本发明的一个目的是提供一种执行此压缩模式的解决方案。在解释用于产生这种压缩模式的已知方法之前,首先将描述3GPP组织提出的电信系统的上行链路和下行链路的组织结构。
在ISO(国际标准化组织)的OSI(开放系统互联)模型中,电信设备由组成协议堆栈的层模型形成,其中每一层是向更高级层提供服务的一个协议。第1层提供的服务称作“传送信道”。因此,传送信道可理解为相同设备的第1层和第2层之间的数据流。传送信道(缩写为TrCH)能够使第2层传输具有特定服务质量的数据。这种服务质量根据所使用的信道编码和交错而定。传送信道还可理解为通过无线电链路连接的两个独立设备的两个第2层之间的数据流。
图1和2示出了诸如3GPP组织定义的分别用于第三代电信系统的上行链路和下行链路的传输链。这些图中的相似方框以相同的数字表示。
对于标记为100的每个传送信道来说,更高级别的层101周期性地向第1级层提供传送块组。传送块组提供到传送信道的周期性间隔被称作传送信道的传输时间间隔或TTI间隔。每个传送信道具有其自己的一个TTI间隔持续时间。TTI间隔的持续时间可以是10、20、40或80ms。图5示出了传送信道A、B、C和D的例子。在图5中,每个传送信道接收的传送块组由一个条形图的条形表示。条形图的条形长度表示相关传送信道的TTI间隔并且其表面对应于该传送块组的有效负载。参考图5,与传送信道A、B、C和D相关的TTI间隔的持续时间分别是80ms、40ms、20ms和10ms。而且,在条形图的条形中的水平虚线指示每个传送块组的传送块数。在图5中,传送信道A在第一传输时间间隔期间接收包括3个传送块的第一传送块组A0,并且在随后的TTI间隔期间接收包括一个传送块的第二传送块组A1。类似地,传送信道B在四个连续的TTI间隔期间接收分别包括0、2、1和3个传送块的传送块组B0、B1、B2和B3。传送信道C在八个连续的TTI间隔期间接收传送块组C0到C7,最后,传送信道D在十六个TTI间隔期间接收传送块组D0到D15。
另外,传送格式指示的信息表示包含在传送信道接收的传送块组中的传送块数和它们各自的尺寸。对于一个给定的传送信道来说,存在一个可能的传送格式的有限组,在每个TTI间隔中,根据更高级层的要求选择其中的一种格式。对于一个恒定比特率的传送信道来说,这个组仅包括一个单元。在图5的例子中,传送信道A在射频帧0到7期间所接收的组A0具有第一传送格式,并且射频帧8到15期间的组A1具有第二传送格式。
再次参考图1和2,标记为100的每个传送信道在每个相关的TTI间隔从更高级层101接收一个传送块组。具有不同服务质量的传送信道由独立的处理链102A、102B处理。在标记为104的步骤期间,帧检验序列FCS附着于这些块中的每一块上。一旦接收,这些序列就用于检测所接收的传送块是正确的还是被破坏。应当注意的是,在要求错误检测时,FCS序列可具有一个零尺寸。标记为106的下一个步骤在于:通过传送块组和它们的相应FCS形成一组要编码的块。通常,此步骤106在于逐次链接传送块和它们的相应FCS序列,以形成一个单个数据块。根据信道编码的类型,当此单个块的尺寸小于一个特定限度时,它构成一个要编码的块,否则它被分成一组相同尺寸的要编码块,这样它们的尺寸均没有超过由信道编码器确定的最大尺寸。下一个步骤108在于对要编码的块进行信道编码。因而在此步骤之后,在每个TTI间隔得到一组编码的块。一般地,同组的每个要编码的块被单独编码,并且由此产生的块被链接在一起,从而形成一个单个的编码块。因而一个编码块可对应于几个传送块。就象一系列的传送块组构成一个传送信道一样,一系列编码的传送块将被称作编码的传送信道。根据所涉及的是上行链路还是下行链路,如此编码的信道随即根据不同的顺序进行速率匹配、交错和分段。
在图1所示的上行链路中,在标记为110的步骤,编码的传送信道首先在相关的TTI间隔上进行交错,随后在标记为112的步骤进行分段,最后在标记为114的步骤进行速率匹配。在分段操作期间,编码传送块的组被分成的数据段数等于所涉及信道的TTI间隔中的射频帧数。每个数据段与其自己的多路复用帧相关。
在图2所示的下行链路中,编码的传送信道首先进行速率匹配116,随后进行交错120,最后进行分段122。需要注意的是,在此链路中,速率匹配116处于在固定位置传送信道的事件中的DTX符号插入步骤118之后。
再次参考图1和2,在编码、分段、交错和速率匹配之后,不同传送信道在步骤124中彼此一起多路复用,从而形成一个复合信道。此多路复用步骤124周期性地产生被称作多路复用帧的数据块。多路复用帧的产生周期通常对应于一个射频帧。该系列的多路复用帧组成复合信道。由于多路复用的传送信道的比特率可以变化,所以在步骤124之后得到的复合信道的比特率也可以变化。由于一个物理信道的容量有限,所以需要传送此复合信道的物理信道数可能大于一。当需要的物理信道数大于一时,提供步骤126以将把此复合信道分段为物理信道。例如,对于两个物理信道来说,这个分段步骤126在于交替地把一个符号发送到第一物理信道DPDCH#1并且把一个符号发送给第二物理信道DPDCH#2。
所得的数据段随后在标记为130的步骤中被交错,随后,在标记为132的步骤中在相应的物理信道上传输。这个最后步骤在于传输符号的扩频调制。
由于物理信道的限制,一个多路复用帧的可用符号数Ndata在下行链路中是半静态的,而在上链路中是动态的。其自身相符的量被认为是半静态的,前提是如果第1级层不能逐多路复用帧或逐TTI间隔地改变它,特别是根据传送信道比特率的变化(即传送格式的变化)改变它。只要不是半静态的就被认为是动态的。之后,此符号数Ndata表示复合信道可获得的比特率。因此,在物理信道分段步骤126之后的物理信道数在下行链路中是半静态的,而在上行链路中是动态的。
如上所述,第三代移动无线电系统的其中一个结果是在不具有相同要求的服务质量(QoS)的无线电接口服务中进行有效地多路复用。速率匹配步骤(114、116)允许优化这个多路复用,随后将对此进行解释。服务质量的不同意味着特别使用各自的具有不同信道编码和交错的传送信道,以确保专用于每个传送信道的服务质量。传送信道的服务质量通过下面的至少一个判断标准进行定义:
-最大传输延迟(由此的TTI间隔的最长持续时间),
-最大误码率(BER),和/或
-传送块的最大差错率(BLER)
当编码符号组根据编码具有足够的平均Eb/I比时,误码率足够低。Eb/I比是每个编码符号的平均能量(Eb)与干扰的平均能量(I)的比率。速率匹配步骤(114、116)用于平衡具有不同服务质量的传送信道间的Eb/I比。输入的误码率BER根据这个Eb/I比而定。实际上,对于执行目对于反向的编码操作108的解码操作的信道解码器来说,解码器的输入的Eb/I比越高,输出的误码率越低。
对于CDMA-类的多路访问来说,由于在空间或时间上没有分开的几个实体可以在同一个载频上进行传输,所以系统的容量直接受限于干扰电平。为了使系统的容量达到最大值,每个编码的传送信道应当具有最小的Eb/I比,但依然足以保持其服务质量。速率匹配步骤(114、116)允许此Eb/I比达到最小值,这是因为不同的传送信道由此可根据半静态确定的比率接收不同的Eb/I。
在此速率匹配步骤(114、116)期间,RFi速率匹配比应用于每个传送信道i,这样对于在速率匹配之前具有符号计数为Xk并且在速率匹配之后具有符号计数为Yk的每个块k来说,除了四舍五入之外,Yk就是RF1速率匹配比等于比值Yk/Xk。在速率匹配之后,平均Eb/I比随即与匹配比RF1相乘。
平衡Eb/I比仅仅创建了各种编码传送信道的相应匹配比RFi之间的比例。它不能增加速率匹配比RFi的绝对值。因而,速率匹配比RFi的所要求的集合必须被确定,除了以下被称作比例因子LF的多路复用因子。考虑到不同传送格式组合的定义,匹配比RFi的下限通过传送信道编码可容许的最大紧缩率建立,并且其上限通过用以通信的物理信道提供给复合信道的可用比特率Ndata建立。因而我们可以得出:
RFi=LF·RMi (1)
其中:
-集合{RMi}就是对应于每个输入的编码传送信道的Eb/I间的希望比例的不同速率匹配属性RMi之间的比例。匹配属性RMi没有考虑分别由专用于每个传送信道的最大紧缩率和可用的速率Ndata施加于速率匹配比的下限和上限;并且
-LF是比例因子。对于所有的编码传送信道来说,比例因子LF均相同。
在3GPP组织提出的电信系统中,速率匹配在上行链路和下行链路中的执行方式不同。在上行链路中,因为不连续的传输将损害移动台输出的峰值与平均射频功率间的比,所以选定进行连续传输。因此这个比值应当尽可能地接近1。由于在上行链路中必须连续传输,所以比率Yk/Xk≈RF1可随每个多路复用帧而变化。实际上,指示一个给定传送格式组合j的编码块类型的集合的MSB(j),以及速率匹配后的块尺寸的总和
必须正好等于可使用的比特率Ndata。可使用的比特率Ndata仅仅可具有特定的预定值N1、N2、…、NR(其中N1<N2<…<NR),它们根据上行链路中的物理信道格式而定。特别是,这种格式由扩展因子和用于多码传输的代码数定义。对于每个组合j来说,可获得具有未知项{Yk}k∈MBS(j)的下面的组:其中I(k)指示产生块类型k的传送信道。
为了清楚地解答组(2),在3GPP的文献中给出了一个用于通过标记为{N1,N2,…,NR}的集合选择可使用的比特率Ndata的规则。
因此,在上行链路中,一个编码的传送信道i的速率匹配比RFi根据传送格式组合的变化而动态变化。
在图2所示的下行链路中,最大与平均射频功率的比率在任何情况下均非常差,这是因为基站同时向几个用户进行传送,并且这些用户的信号被积极地或破坏性地组合导致了网络传输的射频功率的大变化。因此可以断定的是,对于下行链路来说,平衡不同传送信道间的Eb/I比应当使用半静态比速率匹配进行(即实际上使用半静态LF),并且多路复用帧将使用被称作DTX符号的空符号完成。DTX(不连续传输)符号是具有不同于数据符号的任意可能值的常数值的符号。DTX符号零能量传输,并且不携带任何信息;实际上,它们应当说是不连续传输的指示符,而非实际的符号。这种DTX符号或者在步骤118中被逐TTI间隔地动态插入,或者在步骤128中被逐多路复用帧地动态插入。在此链路中,当复合信道形成时,所使用的LF因子是半静态的并且被彻底确定,为的是在复合信道的比特率处于最大值时使要插入的DTX符号数达到最小值。实际上,此技术用于限制在最差情况下的最大与平均射频功率比的损害。
因此,上行链路和下行链路的不同之处在于:在上行链路中,速率匹配是动态的,为的是使全部的多路复用帧达到可使用的比特率Ndata,而在下行链路中,速率匹配是半静态的,并且DTX符号被动态插入到全部的多路复用帧中。
正如上面所指出的,每个多路复用帧的分段步骤(112、122)在每个编码和交错的传送信道上执行。实际上,在后面的步骤(112、122)之前,所有的操作均是逐TTI间隔地进行。而且,两个不同的传送信道可具有不同的TTI间隔持续时间。为了执行多路复用不同的顺流传送信道的步骤124,必须减至对应于一个多路复用帧的周期。此周期通常是一个射频帧(10ms)。这是每个多路复用帧的分段步骤(112、122)的确切目标。具有持续F
i倍于共用周期的TTI间隔的传送信道i的n个符号的任意块被分成F
i个块,其大小约为
n/F
i」或「n/F
i 。我们记得
x」和「x
分别表示小于或等于x的最大整数以及大于或等于x的最小整数。
正如上面所指出的,在下行链路中插入DTX符号或者是逐TTI间隔进行(步骤118),或者是逐多路复用帧进行(步骤128)。DTX符号对每个TTI间隔的插入允许每个传送信道具有固定的位置。在这里,固定意味着此位置并不根据在多路复用帧中传输的每个传送信道的段的有效负载而定。因此移动台可去多路复用不同的传送信道,而不需要明确指示这些信道中的每一个的有效负载,或者更确切地说是不需要对它们当前的传送格式进行任何指示。当对于一个传送信道的给定TTI间隔来说已经接收了所有的多路复用帧时,移动台努力通过连续的尝试确定所考虑的TTI间隔的传送格式。此技术通常称作盲速率检测(BRD),并且更确切地说则称作盲传送格式检测技术。在这种方法中,系统容量被优化,因为网络不必为每个传送信道以及每个多路复用帧传输一个明确的当前比特率或传送格式的指示。不幸地是,这种技术仅仅在每个传送信道可能的比特率的数目少并且每个传送信道的比特率也低时(例如低于32kbit/s)才能应用。
在多路复用帧存在比特率指示的事件中,传送信道的可变位置使用可接受的复杂度进行预。需要注意的是,这种比特率指示并不在复合信道中传输,而是在与载有复合信道的物理信道相关的物理控制信道上传输。在传送信道多路复用步骤124之后则逐多路复用帧地插入DTX符号。在图2中,插入DTX符号128更确切地说是在第二交错步骤130之前进行。该插入就是DTX符号在传输的每个时隙中成组。这样做也使每个时隙中的DTX符号数大概相同。因而可获得合理的时间分集。
根据系统的上行链路和下行链路的这种结构,压缩模式能够以四种不同的方式产生:
●通过增加容器尺寸,
●通过减小内容大小,
●通过改进内容分布,或
●通过推迟传送块的传输。
增加容器尺寸就等于增加一个射频帧的物理信道组的总比特率。例如,过平分CDMA技术中使用的扩展因子来增加总比特率。另外可增加所使用的物理信道数。这可能是必需的,因为减小的扩展因子不能小于4。在下行链路中,这样会出现代码短缺的问题。实际上,相互垂直的代码在下行链路中使用,以用于扩展每个用户信号的频谱。实际上,正交性是抑制干扰所必需的特性。
传统上由术语OVSF(正交可变扩展因子)指示的正交码可根据一个树进行分类,其中扩展因子在从该树的根到任意分枝的任意路径上的每个节点乘以2。因而扩展因子正比于码长。如下递归产生OVSF码:长度为L的任意码C在该树中具有两个双倍长度2L的子码,对于前者来说,通过把C与其自身链接(CC)得到它们,而对于后者来说,通过把C与其补码链接(C
)得到它们。这树分类不仅用于代码生成,而且还用于选择用户代码。实际上,此树定义代码间的正交关系,这样,如果一个代码由一个用户使用,则此代码的所有祖先码和所有下代码对于其它用户来说是禁止的,否则用户间的正交关系会被破坏。因而这种解决方案对于下行链路来说会出现代码短缺的问题。
这种问题在代码仅仅被保留并且没用于传输时还继续存在。这是在压缩模式的传输间隙期间的情况。此问题在保留的代码具有低扩展因子时进一步增加;实际上,一个代码的扩展因子越小,此代码越接近树根,并且其禁止的下代码的数目越大。容易理解的是,通过平分用户的扩展因子,节点向树根移动,并且禁止的下代码子树的大小加倍,从而,OVSF码短缺的问题增加。
执行这种压缩模式的另一种方式在于通过紧缩足够数量的符号来减小内容尺寸。此方法在3GPP文献中还没有全面地进行描述,但目前可假定的是,在传送信道的多路复用步骤124之后将增加附加的紧缩步骤。但此方法的缺点在于,已知在传输链中的附加紧缩步骤的位置难以根据不同的信道编码108优化紧缩模式。
形成这种压缩模式的另一种方法在于改进复合信道中的数据符号的位置,以通过将DTX符号成组而形成传输间隙。因而,此方法被称作DTX符号成组法。对于下行链路来说,这种解决办法应用于包括DTX符号的复合信道以用于获得传送信道的可变位置。实际上,在这种情况下,此速率匹配静态执行,并且DTX符号用于完成多路复用帧。对于可变位置的传送信道来说,这些符号在诸如多路复用帧的结尾加入。因而这种解决办法在于在一个射频帧内的一个时间周期中把这些DTX符号成组以形成一个传输间隙。
不幸地是,这种解决办法仅仅适用于具有传送信道的可变位置的下行链路。对于固定位置的传送信道来说,所有的DTX符号不用于形成传输间隙。用于固定传送信道的位置的DTX符号在步骤118被交错并且在射频帧中并不在一起成组。实际上,把这些DTX符号成组等于使传送信道的位置可变。通过把DTX符号成组而形成的传输间隙的尺寸因而减小。这种DTX符号成组法的另一个缺点在于,根据要以压缩模式传输的多路复用帧的传送格式组合,要被插入的DTX符号的数目有点儿大。因此,如果在压缩模式期间出现更高级层没有进行传输的情况,则此方法将被优先采用。另一方面,如果在压缩模式期间要传输很多数据,则如果不取消的话此方法的影响将会降低。
最后,执行这种压缩模式的另一种解决办法在于推迟特定传送块的传输。在整个描述过程中,这种解决办法将被称作数据传输推迟。这种方法仅仅适用于能够容许较长的传输延迟的非实时服务。实际上,此方法在于在所涉及的包括压缩模式帧的传送信道的TTI间隔期间改进所允许的传送格式组合的组,这样,此传送信道可采纳的传送格式允许传输少于正常模式的数据。这并不意味着将删除在包括压缩模式的多路复用帧的TTI间隔期间要传输的数据,而仅仅是推迟传输。
此方法在图6中示出,以与图5的传送信道B相比较。图5和6表示相同的数据业务量。在图6中,第四射频帧是压缩模式。组B1的其中一个传送块的传输被推迟;它将仅仅在射频帧8、9、10和11期间传输。此方法的主要缺点是它仅适用于容许长时间延迟的非实时服务。
本发明的一个目的是提供一种适用于具有固定或可变服务位置的电信系统的上行链路和下行链路的方法来补偿上述所有或部分缺点,这种服务是实时或非实时的,并且紧缩率增加时允许优化紧缩模式。
而且,本发明的主题是要提供一种产生压缩模式以影响包括至少两个传送信道的复合信道的方法,每个所述传送信道在至少一个相应的传输时间间隔传输至少一个数据块,每个所述传输时间间隔具有一个专用于每个所述传送信道的时期,至少两个所述传送信道具有不同持续时间的传输时间间隔,所述方法包括把至少一个所述传送信道的数据进行时间分段的步骤,所述时间分段步骤把所述数据块分成数据段,每个所述数据段分别与所述传输时间间隔的一个时间段相关,所述时间段构成所述复合信道的传送信道所共有的一个周期,其特征在于,对于同一个传送信道来说,所述分段步骤向每个所述数据段分配根据至少一个分段系数确定的数据计数,并且源于已经通过所述分段步骤指定的相同数据块的至少两个所述数据段具有不同的数据计数。
根据本发明,通过改进分段步骤(112、122)选择减少压缩模式的多路复用帧的传送信道的内容。特别是,所采取的措施是为压缩模式的多路复用帧产生较小的数据段并且把这种段的丢失数据分布在相关TTI间隔的其它段上。时间段是传输在步骤112和122中分段的数据并且在多路复用步骤124的结尾对应于该周期的一个周期。
分段系数最好根据至少一个脚本(scenario)的组确定,每个脚本由至少一个传送信道的至少一个可能的比特率进行参数化。
当其在使用CDMA-型多路访问技术的电信系统中执行时,根据本发明的方法可进一步包括一个速率匹配步骤,它允许平衡所述复合信道的传送信道的比特率,速率匹配比应用于每个所述传送信道,所述速率匹配比等于专用于所述传送信道的速率匹配属性和比例因子的乘积,所述比例因子为所述传送信道组共用,所述比例因子对于每个所述时间段来说是常数并且对于至少两个时间段来说可具有至少两个不同的值,所述至少两个不同值中的第一个值与压缩模式相关,并且所述至少两个不同值中的第二个值与所谓的正常模式相关。因而,所述速率匹配步骤的实施是从电信系统的至少一个移动台到至少一个基站。
该方法还可进一步包括一种允许平衡所述复合信道的传送信道的比特率的速率匹配步骤,速率匹配比应用于每个所述传送信道,所述速率匹配比等于专用于所述传送信道的速率匹配属性和比例因子的乘积,所述比例因子为所有的所述传送信道所共有,对于所有的所述传送信道来说,称作整体间隔的至少两个间隔被定义,所述整体间隔的持续时间是与所述传送信道相关的每个所述传输时间间隔的持续时间的倍数,所述比例因子对于每个整体间隔来说是常数并且对于至少两个整体间隔来说具有至少两个不同的值,所述至少两个不同值中的第一个值与压缩模式相关,并且所述至少两个不同值中的第二个值与所谓正常模式相关。因而,所述速率匹配步骤的实施是从所述电信系统的至少一个基站到至少一个移动台。
根据其它特征,本发明的方法还包括的步骤是:
·根据属于包括下面步骤的组的至少一个脚本计算所述分段系数:
-对于同一个传送信道来说最小化所述分段系数的变化;
-使所述压缩模式的比例因子(LFc)达到最大值
·属于该组的其中一个步骤包括的步骤是:
-推迟包括所述至少一个压缩模式的数据段的数据的至少一个部分的传输;
-对于包括所述至少一个压缩模式的数据段的至少一个数据块来说,在标称比特率模式和至少一个降低比特率模式之中选择源编码模式,以用于与要分段的所述传送信道相关的至少一个传输时间间隔,所述降低的比特率低于所述标称比特率。
有利地是,当所述整体间隔不包括任何压缩模式的数据段时,比例因子通过第一集合选择,或者当所述整体间隔包括至少一个压缩模式的数据段时,比例因子通过第二集合选择。所述第一集合包括一个元素,而所述第二集合对于每一个压缩配置来说包括一个元素,每个所述压缩配置一方面通过相应的整体间隔的压缩模式的时间段数定义,另一方面通过与每个所述压缩模式的时间段相关的至少一个压缩率定义,对于所述复合信道来说,所述压缩率表示一个给定时间段的压缩模式的可使用数据计数和所述给定时间段的正常模式的可使用数据计数之间的比。
本发明的另一个目的是一种用于产生压缩模式以影响包括至少两个传送信道的复合信道的装置,每个所述传送信道在至少一个相应的传输时间间隔传输至少一个数据块,每个所述传输时间间隔具有一个专用于每个所述传送信道的时期,至少两个所述传送信道具有不同持续时间的传输时间间隔,所述装置包括把至少一个所述传送信道的数据进行时间分段的设备,所述时间分段设备把所述数据块分成数据段,每个所述数据段分别与所述传输时间间隔的一个时间段相关,所述时间段构成所述复合信道的传送信道所共有的一个周期,其特征在于,对于同一个传送信道来说,所述分段设备向每个所述数据段分配根据至少一个分段系数确定的数据计数,并且源于已经指定的相同数据块的至少两个所述数据段具有不同的数据计数。
本发明的另一主题是要提供一种电信系统的一个基站和一个移动台,每个都至少包括复合信道传输设备和如上所述的一种装置。
本发明的又一主题是要提供一种产生压缩模式以影响包括至少两个传送信道的复合信道的装置,每个所述传送信道在至少一个相应的传输时间间隔传输至少一个数据块,每个所述传输时间间隔具有一个专用于每个所述传送信道的时期,至少两个所述传送信道具有不同持续时间的传输时间间隔,对于至少一个所述传送信道来说,所述装置包括数据段链接设备,所述数据段在相同的传输时间间隔中被接收,所述链接设备把所述数据段链接成一个数据块,每个所述数据段分别与所述传输时间间隔的一个时间段相关,所述时间段构成所述复合信道的传送信道所共有的一个周期,其特征在于,对于相同的传送信道来说,在所述链接设备输入处的相同传输时间间隔中接收的至少两个所述数据段具有不同的数据计数。
本发明的再一主题是要提供一种电信系统的一个基站和一个移动台,每个都至少包括用于接收包括至少两个传送信道的复合信道的设备和如上所述的一种装置。
参考附图,通过对下面的详细描述进行细致的研读,本发明的其它特征和优点将会显而易见,其中:
根据本发明,压缩模式的多路复用帧的尺寸通过改进分段步骤(112、122)而减小。在整个描述过程中,此方法将被称作逐多路复用帧的不相等分段法。
实际上,在规定的第三代电信系统中,每个多路复用帧的分段步骤(112、122)除了一个符号以外产生具有相同尺寸的数据段。因此,例如具有用于传输800个编码符号的40msTTI间隔,这800个符号被分成四段,每段200个符号。这些段中的每一个被传输以用于一个多路复用帧。这四个段都具有相同的尺寸,这被认为是相等分段。如果要传输的符号数不是四的倍数,或者更普遍的说不是编码传送信道的TTI间隔中的多路复用帧数的倍数,则分段被认为是拟相等,即分段产生的数据段相等,除了一个符号以外。例如,如果一个799个符号的块被分成四段,则分段后将获得三个200个符号的段和一个199个符号的段。
根据本发明,一种不相等的分段被执行,这样与压缩模式的一个射频帧相关的数据段具有的较小尺寸有损于其它数据段。
这种方法在图6中示出,以与图5(已有技术的已知解决方法)进行比较。该方法应用于编码的传送信道A。在图6中,射频帧编号4是压缩模式。在此情况下应当注意的是,为了便于理解,每个条形图的条形在此表示的意思是第一交错步骤(110、120)之后的一个数据块的负载,而不是传送块组的负载。
在这些图中,通过第一交错操作并且对应于A0的交错块在射频帧0至7期间传输。它来自于一个具有三个传送块的组。对于图5来说,这个交错块平均分成(112、122)八个相等的数据段,除了一个符号以外,每个数据段与射频帧0至7中的一个相关。对于图6来说,交错块A0被不平均地分段并且在分段步骤(112、122)的结尾包括一个与射频帧4相关的段,它小于图5的相应段。与射频帧0、1、2、3和5、6、7相关的其它段大于图5的相应段。
这种方法允许在假定为压缩模式的射频帧期间(例如图6的帧4)传输较少的数据,但要求在所涉及的TTI间隔的其它射频帧期间(在这种情况下是图6的传送信道A的帧0到3和5到7)传输更多的数据。然而,当复合信道的比特率已经是最大值时,在其它TTI间隔的射频帧中不可能传输更多的数据,特别是对于下行链路来说。实际上,下行链路的比例因子LF被定义以在复合信道处于最大比特率时使DTX符号数达到最小值。因而其有利于把不相等分段法与其它压缩方法结合起来。
把不相等分段法与一种辅助方法结合起来的优点在于,对于每个传送信道来说,压缩被分布于整个TTI间隔中,而不仅仅集中于一个射频帧。因此,增加保持传送信道的服务质量所要求的复合信道传输功率因其持续时间较长而较小。这特别有利于上行链路,因为移动台受限于传输功率。
例如,把逐多路复用帧的不相等分段法与通过速率匹配的压缩模式生成法结合起来是有益的。区别于上行链路和下行链路,这种辅助方法在随后进行描述。
在上行链路中,作为逐多路复用帧的不相等分段法的补充,用于通过速率匹配产生压缩模式的方法在于减小压缩模式帧的LF值。压缩率指示压缩模式的多路复用帧(时间段)中的符号数和正常模式的相同多路复用帧(时间段)中的符号数的比值。因而,为了获得该多路复用帧的压缩率β,全部的要求就是在方程组(2)中以β·N
data取代N
data。从而获得下面的方程组(2b):
需要注意的是,通过集合{N1、…、NR}所选的可使用比特率Ndata在压缩和正常模式中并不是必须相同的。因此,仅仅当用于通过集合{N1、…、NR}选择可使用的比特率Ndata的规则不用来提供压缩模式的Ndata时(例如,如果这是因为Ndata已经处于最大值而不可能的话,在正常模式中Ndata=NR,或者如果最好保持相同的Ndata,同时紧缩更多而不是提高压缩模式的Ndata,因为这将要求增加必需的物理信道数),比例因子LF才被减小以产生压缩模式。
根据本发明,在下行链路中,作为逐多路复用帧的不相等分段法的补充,用于通过速率匹配产生压缩模式的方法在于随着对应于传送信道的最长TTI间隔的周期改变比例因子LF。此间隔在随后将被称作整体间隔。为了更详细地描述这种辅助方法,将参考与代表本申请人的本申请同日提交的法国专利申请,并且标题为“procédé déquilibrag de débit entre des canaux de transport dedennées、dispositif、station de base et station mobile correspondants”.
因而,当整体间隔包括压缩模式的多路复用帧时,比例因子LF等于值LFn,并且当它不包括时等于值LFn。在本申请有整个过程中,此方法被称作逐整体间隔的速率匹配法。
可以记得已有技术的速率匹配116具有一个半静态比以在第一变错步骤120之前被执行;紧缩符号的位置,即紧缩模式因此而易于根据信道编码108进行优化。实际上,最好能避免紧缩太多的连续符号。当速率匹配重复进行(RFi>1)并且通过紧缩不进行(RFi<1)速率匹配时,还最好能够在第一交错步骤120之前进行,因为重复的符号通过交错操作会被彼此删除。已经提及的半静态比速率匹配的其它优点在于它允许盲速率检测或BRD。实际上,当速率匹配RFi是半静态时,多路分用可事先执行,而不需要知道传送格式。这种逐整体间隔的速率匹配法不允许改变速率匹配和交错步骤的顺序,由此来保持上述优点。
图7示出了逐整体间隔的速率匹配法以便于与图5进行比较。在图7中,假定射频帧号数4是压缩模式。条形图在这里的意思是表示速率匹配后的若干符号中的负载。为了便于理解图7,在本图中,压缩602之前的图5的条形图的条形已经转换到通过速率匹配604压缩之后的那些条形的背景中。
帧号数4包含在对应于传送信道A的标记为A0的组的TTI间隔中,包含在对应于传送信道B的组B1的TTI间隔中,包含在对应于传送信道C的组C2的TTI间隔中,并且包含在对应于传送信道D的组D4的TTI间隔中。由于最长的TTI间隔对应于A0并且此间隔包括多路复用帧0到7,因而包含多路复用帧0到7中的至少一个的所有TTI间隔将通过压缩模式因子LFc进行修改。因此,参考图7,对应于组A0、B0、B1、C0、C1、C2、C3、D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6和D7的TTI间隔通过比例因子LFc修改,而对应于A1、B2、B3、C4、C5、C6、C7、D8、D9、D10、D11、D12、D13、D14和D15的TTI间隔通过比例因子LFn修改。
为了允许盲传送格式检测(blind transport format detection)(BRD),被称作逐整体间隔的半静态速率匹配的逐整体间隔的第一速率匹配实施例将在以下进行描述。
在这个第一实施例中,LF值预先知道并且不进行动态检测。LF仅仅具有两个可能的值:一个值LFn用于正常模式,并且另一个较小的值LFc用于压缩模式,其中LFn>LFc。因此,可获得所有整体间隔的压缩率α=LFc/LFn。LFn值在已有技术中获得,而LFc值被选择以获得希望的压缩率α。需要注意的是可能的压缩率α不大于LFMINC/LFn,这是因为要求LFc≥LFMINC。通常,LFMINC具有与LFMINN相同的值,LFMINN是可用于正常模式的比例因子的最小值。但是,当正常模式和压缩模式的可采纳的传送格式组合的集合不同时(例如,如果又使用传输推迟法的话),LFMINC的值可小于LFMINN的值。并且这种情况就是传送信道之一从不传送压缩模式的数据。
应当注意的是,因为压缩模式的射频帧号数可通过一个协议进行定义,所以可以预先知道它们。因此,已知射频帧号数可以知道是否使用了LFn或LFc,并且随后不进行动态检测。
当不使用盲传送格式检测或BRD时并且当传送信道具有可变位置时,逐整体间隔的第二速率匹配实施例是可能的。这个第二实施例在以下被称作逐整体间隔的动态速率匹配。
对于逐整体间隔的动态速率匹配来说,所考虑的是一组M具有最大TTI间隔持续时间的传送信道。这个组M包括至少一个传送信道,但不是必须包括具有最大TTI间隔持续时间的所有传送信道。逐整体间隔的动态速率匹配与已有技术下行链路的不同之处在于,比例因子LF随着对应于整体间隔持续时间的周期动态确定,以作为包含在组M中的传送信道的传送格式的函数。假定其它传送信道的传送格式就是速率匹配之后的复合信道的比特率在整体间隔期间处于最大值。通过使用这些已知或假定的传送格式值,因子LF被确定以最小化要被交错的DTX符号的数目。
在图7的例子中,比例因子LF被确定两次,第一次是为多路复用帧0至7,而第二次是为多路复用帧8至15。假定传送信道B,C和D的传送格式就是为A0(或A1)的传送信道A的传送格式,则对于帧0到7(或8到15)来说,LF被确定以最小化要被插入的DTX符号的数目,复合信道的比特率在帧0到7(或8到15)期间处于最大值。
因此,在逐整体间隔的动态速率匹配的事件中,比例因子LF根据一个部分传送格式组合P确定。这个部分组合定义组M的传送信道的传送格式。
因此,比例因子LF具有适用于正常模式的值LFn,p,以作为部分组合p的函数。为了产生压缩模式,具有由方程式LFc,p=α·LFn,p给出的值LFc,p的比例因子LF被使用。
对于逐整体间隔的半静态速率匹配来说,压缩率的上限是相同的。
应当注意的是,在前面,对于速率匹配来说,α只表示通过速率匹配获得的压缩率。最终的比率通过组合在一起的不同方法所获得的压缩率的乘积而产生。
不相等分段和速率匹配法可优化组合以限制不是压缩模式的其它TTI间隔的射频帧的数据计数的增加。
以图5为例,且假定多路复用帧号数4获得的压缩率β是β=50%。并且还假定涉及下行链路。
Xi,m分别表示编码的传送信道i∈{A、B、C、D}的TTI间隔m的负载。Xi,m是在特定传输脚本的TTI间隔m期间由传送信道i产生的所有编码块尺寸的和数。对于传送信道的固定位置来说,当DTX符号在插入步骤118被插入时,它们以Xi,m计数(即,它们的数被添加到编码块尺寸的和数中)。在图5中,编码传送信道A的传输时间间隔0包括多路复用帧0至7,编码传送信道B的传输时间间隔1包括多路复用帧4至7,如此等等。更普遍地来说,编码传送信道i的传输时间间隔m包括射频帧m·Fi至((m+1)·Fi-1),其中FA=8,FB=4,FC=2,FD=1。
而且需要注意Zi,m定义为:Zi,m=RMi·Xi,m。Zi,m是在传送信道i的速率匹配之后的归一化比特率。“归一化”表示其不依据比例因子LF而定。Ndata是由下行链路中的每个多路复用帧所分配的物理信道的源提供到复合信道的可使用比特率。Ndata在正常模式中是一个半静态常数。而且,假定Ndata在正常模式和压缩模式中具有相同的值。这样的情况在用于提高所有物理信道的总比特率的方法在压缩模式的帧期间使用时例外(例如通过平分扩展因子)。
下面考虑使用逐整体间隔的半静态速率匹配的下行链路的情况(第一实施例)。
假定要确定的速率匹配压缩率α通过逐整体间隔的速率匹配法应用到帧0至7。已知LFc≥LFMINC,因为LFc=α·LFN并且其中LFN是正常模式的比例因子LF,称作半静态常数,所以确定α就可确定LFc。而且,假定传送信道A的TTI间隔根据要被确定的相应系数a0、a1…a7而被不平均分段,即射频帧t中的符号数LFc·ZA,0的比例是at。接着,因为at是一个百分数,所以得到t∈{1、…、7}at≥0,并且因为在TTI间隔0的结尾,所有的LFc·ZA,0符号必须被传输,所以a0+a1+…+a7=1。
而且,传送信道B的分段系数b0、b1、b2和b3在其TTI间隔0期间定义,并且信道C的分段系数c0和c1在其TTI间隔0期间定义。
接着,由下述方程(3)至(17)的组合构成的方程组必须被解答,其中未知项的是15-次(LFc、a0、…、a7、b0…、b3、c0、c1):LFc≥LFMINc (3)a0+a1+…+a7=1 (4)j∈{0、1、…7}aj≥0 (5)b0+b1+b2+b3=1 (6)j∈{0、1、2、3}bj≥0 (7)c0+c1=1 (8)c0≥0,以及c1≥0 (9)LFc·(a0·ZA,0+(1/4)·ZB,0+(1/2)·ZC,0+ZD,0)≤Ndata (10)LFc·(a1·ZA,0+(1/4)·ZB,0+(1/2)·ZC,0+ZD,1)≤Ndata (11)LFc·(a2·ZA,0+(1/4)·ZB,0+(1/2)·ZC,0+ZD,2)≤Ndata (12)LFc·(a3·ZA,0+(1/4)·ZB,0+(1/2)·ZC,1+ZD,3)≤Ndata (13)LFc·(a4·ZA,0+b0·ZB,1+C0·ZC,2+ZD,4)≤β·Ndata (14)LFc·(a5·ZA,0+b1·ZB,1+C1·ZC,2+ZD,5)≤Ndata (15)LFc·(a6·ZA,0+b2·ZB,1+(1/2)·ZC,3+ZD,6)≤Ndata (16)LFc·(a7·ZA,0+b3·ZB,1+(1/2)·ZC,3+ZD,7)≤Ndata (17)
在此方程组中,方程式(3)至(9)组成与未知项有关的限制条件,而方程式(10)至(17)是对分别通过多路复用帧0至7传输的符号数的估计。
设SCN是SCN=(ZA,0、ZB,0、ZB,1、ZC,0、ZC,1、ZC,2、ZC,3、ZD,0、ZD,1、…、ZD,7),一种用于射频帧0至7期间的传送信道A至D的可能的脚本。求解这个脚本的此方程产生一组解。此脚本预先是不知道的。实际上,由于传送信道具有一个可变比特率,所以在帧2开始之前不可能知道XA,1的值。但是,15-次(LFc、a0、…、a7、b0…、b3、c0、c1)应当被预先确定,并且这无论在什么脚本中都能发生。由于脚本数的限制,这是可能的,脚本数受限制的原因是每个传送信道的传送格式数受到限制。从而可解答所有脚本SCN的方程组(3)至(17),并且得到所有脚本的解集,它只是每种脚本的解集的交集。
如果所有脚本的解集不为空,则可以通过使用本发明的方法在具有压缩率B的帧号数4上产生压缩模式。否则,则需要另一种方法:例如,平分帧4的扩展因子,以便于使用对应于帧4的符号数估计值的方程(14)的更大值代替Ndata。
当所有可能脚本SCN的方程组(3)至(17)的解集(LFc、a0、…、a7、b0…、b3、c0、c1)包括几个解时,选择其中的一个解来优化下面的标准之一:
-使比例因子LFC达到最大值;
-获得可能的最均匀的分段,例如,通过最小化 和/或
为了便于理解这种组合的方法,可考虑图8所示的简单数字实例。在这个例子中,只考虑了编码传送信道B和C,它们各自的TTI间隔的持续时间是40ms和20ms。图8表示速率匹配后的编码传送信道B和C的负载。假定这些信道可被紧缩为20%的最大值,并且就Eb/I比而言C必须比B多1.8dB。由于B要求最少的Eb/I比,所以它可被紧缩为一个最大值,即LFIMN·RMB=0.8。至于RMc,由于RMc必须比RMB多1.8dB,所以它由RMB确定,即LFMIN RMc=(100.18)·LFMIN·RMB=1.21。
随后,为了不失一般性地进行简化,还可假定标记为LFMIN和LFMINC的比例因子等于1(通常,比例因子LFMIN和LFMINC是实数,并且匹配属性RMi是整数;此处,为了简化方程,同样假定标记为LFMINn和LFMINC的比例因子是整数并且匹配属性RMi是实数)。
现在,假定编码的传送信道B和C具有恒定的比特率,分别为9.38kbit/s和16.53kbit/s。需要注意的是,这些比特率与相应的传送信道的比特率并不匹配。后者由于信道编码步骤108引起的冗余而较小,还需要注意的是,恒定比特率的假定并不都是太严格的,因为对于所考虑的问题来说,这个假定等同于假定标记为B和C的传送信道具有独立的比特率并且它们均处于最大比特率。
因而,这个假定允许仅考虑一个脚本SCN=(ZB,0、ZC,0、ZC,1)。此脚本计算如下:ZC,0=RMC·(C的比特率)·(与C相关的TTI的持续时间)。也就是说ZC,0=1.21·16.53kbit/s·20ms=400个符号。ZC,1=400个符号,这是因为C的比特率是常数,因此ZC,1=ZC,0。ZB,0=0.8·9.38kbit/s·40ms=300个符号。
随后获得下面的脚本SCN=(300、400、400)。
而且,如果假定逐多路复用帧地提供给复合信道的可使用比特率Ndata是480个符号,并且假定在多路复用帧0上获得压缩因子β=50%,则可以获得下面的方程组:
LFc≥1 (3b)
b0+b1+b2+b3=1 (6b)
j∈{0、1、2、3}bj≥0 (7b)
c0+c1=1 (8b)
c0≥0,以及c1≥0 (9b)
LfC·(b0·300+C0·400)≤240 (14b)
DRFc·(b1·300+C1·400)≤480 (15b)
LFc·(b2·300+200)≤480 (16b)
LFc·(b3·300+200)≤480 (17b)
当此方程组通过最大化LFc求解时,可获得下面的结果:
b0=2.4762% b1=21.3333% b2=38.0952% b3=38.0952% c0=37.4286%c1=62.5714%
LFc=1.52727
LFc的值与LFn的值相比较。
LFn=480/(0.25·300+0.5·400)=1.74545
这意味着对于四个多路复用帧0至3来说,功率仅仅增加-10·log10(LFc/LFn)=10·log10(1.74545/1.52727)≈0.58dB。通过使用已有技术的已知解,功率增加仅仅发生在标记为0的多路复用帧并且等于-10·log10(β)≈3dB。因此,当由于较长时间的功率增加而传输压缩模式的帧时,约2.4dB被节省。
通常,传输功率随着比例因子的倒数1/LF而变化,因此,物理信道上的数据符号的幅度随着比例因子的平方根的倒数1/√LF而变化。
因而,当比较图8中的两个分别对应于帧0至3和帧4到7的整体间隔时,包括压缩模式帧的帧0至3具有LFc=1.52727的比例因子LF,并且全部是正常模式的帧4到7具有LFn=1.74545的比例因子LF。因而,对于对应于帧0至3的整体间隔来说,压缩率仅为(LFC/LFn)=(1.52727/1.74545)=87.5%,而帧0获得50%的总负载压缩。
刚才已经检查了组合了逐多路复用帧的不相等分段法和逐整体间隔的半静态速率匹配法的下行链路的情况。
对于这种链路来说,还可以把逐多路复用帧的不相等分段法与逐整体间隔的动态速率匹配法组合起来。在这种情况下,不是解答结合所有可能脚本SCN=(ZA,0、ZB,0、ZB,1、ZC,0、ZC,1、ZC,2、ZC,3、ZD,0、ZD,1、…、ZD,7)的方程组(3)至(17),而是仅仅求解结合其中ZA,0已知并且对应于由传送格式的部分组合p给出的情况的脚本的方程组。随后,每个部分格式组合p的解(LFc、a0、…、a7、b0…、b3、c0、c1)被求出,并且在相应整体间隔的开始只动态选择这些解中的一个。
对于上行链路来说,可使用逐多路复用帧的不相等分段法。因此,至少下行链路来说全部的要求就是解答方程组(3)至(17),以得出集合(a
0、…、a
7、b
0…、b
3、c
0、c
1)的分段系数。这些系数随后用于逐多路复用帧的分段,并且比例因子LF的值逐多路复用帧地动态确定,这样不必插入DTX符号。应当注意的是,对于这种链路来说,在方程组(3)至(17)中的可使用比特率N
data的值可以是任何足够大的值(例如N
data=NR)。实际上,求解这个方程组仅允许获得分段系数,而不是比例因子。比例因子LF通过求解与方程组(2)和(2b)相对的下述方程组(2c)确定:
其中:
t是帧号,
βt是帧t的压缩率,即当帧处于正常模式时为1,并且当其处于具有50%压缩的压缩率模式时为0.5,
αi,t是传送信道i的分段系数,定义在帧t中传输的段尺寸。当包含帧t的传送信道iTTI间隔还包括压缩模式的帧时,αi,t通过求解方程组(3)至(17)给出。否则αi,t=1/Fi。
这种结合了不相等分段和速率匹配的方法还可在相应的整体间隔中的压缩模式的帧数大于1的事件中使用。全部的要求就是求解以β
t·N
data代替方程(10)到(17)右端的标记为(3)到(17)的方程组,并且考虑具有更多未知项的解,其中t是帧号数(换句话说,方程(10)为0,方程(11)为1,如此等等),并且β
t是帧号为t的压缩率,如果该帧不是压缩模式,则β
t=1。假如该帧是60%的压缩模式,则β
t=0.6。接着可考虑要寻求的解是25-次的(LFc,
其中
是编码传送信道A的标记为0的TTI间隔的分段系数的集合,其中
是编码传送信道B的TTIm的分段系数的集合,并且其中
是编码传送信道C的TTIm的分段系数的集合。LF
c≥LFMINc (3c)a
0+a
1+…+a
7=1 (4c)j∈{0,1,…,7}a
t≥0 (5c)
而且显然,此方法可应用到类似于3GPP组织提出的一种系统中,其中可能的TTI间隔持续时间不同于10ms、20ms、40ms或80ms。应当可以定义一个具有与每个编码传送信道的一个TTI间隔的至少一个边缘吻合的边缘的整体间隔。当以升序分类的TTI间隔持续时间的值中的任意值(当然第一个值除外)是前一个值的倍数时,并且特别是在诸如3GPP系统中的可能的TTI持续时间值几何增长时,情况就是如此。
而且,逐多路复用帧的不相等分段法还可结合除了速率匹配法之外的其它方法。正因如此,在整体间隔期间的脚本SCN的集合(ZA,0、ZB,0、ZB,1、ZC, 0、ZC,1、ZC,2、ZC,3、ZD,0、ZD,1、…、ZD,7)只需考虑这种补充方法的影响。
例如,可组合逐多路复用帧的不相等分段法和已经在本说明的前言中公开的数据传输推迟法。那么全部的要求就是仅仅考虑在数据传输推迟法中涉及的传送信道的比特率低于基于此方法的一个限度的脚本。此方法仅仅用于非实时服务。
对于实时服务来说,例如,声音传输,可结合逐多路复用帧的不相等分段法和用于降低实时传送信道之一的源编码比特率的方法。如果考虑到涉及了传送信道C,则对于所涉及的TTI间隔来说,脚本的符号Zc,m数反映这种比特率的降低。
对于这些服务来说,可具有几种源编码模式,仅有其中的一种模式被选择。我们记得,源编码在于把模拟信号的时间间隔编码为比特数据块;例如20ms的声音以160个符号编码。源编码器起作用的时间间隔对应于所产生的数据被传输的传送信道的TTI间隔。假设一个信道用于传输所有编码的源符号。那么对于每个TTI间隔来说,源编码器产生其尺寸依据所选的源编码模式而定的传送块。对于3GPP组织提出的系统来说,用于电报的源编码器是AMR编码器,它具有八种不同编码模式。
本发明可根据TTI间隔是否包括压缩模式的帧来选择不同的编码模式。这样产生的结果是根据TTI间隔是否包括压缩模式的帧来提供不同的传送格式组。
例如,如果在所考虑的TTI间隔中没有压缩模式的帧,则传送格式组是集合S1并且如果情况相反则选择S2:
S1={(0传送块),}
(1个具有244个符号的传送块),}S2={(0传送块),}
(1个具有160个符号的传送块)}因此,S2允许相对于S1的66%压缩。此方法的一个例子304在图6中示出,以与图5的传送信道C比较。在这些图中,对于射频帧号数4来说,所表示的通过量相同,图5表示正常模式的情况,图6表示压缩模式的情况。传送块组C2在射频帧4和5期间传输并且它只包括一个传送块。在图5中,这个传送块由标称比特率源编码器产生,而在图6中则由根据其降低的比特率等于标称比特率的66%的一种降低比特率模式进行操作的一种源编码器产生。
应当注意的是,即使在速率匹配属性也根据应用了速率匹配的块的类型并且特别是尺寸来确定,本发明也可以被执行。实际上,这是令人感兴趣的,因为诸如turbo编码器的一些信道编码器在要编码的块非常大时会更有效。在这种情况下,方程中的RMi须由RMi,k替换,其中i是传送信道且k是应用了速率匹配的块的类型。因而在方程(2)、(2b)和(2c)中,乘积RMI(K)·Xk变成RMI(K),k·Xk。而且,Zi,m的定义被修改。如果BBS(i,m)是如下所传输的编码块类型的集合
-通过传送信道i(k∈BBS(i,m)I(k)=i),
-在传送信道i的TTI间隔m期间,以及
-对于所考虑的脚本来说,则得到
接着,Zi,m由
定义。
至此,我们仅仅考虑了每个传送信道具有其自己的TTI间隔持续时间的4个传送信道A、B、C和D的情况。
在至少两个传送信道具有相同的TTI间隔持续时间的情况下,可以非常简单的重写前面的方程式。要考虑编号为0到I的I个传送信道的情况(而不是A、B、C和D)。具有相同TTI间隔持续时间Fi的传送信道i可以被组合:ZF,m指示对应于具有公用TTI间隔持续时间Fi=F的传送信道i的具有指数m的TTI间隔的速率匹配后的归一化比特率。则可以获得
在这个公式中,ZF,m的第一个指数不再指识别一个传送块,而是识别具有相同TTI间隔持续时间(等于F·10ms)的一组传送信道。而且,Xk以及由此的ZF,m值是所考虑的SCN脚本的函数。SCN脚本可只通过在所考虑的8个连续射频帧期间使用的传送格式组合的列表来推导,并且如上所述,它可由归一化的比特率值ZF,m的列表来表示:
SCN=(Z8,0,Z4,0,Z4,1,Z2,0,Z2,1,Z2,2,Z2,3,Z1,0,Z1,1,Z1,2,Z1, 3,Z1,4,Z1,5,Z1,6,Z1,7)
另外,具有相同TTI间隔持续时间的传送信道具有相同的分段系数。因此剩下同样的25次的未知项(LFc,
),其中:
因而得到之后定义的方程组(3d)到(17d),此方程组非常类似方程组(3c)到(17c)。至于前面的方程组,不等式(10d)到(17d)考虑了每个脚本。
LFc≥LFMINc (3d)
a0+a1+…+a7=1 (4d)
t∈{0,1,…,7}at≥0 (5d)
在下行链路中,可以从一个TTI间隔到另一个TTI间隔改变传送信道的速率匹配属性RMi。因此,对于下行链路来说,公式(18)可重写为:其中
是在压缩模式的具有指数m的TTI间隔期间的传送信道i的k类数据块的速率匹配属性。
为了求得方程组(3d)到(17d),可以进行简化。
首先应当记得,如果ZF,n(SCN)和ZF,n(SCN’)指示脚本SCN和SCN’的值ZF,m,并且如果对于任意的F∈(1、2、4、8)和任意的m∈{0、1、…、(8/F)-1}来说,方程式ZF,n(SCN)≥ZF,n(SCN’)成立的话,则不必考虑脚本SCN’,因为用于脚本SCN的方程式(10d)到(17d)的所有解也是脚本SCN’的解。正因如此,没有脚本SCN的任意脚本SCN’的情况下F∈(1、2、4、8),m∈{0、1、…、(8/F)-1}ZF,m(SCN)≥ZF,m(SCN’),这种脚本SCN以下被称作相关的脚本。所有需要做的是通过仅仅考虑相关脚本来求解方程组(3d)到(17d)。这是第一种简化。
而且,如果复合信道内的传送信道的TTI间隔持续时间小于或等于20ms(或40ms),则可删除方程式(12d)到(17d)(或(14d)到(17d))。
而且,如果复合信道不包括TTI间隔持续时间等于80ms、40ms或20ms的传送信道,则我们可相应地删除
-相应的方程组{(4d)、(5d)}、{(6d)、(7d)}、{(8d)、(9d)}
-以及在剩余的方程式中分别包含Z8,0、Z4,m或Z2,m的任意项。
最后,如果复合信道不包括TTI间隔持续时间等于10ms的传送信道,那么Z1,m中的所有项可从方程组中删除。因此,根据TTI间隔持续时间来减少未知项和方程式的数目是第二种简化。
最后,如果对于TTI间隔来说βt是常数,则可删除对应于此TTI间隔的未知项。例如,如果对于m·F≤t<(m+1)·F且F∈{2,4}来说压缩率βt是常数,一般地,如果F=4则选择
删除未知项
或者如果F=2则选择
删除未知项
。这些未知项数的进一步减少是第三种简化。
在此描述的过程中,由于可在此执行第一、第二或第三种简化,因而我们可设想方程组(3d)到(17d)的一般情况。
随后将描述方程组(3d)到(17d)的求解方法。为了回到所谓的线性编程优化问题,用变量IFc取代变量LFc的变量变化执行如下:
IFc=(1/LFc)
函数
是正实数集合的单调双抛物线(bijection),最大化LFc就等同于最大化IFc。在此变量变化之后可获得下面的等效方程组(3e)到(17e):
LFc≥-(1/LFMINc) (3e)
a0+a1+…+a7=1 (4e)
t∈{0、1、…7}at≥0 (5e)
m∈{0、1}b0 m+b1 m+b2 m+b3 m=1, (6e)
m∈{0、1}t∈{0、1、2、3}bt m≥0 (7e)
m∈{0、1,2,3}c
0 m+c
1 m=1 (8e)
因此,现在变量是25-次(IFc,
),其中
是方程式(19)所表示的24-次的分段系数。问题在于最大化线性函数f(IFc,
)=IFc,其中方程式(3e)到(17e)给出一组线性限制条件。这种最大化在一组线性限制条件之内的线性函数的问题是一个线性编程问题,并且可通过一种称作单工法的已知方法得到解决。对这种方法的描述在The Press Syndicate of the University of Cambridge,ISBN 0-521-43108-5,Second Edition中的Williarm H.Press,Saul A. Teukolsky,William T.Vetterling,and Brian P. Flannery,的题为“C中的数字方法,科学计算技术”中给出。
在此描述的过程中,写为
以至
的三个模方(norm)被定义,则
现在,假定除了用于IFc最大化的限制条件(3e)至(17e)之外,我们希望增加另外的限制条件,以限制分段系数的变化。
第一种用于限制此变化的方法是增加不等式形式的其它限制条件,例如
其中P
1、P
2和P
3是正常数。与第一种方法等效的第二种方法把限制条件表示为
这些附加的非线性限制条件防止该方程组使用单工方法进行解答。但我们知道,在任何有限的维度矢量空间中,所有的模方都是拓朴等价的。因此,根据第三种方法使用模方
或根据第四种方法使用模方
取代模方
2可完成限制分段系数变化的目标。使用模方
和
可以获得线性限制条件。实际上,对于任何实数的n-次
来说,不等式
≤ρ等价于下面的2·n个线性不等式的组合:u
1≤ρ,u
1≥-ρ,u
2≤ρ,u
2≥-ρ,…,u
n≤ρ和u
n≥-ρ。而且,可使下面的不等式
等价于所提供的2·n+1个线性不等式的组合,其中增加了n个附加的未知项v
1、v
2…、和v
n:
u1≤v1,u1≥-v1,u2≤v2,u2≥-v2,…,un≤vn,un≥-vn,并且v1+v2+…+vn≤ρ。
因此,在限制分段系数的变化时,通过第三和第四种方法仍然可以使用单工法。
下面将描述变量的第二种变化,它允许简化线性编程问题并且在于将其转换为几个具有更少未知项的问题。这种变量变化以分段系数下面的16次的
替换24次的
双抛物线(bijection)
由下面的方程式(20)、(21)和(22)给出:
以及
的系数是对分系数。实际上,
的每个系数d允许根据相应比例d和(1-d)确定对应于每个均对应于F·个射频帧的两个较小段的2·F个射频帧的段的分段。因此,通过log
2F个连续对分,可确定对应于F个射频帧的一个块的每个段的分段系数。
这种变量变化的优点在于,限制条件(4d)至(9d)在变量变化之后变为:
通过使用对分系数未知项
来替换分段系数未知项
由不等式(10e)至(17e)分别得到的不等式被写为(10f)至(17f)。
因而可通过使用下面的限制条件(23b)替换限制条件(23)来限制限制分段系数的变化:
其中i∈{1,2…,17}0≤(1/2-ei)=(fi-1/2)≤1/2
当i∈{1,2…,17}e
i=0并且f
i=1时,限制条件(23b)等价于限制条件(23)。因而,其问题等同于在具有未知项集合(IFc,
的方程式(3e)、(23b)和(10f)到(17f)的组合的方程组所给定的限制条件下最大化IFc。
看来此问题的分析解答比线性编程问题更复杂,因为限制条件(10f)至(17f)是非线性的。但其可以在三个连续步骤中进行:
-第一步在于确定p0的一个单个基本步骤,
-第二步可分为两个基本步骤,分别在于确定(p1,q0 0)和(p2,q0 1),以及
基本步骤在每个步骤内的执行顺序是不相关的。七个基本步骤中的每一步都是线性编程问题,它可通过单工法解决。而且,在这七个基本步骤的每一步中,IFc是未知项之一。
在第一步中,未知项是(IFc,p0)并且限制条件是:
●限制条件(3e),
●限制条件p0∈[e1,f1],它是两个线性限制条件p0≥e1和p0≤f1的组合,
●并且对于每个相关脚本来说:
-通过对不等式(10f)到(13f)的相应端求和获得的第一不等式,
-通过对不等式(14f)到(17f)的相应端求和获得的第二不等式。
当第一步已被执行时,系数p0不再是未知数,而是下面两个步骤的问题的数据的数字常数部分,就象脚本SCN、限制e1、e2…、e17和f1、f2、…、f17,压缩率β0、β1、…、β7,以及提供给复信道的可使用比特率Ndata。而且,IFC, 0指示通过第一步获得的IFC的值。
在第二步的每个基本步骤中,根据基本步骤的未知项是(IF
c,p
1,
)或(IF
c,p
2,
),并且要被检验的限制条件是:●限制条件IF
C≤IF
C,0 (24)●限制条件(3e)●第一基本步骤的限制条件是(p
1,
∈[e
2 f
2]×[e
8 f
8]以及第二基本步骤的限制条件(p2,
∈[e
3 f
3]×[e
11 f
11],这两个限制条件是四个线性限制条件的组合,如第一基本步骤的p
1≥e
2,p
1≤f
2,
和
●并且对于每个相关脚本来说:
通过在第一基本步骤对不等式(10f)和(11f)相应端以及在第二基本步骤对不等式(14f)和(15f)求和得到第一不等式,
-并且通过在第一基本步骤对不等式(12f)和(13f)相应端以及在第二基本步骤对不等式(16f)和(17f)求和得到第二不等式。当第一和第二步骤已经被执行时,五个系数p0,p1,
p2和
不再是未知数,而是作为第三步骤的问题的数据部分的数字限制条件。而且IFC,1和IFC, 2表示在第二步骤的第一和第二基本步骤期间得到的IFC值。
在第三步骤的每个基本步骤中,根据所考虑的基本步骤的未知项分别是(IFc,p3,
r0),(IFc,p4,
r1),(IFc,p5,
r2)或(IFc,p6,
r3),并且限制条件是:
●IFC≤min(IFC,1,IFC,2) (25)
●限制条件(3e)
●根据所考虑的基本步骤的下述限制
第一基本步骤的(p3,
r0)∈[e4f4]×[e9f9]×[e14f14]第二基本步骤的 r1)∈[e5f5]×[e10f10]×[e15f15],第三基本步骤的(p5,
r2)∈[e6f6]×[e12f12]×[e16f16],第四基本步骤的(p6,
r3)∈[e7f7]×[e13f13]×[e17f17],这些基本步骤中的每一个均是六个线性限制条件的组合,
●并且对于每个相关脚本来说
-对于第一、第二、第三和第四基本步骤中的每一步来说的第一相应不等式(10f)、(12f)(14f)和(16f),
-以及对于第一、第二、第三和第四基本步骤中的每一步来说的第二相应不等式(11f)、(13f)(15f)和(17f)。
因此,通过方程式(20)、(21)和(22)定义的变量变化,分段系数
通过系数
而推导出。
随后,IFc,0、IFc,1、IFc,2、IFc,3、IFc,4、IFc,5、IFc,6指示分别通过第一步骤、第二步骤的两个基本步骤以及第三步骤的四个基本步骤获得的未知项IFc的值。
那么,方程组(3e)、(23b)和(10f)到(17f)的一个解IFC是:
因此,对于下行链路来说,在压缩模式影响的8个射频帧期间所使用的比例因子IFC进而可通过这个解推导出:
在这八个射频帧期间,传输功率正比于1/LFC,并且在正常模式帧期间则正比于1/LFn。
我们记得在上行链路中,求解该方程组仅仅允许确定分段系数,而每个射频帧的比例因子则通过求解方程组(2b)来估计。因此,传输功率被逐射频帧地调节且正比于1/LF。
在下行链路中,并且在涉及整体间隔的压缩模式的八个帧期间,也可以选择根据TTI间隔的持续时间F∈{1,2,4,8}和/或TTI间隔的数m∈{0,1,…,(8/F)-1}而变化的比例因子IFC,F,m,而不是具有恒定的比例因子IFC。
正因如此,t∈{0,1,…,7}的GFt表示影响编号为t的每个射频帧以及独立于增益GFt的NF归一化比例因子。允许保持传送信道平衡的比例因子IFC,F,m可通过下面的方程给出:
m∈{0,1,…,7}DF1,m=GFm (27)
求得增益GFt,则需要在帧号数t期间保持服务质量的有关正常模式的增益等于
。因此,只有增益GFt之间的比例是相关的。而且,下面的限制条件(31)被增加以便于特别向GFt提供一个上限,并且在增益GFt和比例因子NF一起趋向于+∞时消除不确定性,同时保持相同的比例。t∈{0,1,…,7}0<GFt≤1 (31)
而且,在涉及压缩模式的指数m的TTI间隔期间,LFMINC,F,m定义为具有F∈{1,2,4,8}的TTI间隔持续时间的传送信道的比例因子IFC,F,m的最小值。如果Pi指示传送信道i的最大紧缩率并且如果T(F,m)指示具有允许在压缩模式的指数m的TTI间隔期间传输的TTI间隔持续时间F的传送信道组,则: 接着,下面将使用限制条件(32)取代限制条件(3d):
最后,对于任意帧t∈{0,1,…,7}来说,相应的方程式(10d)到(17d)应当使用下面的方程式(33)来取代:
其结果是包括方程式(26)至(33)和(4d)至(9d)的方程组,其未各项是NF,GF0,GF1,…,GF7,以及分段系数x(见(19))。这个方程组的求解在于最大化函数
,即最小化整体间隔的最大功率。
由于此方程组不是线性的,所以它不可能通过单工法解答。但可使用一种数字法。例如,从未知项(其中
∈R33)的初始值
开始,接着执行一系列的迭代,每步均进行下面的操作:
ⅰ.对于变量
的每个确定方向确定变量的一个或几个方向
ⅱ.比例值λ被确定,这样
满足所有的限制条件,比例值λ最大化
ⅲ.如果对于变化
来说没有方向可显著地增加,则
的当前值是解,否则,其中的一个变化方向
被选择,并且
替换
λ则是对应于变化的方向
的比例值;接着再一次开始步骤(ⅰ)。
的初始值可如下给出:NF=LFMIN
c and GF
0=GF
1=…=GF
7=1;
并且
应当注意的是,变化方向的确定可由Powel法执行,也称作多维定向设置(multidimensional directional set)方法。此方法在已经提到的题为“C中的数字法”,第二版.pp.412中进行了描述。所选的变化方向通常则是
的最大增加值所给出的方向。
而且,为了确定λ,全部要做的就是在每个方程式中使用
的坐标代替
的坐标。
在替换之后,要被最大化
的函数则成为λ的八个有理函数中的最大函数(即,λ的两个多项式的八个比直)。可以获得在一个有限间隔数中的[0,+∞]的分配,这样的话这个函数就是用于每个分配间隔的这八个有理函数中的一个。确定此分配等于寻找有理函数的零和极点,这是一个熟知的问题。
对于该分配的每个间隔来说,方程组的每个方程则变成一个λ的有理函数的不等式。每个方程则确定λ的间隔的一个有限联合,这个联合包括在该分配的所考虑的间隔中。对于每个方程式来说,通过交叉这些联合,可获得另一个间隔的有限联合,它包括在该分配的所考虑的间隔中。在这个有限间隔联合中寻找
的最大值等于寻找对应于该分配的所考虑间隔的有理函数的最大值。这是一个熟知的问题,特别在于确定这个有理函数的微分的零和极点。接着,全部需要做的就是对该分配中的每个间隔执行相同的方法,并且通过确定的最大值选择λ,从而给出
的最大值。
用于求解方程组(26)到(33)和(4d)到(9d)的另一种启发式方法在于从未知项的初始值
开始执行一个或几个迭代,包括下面步骤的全部或部分:
ⅰ.通过方程式(27)到(30),因子DFF,M根据未知项的当前值
计算,因而,如此计算的因子DFF,M是“冻结的”,接着使用单工法求解剩余方程组(26),(32)到(33)和(4d)到(9d),其中未知项是(NF,
),
是由方程式(19)表示的分段系数。这种求解方法与前面的方程式(3d)到(17d)的求解方法相同。通过这个解得出的分段系数在
中被当前的分段系数代替。
ⅱ.对于未知项的当前值
来说,对于任意的帧号数t∈{0,1,…,7}来说,因子Δt使用下面的公式计算:
接着,在
中执行下面替换:
其中t∈{0,1}m∈{0,1,2,3}
上面的符号←表示右手端代替左手端。进行代替的步骤是:首先根据当前值计算所有的新值,其次用新计算的值代替当前值。
ⅲ.对于未知项的当前值
来说,NF的一个新值被计算,当所有的其它未知项被冻结时,它是确认所有方程式类型(33)的最大值。对于每个脚本和每个帧号t∈{0,1,…,7}来说,方程式(33)给出了NF的上限。NF的新值因而是这些上限值中的最小值。
在已呈现的优化问题中,要被最大化的函数是LF
c(或
)。实际上,速率(LF
n/LF
C)(或
)对应于根据正常模式保持受压缩模式,即帧0到7(或在帧t∈{0,1,…,7}期间)影响的整体间隔的强务质量所需的功率增益。最大化LF
c(或
)因而等价于通过把要传送的能量分布在最长的可能时间上,即整体间隔上来最小化功率,并且在复合信道的比特率处于整体间隔的最大值时最小化DTX符号的总数。所引起的干扰则更好地分布在整个时间上。而且,最小化分段系数的变化具有优势的原因在于,不相等分段由于时间分集的损失而会陶低接收质量。除了最大化LF
C(或
)之外,还可最大化随LF
C(或
)增加且随分段系数的变化而减小的一个函数。此函数可以是:
其中Γa,Γb,Γc是正常数。
在这个函数中,
和/或
可由任何分段系数的变化减小的表达式来代替,LFC(或
)可由任何LFC(或
)增加的表达式来代替。
除了使用要被最大化的函数中的这些项之外,还可向方程组中加入限制性方程以提供
和/或
的上限,或者任何其它表示分段系数变化的表达式,并且可以最大化包括这些附加限制条件的新方程组的LFC,假定新方程组仍然具有至少一个解。
总之,显然通过这些文件可知,所考虑的传输功率的变化是用于在从正常模式转换到压缩模式并且/或者在复合信道比特率改变时保持传送信道服务质量的变化。它们不包括:
-其执行的周期短于射频帧的快速功率控制引起且允许跟踪射频信道衰落的变化,以及干扰级的变化,
-也不是用于仅仅根据平均Eb/I比校正通过假定最大误码率BER所做的近似的变化。
最后,需要注意的是,对于在射频链路端的以压缩模式使用相同分段系数的两个实体来说,这些系数或者通过两实体之一计算,计算后由一方传送到另一方,或者根据双方实体使用的相同算法进行计算。