CN102714849B - 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 - Google Patents

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Abstract

一种在无线通信系统中优化用于在基站与移动台之间的通信的下行链路的方法，涉及：获取与该系统的注册用户相关联的移动台的用户标识符和几何值（geometry value）；响应于相应几何值，将调制控制方案（MCS）功率值与相应用户相关联；初始化功率池(power pool)；将具有大于参考MCS功率值的MCS功率值的用户标识为高功率用户；以及针对所述高功率用户中的每一个计算功率差。所述功率差是分别与所述高功率用户中的每一个相关联的几何值同与所述参考MCS功率值相关联的参考几何值之差。通过对与相应高功率用户相关联的功率差进行求和，在所述功率池中累计与相应高功率用户相关联的功率差。将具有低于所述参考MCS功率值的MCS功率值的用户标识为低功率用户，并且在所述功率池减小对应量的同时将增大的几何值与所述低功率用户中的至少一些相关联，直到所述功率池被耗尽为止。然后，基于增大的几何值，针对所述低功率用户中的至少一些确定新MCS，并且使用由对应的新MCS标识的调制和控制方案，在与所述新MCS相关联的功率电平处，将控制信息传输至所述低功率用户。

Description

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
相关申请的交叉引用
本申请要求于2008年7月7日提交的US 61/078,520和于2009年7月6日提交的US 61/223,148的优先权。
技术领域
本申请涉及在无线通信系统中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，并且更具体地，涉及用于下行链路通信优化的基站控制的功率共享。
背景技术
2008年4月15日的草案IEEE 802.16m系统描述文档IEEE 802.16m-08/003r1意在修改IEEE 802.16无线MAN-OFDMA规范，以提供用于在许可的频带中操作的先进空中接口。该草案意在描述以下规定：这些规定满足IMT先进下一代移动网络的蜂窝层需求并提供对传统无线MAN-OFDMA设备的持续支持。此外，该草案的目的是：提供支持未来先进服务和应用（例如由ITU在报告ITU-R M.2072中描述的服务和应用）所必需的性能改进。
然而，该草案中提供的提议留下了许多内容以期望。例如，根据该标准的一个目的可以是：针对每基站最小化受到总功率控制的总功率资源单元，并最小化所调度的用户的信噪比需求。满足该目的提出了非线性优化问题，这是难以解决的。特别地，出现了两个主要问题：可行性和最优性。换言之，最优功率规划必须可行。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种在无线通信系统中优化用于在基站与移动台之间的通信的下行链路的方法。所述方法涉及：获取与该系统的注册用户相关联的所述移动台的用户标识符和几何值（geometry value）。该方法还涉及响应于相应的几何值，将调制控制方案（MCS）功率值与相应的用户相关联；初始化功率池；将具有大于参考MCS功率值的MCS功率值的用户标识为高功率用户；针对所述高功率用户中的每一个计算功率差。所述功率差是分别与所述高功率用户中的每一个相关联的几何值同与所述参考MCS功率值相关联的参考几何值之差。该方法还涉及通过对与相应的高功率用户相关联的所述功率差进行求和，在所述功率池中累计与相应的高功率用户相关联的所述功率差。该方法还涉及将具有低于所述参考MCS功率值的MCS功率值的用户标识为低功率用户；在消耗所述功率池对应量的同时将增大的几何值与所述低功率用户中的至少一些相关联，直到所述功率池被耗尽为止；基于所述增大的几何值，针对所述低功率用户中的所述至少一些确定新MCS；以及使用由对应的所述新MCS标识的调制和控制方案，在与所述新MCS相关联的功率电平处，导致控制信息传输至所述低功率用户。
所述几何值可以包括信噪比值。
信噪比可以由从移动台接收到的信噪比值来表示。
将MCS功率值相关联可以涉及：根据所述几何值所存在的范围，指派MCS功率值。
所述方法还可以涉及：按照增大或减小几何值的顺序对用户标识符进行分类（sort）。
将增大的几何值与所述低功率用户中的至少一些相关联可以涉及：按照增大几何的顺序将所述参考几何值与所述低功率用户相关联。
所述参考MCS功率值可以是下行链路控制所需的最高MCS功率值。
导致控制信息传输至其中要被传输到的所述低功率用户可以涉及：导致所述基站的控制系统产生涉及控制补片（patch）的帧，以使用新MCS及与其关联的功率电平传输至所述注册用户。
所述方法还可以涉及：将与所述参考MCS功率值相对应的参考MCS指派给所述高功率用户；以及导致使用所述参考MCS来与要被管理的所述高功率用户的通信。
根据本发明的另一方面，提供了一种利用代码而编码的计算机可读介质，所述代码用于指示处理器电路执行上述方法中的任一个。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于在无线通信系统中优化在基站与移动台之间的下行链路通信的设备。所述设备包括用于接收与该系统的注册用户相关联的所述移动台的用户标识符和几何值的输入。所述设备还包括与所述输入进行通信的处理器电路，所述处理器电路被可操作地配置为：响应于相应的几何值，将调制控制方案（MCS）功率值与相应的用户相关联；初始化功率池；将具有大于参考MCS功率值的MCS功率值的用户标识为高功率用户；针对所述高功率用户中的每一个计算功率差。所述功率差是分别与所述高功率用户中的每一个相关联的几何值同与所述参考MCS相关联的参考几何值之差。所述处理器电路还被可操作地配置为通过对与相应的高功率用户相关联的所述功率差进行求和，在所述功率池中累计与相应的高功率用户相关联的所述功率差；将具有低于所述参考MCS功率值的MCS功率值的用户标识为低功率用户；在消耗所述功率池对应量的同时将增大的几何值与所述低功率用户中的至少一些相关联，直到所述功率池被耗尽为止。所述处理器电路还被可操作地配置为基于所述增大的几何值，针对所述低功率用户中的所述至少一些确定新MCS。所述设备还包括与所述处理器电路进行通信的输出，用于提供信号，用于使用由对应的新MCS标识的调制和控制方案，在与所述新MCS相关联的功率电平处，导致控制信息传输至所述低功率用户。
所述几何值可以包括信噪比值。
信噪比可以由从移动台接收到的信噪比值来表示。
所述处理器电路可以被可操作地配置为：根据所述几何值所存在的范围，将MCS功率值与用户相关联。
所述处理器电路可以被可操作地配置为：按照增大或减小几何值的顺序对用户标识符进行分类。
将增大的几何值与所述低功率用户中的至少一些相关联可以包括：按照增大几何的顺序将所述参考几何值与所述低功率用户相关联。
所述参考MCS功率值可以是下行链路控制所需的最高MCS功率值。
所述处理器电路可以被可操作地配置为：产生表示包括控制补片的帧的信号，以根据新MCS在与所述新MCS相关联的功率电平处传输至所述注册用户。
所述处理器电路可以被可操作地配置为：将与所述参考MCS功率值相对应的参考MCS指派给所述高功率用户；以及使用所述参考MCS和关联的功率电平，导致所述控制补片传输至所述高功率用户。
所述设备还可以包括无线通信系统中的基站。
对于本领域的普通技术人员来说，在结合附图阅读了本发明的具体实施例的以下描述后，本发明的其他方面和特征将变得显而易见。
附图说明
现在将参照附图，仅作为示例，描述本申请的实施例，在附图中：
图1是其中可实现本发明的方面的通用蜂窝通信系统的框图；
图2是图1所描绘的基站的框图；
图3是图1所描绘的无线终端的框图；
图4是图1所描绘的示例中继站的框图；
图5是图2所示的基站的示例OFDM发射机的逻辑分解的框图；
图6是图3所示的无线终端的示例OFDM接收机的逻辑分解的框图；
图7是由图1所示的蜂窝通信系统实现的网络架构的示意图且与IEEE 802.16m-08/003r1的图1相对应；
图8是图4所示的中继站的架构的示意图且与IEEE 802.16m-08/003r1的图2相对应；
图9是图1所示的蜂窝通信系统的系统参考模型的示意表示且与IEEE 802.16m-08/003r1的图3相对应；
图10是根据IEEE 802.16m的协议结构的示意表示且与IEEE 802.16m-08/003r1的图4相对应；
图11是根据IEEE 802.16m的MS/BS数据平面的处理流程图且与IEEE 802.16m-08/003r1的图5相对应；
图12是根据IEEE 802.16m的MS/BS控制平面的处理流程图且与IEEE 802.16m-08/003r1的图6相对应；以及
图13是支持多载波系统的通用协议架构的示意表示且与IEEE 802.16m-08/003r1的图7相对应；
图14是根据本发明的第一实施例的由基站的控制处理器执行的在图1所示的通信系统中影响在基站与移动台之间的下行链路优化的过程的流程图；
图15是图14所示的过程的数据输入的表格表示；
图16是由处理器在执行图14所示的过程中使用的参考表；
图17是根据图16所示的参考表而指派给图14所示的输入的模块化控制方案（MCS）功率值的表格表示；
图18是按降序分类所示的图17的表；
图19是确定功率差并在功率池中对所述差进行累计的表格表示；
图20是将来自功率池的功率重新分配给低功率用户的表格表示；
图21是根据图20所示的新几何将新MCS功率值相关联的表格表示；
图22是根据图20所示的新几何指派目标调制控制方案的表格表示；
图23是由图14所示的过程产生的数据的表格表示；
图24是包含图23所示的数据以优化对移动台的功率使用的OFDMA帧的示意表示；
图25是根据本发明的第二实施例的计算功率差并在功率池中对这种功率差进行累计的表格表示；
图26是根据第二实施例的将来自功率池的功率指派给低功率用户以增大低功率用户的几何的表格表示；
图27是根据第二实施例的与相应用户相关联的新目标几何值的表格表示；
图28是将新MCS功率值与图27的新几何值相关联并根据新MCS功率值将目标调制控制方案相关联的表格表示；
图29是根据本发明的第二实施例的通过执行图14的过程而产生的输出数据的表格表示，图29所示的输出数据包括在根据本发明的第二实施例的图24所示的OFDMA帧中，以传送优化对移动台的功率使用的新调制控制方案。
在不同的图中使用相似的参考标记来表示类似的元素。
具体实施方式
无线系统概述
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，每个基站14便于使用正交频分复用（OFDM）数字调制方案与移动台（MS）和/或无线终端16进行通信，移动台（MS）和/或无线终端16处于与对应的基站14相关联的小区12内。
移动台16相对于基站14的移动造成了信道状态的显著波动。如所示，基站14和移动台16可以包括用于提供通信的空间分集的多个天线。在一些配置中，中继站15可以辅助基站14与移动台16之间的通信。可以将移动台16从小区12、扇区13、区域（未示出）、基站14或中继站15的任一个切换至小区12、扇区13、区域（未示出）、基站14或中继站15的另一个。在一些配置中，基站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。
基站
参照图2，示意了基站14的示例。基站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、多个发射天线28和网络接口30。接收电路26从由移动台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接收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对数字化的流进行处理，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。同样的，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在无线网络上发送信息，或者，直接地或在中继站15之一的辅助下将信息传输至被基站14所服务的另一移动台16。
 为了执行传输功能，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，并产生编码的数据以用于传输，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发射天线28。以下更详细地描述调制和处理细节。
移动台
参照图3，示意了移动台16的示例。与基站14类似，移动台16包括控制系统32、基带处理器34、传输电路36、接收电路38、多个接收天线40和用户接口电路42。接收电路38从基站14和中继站15的一个或多个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对数字化的流进行处理，以提取在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，调制器使用编码的数据来对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接收天线40。本领域技术人员可用的各种调制和处理技术可以用于直接地或经由中继站15在移动台16与基站14之间进行信号传输。
OFDM调制
在OFDM调制中，将传输频带划分为多个正交载波。根据要传输的数字数据来对每个载波进行调制。由于OFDM将传输频带划分为多个载波，因此每载波的带宽减小并且每载波的调制时间增加。由于多个载波被并行传输，因此数字数据或符号在任何给定载波上的传输速率比使用单个载波时要低。
OFDM调制包括对要传输的信息使用快速傅里叶逆变换（IFFT）。对于解调，对接收信号执行快速傅里叶变换（FFT），以恢复所传输的信息。实际上，IFFT和FFT分别由涉及离散傅里叶逆变换（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载波。调制的信号是具有相对较低传输速率且能够停留在其相应频带内的数字信号。个体载波不是通过数字信号直接调制的。取而代之，所有载波是通过IFFT处理来一次调制的。
在操作中，优选地，OFDM至少用于从基站14至移动台16的下行链路传输。每个基站14配备有“n”个发射天线28（n>=1），并且每个移动台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交换机（switch）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用于从基站14至中继站以及从中继站至移动台16的下行链路传输。
中继站
参照图4，示意了示例中继站15。与基站14和移动台16类似，中继站15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使中继站15能够辅助基站14之一与移动台16之一之间的通信。接收电路138从基站14和移动台16的一个或多个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134对数字化的流进行处理，以提取在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，调制器使用编码的数据来对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可以用于直接地或间接经由中继站15在移动台16与基站14之间进行信号传输，如上所述。
参照图5，将描述逻辑OFDM传输架构。参照图1，首先，基站控制器10直接地或在中继站15之一的辅助下将要传输至各个移动台16的数据发送至基站14。基站14可以使用与移动台16相关联的信道质量指示符（CQI）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。例如，根据本发明的一个实施例，使用对所调度的用户及其几何或信噪比（SNR）的了解，针对给定的OFDM帧指派调制和编码方案（MCS）。CQI可以由移动台16直接提供或者可以由基站14基于由移动台提供的信息来确定。在任一种情况下，移动台16中的每一个的CQI是信道幅度（或响应）在OFDM频带上变化的程度的函数。CQI可以包括诸如信噪比之类的几何值，例如表示在移动台16之一处接收到的信号的信噪比。
参照图5，更详细地在功能上示出了控制系统20、基带处理器22和传输电路24。其中，控制系统20实现了图10中概括示出的媒体接入控制功能，用于将网络层与通信系统的物理层对接。因此，控制系统20包括网络层数据输入200和用户ID/几何输入202。这些输入可以包括寄存器（未示出），接口处理器（未示出）可以将数据置于该寄存器中以供控制系统20使用。在网络层数据输入200处接收到的数据包括可通过无线系统在用户之间传递的数据（如视频、音频等）。在用户ID/几何输入202处接收到的数据是从接收电路26接收的，并包括与注册至无线系统的对应的所标识的用户相关联的用户标识数据和几何数据。
注册至无线系统可以是以传统方式进行的，例如通过将用户的条目（entry）登录至被基站14之一所服务的小区12之一中。几何数据可以包括由移动台16之一自身提供的信噪比信息，或者可以包括位置信息，例如可由移动台中的位置固定功能（如GPS接收机）提供或者通过由基站14执行的位置外推（position extrapolation）技术而提供。在任何情况下，几何数据实质上表示用于将信号传输至移动台之一的功率。
控制系统20包括处理器电路21，处理器电路21执行控制系统的上述媒体接入控制方面的功能，并且根据本发明的一个实施例，执行特定附加功能以实现下行链路优化。在一个实施例中，可以通过增加被提供以实现图10所示的无线电资源管理和/或调度以及资源复用的功能，提供这些附加功能。
在一个实施例中，处理器电路21由可存储在计算机可读介质上且可由处理器电路执行的代码来控制。这些代码可以由如图14所示的功能框来表示。
参照图14，根据本发明的一个实施例，在210处总体示出了由基站14之一中的处理器电路21执行的过程。
该过程开始于框212，框212指示处理器电路21从图5所示的用户ID/几何输入202获取用户ID和几何值。参照图15，可以在表中表示用户ID和几何值，例如，如在214处总体示出的，其中，实质上，用户ID和对应的几何是作为数字对而提供的。再次参照图14，框216指示处理器电路响应于相应几何值而将调制控制方案（MCS）功率值与相应用户相关联。
为了这样做，参照图16，处理器电路21维持包括几何范围列220、MCS功率值列222和MCS列224的参考表218。几何范围列220包括包含数字对（numbered pair）的行，这些数字对表示与MCS功率值列222的相同行上的对应MCS功率值相关联的几何值的范围。因此，例如，几何范围0至1.9与MCS功率值1相关联。此外，MCS列224将调制和编码方案与相同行上的相应几何范围和MCS功率值相关联。因此，例如，几何范围0至1.9和MCS功率值1与调制和编码方案QPSK 1/16相关联。因此，给定了来自在214处示出的表的几何，那么可以在几何范围列220中找到该几何所落入的范围，以确定行，并且根据该行，可以从MCS功率值列222找到对应的MCS功率值，并且可以从MCS列224找到对应的调制和编码方案。
参照图17，使用图15所描绘的8个示例用户中的每一个的几何值，如图17中的226处所示，指派MCS功率值。
返回参照图14，框228指示处理器对功率池进行初始化。功率池可以通过简单地导致处理器电路21在存储器中建立功率池缓冲器而实现。在图19中的240处示出了功率池缓冲器。
 接下来，框230指示处理器电路21对具有大于参考MCS功率值的MCS功率值的用户进行标识。可以以多种方式选择参考MCS功率值。例如，它可以由其他处理器电路或相同处理器电路21在不同算法的控制下重新编程或供应。在所示的实施例中，参考MCS功率值是在图16所示的参考表218中列出的MCS功率值之一。在该实施例中，对适于下行链路通信的预定义最高MCS功率值进行选择，并且在该实施例中，假定MCS功率值是4，与QPSK 1/4调制和编码方案相对应并与几何范围5.2至6.4相对应。在该实施例中，几何范围的端点建立了参考几何值。例如，对于MCS功率值4，参考几何值可以是5.2。
返回参照图14并且还参照图18，为了便于容易标识具有大于参考MCS功率值的MCS功率值的用户，可以按照上升或下降几何的顺序对表示用户ID和几何的数字对进行分类。在图18所示的实施例中，按照降序对几何值进行分类。
参照图14，框232指示处理器电路21针对高功率用户中的每一个计算功率差，该功率差是与给定高功率用户相关联的几何值同参考几何值之差。这在图19中最佳地示出，其中，示出了用于高功率用户的分类用户ID、MCS功率值和几何的元组，相邻的是参考几何值的部分列，进一步相邻的是功率差值和对用于找到这种功率差值的计算的指示的列236。
返回参照图14，框238指示处理器电路21在功率池中对功率差进行累计。参照图19，功率池的内容存储在240处总体示出的功率池缓冲器中，并且在该实施例中，共计总共11.9几何单位。这意味着：11.9几何单位表示被基站14所服务的高功率用户所使用的过度功率，如果指示高功率用户使用与参考几何值相关联的关联功率以及调制和编码方案，并且指示低功率用户使用将提供更好几何值以改进控制传输可靠性和功率效率的关联功率以及调制和编码方案，那么相同基站所服务的其他用户可以使用该过度功率来改进其几何。相应地，返回参照图14，框242指示处理器电路21对具有小于参考MCS功率值的MCS功率值的用户进行标识。参照图18、19和20，可见，所示的表的下半部分中的4个用户是低功率用户。参照图14，框244指示处理器电路21在消耗功率池对应量的同时将增大的几何值与低功率用户中的至少一些相关联，直到功率池被耗尽为止。这在图20中最佳地示出，其中，从参考几何值中减去低功率用户的几何值，以获得该用户的相减量，该相减量表示可分配给该用户的功率池的一部分，用于尝试使该用户的几何高达参考几何值。因此，例如，用户7、3、5和4中的每一个具有相应相减量，这些相减量的总和总计为7.5，其小于图19所示的功率池缓冲器240中存储的11.9。因此，可见，如果导致高功率用户具有与参考几何（5.2）相对应的新目标几何，则还可以导致低功率用户具有与参考几何值相对应的目标几何，并且可以存在备用的功率。相应地，返回参照图14，框246指示处理器电路21基于增大的几何值（即，现在与低功率用户相关联的目标几何值（5.2））来确定低功率用户的新调制编码方案和关联功率。因此，由于目标几何5.2与MCS功率值4相关联，MCS功率值4现在与每个用户相关联，如图21所示。在知道与每个用户相关联的MCS功率值的情况下，可以根据图16所示的参考表218来确定对应的目标MCS，并且如图22所示，将对应的新调制编码方案与对应用户相关联。因此，可以如图23所示那样表示输出数据，该输出数据表示用户ID以及对应的新调制编码方案和关联的MCS功率电平。
返回参照图14，框248指示处理器电路产生信号，以使用由对应的新调制和控制方案标识的调制和控制方案，在与图22所示的新MCS相关联的功率电平处，导致控制信息传输至低功率用户（以及还有高功率用户）。这些信号可以是如图24所示以传统子映射突发帧的格式产生的，其中，至少一个控制补片（例如，如图24中的250处所示）包括对用户以及对应的调制和控制方案进行标识的信息，以供基站14使用以控制与移动台16的通信。返回参照图5，将该帧作为所调度的数据44提供给传输电路24。
在上述实施例中，预定义了参考几何值、参考MCS功率值和对应的参考MCS。然而，根据本发明的第二实施例，还可以根据用户的几何来设置参考几何值、参考MCS和参考MCS功率值，如以下所讨论。例如，在通过几何值来对用户ID、几何值和MCS功率值的元组进行分类之后，如图18所示，可以将最高几何值10与图16所示的参考表218进行比较，以确定MCS功率值是5，对应的MCS是QPSK 1/2，以及该MCS功率值的几何范围的低端是6.5。因此，在执行图14中的框216（例如，其中，将MCS和MCS功率值与相应用户相关联）之后，可以指示处理器电路21执行可选框217，可选框217指示处理器电路通过将用户的最高几何值与图16所示的参考表中的几何范围值进行比较来找到最高MCS，以确定几何范围。那么，一旦知道了几何范围，从参考表218就知道了对应的MCS功率值和知道对应的最高MCS。
然后，处理器电路21被指示至框229，框229导致处理器电路将在框217处找到的最高MCS作为参考MCS进行指派，将来自参考表218的对应MCS功率值作为参考MCS功率值进行指派，并将与该最高MCS功率值相关联的几何范围的低端作为参考几何值进行指派。然后，处理如上所述在框230处继续进行。参照图14和25，可见，参考几何（6.5）比第一实施例的较早预定义参考几何5.2高得多，并且因此，对功率池的添加小得多，总计为总功率池值6.7，如在功率池缓冲器240处所示。
参照图14和26，当处理器电路21被指示至框244以将增大的几何值与低功率用户中的至少一些相关联直到功率池被耗尽时，处理器电路开始于具有最小几何值（在这种情况下为1.5）的用户，并计算必须从图25所示的功率池缓冲器240中存储的功率池取得的量（5.0），以试图给对应的用户（用户4）提供与参考几何值6.5相等的目标几何。在从功率池取得5.0几何单位之后，留下1.7功率单位，并且可以将这些功率单位指派给具有下一最高几何值的用户（在这种情况下为用户5）。然而，用户5仅具有当前几何值2.8，并且如果将来自功率池的1.7与该2.8相加，则结果为4.5。与原始几何值2.8相比，该新几何值4.5仍增大，并且因此，新目标几何值4.5与用户5相关联。因此，向用户4和5给出了增大的目标几何值。
现在参照图27，已经将参考几何值与高功率用户相关联，并且，两个最低的低功率用户已经使其目标几何值增大，而用户7和3的目标几何保持相同在4.7。因此，各个用户具有不同的目标几何，但是低功率用户的至少两个已经使其目标几何增大。使用这些新目标几何以及图16所示的参考表218，执行图14的框246以将新目标几何与参考表的几何范围进行比较。可见，对于高功率用户以及对于曾经为最低的低功率用户的用户4，对应的MCS功率值是5；并且对于用户7和3，维持MCS功率值3（即没有改变）；以及MCS功率值3与用户5相关联，这比其原始MCS功率值增加了1个MCS功率值。因此，这些用户的新MCS对于高功率用户来说保持相同，对于最低的低功率用户来说增大到与高功率用户相同，并且对于第二最低的低功率用户（即用户5）增大一个类别（category），并且MCS对于用户7和3来说保持相同。因此，低功率用户中的至少一些已经使其MCS增大。
参照图29，示出了将新MCS和新MCS功率值与相应用户相关联的输出数据表，该输出数据表用于产生对图24所示的帧的控制补片250进行定义且从控制系统20传输至图5所示的传输电路24的信号，以导致传输电路使用新MCS和与新MCS相关联的功率值来传输控制补片。图24所示的帧可以被称作所调度的数据44。
将所调度的数据传输至移动台
参照图1和5，所调度的数据44是比特流，并且该流是使用数据加扰逻辑46、以减小与数据相关联的峰均功率比的方式来加扰的。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将该循环冗余校验附加至加扰数据。接着，使用信道编码器50来执行信道编码，以有效地将冗余添加至数据，以便于移动台16处的恢复和纠错。用于移动台16的特定一个的信道编码基于与特定移动台相关联的CQI。在一些实施中，信道编码器50使用已知的Turbo编码技术。然后，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，根据所选择的基带调制，系统地将重新排序的数据比特映射至对应的符号。优选地，使用正交幅度调制（QAM）或正交相移键控（QPSK）调制。调制的程度是基于与特定移动台相关联的CQI来选择的，如以上结合图14至29所讨论的。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数据对由于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移动台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，并提供与用于基站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编码器。在这一点上，假定用于“n”个输出的符号表示要被传输且能够被移动台16恢复的数据。
对于本示例，假定基站（图1中的14）具有两个发射天线28（n=2）并且STC编码器逻辑60提供两个输出符号流。将输出符号流中的每一个发送至对应的输出路径61、63，分别为了便于理解而示意。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。在每个输出路径中，IFFT处理器62将对被提供给它的符号进行操作，以执行傅里叶逆变换。IFFT处理器62的输出在时域中提供符号。通过由前缀插入功能64指派前缀，将时域符号（还被称为OFDM符号）分组为帧。经由相应的数字上转换（DUC）和数模（D/A）转换电路66，在数字域中将所得的帧上转换至中频，并将其转换至模拟信号。然后，在期望RF频率处同时对从每个输出路径所得的（模拟）信号进行调制，对其进行放大，并经由RF电路68和发射天线28将其传输至移动台16之一。特别地，由移动台16的预期一个已知的导频信号被分散在子载波之间。以下详细讨论的移动台16将使用导频信号进行信道估计。
在移动台处对信号的接收
现在参照图6，图6示意了移动台16之一直接从基站之一（图1中的14）或在中继站之一（图1中的15）的辅助下对所传输的信号的接收。在所传输的信号到达移动台16之一的接收天线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可以使用所得的数字化信号，基于所接收的信号电平，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在76处总体示出的同步逻辑，该同步逻辑包括粗同步功能78，粗同步功能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，细同步功能80使用该细同步搜索窗口，基于头部来确定精确的成帧（framing）起始位置。细同步功能80的输出便于由帧对准逻辑84进行帧获取。适当的成帧对准是重要的，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/纠正功能88，频率偏移/纠正功能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功能82，其使用头部来帮助估计传输的信号中的频率偏移和时钟偏移并将这些估计提供给频率偏移/纠正功能88以适当地处理OFDM符号。
在这一点上，准备好通过FFT处理功能90将时域中的OFDM符号转换至频域。结果为频域符号的集合，其被发送至处理功能92。处理功能92使用分散的导频提取功能94来提取分散的导频信号，使用信道估计功能96、基于所提取的导频信号来确定信道估计，并使用信道重构功能98来提供所有子载波的信道响应。为了确定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，以估计对其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，从而再现原始传输的数据为数据116。
仍然参照图6，与恢复数据116并行，确定CQI或者至少足以在基站14中的每一个处创建CQI的信息，并将其传输至基站中的每一个。如上所指出的，CQI可以是载波干扰比（CR）以及信道响应在OFDM频带中的各个子载波上变化的程度的函数。对于该实施例，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。
尽管以上提供了其中实现本发明实施例的通信系统的具体示例，但是应当理解，可以利用具有与以上提供的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，实现本发明的实施例。
尽管已经描述并示意了本发明的具体实施例，但是这些实施例应当被视为仅示意本发明而不应被视为限制根据所附权利要求而解释的本发明。

Claims (28)

1.一种在无线通信系统中优化在基站与移动台之间的下行链路通信的方法，所述方法包括：
获取与该系统的注册用户相关联的所述移动台的用户标识符和几何值；
响应于相应的所述几何值，将调制控制方案(MCS)功率值与相应的所述用户相关联；
初始化功率池；
将具有大于参考MCS功率值的MCS功率值的用户标识为高功率用户；
针对所述高功率用户中的每一个计算功率差，所述功率差是分别与所述高功率用户中的每一个相关联的几何值同与所述参考MCS功率值相关联的参考几何值之差；
通过对与相应的所述高功率用户相关联的所述功率差进行求和，在所述功率池中累计与相应的所述高功率用户相关联的所述功率差；
将具有低于所述参考MCS功率值的MCS功率值的用户标识为低功率用户；
在消耗所述功率池对应量的同时将增大的几何值与所述低功率用户中的至少一些相关联，直到所述功率池被耗尽为止；
基于所述增大的几何值，针对所述低功率用户中的所述至少一些确定新MCS；以及
使用由对应的所述新MCS标识的调制和控制方案，在与所述新MCS相关联的功率电平处，导致控制信息传输至所述低功率用户。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述几何值包括信噪比值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述信噪比由从移动台接收到的信噪值来表示。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，将MCS功率值相关联包括：根据所述几何值所存在的范围，指派MCS功率值。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：按照增大或减小几何值的顺序对用户标识符进行分类。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述增大的几何值与所述低功率用户中的至少一些相关联包括：按照增大几何的顺序将所述参考几何值与所述低功率用户相关联。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述参考MCS功率值是下行链路控制所需的最高MCS功率值。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，导致控制信息传输至所述低功率用户包括：导致所述基站的控制系统产生包括控制补片的帧，用于根据所述新MCS在与所述新MCS相关联的所述功率电平处传输至所述注册用户。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：将与所述参考MCS功率值相对应的参考MCS指派给所述高功率用户，以及导致使用所述参考MCS来执行与所述高功率用户的通信。
10.一种用于在无线通信系统中优化在基站与移动台之间的下行链路通信的设备，所述设备包括：
用于接收与该系统的注册用户相关联的所述移动台的用户标识符和几何值的输入；
与所述输入进行通信的处理器电路，所述处理器电路被可操作地配置为：
响应于相应的所述几何值，将调制控制方案(MCS)功率值与相应的所述用户相关联；
初始化功率池；
将具有大于参考MCS功率值的MCS功率值的用户标识为高功率用户；
针对所述高功率用户中的每一个计算功率差，所述功率差是分别与所述高功率用户中的每一个相关联的几何值同与所述参考MCS功率值相关联的参考几何值之差；
通过对与相应的所述高功率用户相关联的所述功率差进行求和，在所述功率池中累计与相应的所述高功率用户相关联的所述功率差；
将具有低于所述参考MCS功率值的MCS功率值的用户标识为低功率用户；
在消耗所述功率池对应量的同时将增大的几何值与所述低功率用户中的至少一些相关联，直到所述功率池被耗尽为止；
基于所述增大的几何值，针对所述低功率用户中的所述至少一些确定新MCS；以及与所述处理器电路进行通信的输出，用于提供信号，用于使用由对应的所述新MCS标识的调制和控制方案，在与所述新MCS相关联的功率电平处，导致控制信息传输至所述低功率用户。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述几何值包括信噪比值。
12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述信噪比由从移动台接收到的信噪值来表示。
13.根据权利要求10所述的设备，其中，所述处理器电路被可操作地配置为：根据所述几何值所存在的范围，将MCS功率值与用户相关联。
14.根据权利要求10所述的设备，其中，所述处理器电路被可操作地配置为：按照增大或减小几何值的顺序对用户标识符进行分类。
15.根据权利要求10所述的设备，其中，将所述增大的几何值与所述低功率用户中的至少一些相关联包括：按照增大几何的顺序将所述参考几何值与所述低功率用户相关联。
16.根据权利要求10所述的设备，其中，所述参考MCS功率值是下行链路控制所需的最高MCS功率值。
17.根据权利要求10所述的设备，其中，所述处理器电路被可操作地配置为：产生表示包括控制补片的帧的信号，以根据所述新MCS在与所述新MCS相关联的所述功率电平处传输至所述注册用户。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述处理器电路被可操作地配置为：将与所述参考MCS功率值相对应的参考MCS指派给所述高功率用户，以及使用所述参考MCS和关联的功率电平，导致所述控制补片传输至所述高功率用户。
19.一种在无线通信系统中优化在基站与移动台之间的下行链路通信的设备，所述设备包括：
用于获取与该系统的注册用户相关联的所述移动台的用户标识符和几何值的装置；
用于响应于相应的所述几何值，将调制控制方案(MCS)功率值与相应的所述用户相关联的装置；
用于初始化功率池的装置；
用于将具有大于参考MCS功率值的MCS功率值的用户标识为高功率用户的装置；
用于针对所述高功率用户中的每一个计算功率差的装置，所述功率差是分别与所述高功率用户中的每一个相关联的几何值同与所述参考MCS功率值相关联的参考几何值之差；
用于通过对与相应的所述高功率用户相关联的所述功率差进行求和，在所述功率池中累计与相应的所述高功率用户相关联的所述功率差的装置；
用于将具有低于所述参考MCS功率值的MCS功率值的用户标识为低功率用户的装置；
用于在消耗所述功率池对应量的同时将增大的几何值与所述低功率用户中的至少一些相关联，直到所述功率池被耗尽为止的装置；
用于基于所述增大的几何值，针对所述低功率用户中的所述至少一些确定新MCS的装置；以及
用于使用由对应的所述新MCS标识的调制和控制方案，在与所述新MCS相关联的功率电平处，导致控制信息传输至所述低功率用户的装置。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述几何值包括信噪比值。
21.根据权利要求20所述的设备，其中，所述信噪比由从移动台接收到的信噪值来表示。
22.根据权利要求19所述的设备，其中，用于将MCS功率值相关联的装置包括：用于根据所述几何值所存在的范围，指派MCS功率值的装置。
23.根据权利要求19所述的设备，还包括：用于按照增大或减小几何值的顺序对用户标识符进行分类的装置。
24.根据权利要求19所述的设备，其中，用于将所述增大的几何值与所述低功率用户中的至少一些相关联的装置包括：用于按照增大几何的顺序将所述参考几何值与所述低功率用户相关联的装置。
25.根据权利要求19所述的设备，其中，所述参考MCS功率值是下行链路控制所需的最高MCS功率值。
26.根据权利要求19所述的设备，其中，用于导致控制信息传输至所述低功率用户的装置包括：用于导致所述基站的控制系统产生包括控制补片的帧，用于根据所述新MCS在与所述新MCS相关联的所述功率电平处传输至所述注册用户的装置。
27.根据权利要求19所述的设备，还包括：用于将与所述参考MCS功率值相对应的参考MCS指派给所述高功率用户，以及导致使用所述参考MCS来执行与所述高功率用户的通信的装置。
28.一种无线通信系统中的基站，包括根据权利要求10至27中任一项所述的设备。
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