的λ_i，由此覆盖潜在的HARQ增益。

此外，如果通过不具有块分隔的代码对MAP(即DL-MAP 206或UL-MAP 230)中的IE进行代码化，则以如下方式排序该MAP中的IE，即指向具有QPSK调制的数据突发的IE位于该MAP中的首位。指向具有16QAM的数据突发的IE随后位于第二位，并且指向具有64QAM的数据突发的IE位于最后。将具有较高功率的IE排在首位并且将具有较低功率的IE排在最后不影响预期用于这些小区边缘移动站的这些高功率比特的解码过程。对于小区中的移动站，它们可对这些较低功率IE以及较高功率IE进行解码。

功率分布重新成形示例

图4图示了功率分布重新成形示例，并且图5是图示具有10个开销控制信道IE组合的功率分布重新成形的图表。假设10MHz带宽，存在720个可用数据子载波。对于30个子信道，则每个子信道具有24个子载波。对于2个比特的每个子载波，约44个比特的每个连接特定IE，可支持具有30个连接特定IE的每个OFDMA符号(假设特定OFDMA符号被全部分配用于连接特定IE)。还假设使用QPSK、16QAM和64QAM调制方案，使用三级增益，由此集合Ω₁包括许多个QPSK调制IE、集合Ω₂包括许多个16QAM调制IE，并且集合Ω₃包括许多个64QAM调制IE。

由于所有IE具有相同尺寸，因此N₁＝N₂＝N₃＝24。而且，n＝10，其是IE的总数。通过使用式(7)、(8)、(9)和(10)

$g_1\left({\mathrm{\Ω}}_{1,}{\mathrm{\Ω}}_{2,}{\mathrm{\Ω}}_3\right)=\frac{\left(\underset{i=1}{\overset{30}{\mathrm{\Σ}}}{N}_i\right)-(\frac{1}{5}*\left(\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_2}{\mathrm{\Σ}}{N}_i\right)+\frac{1}{21}*\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_3}{\mathrm{\Σ}}{N}_i)}{\underset{i\∈{\mathrm{\Ω}}_1}{\mathrm{\Σ}}{N}_i}$

$=\frac{(30*24)-(\frac{1}{5}*24*{\mathrm{\Ω}}_2+\frac{1}{21}*24*{\mathrm{\Ω}}_3)}{24*\mathrm{\Ω}}$ 式(14)

并且

$g_2=\frac{1}{5}$ 式(15)

$g_3=\frac{1}{21}$ 式(16)

如图4中所示，功率分布重新成形过程从具有关于16QAM和64QAM映射IE的降低增益和关于QPSK映射IE的扩展增益的基QPSK调制开始。现在g₁是Ω_i，i＝1，2，3的函数。通过改变这些集合的尺寸组合，可获得一组增益，其示出了如图5所示的基于OFDMA符号中的IE的不同组合的以dB为单位的动态增益变化范围。

因此，如可由上文讨论看到的，本发明提供了如下优点。提供了一种基于基站调度器对连接特定突发的编码和调制决定使功率分布重新成形方法。该功率分布重新成形使OFDMA符号中的不同的突发相关控制信息元素(IE)之间的功率分布重新成形和重新分布。该重新成形导致，在不牺牲无线设备处的对应的所需接收信号质量的情况下，减少多余发射功率。而且，除了节约多余功率外，提高小区边缘处的这些移动站的所需信号质量。本发明的另一优点在于减少小区间干扰。在不增加总目标OFDMA符号功率的情况下提供了所有这些优点。

信息处理系统

图6是图示根据本发明的实施例的信息处理系统600，优选地诸如站点控制器112和114的站点控制器的更详细视图的框图。在一个实施例中，信息处理系统600驻留在诸如基站108和110的基站中。在另一实施例中，信息处理系统600驻留在基站外部并且通信地耦合至该基站。信息处理系统600包括连接至主存储器606(例如，易失存储器)、非易失存储器608、人机接口(MMI)610和网络适配器硬件612的处理器604。系统总线614互连这些系统部件。主存储器606包括上文已更详细讨论的功率分布重新成形模块120和调度器116。在一个实施例中，这些部件是可在处理器604中执行的算法。关于这些部件的参数可驻留在主存储器606中。在另一实施例中，这些部件是驻留在存储器606外部的分立的硬件部件。在一个实施例中，MMI 610用于将一个或多个诊断设备直接连接至信息处理系统600。

网络适配器硬件612用于提供对网络102的接口。例如，在一个实施例中，网络适配器612提供基站和无线通信网络102之间的以太网连接。本发明的实施例可适于与任何数据通信连接一同工作，所述数据通信连接包括现今的模拟和/或数字技术或者经由未来的联网机制。

无线通信设备

图7是图示根据本发明的实施例的无线通信设备700，诸如无线通信设备104、106、134和132，的更详细视图的框图。图7仅图示了无线通信设备类型的一个示例。在一个实施例中，无线通信设备700能够在诸如使用TDD的802.16d/e系统中在相同的频率上发射和接收无线信息。

无线通信设备700在控制无线通信信号的发送和接收的设备控制器/处理器702的控制下操作。在接收模式中，设备控制器702将天线704通过发射/接收开关706电气耦合至接收机708。接收机708对接收信号解码并且将那些解码信号提供给设备控制器702。

在发射模式中，设备控制器702将天线704通过发射/接收开关706电气耦合至发射机710。应当注意，在一个实施例中，接收机708和发射机710是用于在各种接入网络上进行接收/发射的双模式接收机和双模式发射机。在另一实施例中，对于每个接入网络技术类型使用分立的接收机和发射机。

设备控制器702根据存储器712中存储的指令操作发射机和接收机。这些指令包括例如，邻居小区测量-调度算法。无线通信设备700还包括非易失贮存存储器714，用于存储例如，等待在无线通信设备700上执行的应用(未示出)。在该示例中，无线通信设备700还包括可选的本地无线链路716，其允许无线通信设备700在不使用无线网络(未示出)的情况下直接与另一无线设备通信。可选的本地无线链路716例如，由蓝牙、红外数据接入(IrDA)技术等提供。

可选的本地无线链路716还包括本地无线链路发射/接收模块718，其允许无线通信设备700直接与诸如通信地耦合至个人计算机、工作站等的无线通信设备的另一无线设备通信。应当注意，可选的本地无线链路716和本地无线链路发射/接收模块718可用于与各种接入网络通信。而且，无线通信设备700包括本领域的普通技术人员公知的诸如显示器、用户接口、触觉接口等其他部件720。

OFDMA符号的功率分布重新成形过程

图9是图示根据本发明的实施例的功率分布重新成形模块120、122使OFDMA符号的功率分布重新成形的过程的操作流程图。图9的操作流程图开始于步骤902并且直接流向步骤904。在步骤904中，该功率分布重新成形模块开始功率分布重新成形过程。对于每个OFDMA符号，在步骤906中，功率分布重新成形模块122确定UL-MAP和DL-MAP指向的OFDM符号。在步骤908中，如果在步骤906中识别了不止一个OFDMA符号，则功率分布重新成形模块122发起循环函数。

在步骤910中，该功率分布重新成形模块确定利用16QAM调制映射的IE数目是否大于零。换言之，该功率分布重新成形模块确定是否存在至少一个利用16QAM调制的IE。如果步骤910中的确定结果是否定的，则该操作流程图前进至步骤918。如果步骤910中的确定结果是肯定的，则功率分布重新成形模块122确定该IE指向的突发是新发射还是HARQ重传。即，如果步骤910中的确定是肯定的，则该操作流程图前进至步骤912，其中该功率分布重新成形模块确定HARQ是否被启用。如果步骤912中的确定是否定的(即，新发射)，则该操作流程图前进至步骤914，其中该功率分布重新成形模块选择对应于16QAM调制的λ_i(参看上文的式(7))。该操作流程图随后前进至步骤918。如果步骤912中的确定是肯定的(即，HARQ重传)，则该操作流程图前进至步骤916，其中该功率分布重新成形模块选择对应于16QAM调制的λ_i(参看上文的式(7))，并且随后从λ_i减去预定的Δ₁＞0，使得用于重传IE的增益大于新发射IE。该操作流程图随后前进至步骤918。

在步骤918中，该功率分布重新成形模块确定利用64QAM调制的IE数目是否大于零。换言之，该功率分布重新成形模块确定是否存在至少一个利用64QAM调制的IE。如果步骤918中的确定结果是否定的，则该操作流程图前进至步骤926。如果步骤918中的确定结果是肯定的，则功率分布重新成形模块122确定该IE指向的突发是新发射还是HARQ重传。即，如果步骤918中的确定结果是肯定的，则该操作流程图前进至步骤920，其中该功率分布重新成形模块确定HARQ是否被启用。如果步骤920中的确定是否定的(即，新发射)，则该操作流程图前进至步骤924，其中该功率分布重新成形模块选择对应于64QAM调制的λ_i(参看上文的式(7))。该操作流程图随后前进至步骤926。如果步骤920中的确定是肯定的，则该操作流程图前进至步骤922，其中该功率分布重新成形模块选择对应于64QAM调制的λ_i(参看上文的式(7))，并且随后从λ_i减去预定的Δ₂＞0，由此用于重传IE的增益大于新发射IE。该操作流程图随后前进至步骤926。

在步骤926中，该功率分布重新成形模块使用上文讨论的式(8)计算g₀。在步骤928中，功率分布重新成形模块122确定是否穷尽了在步骤906中识别的所有OFDMA符号。如果该确定结果是肯定的，则该操作流程图在步骤930中结束。如果该确定结果是否定的，则该操作流程图返回步骤906。

OFDMA符号的另一功率分布重新成形过程

图10是图示根据本发明的另一实施例的功率分布重新成形模块120、122使OFDMA符号的功率分布重新成形的过程的操作流程图。图10的操作流程图开始于步骤1002并且直接流向步骤1004。在步骤1004中，功率分布重新成形模块122监视基站处的调度器的调制和编码方案选择。

在步骤1006中，功率分布重新成形模块122确定是否已选择了调制和编码方案。如果该确定结果是否定的，则功率分布重新成形模块122返回步骤1004并且继续监视调制和编码方案的选择。如果该确定结果是肯定的，则在步骤1008中，功率分布重新成形模块122识别OFDMA符号中的至少一个信息元素。在步骤1010中，功率分布重新成形模块122确定与该至少一个信息元素关联的信道连接。在步骤1011中，功率分布重新成形模块122确定与该信道连接关联的信道条件。

在步骤1012中，功率分布重新成形模块122确定该信道条件是否是等于和大于信道条件阈值至少之一。如果步骤1012中的确定结果是肯定的，则在步骤1014中，功率分布重新成形模块122使与该至少一个信息元素关联的功率分布重新成形。该重新成形使该信道连接可用的功率减少。例如，该重新成形可仅提供用于使该信道连接接收该至少一个信息元素所必要的功率量。该操作流程图随后结束于步骤1015。如果步骤1012中的确定结果是否定的(例如，该信道条件小于信道条件阈值)，则在步骤1016中，功率分布重新成形模块122使与该至少一个信息元素关联的功率分布重新成形，由此使该信道连接可用的功率减少。该重新成形可进一步使自减少具有高于信道条件阈值的信道条件的信道连接可用的功率而节约的功率重新分布，由此增加与该信道连接关联的信噪比，由此改善比特错误率。该操作流程图随后结束于步骤1018。

非限制性示例

尽管已公开了本发明的特定实施例，但是本领域的普通技术人员将理解，在不偏离本发明的精神和范围的前提下可对该特定实施例进行改变。因此，本发明的范围不限于该特定实施例，并且附属权利要求应涵盖本发明范围内的任何和所有该应用、修改和实施例。

Claims (13)

1.一种用于利用信息处理系统使正交频分多址(OFDMA)符号中的功率分布重新成形的方法，所述方法包括：

监视基站处的调度器的调制和编码方案选择；

确定所述调度器选择了调制和编码方案；

识别所述OFDMA符号中的至少一个信息元素；

响应所述识别，确定与所述至少一个信息元素关联的信道连接；

确定与所述信道连接关联的信道条件；

响应所述信道条件等于和大于信道条件阈值至少之一，使与所述至少一个信息元素关联的功率分布重新成形，其中所述重新成形使所述信道连接可用的功率减少；并且

响应所述信道条件小于所述信道条件阈值，使与所述至少一个信息元素关联的功率分布重新成形，其中所述重新成形使所述信道连接可用的功率增加。

2.如权利要求1所述的方法，其中响应所述信道条件等于和大于信道条件阈值至少之一的重新成形仅提供用于使所述信道连接接收所述至少一个信息元素所必要的功率量。

3.如权利要求1所述的方法，其中响应所述信道条件小于所述信道条件阈值的重新成形使自减少具有高于所述信道条件阈值的所述信道条件的所述信道连接的可用功率而节约的功率重新分布，由此增加与所述信道连接关联的信噪比，从而改善比特错误率。

4.一种用于正交频分多址(OFDMA)符号中的功率分布重新成形的信息处理系统，所述信息处理系统包括：

处理器；

存储器，通信地耦合至所述处理器，所述存储器包括可由所述处理器执行的功率分布重新成形模块，其中所述功率分布重新成形模块适于：

监视基站处的调度器的调制和编码方案选择；

确定所述调度器选择了调制和编码方案；

识别所述OFDMA符号中的至少一个信息元素；

响应所述识别，确定与所述至少一个信息元素关联的信道连接；

确定与所述信道连接关联的信道条件；

响应所述信道条件等于和大于信道条件阈值至少之一，使与所述至少一个信息元素关联的功率分布重新成形，其中所述重新成形使所述信道连接可用的功率减少；并且

响应所述信道条件小于所述信道条件阈值，使与所述至少一个信息元素关联的功率分布重新成形，其中所述重新成形使所述信道连接可用的功率增加。

5.如权利要求4所述的信息处理系统，其中响应所述信道条件等于和大于信道条件阈值至少之一的重新成形仅提供用于使所述信道连接接收所述至少一个信息元素所必要的功率量。

6.如权利要求4所述的信息处理系统，其中响应所述信道条件小于所述信道条件阈值的重新成形使自减少具有高于所述信道条件阈值的所述信道条件的所述信道连接的可用功率而节约的功率重新分布，由此增加与所述信道连接关联的信噪比，从而改善比特错误率。

7.一种用于使正交频分多址(OFDMA)符号中的功率分布重新成形的无线通信系统中的基站，所述基站包括如权利要求4所述的信息处理系统。

8.如权利要求7所述的基站，其中响应所述信道条件等于和大于信道条件阈值至少之一的重新成形仅提供用于使所述信道连接接收所述至少一个信息元素所必要的功率量。

9.如权利要求7所述的基站，其中响应所述信道条件小于所述信道条件阈值的重新成形使自减少具有高于所述信道条件阈值的所述信道条件的所述信道连接的可用功率而节约的功率重新分布，由此增加与所述信道连接关联的信噪比，从而改善比特错误率。

10.一种用于使正交频分多址(OFDMA)符号中的功率分布重新成形的无线通信系统中的站点控制器，所述站点控制器包括如权利要求4所述的信息处理系统。

11.一种用于使正交频分多址(OFDMA)符号中的功率分布重新成形的信息处理系统，所述信息处理系统包括：

存储器；

处理器，通信地耦合至所述处理器；和

功率分布重新成形模块，通信地耦合至所述存储器和所述处理器，其中所述功率分布重新成形模块适于：

监视基站处的调度器的调制和编码方案选择；

确定所述调度器选择了调制和编码方案；

识别所述OFDMA符号中的至少一个信息元素；

响应所述识别，确定与所述至少一个信息元素关联的信道连接；

确定与所述信道连接关联的信道条件；

响应所述信道条件等于和大于信道条件阈值至少之一，使与所述至少一个信息元素关联的功率分布重新成形，其中所述重新成形使所述信道连接可用的功率减少；并且

响应所述信道条件小于所述信道条件阈值，使与所述至少一个信息元素关联的功率分布重新成形，其中所述重新成形使所述信道连接可用的功率增加。

12.一种用于使正交频分多址(OFDMA)符号中的功率分布重新成形的无线通信系统中的基站，所述基站包括如权利要求11所述的信息处理系统。

13.一种用于使正交频分多址(OFDMA)符号中的功率分布重新成形的无线通信系统中的站点控制器，所述站点控制器包括如权利要求11所述的信息处理系统。

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