CN1460340A - 无线电通信系统 - Google Patents

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Abstract

无线电通信系统包括主站，该主站适用于在下行信道上将一系列数据分组发送到辅助站。主站确定与下行信道的多普勒扩展有关的性质并利用该性质确定分组传输的适合参数。可能得到表示多普勒扩展的性质包括接收信号干扰比和发射功率控制命令。分组传输的可能参数包括发射功率、调制及编码方案、重传收到的错误分组之前的延迟以及扩频因子。通过根据上行链路信号性质或发射功率控制命令确定分组传输参数，去除了对辅助站测量无线电信道性质并将这些性质信号通知主站的需要，从而减少了信令业务以及总体干扰电平并延长了电池寿命。

Description

无线电通信系统
技术领域
本发明涉及无线电通信系统，还涉及用于这种系统的主站以及操作这种系统的方法。尽管本说明书特别参照新兴的通用移动电信系统(UMTS)对系统进行描述，但应当理解，这些技术同样适用于其它移动无线电系统。
背景技术
在分组无线电通信系统中，将从主站传送到辅助站的数据分为包括诸如校验和的某种检错信息的数据分组。主站在从辅助站收到了否定确认(NACK)消息时对任何在收到时为破坏状态的分组进行重新传送。作为重新传输整个数据分组的替代，主站可以响应于NACK而传送有关分组的纠错信息。
与语音传输不同，这样的系统适合传输非时间关键的数据。在移动通信领域中，对能够按需将大量数据以合理地速率下载到移动台(MS)的系统的需求不断增长。例如，这类数据可以是来自因特网的网页，其中可能包含视频剪辑等内容。某个特定MS通常只是间歇性地需要这类数据，因此，固定带宽专用链路(如为语音业务建立的链路)是不合适的。作为这种系统的一个例示，正在为UMTS发展高速下行链路分组接入(HSDPA)方案，它可以使分组数据向移动台的传输达到4Mbps。
存在许多主站需要为第一次分组传输以及后续传输和重传而设置的参数。这类参数可包括发射功率、调制及编码方案(MSC)、信道化码的扩频因子和数量(在诸如UMTS的扩频系统中)、传输的数据分组的大小以及特定分组重传之间的延迟(或者为重传分配的传输优先级)。
为这些参数选择适当值的已知技术通常要求辅助站传送测量，提供诸如辅助站的发射功率的信息(主站可以根据这些信息估计路径损耗)或路径损耗的直接估计。但是，这些已知技术具有以下缺陷：它需要辅助站向主站就大量信息发出信号通知，因而增加了系统中的干扰电平并缩短了辅助站的电池寿命。
我们共同未决的未公开国际专利申请PCT/EP01/03138和PCT/EP01/01548(申请人的编号分别为PHGB000038和PHGB000039)中公开了一种装置，它根据主站接收的信号性质或发送的功率控制命令，选择适当的功率控制参数来从辅助站进行传输。这些最新技术是有效的，因为功率控制参数的选择很大程度上取决于无线信道的多普勒扩展(其中多普勒扩展被定义为接收站收到的信号频率和信号发射频率之间的最大差异，参见例如JD Parsons的“移动无线电传播信道”(Second Edition，Wiley，2000，chapter 5))。该多普勒扩展常常与辅助站移动的速度密切相关。US5585805中公开了一种方法，其中移动终端可以通过这种方法根据两个接收电路所作的测量确定它的速度，这种方法的缺点在于需要两个接收机。
发明公开
本发明的一个目的是提供改善的分组传输参数的选择，并不需要附加信令。
根据本发明的第一方面，提供了一种包括主站的无线电通信系统，其中所述主站具有用于在下行信道上将一系列数据分组发送到辅助站的装置以及用于在上行信道上从辅助站接收信息的装置，其中所述主站具有用于确定与下行信道的多普勒扩展有关的性质的装置以及用于确定与所述数据分组系列中的某个数据分组的传输有关的传输参数值的装置，所选参数值至少部分依赖于确定的性质。
通过将主站配置为确定其本身与下行信道的多普勒扩展有关的性质以及根据此性质确定分组传输参数，减少了对辅助站测量无线电信道性质并将这些性质信号通知主站的需要，从而减少了信令业务以及总体干扰电平并延长了电池寿命。例如从收到的上行链路信号干扰比或发送的功率控制命令确定与多普勒扩展有关的性质。用于分组传输的可能参数包括发射功率、调制及编码方案、重新传输收到的错误分组之前的延迟以及扩频因子。
根据本发明的第二方面，提供了一种主站，所述主站具有用于在下行信道上将一系列数据分组发送到辅助站的装置以及用于在上行信道上从辅助站接收信息的装置，其中提供用于确定与下行信道的多普勒扩展有关的性质的装置以及用于确定与所述数据分组系列中的某个数据分组的传输有关的传输参数值的装置，所选参数值至少部分依赖于确定的性质。
根据本发明的第三方面，提供了一种操作无线电通信系统的方法，所述方法包括：将主站配置为在下行信道上将一系列数据分组发送到辅助站以及在上行信道上从辅助站接收信息，所述方法包括主站确定与下行信道的多普勒扩展有关的性质以及确定与所述数据分组系列中的某个数据分组的传输有关的传输参数值，所选参数值至少部分依赖于确定的性质。
本发明是以先有技术中所不具有的下述事实为基础的：主站传输数据分组的参数可以根据上行链路信号的性质或根据与下行信道有关的功率控制命令来确定。
附图概述
现在通过例示，参照附图来说明本发明的实施例，其中：
图1是无线电通信系统的方框图；以及
图2是说明根据本发明用于确定分组传输参数的方法的流程图。
实现本发明的模式
参照图1，无线电通信系统包括主站(BS)100和多个辅助站(MS)110。BS 100包括：微控制器(μC)102；收发信机装置(Tx/Rx)104，它连接到天线装置106；功率控制装置(PC)107，用于改变发射功率电平；以及连接装置108，用于连接到PSTN或其它适当的网络。每个MS 110包括：微控制器(μC)112；收发信机装置(Tx/Rx)114，它连接到天线装置116；以及功率控制装置(PC)118，用于改变发射功率电平。从BS 100到MS 110的通信发生在下行信道122上，而从MS 110到BS 100的通信则发生在上行信道124上。
在本发明指定的UMTS系统中，上行功率控制的目的是通过指示MS 110改变其发射功率而将BS 100收到的信号的信号干扰比(SIR)保持在一个给定的目标水平。这些指令通过两种状态的发射功率控制(TPC)命令传送，一般在每个时隙发送一次(每10ms帧有15个时隙)，但只使用一部分帧中的时隙时的门控模式(这种模式是当前所指定的)中的发送没有这么频繁。步长由以下两个参数控制：PCA(功率控制算法)和ΔTPC(上行链路发射功率控制步长)，从而得到三个有效功率控制步长。
当PCA的值为1时，ΔTPC可以取值1或2。如果收到的TPC命令是“0”，则MS 110将其发射功率减少ΔTPC dB，而如果收到的TPC命令是“1”，则MS 110将其发射功率增加ΔTPC dB。
当PCA的值为2时，ΔTPC只可以取值1并且MS 110将TPC命令组合为5个一组。如果所有5个TPC命令都是“1”，则将发射功率增加ΔTPC dB，如果所有5个TPC命令都是“0”，则将发射功率减少ΔTPC dB，否则发射功率保持不变。这种方法有效地模拟了大约0.2dB的功率控制步长的应用，如我们的国际专利申请WO 00/74260中所公开的那样。
对于UMTS系统中的基本内环功率控制，BS 100在每个时隙中测量收到的SIR值(尽管测量可以更频繁或不那么频繁地进行)。如果收到的SIR大于目标水平，则由BS 100向MS 110发送的下一TPC命令为“0”(指示MS 110减少其发射功率)，否则下一TPC命令为“1”(指示MS 110增加其发射功率)。
可以利用发送给MS 110的TPC命令序列的统计性质的分析来得到与上行信道124的多普勒扩展有关的性质。考虑以下例示情况：
●TPC命令的规则改变序列表示上行信道124上信号的SIR保持非常接近SIR阈值，表示非常缓慢变化的无线电信道和低多普勒扩展。
●相同的TPC命令序列表示上行信道124更快地变化以及更高的多普勒扩展。
●TPC命令的明显随机序列表示上行信道124的变化速率大于内环功率控制的更新速率，一般表示高多普勒扩展。
作为上述例示的增加或替代，发射TPC命令的进一步统计分析也可能得到有关涉及上行信道124的多普勒扩展的性质的信息。用于分析的适当参数可包括：
●在固定或变化时段上确定的上行链路功率的平均净请求变化；以及
●在固定或变化时段上确定请求的上行链路功率的时间加权平均变化，其中例如可以为最近的变化分配比较早的变化更高的权。
这些参数中的任一参数可以例如进行循环计算并利用最近的TPC命令的值在每个时隙进行更新。
上行信道124的性质也可以由BS 100直接测量。例如，收到的SIR的测量可以被用于计算SIR变化速率大小的平均值，一般为d(SIR)/dt的rms(均方根)值。模拟显示出即便出现内环功率控制，每时隙SIR的rms变化(当根据每时隙一个SIR测量时)也与信道的衰落率密切相关。此外，模拟确定需要在大量帧上进行rms平均过程，其中在例如30帧上的平均过程(即0.3秒)给出好结果。BS 100也可以测量其它与上行信道124有关的性质，包括例如接收信号功率和Eb/No(每比特能量/噪声密度)。
一般由于多普勒效应将存在频率扩展，其中由多普勒扩展确定最大衰落率。作为例示，PCT/EP01/03138中所述的模拟显示d(SIR)/dt的值在1.2到2.6之间意味着55到150Hz之间的多普勒扩展，这种扩展很可能是由于MS 110的移动速度在30到80km/h之间所导致的。
在根据本发明实现的系统的实施例中，在选择从BS 100到MS 110的分组传输的MCS中考虑到了对发送到MS 110的TPC命令的模式进行分析和/或对从MS 110收到的信号中的变化进行分析的技术。这种信息可被用于设置首次分组传输的参数和/或分组的任何后续重传的参数。通过使用这种BS 100可以直接得到的信息，可以减少必须在上行信道124上传输的信息量。
图2是概括操作这种系统的方法的流程图。所述方法在BS 100具有要传送到MS 110的数据分组时从步骤202开始。BS 100在步骤204分析它已经在下行信道122传送到MS 110的TPC命令的模式。作为备选，BS 100可以分析从MS 110收到的信号中的变化。分析结果表示上行信道的多普勒扩展，并且一般可以看作是下行信道的近似多普勒扩展的表现(因为多普勒扩展很大程度上取决于MS 110的速度)，使这些分析结果在步骤206中可以用来设置分组传输参数。然后，BS100在返回到步骤204以重复TPC命令的分析之前，在步骤208利用这些参数发送一个和多个分组。
作为特定例示，多普勒扩展的知识可以被用于帮助确定最优调制方案。模拟结果显示：如果MS 110快速移动(并由此具有高的多普勒扩展)，则利用64-QAM(正交调幅)可大大降低多路径信道中的FER(误帧率)。因此，利用一种或多种上述技术确定的多普勒扩展可以被用于确定应用诸如64-QAM的高阶调制方案是否是有益的。
由于MS 110速度的原因通常比较大的多普勒扩展影响分组差错的统计，特别是重新传输失败分组仍将失败的概率。例如考虑第一次传输由于衰落的原因导致收到错误分组的情况。如果下行信道122的衰落频率低，则快速地重新传输失败分组很可能仍会失败，因为信道122仍处于衰率的概率是高的。
如果衰落频率更高，则预测对特定分组的第一次传输的已知状态和分组重传失败的概率之间的任何相关性将是困难的。在这些情况下，为失败分组的重传提供附加延迟平均来说对重传成功的概率没有分别。
因此，作为一般原理，如果多普勒扩展较弱(一般表示慢速移动的MS 110)，则将重传延迟较长时间是有益的，但如果多普勒扩展较低(一般表示快速移动的MS 110)，则尽可能快的重传是有益的。上述用于对收到的信号变化和/或发送的TPC命令模式进行分析的方法可被用于导出多普勒扩展是高还是低的表示，进而得到最优的重传延迟。例行系统的模拟将被用于确定有关多普勒扩展是高还是低的合适阈值，也被用于根据多普勒扩展确定适当的重传延迟。
作为上述内容的替代或增加，通过对接收信号变化和/或发送TPC命令模式进行分析得到的有关多普勒扩展的信息可以用于确定适当的重传功率电平。例如，如果多普勒扩展较低，则与同更高的多普勒扩展一起使用相比，可将更高的功率用于快速重传而得到相同的重传延迟。类似地，多普勒扩展较低的信息可以被用于决定为快速重传使用更大冗余性和/或更坚固的编码方案和/或更低阶的调制方案。
作为上述内容的另一替代或增加，有关多普勒扩展的信息可以用于确定传输的数据分组的适当大小(即包括在分组中的数据比特的数量)。例如，当多普勒扩展较高时，减少数据分组的大小将是有益的。
本发明适用于一种系统，其中测量或估计的上行信道124的性质被用于设置下行信道122上分组传输参数。以上描述涉及确定分组传输参数的适当设置的BS 100。实际上，参数值的设置可能由固定基础设施的各种部件负责，例如直接连接到MS 110的固定基础设施的部件的“节点B”中或者无线网络控制器(RNC)中的更高级上。因此，在本说明书中，术语“基站”或“主站”应被理解为包括网络固定基础结构中负责确定和设置参数值的部件。
除了将所述技术用于将数据分组从BS 100发送到MS 110，它们还可以被用于选择合适的反向分组传输参数。在这种情况下，BS 100和MS 110的角色将与上述相反，其中BS 100作为辅助站的角色而MS 110作为主站的角色。
通过阅读本公开，其它修改对本领域的技术人员是显而易见的。这类修改可包括其它特征，这些特征在无线电系统及其组成部分的设计、制造以及使用方面是已知的，并可以代替本文所述的特征或作为其补充。
在本发明的说明书及权利要求书中，出现在某部件前面的词“一个”并不排除多个这类部件的存在。此外，词组“包括”也并不排除所列部件或步骤之外的成份或步骤的存在。

Claims (14)

1.一种包括主站的无线电通信系统，其中主站具有用于在下行信道上将一系列数据分组发送到辅助站的装置以及用于在上行信道上从所述辅助站接收信息的装置，其中所述主站具有用于确定与所述下行信道的多普勒扩展有关的性质的装置以及用于确定与所述数据分组系列中的某个数据分组的传输有关的传输参数值的装置，所述被选参数值至少部分取决于所述确定的性质。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述确定的传输参数是下述参数之一：所述分组的发射功率；所述分组的调制及编码方案；收到错误分组的情况下重传之前的延迟；以及所述分组的扩频因子。
3.一种主站，它具有用于在下行信道上将一系列数据分组发送到辅助站的装置以及用于在上行信道上从所述辅助站接收信息的装置，其中提供了用于确定与所述下行信道的所述多普勒扩展有关的性质的装置以及用于确定与所述数据分组系列中的某个数据分组的传输有关的传输参数值的装置，所述被选参数值至少部分取决于所述确定的性质。
4.如权利要求3所述的主站，其特征在于：提供了用于根据从所述上行信道得到的特性确定与所述多普勒扩展有关的所述性质的装置。
5.如权利要求4所述的主站，其特征在于：从所述上行信道得到的所述特性是在预定时段上平均的接收信号干扰比的变化率。
6.如权利要求3所述的主站，其特征在于：提供了用于根据从发送到所述辅助站的功率控制命令确定与所述多普勒扩展有关的所述性质的装置。
7.如权利要求6所述的主站，其特征在于：提供了用于根据以下内容之一确定与所述多普勒扩展有关的所述性质的装置：预定时段上所述主站发出的功率控制命令序列；预定时段上所述主站请求的上行链路功率的平均变化；以及所述主站请求的上行链路功率的时间加权平均变化。
8.一种操作无线电通信系统的方法，所述方法包括将主站配置为在下行信道上将一系列数据分组发送到辅助站，以及在上行信道上从所述辅助站接收信息，所述方法包括所述主站确定与所述下行信道的所述多普勒扩展有关的性质以及确定与所述数据分组系列中的某个数据分组的传输有关的传输参数值，所述被选参数值至少部分取决于所述确定的性质。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述数据分组的传输是收到的错误数据分组的重传。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述数据分组的传输是与收到的错误数据分组有关的纠错信息的传输。
11.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述主站根据所述上行信道的测量特性确定与所述多普勒扩展有关的所述性质。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于：与所述多普勒扩展有关的所述性质是在预定时段上平均的接收信号干扰比的变化率。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于：所述主站根据发送到所述辅助站的功率控制命令确定与所述多普勒扩展有关的所述性质。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：所述主站根据以下内容之一确定与所述多普勒扩展有关的所述性质：预定时段上所述主站发出的功率控制命令序列；预定时段上所述主站请求的上行链路功率的平均变化；以及所述主站请求的上行链路功率的时间加权平均变化。
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