CN1505880A - 增强蜂窝系统中用于区分高可变性和低可变性的链路自适应方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于在处理用于最大化吞吐量的调制和编码方案(MCS)的增强分组数据蜂窝网络的无线接口处执行链路自适应的方法。在预备的下线步骤中,根据各种可用MCS的净吞吐量来仿真不同C/I条件的系统行为。从仿真中获得了两组表,每个表都包括使用误块率BLER表示的升级和降级阈值。阈值对应于从MCS到两个可用MCS的切换点,这两个可用MCS具有较少或较多保护。两组表指的是较高或较低差异RF环境,并且进一步细分,以便考虑EGPRS类型II混合ARQ,即增量冗余(IR)。在传输过程中,检查所发送的块以进行FEC,并将结果发送给网络。网络使用指数滤波来不断更新BLER。为了获得正确的时间响应,而不管是否可以接收RLC块,提供了可靠性滤波器,其输出被用来确定新和旧测量值之间的权重,以便是BLER滤波器冲击响应随时间指数下降。在每个到来块中测试IR效率,并且使用与用于BLER的相同的方法来滤波指示变量IR_status。通过不使用IR和有完美的IR的列表阈值之间的线性内插,来获得要在链路自适应中使用的BLER的每个实际阈值,上述不使用IR和有完美的IR的列表阈值都使用滤波后的IR_status来进行加权。然后,将滤波后的BLER与用于测试MCS切换条件的到来的所述内插阈值相比较。功率控制追求的目标是:保持每时隙的固定QoS峰值吞吐量(图16)。

Description

增强蜂窝系统中用于区分 高可变性和低可变性的链路自适应方法
发明领域本发明涉及无线移动(radiomobile)通信系统领域,特别是涉及一种增强蜂窝移动系统中用于区分使用或不使用增量冗余的较低可变RF信道和较高可变RF信道的改进的链路自适应方法。
背景技术
在下列文献中公开了上述技术领域中的背景技术和相关技术:·国际专利申请WO 99/12304(ERICSSON(爱立信)),名称为“AMETHOD FOR SELECTING A COMBINATION OFMODULATION AND CHANNEL CODING SCHEMES IN ADIGITAL COMMUNICATION SYSTEMS(数字通信系统中用于选择调制和信道编码方案的组合的方法)”。
·美国专利US 5,764,699(MOTOROLA Inc.(摩托罗拉公司)),名称为“METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDINGADAPTIVE MODULATION IN A RADIO COMMUNICATIONSYSTEM(无线通信系统中用于提供自适应调制的方法和装)”。
·国际专利申请WO 00/49760(ERICSSON(爱立信)),名称为“METHOD AND SYSTEM FOR COTROL SIGNALLINGENABELING FLEXIBLE LINK ADAPTION IN A RADIOCOMMUNICATION SYSTEM(无线通信系统中用于控制信令使能的灵活链路自适应的方法和系统)”,其完全采用了标准ETSI GSM 04.60。
稍后将要公开的本发明在主体上适合于在所谓的通用分组无线业务(GPRS)中使用,GPRS最近被添加到移动通信全球系统(GSM)中,以便使其能够管理分组数据。因此,在讨论显然的最近现有技术之前,需要介绍GSM-GPRS系统。该介绍受益于来自于ETSI(欧洲电信标准化协会)的大量的GSM标准,同时也受益于名称为“The GSM System For MobileCommunication(用于移动通信的GSM系统)”,由作者Michel MOULY和Marie-Bemadette PAUTET编辑(版权1992)。
该说明书的图1类似于标准ETSI GSM 03.60(业务描述)的图2。图1的系统代表蜂窝GSM(DCS)-GPRS(增强)网络,其包括与固定的其它部分进行无线通信的移动台。在图1中可见适用于语音通信(和短消息)的第一类移动台MS,和适用于数据分组传输的、被称为用户设备UE的第二类移动台MS,其每一个都包括与移动终端设备MT相连的、用于处理数据的终端设备TE(如PC)。位于小区中的移动台MS和UE经标准空中接口Um与固定的基站收发信台BTS相连,该BTS服务于中心小区或者三等分的小区,其属于GSM-GPRS公共陆地移动网络PLMN所覆盖的集中地理区域。在图1中,更多基站BTS经没有完全标准化的Abis接口与基站控制器BSC相连。BSC控制器包括与本发明相关的模块PCU(分组控制单元)。BSC控制器和互连的基站BTS构成了基站子系统BBS,其服务于一组小区。BSC控制器分别经标准接口A和Gb(都支持SS7信令),依次与消息交换中心MSC和服务GPRS支持节点SGSN相连。MSC中心和SGSN节点与归属位置寄存器HLR和访问位置寄存器VLR相连,该HLR和VLR通过允许通信的移动性来给网络增加智能。MSC中心和SGSN节点支持短消息业务SMS,为此目的,其通过功能SMS-GMSC(短消息业务-网关MSC)和SMS-IWMSC(SMS-互动MSC)相连。SGSN节点还:1)通过标准Gn接口与同一PLMN网络的另一SGSN节点相连;2)通过标准Gp接口与属于另一PLMN网络的网关GSN节点GGSN相连;3)通过Gn接口与属于同一PLMN网络的网关GSN节点GGSN相连,且该GGSN节点与在分组数据路由中详述的IP(互连协议)或者X.25公共数据网络PDN相连;4)最后,与设备标识寄存器EIR相连。MSC中心与公共交换电话网PSTN相连,PSTN还包括综合业务数字网ISDN。除了上述接口,还提供了下列标准接口:Gf、Gs、Gr、Gd、D、E、C,其连接在图1中是可见的。
示意性的GSM-GPRS系统能够切换传统语音和数据电路和新的分组数据,其在激活会话的整个持续期间内不需要固定连接。对于分组数据,SGSN节点具有MSC中心对于语音电路的角色相同的角色,它跟踪能用于分组数据通信的移动台的各个位置和执行安全和接入控制功能。为此目的,HLR寄存器包括有关GPRS用户的信息。GGSN节点提供了与外部数据分组交换网络的互动,特别是与基于IP协议的骨干网的互动。
在相关接口处,GSM和GPRS使用标准过程,即:同步、小区选择和重选、寻呼、接入控制、请求专用信道、安全、检错和纠错、重传、功率控制、语音和数据流量控制、路由、切换、计费等。这样的过程属于最常用的协议,其具有分层结构,也就是国际标准化组织(OSI)为开放系统互连(ISO)所提出的传输平面。可以通过符合协议栈的一组子系统来描述基于ISO模型的OSI系统。包括一个或多个层N的实体的子系统N仅与紧邻其上和紧邻其下的子系统交互,并且层N的实体在其自己的层N中操作。通过使用来自于层N的下层的服务,对等层N的实体彼此进行通信。类似地,在N-服务访问点(被称为N-SAP)处,将层N的服务提供给层N+1。从开始点传送到到达点的信息始终由在交叉接口处提供的物理信道运送。用于本公开文本中详述的论证的相关层如下所示:-无线链路控制/媒体接入控制(RLC/MAC)。RLC层-2的功能提供了具有可靠性的无线链路,并将链路层控制(LLC)层-3帧映射到GSM物理信道。将MAC的功能提供给用于接入无线信道的控制和信令过程,即请求和准许。在GSM 04.60中标准化了RLC/MAC协议。
-如在规范GSM 05.xx系列中标准化的,在Um接口GSM RF属于物理无线信道。与GPRS服务相关的物理信道被称为PDCH(分组数据信道)。
在GPRS规划的阶段中,精心保留了与现有GSM的兼容性,以便GPRS在Um接口能够使用于GSM相同的物理信道,并从而促进容易的集成。GSM和GPRS二者都有信令信道和业务信道,第一种信道用于广播公共控制或者用于专用控制,第二种信道用于语音或者分组数据。虽然被称为分组数据,但是其它的逻辑GPRS信道具有从传统GSM信道得出的名称和功能特性。相关的GPRS信道的例子如下所示:PBCCH(分组广播控制信道)、PCCCH(分组公共控制信道)、PACCH(分组随路控制信道)、PDTCH(分组数据业务信道)。相关信道列表在名称为“Physical layer on the radio path(物理路径上的物理层)”的规范GSM 05.01中公布。
要求扩展的GSM 900系统在下列频段中操作:·880-915MHz:移动台发送上行链路,基站接收;
·925-960MHz:基站发送下行链路,移动台接收;同时,要求数字蜂窝系统DSC 1800在下列频段中操作:·1.710-1.785MHz:移动台发送上行链路,基站接收;·1.805-1.880MHz:基站发送下行链路,移动台接收;在GPRS服务中也使用上述频段的每一个,并且上述频段的每一个都包括彼此间隔200KHz的多个调制载波。双工通信被频分双工(FDD)技术取代。在循环重复的8个时隙之外的一个时隙TS的整个持续期间中,分配在小区中使用的那些载波中的一个载波,以便允许用户之间的时间分割。在所分配的时隙中,调制(在GSM 05.04中详述)将调制突发的特性铭记在要在射频上发送的数字载波的一个或多个物理参数上。GSM-GPRS系统使用GMSK(高斯最小移频键控)调制,其是通过密集频谱(compactspectrum)和固定调制包络(constant modulation envelop)表征的非线性连续相位调制(CPM)。通过引入符号间干扰的轻微恶化,密集频谱在相邻频道中生成较小的干扰。固定调制包络允许功率放大器的增益饱和(C类放大),从而节省了来自电源的能源。此外,功率控制变得更简单。
参照图2,其可以被看作是构成4.615ms基本帧的8个时隙TS0,......,TS7的顺序结构,该基本帧在时分多址接入(TDMA)GSM-GPRS系统中使用。提供了与任一时隙的可能内容相对应的4种类型的突发。在系统中使用的所有载波遵守的多个分级层中组织顺序帧(sequential frame)。由BTS发送的所有载波具有相互同步的帧。在图中从底部开始到定部,每个时隙具有0.557ms的持续时间(对应于156.25×3.69us的比特持续时间),并且载有包括142个有用比特的信息突发、3+3个尾比特和8.25比特长的没有信息的保护时间GP。3.69us的比特持续时间对应于270.83K比特/秒,其是系统码速率。突发可以有4种不同类型,即:常规突发、频率校正突发、同步突发和接入突发。为公开起见,在图2中仅描述了常规突发,其中,常规突发包括:冗余包含的2×58个有用比特、在midamble位置上的26比特的训练序列。训练序列是用于动态同步接收突发和估计无线信道的冲击响应的已知模式,以便正确解调到来的信号。通过区分GSM和GPRS,稍后将详细说明116比特的净荷的种类(nature)。朝着图2的上部继续,应该注意到:可以预见两种不同类型的多帧,即用于携带控制信道的信令多帧和用于携带净荷的业务多帧。信令多帧为253.37ms长,且包括51个基本TDMA帧。GSM业务多帧为120ms长,且包括26个基本TDMA帧。GPRS业务多帧为240ms长,且包括52个基本TDMA帧。两种类型的多帧同时作用,以便形成包括1326个基本TDMA帧的、6.12秒长的独特超帧,最终,2048个顺序超帧形成一个持续时间为3小时28分63秒760毫秒、包括2,715,648个基本TDMA帧的超高帧。在小区中广播帧号FN,其值的是在超高帧中的帧位置。
图3a和3b示出了分别用于语音/数据和分组数据的TDMA多帧的业务信道构成。图3a涉及GSM净荷,其中包括26个基本帧的多帧包括:24葛业务帧(T)、1个相关的控制帧(A)和1个空闲帧(-)。多帧内部的物理信道是由一个频率和一个重复时隙的组合组成的。图2的突发生成了RF载波的周期,该RF载波是由相关数据流调制的。因此,突发代表了时隙的物理内容。
图3b涉及GPRS净荷,其中包括52个基本帧的多帧包括:每一个包括4个基本帧的12个无线块B0,......,B11,每3个无线块插入一个空闲帧(X)。在持续4个TDMA帧的、如上定义的信道中携带无线块,这就意味着RLC的传输时间接近20ms。
图4涉及GPRS服务,并示出了顺序RLC层块到物理层的映射。每个RLC块包括可变长的块头BH、包括来自于高层LLC的数据的信息字段和用于纠错的块校验序列BCS字段。单个RLC块被映射到TDMA多帧的4个顺序帧中。这样,可以将最多8用户交织到无线块的周期中。
在上行链路和下行链路中将GSM净荷时隙一一对应地分配给不同用户,同时,就涉及GPRS服务而言,灵活的分配是可以得到的。更具体地:1)在上行链路和下行链路中独立分配GPRS净荷;2)单个用户可以利用多个时隙分配;3)可以在基于适当的优先权规则接入PDCH的不同用户之间有利地共享每个构造的数据分组物理信道PDCH(时隙)。GPRS协议的MAC层具有用于控制资源的动态分配的适当过程。用于建立或断开(setdown)连接的控制消息激活用于分组数据传送的所述过程。临时块流(TBF)是通过MAC过程在物理层上建立的连接,它们包括用于容纳RLC/MAC无线块的队列的存储缓冲器。每个TBF连接允许移动台和基站之间的用户数据和信令的单向点对点传送,反之亦然。仅在LLC协议会话的所有RLC/MAC块的传送过程中保持TBF连接。通过关联RLC/MAC块中的字段,网络分别给每个TBF连接分配被称为TFI标识符的临时流标识。移动台假设:TFI标识符对于上行链路或下行链路并存的TBF是唯一的(即:被分配给同一MS/UE)。RLC/MAC块的报头还包括用于指定方向和控制消息的类型的字段。
在动态分配资源和存在至少一个上行TBF连接的情况下,下行链路发送的每个RLC/MAC块的报头都包括从网络写入的上行链路状态标志字段(被称为USF),以便能够上行传输来自共享同一上行PDCH信道的M个移动台中的一个的连续无线块。
GSM-GPRS系统支持3类移动台的操作:类A,移动台同时使用GSM和GPRS来操作;类B,移动台观测GSM和GPRS控制信道,但是在一个时间仅操作一组服务;最后,类C,移动台仅使用GPRS服务。此外,在基于初始小区规划时的业务计费,可以在语音和分组数据业务之间共享Um接口的物理资源。
GPRS系统支持服务质量(QoS),以便在其它事件(thing)中确保下列要求:尊重协商的服务优先级、服务可靠性,保证固定端到端分组传送延迟,保证与特定多时隙类相对应的平均和峰值吞吐量。在GPRS连接期间,QoS参数以及操作的A、B、和C类和多时隙容量(capability)的类都参与了网络已知的用户描述。
一般的蜂窝电话系统遭受了主要是由下列原因造成的许多缺陷:1)与小区的类型相对应的无线传播的特点;2)用户的移动性;3)固有的频率重用。
由于上述第一种原因造成的缺陷是由于使所发送脉冲的原始形状失真的非线性而造成的传播介质的时间分集特性,从而由于脉冲扩展到相邻符号间隔而造成符号间干扰。源于同一原因的另一缺陷无疑是由于在引入了无线传播的统计特性的路径上的有污点的大气扩散体的随机出现而造成的多径衰落。在MS或者BTS接收天线处,使用随机分布的相位来合计来自于多径的所发送信号的各种相移反射波。结果是在被看作是观察时间的相应的衰落持续期间内振幅包络衰减到特定电平以下。时变衰落特性是统计过程,其概率密度服从瑞利分布。多径衰落被光谱表征为平坦的或频率选择的(切口),这分别发生在相关散射或非相关散射情况下,并且在这两种情况下,都产生突发错误。空中接口的最后的缺点是由于容易对数据和谈话(如果没有提供其它服务的话)进行恶意窃听而带来的易损性。
由于用户的移动性而造成的缺陷主要是:由于移动台的变化的距离而在BTS天线处造成的阴影衰落(即:拐角)、多普勒效应、和RF信号的到达时间(TOA)的特定扩展。阴影衰落是由于在视线传播过程中出现障碍而造成的。通过阴影衰落,所发送的RF信号经历了比通常的路径衰减还陡的衰减。多普勒效应是与移动台的速度成比例的少量频移,该移位引入了噪声相位,并使信道响应时变。最高速度的多普勒效应干扰同步过程,从而干扰了对信道冲击响应的估计。TOA的扩展迫使在BTS侧重新校准RF信号。
由于频率重用而造成的缺陷是来自于相邻小区的同频干扰信号的存在。因此,重建信号的C/I比和质量变差。小区越小,所允许的业务吞吐量就越大,但是,由于大量的频率重用而使得并行共信道干扰增加。
对有效抵消蜂窝系统中误操作的上述原因的策略的发现需要充分了解各种电磁环境。已经使用大、中和小小区对无线移动信道进行了广泛研究和实验。小的市区小区可以被进一步细分为微小区和微微小区(即:峡谷)。大型和中型小区受诸如丘陵、山区、森林、汽车高速路、市区等的各种环境的影响。出于上述考虑,ETSI标准化委员会在GSM 05.05中详述了用于典型无线移动信道的某些实际的冲击响应,诸如Hata-Okumura、COST231、TU3、TH等。最近提出了模型,其中空间表征RF信道。
已将多种对策引入到蜂窝系统中,以便防止上述缺陷;最常用的是下列对策:信道编码-交织-加密-信道均衡-帧校准-帧(块)重传-慢跳频-功率控制-小区内切换-和最后的链路自适应。这些对策通常是有效的,因此语音、业务数据和信令可以受益于它们。很明显,链路自适应是对本发明影响最大的对策:可将其分为语音自适应和数据自适应。最近,伴随着GSM增强,已经改进了链路自适应,但是在介绍链路自适应之前,将先考虑以前的对策。
·通过加入从源数据中计算出的信息来提高速率,信道编码将冗余引入到数据流中,以便允许检测甚或纠正在传输过程中引入的信号错误。信道编码的结果是码字流(即:就块编码而言是块)。例如,在语音情况下,在13kbit/s语音编码器的输出处,每20ms生成每个为260比特的块。在GSM 05.03中详述的使用奇偶检验和卷积码的块编码通过将比特从260提高到456来引入冗余。编码方案通常使用对块卷积码进行的打孔方案(PS),以便通过预定规则,仅保留pn个比特中的q个比特。打孔允许获得效率比(源序列中的有用比特数与实际发送的比特数之间的比),其限于分数形式p/q,否则就不可能不打孔。奇偶校验码将奇偶校验比特加入到进行了卷积编码的比特中,以便在纠错过程中检查块卷积码的错误。为完全起见,在快速信令信道突发(带内FACCH)和GPRS的BCS报头字段中普遍使用所谓的Fire码。Fire码是一种循环码,其加入了专用于“突发”错误的检测和纠正的冗余。由于块卷积码主要用于纠错,并且错误经常成组出现,所以,在级联中使用Fire码,并显著改善了解码后的信息。每种信道有其自身的特征编码方案。通过去卷积过程来执行信道解码,上述去卷积过程受益于从解调器传送的“软判决”。软判决是每个所检测比特的正确性的估计概率。基于维特比(Viterbi)算法的卷积解码器简单使用欧几里得计量(Euclidean Metrics)来实现软判决。
·交织包括混合几个码字(码块)的比特,以便在调制信号中彼此相近的比特遍布在几个码字中。由于调制流中的连续比特的错误概率非常相关,并且由于在错误去相关时信道编码性能更好,所以交织的目的在于去相关错误及其在码字中的位置。在语音情况下,重排和分割前456个码比特,并使用8个时隙的深度对其进行对角线交织,以便将突发错误遍布在多个突发上以保持大约37.5ms(65个突发周期)的合理延迟。去交织是反向操作。
·加密通过仅为移动台和BTS站所知的秘密方法,修改了码块的内容。通过逐比特合计成加密流,来加密原始内容(2×57比特半突发)。解密是反向操作。在调制之前差分编码加密的编码块,以防止错误传播。
·帧校准受益于突发格式化,其将某些二进制信息加入到2×57比特半突发的加密码块,以便帮助接收信号和快速信令的同步和均衡。图2示出了所添加的信息包括:26比特的训练序列,3+3TB尾比特,和每57比特半突发1个挪用标志比特(20ms的语音块共有8比特),其用于指示半突发包括用户数据或者将其用于快速随路信令模式(FACCH)。所发送的训练序列(接收机已知)在其自相关函数中有中心峰值,来自于接收机的该自相关函数的检测允许突发同步。由测量所有接收RF突发的TOA的BTS控制帧校准,并将用于强制执行在传输的开始处的延迟的各个命令发送给每个移动台,以便保持上行链路突发和下行链路突发之间的固定的3帧偏移。
·信道均衡通常尝试修整接收脉冲,以便在解调之前减少符号间干扰。与该定义相反,严格地说,与基于维特比算法的相同,基于最大似然序列估计(MLSE)标准的均衡器并不尝试均衡信道,而是使用对信道冲击响应的了解(从训练序列估计中得到的),来发现具有最大概率的所发送的数据序列。在该领域,最近技术使用用于估计空间和时间信道响应的波束赋形。它允许朝着有用信号及其反射波的方向来定位最大到来的RF能量,以便破坏共信道干扰。结果是优化的信道冲击响应。
·当码块(不同于语音)遭受一个或多个残留误差时,进行自动重传请求(ARQ)方案中的块重传。
·慢跳频(SFH)是一种源于瑞利衰落倾向的频率分集技术,该瑞利衰落与充分间隔,即间隔1MHz的频率是不相关的。在小区内正在使用中的频率的一正交组的内部执行SFH;由于FDD双工而在MS和BTS之间匹配跳频。为此目的,系统参照跳频序列生成算法(在GSM05.02中详述),其使用与帧号FN相琏接的索引MAIO(移动分配索引偏移)。
·功率控制(在GSM 05.08中详述)是BSS过程,其在一定范围内逐步修改上行链路/下行链路RF发送功率。功率控制是基于SACCH测量结果消息和路径损失的补偿和细微衰减,还通过减少系统的总体干扰来改善谱效率。其次,它延长了移动台的电池寿命。
·小区内切换(在GSM 05.08中详述)是切换过程的特殊情况,当传输质量下降到给定阈值之下时,该求换过程负责切换同一小区的空闲信道上的移动台。如果小区内切换成功,就可以避免无线链路失效(failure)。
如已经概述的,已经将GPRS服务添加到GSM中,以便通过数据处理来获得更高性能。分组交换能力的引入符合该目标。附录1中的表1示出了与RLC块有关的4种标准GPRS编码方案CS-1到CS-4。具有456个编码比特的一个块载有一个无线块。CS-1包括用于FEC的半速率卷积码和40比特的用于BCS(和可选的FEC)的FIRE码。CS-2和CS-3是用于FEC的、与CS-1相同的半速率卷积码的打孔版本。CS-4没有FEC。业务信道使用CS-1和CS-4,而信令信道最好选择CS-1。在表1的最后一列中示出了在单个GPRS时隙上可以达到的实际数据率(kbit/s)。
GPRS规范的次要目标是提高数据率。这个目的已被增强GPRS(EGPRS)版本实现,EGPRS的特征在于较高的调制等级,即与其它5中编码方案相结合的8-PSK(相移键控)。在8-PSK调制的情况下,具有1368个编码比特(456个编码符号)的块载有一个无线块。虽然GMSK调制仅允许GPRS用户9到150kbit/s的理论上的比特率范围(使用差的编码方案CS-4和所有8个可用时隙,获得较高的比特率),但是8-PSK调制允许EGPRS用户最高达450kbit/s,三倍于前一种情况,的理论上的比特率。在新EGPRS上下文中,由于两种调制,即GMSK和8-PSK之间的选择,分配消息应该指定分配给信道的调制和码类型。调制和编码方案的9中组合MCS-1到MCS-9在GSM 05.03、GSM 05.04和GSM 04.60中预见和详述了。
附录1中的表2示出了有关EGPRS MCS-1到MCS-9方案的码率、编码比特数等。在表2中,HCS列意味着报头校验序列,并且以后将解释家族列。新EGPRS服务多亏了9种MCSi组合,其为分组数据链路自适应提供了更多的机会。从表2中可以观察到:对于每种调制,码率越大,数据率就越大,这是由于码率代表了源序列中的有用比特数和编码比特数之间的比。考虑到突发具有固定长度,可以得出:码率越高,差错保护就越差。较高调制等级(8-PSK)比较低等级的调制(GMSK)对RF链路恶化的原因更敏感,且类似于较高码率与较低码率相比较。较大的敏感性同时也意味着:被传送给用户的信号随着RF链路的质量的恶化而较快的恶化。然而,用于从几种调制和编码方案(MCS)方案中选择一个的增强机会识的系统可以在运行时间中在各种MCS之间进行切换,以便消除RF信道的可变性。链路自适应就是这个行为。表2没有限制本发明,其在出现相同或不同编码方案与不同高等级调制的不同组合的情况也是有效的。
面向语音业务的链路自适应促进了适于RF链路的各种条件的语音质量。相反,面向分组数据业务的链路自适应促进了更高的吞吐量。在这两种情况下,当选择新调制和编码方案时,无可避免地追求数据率和传输之间之间的折衷。传输质量,和更常见的是服务质量在无线移动系统中扮演了一个主要角色,该无线移动系统通常通过连续监测多个参数来优化其自身的操作。为此目的,常常执行对上行链路和下行链路传输的各种测量,诸如(参照单个MS):同步延迟、信道冲击响应、调制载波的功率电平、干扰信号的功率电平、载扰功率比(C/I)、信噪功率比(S/N)、误比特率(BER)、误比特概率(BEP)等。甚至监测来自于相邻小区的输入的有用和干扰信号,以便编辑用于切换的候选列表。通过使用PACCH信道来提供由移动台执行的测量;这些测量与由BTS直接执行的那些测量相结合,并发送给BSC,以便使其在相反方向上有控制能力。所执行的测量支持了无线移动系统的众所周知的过程,诸如:小区选择和重选、定时提前、功率控制、切换、使用或不使用基于ARQ的重传的反向纠错(BEC)、链路自适应等。
由被称为链路接入协议的标准协议来控制通过Um接口的与语音、数据、信令和短消息有关的信息的传送,该标准协议用于为无线信道的特征(高误码率、固定帧长等)而修改的“D”信道(LAPDm);经过Abis接口的同一信息经受了LAPD协议,其源于高级数据链路控制(HDLC)过程。为了使纠错流控制LAPDm和LAPD,而处理具有开始/结束标志和净荷/信令内容的编号帧。以后将仅考虑分组数据传输,这是因为语音/数据链路自适应在主体上与本发明并不特别相关。因此,公开文本的剩余部分更宜于参照GSM的GPRS/EGPRS改进。高层协议代理无疑应该发布有关分组数据的链路自适应的决定,上述代理监督通过上行TBF传送的信令和有机会通过下行TBF发送命令。图1的BSC控制器内部的PCU功能块代表负责管理RLC/MAC块并从而获得有关链路自适应的高层决定的单元。在RLC/MAC协议中可以预见两种不通的操作模式:确认模式和非确认模式。
·确认模式(不透明业务)。由选择ARQ机制加上对加入临时块流的RLC数据块的编号,来控制在GPRS确认RLC/MAC模式下RLC数据块的传送。发送方(MS或网络)发送窗口内的无线块,并且在需要时接收方发送分组上行Ack/Nack或分组下行Ack/Nack消息。每个这样的消息确认所有正确接收的RLC数据块,直到指示的块序列号(BSN),因此在发送方“移动”发送窗口的开始点。此外,在相同RLC数据块开始的位图被用来选择请求错误接收的RLC数据块的重传。然后,发送方重传错误的RLC数据块,最终使得发送窗口进一步滑动。RLC确认模式应该用于数据应用,其中需要保存净荷内容。其是用于后台类(e-mail、SMS、数据库的下载的后台传送)和互动类应用(网络浏览)的典型模式。在EGPRS TBF中,由选择类型I ARQ机制,或者由处理增量冗余(IR)的类型II混合ARQ机制,再加上对一个临时块流内的RLC数据块的编号,来控制确认RLC/MAC模式下RLC数据块的传送。在类型I ARQ模式下,RLC数据块的解码仅仅基于普遍的传输(即:不存储错误块)。在类型II混合ARQ情况下,接收机存储错误块,并且使用有关原始块的重新传输来进行联合解码。如果用尽了MS中的用于IR操作的内存,MS应该通过设置EGPRS分组下行链路ACK/NACK消息中的LA/IR比特来指出这种情况。在EGPRS MS接收机中,类型II混合ARQ是强制执行的。
·非确认模式(透明业务)。由对加入一个临时块流的RLC数据块的编号,来控制在非确认RLC/MAC模式下RLC数据块的传送,它不包括重传。接收方从接收的RLC数据块中提取用户数据,并通过用哑元信息比特代替丢失的RLC数据块,来尝试保留用户信息长度。诸如会话类(语音、可视会议)和流类应用(单向实时音频和视频)的对延迟敏感的业务将使用RLC非确认模式。使用与用于确认模式的相同的、用于发送临时确认消息的相同机制和消息格式,以便传送必须的控制信令(例如:对下行信道的信道质量的监测,或上行链路传送的定时提前校正)。发送方(MS或网络)发送多个无线块,然后轮询接收方以发送确认消息。丢失的确认消息不重要,并且任何时候都可以获得新的确认消息。
如上面列出的服务所示,服务质量(QoS),见GSM 03.60,受益于透明或非透明传输。两种传输模式不同地影响了有关点到点延迟和吞吐量的两种QoS类。非确认分组数据是由固定的点到点延迟和可变的总比特率来表征,这主要是由于系统尝试保持具有所要求质量的目标用户的比特率。确认分组数据是由可变的点到点延迟来表征,这是由于重传和固定的总比特率。在后一种情况下,结果是可变的用户比特率,其可以通过下列已知表达式来计算:
ThroughputNET=ThroughputMAX(1-BLER)      (1)其中,ThroughputNET是净用户比特率;ThroughputMAX是峰值用户比特率;和BLER是当前调制和编码方案(MCS)下的误块率。
在独立于确认或非确认传输模式的分组数据传输中可以应用链路自适应。有关链路自适应的其它问题如下所示:·跳频对链路自适应的影响;·增量冗余的影响;·链路自适应与功率控制的兼容性。
下面简要讨论这些问题。
跳频增加了信道的可变性,因此对适合的MCSi的选择是有条件限制的,例如具有高可变性的信道要求更大的健壮性,并因此要求更低的吞吐量。
适合不同于类I ARQ的类II混合ARQ的增量冗余需要大量的内存,以存储错误块以及用于联合解码连续重传的比特的多比特软判决。实际上,在最小C/I时,IR缓冲器的溢出概率随着MCS的健壮性减小而增加;当最后存储的块出现这种情况时,将其丢弃,且BLER开始增加。对比服务恶化的能力明显取决于用于管理这种情况的链路自适应的能力(?)。
链路自适应和功率控制都是用于网络优化的特征,但是如果独立运行的话,可以导致对比情况。对于给定无线链路质量,链路自适应尽量优化性能(即:最大化吞吐量)。这意味着,例如,如果改善了无线环境,链路自适应的已知方法尽量受益于这种情况,并通过切换到不同的(较少保护的)编码方案来增加总体吞吐量。相反,功率控制尽量减少干扰并通过使用适于实现特定C/I比(其与所要求的最差性能相符)的最小可能的发送功率来节省能源。换言之,PC倾向于保持固定的无线链路质量,从而由于LA算法而防止了进一步的提高。因此,不得不确定公共策略以使LA和PC共同工作。
现有技术的缺陷专利申请WO 99/12304(ERICSSON)公开了一种用于从多种调制和信道编码方案的组合中一种选择调制和信道编码方案的组合的方法。所引用的发明的最要目的在于计算除了最老方法的一般平均之外,还有与RF链路相关的所测量的质量参数(即:C/I、BER、BLER、RX电平、时间扩散、和数据吞吐量)的方差,其是以考虑当执行动态链路自适应时RF信道的可变性为精确目标。该方法的明显缺陷是麻烦的脱机(off-line)表,其将均值和所测量的参数的方差映射到所有MCSi的相应的BLERi。这是因为每个BLERi(C/I)或者BLERi(BER)等类型的表都应该预见到用于两个变量和一个用于提供BLERi(例如BLERi(平均C/I、方差))的输出的表目。这样,完全的输入必须合理地考虑在重要表格中所关心的每个均值的几个可能的方差。映射表越复杂,其经受的参数敏感性就越大,因此特定BLERi的经验表示法需要猜测均值和方差的特定组合。添加到独立权利要求的另一特征涉及由链路自适应预先选择的每MCSi方案的最佳发送功率电平。基于所测量的C/I来确定最佳功率,并且其电平受功率发射机的动态范围的限制。因为最佳发送功率取决于所选择的MCSi且要求与C/I目标一样多的MCSi的定义。
US 5,764,699(MOTOROLA Inc.)专利公开了一种在发送数据时使用的至少两种数据调制技术中自适应选择一种的方法,其包括步骤:在第一双向通信单元中:·保持有关数据的先前发送质量的存储信息;·通过使用所述至少两种数据调制技术中的第一数据调制技术将至少一个数据块发送给第二双向通信单元;·从第二双向通信单元接收至少一个选择自动重传请求反馈消息;·从所述至少两种数据调制技术中自动选择第二数据调制技术,其是包括在选择自动重传请求反馈消息中的信息和该存储信息的函数;·更新该存储信息以便使之包括在选择自动重传请求反馈消息中包含的至少某些信息;和·对数据的随后发送使用第二数据调制技术。
上述方法实现了与增量冗余相结合的链路自适应。公开了用于透明业务的另一类似实施例。在这两种情况下,提供了用于独特编码方案的多种不同的正交调制方案(QPSK,16,64,或256-QAM);因为与GPRS中的情况相通,链路自适应是由单个调制方案的变化而不是调制和编码方案来执行的。在该引用的文本中公开的改变调制的准则包括:平均实际调制的BLER和将当前均值与在使用该方法的无线单元(最好是发送单元)的内存中存储的一组阈值相比较。每种可能的调制技术具有已定义的最大和最小BLER阈值,其限定了一个区域,其中该技术胜过了任何其它技术。BLER的平均使用了一个或几个可能的加权因子,以便使最近的质量信息比旧信息更重要。信道质量历史被保存在用于平均BLER的、最好位于发送端的数据库中,在每次传输之后,一接收到包含有关哪个数据块被错误接收和哪个数据块被无错接收的反馈信息就更新该数据库。可选实施例可能要求基于选择,例如仅在显著改变之后,更新数据库。在上述专利文件中公开的该方法的第一缺陷在于:就所关心的BLER阈值而言,执行链路自适应而不区分透明和非透明传输模式,其二者对于相同的调制方案都是可实现的。第二严重缺陷在于:没有充分使用由单个调制提供的机会,使得缺少与不同编码方案的组合,原因在于在不改变实际调制而仅将其简单地与另一编码方案相结合来执行链路自适应时,也强制使用更麻烦的更高调制。
专利申请WO 00/49760提供了有关增量冗余以及链路自适应的问题的详尽展示,GSM 04.06已经采纳了其教义。该发明解决的主要问题在于:通过考虑到增量冗余与纯链路自适应之间的相对比的紧迫性,来提供合适的开销信令消息,以使得在连接期间能够动态改变MCS。第一类所述开销消息被称为LA/IR,且对应于由发送实体(即:移动台)在RLC控制块的控制字中插入的附加比特,该RLC控制块在上行链路中被周期性地发送给接收实体(网络)。然后,当选择用于改变MCS的两个预定规则之一时,由网络使用该信息。例如,如果移动台MS发送具有指示增量冗余优先的值的LA/IR字段时,这意味着其目前具有足够的内存容量来继续存储块以支持IR组合。这通知网络:通过考虑到链路质量估计报告,该BTS可以使用更积极的MCS方案(较不健壮)。或者,取而代之,LA/IR字段具有指示移动台更喜欢链路自适应的值。这意味着:移动台缺少可用的内存,并从而不能依赖于增量冗余组合。当网络接收该消息然后切换到第二MCS规则时,就基于质量估计,产生了更多保守的(更健壮)MCS选择,以便确保移动台获得足够好的性能而不用增量冗余组合。在下行控制块中包括了用于改变MCS的命令。通过接收实体通知发送实体:用于重传的MCS是与用于新块的发送的MCS相同还是不同,在WO 00/49760中提到的两类开销消息中的第二类开销消息是被称为RSEG/NRESEG的附录比特标志的值。在考虑发送RSEG/NRESEG消息的原因之前,需要对用于EGPRS的MCS机会的简单描述。附录1的表3示出了EGPRS MCS被分成了不同家族,A(Apadding)、B和C。每个家族分别具有净荷的不同基本单元:37(和34)、28和22字节。通过发送一个无线块中的不同个数的净荷单元,来实现一家族中的不同码率。对于家族A和B,发送1、2或4个净荷单元,对于家族C,仅发送1或2个净荷单元。当发送4个净荷单元(MCS-7、MCS-8和MCS-9),它们被分到相同无线块的两个分离的RLC块(即具有分离的序列号和BCS)中。对于MCS-8和MCS-9,仅在两个突发中依次交织这些块。对于MCS-7,在4个突发中交织这些块。所有其它的MCS在4个突发中交织一个RLC块。当从MCS-8、3或6切换到MCS-3或MCS-6时,分别将填充字节添加到数据字节中。MCS方案的突出结构提供了多于一次的重传机会,以便应对RF信道中的变化,例如,在特定限制下,使用更(或更不)健壮的MCS方案来重传原始属于一个无线块的消息。用于包括净荷的分割的重传消息的MCS的变化是所谓的再分段。在接收实体是网络的情况下,传送合适消息的下行链路控制块包括MCS命令,其告诉移动台应该使用哪个MCS来发送上行RLC块。也可以将RSEG/NRESEG比特添加到下行控制块中。在该上下文中,移动台可以截取所坚持的NRSEG(re-segment比特=0),将其看作是:移动台使用与RLC块的初始发送相同的MCS来进行重传;另一方面,移动台可以截取所坚持的NRSEG(re-segment比特=1),将其看作是:要被重传的块可以被再分段和使用与初始MCS不同的MCS来发送。在后一种情况下,通过在接收实体(移动台)中存储的预定规则来确定用于重传的特定MCS。重传中的帮助来自于ETSI GSM 04.60,名称为“Acknowledged mode operation-Additional functionality in AcknowledgedEGPRS TBF mode(确认模式操作-确认EGPRS TBF中的附加功能性)”,其中提出了允许接收机在类型I或类型II混合ARQ模式下操作的过程。该过程假定:根据链路质量,选择用于RLS块的初始MCS。对于重传,选择来自于MCS的同一家族的相同或另一MCS。例如,如果对于RLC块的第一次传送选择MCS-7,那么家族B的任一MCS可用于重传。此外,可以分别使用MCS-1、MCS-2和MCS-3来重传使用MCS-4、MCS-5、MCS-6、MCS-7、MCS-8和MCS-9初始发送的RLC数据块。在此情况下,报头中的分割块指示符(SPB)应被设置成指示:RLC数据块被分割和两部分的顺序。对于使用MCS-8初始传送的块,使用MCS-6或MCS-3来重传它,可以使用数据字段中的第一个6字节的填充,且编码和打孔方案(CPS)字段应该被设置成指示其已经被完成。但是,如果发射机方是MS且没有设置re-segment比特,移动台应该使用与初始MCS的相同的家族中的MCS,而不分割重传的净荷。首先使用初始码率(即:使用所选MCS的打孔方案(PS)1来打孔1/3速率编码的数据)来发送RLC数据块。如果必须重传RIC数据块,应该发送附加编码比特(即:1/3速率编码的数据的输出,使用普遍的MCS的PS2对其进行打孔)。如果已经发送所有码字(编码数据块的不同打孔形式),过程应该开始,且发送第一个码字(其使用PS1被打孔),其后发送PS2等。在使用附录1-表4中指示的打孔方案来发送MCS切换之后,应该首先发送使用新MCS重传的RLC数据块。而且,对于EGPRS MS接收机,如果MCS组合是MCS-5和MCS-7或者MCS-6和MCS-9,能够使用不同MCS来执行块之间的联合解码是强制性的。LA/IR的冗长解释专注于阐明有利于发明(其是本申请的主体)的公开的复杂理由,除了没有更好的突出有益于理解IR机制对BLER的判决阈值的影响的某些指示的第二US5,764,699引用。另一方面,很明显增量冗余影响BLER区域的扩展,并且需要某些手段来将其与链路自适应一起被正确实现。从WO 00/49760的教义中基于LA对IR的唯一合理推论是:在使用无限内存填充进行重传的情况下,IR接替纯LA,但是考虑到内存饱和的更实际的情况,还激活LA以避免频繁重传。在低C/I时在LA和IR之间有显著的对抗,并从而涉及较高BLER值。基于与BLER阈值的比较要由链路自适应解决的问题是:在存在用于最大化数据吞吐量的IR时如何得到实际阈值。对LA/IR交互的预测根本不是一个简单的任务,这是由于除了该现象的概率特性之外,还要求对精确重传内存大小的了解。移动台侧的内存大小取决于对该装置的成本和尺寸的用户偏好,从而不能被BSS生产商所规划。由于除了增量冗余(IR)外还需要考虑RF信道的可变性的影响,进一步戏剧化了获得实际BLER阈值的问题。
参照3个前述的引用,现在研究RF信道的可变性对链路自适应的影响。如所知的,信道可变性主要取决于慢跳频和/或高用户移动性的存在。在WO 99/12304中已经考虑信道可变性的问题,并在下列3个步骤解决了该问题:·第一步骤,用于下线生成与每个MCSi相对应的2个表目和一输出映射表。2个表目对应于C/I质量值的均值和方差的组合,而输出提供了相应的BLERi;·第二步骤,用于测量平均C/I和与初始MCSi的相对方差;·第三步骤,用于看对于相同的信道条件,其它MCSi的BLERi如何,以便基于已知关系式:ThroughputNET=ThroughputMAX(1-BLER)      (1)确定是否需要MCS朝着具有较高吞吐量Ti的一个MCSi改变。多亏了对所测量集合的方差的计算,给定解决方案实际能够捕获RF信道的可变性。然而,该性能要求大量的下线仿真、麻烦的运行时测量和映射步骤、和用于选择正确MCSi的关系式(1)的运行时计算。没有说明:必须何等程度的考虑增量冗余对整个方法的影响。
US5,764,699文件的方法明显没有建议用于怎样对比RF信道的可变性的问题的任何有效的解决方案,除了用于平滑旧信息的、对适当加权的历史质量值的均值的有用计算。就WO 99/12304公开的方法而言,US5,764,699的自适应方法的运行时优势主要是由于调制的更容易和更快的改变,其是通过与2个列表阈值的简单比较而确定的。运行时优势付出了由于不能计算方差而使得用于捕获RF信道的可变性的能力差的奖励。
同时,WO 00/49760文件的方法明显没有建议用于在出现增量冗余以及链路自适应时怎样对比RF信道的可变性的问题的任何有效的解决方案。
发明内容
本发明的主要目的在于纠正现有技术的缺陷,特别是使用BLER阈值来动态优化分组数据蜂窝网络的无线接口处的数据吞吐量一种方法,并指示考虑了慢跳频和/或大的用户移动性的影响的改进。
根据本发明的其他目的在于还在出现使用坏的接收无线块的增量冗余的重传时,优化无线接口的数据吞吐量。
根据本发明的再一目的在于协调在无线接口共同作用的功率控制和链路自适应机制。
本发明的总结和优点为了实现所述目的,本发明主体是用于动态优化分组数据蜂窝网络的无线接口处的数据吞吐量的方法,如权利要求1所公开的。本发明的方法提供了列表阈值的附加组,其用于考虑具有高可变性的RF信道。在出现跳频时,该附加组特别值得重视,这是因为为BLER比较而提供的新阈值更好地适用于结果:由于跳频而提高了RF信道的可变性。用于有跳频和没有跳频的信道的两组列表阈值可能被优先共同分配给BSS(PCU)和在出现时可用的任一个。
为跳频而采用的该方法被扩展成考虑所有可能的实际RF情况。已经注意到:可以将仿真结果分成几种重要情况。例如,在典型的市区环境中,仅考虑两种不同情况,即:“低差异”情况和“高差异”情况。如果小区由没有跳频的、诸如微微小区、室内小区等的低用户移动性来表征,则选择用于“低差异”情况的第一组阈值。如果小区由诸如大约50公里/小时的移动速度的高用户移动性来表征或者有跳频,则选择用于“高差异”情况的第二组阈值。本发明的方法提供了用于“低差异”和“高差异”RF信道的两组阈值,这是为了解决RF信道的可变性的问题。相关现有技术对阈值的差异只字未提,该阈值的差异由于考虑到了低和高信道可变性而限定了特定调制的BLER区域特征。除了仅基于不同调制的选择的链路自适应没有提供与使用不同码的调制的组合同样多的机会。
本发明的方法被扩展成考虑增量冗余(IR)对链路自适应(LA)的影响。如相关从属权利要求中所公开的,通过从引入被称为IR status的变量开始,本发明解决该复杂的技术问题,该变量给接收实体(网络或者移动台)有关增量冗余的效率的被连续更新的信息。变量IR status的求值十分简单,且采用过滤的IR status值,以便更新BLER阈值。通过两种极端条件,即与不使用IR相关的BLER阈值和与最佳IR相关的BLER阈值下的线性插值来执行更新。由阈值更新机制自动管理中间和更实际的条件。由于其是现在在确定最佳自适应策略中重要的问题源,所以使用被扩展到增量冗余的本发明的方法,LA和IR之间的所概述的对比行为不再是问题。对于高多样性或低多样性RF信道考虑增量冗余的影响。
对本发明的最后论辩是修改的功率控制算法,其具有与传统功率控制算法不同的目标。修改后的算法尝试在整个TBF持续期间内保持C/Itarget目标值。该C/Itarget目标与被确定为“目标性能”的每时隙的峰值吞吐量相关。通过表示最大可达吞吐量与C/I的曲线来执行该相关。该曲线属于在本发明的链路自适应主体的预备步骤中下线仿真的那些曲线,特别属于注意增量冗余的一组。不管功率控制的最高目标,链路自适应通过从一个MCS切换到另一个,来不断适应无线条件,以便优化有关净吞吐量的性能。这可能发生,原因在于下述事实:功率控制不可能是“完美的”,并从而实际C/I比可能不同于目标C/I比。从上述可以表明:修改后的功率控制算法完成了与其协同工作的本发明的链路自适应;其原因在于解决了已概述的对传统功率控制的争论。此外,与现有技术的第一篇引用文件的功率控制相反,对于每个可用的MCS,它不需要分别优化。
所提出的本发明的下列实质优势从所有上述考虑中浮现出来,即:·链路自适应独立继续质量测量,但是,对正在进行的RF信号执行传统的功率控制和切换过程;·在自适应中,预先抑制RF信到的可变性;·在透明方式中管理用于增量冗余的内存大小;·功率控制追求与链路自适应相同的目标。
附图说明
使用所附权利要求中的详细描述,阐述了被认为是新颖的本发明的特征。通过参照结合给出的附图对本发明的实施例进行的详细描述,可以理解本发明及其其它目的和优点,附图是为了纯粹的非限定性的解释目的,并且其中:图1示出了根据本发明的方法运行的GSM和GPRS无线移动网络;图2示出了图1的GSM和GPRS共用的时分多址接入(TDMA)的多帧结构;图3a示出了GSM业务信道多帧;图3b示出了GPRS业务信道多帧;图4示出了高层帧到属于图3的GPRS多帧的无线块的映射;图5示出了根据本发明的方法运行的图1的移动台MS/UE的功能块;图6示出了根据本发明的方法运行的图1的基站BTS的功能块;图7、8、9、10、11、12、13、14示出了用于实现本发明的方法的仿真结果的图形表示;图15和16示出了本发明的链路自适应方法的各个流程图;图17示出了用于在图1的Um接口实现功率控制功能的图形表示。
附录1表1包括用于GPRS编码方案的编码参数;附录1表2包括用于EGPRS调制和编码方案的编码参数;附录1表3表示在EGPRS编码方案中使用的净荷家族;附录1表4包括用于EGPRS的打孔方案;附录1表5包括在不能再分段时,用于重传的调制和编码方案;附录1表6包括在能够再分段时,用于重传的调制和编码方案。
具体实施方式
在文本中,已经充分地讨论了对图1、2、3a、3b和4,以及附录1的表1、2、3、和4的争论。
图5示出了移动台MS/UE的框图,上述移动台适于与图1的BSS子系统一起实现本发明。移动台MS/UE包括发送部分和接收部分,这二者都由控制处理器控制,该控制处理器还控制上述两部分共有的频率合成器和跳频单元。双工滤波器将发送部分的RF输出信号传送给天线,并将在天线接收的RF信号传送给接收部分的输入。为了简洁,在图5中没有示出振荡器和TDMA定时发生器。发送部分包括下列功能块:输入设备、语音编码器、信道编码器、交织器、加密、突发格式转换器(formatter)、GMSK/8-PSK调制器、BB/IF/RF上变频器和RF功率放大器。输入设备包括具有相关A/D转换器和键盘&适配器的麦克风。接收部分依次包括下列功能块:图像滤波器、RF放大器、RF/IF/BB下变频器、LEV、CH滤波器、A/D转换器、相关器和MLSE(维特比)估计器、突发拆装器、解密、去交织器、信道解码器、语音解码&语音放大器、输出设备(耳机、PC显示器、固定磁盘等)。根据其A、B、或C操作类,移动台MS/UE能够同时或不同时使用语音和数据输入设备进行操作。类A用户具有分配给语音服务的一个时隙和分配给EGPRS服务的一个或多个其他时隙。将双重考虑应用于输出设备。如上所述,本发明主要致力于分组数据,这样块输入设备和输出设备例示了分别用于输入和输出数据的已知数据终端。这些终端包括缓冲器和适配器电路,其用于同步、存储、适配格式和输入/输出数字块的速率。首先考虑发送部分,信道编码器接受来自输入设备的数据,并提供相关的EGPRS编码方案,其是从表1和2再现的那些中选择的。为此目的,从控制处理器输出CPS-TX-SEL信号。信道编码器提供:块码、奇偶校验码、卷积码、和FIRE码;它还接受和编辑来自于控制处理器的DATA-INS信令RLC块(诸如测量)。将编码块发送给交织器、加密和突发格式转换器的级联,以便执行在序言中解释的相关的数字处理。将格式化的突发传送给GSM/8PSK调制器,其开始执行差分编码,其后是GSM或8-PSK调制。控制处理器通过将MOD-TX-SEL信号发送给调制器,来选择调制类型,其始终与表2中列出的MCS方案有关。首先通过合适的上变频混频器,将基带模拟调制信号转化到IF频率,然后到RF频率;每个转换阶段都跟随着带通滤波阶段。RF传输信号到达可变增益功率放大器的输入,该可变增益功率放大器的输出与双功率波器的发送端口相连,该双工滤波器与移动台天线相连。来自BTS的下行RF信号到达移动台天线,并离开双工滤波器的接收端口,经过图像滤波器,到达其输出与下变频转换器相连的接收低噪声放大器的输入。下变频转换由两个级联的阶段完成:第一个将RF转换到IF,和第二个将IF转换到基带BB。第二阶段也将转换信号分成同相I分量和正交Q分量。基带I和Q分量由与发送脉冲匹配的两个信道滤波器CH滤波,然后进行模数转换。数字化的接收突发的两个拷贝到达相关器/同步器的两个输入,该相关器/同步器象匹配滤波器一样作用于训练序列,用于提取用于检测发送的初始时刻的相关峰值。基于维特比算法,同一相关过程也估计了被提供给MLSE估计器的信道的冲击响应。该算法用于顺序建立栅格(trellis),其具有与接收机的状态S=ML一样多的节点(在每个符号时间T重复),对应于在L个符号时间(其中L是初始估计的信道冲击响应的有效长度)内从调制字符表的M个字(符号)产生的所有可能的组合。从已知的初始状态开始,沿着栅格的前进路径取决于有效的发送序列。通过各个路径度量值,区分所有可能的发送序列,该路径度量值构成了似然函数,其是通过累加过渡度量值而逐步最大化的。在每个符号时间M,根据从每个在前的节点出发以到达M个连续节点的M个分支来计算过渡度量值Δ。过渡度量值(或分支度量值)是接收符号的电平和与栅格上假定的过渡一致的应该接收的电平之间的欧几里德距离。在从一个节点出发的所有分之中,仅选择一个残存(survivor)路径以延伸通过该节点的栅格路径,即其具有最大实际路径度量值。这样做,由于在每一步骤保持了原始个数的状态而实现了复杂性的迅速降低。在时间T时的所有残存路径中,候选序列是具有最大路径度量值的序列。沿着栅格返回特定个步骤,可以明白:只有与发送序列的分段相关的路径存在。通过将MLSE估计器的判决延迟到突发的终点,来获得更多的精确性。在MLSE估计器的输出,原始突发的拷贝被复制,并且每个比特伴随着指示其接收电平的3个比特的软判决。将估计的突发发送给下列块的级联:突发拆装器、解密、去交织和信道解码;最后通过使用软判决来实现有关表1和2的特定操作。控制处理器生成分别到,MLSE估计器和信道解码器的下面两个信号:MOD-RX-SEL和CPS-RX-SEL。这是由于接收信号的调制和/或编码方案不同于发送信号的。MLSE估计器使用GMSK或8-PSK进行操作,很明显使用不同的栅格和分支度量值表达式。信道解码器使用软判决以便完成卷积解码和受益于所述增量冗余策略,其得到了用于临时存储要基于ARQ重传的RLC块的增量冗余缓冲器的支持。缓冲器溢出激活了去向控制处理器的信号Irout。将用DATA-EXTR表示的解码的RLC信令块提取并发送给用于解释和执行(诸如:功率控制、定时提前、切换等)的控制处理器。信道解码器在纠错之前检测和计数错误,并通过发送具有误比特率的一般意义的信号BER来通知控制处理器。由于解码是好,设置OK标志。根据所选择的A、B、或C用户类,将有关业务的解码的RLC块发送给合适的输出设备。控制处理器通过分别去向发送部分和接收部分的、被表示为发送部分控制和接收部分控制的第一和第二组信号,来管理移动台MS/UE的主要的操作过程。在这些信号中,指出下面3个信号:MAIO、RSSI、和PC。将MAIO发送给频率合成器&跳频单元,以便提供跳频和切换指示。信号RSSI是由电路LEV生成的,LEV对接收信号的强度进行抽样、A/D转换和测量,并在空闲时抽样、A/D转换和测量噪声。控制处理器块包括内存RAM,其用于临时存储层2和层3信令消息。
图6示出了基站收发信台BTS的框图,上述基站收发信台BTS适于与图1的BSS子系统一起实现本发明。基站收发信台BTS包括发送部分和接收部分,这二者都由BTS控制处理器控制,该BTS控制处理器还控制上述两部分共有的频率合成器和跳频单元。这两部分和BTS控制处理器都与A-Bis接口功能块相连,该A-Bis接口功能块用于接收/输出一个或多个2Mb/s的PCM链接或者来自或去向BSC(图1)的PCM帧。双工滤波器将发送部分的RF输出信号传送给天线,并将在天线接收的RF信号传送给接收部分的输入。为了简洁,在图6中没有示出时钟发生器/提取器和TDMA定时发生器。发送部分包括下列功能块:基带处理器1,...,n、GMSK或8-PSK数字调制器、多载波数字发射机。接收部分包括下列功能块:基带处理器1,...,n、均衡器&解调器1,...,n、多载波数字接收机和图像滤波器。从发送部分开始,A-Bis接口功能块从PCM链路或PCM帧中提取与有关n个用户的CH1...CHn相关的所有n个基本流量(flux)。CH1...CHn流量到达各个基带处理器以经受所有的数字处理,如:编码(奇偶校验、卷积、FIRE)、交织、加密、突发格式转换、和差分编码。卷积编码提供了有关的EGPRS编码方案,其是从表1和2中再现的那些方案中选择的。就表2中列出的MCS方案而言,从基带处理器输出的n个编码信号到达同样多的GMSK/8-PSK调制器,以便被数字调制。n个调制数字信号到达多载波数字发射机中的同样多的DUC(数字上变频器)。每个DUC还接收各个本地振荡器信号fIF_DUC,其用于将其基带输入信号转换到整个中频频段内部的预定位置。为此目的,fIF_DUC信号是数字正弦波。由工作在较高信号fIF_DUC频率的数字加法器将n个IF数字信号相加,并且在到达用于上变频到RF的、由fOL_TX本地振荡器信号控制的IF/RF混频器的输入之前,D/A转换和宽带滤波多载波IF所得信号。在混频器的输出处的RF信号被发送给RF功率放大器。RF功率放大器的输出与双工滤波器的TX端口相连,同时RX端口与位于多载波数字接收机的输入处的图像滤波器相连。RF滤波信号被由fOL_RX本地振荡器信号控制的RF/IF混频器放大和下变频成IF。多载波模拟IF信号被抗混淆滤波,并被馈送给多载波接收机中的DDC(数字下变频器)。每个DDC还接收各个本地振荡器信号fIF_DDC,其用于将与整个中频频段中的预定位置相关的其输入信号转换到基带。为此目的,fIF_DDC信号是数字信号。就表2中列出的MCS方案而言,n个数字基带信号到达同样多的均衡器和解调器,以便被解调。与图5的维特比估计器相同的争论仍然有效。将解调信号发送给基带处理器,以便经受:有关表1和2的突发分解、解密、去交织和信道解码。与CH1,...CHn相关的最终解码数据被传送给A-Bis接口功能块,以便被组装成一个2M/bit输出PCM链路或PCU帧。控制处理器块包括内存RAM,其用于临时存储所有n个用户的层2或层3信令消息。BTS控制处理器通过被表示为“发送部分控制”“信令插入”的第一组信号和“接收部分控制”“信令提取”的第二组信号,来管理移动台MS/UE的主要的操作过程。在这些信号中,将MAIO组发送给频率合成器&跳频单元,以便为所有DUC和DDC电路提供跳频和切换指示。控制处理器块包括内存RAM,其用于临时存储所有n个用户的层2和层3信令消息。所提取的信令有关,例如:测量所有移动台发送的上行链路(电平、BER、C/I、OK标志等),IRout溢出指示符的状态等。插入的信令有关:去向每个基带处理器的功率控制命令,定时提前命令,用于发送和/或接收的单个MCS方案的选择等。
就公开这点而言,已经完成了已知GSM-EGPRS系统的参考帧。这样就给出了对本发明的典型特征进行介绍的基础。如下面列表所示,用于执行上行链路和/或下行链路TBF链路自适应的本发明的相关装置构成了已知和新装置的特定组合,其中,在没有明确说明时,其最好被配置给PCU,或者限于固件或专用电路内:·内存矩阵表,用于存储与BLER阈值同样多组的数字值;该表由分组控制单元(PCU)管理。该阈值是以下面即将说明的方法下线计算的,且其对上行链路自适应和下行链路自适应都是有效的;·用于选择表的PCU装置;·被同时配置给BTS和移动台的装置,用于解码RLC接收块,能够联合检测增量冗余比特是可选的;·被同时配置给BTS和移动台的装置,用于检测和存储错误接收的RLC块;·被同时配置给BTS和移动台的装置,用于重传错误接收的块;·装置,用于通过滤波指示RLC块未被正确接收的变量,来计算激活TBF的BLER;·装置,用于检查增量冗余检测的性能;·装置,用于滤波指示增量冗余检测的效率的变量;·装置,用于基于所述效率变量,连续更新BLER阈值;·装置,用于将所计算的BLER与更新的BLER阈值相比较,以便获得改变实际MCS的标准;·用于基于用于改变实际MCS的所述标准,来命令新MCS的PCU装置;·用于更新每个上行/下行信道的发送功率电平以保持独立于MCS的固定目标吞吐量的BSC装置。
参照图7到14,现在考虑对确定各组BLER阈值有用的预备下线仿真步骤。一次考虑这些图中的两个,诸如,图7和8;9和10;11和12;13和14。有关第一对图7和8的争论通常对其它对图仍然有效。图7示出了几种调制和编码方案的净吞吐量(kbit/s)的一些曲线,其是C/I(dB)的函数。图8示出了与图7的相同的MCS的BLER(Db或%)的相应曲线,其是C/I(dB)的函数。4种MCS用图7中示出的a、b、c、d表示,它们分别对应于表2中的MCS1、MCS3、MCS6和MCS9。应该明白:列出的MCS是所有可能MCS的一个子集,所有可能MCS构成了一系列按增长的标称吞吐量排列的MCS。图7的曲线指的是没有跳频和增量冗余的标准信道TU3(典型市区-3射线模型)(仅为类型I ARQ所采用);其对上行和下行TBF都有效。所述值是通过实地测量提炼和验证的计算机仿真的结果。通过使用关系式(1)从图8的曲线中推得图7的曲线。
由于图7的各种MCS曲线的趋向与平行线的并不相似,可见与同样多的C/I值相应的6种不同的交点。交点由至少两个MCS曲线的相同的净吞吐量来表征。与本发明相关的交点仅为与在有序序列中相邻MCS相关的3种交点,即:a-b、b-c、和c-d。为了最大化吞吐量,在切换点的右侧应该选取较高顺序的MCS,而当RF信道条件在交点的左侧时,应该选取较低顺序的MCS。这个行为是由于在较低C/I处较高MCS的降低的保护和出错无线块的随后的重传。参照图7的先前的交点,两个相邻MCSi之间的“理想的”切换点应该为下列切换点:MCSaMCS b:         C/I≈1.5dBMCSbMCS c:         C/I≈7.5dBMCScMCS d:         C/I≈16dB但是在实际网络中难以估计C/I值,而诸如BLER的其它参数可以直接计算。本文提出的链路自适应算法是基于直接的BLER测量。先前计算的“理想”C/I交换点现在对应于被映射到图8的曲线上的BLER阈值的下列“理想”对:MCSaMCS b:C/I=1.5dBBLERMCS1→MCS3=Tab,BLERMCS3→MCS1=Tba;MCSbMCS c:C/I=7.5dBBLERMCS3→MCS6=Tbc,BLERMCS6→MCS3=Tcb;MCScMCS d:C/I=16dBBLERMCS6→MCS9=Tcd, BLERMCS9→MCS6=Tdc.
通过根据这些BLER阈值的值来改变MCS,最大化了净吞吐量。如果实际BLER落到升级阈值(Tab、Tbc、Tcd)之下,该算法切换到下一(较少保护)可用MCS。如果反之实际BLER超过降级阈值(Tab、Tbc、Tcd),该算法切换到前一(较多保护)可用MCS。例如,如果在使用MCS b的同时BLER降到Tbc以下,就确定到MCS c的改变。相反,如果BLER超过了Tab,就确定到MCS a的改变。
如果RF环境改变,则MCS的性能曲线也随之改变。因此,“理想的”切换点依赖于实际的RF环境。例如,如果在网络中使用或不使用跳频,那么“理想的”切换点可能不同。虽然如引言中预期的那样:可能的RF情况实际上是无限的,但是仅考虑两种情况:“低差异”和“高差异”情况。
“低差异”情况对应于图7和8中表示的曲线族,且如果小区由诸如没有跳频的微微小区、室内小区等的低用户移动性来表征,就应该选择该情况。
“高差异”情况对应于图9和10中表示的曲线族,且如果小区由诸如大约50公里/小时的移动速度的高用户移动性来表征,或者使用了跳频,就应该选择该情况。在不使用IR的情况下获得了在图9和10中表示的仿真结果。
对于每种特定的RF情况,通过仿真和实地测量来推得不同的升级切换点和降级切换点。切换点的这些值构成了在矩阵表中存储的同样多组阈值。一旦给定了特定RF情况,就选择了相应的矩阵表,其包括了该种情况下的所有理想切换点(从/到所有MCS的升级/降级切换点)。如随后所述来定义初始MCS。
当使用类型II混合ARQ(增量冗余)时,事情就更加复杂了。在图11、12和13、14中,展示了上述同一情况的、使用IR(和无限内存)的仿真结果。更确切地,在图11和12中表示的仿真结果有关在使用增量冗余时用“低差异”表征的小区。在这种情况下,可以看出:对于C/I比的宽范围,MCS d胜过了所有其它MCS,并且切换点的定位需要某些其它考虑。在图13和14中表示的仿真结果有关在使用增量冗余时用“高差异”表征的小区。即使在这里,其它考虑也是必须的。无论如何,应该再次注意到:即使在使用增量冗余时,所得性能也取决于实际的RF情况。而且,结果取决于增量冗余可用的内存数量。总之,结果,当考虑IR时,应该考虑不同的BLER阈值的值。甚至这些值应该被存储与矩阵表中,一个表对应于一个可能的RF情况。
参照图15和16,来讨论本发明的链路自适应方法主体。为了简洁,该方法类似于程序的流程图,其用于控制PCU(图1)内部的微处理器。在现实中,程序的各种步骤与所涉及的协议过程和信令相互作用。应将用于获得BLER阈值矩阵表的在前的下线步骤看作是该方法的预备部分。图15有关简化的方法,其用于不使用增量冗余且由低或高差异表征的分组数据情况。图16不同于图15,原因在于:考虑了增量冗余。与图8、10、12和14相关的矩阵表分别如表A、B、C和D所示。
图15的方法开始于步骤S1,其致力于上行或下行TBF自适应。目前,考虑上行TBF,随后,介绍对下行TBF的修改。在随后的步骤S2中,建立连接和确定初始调制和编码方案。初始MCS是缺省的MCS,除非可以得到有关最后MCS的某些信息,该MCS用于由同一TLLI表征的前一UL TBF。再此情况下,将新TBF的初始MCS设置为缺省值,除非某些其它信息可用。在步骤S3中,通过检查RLC块是否已经被小心接收,在每个接收无线块连续更新BLER的网络侧值。对于给定的TBF连接,通过数字滤波器来获得时刻n的BLER,该数字滤波器具有随着时间离散的n指数下降的冲击响应,如下列规则所示:BLERn=f1(BLERn-1)+f2(sn)                    (2u)其中:·n是在一个无线块周期20ms内的迭代索引;·如果在时刻n正确接收了RLC块(且MCS是“所命令的MCS”),则sn=0;·如果在时刻n没有正确接收了RLC块,则sn=1;·sn=1KΣk=1Ksn,k----(3u)]]>如果接收了多于一个RLC块,则sn是为每个单个块计算的值的平均值。实际上,在同一时刻n可以接收给定TBF的多于一个RLC块,这是由于1)多时隙分配,2)支持每次2个RLC块的MCS。
·f1(BLERn-1)是前一滤波后的BLER值的第一加权函数,其仅与“所命令的MCS”(即,实际MCS)块相关,取0到1间隔内的值;·f2(sn)是变量sn的第二加权函数,取0到1间隔内的值;
考虑到有关质量变量的时间滤波的标准ETSI GSM 05.08的教义,类似地,表达式(2u)现在假设下列表达式:BLERn=(1-β·xnRn)·BLERn-1+β·xnRn·sn----(2u′)]]>其中:·n是在一个无线块周期20ms内的迭代索引;·如果在时刻n接收到了使用“所命令的MCS”的所考虑TBF的“最后”一个RLC块,Xn等于1,否则,等于0;·已经定义了sn;·β是忘记因子:β=1/TAVGTAVG是无线块的倍数的滤波周期;·Rn表示第n次BLER测量的可靠性,且如下表示:Rn=(1-β)·Rn-1+β·xn;  R-1=0    (4u)Rn是连续平均滤波器(running average filter),其有助于跟踪滤波后的BLER测量值的可靠性。事实上,在(2u’)中使用Rn,以便确定新测量值(sn)和老测量值(BLERn-1)之间的权重。观察该公式,其显示出:在没有测量值存在(没有收到所考虑的TBF的RLC块)的时刻,将不更新BLERn。相反,当有测量值存在时,通过加权新和老成分来更新BLERn。以便获得所期望的呈指数下降(随着离散时间n)的滤波器冲击响应。在传输(n=0)设置R1=0开始处,初始化可靠性滤波器。
通过表达式(2u)和(2u’)的比较,得出:f1(BLERn-1)=(1-β·xnRn)·BLERn-1]]>f2(sn)=β·xnRn·sn.]]>除了两个加权函数f1(BLERn-1)和f2(sn)都具有稳定的权重外,f2(sn)的任意的权重增加都涉及f1(BLERn-1)的相同的权重减少,反之亦然。
在下一步骤S4,检查跳频的出现。如果步骤S4中的回答是否定的,在后续步骤S5中检查低差异环境的情况。如果步骤S4中的回答是肯定的,就进入步骤S6,其中将在步骤S3滤波的BLER与表A中存储的升级和降级阈值相比较。如果步骤S4中的回答是否定的,就进入步骤S6’,其中将滤波的BLER与表B中存储的阈值相比较。如果在前一步骤S4发现跳频被激活,也执行使用表B的比较。这样来概括阈值:用MCSx表述实际MCS,MCSy表述下一可用的被较少保护的MCS,和MCSz表述前一可用的被较多保护的MCS,然后,合适的阈值将为:升级阈值(UP_thn):BLERMCSx→MCSy降级阈值(DN_thn):BLERMCSx→MCSz从步骤S6或S6’到达步骤S7,检查由于先前的比较而带来的MCS切换的出现。如果步骤S7中BLER的实际值没有跨过任何阈值,后续步骤S8执行索引n的一元增加,然后在步骤S9中,检测实际TBF的激活状态。到TBF被激活为止,从步骤S3到S10的循环来连续检测各个BLER。如果在循环过程中TBF过期,到来的步骤S10重置BLER和R,且程序等待下一TBF。如果在循环S3到S10的过程中实际BLER落在值UP_thn之下,那么在步骤S11中将MCSx切换到MCSy。或者,如果在循环S3到S10的过程中实际BLER超过值DN_thn,那么在步骤S11中将MCSx切换到MCSz。当在分组上行ACK/NACK消息或分组时隙重配置消息中命令到MS的新MCS时,PCU也可以将再分段比特设置成正确的值。通常,对于重传,将再分段比特设为“1”,这要求移动台MS/UE使用与初始传输的相同的家族中的MCS,并可以分割净荷。反之将再分段比特设为“0”,这要求移动台使用与初始传输的相同的家族中的MCS,而不分割净荷。附录1的表5和6示出了在切换到不同MCS之后用于重传的MCS方案。表5对再分段比特=1有效,而表6对再分段比特=0有效。根据本发明,在说明(不使用增量冗余)中,始终将再分段比特设为“1”。无论何时改变调制和编码方案,在后续步骤步骤S12中将BLER和R变量设为0,并从步骤S3重新开始滤波过程。
公开的方法的其它优点主要是由于滤波步骤S3,它们是:·考虑了:在每次迭代中,由于MAC调度机制而使得数字滤波器(2u)和(2u’)(20ms)中使用的索引n不能对应于预定TBF的RLC块;并且,相反,在表达式(2u’)中最好使用固定的BLER滤波窗口,然后,可靠性滤波器提供了用于将“实际”BLER滤波器窗口保持固定的方法,原因在于独立于TBF号的TBF被复用到同一TS上。因此,撤消用于有效接收的RLC块的BLER数字滤波器(2u’),以便保持正确的呈指数下降的冲击响应。
·只有使用目前MCS编码的块有助于BLER计算。换言之,使用不同MCS的重传对实际MCS的BLER计算没有任何影响。
参照图16,现在讨论相对于图15的变化,其是由于增量冗余而被引入到链路自适应方法中的。前5个步骤S1到S5与图15中的相同,特别是步骤S3。当确定用于BLER比较的实际阈值时,其它问题出现了。这些问题具有不同的特性,并从而必须被检查,为此目的,精心引入了步骤S6(6u’)。在该步骤中,执行下列子程序,以便设置变量IR_check的逻辑值,其有助于IR_status变量的结果(issue),其给出了有关BTS的增量冗余的效率的信息:如果{有报头错误(这意味着预定块的IR是无用的)或者如果耗尽了用于IR的内存(IR不可能用于预定块)或者如果由于任何其它原因而没有存储软判决(再次,没有用于预定块的IR)}那么将时刻n的IR看作是“不工作”IR_checkn=0否则将时刻n的IR看作是“工作”IR_heckn=1然后,与步骤S7(S7’)中,使用与步骤S3中用于BLER的方法相同的方法来滤波IR_status;特别是使用数字滤波器,其具有随离散时间n呈指数下降的响应,用下列规则表示:IR_statusn=f1(IR_statusn-1)+f2_(IR_checkn)        (5u)其中函数f1和f2服从与在BLER计算中使用的相同的规则。将该类推扩展到最详细的函数:IR_statusn=(1-β·xnRn)·IR_statusn-1+β·xnRn·IR_checkn----(6u)]]>
其中,xn、Rn和β是与在BLER计算中使用的相同的值。
不同于图15的前述方法,不立即使用在矩阵表中存储的BLER阈值,这是由于这些阈值取决于所使用MCS,还取决于IR效率。这样随后的步骤S8(S8’)负责计算在考虑IR情况下的合适的阈值。新的阈值是两种计算情况,即:完美的IR(IR_status=1)和完全不使用IR(IR_status=0)之间的线性内插的结果。每种情况参照其自己的矩阵表。不使用IR需要表A和B,而完美的IR需要表C和D,此外,表A和C分别仿真没有和使用IR情况下的低差异信道,而表B和D分别仿真没有和使用IR情况下的高差异信道。因此,在步骤S8中关注低差异信道的线性内插借助于表A和C,而在步骤S8’中关注高差异信道的线性内插借助于表B和D。
在第n个块周期内分别使用BLERMCSx_wIR→MCSy-wIR和BLERMCSx_wIR→MCSz_wIR表示完美IR情况下的新升级UP_thn和降级DN_thn阈值,在步骤S8或S8’中计算的线性内插假设下列表达式:UP_thn=(1-IR_statusn)×BLERMCSx→MCSy+IR_statusn×BLERMCSx_wIR→MCSy_wIR(7u)DN_thn=(1-IR_statusn)×BLERMCSx→MCSz+IR_statusn×BLERMCSx_wIR→MCSz_wIR(8u)随后的步骤S9负责将在步骤S3中滤波的BLER与来自于步骤S8或者S8’的新阈值(7u)和(8u)相比较,然后,在步骤S10中,检查由于前面的比较而切换的MCS的出现。如果从步骤S10的检查中得出在步骤S9中实际的BLER并没有跨过任一UP_thn或DN_thn阈值,则后续步骤S11执行索引n的一元增加,然后在步骤S12中,检测实际TBF的激活状态。直到TBF是激活的,否则从步骤S3到S12的循环连续监测各个BLER,以便检查用于从实际MCS进行切换的条件;如果在循环过程中TBF过期,随后的步骤S13重置BLER和R变量,且程序等待另一TBF。如果在循环S3到S12的过程中,实际BLER落到值UP_thn之下,那么在步骤S14中将MCSx切换到MCSy。或者,或者,如果在循环S3到S12的过程中实际BLER超过值DN_thn,那么在步骤S14中将MCSx切换到MCSz。当在分组上行ACK/NACK消息或分组时隙重配置消息中命令到移动台的新MCS时,PCU单元也可以将再分段比特设置成正确的值。如果IR_statusn<0.5,则认为IR“未正确工作”,并将再分段比特设为“1”。反之,如果IR_statusn>0.5,则认为IR“正确工作”,并将再分段比特设为“0”。对于重传,前面的考虑仍然有效,附录1的表5和6也一样有效。
无论何时改变调制和编码方案,在后续步骤步骤S15中将BLER和R变量设为0,并从步骤S3重新开始滤波过程。
所公开的方法的其它优点在于它独立于BTS的内存大小。实际上,如果有与IR_status变量将始终接近1一样多的内存,然后在步骤S9中,将始终使用“完美的IR”阈值BLERMCSx_wIR→_MCSy_wIR和BLERMCSx_wIR→MCSz_wIR,这是由于它们在表达式(7u)和(8u)中是可行的。相反,如果BTS有与IR_status变量将始终接近0一样少的内存,则在步骤S9中,将始终使用“无IR”阈值BLERMCSx→MCSy,and BLERMCSx→MCSz,这是由于它们在表达式(7u)和(8u)中是可行的。可以理解:通过表达式(7u)和(8u),可以执行两种极端情况之间的一种自动切换。
对怎样执行参照图16(最常见的情况)完成的使用增量冗余的上行链路自适应的公开几乎可以完全应用于下行链路自适应。由网络(BTS、BSC、PCU)来完成下行链路自适应,以及上行链路自适应,但是在下行链路自适应情况下,接收实体是移动台,其必须向网络发送其自身对块解码和IR内存的残余状态的检查。实际上,一旦建立了连接,使用由EGPRS分组下行ACK/NACK消息提供的信息在PCU更新BLER,上述消息是应来自网络的周期性请求(轮询)而由MS报告的。PCU对适用于计算BLER的所轮询信息的利用强迫改变在数字滤波器的表达式(2u)和(2u’)中使用的时间迭代索引n,并用于其它后续表达式中。在下行链路情况下,给定TBF连接的时间迭代索引n被同一连接的报告时刻k代替。这样,最一般的表达式(2u)变成:BLERk=f1(BLERk-1)+f2(sk)                  (2d)同时更详细的表达式(2u’)要求对两个权重和可靠性变量R(表达式4u)的修改,以便考虑报告时刻k的更持久的影响。原因在于:下列表达式对下行链路自适应是有效的:BLERk=(1-βRk)·BLERk-1+βRksk----(2d′)]]>其中:·k是持续m个RLC块的报告时刻;·sk=Nack_blocksSent_blocks]]>
Nack_blocks:在使用目前MCS发送的这些RLC块中错误接收的RLC块的个数;Sent_blocks:在前一轮询周期内使用目前MCS发送的块的个数。
·β是已经定义的忘记因子;·Rk表示滤波后的BLER测量值的可靠性,其用下式表示:Rk=(1-β)m·Rk-1+β;    R-1=0           (4d)其中,m是由于在PCU接收最后的EGPRS分组下行ACK/NACK消息而过期的无线块的数量。再次,Rk是连续平均滤波器的输出,该滤波器帮助保持对滤波后的BLER测量值的可靠性的跟踪。实际上,Rk用于确定新测量值(Sk)和老测量值(BLERk-1)之间的权重。当新测量值存在(接收到EGPRS分组下行ACK/NACK消息)时,通过加权新和老成分来更新BLERk,以便获得所期望的呈指数下降(随着离散时间n)的滤波器冲击响应。与使用迭代随引n的表达式(4u)不同,表达式(4d)使用跨越几个时间索引n的迭代索引k,但是这两个表达式都应执行对同一滤波窗口的可比较的滤波功能,通过以下述方式提高单个迭代k的效果,表达式(4d)中使用的指数m用于该任务:就象同时滤波m个连续RLC块那样,来适时地衰减老的测量和增强新的输入。
有关增量冗余的考虑,也就是说:通过使用报告时刻k,适于IR_status和IR_check变量的表达式(5u)和(6u)形式上保持不变。通过表达式(7u)和(8u),同样的情况应用于升级和降级阈值的确定。特别是,当接收到EGPRS分组下行ACK/NACK消息时,检查MS_OUT_OF_MEMORY比特:如果{设置了该比特(在MS没有用于IR的内存)}然后认为时刻k的IR“不工作”,IR_checkk=0否则认为时刻k的IR“工作”,IR_checkk=1。
然后,使用与用于BLER的相同方法来滤波IR状态:IR_statusk=f1(IR_statusk-1)+f2(IR_checkk)           (5d)其中函数f1和f2服从与在BLER计算中使用的相同的规则。将该类推扩展到最详细的函数:
IR_statusk=(1-βRk)·IR_statusk-1+βRk·IR_checkk----(6d)]]>其中,已经介绍了Rk(4d)和β。IR_status变量给出了有关MS的增量冗余的效率的信息。
用于更新与每个可用MCS相关的所有升级和降级列表BLER阈值的线性内插在报告时刻k采用下列表达式:UP_thk=(1-IR_statusk)×BLERMCSx→MCSy+IR_statusk×BLERMCSx_wIR→MCSy_wIR(7d)DN_thk=(1-IR_statusk)×BLERMCSx→MCSz+IR_statusk×BLERMCSx_wIR→MCSz_wIR(8d)其中,UP_thk或DN_thk分别是升级阈值和降级阈值。
下行链路自适应的其它优点就是为上行链路列出的那些。
参照图17,现在公开用于与本发明的链路自适应目的所追求的相同的目标的修改的功率控制算法。修改的功率控制算法尝试保持服从使用增量冗余的链路自适应的发送实体的高数据吞吐量而不限制本发明。通过使用几个调制和编码方案的、是C/I(dB)的函数的净吞吐量(kbit/s)的仿真曲线,修改的功率控制参与了链路自适应的下线预备步骤。
在图17中使用和再现了认可最大可达到的吞吐量的曲线(即,对应于在增量冗余情况下的不同MCS的所有曲线的包络)。从移动台请求的峰值吞吐量QoS类中可以得出目标。峰值吞吐量是Tp,那么如下计算用TPxTS表示的每时隙的峰值吞吐量:TPxTS=TP/NTS(9)其中,NTS是分配给TBF的时隙数;即,NTS是可分配时隙数和由于其多时隙类而可由MS处理的时隙数之间的最小值。
一旦在曲线“最大可达到的吞吐量”的纵轴上设置了TPxTS,曲线自身将TPxTS点与横轴上的目标C/Itarget相关。换言之,在“最大可达到的吞吐量”曲线上标记(C/Itarget,TPxTS)点对。C/Itarget目标值构成了修改的功率控制算法的目标。传统的功率控制算法尝试最小化与由接收实体检查的所发送信号的最小固定质量兼容的发送功率。未达到这个目标,需要处理包括在测量信道报告中的测量。一旦获得了该测量,传统功率控制算法开始逐步提高或减少发送功率,直到从测量中核对了对最小质量的大概目标。修改的功率控制算法与传统的功率控制算法一样工作,但是具有不同的目标,即:它在整个TBF的持续期间内尽量保持C/Itarget目标值。另一方面,本发明的链路自适应算法主体不断适应无线条件,从一个MCS切换到另一个,以便优化净吞吐量性能。这种情况发生是由于:功率控制不可能是“完美的”,因此实际C/I比可能不同于目标C/I。从上述可以说明:修改的功率控制算法协同链路自适应一起工作,原因在于解决了现有技术中概述的对抗。
附录1表1:用于GPRS编码方案的编码参数
表2:用于GPRS编码方案的编码参数
附录1表3-用于EGPRS的调制和编码方案
附录1表4:打孔方案(PS)
表5-在执行再分段(re-segmentation比特被设为1)时用于重传的MCS(规定作为用于初始发送的方案的功能)
表6-在不执行再分段(re-segmentation比特被设为0)时用于重传的MCS(规定作为用于初始发送的方案的功能)

Claims (23)

1.一种用于在分组数据蜂窝网络的无线接口处动态优化数据吞吐量的方法,所述分组数据蜂窝网络包括:所述接口的处理包括一类或多类调制,其在被用于在移动台MS和服务基站BTS之间或在服务基站BTS和移动台MS之间发送在块中被打包的数据突发时,对传输错误具有不同的免疫力,为每类可用调制获得误块率BLER的升级和/或降级列表阈值,根据净数据吞吐量限制范围,其中该调制胜过其它可用的调制;不断平均相关临时连接上的BLER并将其与用于选择正确调制的列表阈值相比较,其特征在于所述方法包括步骤:将每个可用调制与两个或多个编码方案相组合,以便获得同样多的下文中被称为MCS的编码调制方案,其具有对传输错误的不同保护;为每类MCS获得对低差异RF信道有效的第一升级和/或降级列表BLER阈值A,根据净数据吞吐量限制范围,其中该调制胜过其它可用的调制,将没有跳频和具有低用户移动性的信道看作是低差异信道;为每类MCS获得对高差异RF信道有效的第二升级和/或降级列表BLER阈值B,根据净数据吞吐量限制范围,其中该调制胜过其它可用的调制,将有跳频或具有高用户移动性的信道看作是高差异信道;根据RF信道的差异选择第一(A)或第二(B)列表阈值,其维持临时连接并使用所选择的阈值来区分正确的MCS。
2.如权利要求1所述的动态优化数据吞吐量的方法,其特征在于区分正确的MCS的步骤是由:在每个到来的数据块更新根据实际MCS估计的BLER的平均值;将所述平均BLER与实际MCS的升级和/或降级阈值相比较;当所述平均BLER小于所述升级阈值时,使用较少错误保护的MCS来代替实际MCS;或者当所述平均BLER大于所述降级阈值时,使用较多错误保护的MCS来代替实际MCS。
3.如权利要求1或2所述的动态优化数据吞吐量的方法,其特征在于包括步骤:为每类MCS获得对低差异RF信道和激活的增量冗余都有效的第三升级和/或降级列表BLER阈值C,根据净数据吞吐量限制范围,其中该调制胜过其它可用的调制。
4.如权利要求1或2所述的动态优化数据吞吐量的方法,其特征在于包括步骤:为每类MCS获得对高差异RF信道和激活的增量冗余都有效的第四升级和/或降级列表BLER阈值D,根据净数据吞吐量限制范围,其中该调制胜过其它可用的调制。
5.如权利要求3或4所述的动态优化数据吞吐量的方法,其特征在于接收实体执行步骤:在内存缓冲器中临时存储错误数据块,以便根据增量冗余技术,使用原始块的新的传输来联合检测上述错误数据块;连续检查缓冲器满的条件和使使用增量冗余的重传不可用的其它原因,以便建立下文中被称为IR_status的状态变量,其测量增量冗余的平均状态。
6.如前述权利要求中的任一个所述的动态优化数据吞吐量的方法,当该任一权利要求引用权利要求3时,特征在于对于每类MCS,通过将IR_status用作内插因子,在第一(A)和第三(C)升级阈值和/或第一(A)和第三(C)降级阈值之间的运行时间中,执行线性内插,所述内插因子用于在增量冗余盛行时使内插实体向第三阈值(C)倾斜,在相反情况下向第一阈值(A)倾斜。
7.如权利要求5所述的动态优化数据吞吐量的方法,当权利要求5引用权利要求4时,特征在于对于每类MCS,通过将IR_status用作内插因子,在第二(B)和第四(D)升级阈值和/或第二(B)和第四(D)降级阈值之间的运行时间中,执行线性内插,所述内插因子用于在增量冗余盛行时使内插实体向第四阈值(D)倾斜,在相反情况下向第二阈值(B)倾斜。
8.如权利要求5到7中任一个所述的动态优化数据吞吐量的方法,其特征在于通过使用具有在数据块周期内随离散时间n呈指数下降的冲击响应的数字滤波器来加权被称为IR_check的变量的前面的或实际的值,来获得增量冗余的平均状态,如果增量冗余正确地工作,IR_check取值1,否则取值0。
9.如前述权利要求中任一个所述的动态优化数据吞吐量的方法,特征在于,通过使用具有在数据块周期内随离散时间n呈指数下降的冲击响应的数字滤波器来加权BLER的前面的值和对错误块的实际判决,来获得BLER的所述均值。
10.如前一权利要求所述的动态优化数据吞吐量的方法,特征在于,通过合计两个加权函数来获得BLER的所述数字滤波器的冲击响应,所述加权函数都使用所命令的MCS来接收抽样,第一个用于加权BLER的前面的值,而第二个用于加权对错误块的实际判决。
11.如前一权利要求所述的动态优化数据吞吐量的方法,特征在于,所数第一和第二加权函数都具有稳定的权重外,第一函数的任意的权重增加都涉及第二函数的相同的权重减少,反之亦然。
12.如前一权利要求所述的动态优化数据吞吐量的方法,特征在于,同等地变化所述第一和第二加权函数的权重,以便补偿可能的缺少的块的缺失的滤波效果,原因在于使所概述的滤波响应可能。
13.如前一权利要求所述的动态优化数据吞吐量的方法,特征在于,通过使所述第一和第二加权函数还取决于用于跟踪接收块的年龄的可靠性函数,来实现所述权重的变化。
14.如权利要求10到13中任一个所述的动态优化数据吞吐量的方法,特征在于,所述临时连接专用于发送从所选移动台到基站的分组数据,并且所述BLER数字滤波器的冲击响应是通过下述函数获得的:BLERn=f1(BLERn-1)+f2(sn)           (2u)其中:n是在一个无线块周期内的迭代索引;如果在时刻n正确接收了RLC块,则sn=0;如果在时刻n没有正确接收了RLC块,则sn=1;sn=1KΣk=1Ksn,k----(3u)]]>如果接收了所考虑的连接的K个RLC块。f1(BLERn-1)是所述第一加权函数,其取0到1间隔内的值;f2(sn)是与对错误块的判决有关的变量sn的第二加权函数,取0到1间隔内的值。
15.如前一权利要求所述的动态优化数据吞吐量的方法,特征在于,所述第一和第二加权函数假定了下列表达式:f1(BLERn-1)=(1-β·xnRn)·BLERn-1]]>f2(sn)=β·xnRn·sn.]]>其中:如果在时刻n接收到了使用“所命令的MCS”的所考虑连接的“至少”一个RLC块,则xn等于1,否则,等于0;β=1/TAVG是忘记因子,TAVG是无线块的倍数的滤波周期;Rn是所述可靠性函数。
16.如权利要求8到15中任一个所述的动态优化数据吞吐量的方法,特征在于,所述临时连接专用于发送从所选移动台到基站的分组数据,并且所述IR status的数字滤波器的冲击响应是通过下述函数获得的:Rn=(1-β)·Rn-1+β·xn;    R-1=0         (4u)其中:n是在一个无线块周期内的迭代索引;f1和f2是服从与在BLER计算中使用的相同的规则的加权函数。
17.如前一权利要求所述的动态优化数据吞吐量的方法,特征在于所述第一和第二加权函数假定下列表达式:f1(IR_statusn-1)=(1-β·xnRn)·IR_statusn-1]]>f2(IR_checkn)=β·xnRn·IR_checkn]]>其中,Rn采用了与在BLER计算中使用的相同的形式表现,而xn与β相同。
18.如权利要求6到17中任一个所述的动态优化数据吞吐量的方法,特征在于,所述线性内插采用了下列表达式:UP_thn=(1-IR_statusn)×BLERMCSx→MCSy+IR_statusn×BLERMCSx_wIR→MCSy_wIRDN_thn=(1-IR_statusn)×BLERMCSx→MCSz+IR_statusn×BLERMCSx_wIR→MCSz_wIR其中:UP_thn或DN_thn分别是第n个块周期中升级和降级阈值;BLERMCSx→MCSy是升级第一(A)或第二(B)列表阈值;BLERMCSx_wIRy→MCSy_wIR是升级第三(C)或第四(D)列表阈值;BLERMCSx→MCSz是降级第一(A)或第二(B)列表阈值;BLERMCSx_wIR→MCSz_wIR是降级第三(C)或第四(D)列表阈值。
19.如权利要求10到13中任一个所述的动态优化数据吞吐量的方法,特征在于,所述临时连接专用于发送从基站到所选移动台的分组数据,并且所述BLER数字滤波器的冲击响应是通过下述函数获得的:BLERk=f1(BLERk-1)+f2(sk)其中:其中:k是持续m个RLC块的报告时刻;sk=Nack_blocksSent_blocks]]>Nack_blocks:在使用目前MCS发送的这些RLC块中错误接收的RLC块的个数;Sent_blocks:在前一轮询周期内使用目前MCS发送的块的个数。f1(BLERk-1)是所述第一加权函数,其取0到1间隔内的值;f2(sk)是与对错误块的判决有关的变量sk的第二加权函数,取0到1间隔内的值。
20.如前一权利要求所述的动态优化数据吞吐量的方法,特征在于,所述第一和第二加权函数假定了下列表达式:f1(BLERk-1)=(1-βRk)·BLERk-1]]>f2(sk)=βRk·sk]]>其中:β=1/TAVG是忘记因子,TAVG是无线块的倍数的滤波周期;Rk=(1-β)m·Rk-1+β;R-1=0是所述可靠性函数。
21.如权利要求19或20所述的动态优化数据吞吐量的方法,特征在于,所述临时连接专用于发送从基站到所选移动台的分组数据,并且所述IR_status数字滤波器的冲击响应是通过下述函数获得的:IR_statusk=f1(IR_statusk-1)+f2(IR_checkk)其中:k是在一个无线块周期内的迭代索引;f1和f2是服从与在BLER计算中使用的相同的规则的加权函数。
22.如前一权利要求所述的动态优化数据吞吐量的方法,特征在于所述第一和第二加权函数假定下列表达式:f1(IR_statusk-1)=(1-βRk)·IR_checkk-1]]>f2(IR_checkk)=βRk·IR_checkk]]>其中,Rk采用了与在BLER计算中使用的相同的形式表现,并与β相同。
23.如前述权利要求中的任一个所述的动态优化数据吞吐量的方法,特征在于,修改的功率控制方法与MCS切换链路自适应并行工作,并且修改的功率控制方法包括下列步骤:表达式TPxTS=Tp/NTS的下线计算,其中:TPxTS表示的每时隙的峰值吞吐量,Tp是从连接的服务质量中得出的峰值吞吐量,NTS是可分配时隙数和由于其多时隙类而可由MS处理的时隙数之间的最小值;将所计算的TPxTS下线映射到仿真曲线上,该仿真曲线描述了是载扰比C/I的函数的最大可达到的净吞吐量,并从该曲线中获得C/Itarget值;在正在进行的连接的整个持续期间内将C/Itarget用作是要由网络(BSC、BTS)保持的目标,该网络在接收方使用功率和干扰测量。
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