CN102098136A - 使用正交频分多址方案的通信系统中传送/接收信道质量信息的方法与装置 - Google Patents

使用正交频分多址方案的通信系统中传送/接收信道质量信息的方法与装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在使用正交频分多址方案的通信系统中传送/接收信道质量信息的方法与装置。根据本发明的用于在使用正交频分多址(OFDMA)方案的无线通信系统中由移动用户站(MSS)传送信道质量信息(CQI)的方法包含：测量至少两个波段的载波对干扰与噪声比(CINR)，每个波段包括用于波段自适应调制与编码(AMC)操作的多个相邻子载波；发送报告响应(REP-RSP)消息，其包括与测量的CINR有关的第一信息；以及经由信道质量信息信道(CQICH)发送与该波段的差分CINR有关的第二信息。

Description

使用正交频分多址方案的通信系统中传送/接收信道质量信息的方法与装置
本案是申请日为2005年03月11日、申请号为200580007591.4、发明名称为“使用正交频分复用方案的通信系统中发射/接收信道质量信息的方法与装置”的发明专利申请的分案申请。 
技术领域
一般地，本发明涉及使用正交频分复用(OFDM)方案的通信系统，具体地，本发明涉及在移动用户站(MSS)与基站(BS)之间发射/接收用于子载波的信道质量信息(CQI)的装置与方法。 
背景技术
随着移动通信系统的迅速发展，所需的数据量及其处理速度正在迅速增加。一般地，当在无线信道上以高速传送数据时，由于多径衰减以及多普勒扩展，数据会经受高比特错误率(BER)。需要适合于无线信道的无线接入方案，以补偿高BER，因此具有较低发射功率以及较低检测概率的优势的扩展频谱(SS)正越来越普及。 
SS方案一般被分类为直接序列扩展频谱(DSSS)方案以及频率跳跃扩展频谱(FHSS)方案。 
DSSS方案可以利用(使用无线信道的路径分集的)耙式接收机(rake receiver)，主动地调整在无线信道中发生的多径现象。DSSS方案可以高效地用于10Mbps或者更低的传送速率。但是，当以10Mbps或者更高的速度传送数据时，DSSS方案会增加片间干扰，从而造成硬件复杂度的突然增加。另外，人们知道DSSS方案由于多用户干扰而在用户容量方面有限制。 
由于FHSS方案通过按随机序列在频率之间跳跃而传送数据，所以FHSS方案可以减少多信道干扰以及窄带脉冲噪声。在FHSS方案中，发射机与接收机之间的正确相干性是非常重要的，但是在高速数据传送期间，难于达到相干检测。 
正交频分复用(OFDM)方案是适合于在有线/无线信道中高速数据传送的方案，并且人们对其进行了广泛的研究。OFDM方案利用多个载波传送数据，并且是一种多载波调制(MCM)方案，其在传送之前，将串行输入码元流并行转换为并行码元，并且利用相互具有正交性的多个窄带载波，来调制并行码元流。特定时间间隔内的子载波被称为“音调”(tone)。 
OFDM方案具有高频率效率，这是因为如上所述，其使用具有相互正交性的多个子载波。因为调制/解调多个子载波信号的过程等价于进行离散傅立叶逆变换(IDFT)与离散傅立叶变换(DFT)的过程，所以发射机与接收机能够分别利用快速傅立叶逆变换(IFFT)与快速傅立叶变换(FFT)，以高速调制与解调子载波信号。 
因为OFDM方案适合于高速数据传送，所以人们已经采用其作为电气与电子工程师协会(IEEE)802.11a标准、HIPELAN/2高速无线局域网(LAN)标准、IEEE 802.16标准、数字音频广播(DAB)标准、数字地面波电视广播(DTTB)标准、非对称数字用户线(ADSL)标准、以及特高数据速率数字用户线(VDSL)标准下的标准方案。 
在使用OFDM方案的通信系统(此后称为“OFDM通信系统”)中，OFDM码元的频域的结构利用子载波。子载波被分为：数据子载波，用于数据传送；导频子载波，用于以预定模式传送码元，用于各种估计目的；以及空子载波，用于保护间隔以及静态分量。除空子载波之外的所有子载波，即数据子载波与导频子载波，为有效子载波。 
正交频分多址(OFDMA)方案(其为基于OFDM方案的多址方案)将有效子载波分为多个子载波集合，即子信道。“子信道”指包含至少一个子载波的信道，并且构成子信道的子载波可以为相互邻近，或者不相互邻近。使用OFDMA方案的通信系统(此后称为“OFDMA通信系统”)可以同时向多个用户提供服务。 
现在参照图1描述OFDMA通信系统中的一般子信道分配结构。 
参照图1，用于OFDMA通信系统中的子载波包括：DC子载波，表示时域中的静态分量；表示频域中的高频波段的子载波，即时域中的保护间隔；以及有效子载波。有效子载波构成多个子信道，并且在图1中，有效子载波构成三个子信道，即子信道#1到子信道#3。 
OFDMA通信系统使用自适应调制与编码(AMC)方案，以支持通过无线信道的高速数据传送。AMC方案指以下数据传送方案：根据小区(即基站(BS))与 移动用户站(MSS)之间的信道状态，自适应地选择调制方案与编码方案，由此增加整体小区效率。 
AMC方案具有多种调制方案与多种编码方案，并且通过适当组合调制方案与编码方案，来对信道信号进行调制与编码。一般地，调制方案与编码方案的每种组合被称为调制与编码方案(MCS)，并且水平1到水平N的多种MCS由MCS的号码定义。根据BS与无线地连接到BS的MSS之间的信道状态，自适应地选择一种MCS水平。 
为了使用AMC方案，MSS应该向BS报告下行链路的信道状态，即CQI(信道质量信息)。在当前的IEEE 806.16通信系统中，规定MSS应该利用报告请求/报告响应(REP-REQ/REP-RSP)方案，向相应的BS报告下行链路的CQI。 
即BS向特定MSS发送REP-REQ消息，并且MSS响应于REP-REQ消息，向BS传送包含下行链路的CQI的REP-RSP消息。例如，CQI可以包含载波对干扰与噪声比(CINR)的平均值与标准偏差值或者接收信号强度指示符(RSSI)。 
发明内容
但是，因为REP-REQ消息不包含定义上行链路资源(通过其MSS可以发送REP-RSP消息)的任何信息，所以MSS尝试随机接入，以向BS发送上行链路资源分配请求。该随机接入可能会延迟REP-RSP消息的传送，从而阻止在AMC方案中使用正确的CQI。人们不希望的是，REP-RSP消息的传送作为信令开销。相应地，存在以下需要：一种最小化信令开销的、实时传送正确CQI的方案。 
因此，本发明的目的在于提供一种在OFDM/OFMDA通信系统中最小化信令开销的、发射/接收CQI的装置与方法。 
本发明的另一目的在于提供一种在OFDM/OFMDA通信系统中实时发射/接收CQI的装置与方法。 
本发明的另一目的在于提供一种在OFDM/OFMDA通信系统中创建适合于分集模式以及波段AMC模式的CQI、以及发射/接收CQI的装置与方法。 
本发明的另一目的在于提供一种在OFDM/OFMDA通信系统中、能够在波段AMC模式下减少MSS的CQI相关开销的发射/接收装置与方法。 
本发明的另一目的在于提供一种在OFDM/OFMDA通信系统中从几个波段中选择具有最佳状态的特定波段、以及为选定的波段有区分地发射/接收CQI的装置与方法。 
根据本发明的第一方面，提供了一种在无线通信系统中从接收器站向发射器站传送信道质量信息(CQI)的方法，该无线通信系统包括由间隔开的子载波构成的分集模式、以及由包含预定数目的相邻子载波的波段构成的波段AMC模式。所述方法包含以下步骤：如果接收器站以分集模式运行，则传送完全频率波段的平均CINR(载波对干扰与噪声比)值；如果接收器站以波段AMC模式运行，则传送预定数目厢的差分CINR。 
根据本发明的第二方面，提供了一种在无线通信系统中传送信道质量信息(CQI)的方法，在该无线通信系统中，将完全频率波段分为多个子载波以提供服务。所述方法包含以下步骤：测量包含预定数目相邻子载波的每个波段的CQI，与对应的波段索引一道、利用至少一个特定波段的测定值生成绝对CQI，并且发送绝对CQI；根据生成的绝对CQI，从所有波段中，选择多个波段；测量选择波段的CQI，并且通过比较选择波段的测定值与选择波段的先前CQI，生成差分CQI；以及传送差分CQI。 
根据本发明的第三方面，提供了一种在无线通信系统中传送信道质量信息(CQI)的方法，在该无线通信系统中，将完全频率波段分为多个子载波以提供服务。所述方法包含以下步骤：测量包含预定数目相邻子载波的每个波段的CQI；根据CQI的测定值，选择至少一个波段以最大化信道稳定性；以及差分地传送指示选择波段的变化的信息。 
根据本发明的第四方面，提供了一种在无线通信系统中接收信道质量信息(CQI)的方法，在该无线通信系统中，将完全频率波段分为多个子载波以提供服务。所述方法包含以下步骤：接收绝对CQI，该绝对CQI指示对于包含预定数目相邻子载波的波段中的至少一个特定波段测量的CQI，并且存储每个所述特定波段的收到的绝对CQI；根据绝对CQI，从所有波段中，选择多个波段；接收为选择的波段测量的CQI、以及指示从选择波段的先前CQI增加/减少的差分CQI；以及根据差分CQI，更新为每个所述特定波段存储的绝对CQI。 
根据本发明的第四方面，提供了在一种无线通信系统中传送信道质量信息(CQI)的装置，在该无线通信系统中，将完全频率波段分为多个子载波以提供服务。所述装置包含：CQI生成器，用来：测量包含预定数目相邻子载波的每个波段的CQI；与对应的波段索引一道、利用至少一个特定波段的测定值生成绝对CQI；根据生成的绝对CQI，从所有波段中，选择多个波段；测量 选择波段的CQI；并且通过比较测定值中的选择的波段的测定值与选择波段的先前CQI，生成差分CQI；以及发射器，用来发射绝对CQI与差分CQI中的一个。 
根据本发明的第四方面，提供了一种在无线通信系统中传送/接收信道质量信息(CQI)的装置，在该无线通信系统中，将完全频率波段分为多个子载波以提供服务.所述装置包含：移动用户站(MSS)，用来：测量包含预定数目相邻子载波的每个波段的CQI；根据测定值，选择至少一个波段以最大化信道稳定性；以及差分地传送指示选择波段的变化的信息；以及基站(BS)，用来：接收指示选择波段与先前CQI相比的变化的差分CQI；根据差分CQI，估计选择波段的变化；以及根据估计结果，更新选择波段的CQI。 
根据本发明，还提供一种用于在使用正交频分多址(OFDMA)方案的无线通信系统中由移动用户站(MSS)传送信道质量信息(CQI)的方法，该方法包含：测量至少两个波段的载波对干扰与噪声比(CINR)，每个波段包括用于波段自适应调制与编码(AMC)操作的多个相邻子载波；发送报告响应(REP-RSP)消息，其包括与测量的CINR有关的第一信息；以及经由信道质量信息信道(CQICH)发送与该波段的差分CINR有关的第二信息。 
根据本发明，还提供一种用于在使用正交频分多址(OFDMA)方案的无线通信系统中由基站(BS)接收信道质量信息(CQI)的方法，该方法包含：从移动用户站(MSS)接收报告响应(REP-RSP)消息，其包括与至少两个波段的载波对干扰与噪声比(CINR)有关的第一信息，每个波段包括用于波段自适应调制与编码(AMC)操作的多个相邻子载波；以及经由信道质量信息信道(CQICH)从MSS接收与该波段的差分CINR有关的第二信息。 
根据本发明，还提供一种用于在使用正交频分多址(OFDMA)方案的无线通信系统的移动用户站(MSS)中传送信道质量信息(CQI)的装置，该装置包含：用于测量至少两个波段的载波对干扰与噪声比(CINR)的部件，每个波段包括用于波段自适应调制与编码(AMC)操作的多个相邻子载波；和用于向基站(BS)发送包括与测量的CINR有关的第一信息的报告响应(REP-RSP)消息，以及经由信道质量信息信道(CQICH)向BS发送与该波段的差分CINR有关的第二信息的部件。 
根据本发明，还提供一种用于在使用正交频分多址(OFDMA)方案的无线通信系统的基站(BS)中接收信道质量信息(CQI)的装置，该装置包含：用于从移 动用户站(MSS)接收包括与至少两个波段的载波对干扰与噪声比(CINR)有关的第一信息的报告响应(REP-RSP)消息，以及经由信道质量信息信道(CQICH)从MSS接收与该波段的差分CINR有关的第二信息的部件，其中每个波段包括用于波段自适应调制与编码(AMC)操作的多个相邻子载波。 
附图说明
从以下参照附图的详细描述中，可以清楚本发明的以上以及其他目的、特征、以及优点，其中： 
图1为显示OFDMA通信系统中的一般子信道分配结构的图示； 
图2为显示OFDMA通信系统中包括波段与厢的OFDM帧结构的例子的图示； 
图3为显示根据本发明实施例的、OFDMA通信系统中发射机的结构的图示； 
图4为显示图3所示的编码器与调制器的结构的详细图示； 
图5为显示完全CQI的结构的例子的图示； 
图6为显示根据本发明实施例的差分CQI的结构的例子的图示； 
图7为的显示根据本发明实施例的、MSS的操作的流程图。 
具体实施方式
现在参照附图详细描述本发明的优选实施例。在附图中，相同或类似的元件以相同的附图标记表示，即使其在不同的附图中绘出也如此。在以下描述中，为简便计，省略了对融入本文的公知功能与配置的详细描述。 
此处描述的OFDMA通信系统提出了一种方案，用来以最小化的信令开销、实时地发送正确的下行链路CQI(信道质量信息)，以支持AMC方案。在所提出的方案中，CQI信道(CQICH)区域被分配给上行链路帧的预定间隔，并且每个MSS通过所分配的CQICH区域，发送其测定的下行链路CINR信息。在这种情况下，每个上行链路帧都包括由每个MSS测定的CINR信息，从而使之能够实现实时AMC方案。CQICH区域的分配遵循在每个系统中定义的规则。例如，通过OFDM调制，由n比特表示的信道信息被转换为M个CQI码元，并且由分配给CQICH的M个音调承载。 
另外，在自信道或者厢(bin)的基础上，向MSS分配唯一的频率资源。此 处，厢包括至少一个子载波中的至少一个OFDM码元。当在逐子信道的基础上向特定MSS分配频率资源时，MSS被描述为处于分集模式；并且当在逐厢的基础上向特定MSS分配频率资源时，MSS被描述为处于波段AMC模式。 
波段被定义为多个相邻子载波的集群，其与定义为多个可能不相邻的子载波的集群的子信道不一样。即，分集模式与波段AMC模式之间的差别在于分配给一个MSS的子载波在频域中是相互分隔还是相互邻近。在本说明书中，为了方便，将子信道当作非相邻子载波的集群，将波段当作相邻子载波的集群。 
图2为显示OFDMA通信系统中包括波段与厢的OFDM帧结构的例子的图示。参照图2，该OFDM帧结构包括一个下行链路(DL)OFDM帧以及一个上行链路(UL)OFDM帧。下行链路帧之后为发射变换间隔(TTG)，上行链路帧之后为接收变换间隔(RTG)。下行链路与上行链路帧每个都包括频域中的B个波段，每个波段都包括相邻子载波。构成每个帧的小块表示厢。厢包括2个子载波与3个OFDM码元。 
在下行链路帧中，第一到第三时间间隔为分配用于控制的区域。具体地，第一与第二时间间隔被分配给用于下行链路控制的先导序列，第三时间间隔被分配给系统信息信道(SICH)。在上行链路帧中，第一到第三时间间隔被分配给用于混合自动重复请求(HARQ)支持与CQICH的ACK/NACK信道。 
MSS根据其信道状态，确定其在分集模式还是波段AMC模式下运行。每个MSS可以确定其正在通过下行链路的先导序列接收的下行链路信道的状态，并且根据所累积的信道状态信息，分析信道的CINR或者RSSI(接收信道强度指示符)、以及频率与时间方面的信道变化速度。作为该分析的结果，如果确定信道状态是稳定的，则MSS以波段AMC模式运行；否则，MSS以分集模式运行。术语“稳定信道状态”指以下状态，其中信道的CINR或者RSSI一般为高，并且信道随时间不受突然变化的不利影响。 
用于信道状态分析的标准(基于其选择分集模式与波段AMC模式之一)遵循该系统中定义的规则。另外，可以以根据每个系统不同的方式，实现选择运行模式的详细操作。即，可以根据监控所接收信道的状态的MSS的请求，进行模式变换，或者由从MSS接收到信道状态报告的BS进行模式变换。重要的是以下事实：当信道状态良好、并且其变化率为低时，MSS以波段AMC模式运行；否则，MSS以分集模式运行。 
在分集模式下，因为在逐子信道的基础上向每个MSS分配资源，并且构成子信道的子载波在频域中相互分隔，所以完全频率波段的平均值足以用于AMC所需的信道CINR信息。由每个MSS测量的CINR被转换为n比特信息，然后被映射到M码元CQICH。即，如果MSS的数目被定义为NMSS，则分配给上行链路的CQI相关开销量为M*NMSS。 
在波段AMC模式下，因为在逐厢的基础上向每个MSS分配资源，并且厢在频域中相互邻近，所以向每个MSS分配完全频率波段的部分有限区段。因此，每个MSS测量有限区段(或者该有限区段所属的波段)而非完全频率波段的平均CINR，并且向BS传送测定的平均CINR，由此使之能够进行更细致的AMC。在这种情况下，为了指示每个MSS测量的CINR，每个波段需要n比特信息，并且为每个MSS将(B*n)比特信息转换为M个CQI码元。 
作为结果，分配给上行链路的CQI相关开销变为等于B*M*NMSS。这意味着应该为CQI相关控制信息备留相当量的上行链路资源。因此，本发明提出了一种技术，能够大大减少波段AMC模式下MSS的CQI相关开销。 
在描述本发明提出的CQICH管理技术之前，将参照图3与4简要描述的OFDMA通信系统中用来发射/接收CQI方法与装置。此处，将参照HPi(高速便携式因特网)采用的CQICH结构进行描述。 
图3为显示根据本发明实施例的OFDMA通信系统中发射机的结构的图示。参照图3，该发射机包括：编码器211、调制器213、串并(S/P)转换器215、子信道分配器217、快速傅立叶逆变换(IFFT)单元219、并串(P/S)转换器221、保护间隔插入器223、数模(D/A)转换器225、以及射频(RF)处理器227。 
如图3所示，当生成要发射的信道质量信息(CQI)时，指示CQI的比特(此后称为“CQI比特”)输入到编码器211。例如，CQI可以包括载波对干扰与噪声比(CINR)的平均值与标准偏差值或者接收信号强度指示符(RSSI)。 
编码器211利用预定的编码方案对输入的CQI比特进行编码，并且将编码比特输出到调制器213。例如，可以使用具有预定编码速度的块编码方案，作为该编码方案。 
调制器213利用预定的调制方案，调制从编码器211输出的编码比特，并且将调制码元输出到S/P转换器215。此处，该调制方案可以包括差分相移键控(DPSK)方案，例如差分二相移键控(DBPSK)方案或者差分四相移键控(DQPSK)方案。S/P转换器215对从调制器213输出的串行调制码元进行并行 转换，并且将并行调制码元输出到子信道分配器217。 
子信道分配器217将从S/P转换器215输出的并行调制码元分配给预定CQICH的子载波，并且将分配结果输出到IFFT单元219。此处，对于分集模式，CQICH包括至少一个非相邻子载波；对于波段AMC模式，包括至少一个相邻子载波。IFFT单元219对从子信道分配器217输出的信号进行N点IFFT，并且将结果信号输出到P/S转换器221。P/S转换器221对从IFFT单元219输出的信号进行串行转换，并且将结果信号输出到保护间隔插入器223。 
保护间隔插入器223在从P/S转换器221输出的信号中插入保护间隔信号，并且将结果信号输出到D/A转换器225。此处，在OFDMA通信系统中，插入保护间隔，以去除对于先前OFDM码元时间发射的OFDM码元与对于当前OFDM码元时间发射的OFDM码元之间的干扰。 
使用以下方案中的一种来插入保护间隔：一种“循环前缀”方案，其中拷贝预定数目的时域OFDM码元的最后样本，然后将其插入到有效OFDM码元中；另一种“循环后缀”方案，其中拷贝预定数目的时域OFDM码元的最先样本，然后将其插入到有效OFDM码元中。 
D/A转换器225对从保护间隔插入器223输出的信号进行模拟转换，并且将结果信号输出到RF处理器227。此处，包括滤波器、混频器、以及放大器的RF处理器227对从D/A转换器225输出的信号进行射频转换，从而可以在空中发射从D/A转换器225输出的信号，并且通过发射天线在空中发射经过RF处理的信号。 
图4为显示图3所示的编码器211与调制器213的结构的详细图示。如图4所示，编码器211包含(m，n)块编码器，调制器213包含开关411、DBPSK调制器413、以及DQPSK调制器415。 
参照图4，将n个CQI比特输入到(m，n)块编码器211。(m，n)块编码器211将n个CQI比特块编码为m个码元，并且将m个码元输出到开关411。根据发射机使用的调制方案，开关411将从(m，n)块编码器211输出的信号输出到DBPSK调制器413、或者DQPSK调制器415。例如，当发射机使用DBPSK方案时，开关411将其输入信号输出到DBPSK调制器413；而当发射机使用DQPSK方案时，开关411将其输入信号输出到DQPSK调制器415。 
DBPSK调制器413利用DBPSK方案，调制从(m，n)块编码器211输出的信号，并且输出(m+1)个调制码元。DQPSK调制器415利用DQPSK方案，调制从 (m，n)块编码器211输出的信号，并且输出(m/2+1)个调制码元。 
现在描述根据MSS的运行模式的CQI结构以及CQICH管理方案。 
首先描述分集模式。如上所述，分集模式指以下运行模式，其中频率波段被分为子信道，每个子信道为非相邻子载波的集合，并且在该模式下，向每个MSS分配根据传送信息量确定的、预定数目的子载波。在这种情况下，因为每个MSS接收分配给在完全系统频率波段上均匀分布的子载波的信息，所以MSS测量下行链路帧的完全平均波段的平均CINR值，并且生成测定平均CINR作为CQI。 
如果分配给每个MSS的CQICH可以接受n比特CQI信息，则MSS可以表示2n预定CINR间隔中的一个。作为结果，每个MSS通过CQICH向BS发送包含完全频率波段的平均CINR值的间隔。在分集模式中，因为完全频率波段的平均CINR值变为CQI，所以称为“完全CQI”。如果将MSS的数目定义为NMSS，则上行链路中分配给CQICH的音调的数目变为等于M*NMSS。因为CQICH的分配区域位于上行链路的控制信号间隔中的预定位置，所以不需要分离控制信号来指定CQICH位置。为每个上行链路帧分配CQICH。 
图5为显示完全CQI的结构的例子的图示。参照图5，当两个MSS位于小区中时，MSS通过不同的子载波接收下行链路信号。此处将假定每个MSS都有CQICH发射机，用来将5比特输入信息转换为12个CQI码元。 
每个MSS通过下行链路帧的先导序列来计算完全频率波段的平均CINR。例如，假定MSS#1获得8.7dB，MSS#2获得3.3dB。因为所获得值为完全频率波段的平均值，所以其可能与各个子载波的实际值不同。因为MSS#1的测定值8.7dB落入8与9dB之间的范围内，所以将其转换为5比特CQI信息“10010”，以指示对应的范围。类似地，将MSS#1的测定值3.3dB转换为CQI“01101”。随后，由各个MSS的CQICH发射机对各个CQI编码，然后调制为12音调CQI码元。在每个MSS中，在UL控制码元区域中，将CQI码元映射为分配给对应MSS的CQICH区域。 
接着，将描述波段AMC模式。在波段AMC模式中，完全频率波段被分为为相邻子载波集合的波段，并且在该模式下，向每个MSS分配为形成波段的单位元素的厢的集合。厢为频率与时间域中相邻音调的集群。因为向每个MSS分配频率与时间域中的相邻厢，所以向MSS分配频率与时间域中的相邻资源。 
波段AMC模式下的MSS应该将构成完全频率波段的B个波段的各个频率 波段的平均CINR值、而非完全频率波段的平均CINR，转换为CQI。假定B个波段的各个频率波段的平均CINR值以n比特信息表示，如果报告所有B个波段的CINR值，则CQICH所需的上行链路音调的数目变为等于B*M*NMSS。因为该值对应于可能占据大部分上行链路资源的量，所以需要一种特殊的CQI生成方法以及CQICH管理方法用于波段AMC模式。 
波段AMC模式下的MSS使用CQICH，向BS发射CQI，其指示从构成完全频率波段的B个波段中选择的n个波段的平均CINR值是从先前值增加还是减少。因为波段的当前平均CINR值与先前平均CINR值之间的差异变为CQI，所以称为“差分CQI”。 
如果位于小区中的MSS的数目被定义为NMSS，则分配给上行链路的CQICH音调的数目变为等于M*NMSS。因为CQICH的分配区域位于上行链路的控制信号间隔中的预定位置，所以不需要分离的控制信号来指定CQICH分配区域中的位置。在传送了消息形式的绝对CINR值之后，为每帧分配并且发送差分CQI。按照几个或几十个帧的间隔，定期发送绝对CINR值，以更新存储在BS中的各个波段的CINR值。 
使用差分CQI的方案利用相对较低的开销传送每个波段的信道情况。因为BS可以通过差分CQI监控每个波段的CINR，所以其可以为每个波段进行优化AMC，从而增加系统的整体吞吐量。 
图6为显示根据本发明实施例的差分CQI的结构的例子的图示。参照图6，当两个MSS位于小区时，MSS通过不同子载波接收下行链路信号。每个MSS对于上行链路的完全频率波段中其所分配的波段，都计算下行链路先导序列的其对应频率波段的平均CINR。 
例如，将假定将完全频率波段分为总共6个波段，并且通过先前的上行链路帧，已经以消息形式向BS发送了每个波段的绝对平均CINR值。 
如图6所示，MSS#1选择在先前帧中具有较高平均CINR值的波段#0、#1、#3、#4、以及#5。对于所选择的5个波段，MSS#1通过比较在先前帧中测量的平均CINR值(在图6中由点线表示)与当前测量的CINR值(在图6中由实线表示)，确定各个波段的差分CQI。如果当前值大于其先前值，则将相应波段的比特设置为“1”；如果当前值小于其先前值，则将相应波段的比特设置为“0”。 
在图6的情况中，对于所选择的5个波段，差分CQI值变为“11010”， 并且该差分CQI值变为CQI码元调制器的输入。以相同方式，MSS#2对于5个波段#1、#2、#3、#4、以及#5，生成差分CQI值“01010”，以进行CQI码元化。 
这两个差分CQI值被映射到UL控制码元区域中分别分配给MSS的CQICH区域。然后，根据所接收的每个波段的差分CQI信息，BS更新先前存储的每个波段的绝对平均CINR值，由此获取每个波段的当前平均CINR值。通过这种方式，BS可以基于每个波段的信道信息，进行更细致的AMC。 
在这种情况下，为MSS#1选择波段#0，并为MSS#2选择波段#4。因为选择的波段具有较高的CINR，所以BS选择可用于高速传送的AMC水平，并且分别通过波段#0与波段#4，传送用于MSS#1的下行链路数据以及用于MSS#2的下行链路数据。 
在传送差分CQI的过程中，由于以下原因，不需要MSS分别通知差分CQI的各个比特映射到哪些波段。即，因为MSS在波段AMC模式下运行，所以以下情况的概率很低：在传送每个波段的绝对CINR值时测量的波段顺序将在传送下一个绝对CINR之前改变。如果信道遭受很大的变化，则MSS转换到分集模式，其中只使用完全CQI，而不是差分CQI。 
即，在波段AMC模式下，信道随时间变化的概率不高，并且这意味着对于预定的时间量，每个波段的信道状态不会遭受很大的变化。在波段AMC模式的情况下，以下情况的概率为高：在预定时间内，具有高平均CINR记录的波段将继续显示高CINR，并且具有低平均CINR记录的波段将继续显示低CINR。然而，以下情况的概率为低：在预定时间内，呈现高平均CINR的波段的信道状态将突然改变为呈现低平均CINR。 
定义来保证信道稳定性的所述“预定时间”是通过计算机模拟以及实际测量而确定的系统参数。另外所述“预定时间”被用作波段AMC模式下的CQICH报告周期。该“CQICH报告周期”指其中MSS以消息形式报告每个波段的平均CINR值的绝对值的帧、以及下一绝对值报告帧之间的时间间隔。在连续绝对值报告帧之间的间隔中，按较短的时间间隔反复传送差分CQI值，而非绝对CINR值。 
图7为显示根据本发明实施例的、MSS的操作的流程图。参照图7，在步骤700，MSS开始CQI报告操作，并且在步骤710，确定当前帧是其中应该传送每个波段的绝对平均CINR值的帧、还是其中应该传送差分CQI值的帧。绝 对CINR值的传送应该按周期进行，并且如上所述，该周期被确定为系统参数。为了上行链路资源的效率，与差分CQI相比，绝对CINR值传送较不频繁。 
如果确定当前帧是其中应该传送绝对CINR值、而不是差分CQI的帧，则MSS行进到步骤721。在步骤721，MSS测量构成完全频率波段的所有B个波段的平均CINR值。在步骤722，MSS根据测定的CINR值选择N个波段。N大于或等于分配给CQICH的比特的数目“n”，并且小于或等于波段的总数“B”。选择N个波段的原因在于为以下情况做准备：由于上行链路资源的限制，不可能测量所有B个波段的CINR值。所选择的N个波段可以为具有最高CINR值的波段。但是，在可替换实施例中，可以根据系统中定义的规则来选择它们。 
MSS在N个波段中重新选择其中它将利用差分CQI报告CINR增加/减少的n个波段。对于n个波段的选择算法为只使用N个波段的CINR信息作为输入参数的算法，并且被MSS与BS共享。即，BS可以基于N个波段的CINR信息，识别由MSS选择的n个波段。类似地，该n个波段可以为N个波段中具有最高CINR值的波段。 
接着，在步骤723，MSS生成包含所选择的n个波段的CINR值、以及所选择的n个波段的索引的消息。此后，在步骤724，将所生成的消息映射到上行链路帧，然后发送到BS。然后，BS根据n个波段的CINR值、以及其他MSS的每个波段的CINR值，确定MSS每个波段的调制方案与编码速率。 
但是，如果在步骤710确定当前帧为用于传送差分CQI的帧，则MSS行进到步骤711。在步骤711，MSS测量各个波段的平均CINR值。测量所有B个波段的CINR值的原因在于监控每个波段的信道变化情况。该原因是因为：当信道状态遭受突然变化时，有必要从波段AMC模式转换到分集模式。 
接着，在步骤712，对于在传送先前绝对CINR值期间从所有B个波段中选择的n个波段，MSS读取先前存储的、先前帧中各个波段的CINR值。在步骤713，MSS比较测定值与所读取的、对于先前帧中对应的波段的CINR值。在步骤714，作为该比较的结果，如果测定CINR值大于或等于读取的CINR值，则MSS将差分CQI值中对应波段的比特编码为“1”；并且如果测定CINR值小于读取的CINR值，则MSS将该比特编码为“0”，由此生成n比特差分CQI。 
在步骤715，存储各个波段的测定CINR值，以在下一帧中用作参考值。 在步骤716，将n比特差分CQI调制为CQICH码元。在步骤717，将CQICH码元映射到上行链路帧，然后发送到BS。 
然后，BS根据差分CQI，估计n个波段的变化。即，BS根据差分CQI信息的各个比特，按预定值，增加或减少所存储的各个波段的绝对CINR值中的n个波段的绝对CINR值。因为差分CQI只指示对应波段CINR值的增加/减少，所以BS不能确定CINR值与先前CINR值之间的差异。但是，假定对于每个波段的信道变化稳定的情况提供波段AMC模式，则与由于使用差分CQI而使上行链路资源效率增加相比，由该缺陷造成的性能下降是可以忽略的。 
有利的是，本发明在OFDMA通信系统中，以最小化的信令开销，在每帧期间传送CQI，由此实时地使用CQI。另外，本发明提供了一种方法，用来生成适合于分集模式与波段AMC模式的特性的CQI；以及一种管理CQI的方案。 
虽然已经参照本发明特定优选实施例显示和描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解：在不脱离权利要求限定的本发明的精神与范围的前提下，可以进行各种形式与细节的修改。 

Claims (36)

1.一种用于在使用正交频分多址(OFDMA)方案的无线通信系统中由移动用户站(MSS)传送信道质量信息(CQI)的方法，该方法包含：
测量至少两个波段的载波对干扰与噪声比(CINR)，每个波段包括用于波段自适应调制与编码(AMC)操作的多个相邻子载波；
发送报告响应(REP-RSP)消息，其包括与测量的CINR有关的第一信息；以及
经由信道质量信息信道(CQICH)发送与该波段的差分CINR有关的第二信息。
2.如权利要求1所述的方法，其中每个波段包括至少一个厢(bin)，每个厢包括至少一个相邻子载波和至少一个OFDMA码元并且作为用于波段AMC操作的基本分配单元。
3.如权利要求1所述的方法，其中在传送REP-RSP消息之后传送第二信息。
4.如权利要求1所述的方法，其中第二信息的传送周期短于第一信息的传送周期。
5.如权利要求1所述的方法，其中第二信息指示关于波段的CINR的增加或减少。
6.如权利要求1所述的方法，其中波段的数目等于第二信息的比特的数目。
7.如权利要求1所述的方法，其中波段之一是具有最高CINR的波段。
8.如权利要求1所述的方法，其中第二信息包括映射到波段的多个比特，并且如果关于对应波段的CINR测量大于先前的关于对应波段的CINR测量则将各比特中的一个设置为“1”，并且如果该CINR测量小于先前的CINR测量，则将其设置为“0”。
9.如权利要求1所述的方法，其中第二信息在上行链路帧的分配的控制区域中传送。
10.一种用于在使用正交频分多址(OFDMA)方案的无线通信系统中由基站(BS)接收信道质量信息(CQI)的方法，该方法包含：
从移动用户站(MSS)接收报告响应(REP-RSP)消息，其包括与至少两个波段的载波对干扰与噪声比(CINR)有关的第一信息，每个波段包括用于波段自适应调制与编码(AMC)操作的多个相邻子载波；以及
经由信道质量信息信道(CQICH)从MSS接收与该波段的差分CINR有关的第二信息。
11.如权利要求10所述的方法，其中每个波段包括至少一个厢，每个厢包括至少一个相邻子载波和至少一个OFDMA码元并且作为用于波段AMC操作的基本分配单元。
12.如权利要求10所述的方法，其中在接收REP-RSP消息之后接收第二信息。
13.如权利要求10所述的方法，其中第二信息的接收周期短于第一信息的接收周期。
14.如权利要求10所述的方法，其中第二信息指示关于波段的CINR的增加或减少。
15.如权利要求10所述的方法，其中波段的数目等于第二信息的比特的数目。
16.如权利要求10所述的方法，其中波段之一是具有最高CINR的波段。
17.如权利要求10所述的方法，其中第二信息包括映射到波段的多个比特，并且如果关于对应波段的CINR测量大于先前的关于对应波段的CINR测量则将各比特中的一个设置为“1”，并且如果该CINR测量小于先前的CINR测量，则将其设置为“0”。
18.如权利要求10所述的方法，其中在上行链路帧的分配的控制区域中接收第二信息。
19.一种用于在使用正交频分多址(OFDMA)方案的无线通信系统的移动用户站(MSS)中传送信道质量信息(CQI)的装置，该装置包含：
用于测量至少两个波段的载波对干扰与噪声比(CINR)的部件，每个波段包括用于波段自适应调制与编码(AMC)操作的多个相邻子载波；和
用于向基站(BS)发送包括与测量的CINR有关的第一信息的报告响应(REP-RSP)消息，以及经由信道质量信息信道(CQICH)向BS发送与该波段的差分CINR有关的第二信息的部件。
20.如权利要求19所述的装置，其中每个波段包括至少一个厢，每个厢包括至少一个相邻子载波和至少一个OFDMA码元并且作为用于波段AMC操作的基本分配单元。
21.如权利要求19所述的装置，其中在传送REP-RSP消息之后传送第二信息。
22.如权利要求19所述的装置，其中第二信息的传送周期短于第一信息的传送周期。
23.如权利要求19所述的装置，其中第二信息指示关于波段的CINR的增加或减少。
24.如权利要求19所述的装置，其中波段的数目等于第二信息的比特的数目。
25.如权利要求19所述的装置，其中波段之一是具有最高CINR的波段。
26.如权利要求19所述的装置，其中第二信息包括映射到波段的多个比特，并且如果关于对应波段的CINR测量大于先前的关于对应波段的CINR测量则将各比特中的一个设置为“1”，并且如果该CINR测量小于先前的CINR测量，则将其设置为“0”。
27.如权利要求19所述的装置，其中第二信息在上行链路帧的分配的控制区域中传送。
28.一种用于在使用正交频分多址(OFDMA)方案的无线通信系统的基站(BS)中接收信道质量信息(CQI)的装置，该装置包含：
用于从移动用户站(MSS)接收包括与至少两个波段的载波对干扰与噪声比(CINR)有关的第一信息的报告响应(REP-RSP)消息，以及经由信道质量信息信道(CQICH)从MSS接收与该波段的差分CINR有关的第二信息的部件，其中每个波段包括用于波段自适应调制与编码(AMC)操作的多个相邻子载波。
29.如权利要求28所述的装置，其中每个波段包括至少一个厢，每个厢包括至少一个相邻子载波和至少一个OFDMA码元并且作为用于波段AMC操作的基本分配单元。
30.如权利要求28所述的装置，其中在接收REP-RSP消息之后接收第二信息。
31.如权利要求28所述的装置，其中第二信息的接收周期短于第一信息的接收周期。
32.如权利要求28所述的装置，其中第二信息指示关于波段的CINR的增加或减少。
33.如权利要求28所述的装置，其中波段的数目等于第二信息的比特的数目。
34.如权利要求28所述的装置，其中波段之一是具有最高CINR的波段。
35.如权利要求28所述的装置，其中第二信息包括映射到波段的多个比特，并且如果关于对应波段的CINR测量大于先前的关于对应波段的CINR测量则将各比特中的一个设置为“1”，并且如果该CINR测量小于先前的CINR测量，则将其设置为“0”。
36.如权利要求28所述的装置，其中在上行链路帧的分配的控制区域中接收第二信息。
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