CN103560866B - 无线通信装置、无线通信方法以及集成电路 - Google Patents

无线通信装置、无线通信方法以及集成电路 Download PDF

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Abstract

提供了无线通信装置、无线通信方法以及集成电路，所述无线通信装置包括：接收单元，接收与数据信道的调制编码方式和发送带宽有关的信息；编码单元，使用所述数据信道的调制编码方式、所述发送带宽、以及每种控制数据的补偿值，对所述控制数据进行编码；以及发送单元，发送所述数据信道的数据、以及以对应于所述控制数据的种类的编码率进行了编码的所述控制数据。

Description

无线通信装置、无线通信方法以及集成电路
本申请是国际申请日为2008年12月26日、申请号为200880121567.7、发明名称为“无线发送装置和无线发送方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及在采用了自适应调制方式的通信系统中使用的无线发送装置和无线发送方法。
背景技术
目前，在3GPP RAN LTE(Long Term Evolution：长期演进)的上行线路中，为了达到较低的PAPR(Peak to Average Power Ratio：峰均功率比)，单载波传输备受瞩目。另外，正在研讨下述方式，即，进行自适应调制(AMC：Adaptive Modulation and Coding)，以根据各个用户的线路质量信息(CQI：Channel Quality Indicator(信道质量指示符))，对每个用户选择MCS(Modulation and Coding Scheme：调制编码方式)图案(pattern)而获得较高的吞吐量。
另外，为了对下行线路的数据信道适用自适应调制或混合ARQ(自动重发请求)，在上行线路中，通过控制信道发送下行CQI信息或下行ACK/NACK信息。
图1表示终端在数据信道的自适应调制等中使用的MCS表(以下，称为“CQI表”)(例如，参照非专利文献1)。这里表示，基于CQI值即SNR等的线路质量信息，从图1所示的表中读出各种的调制方式和编码率，决定数据信道的MCS。
另外，研讨了上行线路的数据信道和控制信道通过同一帧进行发送，进而，使用用于决定数据信道的MCS的CQI，与数据信道的MCS同时决定控制信道的MCS。
因此，控制信道的MCS也同样根据CQI决定各式各样的调制方式和编码率(以下，称为“SE：Spectral Efficiency：频谱效率”，另外，SE以每码元的比特数×编码率来定义)。图2是表示用于示出了数据信道的SE和控制信道的SE之间的相对关系的CQI表的具体例子的图。该控制信道不适用于混合ARQ。因此，将控制信道的SE设定成对于各个CQI为鲁棒即为较低的SE，以在接收环境恶劣的情况下也满足所需质量。
非专利文献1：R1-073344,Nokia,“Update to 64QAM CQI tables”,3GPP TSG RAN WG1Meeting#50,Athens,Greece,August 20-24,2007
非专利文献2：3GPP TS36.212 V8.0.0
发明内容
本发明需要解决的问题
但是，在上述的技术中，在接收环境不恶劣的情况下，从表中读出的SE充分满足控制信道的所需质量，导致将空耗的无线资源用于控制信道。作为结果，存在数据信道的吞吐量下降的问题。
该情形以图3所示的情况为例进行说明。如图3所示，通过同一帧复用发送数据信道和控制信道时，决定可使用的资源大小。在接收环境不恶劣的情况下，由于设定为充分满足控制信道的所需质量的SE，所以控制信道用资源为空耗。但是，该空耗的资源不能用作数据信道用资源，从而数据信道的吞吐量下降。
本发明的目的在于提供改善数据信道的吞吐量的无线发送装置和无线发送方法。
解决问题的方案
本发明的无线发送装置采用的结构包括：MCS选择单元，根据无线通信终端装置的参数，切换CQI和MCS之间的对应关系，并基于切换后的对应关系，决定控制信道的MCS；以及编码调制单元，通过决定了的MCS，对控制数据进行编码和调制。
本发明的无线发送方法包括：切换步骤，根据无线通信终端装置的参数，切换CQI和MCS之间的对应关系；MCS选择步骤，基于切换后的对应关系，决定控制信道的MCS；以及编码调制步骤，通过决定了的MCS，对控制数据进行编码和调制。
本发明的无线通信装置包括：接收单元，接收表示数据信道的质量的信息和与发送带宽有关的信息；编码单元，使用表示所述数据信道的质量的信息、与所述发送带宽有关的信息、以及每种控制数据的倍率，对所述控制数据进行编码；以及发送单元，发送所述数据信道的数据、以及以对应于所述控制数据的种类的编码率进行了编码的所述控制数据，所述接收单元包括无线接收单元、循环前缀除去单元、解调单元以及解码单元，所述编码单元包括编码调制单元，所述发送单元包括无线发送单元。
本发明的无线通信方法包括：接收步骤，接收表示数据信道的质量的信息和与发送带宽有关的信息；编码步骤，使用表示所述数据信道的质量的信息、与所述发送带宽有关的信息、以及每种控制数据的倍率，对所述控制数据进行编码；以及发送步骤，发送所述数据信道的数据、以及以对应于所述控制数据的种类的编码率进行了编码的所述控制数据，所述接收步骤包括无线接收步骤、循环前缀除去步骤、解调步骤以及解码步骤，所述编码步骤包括编码调制步骤，所述发送步骤包括无线发送步骤。
本发明的集成电路包括：接收单元，接收表示数据信道的质量的信息和与发送带宽有关的信息；编码单元，使用表示所述数据信道的质量的信息、与所述发送带宽有关的信息、以及每种控制数据的倍率，对所述控制数据进行编码；以及发送单元，发送所述数据信道的数据、以及以对应于所述控制数据的种类的编码率进行了编码的所述控制数据，所述接收单元包括无线接收单元、循环前缀除去单元、解调单元以及解码单元，所述编码单元包括编码调制单元，所述发送单元包括无线发送单元。
发明效果
根据本发明，能够改善数据信道的吞吐量。
附图说明
图1是表示终端在数据信道的自适应调制等中使用的CQI表的图。
图2是表示用于示出了数据信道的SE和控制信道的SE之间的相对关系的CQI表的具体例子的图。
图3是表示通过同一帧复用发送数据信道和控制信道的情形的图。
图4是表示数据信道的所需BLER为10％时的接收SNR与SE之间的关系的图。
图5是表示ACK/NACK的所需BER为0.01％时的接收SNR与SE之间的关系的图。
图6是表示本发明实施方式1的无线通信终端装置的结构的方框图。
图7是表示图6所示的MCS选择单元的内部结构的方框图。
图8是表示一例控制信道用CQI表的图。
图9是表示控制信道用CQI表的其他例子的图。
图10是表示本发明实施方式2的MCS选择单元的内部结构的方框图。
图11是表示一例偏移(offset)参照表的图。
图12是表示一例控制信道用CQI表的图。
图13是表示本发明实施方式3的CQI表的图。
图14是表示本发明实施方式4的CQI表的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。图4表示从模拟结果获得的数据信道的所需BLER为10％时的接收SNR与SE(Spectral Efficiency)之间的关系。另外，图5是表示控制信道的ACK/NACK的所需BER为0.01％时的接收SNR与SE之间的关系的图。在本实施方式中着眼于，对于AWGN的性能与无跳频(带宽为180kHz)之间的接收SNR差在数据信道时为5dB来说，在控制信道时为9dB，控制信道的性能极大劣化。也就是说着眼于，在某一特定的条件下，数据信道的性能与控制信道的性能差异很大。
(实施方式1)
图6是表示本发明实施方式1的无线通信终端装置的结构的方框图。以下，参照图6说明无线通信终端装置的结构。无线接收单元102将通过天线101接收到的信号变换为基带信号，并将其输出到CP除去单元103。
CP除去单元103除去从无线接收单元102输出的基带信号的CP(Cyclic Prefix：循环前缀)，并将获得的信号输出到FFT单元104。
FFT单元104对从CP除去单元103输出的时域的信号，进行FFT(Fast FourierTransform：快速傅立叶变换)，并将获得的频域的信号输出到传输路径估计单元105和解调单元106。
传输路径估计单元105使用从FFT单元104输出的信号所包含的导频信号，估计接收信号的传输路径环境，并将估计结果输出到解调单元106。
解调单元106对从FFT单元104输出的接收信号中的、除去了导频信号等的控制信息之后的信号即数据信息，基于从传输路径估计单元105输出的传输路径环境的估计结果进行传输路径补偿。另外，解调单元106基于与通信对方的基站使用的MCS相同的MCS，对传输路径补偿后的信号进行解调处理，并将其输出到解码单元107。
解码单元107对从解调单元106输出的解调信号进行纠错，从接收信号中取出信息数据串和CQI信息、带宽信息。将CQI信息和带宽信息输出到MCS选择单元108。
MCS选择单元108具备后述的CQI表，从CQI表中读出与从解码单元107输出的CQI信息对应的MCS图案，并将读出的MCS图案决定为数据信道的MCS(MCS1)。另外，MCS选择单元108参照后述的多个CQI表，基于从解码单元107输出的CQI信息和带宽信息，决定控制信道的MCS图案(MCS2)。决定的MCS1被输出到编码调制单元109，MCS2被输出到编码调制单元110。
编码调制单元109对输入的用户数据(发送数据串)，基于从MCS选择单元108输出的MCS1，进行编码和调制处理，生成数据信道的发送数据。生成的数据信道的发送数据被输出到信道复用单元111。
编码调制单元110对输入的控制数据，基于从MCS选择单元108输出的MCS2，进行编码和调制处理，生成控制信道的发送数据。生成的控制信道的发送数据被输出到信道复用单元111。
信道复用单元111对从编码调制单元109输出的数据信道以及从编码调制单元110输出的控制信道的各个发送数据进行时分复用。复用后的发送数据被输出到DFT-s-OFDM(离散傅立叶变换扩展正交频分复用)单元112。
DFT-s-OFDM单元112对从信道复用单元111输出的发送数据进行离散傅立叶变换(DFT)，对频率分量的数据进行时间-频率变换，得到频域信号。另外，在将频域信号映射到发送副载波之后进行快速傅利叶逆变换(IFFT)处理，将其变换为时域信号。获得的时域信号被输出到CP附加单元113。
CP附加单元113在从DFT-s-OFDM单元112输出的发送数据串的各个帧中，通过复制帧末尾的数据且将其附加到帧开头，对发送数据串附加CP，并将其输出到无线发送单元114。
无线发送单元114将从CP附加单元113输出的基带信号变频到无线频带，并通过天线101发送。
图7是表示图6所示的MCS选择单元108的内部结构的方框图。表选择MCS决定单元201参照图8所示的控制信道用CQI表中的、对应的带宽的CQI表，基于输入的CQI，决定控制信道的MCS2。
MCS决定单元202参照数据用CQI表，基于输入的CQI，决定数据信道的MCS1。
图8是表示一例控制信道用CQI表的图。这里，将带宽500kHz以下时的CQI表设为表1，将带宽大于500kHz时的CQI表设为表2。另外，表1与表2相比，将同一CQI中的SE设定得较低。带宽窄为500kHz时，即，频率分集效果较小时，选择更低的SE，另一方面，在频率分集效果较大时，选择比表1的SE高的SE。因此，在频率分集效果较大时，与频率分集效果较小时相比，能够通过更少的控制信道资源满足控制信道的所需质量，所以能够增加用于数据信道的资源量。
这样根据实施方式1，将数据信道和控制信道复用发送，并对两信道适用自适应调制时，设置一个数据信道用CQI表和多个控制信道用CQI表，根据终端的发送带宽，切换所述多个表，决定控制信道的MCS，由此能够决定适合于带宽的MCS，适当地分配用于控制信道的无线资源，能够增加用于数据信道的无线资源。由此，能够改善数据信道的吞吐量。
另外，在本实施方式中，说明了仅基于发送带宽来选择CQI表，但如图9所示，除了带宽以外，也可以与数据信道的调度方式匹配，选择四个CQI表。对数据信道使用持续调度(Persistent scheduling)时，将数据信道的MCS设为鲁棒，所以通知较低的CQI。此时，考虑基于通常调度(动态调度)和持续调度的两种调度的CQI差，并采用具有多个控制信道用的CQI表的结构，使控制信道的MCS和使用资源合适，从而能够使用于数据信道的资源量增加。
(实施方式2)
本发明实施方式2的无线通信终端装置的结构与实施方式1的图6所示的结构相同，所以引用图6，省略重复的说明。
图10是表示本发明实施方式2的MCS选择单元108的内部结构的方框图。CQI偏移MCS决定单元301使用图11所示的偏移参照表、CQI信息以及式(1)，计算控制信道用CQI。
控制信道用CQI＝CQI+Σ偏移[条件]…(1)
另外，CQI偏移MCS决定单元301参照图12所示的控制信道用CQI表，并基于该控制信道用CQI，决定控制信道的MCS2。
图11是表示一例偏移参照表的图。这里，在数据信道的调度方式为动态调度时将偏移设为“0”，在为持续调度时将偏移设为“2”。此时，考虑基于通常调度(动态调度)和持续调度的两种调度的CQI差，并维持偏移。
另外，在数据信道具有跳频时将偏移设为“0”，无跳频且带宽为1RB(资源块)时将偏移设为“-4”。不适用帧内跳频，并且进行窄带发送等频率分集效果较小时，维持偏移以选择更低的MCS。这是因为，控制信道进行发送的比特数较少，难以获得编码的增益。考虑上述理由，并维持基于带宽的偏移。
另外，数据信道的发送次数为初次发送时将偏移设为“0”，在为重发时将偏移设为“-2”。在数据信道被重发的状况下，其为接收质量预想以上恶劣的情况，在这样的情况下，控制信道也有可能导致接收质量下降，所以维持偏移以能够选择更低的MCS。
如上所述，通过数据调度方法、带宽、帧内跳频、数据信道的重发次数等终端的参数，能够设定更合适的MCS。因此，能够以合适的控制信道资源满足控制信道的所需质量，所以能够增加用于数据信道的资源量。
图12是表示一例控制信道用CQI表的图。这里，除了基本表的CQI为0～30时的SE以外，新设定CQI为－10～－1时的较低的SE和为31～37时的较高的SE。这里，较低的SE区域主要用于偏移为负的情况，较高的SE区域主要用于偏移为正的情况。
这样，根据实施方式2，将数据信道和控制信道复用发送，并对两信道适用自适应调制时，使用一个数据信道用CQI表、由大于该数据信道用CQI表的大小构成的一个连续的控制信道用CQI表以及由终端的参数构成的偏移参照表，通过对数据信道的CQI加上从偏移参照表读出的所有偏移量所得的CQI来决定控制信道的MCS，从而能够抑制存储量(memory)的增加，并且改善数据信道的吞吐量。
(实施方式3)
图13是本发明实施方式3的CQI表，通过对式(1)乘以倍率(N)，能够放大或缩小基本表的设定范围。使用式(2)计算控制信道用CQI。
控制信道用CQI＝floor(N×(CQI+Σ偏移[条件]))…(2)
其中，N为小数。
例如，为了能够对应如LTE中使用的上行CQI信道或ACK/NACK信道那样、编码方式不同的情况，通过改变N的值，能够适用于使用了不同的编码方式的控制信道。也就是说，在上行CQI信道的情况下，通过改变偏移和N的值来进行对应，在ACK/NACK信道的情况下，仅通过偏移(N＝1)来进行对应，从而能够从同一CQI表参照两种控制信道的MCS。
这样，根据实施方式3，通过对相加了所有偏移量所得的控制信道用CQI乘以倍率，由此计算新的控制信道用CQI，通过决定控制信道的MCS，从而即使在编码方法不同的控制信道的情况下，也能够抑制存储量的增加，改善数据信道的吞吐量。
(实施方式4)
图14是本发明实施方式4的CQI表，使用实施方式3所示的式(2)进行计算。其中，N为小数，并设为N＝N＿A(CQI＜CQI＿TH)、N＝N＿B(CQI＞CQI＿TH)。具体而言，图14是表示CQI＿TH＝3、N＿A＝0.7、N＿B＝1.3的情况。这样，根据CQI的大小变更倍率(N)，从而能够更高精度地决定MCS。
这样，根据实施方式4，对相加了所有偏移量所得的控制信道用CQI乘以倍率，根据CQI的大小变更该倍率，计算控制信道用CQI，决定控制信道的MCS，由此即使在编码方法不同的控制信道的情况下，也能够抑制存储量的增加，而且改善数据信道的吞吐量。
另外，在实施方式3和4中，说明了乘以N的一阶的线性处理，但也可以使用高阶的线性处理。
根据本发明一实施例，提供了无线发送装置，包括：调制编码方案选择单元，根据无线通信终端装置的参数，切换信道质量指示符和调制编码方案之间的对应关系，并基于切换后的对应关系，决定控制信道的调制编码方案；以及编码调制单元，通过决定了的调制编码方案，对控制数据进行编码和调制。
所述调制编码方案选择单元具有多个信道质量指示符表，根据所述参数，切换所述多个信道质量指示符表，并使用切换后的信道质量指示符表，决定控制信道的调制编码方案。
所述调制编码方案选择单元具有所述参数与偏移值被关联对应的偏移表，并基于将与相应的所述参数对应的偏移值全部相加所得的信道质量指示符，决定控制信道的调制编码方案。
所述调制编码方案选择单元基于将全部相加了对应于所述参数的偏移值所得的信道质量指示符乘以倍率而求得的新信道质量指示符，决定控制信道的调制编码方案。
所述调制编码方案选择单元在所述参数为发送带宽时，发送带宽越窄，选择越低的调制编码方案。
所述调制编码方案选择单元在所述参数为数据信道的调度方法时，在持续调度的情况下选择更高的调制编码方案。
所述调制编码方案选择单元在所述参数为数据信道的发送方法时，在不适用帧内跳频且发送带宽较窄的情况下，选择更低的调制编码方案。
所述调制编码方案选择单元在所述参数为数据信道的重发次数时，重发次数越多，选择越低的调制编码方案。
所述调制编码方案选择单元根据信道质量指示符的大小，控制与全部相加了对应于所述参数的偏移值所得的信道质量指示符相乘的倍率。
所述调制编码方案选择单元在决定数据信道的调制编码方案时，根据所述参数，不切换信道质量指示符和调制编码方案之间的对应关系。
根据本发明另一实施例，提供了无线发送方法，包括：切换步骤，根据无线通信终端装置的参数，切换信道质量指示符和调制编码方案之间的对应关系；调制编码方案选择步骤，基于切换后的对应关系，决定控制信道的调制编码方案；以及编码调制步骤，通过决定了的调制编码方案，对控制数据进行编码和调制。
另外，在上述各个实施方式中，在控制信道的CQI表中，也可以包含(Drop)以不在最低的SE(MCS)发送控制信道。
另外，在上述各个实施方式中，计算出的控制信道用CQI在控制信道用CQI表的范围之外时，既可以设为CQI表的两端的SE(MCS)，也可以通过外推插值来求。
在上述的各个实施方式中，举例说明以硬件构成本发明的情况，但本发明能够以软件实现。
另外，用于上述实施方式的说明中使用的各功能块通常被作为集成电路的LSI来实现。这些块既可以被单独地集成为一个芯片，也可以包含一部分或全部地被集成为一个芯片。虽然这里称为LSI，但根据集成程度，可以被称为IC、系统LSI、超大LSI(Super LSI)、或特大LSI(Ultra LSI)。
另外，实现集成电路化的方法不限定于LSI，也可使用专用电路或通用处理器实现。也可以使用可在LSI制造后编程的FPGA(Field Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)，或者可重构LSI内部的电路单元的连接和设定的可重构处理器。
再者，如果由于半导体技术的进步或派生的别的技术而出现了替代LSI的集成电路化的技术，则当然也可以用该技术来进行功能块的集成化。还存在着适用生物技术等的可能性。
2008年1月4日提交的日本专利申请第2008-000199号所包含的说明书、附图及说明书摘要的公开内容，全部引用于本申请。
工业实用性
本发明的无线发送装置和无线发送方法能够改善数据信道的吞吐量，能够适用于例如移动通信系统等。

Claims (15)

1.无线通信装置，包括：
接收单元，接收表示数据信道的质量的信息和与发送带宽有关的信息；
编码单元，使用表示所述数据信道的质量的信息、与所述发送带宽有关的信息、以及每种控制数据的倍率，对所述控制数据进行编码；以及
发送单元，发送所述数据信道的数据、以及以对应于所述控制数据的种类的编码率进行了编码的所述控制数据，
所述接收单元包括无线接收单元、循环前缀除去单元、解调单元以及解码单元，所述编码单元包括编码调制单元，所述发送单元包括无线发送单元。
2.如权利要求1所述的无线通信装置，
所述编码单元生成以对于所述每种控制数据不同的编码率进行了编码的所述控制数据。
3.如权利要求1所述的无线通信装置，
所述编码单元使用基于表示所述数据信道的质量的信息、与所述发送带宽有关的信息、以及所述倍率决定的调制编码方式，对所述控制数据进行编码。
4.如权利要求1所述的无线通信装置，
所述控制数据是ACK/NACK、或者信道质量指示符。
5.如权利要求1所述的无线通信装置，
所述发送单元进一步包括信道复用单元，对于所述数据与进行了编码的所述控制数据进行复用并发送。
6.无线通信方法，包括：
接收步骤，接收表示数据信道的质量的信息和与发送带宽有关的信息；
编码步骤，使用表示所述数据信道的质量的信息、与所述发送带宽有关的信息、以及每种控制数据的倍率，对所述控制数据进行编码；以及
发送步骤，发送所述数据信道的数据、以及以对应于所述控制数据的种类的编码率进行了编码的所述控制数据，
所述接收步骤包括无线接收步骤、循环前缀除去步骤、解调步骤以及解码步骤，所述编码步骤包括编码调制步骤，所述发送步骤包括无线发送步骤。
7.如权利要求6所述的无线通信方法，
在所述编码步骤中，生成以对于所述每种控制数据不同的编码率进行了编码的所述控制数据。
8.如权利要求6所述的无线通信方法，
在所述编码步骤中，使用基于表示所述数据信道的质量的信息、与所述发送带宽有关的信息、以及所述倍率决定的调制编码方式，对所述控制数据进行编码。
9.如权利要求6所述的无线通信方法，
所述控制数据是ACK/NACK、或者信道质量指示符。
10.如权利要求6所述的无线通信方法，
在所述发送步骤中进一步包括信道复用步骤，对于所述数据与进行了编码的所述控制数据进行复用并发送。
11.集成电路，包括：
接收单元，接收表示数据信道的质量的信息和与发送带宽有关的信息；
编码单元，使用表示所述数据信道的质量的信息、与所述发送带宽有关的信息、以及每种控制数据的倍率，对所述控制数据进行编码；以及
发送单元，发送所述数据信道的数据、以及以对应于所述控制数据的种类的编码率进行了编码的所述控制数据，
所述接收单元包括无线接收单元、循环前缀除去单元、解调单元以及解码单元，所述编码单元包括编码调制单元，所述发送单元包括无线发送单元。
12.如权利要求11所述的集成电路，
所述编码单元生成以对于所述每种控制数据不同的编码率进行了编码的所述控制数据。
13.如权利要求11所述的集成电路，
所述编码单元使用基于表示所述数据信道的质量的信息、与所述发送带宽有关的信息、以及所述倍率决定的调制编码方式，对所述控制数据进行编码。
14.如权利要求11所述的集成电路，
所述控制数据是ACK/NACK、或者信道质量指示符。
15.如权利要求11所述的集成电路，
所述发送单元进一步包括信道复用单元，对于所述数据与进行了编码的所述控制数据进行复用并发送。
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