CN102484878A - 用于无线系统的上行链路控制信号设计 - Google Patents

用于无线系统的上行链路控制信号设计 Download PDF

Info

Publication number
CN102484878A
CN102484878A CN2010800391170A CN201080039117A CN102484878A CN 102484878 A CN102484878 A CN 102484878A CN 2010800391170 A CN2010800391170 A CN 2010800391170A CN 201080039117 A CN201080039117 A CN 201080039117A CN 102484878 A CN102484878 A CN 102484878A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coding
link control
transmission
control messages
scheme
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2010800391170A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102484878B (zh
Inventor
D-S.于
H.尼科普尔代拉米
S.弗尔奇克
房慕娴
R.诺瓦克
J.袁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Apple Inc
Original Assignee
Nortel Networks Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nortel Networks Ltd filed Critical Nortel Networks Ltd
Publication of CN102484878A publication Critical patent/CN102484878A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102484878B publication Critical patent/CN102484878B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W68/00User notification, e.g. alerting and paging, for incoming communication, change of service or the like
    • H04W68/02Arrangements for increasing efficiency of notification or paging channel
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/0001Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
    • H04L1/0002Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate
    • H04L1/0003Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate by switching between different modulation schemes
    • H04L1/0004Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the transmission rate by switching between different modulation schemes applied to control information
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/0001Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff
    • H04L1/0009Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the channel coding
    • H04L1/001Systems modifying transmission characteristics according to link quality, e.g. power backoff by adapting the channel coding applied to control information
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0067Rate matching
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00Local resource management
    • H04W72/20Control channels or signalling for resource management
    • H04W72/23Control channels or signalling for resource management in the downlink direction of a wireless link, i.e. towards a terminal
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/004Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using forward error control
    • H04L1/0056Systems characterized by the type of code used
    • H04L1/0071Use of interleaving
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/02Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception
    • H04L1/06Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by diversity reception using space diversity
    • H04L1/0618Space-time coding
    • H04L1/0637Properties of the code
    • H04L1/0643Properties of the code block codes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04LTRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L1/00Arrangements for detecting or preventing errors in the information received
    • H04L1/12Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel
    • H04L1/16Arrangements for detecting or preventing errors in the information received by using return channel in which the return channel carries supervisory signals, e.g. repetition request signals
    • H04L1/18Automatic repetition systems, e.g. Van Duuren systems
    • H04L1/1812Hybrid protocols; Hybrid automatic repeat request [HARQ]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
  • Error Detection And Correction (AREA)

Abstract

针对无线系统对上行链路控制消息的传输。可以根据多个可能方案之一来对所述上行链路控制消息进行编码。可以基于控制消息大小和/或基于可用传输资源和/或基于在接收端使用的检测方案来对进行编码方案的选择。还可以基于这种因素来选择调制方案。CDM可以用于特定控制消息。诸如Reed-Muller编码之类的块码编码可以用于特定控制消息。可以针对不同控制消息使用而分配不同传输资源。可以为了获得特定汉明距离(hammingdistance)和/或编码消息的大小或者基于其他因素,选择编码细节。

Description

用于无线系统的上行链路控制信号设计
相关申请的交叉引用
本申请要求保护在2009年7月3日提交的序列号为61/222,981的美国临时专利申请的利益,其全部内容以参考的方式并入此处。
本申请是从于2009年7月3日提交的序列号为61/222,981的美国临时专利申请在37 C.F.R. §1.53(c)(3)下的转换得到的非临时申请(序列号待定)的部分继续申请,其要求保护于2008年7月7日提交的美国临时专利申请No. 61/078,581的利益。
技术领域
本申请总体涉及无线通信技术,并且更具体地,涉及无线通信中的控制信令,并且更具体地,涉及上行链路控制信令。
背景技术
对其中经由无线连接传送数据的服务的需求近年来已增长,并期望其继续增长。包括了以下应用:其中,经由蜂窝移动电话或其他移动电话、个人通信系统(PCS)和数字或高清电视(HDTV)来传送数据。尽管对这些服务的需求正增长,但是在其上可传送数据的信道带宽是有限的。因此,期望以高效以及成本收益的方式在该有限带宽上高速传送数据。
用于在信道上高效地传送高速数据的已知方法是通过使用正交频分复用(OFDM)。高速数据信号被划分为在被称作子载波频率(“子载波”)的射频(RF)信号内的相应频率上并行传输的几十或几百个较低速信号。子载波的频谱重叠,使得其间的间隔最小化。子载波还彼此正交,使得它们是统计独立的并且不会彼此产生串扰或另外干扰。结果,与诸如AM/FM(幅度或频率调制)之类的传统单载波传输方案中相比,高效得多地使用信道带宽。
用于提供对信道带宽的更高效使用的另一种方法是:使用具有多个天线的基站来传输数据,并且然后使用具有多个接收天线的远程站来接收所传输的数据,这被称作多输入多输出(MIMO)。可以传输数据以使得在由相应天线传输的信号之间存在空间分集,从而通过增加天线的数目来增加数据容量。可替换地,传输数据以使得在由相应天线传输的信号之间存在时间分集(temporal diversity),从而减小信号衰落。
在无线通信系统中,使用控制信号在发送器与接收器之间传递信息,以允许在其间传输数据。控制信号不是在用户之间发送的传输数据的一部分,反而是用于协调发送设备与接收设备之间的通信,以及另外实现和便于通信。一般地,控制信号对于通信来说相对重要,并且控制信号通常是以比其他数据更健壮的方式传输的。尽管控制信号的传输的可靠性通常重要,但是控制信号通常相当小,而不管其重要性作用。
无线系统中的基本目的是:以针对所有用户情形而工作的方式可靠地传输小信息量(例如,在控制信号中发现)。这表示了新标准(例如IEEE802.16m)中的特定挑战,其旨在提供甚至更灵活的布置环境并支持多种信道状况、移动速度和其他因素。
在IEEE802.16m中,上行链路控制信号当前使用次优的调制和编码方案,具体用于信道质量信息信道(CQICH)和肯定应答(ACK)。例如,通过以未被示出的比其他方法有利的方式使用导频来施加高开销。
相应地,需要一种针对移动、宽带无线接入系统的改进的上行链路控制设计。
发明内容
根据第一宽方面,提供了一种由订户台(subscriber station)执行以将上行链路控制消息传输至基站的方法。所述方法包括:确定所述上行链路控制消息的大小。所述方法还包括:基于所述上行链路控制消息的大小来选择编码方案。所述方法还包括:根据所选择的编码方案来对所述上行链路控制消息进行编码,以获得编码的上行链路控制消息。所述方法还包括:根据调制方案来对编码的上行链路控制消息进行调制,以获得调制的上行链路控制消息。所述方法还包括:在无线接口上将调制的上行链路控制消息上行链路传输至所述基站。选择编码方案包括:如果所述上行链路控制消息的大小处于第一大小范围内,则将第一编码方案选择为码分复用方案;以及如果控制消息的大小处于所述第一大小范围以上的第二大小范围内,则将第二编码方案选择为块码方案(block code scheme)。
根据第二宽方面,提供了一种传输上行链路控制信号的方法。所述方法包括:识别具有至少一个选择准则的编码细节(encoding specifics),编码细节的集合中的编码细节中的每一个具有与编码细节的集合中的编码细节中的每一个相关联的相应最小汉明距离(hamming distance)。所述方法还包括:至少部分地基于编码细节的汉明距离来选择编码细节的集合以用于编码。所述方法还包括:挑选所选择的编码细节之一;以及根据所挑选的编码细节来对所述上行链路控制信号进行编码,以获得编码的上行链路控制信号。所述方法还包括:根据调制方案来对编码的上行链路控制信号进行调制,以获得调制的上行链路控制信号。所述方法还包括:在无线接口上将调制的上行链路控制消息上行链路传输至基站。
根据第三宽方面,提供了一种与订户台进行通信的方法。所述方法包括:分配第一传输资源集合,以用作第一上行链路控制传输资源,所述第一上行链路控制传输资源被所述订户台与多个远程订户台共享。所述方法还包括:分配第二传输资源集合,以用作第二上行链路控制传输资源,所述第二上行链路控制传输资源是所述订户台所要使用的上行链路控制信道。所述方法还包括:向所述订户台传送对所述第一传输资源集合和所述第二传输资源集合的分配。所述方法还包括:监听由所述订户台在所述第一传输资源集合和所述第二传输资源集合中的至少一个上对上行链路控制信号的传输。
对于本领域的普通技术人员来说,在连同附图和附件阅读了本公开的具体实施例的以下描述后,本发明的方面和特征将变得显而易见。
附图说明
现在将参照附图,仅通过示例,描述本申请的实施例,其中:
图1是蜂窝通信系统的框图;
图2是可以用于实现本申请的一些实施例的示例基站的框图;
图3是可以用于实现本申请的一些实施例的示例无线终端的框图;
图4是可以用于实现本申请的一些实施例的示例中继站的框图;
图5是可以用于实现本申请的一些实施例的示例OFDM发射机架构的逻辑分解的框图;
图6是可以用于实现本申请的一些实施例的示例OFDM接收机架构的逻辑分解的框图;
图7是IEEE 802.16m-08/003r1的图1,总体网络架构的示例;
图8是IEEE 802.16m-08/003r1的图2,总体网络架构中的中继站;
图9是IEEE 802.16m-08/003r1的图3,系统参考模型;
图10是IEEE 802.16m-08/003r1的图4,IEEE 802.16m协议结构;
图11是IEEE 802.16m-08/003r1的图5,IEEE 802.16m MS/BS数据平面处理流程;
图12是IEEE 802.16m-08/003r1的图6,IEEE 802.16m MS/BS控制平面处理流程;
图13是IEEE 802.16m-08/003r1的图7,用于支持多载波系统的通用协议架构;
图14是用于基站与订户台之间的无线通信的总体可用传输资源的图形示意;
图15是TDD系统中的示例帧的框图;
图16是FDD系统中的示例帧的框图;
图17是示例控制RU和控制瓦片(control tile)的框图;
图18A是示意了具有空导频信号的示例控制瓦片的框图;
图18B是示意了具有导频信号的示例控制瓦片的框图;
图19A是示意了用于DPSK的示例时间有向路径的框图;
图19B是示意了用于DPSK的示例频率有向路径的框图;
图20是RM编码细节的示例表;
图21是所选择的RM编码细节的示例表;以及
图22示出示意了各种可能检测方案的判定树。
在不同附图中使用相似参考标记来表示类似元件。
具体实施方式
参照附图,图1示出了对多个小区12内的无线通信进行控制的基站控制器(BSC)10,这些小区被对应的基站(BS)14所服务。在一些配置中,每个小区还被划分为多个扇区13或区域(未示出)。一般地,每个BS 14便于使用OFDM与订户台(SS)16进行通信,订户台(SS)16可以是能够与基站进行通信的任何实体,并可以包括移动和/或无线终端或固定终端,其处于与对应的BS 14相关联的小区12内。如果SS 16相对于BS 14移动,则该移动造成了信道条件的显著波动。如所示,BS 14和SS 16可以包括提供用于通信的空间分集的多个天线。在一些配置中,中继站15可以辅助BS 14与无线终端16之间的通信。可以将SS 16从任何小区12、扇区13、区域(未示出)、BS 14或中继15切换至另一小区12、扇区13、区域(未示出)、BS 14或中继15。在一些配置中,BS 14在回程网络11上彼此通信并与另一网络(如核心网或互联网,二者均未示出)进行通信。在一些配置中,不需要基站控制器10。
参照图2,示意了BS 14的示例。BS 14总体包括控制系统20、基带处理器22、传输电路(transmit circuitry)24、接收电路26、多个天线28和网络接口30。接收电路26从由SS 16(图3中示意)和中继站15(图4中示意)提供的一个或多个远程发射机接收承载信息的射频信号。低噪声放大器和滤波器(未示出)可以进行协作,以便放大和去除来自信号的宽带干扰以用于处理。然后,下转换和数字化电路(未示出)将滤波的接收信号下转换至中频或基带频率信号,然后将其数字化为一个或多个数字流。
基带处理器22对数字化的接收信号进行处理,以提取在接收信号中传达的信息或数据比特。典型地,该处理包括解调、解码和纠错操作。同样地,基带处理器22一般是在一个或多个数字信号处理器(DSP)或特定用途集成电路(ASIC)中实现的。然后,经由网络接口30在无线网络上发送接收信息,或者,直接地或在中继15的辅助下将接收信息传输至被BS 14所服务的另一SS 16。
在传输侧,基带处理器22在控制系统20的控制下从网络接口30接收数字化数据,并对数据进行编码以用于传输,该数字化数据可以表示语音、数据或控制信息。将编码的数据输出至传输电路24,此处,通过具有一个或多个期望传输频率的一个或多个载波信号来对其进行调制。功率放大器(未示出)将调制的载波信号放大至适于传输的电平,并通过匹配网络(未示出)将调制的载波信号传送至天线28。以下更详细地描述调制和处理细节。
参照图3,示意了订户台(SS)16的示例。例如,SS 16可以是移动台。与BS 14类似,SS 16将包括控制系统32、基带处理器34、传输电路36、接收电路38、多个天线40和用户接口电路42。接收电路38从一个或多个BS 14和中继15接收承载信息的射频信号。低噪声放大器和滤波器(未示出)可以进行协作,以便放大和去除来自信号的宽带干扰以用于处理。然后,下转换和数字化电路(未示出)将滤波的接收信号下转换至中频或基带频率信号,然后将其数字化为一个或多个数字流。
基带处理器34对数字化的接收信号进行处理,以提取在接收信号中传达的信息或数据比特。典型地,该处理包括解调、解码和纠错操作。基带处理器34一般是在一个或多个数字信号处理器(DSP)和特定用途集成电路(ASIC)中实现的。对于传输,基带处理器34从控制系统32接收数字化数据,该数字化数据可以表示语音、视频、数据或控制信息,它对其进行编码以用于传输。将编码的数据输出至传输电路36,此处,其被调制器使用来对在一个或多个期望传输频率处的一个或多个载波信号进行调制。功率放大器(未示出)将调制的载波信号放大至适于传输的电平,并通过匹配网络(未示出)将调制的载波信号传送至天线40。本领域技术人员可用的各种调制和处理技术用于直接地或经由中继站在SS与基站之间的信号传输。
在OFDM调制中,将传输频带划分为多个正交子载波。根据要传输的数字数据来对每个子载波进行调制。由于OFDM将传输频带划分为多个子载波,因此每载波的带宽减小并且每载波的调制时间增加。由于多个子载波被并行传输,因此数字数据或符号(稍后讨论)在任何给定子载波上的传输速率比使用单个载波时要低。
OFDM调制利用了对要传输的信息的快速傅里叶逆变换(IFFT)的执行。对于解调,对接收信号的快速傅里叶变换(FFT)的执行恢复了所传输的信息。实际上,IFFT和FFT分别由执行离散傅里叶逆变换(IDFT)和离散傅里叶变换(DFT)的数字信号处理提供。因此,OFDM调制的表征特征在于:针对传输信道内的多个频带生成了正交子载波。调制的信号是具有相对低传输速率且能够停留在其相应频带内的数字信号。单独子载波不是通过数字信号直接调制的。取而代之,所有子载波是通过IFFT处理来一次调制的。
在操作中,优选地,OFDM用于至少从BS 14至SS 16的下行链路传输。每个BS 14配备有“n”个发射天线28(n>=1),并且每个SS 16配备有“m”个接收天线40(m>=1)。特别地,相应天线可以用于使用适当双工器或开关进行接收和传输,并且仅为了清楚而如此标记。
当使用中继站15时,优选地,OFDM用于从BS 14至中继15以及从中继站15至SS 16的下行链路传输。
参照图4,示意了中继站15的示例。与BS 14和SS 16类似,中继站15将包括控制系统132、基带处理器134、传输电路136、接收电路138、多个天线130和中继电路142。中继电路142使中继14能够辅助在基站 16与SS 16之间的通信。接收电路138从一个或多个BS 14和SS 16接收承载信息的射频信号。低噪声放大器和滤波器(未示出)可以进行协作,以便放大和去除来自信号的宽带干扰以用于处理。然后,下转换和数字化电路(未示出)将滤波后的接收信号下转换至中频或基带频率信号,然后将其数字化为一个或多个数字流。
基带处理器134对数字化的接收信号进行处理,以提取在接收信号中传达的信息或数据比特。典型地,该处理包括解调、解码和纠错操作。基带处理器134一般是在一个或多个数字信号处理器(DSP)和特定用途集成电路(ASIC)中实现的。
对于传输,基带处理器134从控制系统132接收数字化数据,该数字化数据可以表示语音、视频、数据或控制信息,它对其进行编码以用于传输。将编码的数据输出至传输电路136,此处,其被调制器用来对在一个或多个期望传输频率处的一个或多个载波信号进行调制。功率放大器(未示出)将调制的载波信号放大至适于传输的电平,并通过匹配网络(未示出)将调制的载波信号传送至天线130。本领域技术人员可用的各种调制和处理技术用于直接地或间接经由中继站在SS与基站之间的信号传输,如上所述。
参照图5,将描述逻辑OFDM传输架构。最初,基站控制器10将要传输至各个SS 16的数据发送至BS 14,直接地或借助于中继站15。BS 14可以使用关于与SS相关联的信道质量的信息来调度用于传输的数据以及选择用于传输所调度的数据的合适编码和调制。信道质量是使用控制信号来发现的,如以下更详细描述。然而,一般来讲,用于每个SS 16的信道质量是信道幅度(或响应)在OFDM频带上变化的程度的函数。
使用数据加扰逻辑46,以减小与数据相关联的峰均功率比的方式,对作为比特流的所调度的数据44进行加扰。可以确定针对加扰数据的循环冗余校验(CRC),并使用CRC添加逻辑48将该CRC附加至加扰数据。接着,使用信道编码器逻辑50来执行信道编码,以有效地将冗余添加至数据,以便于SS 16处的恢复和纠错。再一次,用于特定SS 16的信道编码可以基于信道质量。在一些实施中,信道编码器逻辑50使用已知的Turbo编码技术。然后,通过速率匹配逻辑52对编码的数据进行处理,以补偿与编码相关联的数据扩张。
比特交织器逻辑54系统地对编码的数据中的比特重新排序,以最小化连续数据比特的丢失。通过映射逻辑56,根据所选择的调制方案,系统地将所得数据比特映射至对应的符号。例如,该调制方案可以是正交幅度调制(QAM)、正交相移键控(QPSK)或差分相移键控(DPSK)调制。对于传输数据,调制的程度可以是基于用于特定SS的信道质量来选择的。可以使用符号交织器逻辑58来系统地对符号重新排序,以便进一步加强所传输的信号对由频率选择性衰落而引起的周期性数据丢失的免疫性。
在这一点上,比特组已经被映射至表示幅度和相位星座图中的位置的符号。当期望空间分集时,然后符号块由空间-时间块码(STC)编码器逻辑60处理,空间-时间块码(STC)编码器逻辑60以使所传输的信号对干扰更有抵抗力且在SS 16处更容易解码的方式对符号进行修改。STC编码器逻辑60将对输入符号进行处理,并提供与BS 14的发射天线28的数目相对应的“n”个输出。如上关于图5所述的控制系统20和/或基带处理器22将提供映射控制信号以控制STC编码。在这一点上,假定“n”个输出的符号表示要传输的数据并能够被SS 16恢复。
对于本示例,假定BS 14具有两个天线28(n=2)并且STC编码器逻辑60提供两个输出符号流。因此,将由STC编码器逻辑60输出的符号流中的每一个发送至对应的IFFT处理器62,为了便于理解而单独地示意。本领域技术人员将认识到,可以使用一个或多个处理器,单独地或与这里描述的其他处理相结合地提供这种数字信号处理。优选地,IFFT处理器62对相应符号进行操作,以提供傅里叶逆变换。IFFT处理器62的输出在时域中提供符号。将时域符号分组为帧,前缀插入逻辑64将这些帧与前缀相关联。经由对应的数字上转换(DUC)和数模(D/A)转换电路66,在数字域中将所得信号中的每一个上转换至中频,并将其转换至模拟信号。然后,在期望RF频率处同时对所得的(模拟)信号进行调制,对其进行放大,并经由RF电路68和天线28对其进行传输。特别地,预期的SS 16已知的导频信号分散在子载波之间。SS 16可以使用导频信号进行信道估计。
现在参照图6,图6示意了SS 16直接从BS 14或在中继15辅助下对所传输的信号的接收。在所传输的信号到达SS 16的天线40中的每一个处时,对应的RF电路70对相应信号进行解调和放大。为了简明和清楚,详细描述并示意了两个接收路径中的仅一个。模数(A/D)转换器和下转换电路72对模拟信号进行数字化和下转换以进行数字处理。自动增益控制电路(AGC)74使用所得的数字化信号,基于接收信号电平,控制RF电路70中的放大器的增益。最初,将数字化信号提供给同步逻辑76,同步逻辑76包括粗同步逻辑78,粗同步逻辑78对多个OFDM符号进行缓冲并计算两个接续OFDM符号之间的自相关。与相关结果的最大值相对应的所得的时间索引确定细同步搜索窗口,细同步逻辑80使用该细同步搜索窗口,基于头部来确定精确的帧起始位置。细同步逻辑80的输出便于由帧对准逻辑84进行帧获取。适当的帧对准是重要的,从而后续FFT处理提供从时域至频域的准确转换。细同步算法基于由头部携带的接收导频信号与已知导频数据的本地拷贝之间的相关性。一旦进行帧对准获取,就利用前缀去除逻辑86来去除OFDM符号的前缀,并将所得的样本发送至频率偏移相关逻辑88,频率偏移相关逻辑88补偿由发射机和接收机中的未匹配的本地振荡器引起的系统频率偏移。优选地,同步逻辑76包括频率偏移和时钟估计逻辑82,其基于头部以帮助估计对所传输的信号的这种影响并将这些估计提供给纠正逻辑88以适当地处理OFDM符号。
在这一点上,使用FFT处理逻辑90将时域中的OFDM符号准备转换至频域。结果为频域符号,其被发送至处理逻辑92。处理逻辑92使用分散的导频提取逻辑94来提取分散的导频信号,使用信道估计逻辑96、基于所提取的导频信号来确定信道估计,并使用信道重构逻辑98来提供用于所有子载波的信道响应。为了确定用于子载波中的每一个的信道响应,导频信号实质上是以已知的模式在时间和频率上分散在整个OFDM子载波中的数据符号之间的多个导频符号。继续图6,处理逻辑将接收到的导频符号与在特定时刻处在特定子载波中预期的导频符号进行比较,以确定用于其中传输导频符号的子载波的信道响应。对结果进行内插,以估计其中未提供导频符号的大多数(如果不是所有的话)其余子载波的信道响应。实际和内插信道响应用于估计总体信道响应,该总体信道响应包括OFDM信道中的大多数(如果不是所有的话)子载波的信道响应。
将从每个接收路径的信道响应导出的频域符号和信道重构信息提供给STC解码器100,STC解码器100在这两个接收路径上提供STC解码,以恢复所传输的符号。信道重构信息将均衡信息提供给STC解码器100,该均衡信息足以在处理相应频域符号时去除传输信道的影响。
使用符号去交织器逻辑102来按顺序放回恢复符号,该符号去交织器逻辑102与发射机的符号交织器逻辑58相对应。然后,使用去映射逻辑104将去交织的符号解调或去映射为对应的比特流。然后,使用比特去交织器逻辑106来对比特进行去交织,比特去交织器逻辑106与发射机架构的比特交织器逻辑54相对应。然后,速率去匹配逻辑108对去交织的比特进行处理,并将其呈现给信道解码器逻辑110,以恢复最初加扰的数据和CRC校验和。因此,CRC逻辑112去除CRC校验和,以传统方式对加扰数据进行校验,并将其提供给解扰逻辑114以便使用已知的基站解扰码进行解扰,从而恢复原始传输的数据116。
与恢复数据116并行,确定包括对信道质量的指示的CQI信号或者至少足以在BS 14处导出信道质量的一些知识的信息,并将其传输至BS 14。以下将更详细地描述CQI信号的传输。如上所述,CQI可以是载波干扰比(CR)以及信道响应在OFDM频带中在各个子载波上变化的程度的函数。例如,可以将用于传输信息的OFDM频带中的每个子载波的信道增益相对于彼此进行比较,以确定信道增益在OFDM频带上变化的程度。尽管多种技术可用于测量变化的程度,但是一种技术用于计算用于传输数据的整个OFDM频带中的每个子载波的信道增益的标准偏差。在一些实施例中,中继站可以使用仅一个无线电、以时分的方式进行操作,或者可替换地,包括多个无线电。
图1至6提供了可以用于实现本申请的实施例的通信系统的一个具体示例。应当理解,可以利用具有与该具体示例不同但以与这里描述的实施例的实现一致的方式操作的架构的通信系统来实现本申请的实施例。
现在转至图7,示出了根据本发明的非限制性实施例的,示例网络参考模型,其为支持上述BS 14、SS 16和中继站(RS)15之间的无线通信的网络的逻辑表示。网络参考模型标识功能实体以及在这些功能实体之间实现互操作性的参考点。具体地,网络参考模型可以包括SS 16、接入服务网(ASN)和连接服务网(CSN)。
ASN可以被定义为提供对订户(如IEEE 802.16e/m订户)的无线电接入所需的网络功能的完整集合。ASN可以包括网络单元,例如一个或多个BS 14,和一个或多个ASN网关。ASN可以由多于一个CSN共享。ASN可以提供以下功能:
- 与SS 16的层1和层2连接;
- 向订户的归属网络服务提供商(H-NSP)传送针对订户会话的认证、授权和会话计费的AAA消息;
- 订户的优选NSP的网络发现和选择;
- 用于与SS 16建立层3(L3)连接的中继功能(例如IP地址分配);
- 无线电资源管理。
除上述功能外,对于便携式和移动环境,ASN还可以支持以下功能:
- ASN锚定移动性;
- CSN锚定移动性;
- 寻呼;
- ASN-CSN隧道传输(tunnelling)。
对于其部分,CSN可以被定义为给订户提供IP连接服务的网络功能的集合。CSN可以提供以下功能:
- 用户会话的MS IP地址和端点参数分配;
- AAA代理或服务器;
- 基于用户预订简档的策略和接纳控制;
- ASN-CSN隧道传输支持;
- 订户记账和运营商间结算;
- 用于漫游的CSN间隧道传输;
- ASN间移动性。
CSN可以提供例如以下服务:基于位置的服务、对等服务的连接、供应、授权和/或与IP多媒体服务的连接。CSN还可以包括例如以下网络单元:路由器、AAA代理/服务器、用户数据库和互工作的网关MS。在IEEE 802.16m的上下文中,CSN可以被部署为IEEE 802.16m NSP的一部分或现行(incumbent)的IEEE 802.16e NSP的一部分。
此外,RS 15可以被部署为提供改进的覆盖和/或容量。参照图8,能够支持传统RS的BS 14与“传统区域”中的传统RS进行通信。不需要BS 14在“16m区域”中提供传统协议支持。中继协议设计可以基于IEEE 802-16j的设计,尽管其可能与在“传统区域”中使用的IEEE 802-16j不同。
现在参照图9,示出了系统参考模型,其适用于SS 16和BS 14并包括各种功能块,这些功能块包括媒体接入控制(MAC)公共部分子层、会聚子层、安全性子层和物理(PHY)子层。
会聚子层执行:将通过CS SAP接收的外部网络数据映射至由MAC CPS通过MAC SAP接收的MAC SDU;对外部网络SDU进行分类;以及将其关联至MAC SFID和CID,有效载荷头部抑制/压缩(PHS)。
安全性子层执行认证和安全密钥交换以及加密。
物理层执行物理层协议和功能。
现在更详细地描述MAC公共部分子层。首先,将认识到,媒体接入控制(MAC)是面向连接的。即,为了映射至SS 16上的服务并将变化的QoS水平相关联,在“连接”的上下文中执行数据通信。具体地,当在系统中安装SS 16时,可以供应“服务流程”。在注册SS 16不久之后,将连接与这些服务流程相关联(每服务流程一个连接),以提供针对其请求带宽的参考。此外,当客户的服务需要改变时,可以建立新连接。连接定义了利用MAC的对等端会聚过程之间的映射以及服务流程。该服务流程定义了在该连接上交换的MAC协议数据单元(PDU)的QoS参数。因此,服务流程对带宽分配过程来说必不可少。具体地,SS 16基于每连接来请求上行链路带宽(隐式地标识服务流程)。响应于来自MS的每个连接请求,BS可以向MS许可带宽,作为许可的聚集。
还参照图10,将MAC公共部分子层(CPS)分类为无线电资源控制和管理(RRCM)功能和媒体接入控制(MAC)功能。
RRCM功能包括与无线电资源功能相关的多个功能块,例如:
- 无线电资源管理;
- 移动性管理;
- 网络进入管理(network entry management);
- 位置管理;
- 空闲模式管理;
- 安全性管理;
- 系统配置管理;
- MBS(多播和广播服务);
- 服务流程和连接管理;
- 中继功能;
- 自组织;
- 多载波。
无线电资源管理
无线电资源管理块基于业务负载来调整无线电网络参数,并且还包括负载控制(负载平衡)、接纳控制和干扰控制的功能。
移动性管理
移动性管理块支持与RAT内/RAT间的切换相关的功能。移动性管理块处理包括通告和测量的RAT内/RAT间网络拓扑获取,管理候选邻居目标BS/RS,并且还决定MS是否执行RAT内/RAT间切换操作。
网络进入管理
网络进入管理块负责初始化和接入过程。网络进入管理块可以生成在接入过程(即,测距、基本能力协商、注册等)期间需要的管理消息。
位置管理
位置管理块负责支持基于位置的服务(LBS)。位置管理块可以生成包括LBS信息的消息。
空闲模式管理
空闲模式管理块在空闲模式期间管理位置更新操作。空闲模式管理块控制空闲模式操作,并基于来自核心网侧的寻呼控制器的寻呼消息来生成寻呼通告消息。
安全性管理
安全性管理块负责用于安全通信的认证/授权和密钥管理。
系统配置管理
系统配置管理块管理系统配置参数以及传输至MS的系统参数和系统配置信息。
MBS(多播和广播服务)
MBS(多播广播服务)块控制与广播和/或多播服务相关联的管理消息和数据。
服务流程和连接管理
服务流程和连接管理块在接入/切换/服务流程创建过程期间分配“MS标识符”(或站标识符—STID)和“流程标识符”(FID)。以下将进一步讨论MS标识符和FID。
中继功能
中继功能块包括用于支持多跳中继机制的功能。这些功能包括维持BS与接入RS之间的中继路径的过程。
自组织
自组织块执行支持自配置和自优化机制的功能。该功能包括请求RS/MS报告自配置和自优化的测量并从RS/MS接收测量的过程。
多载波
多载波(MC)块使公共MAC实体能够控制跨越在多个频率信道上的PHY。该信道可以具有不同带宽(如5、10和20 MHz),处于邻接或非邻接的频带上。该信道可以具有相同或不同双工模式(如FDD、TDD或双向的混合)并仅对载波进行广播。对于邻接频率信道,在频域中对重叠的保护子载波进行对准,以便用于数据传输。
媒体接入控制(MAC)包括与物理层和链路控制相关的功能块,例如:
- PHY控制;
- 控制信令;
- 休眠模式管理;
- QoS;
- 调度和资源复用;
- ARQ;
- 分段/封装;
- MAC PDU形成;
- 多无线电共存;
- 数据转发;
- 干扰管理;
- BS间协调。
PHY控制
PHY控制块处理例如以下的PHY信令:测距、测量/反馈(CQI)和HRAQ ACK/NACK。基于CQI和HARQ ACK/NACK,PHY控制块估计MS可见的信道质量,并经由调整调制和编码方案(MCS)和/或功率电平来执行链路适配。在测距过程中,PHY控制块进行与功率调整、频率偏移和定时偏移估计的上行链路同步。
控制信令
控制信令块生成资源分配消息。
休眠模式管理
休眠模式管理块处理休眠模式操作。休眠模式管理块还可以生成与休眠操作相关的MAC信令,并可以与调度和资源复用块进行通信以便适当地根据休眠时段进行操作。
QoS
QoS块基于从服务流程和连接管理块输入的针对每个连接的QoS参数来处理QoS管理。
调度和资源复用
调度和资源复用块基于连接的性质来对分组进行调度和复用。为了反映连接的性质,调度和资源复用块从QoS块接收针对每个连接的QoS信息。
ARQ
ARQ块处理MAC ARQ功能。对于启用ARQ的连接,ARQ块将MAC SDU逻辑分割为ARQ块,并对每个逻辑ARQ块进行编号。ARQ块还可以生成诸如反馈消息(ACK/NACK信息)之类的ARQ管理消息。
分段/封装
分段/封装块基于来自调度和资源复用块的调度结果来执行分段或封装MSDU。
MAC PDU形成
MAC PDU形成块对MAC PDU进行构造,使得BS/MS可以将用户业务或管理消息传输至PHY信道中。MAC PDU形成块添加MAC头部并可以添加子载波。
多无线电共存
多无线电共存块执行支持相同移动台上并置的IEEE 802.16m和非IEEE 802.16m无线电的并行操作的功能。
数据转发
当在BS与MS之间的路径上存在RS时,数据转发块执行转发功能。数据转发块可以与诸如调度和资源复用块和MAC PDU形成块之类的其他块进行协作。
干扰管理
干扰管理块执行管理小区/扇区间干扰的功能。这些操作可以包括:
- MAC层操作;
- 经由MAC信令发送的干扰测量/评估报告;
- 通过调度和灵活频率重用而进行的干扰减轻;
- PHY层操作;
- 传输功率控制;
- 干扰随机化;
- 干扰消除;
- 干扰测量;
- Tx波束成形/预编码。
BS间协调
BS间协调块执行通过交换信息(例如干扰管理)对多个BS的动作进行协调的功能。该功能包括交换信息的过程,例如用于通过骨干信令和MS MAC消息接发来在BS之间的干扰管理。该信息可以包括干扰特性,如干扰测量结果等。
现在参照图11,图11示出了BS 14和SS 16处的用户业务数据流程和处理。虚线箭头示出了从网络层至物理层的用户业务数据流程,以及反之亦然。在传输侧,网络层分组由会聚子层、ARQ功能(如果存在的话)、分段/封装功能和MAC PDU形成功能处理,以形成要发送至物理层的一个或多个MAC PDU。在接收侧,物理层SDU由MAC PDU形成功能、分段/封装功能、ARQ功能(如果存在的话)和会聚子层功能处理,以形成网络层分组。实线箭头示出了CPS功能之间以及CPS与PHY之间与用户业务数据的处理相关的控制基元(control primitive)。
现在参照图12,图12示出了BS 16和MS 14处的CPS控制平面信令流程和处理。在传输侧,虚线箭头示出了从控制平面功能至数据平面功能的控制平面信令的流程以及由数据平面功能为了形成要用无线电(over the air)传输的对应MAC信令(如MAC管理消息、MAC头部/子头部)而对控制平面信令的处理。在接收侧,虚线箭头示出了数据平面功能对用无线电接收的MAC信令的处理和控制平面功能对对应的控制平面信令的接收。实线箭头示出了CPS功能之间以及CPS与PHY之间与控制平面信令的处理相关的控制基元。M_SAP/C_SAP和MAC功能块之间的实线箭头示出了去往/来自网络控制和管理系统(NCMS)的控制和管理基元。去往/来自M_SAP/C_SAP的基元定义了涉及网络的功能(如BS间干扰管理、RAT间/内移动性管理等)和与管理相关的功能(如位置管理、系统配置等)。
现在参照图13,图13示出了用于支持多载波系统的通用协议架构。公共MAC实体可以控制跨越在多个频率信道上的PHY。在一个载波上发送的一些MAC消息还可以适用于其他载波。该信道可以具有不同带宽(如5、10和20 MHz),处于邻接或非邻接的频带上。该信道可以具有不同双工模式(如FDD、TDD或双向的混合)并仅对载波进行广播。
公共MAC实体可以支持具有不同能力的MS 16同时存在,例如一次仅一个信道上的操作或者邻接或非邻接信道上的聚集。
使用特定调制方案,在BS 14与SS 16之间的无线介质上传输如其他数据那样的控制信号,其中,根据该特定调制方案,将数据转换为符号。以下将更详细地描述对控制消息的调制,但是现在,应当注意,符号是一次传输的最小信息量。根据所使用的调制方案,符号可以表示任何数目的比特,但是通常表示1和64比特之间,并且,在一些公共调制方案中,每个符号表示2个比特。
根据OFDM,将频谱划分为多个子载波。各个子载波用于传输各个符号。因此,子载波可以被视为承载数据的最小频率资源量。在时间方面,时间可以被视为被划分为传输单独符号所需的持续时间的时隙。这些符号时间(ST)可以被视为可承载数据的最小时间资源量。
不论所使用的调制方案如何,单独调制的符号是在单独子载波上发送的,并一般表示可在空中接口上发送的最小信息量。因此,如图14所示,在其上可传输信息的总体可用传输资源可以被表示二维矩阵1400,其中,一个维度表示频率(被示为轴1405)并包括每个子载波1415,并且另一维度表示时间(被视为轴1410)并包括ST 1420。同样地,可以通过符号将传输资源划分为子载波的块1425,其中,子载波表示频率资源,并且符号表示时间资源。这些块1425中的每一个表示能够传输一个单独符号的传输资源。
这里将使用该矩阵格式来示意针对各种目的和实体而对传输资源的分配。可以将传输描述为占据网格中的特定位置,例如帧内的特定区域(以下更详细描述)。然而,应当认识到,所描述和示意的网格内布置实质上是逻辑的并用于示意目的。针对这里描述的目的而使用的实际物理资源可能不是以与所示意或描述的方式相同的方式组织的。具体地,本领域技术人员将认识到,尽管这里可能将出于特定目的而分配的块被示为邻接的,但是根据映射,所分配的实际物理资源可能非邻接地分散在频谱上和时间上,例如以便利用频率和/或时间分集。
如本领域公知,可以针对不同目的和/或传输实体(例如BS 14或各个SS 16)而分配网格1400中示意的总体可用传输资源。将认识到,在基站端上进行对总体可用传输资源的各个部分的分配,并且将分配判定传送至SS 16。此外,尽管传输资源被示为在邻接块中分配,但是当传输资源被映射至实际物理资源时,它们可以被分散开以便利用频率和/或时间分集。
图15示意了OFDMA系统中的示例帧1500。在该示例中,帧1500被划分为子帧。更具体地,帧1500被划分为下行链路(DL)子帧1505和上行链路(UL)子帧1510。在所示的示例中,系统采用时分双工(TDD),从而不同时发送DL和UL传输,而是将DL和UL传输组织为使得它们占据不同的时间位置。因此,DL子帧1505和UL 子帧1510中的每一个占据不同且非重叠的时间段。
DL子帧1505包含DL突发1515,DL突发1515包含相应DL传输数据有效载荷。可以将DL突发1515中的DL传输数据中的每一个定向至不同SS 16,尽管也可以将多个突发定向至相同SS 16。
DL子帧1505还包括DL-MAP 1520部分,DL-MAP 1520部分定义了对DL信息的访问。DL-MAP 1520是媒体接入控制层(MAC)消息,定义了由订户台(SS)在下行链路(DL)上的时分复用和时分多址(TDMA)的突发起始时间。在DL-MAP 1520中所包含的信息当中,可以存在对DL子帧1505的内容位于物理传输资源当中何处的描述。对UL传输的控制属于BS,并且DL子帧还包括作为第一DL突发而包含的UL MAP 1525部分。
如所示,帧1505包括前导(preamble)1530,前导1530是在第一子帧1505中提供的。前导1530可以用于提供基站标识和选择、CIR测量、成帧和定时同步、频率同步以及信道估计。
在子帧内,可以将不同类型的控制消息指派给SS 16以用于传输。SS 16可以对这些控制消息进行组合和联合编码。利用不同的周期向SS 16指派用于上行链路控制的不同传输资源量。例如,SS 16可以每N个子帧接收X个上行链路控制传输资源以及每M个子帧接收Y个上行链路控制传输资源。如果周期N和M导致这两个间隔在相同子帧上出现,那么SS 16可以对进入X和Y的信息进行联合编码,或者对其进行分离编码。
UL子帧1510包括UL突发1540,UL突发1540包含相应UL传输数据有效载荷。每个UL突发1540可以源自不同SS 16,尽管也可以存在源自相同SS 16的多个UL突发。UL子帧还可以包括可针对基于竞争的带宽请求而使用的测距子信道。
应当理解,可以使用其他双工方案,例如频分双工(FDD)。图16示出了帧1600在FDD双工方案下的简化示意。如所示,在FDD下,DL和UL传输占据频率资源而不是时间资源的不同部分。
在无线传输系统(例如,这里描述的系统)中,控制信令对于实现传输数据的合适传输来说必要。控制消息不是指表示预期从一个用户传至另一用户的信息的实际传输信号,而是指为了允许或便于传输信号的传输而在两个通信的无线通信设备之间共享的其他信息。控制消息可以包括BS 14通过其指示SS 16进行特定操作(例如在特定资源上传输或者采用特定调制方案)的指令。控制消息还可以是更多信息/反馈类型信号。例如,可以将信道质量指示符(CQI)信号从SS 16发送至BS 14,SS 16提供与信道质量有关或相关的信息。控制消息还可以包括ACK/NACK消息、对其他信号的其他响应、或者甚至请求(例如带宽请求)。一般地,期望尽可能可靠地传输控制消息,由于所有传输数据的合适传输取决于控制消息接发的合适功能。另一方面,比特率趋向于针对控制消息较少关注的,由于控制消息可以表示相对小的数据量并且因为相反地重点在于健壮性。
除非另有指定,这里描述的控制消息和信令是指上行链路控制消息和信令,尽管本领域技术人员将在适用时认识到这里描述的概念对下行链路方向也适用。
一般地,控制消息可以具有多种大小。小消息(例如ACK或NACK)可以具有少至1或2个比特的比特长度。CQI和其他控制消息可以是中等大小的。它们可以具有多于2个且少于70个比特的比特长度,并且CQI可以具有3至18个比特附近的比特长度。一些控制消息更大,并可以具有多至70至80个或者更多个比特。应当注意,这里提供的小消息、中等消息和大消息的大小仅是示例性的。其他大小范围对于小消息、中等消息和大消息也是可能的。此外,尽管这里提供了三个消息大小范围,但是更少或更多范围也是可能的。例如,可以仅考虑小消息(例如1至2个比特)和大消息(例如3个或更多个比特),或者考虑小消息(例如1至3个比特)、中等消息(例如3至70个比特)、大消息(例如70至80个比特)和特大消息(超过80个比特)大小。将认识到,其他范围/划分也是可能的。
发送SS 16可以以多种方式确定控制消息的大小。例如,其可以简单地凭借已生成控制信号来得知控制信号的大小。可替换地,通过测量控制消息的大小或者推断其大小(例如基于控制消息的类型),其可以在生成了控制信号之后确定该控制信号的大小。例如,SS 16可以得知CQI消息始终具有特定大小或者始终处于特定大小范围内。此外,SS 16可以具有缺省模式,从而假定控制消息是特定大小的或处于特定大小范围内,并且,其可以确定要传输的控制消息的大小。
为了避免混乱,这里一般将使用不同术语来描述具有控制消息的形式的数据以及使用无线接口传送的其余数据。除非上下文另有暗示,这里使用的术语“控制消息数据”一般指示构成控制消息的数据,而这里使用的术语“传输数据”一般指示预期由某用户(例如软件或人)在无线介质上传送的非控制数据,并可以包括具有头部和有效载荷的数据分组。
信道质量指示符(CQI)信号是提供与信道质量有关的信息或可基于其而推断信道质量的一些知识的信息的信号。在CQI的示例中,SS可以向BS发送与SS相关联的一个或多个CQI,以向BS提供可基于其而推断(例如,如SS所感知的)信道质量的特定方面的信息。
可以针对控制消息的传送而分配控制信道。例如,可以在信道质量指示符信道(CQICH)中发送CQI。可以将控制信道分配给具体SS,或者可以分配控制信道以供多于一个SS使用。CQI信号可以在长度上有变化或具有固定长度,在任一种情况下,CQI信号都可以具有任何数目的比特,例如,CQI信号可以仅几个比特长。
肯定应答信号(ACK)是可以用于对已经进行某操作(例如传输)进行肯定应答或指示已经正确接收到某内容的信号。ACK信号可能非常短并且能够具有仅仅一个或两个比特。例如,当使用自动重传请求(ARQ)或混合自动重传请求(HARQ)方法时,可以使用ACK信号。在ARQ下,原始发射机将原始传输传输至接收者。如果接收者正确接收到原始传输,则接收者使用ACK信号对其进行肯定应答。原始发射机等待肯定应答的接收,并且,如果发生超时,即,如果在指定时间段内未接收到肯定应答,则原始发射机可以采取其他步骤以确保原始传输得以合适地传输。例如,在超时的情况下,原始发射机可以重新发送原始传输。在ARQ中,可以将检错(ED)比特添加至原始传输,以使接收者能够确定在原始传输中是否存在差错。如果发现差错,则可以将否定应答(NACK)信号返回给原始发射机,指示并未合适地接收到原始传输。在HARQ下,可以有时或通常将前向纠错(FEC)比特与ED比特一起添加至原始传输,或者将FEC比特添加至原始传输而不添加ED比特,使得如果在其传输期间出现差错,则接收者可以试图重构原始传输。不必将FEC比特添加至每个单独传输。
快速反馈一般指示时间敏感的控制消息。快速反馈消息可以是需要快速响应的物理层相关消息。典型地,它们是相对短(在一些示例中,每时隙可以存在3至6个这种消息)并且一般被指派有其自身的传输资源(例如时隙)。
传输资源的块1425可以是以各种方式组织的。图17示出了在控制消息的传输中使用的特定块1425的示例组织,在这种情况下,UL控制消息被组织到称作控制瓦片1705的瓦片中。控制瓦片1705可以具有多个尺寸中的任一个,然而,这里示出了3个ST的6个子载波的大小(对于总共18个块1425),这将完全适合于这里提出的编码和调制方案。如所示,如果使用导频,则针对导频信号预留每个控制瓦片1705的两个相对的角中的每一个上的块1425,或者如果不使用导频,则针对空信号预留该块1425。(尽管存在“空”信号,但是在这种情况下认为在控制瓦片1705中未使用/提供导频信号。)其他块1425可以用于传输控制消息数据。同样地,可以在每个瓦片上传输至多16个符号(6×3个块–2个导频信号)。
控制瓦片1705不必在每个子帧中具有恒定位置。它们可以在子帧内跳跃。控制瓦片1705可以从一个子帧到下一个子帧改变频率和/或时间位置,使得它们并不始终出现在相同位置处。同样地,如果可用传输资源的特定位置受到有害影响,则控制瓦片1705将不会在每个子帧处遭受这些有害影响。
还如图17所示,可以将控制瓦片1705组织为这里称作控制资源单元(RU)1710的资源单元。控制RU 1710是针对上行链路控制消息传输而分配的。如所示,每控制RU 1710可以存在6个控制瓦片1705,其中,每个控制RU 1710具有6个ST的18个子载波尺寸。控制RU 1710可以由所有SS 16在扇区中共享,并可以针对分集而分布在例如频率和/或时间中。
可以在控制瓦片1705上传输控制消息,但是,该控制消息可以占用多于一个控制瓦片1705。为此,分配了包含多个控制瓦片1705的控制信道。例如,控制信道可以由2 、4、6或8个瓦片构成,这些瓦片可以分布在不同控制RU 1710上。该分布可以造成更大的时间/频率分集。源自SS 16的控制消息可以被分配有一个匹配控制信道,使得编码和调制的控制消息装入(fit into)控制信道内。例如,可以在可由例如4个瓦片构成的CQICH信道中传输CQI信号。这对于上述中等大小的控制消息可以尤其适用,尽管其他大小的控制消息也可以被分配有匹配控制信道。那么,所分配的控制信道的大小将取决于控制消息的比特长度以及编码方案和速率。以下进一步更详细地讨论控制消息的编码和调制。
应当理解,不是所有的控制消息都需要在单独相应控制信道上发送。可以将小控制消息(例如1或2比特ACK/NACK消息)从多个SS 16复用在一起到相同控制瓦片1705上。另一方面,可以使用除上述控制信道/控制瓦片1705/控制RU 1710外的传输资源来传输大控制消息。例如,可以将大控制消息与用户数据/传输数据一起传输。
用于传输控制消息的总体传输资源量取决于控制消息的比特长度,还取决于对其进行编码的编码方案。
可在每个瓦片中传输的比特的数目取决于所使用的调制方案,由于这对瓦片中的每个块1425中的每个符号所表示的比特的数目有影响。将数据映射至符号的方式取决于所利用的调制方案。在相移键控(PSK)中,符号通常被表示为对参考信号给予的特定相移。在PSK的一个示例——正交相移键控(QPSK)中,四个符号通常被表示为星座图中表示对参考信号给予的不同相移的四个点。由于存在四个可能的符号,因此每个符号表示两个数据比特。相比之下,二进制相移键控(BPSK)将符号表示为两个可能相移中的仅一个,并且因此,每个符号表示单个比特(两种可能性之一)。可以通过提供具有更多个点(表示不同相移和幅度)的星座图来实现更高阶PSK,然而,随着星座图中的点的数目增加,差错率趋向于也增加。诸如更高阶正交幅度调制(QAM)之类的调制趋向于被使用提供更多数目的可能符号。例如,在高质量信道上,可以使用提供64个不同符号的64-QAM,其中,每个符号表示6个比特。
因此,将认识到,可在一个控制瓦片1705中传输的比特的数目取决于针对控制瓦片1705中的传输数据而使用的16个块1425中的每一个所表示的比特的数目。例如,如果使用BPSK,则每个符号表示一个比特,并且在瓦片中可以承载总共16个比特。另一方面,如果使用QPSK,则每个符号表示2个比特,并且因此可以在瓦片上传输32个那样多的数据比特。
在常规PSK中,符号一般被表示为特定相移值。例如,在QPSK中,“11”可以被表示为45度相移,“01”可以被表示为135度相移,“00”可以被表示为225度相移,“10”可以被表示为315度相移。然而,通信信道中的影响可以导致星座图随时间旋转。同样地,通常针对常规PSK使用提供参考相位的导频信号。
为了最小化潜在差错,可以针对PSK方法使用格雷码(gray coding),从而相邻符号表示仅一个比特不同的值。假定差错更可能导致符号被误读为在星座图中附近处而不是远处的另一符号,那么格雷映射减少由这种差错造成的误比特的数目。
作为示例,如果使用QPSK来对编码的控制消息进行调制,则将每两个编码比特映射至一个QPSK符号(使用格雷映射),并将16个QPSK符号映射至一个控制瓦片1705。
差分相移键控(DPSK)通过将符号定义为在相位上改变而不是特定相位,克服了星座图旋转的问题。因此,当前相位以特定角度值的增大或减小可以表示特定符号。因此,如果通信信道中的影响导致信号的相位随时间逐渐移位,那么在信号的时间帧内该移位比指示符号的移位明显更小的情况下,这可能不会影响符号检测。即使影响导致信号瞬时显著移位,这将仅造成单独符号被误读,由于不论前一相位是什么,下一符号将被表示为在相位上从前一相位的特定改变。
这里的术语“前一”相位并不意在必须按时间顺序(chronological)。即,可以随时间或频率或者这两者实现DPSK在相位上的改变。图19A和19B示意了两个示例。箭头表示以下路径:沿该路径,每个块1425承载由该块与前一个块之间沿箭头的路径的相位差定义的符号。在图19A中,时间定向的DPSK,调制相位差首先穿过时间障碍(barrier),而在图19B中,频率定向的DPSK,调制相位差首先穿过频率子载波。
作为DPSK调制的示例,如果pi是QPSK符号,则如公式(1)所示定义QPSK符号zi
Figure 64385DEST_PATH_IMAGE001
这里,z0是在该调制方案中发射机和接收机均已知的参考符号。
图18A示出了包括两个导频信号1805的控制瓦片1705,如上所述。如果要使用非相干检测来检测在控制瓦片1705上传输的控制消息,则可以省略两个导频信号并利用空信号1810替换这两个导频信号,如图18B所示。空信号1810表示根本未驱动的子载波。由于未针对导频子载波使用功率(通常给该导频子载波提供甚至比其他子载波更多的功率),因此可用于控制瓦片的总功率可以唯一分散在块1425控制消息符号当中,从而允许与使用导频信号的情况相比针对传输控制消息符号的资源的更大信号功率。
在调制之前,对控制消息进行编码以针对检错和/或纠错添加冗余。可以针对控制消息的子集或所有控制消息使用单独编码方案。然而,在该示例中,基于要传输的控制消息的大小来选择特定编码方案。具体地,可以使用扩频序列来对小控制消息(例如1或2比特ACK/NACK消息)进行码分复用(CDM)。针对扩频序列存在多个选项,包括DFT扩频、沃尔什码和CAZAC。可以针对所有小控制消息使用单独选项,或者,判定逻辑可以基于情形和/或要传输的数据和/或传输资源来选择特定选项。
利用CDM,可以在相同传输资源上传输多个小控制消息。具体地,可以在相同控制瓦片或控制RU上传输多个小控制消息。对于所添加的鲁棒性,可以使用重复,从而多次传输所传输的数据。重复可以是基于瓦片的而不是逐比特的,使得整个瓦片重复而不是各个比特重复。
码分复用的小控制消息可以源自不同SS 16。因此,多个用户可以使用相同的共享资源,例如相同控制瓦片170或控制RU 1710。可替换地,共享可以限于源自相同SS 16的控制消息,并且,使用共享传输资源(例如控制瓦片1705)的码分复用的信号可以全部源自相同SS 16。
对于中等控制消息(例如具有小于70个比特的控制消息或者具有3和18个比特之间的控制消息),可以使用另一方案。这些控制消息(其可以是例如CQI消息)可以是使用块码编码方案(例如Reed-Muller(RM)编码)来编码的。RM编码受益于低复杂度,并具有快速解码算法。尽管可以利用快速解码算法,但是应当注意,可以使用任何合适的解码算法。RM编码对于具有小于32个比特的块长度的小至中等消息来说最优。这里所使用的术语码字是指编码的消息,并且块长度是指由编码方案生成的码字的比特长度。术语块长度与表示用于传输一个符号的传输资源的块1425不相关。
对于给定的RM码,块长度被表示为n,并且可编码的最大比特数被表示为k。一般地,n将大于k。同样地,对于给定的RM码,不是n个比特的所有组合都表示有效码字,这是由于不是n个比特的所有组合都可能已经被具有k个比特输入的RM码生成。以不同方式声明,存在k个1和0的2k个不同可能串,这些可能的串在被编码时产生2k个不同的可能有效码字。然而,存在n个1和0的2n个不同可能串,并且2n>2k,因此,得出结论:n个1和0的特定组合不能是k比特输入的编码的结果,并且从而不是有效的码字,这是由于它们并不源自它们可能并未由RM码生成。
所有有效码字的集合可以被称作码本,并被表示为P。来自码本P的各个码字被表示为p。对于通过控制信道(如上所述,其可以由多个控制瓦片组成)而传输的控制消息,可以说,p=[pij],其中,pij表示瓦片i的块1425 j处的一个QPSK符号,其中,i=1, …, i(i是控制信道中的瓦片的数目,例如2、4、6或8)且j=1, …, 16(由于在这里使用的示例瓦片中存在16个块1425)。
当对消息进行编码时,一般期望产生具有高最小汉明距离的编码块。汉明距离是指必须反转(flip)以从一个有效码字至与不同编码消息相对应的另一编码块的比特的数目。最小汉明距离(这里表示为dmin)是指有效码字集合的所有汉明距离的最小值。例如,对于由两个码字“000000”和“111111”组成的码本,最小汉明距离是6,这是由于需要反转一个有效码的所有6个比特以获得另一有效码。然而,如果要在我们码本中添加码字“001111”,最小汉明距离将降至2,这是由于存在一个有效码字,其中仅需要反转2个比特以获得另一有效码字(具体地,反转“001111”的前两个比特,给出另一有效码字“1111”)。
重复涉及故意地重复所传输的比特以提高传输的可靠性。重复通常是基于逐比特而进行的。例如,三次重复的字“101”可能变为“111000111”。在本示例中,重复是基于瓦片的,这意味着重复整个瓦片。可以完整无缺地重复该瓦片,使得重复瓦片具有与它们作为其重复的原始瓦片相同的内容。一般地,R次重复以因子R增大dmin。因此,如果采用4次重复R,则以最小汉明距离dmin 为8为特征的码本P将具有dmin 为32。
给定的RM码是作为RM(m, r)而给出的,其中,m和r是RM码的参数。参数m确定了产生编码的块长度n,如公式(2)和(3)所示给出m与n之间的关系:
Figure 647813DEST_PATH_IMAGE002
参数r是码阶数。例如,具有阶数r=0的RM码RM(m, 0)仅是具有重复2m次的数据的重复码(k=1)。具有阶数r=m-1的RM码提供了奇偶校验比特。R(m, m-2)给出了汉明码。
可利用给定RM码编码的比特k的最大数目由公式(4)定义:
Figure 835212DEST_PATH_IMAGE003
值k也是可使用特定RM码编码的最大控制消息(在比特长度上)。将认识到,参数m和r定义了可以由特定码编码的控制消息的最大长度。因此,针对控制消息使用的特定码可以是部分地基于要编码的控制消息的大小来选择的。
转回到图17,如果与QPSK或DPSK(每符号两个比特)一起使用RM(6, 1)(这意味着n=64;k=7)且R=1,则所示的两个控制瓦片1705可以在编码之前保存7比特长的一个控制消息。编码的消息采取精确装入两个控制瓦片1705所包含的32块1425的64比特码字的形式。
与RM码RM(m, r)相对应的码本P的最小汉明距离dmin取决于参数m和r。其由公式(5)给出:
Figure 820486DEST_PATH_IMAGE004
记住,重复的存在影响了汉明距离,那么得到由公式(6)定义的总体汉明距离:
Figure 130244DEST_PATH_IMAGE005
如果在一个码字的传输中出现dmin比特差错,则可能的情况是:所接收的数据码字将与另一码字精确对应。因此,差错的存在可能未被接收机检测到,其中,看来好像可能完全接收到不正确的差错。另一方面,保证任何更少比特差错未得到与有效码字相对应的接收码字。因此,对于小于或精确为dmin-1比特的任何数目的比特差错,可以检测到差错的存在。
当接收到包含差错的码字时,接收机(例如BS 14)可以选择丢弃该码字,或者接收机可以选择将该码字解译为最接近的有效码字。在后一种情况下,每当与正确码字相比,比特差错的数目并未导致接收码字更接近于与另一码字相似时,接收机都将正确地解译控制消息。换言之,将正确解译具有小于(dmin/2)–1个比特差错的任何接收码字,从而实质上纠正了其中的比特差错。BS还可以选择不以这种方式纠正太接近于两个有效码字之间的中点的接收码字,即,似乎接近于dmin/2个差错的接收码字。
给定RM码的码率是作为编码的比特(其在此将假定为k)与块长度n之比而给出的。重复增大了汉明距离和可靠性,但减小了码率。如果存在R次重复,则以因子R减小了码率。因此,总体码率可以由公式(7)定义:
Figure 138652DEST_PATH_IMAGE006
编码细节可以指代与特定编码相关的明细。例如,用于编码的RM码自身将被认为是编码细节,对码进行定义的参数也是。其他编码细节包括重复次数以及的确影响编码过程的最终结果的任何内容。
选择编码细节的方式可以进行如下:挑选特定阶数或阶数范围的第一RM码。在该示例中,将仅选择阶数r=1或2的RM码。然后,挑选具有提供合理或期望码长度n的参数的码。期望码阶数和期望码长度(或者与期望码长度相对应的m个值)可以被视为第一和第二(或者反之亦然)选择准则,可以使用这两个准则中的仅一个。在该示例中,第一和第二选择准则定义了RM码的参数。可以部分或全部基于瓦片大小和子信道大小来选择期望码长度n。例如,如果16个传输块1425的2、4、6和8个瓦片的子信道中的每一个可用,以及如果使用QPSK(每传输块1425有2个比特),则可以选择参数m,以便使编码的数据装入64个比特(2个瓦片)、128个比特(4个瓦片)、192个比特(6个瓦片)或256个比特(8个瓦片)。然而,记住,可以使用重复,那么可以将块长度选择为以某重复因子R小于这些比特数。然后,可以通过总体汉明距离来对这些码进行分类。
图20示出了表示如上所述选择的RM码当中的每行上的不同RM码的表2000。对于每个RM码,表2000列出了与每个码相关联的特性和参数的值。如可看到的,码阶数r仅被设置为1和2,而值m在得到16与256之间的块长度n的值之间变化。除了定义RM码的r和m的值以外,R的不同值(即,不同的重复次数)也在表中示出。k、n、k/n的值、汉明距离、总体码率、总体汉明距离和所需瓦片的数目可以使用上述公式和关系而导出。通过总体汉明距离来对表2000中的行进行分组,并且没有重复以汉明距离的升序在总体汉明距离的每个组内对这些行进行排列。
可以基于汉明距离,从表2000中列出的所选择的RM码进行进一步选择。这表示第三选择准则。如在该示例中所示,对于每个总体汉明距离,选择由最高各个汉明距离(即,在没有重复的情况下最小汉明距离所具有的值)表征的RM码。在表2000中,这些所选择的RM码2005被示为装入框中。
图21是与表2000类似但仅去除了所选择的RM码2005的RM码的简化表2100。这些所选择的RM码2005可以用于对控制瓦片1705上的控制消息数据进行编码。可以利用不同调制和检测方案来评估简化表2100中所选择的RM码2005,以选择将要用于传输的具体RM码为目的。可替换地或附加地,要编码的控制消息或者可用资源的比特大小(例如,可用控制信道或可用控制RU 1710中的控制瓦片1705的数目)可以通知对要使用所选择的RM码2005中的哪个或哪些的判定。此外,当选择编码时,还可以考虑所使用的检测方案。例如,选择可以考虑检测是相干的还是非相干的。
在特定情况下,轻微调整将是必要的,以便调和要传输的控制数据和/或可用资源以及可用RM码的k和n的值的大小的轻微差异。这些调整可以使用RM子码或打孔码字而进行。
当要传输的控制(或其他)数据的比特小于k(可处理所使用的RM码的比特数)时,可以使用RM子码。在这种情况下,可能期望不使用n个比特的整个码字;而是它可以被修改为使用更少比特。假定要对x个比特进行编码,并且对于所使用的RM码,x<k。选择RM码的码本P中的2k个有效码字的子集。具体地,选择2x个码字,一个码字针对x比特的每个可能串。选择2x个码字的子集,例如以便最大化子集中的码字之间的汉明距离。可以使用进行这种选择的任何方式,例如,对所有可能的子集进行穷举搜索将产生对码字的最优选择,使得子集具有最高可能最小汉明距离。传输的接收机知道可能的码字。
可以以任何合适的方式使接收机知道可能的码字。例如,BS 14可以使用控制信令将所选择的码字传送至SS 16。可替换地,其他提示可以向SS 16指示使用哪些码字,或者可以向SS 16指示如何确定使用哪些码字。例如,可以以任何合适的方式使SS 16知道码字的子集的大小,并且然后SS 16可以继续执行与在发送侧进行的相同的过程,以确定哪些码字处于子集中。可替换地,仍然可能已经在较早的时刻处就码字的特定子集达成一致(例如,对于不同大小的子集),或者SS 16自身可以选择子集中要使用的码字并在一个或多个控制消息中将它们提供给BS 14。
使用RM子码可以简化解码,这是由于可以使用更少的可能码字,并且在任何情况下都改进了最小汉明距离,从而得到更可靠的传输。然而,RM子码通过将其降低一点影响了码率,这是由于编码比特与码字比特之比更低(x/n低于k/n)。
当块大小n对于可用带宽来说太高时,使用打孔。在这种情况下,目标是:减小码字的大小,从而提高码率并稍微降低传输的可靠性。实质上,在每个码字当中对一些比特进行“打孔”(去除)。这具有减小码字长度的效果,但是其还减小了冗余。汉明距离也很可能下降,这是由于每个码字中的比特越少,将需要更少的比特差错以从一个有效码字达到另一有效码字。可以使用对码字进行打孔的任何方式,然而,将认识到,可以根据一些优化来选择使用模式比特打孔,以便最小化汉明距离的减小。例如,对所有模式的穷举搜索可以揭示哪一个模式产生最佳结果。将注意到,在一些情况下,可以决定使用全码字长度以利用最快解码算法。
使用RM子编码和打孔,可以使控制(或其他)消息适于使用未理想地适合于(在关联的k和n值的方面)控制(或其他)消息和可用传输资源的长度的RM码进行编码。相对小数目的RM码(例如在简化表2100中列出的所选择的RM码2005)或者甚至单独RM码可以用于多种不同情形。在其中多个RM码可用的情况下,可以使用最佳匹配,并可以使用由RM子编码和/或打孔进行的适配来使该码适于实际情形。
当消息长度改变时,使用RM子编码或打孔进行的适配可以是特别有用的。控制消息具有预定义的类型或格式。它们包含指示消息中包含的内容的消息类型字段。SS 16可以通过改变消息字段类型来动态地改变快速反馈消息的内容。这可招致消息长度的小改变。可以使用上述方法来处理这种小改变。
在Reed-Muller编码的示例中,针对WiMax的CQICH信道提出了具有3次重复的RM(5, 1)。在这种情况下,m=5,r=1,R=3。这提供了最小汉明距离48,转换为0.5至1 dB信噪比(SNR)增益。为此,每码字使用两个PUSC瓦片,对于QPSK调制,总共16个数据音(data tone)或32个比特。利用三次重复,使用6个PUSC瓦片的一个时隙。
现在将在UMTS的上下文中提供Reed-Muller编码的示例。在该示例中,使用RM(6, 2)来对传输格式组合指示符(TFCI)的6至10个比特进行编码。然而,使用了RM子码将码字的数目减少至64个比特(26=64)的10个码字。此外,对子码进行打孔以具有48个比特的块大小。对于3至5比特TFCI,可以将RM(5, 1)与子码一起使用,以将码字的数目减少至5。此外,对减少的码字进行打孔,以实现24个比特的块大小。对于1或2比特长的消息,使用重复码。
将在LTE的上下文中提供另一示例,其中,RM码用于信道质量信息反馈,其为长度大于2个比特的消息。在该示例中,产生长度为14的32个码字的子码(从RM(5, 2)导出)用于在PUSCH中传输的CQI/PMI。然后,对子码进行打孔以实现块大小20。
在针对中等大小的控制消息进行复用的方面,可以基于控制瓦片,采用频分复用。
现在将中等控制消息放在一边,可以以不同的方式处理更大的控制消息,例如在长度上具有70至80个比特或更多的控制消息。例如,在编码方面,已经声明,Reed-Muller码对于小至中等消息大小来说是最优信道编码选项。然而,对于更大控制消息,卷积码或其他编码方案可以是更好的选项。在该示例中,对编码方案的选择可以至少部分地基于控制(或其他所传输的)消息长度。不是占据由控制瓦片1705组成的具体控制信道,而是可以例如与对传输数据进行传输相同的方式,将大分组控制消息作为数据业务进行传输。还可以通过请求附加资源来处理大信号。例如,可以发出具体带宽请求以传送大控制消息。
如果控制资源被指派给SS 16,但SS 16必须发送对于所指派的控制资源量来说太长的控制消息,那么在已经向MS指派传输数据的传输资源的情况下,MS可以发送具有传输数据的长控制消息。例如,可以以具有头部且不具有用户数据有效载荷的MAC层协议数据单元的形式发送控制消息。可替换地,在上述情形中,SS 16可以选择包括针对附加控制资源的请求的快速反馈消息。这可以导致针对单独传输指派固定数目的资源。在又另一可替换方案中,SS 16还可以发送除其之外的控制信令,对其来说SS16具有通过选择包含正常带宽请求的消息类型而指派的资源。在这种情况下,SS 16可以指示所需的传输资源的量。
现在转至检测侧,不同的检测方案是可能的。信号和导频设计可以取决于所使用的检测方案。具体地,所使用的特定检测方案可以影响误比特率(BER),并且从而影响用于实现控制信号的必要健壮性的编码/调制的最佳选择。这些可以被分类为两个宽的类:序列检测和符号级检测。
在序列检测中,基于每个(例如QPSK)符号的概率、权重和/或值来对接收到的符号序列执行软检测。序列检测需要接收机知道有效码字的整个集合。例如,接收机可以在所有码字上进行穷举搜索。在一个示例中,针对每个接收符号指派权重,并且使用该权重,利用似然方法找到最佳匹配。序列检测可以涉及相位估计,对其来说,接收机必须能够估计相位以便了解给定的匹配有多好。确定已接收到什么码字可以涉及:查看信号的相位(例如在每个ST处),并应用似然逻辑以确定接收到什么码字。序列检测在物理(PHY)级上进行,并提供了物理级检错。同样地,不需要代数检错。
在符号级检测中,逐符号地进行解调,并且可以不考虑组成码字的其他符号对每个符号进行解调。对于每个符号,关于已经接收到什么符号进行判定。为此,不需要能够估计相位,仅需要接收机能够关于其已接收到哪个符号进行判定。一旦信号已经被解调并且现在具有数字形式,就在数字域中进行代数(例如Reed-Muller)解码。检错和纠错(如果适用的话)都是以代数方式应用的。对于该方案,接收机不必具有码字集合。
一般来讲,还可以将检测分为两类:相干和非相干检测。在相干检测中,使用导频信号来实现或便于导出信道估计。具有良好信道估计质量的相干检测对于高SNR下高码率可以是良好选项。
在非相干检测中,存在两个选项:导频辅助和非导频辅助。在非导频辅助非相干检测中,可以传输空导频以代替导频信号。如以上参照图18B所述,利用空信号替换导频信号可以使更多功率留下可用于瓦片中的其他块1425,并且因此,可以针对增加的检测的这些块增强数据音功率。利用非相干方法,可能不需要信道估计。非相干检测对于低码率和低SNR来说可以是良好的选项。导频辅助非相干检测是利用导频信号导出甚至更精确检测的非相干检测方法。
在使用上述控制瓦片而与两个导频一起发送的QPSK信号的相干序列检测的示例中,根据公式(8)来导出所估计的码字:
Figure 192058DEST_PATH_IMAGE007
这里,yijk表示接收天线数目k下的接收符号。接收机可以包含1、2或4个接收天线,例如p表示码本,表示接收符号。其他输入
Figure 450181DEST_PATH_IMAGE009
表示发射天线与接收机的第k个接收天线之间针对瓦片i的数据音j而估计的信道。该信道是基于在接收机处接收到的每个瓦片1705上的两个导频信号1805来估计的。在一个示例中,可以在控制瓦片上对两个导频信号进行求平均。如可看到的,由于公式(7)中存在pij,该序列检测方法需要码本P的知识。
利用上述相干序列检测方案,可以根据公式(9)来定义检错:
Figure 742622DEST_PATH_IMAGE010
这里,Th是阈值,如果超过该阈值,则认为在检测到的码字中检测到差错。如果未超过该阈值并且上述不等式成立,则认为检测到的码字有效。
还可以非相干地执行使用上述控制瓦片而与两个导频一起发送的QPSK信号的序列检测。如上所述并且从以下公式中清楚可见,根据该方案,不需要信道估计。对非相干(无导频)信号检测进行定义的公式(10)不包括信道估计输入:
Figure 537403DEST_PATH_IMAGE011
利用导频辅助非相干序列检测,可以使用从导频信号导出的信息来导出甚至更精确的检测,如公式(11)所示,其中,tim表示瓦片i的导频m。
Figure 231690DEST_PATH_IMAGE012
在这里示出的无导频和导频辅助非相干序列检测方案中,需要码本的知识。
对于这里描述的非相干检测,根据公式(12)来定义检错:
Figure 883251DEST_PATH_IMAGE013
这里,再一次,Th是阈值,如果超过该阈值,则认为在检测到的码字中检测到差错。如果未超过该阈值并且上述不等式成立,则认为检测到的码字有效。
至此,已描述的检测方案假定了QPSK解调。如果要使用DPSK解调,则不同的公式将适用,这是由于符号不是以相同方式解调的。作为开始,DPSK解调采用差分相位检测。利用差分相位检测,如果yi是与DPSK符号zi相对应的接收符号,则:
在差分相位检测之后,可以进行序列检测或符号级检测。如果采用序列检测,则根据公式(14)来导出码字:
Figure 261460DEST_PATH_IMAGE015
通过在归一化相关性上设置阈值,另外利用该检测器检错也是可能的。
另一方面,如果采用符号级检测,则必须执行第一去重复(derepetition)阶段。去重复利用最大比合并(MRC),从而将复制的符号相加在一起。例如,如果
Figure 747936DEST_PATH_IMAGE016
Figure 835977DEST_PATH_IMAGE017
是相同符号的两个复制,则将它们相加在一起:
Figure 40694DEST_PATH_IMAGE018
在MRC之后,关于它们表示什么符号针对每个符号进行硬判定。因此,将每个复符号去映射为2个二进制比特。二进制比特形成接收到的二进制字c=(c1,c2, …)。然后,应用RM解码。然后,将c解码为信息比特b,并且,如果检测到的差错的权重超过给定阈值,则认为b无效并且检测到差错。
图22示意了对将要使用哪个检测方案的确定进行支配的判定树2200。
首先,在根2205处,使用编码方案来对要传输的数据进行编码。在这种情况下,编码方案是如上所述的RM编码。分支2210和2215分别示意了是使用DPSK还是使用QPSK来对编码的数据进行调制。
以分支2210开始,就参考符号达成一致,或者传输(调用z0)和差分解调的两侧已知参考符号,该差分解调利用参考符号在接收机端进行。在差分解调之后,存在两个可能的分支。在分支2220之后,接收机以上述方式执行序列检测,并且接着进行纠错/检错。
如果在采用差分解调分支2225之后,这意味着将进行符号级检测,如上所述。在如上所述的符号级检测之前,首先使用MRC来承担去重复,然后紧接着进行实际符号级检测。然后对由检测引起的逻辑数据进行RM解码。
返回至根,如果已经使用QPSK来对编码的消息进行调制(分支2215),则两种可能性可以对所产生的信号成立:存在导频信号或者替代地存在空信号。如果存在空信号(分支2230),则如上所述必须进行无导频非相干序列检测。另一方面,如果存在导频信号(分支2235),则通过忽略导频信号,仍然可以执行无导频非相干序列检测(分支2240)。另一方面,信号的存在打开了以上述方式执行导频辅助非相干序列检测的可能性。这被示意为分支2545。分支2250示意了如上所述使用导频信号执行相干序列检测以估计信道的选项。最后,在判定分支2255中示出,还可以通过在逻辑恢复数据上采用RM解码来执行符号级检测,而不是物理级检测。为此,必须进行去重复/MRC合并,并且如前所述通过硬判定来通知符号级检测。最后,对检测到的硬判定逻辑符号进行RM解码。
可以针对上行链路控制信号的传输采用多个开环MIMO方案。这些方案可以包括:在使用非相干检测或DPSK时,基于每瓦片,应用码分双工(CCD)。如果使用相干检测,则可以基于每块1425应用CCD。此外,可以将差分空间-时间码(STC)与非相干检测一起使用。
本申请的上述实施例仅意在作为示例。在不脱离本申请的范围的情况下,本领域技术人员可以对具体实施例实现更改、修改和变更。

Claims (40)

1.一种由订户台执行以将上行链路控制消息传输至基站的方法,所述方法包括:
a. 确定所述上行链路控制消息的大小;
b. 基于所述上行链路控制消息的大小来选择编码方案;
c. 根据所选择的编码方案来对所述上行链路控制消息进行编码,以获得编码的上行链路控制消息;
d. 根据调制方案来对编码的上行链路控制消息进行调制,以获得调制的上行链路控制消息;
e. 在无线接口上将调制的上行链路控制消息上行链路传输至所述基站;
其中,选择编码方案包括:如果所述上行链路控制消息的大小处于第一大小范围内,则将第一编码方案选择为码分复用方案;以及如果控制消息的大小处于所述第一大小范围以上的第二大小范围内,则将第二编码方案选择为块码方案。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,选择编码方案还包括:如果大小处于所述第二大小范围以上的第三大小范围内,则选择第三编码方案。
3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述第三编码方案是卷积码编码方案。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第二编码方案是Reed-Muller编码。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,传输调制的上行链路控制消息包括:如果所述上行链路控制消息的大小处于所述第一大小范围内,则在第一传输资源上传输调制的上行链路控制消息;以及如果所述上行链路控制消息的大小处于所述第二大小范围内,则在第二传输资源上传输调制的上行链路控制消息。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第一传输资源是共享传输资源,在其上至少一个附加上行链路控制消息被码分复用。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述至少一个附加上行链路控制消息中的至少一个源自远程订户台。
8.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第二传输资源是包括来自控制瓦片集合当中的一个或多个控制瓦片的控制信道,所述控制瓦片集合定义了专用于上行链路控制的传输资源的一部分。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,所述控制信道是在没有导频信号的情况下提供的。
10.根据权利要求8所述的方法,其中,所述控制信道中的每个控制瓦片由所述基站分配,以供所述订户台使用以发送上行链路控制消息。
11.根据权利要求10所述的方法,其中,所述上行链路控制消息是信道质量指示符消息,并且所述控制信道是信道质量指示符信道。
12.根据权利要求8所述的方法,还包括:如果上行链路控制信号的大小处于第二范围内,则至少部分地选择编码方案以导致编码的消息适合于在所述控制信道中可用的传输资源量。
13.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一大小范围处于一个比特和两个比特之间且包括一个比特和两个比特。
14.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第二大小范围处于两个比特和七十个比特之间且不包括两个比特和七十个比特。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,所述第二大小范围具有3至18个比特。
16.根据权利要求2所述的方法,其中,所述第三大小范围开始于七十个比特。
17.根据权利要求1所述的方法,其中,所选择的编码方案和调制方案中的至少一个是基于在所述基站处采用的检测方案来选择的。
18.根据权利要求1所述的方法,其中,选择编码方案包括:确定是否选择除缺省编码方案外的编码方案。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,确定所述上行链路控制消息的大小包括:确定所述上行链路控制消息是否处于缺省大小标准以外。
20.根据权利要求18所述的方法,其中,所述缺省编码方案是RM(6,2)。
21.根据权利要求1所述的方法,还包括:基于所述上行链路控制消息的大小来选择调制方案。
22.根据权利要求21所述的方法,还包括:如果上行链路控制信号的大小处于第二范围内,则至少部分地选择编码方案和调制方案中的至少一个以导致编码的消息适合于在所述控制信道中可用的传输资源量。
23.根据权利要求21所述的方法,其中,所选择的编码方案和调制方案中的至少一个是基于在所述基站处采用的检测方案来选择的。
24.一种传输上行链路控制信号的方法,所述方法包括:
a. 识别具有至少一个选择准则的编码细节,编码细节的集合中的编码细节中的每一个具有与编码细节的集合中的编码细节中的每一个相关联的相应最小汉明距离;
b. 至少部分地基于编码细节的汉明距离来选择编码细节的集合以用于编码;
c. 挑选所选择的编码细节之一,并根据所挑选的编码细节来对所述上行链路控制信号进行编码,以获得编码的上行链路控制信号;
d. 根据调制方案来对编码的上行链路控制信号进行调制,以获得调制的上行链路控制信号;以及
e. 在无线接口上将调制的上行链路控制消息上行链路传输至基站。
25.根据权利要求24所述的方法,其中,挑选所选择的编码细节是至少部分地基于由所述基站采用的检测方案来进行的。
26.根据权利要求25所述的方法,其中,调制的上行链路控制信号是在没有非空导频信号的情况下传输的。
27.根据权利要求24所述的方法,其中,所挑选的编码细节是至少部分地基于期望码长度以及所述上行链路控制信号的大小中的至少一个来挑选的。
28.根据权利要求24所述的方法,还包括:对编码细节进行适配,以适应所述期望码长度以及所述上行链路控制信号的大小中的至少一个。
29.根据权利要求28所述的方法,还包括:使用子码来减少可能编码结果的数目。
30.根据权利要求29所述的方法,其中,通过穷举搜索来选择子码。
31.根据权利要求28所述的方法,还包括:使用针对所选择的编码细节在所有可能的编码结果的集合上打孔,减小编码的上行链路控制信号的长度。
32.根据权利要求24所述的方法,其中,编码细节的集合中的编码细节中的每一个包括多次重复,以及,其中挑选所选择的编码细节之一是至少部分地基于重复的次数对码长度的影响来进行的。
33.根据权利要求24所述的方法,其中,编码细节的集合中的编码细节中的每一个与块码编码方案相对应。
34.根据权利要求33所述的方法,其中,编码细节的集合中的编码细节中的每一个与Reed-Muller编码方案相对应。
35.一种与订户台进行通信的方法,包括:
a. 分配第一传输资源集合,以用作第一上行链路控制传输资源,所述第一上行链路控制传输资源被所述订户台与多个远程订户台共享;
b. 分配第二传输资源集合,以用作第二上行链路控制传输资源,所述第二上行链路控制传输资源是所述订户台所要使用的上行链路控制信道;
c. 向所述订户台传送对所述第一传输资源集合和所述第二传输资源集合的分配;
d. 监听由所述订户台在所述第一传输资源集合和所述第二传输资源集合中的至少一个上对上行链路控制信号的传输。
36.根据权利要求35所述的方法,其中,所述第一上行链路控制传输资源是针对CDM编码的传输而预留的。
37.根据权利要求35所述的方法,其中,所述第二上行链路控制传输资源是针对块码编码的传输而预留的。
38.根据权利要求37所述的方法,其中,所述第二上行链路控制传输资源是针对Reed-Muller编码的传输而预留的。
39.根据权利要求35所述的方法,其中,所述第二上行链路传输资源是针对无导频的通信而预留的。
40.根据权利要求35所述的方法,还包括:
a. 从所述订户台接收针对附加上行链路控制传输资源的请求;
b. 分配第三传输资源集合,以用作单独传输的附加上行链路控制传输资源。
CN201080039117.0A 2009-07-03 2010-07-05 用于无线系统的上行链路控制信号设计 Active CN102484878B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US22298109P 2009-07-03 2009-07-03
US61/222981 2009-07-03
PCT/CA2010/001033 WO2011000110A2 (en) 2009-07-03 2010-07-05 Uplink control signal design for wireless system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102484878A true CN102484878A (zh) 2012-05-30
CN102484878B CN102484878B (zh) 2015-06-17

Family

ID=43411498

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201080039117.0A Active CN102484878B (zh) 2009-07-03 2010-07-05 用于无线系统的上行链路控制信号设计

Country Status (8)

Country Link
EP (2) EP2449842B1 (zh)
JP (1) JP5676596B2 (zh)
KR (2) KR101851913B1 (zh)
CN (1) CN102484878B (zh)
BR (1) BR112012000083B1 (zh)
CA (1) CA2773954C (zh)
RU (1) RU2538180C2 (zh)
WO (1) WO2011000110A2 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105553649A (zh) * 2014-10-28 2016-05-04 罗伯特·博世有限公司 用于产生秘密密钥的方法和装置
CN106031233A (zh) * 2014-02-10 2016-10-12 高通股份有限公司 用于irat切换期间的下行链路解码增强的方法和装置
CN110637473A (zh) * 2017-03-27 2019-12-31 奥卡多创新有限公司 区分外部接收信号的无线通信系统
CN114556826A (zh) * 2019-10-16 2022-05-27 高通股份有限公司 用于无线通信的非相干波形

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8718021B2 (en) 2008-07-07 2014-05-06 Apple Inc. Uplink control signal design for wireless system
CA2809886C (en) 2010-09-02 2017-03-28 Microsoft Corporation Generation and application of a sub-codebook of an error control coding codebook
US8516349B2 (en) 2010-09-02 2013-08-20 Microsoft Corporation Generation and application of a sub-codebook of an error control coding codebook
KR102143200B1 (ko) 2013-01-09 2020-08-28 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 측정을 수행하기 위한 방법 및 장치
EP3086485B1 (en) 2014-01-29 2020-09-23 Huawei Technologies Co., Ltd. Uplink access method, device and system
EP3185496B1 (en) * 2015-12-21 2018-08-29 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. A method and a device for forming a dft-spread ofdm symbol comprising data and pilot
BR112019019424A2 (pt) * 2017-03-24 2020-04-14 Ericsson Telefon Ab L M nó de rede para sinalizar feedback de reconhecimento de solicitação de repetição automática híbrida e método relacionado, dispositivo sem fio para executar um procedimento de solicitação de repetição automática híbrida e método relacionado e memória legível por computador
GB2565111B (en) * 2017-08-02 2022-04-20 Tcl Communication Ltd Improvement in or relating to communications systems using Reed-Muller codes
US11012996B2 (en) * 2017-11-27 2021-05-18 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Devices and methods for scheduling data transmissions in a wireless communication system
KR102597605B1 (ko) 2018-10-18 2023-11-02 삼성전자주식회사 채널 정보에 기반하여 변조방식 및 복조방식을 설정하는 무선 통신장치 및 이의 동작방법
US11870622B2 (en) * 2020-06-10 2024-01-09 Qualcomm Incorporated Selecting a transmission configuration

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101154989A (zh) * 2006-09-27 2008-04-02 大唐移动通信设备有限公司 增强上行控制信道的发送方法
WO2008038114A2 (en) * 2006-09-26 2008-04-03 Nokia Corporation Apparatus, method and computer program product providing sequence modulation for uplink control signaling
CN101198080A (zh) * 2006-12-05 2008-06-11 中兴通讯股份有限公司 一种时分码分多址系统高速上行分组接入信令传输方法
CN101359983A (zh) * 2008-10-08 2009-02-04 北京新邮通通信设备有限公司 一种hs-sich的信息承载和编码方法
WO2009023730A2 (en) * 2007-08-13 2009-02-19 Qualcomm Incorporated Coding and multiplexing of control information in a wireless communication system
US20090092090A1 (en) * 2007-10-04 2009-04-09 Fujitsu Limited Wireless communication systems

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69908516T2 (de) * 1998-02-14 2003-12-11 Samsung Electronics Co Ltd Daten kommunikationsgerät und verfahren für mobile kommunikationsanordnung mit zugeteiltem kontrollkanal
KR100557177B1 (ko) * 1998-04-04 2006-07-21 삼성전자주식회사 적응 채널 부호/복호화 방법 및 그 부호/복호 장치
US7006530B2 (en) * 2000-12-22 2006-02-28 Wi-Lan, Inc. Method and system for adaptively obtaining bandwidth allocation requests
KR100834662B1 (ko) * 2001-11-21 2008-06-02 삼성전자주식회사 부호분할 다중접속 이동통신시스템에서의 부호화 장치 및 방법
JP3816470B2 (ja) * 2002-10-18 2006-08-30 株式会社日立国際電気 符号変調適応可変多重伝送方法及びその方法を用いた符号変調適応可変多重伝送装置
GB0302024D0 (en) * 2003-01-29 2003-02-26 Roke Manor Research Transport format combination selection in the uplink for the flexible layer one
US7858108B2 (en) 2003-10-21 2010-12-28 Richard Nagler Elutable surface coating
JP4675167B2 (ja) * 2005-06-14 2011-04-20 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ チャネル割り当て方法、無線通信システム、基地局装置、ユーザ端末
JP4567628B2 (ja) * 2005-06-14 2010-10-20 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 移動局、送信方法及び通信システム
US8477593B2 (en) * 2006-07-28 2013-07-02 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for sending signaling for data transmission in a wireless communication system
JP5206921B2 (ja) * 2007-03-16 2013-06-12 日本電気株式会社 移動無線システムにおけるリソース割当制御方法および装置
JP4824612B2 (ja) * 2007-03-20 2011-11-30 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 通信システム、ユーザ装置及び送信方法
BRPI0813259B1 (pt) * 2007-06-19 2020-08-25 Beijing Xiaomi Mobile Software Co., Ltd. método para melhorar a sinalização de retorno de uplink, estação de base, estação de base, sistema para melhorar a sinalização de retorno de uplink e aparelho
WO2009037328A2 (en) * 2007-09-19 2009-03-26 Nokia Siemens Networks Oy Scalable control channel design for ofdm-based wireless systems
US20090141690A1 (en) * 2007-10-01 2009-06-04 Qualcomm Incorporated Method and apparatus for uplink control signaling
US8902927B2 (en) * 2007-10-01 2014-12-02 Qualcomm Incorporated Medium access control header format

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008038114A2 (en) * 2006-09-26 2008-04-03 Nokia Corporation Apparatus, method and computer program product providing sequence modulation for uplink control signaling
CN101154989A (zh) * 2006-09-27 2008-04-02 大唐移动通信设备有限公司 增强上行控制信道的发送方法
CN101198080A (zh) * 2006-12-05 2008-06-11 中兴通讯股份有限公司 一种时分码分多址系统高速上行分组接入信令传输方法
WO2009023730A2 (en) * 2007-08-13 2009-02-19 Qualcomm Incorporated Coding and multiplexing of control information in a wireless communication system
US20090092090A1 (en) * 2007-10-04 2009-04-09 Fujitsu Limited Wireless communication systems
CN101359983A (zh) * 2008-10-08 2009-02-04 北京新邮通通信设备有限公司 一种hs-sich的信息承载和编码方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106031233A (zh) * 2014-02-10 2016-10-12 高通股份有限公司 用于irat切换期间的下行链路解码增强的方法和装置
CN105553649A (zh) * 2014-10-28 2016-05-04 罗伯特·博世有限公司 用于产生秘密密钥的方法和装置
CN105553649B (zh) * 2014-10-28 2022-01-04 罗伯特·博世有限公司 用于产生秘密密钥的方法和装置
CN110637473A (zh) * 2017-03-27 2019-12-31 奥卡多创新有限公司 区分外部接收信号的无线通信系统
US11622283B2 (en) 2017-03-27 2023-04-04 Ocado Innovation Limited Wireless communication system with discrimination between extraneous received signals
CN114556826A (zh) * 2019-10-16 2022-05-27 高通股份有限公司 用于无线通信的非相干波形

Also Published As

Publication number Publication date
EP2449842B1 (en) 2019-03-20
KR20170061197A (ko) 2017-06-02
BR112012000083A8 (pt) 2017-09-19
JP2012531842A (ja) 2012-12-10
JP5676596B2 (ja) 2015-02-25
CA2773954A1 (en) 2011-01-06
CN102484878B (zh) 2015-06-17
EP2449842A2 (en) 2012-05-09
KR20140031072A (ko) 2014-03-12
EP2449842A4 (en) 2016-12-21
KR101742704B1 (ko) 2017-06-15
RU2538180C2 (ru) 2015-01-10
KR101851913B1 (ko) 2018-04-24
CA2773954C (en) 2016-06-07
EP3525376A1 (en) 2019-08-14
WO2011000110A2 (en) 2011-01-06
RU2012103503A (ru) 2013-08-10
WO2011000110A3 (en) 2011-03-03
BR112012000083A2 (pt) 2017-07-18
BR112012000083B1 (pt) 2021-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9673932B2 (en) Uplink control signal design for wireless system
CN102484878B (zh) 用于无线系统的上行链路控制信号设计
US10305635B2 (en) Transmission of symbols in a MIMO environment using alamouti based codes
US9497764B2 (en) Systems and methods for a data scrambling procedure
US8761192B2 (en) Methods and systems for channelization
CN102550096B (zh) 在无线通信信号中对第一和第二前导的使用
JP5077484B2 (ja) 送信装置、受信装置および無線通信方法
CN102027701B (zh) 用于对控制信道的非排他复用进行信道差错控制的装置和方法
CN102823278A (zh) 无线环境中的多播广播服务(mbs)的传输
CN102714849B (zh) 通过功率共享来优化在基站与远程终端之间的下行链路通信

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: ROCKSTAR BIDCO LP

Free format text: FORMER OWNER: NORTEL NETWORKS LTD.

Effective date: 20120929

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20120929

Address after: American New York

Applicant after: Yanxing Bideke Co., Ltd.

Address before: Quebec

Applicant before: NORTEL NETWORKS LTD [CA]

ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: APPLE COMPUTER, INC.

Free format text: FORMER OWNER: YANXING BIDEKE CO., LTD.

Effective date: 20130503

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20130503

Address after: American California

Applicant after: Apple Computer, Inc.

Address before: American New York

Applicant before: Yanxing Bideke Co., Ltd.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant