CN1579052A - 无线电通信系统 - Google Patents

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Abstract

在包括主站(100)和次站(110)的无线电通信系统中，该主站能够采用多个传输方案之一来向次站传输。次站确定与下行链路信道(122)有关的质量参数，并根据此参数来确定将传送给主站的测量报告。此测量报告指示用于一个传输方案的合适的发射功率，并且主站能够根据传输方案之间的多个功率偏移来确定用于多个传输方案的相应发射功率。这些功率偏移可以由次站利用信号传送给主站。这样的一种方案提供了足够的灵活性来处理各种范围的接收机能力，而不需要过多的信令。

Description

无线电通信系统
技术领域
本发明涉及一种无线电通信系统，并且还涉及在这样一种系统内使用的主站和次站以及操作这样一种系统的方法。虽然本说明书具体参考通用移动电信系统(UMTS)描述了一种系统，但是将理解这些技术同样可应用于其它的移动无线电系统。
背景技术
在无线电通信系统内的共同要求是在主站和次站之间具有双向通信信道，用于次站向主站报告从第一站到第二站的下行链路信道的质量。例如通过选择适合于信道质量的调制方案，这种信息使主站能够优化在下行链路信道上的传输。然而，所需要的信令增加了某些希望使之最小化的开销。
一种简单的已知方案的例子是次站测量一个或多个信道质量参数，并将这些参数直接传送回到主站。这些质量参数例如可以包括载波干扰比(C/I)、信噪比和延迟扩展。然后，主站选择适合于下行链路信道的参数，例如所采用的调制方案。然而，这种方法的缺点在于接收机性能在不同次站之间可能变化很大，所以具有一个先进接收机的次站在其中较不先进的接收机将具有不可接受的错误率的信道条件下能够使用给定的调制方案满意地操作。
用于频分双工(FDD)模式的一种推荐的UMTS实施例包括一种方案，它通过安排次站指示能够为下行链路传输实现规定的误块率(Block Error Rate)(BLER)的特定传输方案和发射功率来解决这个问题。在UMTS中，传输方案由传输格式和资源组合(Transport Format and Resourse Combination)(TFRC)来定义，所述TFRC是指具体的调制方案、编码方案和资源分配，例如一个或多个信道化代码。为了使信令最小化，规定可能的TFRC和功率组合的表格，它将提供连续的报告范围。然而，这样一种安排还不足以灵活地应付各种不同的接收机实施方式。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改进的信令机制。
根据本发明的第一方面，提供一种无线电通信系统，它在主站和次站之间具有通信信道，其中主站包括用于使用多种传输方案之一来向次站传输的装置，和其中次站包括用于确定与下行链路通信信道相关的质量参数的装置和响应于所确定的质量参数而用于将表示与一种传输方案相对应的发射功率的测量报告传送(signalling)给主站的装置，其中主站包括用于根据测量报告、依据传输方案之间的多个功率偏移(power offset)来确定多个传输方案的相应发射功率的装置。
这样一种系统具有足够的灵活性来处理很宽范围的接收机性能，而不需要过多的信令。在一种实施例中，由次站将功率偏移传送给主站。在另一种实施例中，使用预先确定的测量报告来指示信道质量对于任一传输来说太低了。
在本发明的某些实施例中，主站包括多个天线。在一种实施例中，次站确定与从所有天线接收到的信号有关的质量参数。在另一种实施例中，次站确定与每个天线有关的单独质量参数，并传送与每个天线有关的单独测量报告。在另一种实施例中，次站确定从中接收最佳信号的天线的质量参数，并且也传送这个天线的标识。
根据本发明的第二方面，提供一种在无线电通信系统中使用的主站，所述通信系统在主站和次站之间具有通信信道，其中提供装置：用于使用多种传输方案之一来向次站传输；用于从次站接收测量报告，所述测量报告指示与一种传输方案对应的发射功率；并用于根据测量报告、依据传输方案之间的多个功率偏移来确定多个传输方案的相应发射功率。
根据本发明的第三方面，提供一种在无线电通信系统中使用的次站，所述通信系统在主站和次站之间具有通信信道，其中提供用于确定与下行链路通信信道有关的质量参数的装置，提供用于响应于所确定的质量参数而将表示与一种传输方案相对应的发射功率的测量报告传送给主站的装置，并且提供用于将传输方案之间的多个功率偏移传送给主站的装置，从而使主站能够根据测量报告确定用于多个传输方案的相应发射功率。
根据本发明的第四方面，提供一种操作无线电通信系统的方法，所述通信系统在主站和次站之间具有通信信道，该方法包括：主站采用多种传输方案之一来向次站传输，和次站确定与下行链路通信信道有关的质量参数，并响应于所确定的质量参数而将表示与一种传输方案相对应的发射功率的测量报告传送给主站，其中主站根据该测量报告、依据传输方案之间的多个功率偏移来确定用于多种传输方案的相应发射功率。
附图说明
现在将参考附图通过例子来描述本发明的实施例，在附图中：
图1是无线电通信系统的方框示意图；
图2图示对于一组精心设计的报告数值的报告数值(V)与信号干扰比(SIR)的对比图；和
图3图示对于一种特定次站实施方式的报告数值(V)与信号干扰比(SIR)的对比图。
具体实施方式
参见图1，一个无线电通信系统包括主站(BS)100和多个次站(MS)110。BS 100包括微控制器(μC)102、连接到天线装置106的收发信机装置(Tx/Rx)104、用于改变发射功率电平的功率控制装置(PC)107和用于连接到PSTN或其它合适网络的连接装置108。每个MS 110包括微控制器(μC)112、连接到天线装置116的收发信机装置(Tx/Rx)114和用于改变发射功率电平的功率控制装置(PC)118。从BS 100到MS 110的通信发生在下行链路信道122上，而从MS 110到BS 100的通信发生在上行链路信道124上。
如上面所讨论的，MS 110向BS 100报告下行链路信道122的质量是共同的要求。例如，在UMTS高速下行链路分组接入(HSDPA)方案中，BS 100确定合适的传输方案(TFRC)，包括调制方案、编码速率、信道化代码数量和功率电平的组合。根据MS 100向BS 100传送的下行链路信道122的质量测量值来进行这种选择。
在一种推荐的UMTS实施例中，MS 100测量导频信号的信号与干扰比(SIR)，并使用5比特报告值V来将信道质量指示给BS 100，V的值用于到下述表格的索引，所述表格表示推荐的传输方案和功率电平：
  TFRC   P  V
  TFRC1   12dB  0
  11dB  1
  10dB  2
  9dB  3
  8dB  4
  7dB  5
  6dB  6
  5dB  7
  4dB  8
  3dB  9
  2dB  10
  1dB  11
  0dB  12
  TFRC2   2dB  13
  1dB  14
  0dB  15
 TFRC   P V
 TFRC3   2dB 16
  1dB 17
  0dB 18
 TFRC4   2dB 19
  1dB 20
  0dB 21
 TFRC5   2dB 22
  1dB 23
  0dB 24
 TFRC6   2dB 25
  1dB 26
  0dB 27
 -   - 28
  - 29
  - 30
  - 31
所传送的值V表示TFRC和功率偏移P(相对于预定的参考值)的组合，如果用于下行链路传输，则能够实现特定的误块率(BLER)。当前并未使用28和31之间的V的值。功率电平可以(如在这个例子中)相对于具体的参考功率来定义，所述参考功率例如可以是可用于HSDPA下行链路传输的功率，或者由可用的信道化代码数量划分的功率。在所讨论的实施例中，TFRC1具有最低比特率和最简单的调制方案，而TFRC6具有最高比特率和最复杂的调制方案。因此，TFRC1是最稳健的和效率最低的方案，适合于在恶劣的信道条件下使用，而TFRC6是最不稳健和效率最高的方案，适合于在优良的信道条件下使用。当BS100接收测量报告时，它可以参考此报告来确定用于随后的下行链路传输的TFRC和发射功率。
图2图示用于MS 110的预期的报告值V和所测量的SIR的对比图。报告值随着所测量的SIR线性地增加，具有与所表示的两个特定TFRC相对应的区域。这种方法具有许多优点。因为MS 110确定SIR、TFRC、P和BLER之间的关系，所以BS 100并不需要知道MS 100的实施的有关细节，并且该方案对于迎合包含更多或更少的复杂接收机设备的移动站是足够灵活的。例如，MS 110可以使用诸如干扰消除等的先进接收机技术，使得能够在与标准的接收机设备相比更低的SIR上实现特定的BLER。通过具有固定的表格，例如上面所图示的，最小化MS110和BS 100之间的信令要求。
然而，固定的表格可能产生问题，如果不同的MS实施具有不同的性能等级，导致信道质量、传输方案和功率电平之间最佳映射上的不同。信道条件，例如多经干扰特性的改变也可能以不同的方式影响不同的实施。图3图示对于具有与图2相应的MS不同的接收机实施的MS 110的报告值V与所测量的SIR。在此，传输方案TFRC2和TFRC3之间在BLER上的改变与假定实施内的不同，结果是存在一定范围的SIR值(图示为虚线)，对于此范围不存在相应的报告值。
在根据本发明的系统中，通过仅为一个(便利地，最健壮的)TFRC定义测量报告表来解决这个问题。因此，将上面的表格修改如下：
 TFRC   P   V
 TFRC1   12dB   0
  11dB   1
  10dB   2
  9dB   3
  8dB   4
  7dB   5
  6dB   6
  5dB   7
  4dB   8
  3dB   9
  2dB   10
  1dB   11
  0dB   12
  2dB   13
  1dB   14
  0dB   15
 TFRC   P  V
 TFRC1   -1dB  16
  -2dB  17
  -3dB  18
  -4dB  19
  -5dB  20
  -6dB  21
  -7dB  22
  -8dB  23
  -9dB  24
  -10dB  25
  -11dB  26
  -12dB  27
 -   -  28
  -  29
  -  30
  -  31
如上所述，这个表格表示与报告值V对应的功率电平(与参考功率的偏移)。然后，生成类似的表格，一个表格用于每个TFRC，每个表格具有用于第一方案的表格内的功率电平和用于正在考虑的方案的表格内的功率电平之间的不同功率偏移。可以定义功率偏移的缺省电平。如果这些偏移中的一些或全部并不适合于特定MS 110，则该MS可以将一组不同的功率偏移(每个TFRC一个功率偏移)传送给网络。这种信令通知可以作为设置操作来执行，或者在必要时可以在呼叫期间执行。与所引入的额外灵活性相比，所添加的信令要求相对低。
作为使用表格的替换方式，可以使用等价的公式，例如：
P(TFRCn)＝Pref-V×Mstop+Poff(TFRCn)
其中：
P(TFRCn)是使用第n个TFRC实现所要求的BLER需要的功率电平；
Pref是参考功率电平；
V是报告值(例如上面所图示的5比特整数)；
Mstop是报告值之间的功率步长(例如上面所使用的1dB)；和
Poff(TFRCn)是距使用第n个TFRC实现所要求的BLER需要的参考电平的功率偏移(对于TFRC1来说便利地可以为零)。
上述方案的多个方面可以针对具体的实施例进行修改。预定的报告值V，例如零，可以被预留以指示信道质量对于任意传输来说都太低。对于测量之间不同的报告间隔来说，一个或多个Pref、Mstop和Poff可以是不同的，例如，对于低报告速率来说允许信道质量报告更大的动态范围。而且，Mstop不需要是稳定的，但是也可以是报告值V的函数。
有利地，可以利用使信道错误的影响最小化的方式将报告值V映射到块代码内的码字上，以便在典型错误的情况中V的解码值接近于所发送的值。也可以应用在我们的美国专利US 4,782,489(申请人的参考号PHB33221)和US5,233,349(申请人的参考号PHB33693)中公开的技术。作为一种相关技术，报告值V的MSB可以相对于信道错误优先进行保护，例如通过重复，而对于类似地编码LSB来说这可能不是必需的。
在本发明的另一个实施例中，上述方案可以针对BS 100具有多个天线106的情况来修改。在这样一个实施例中，存在其中可以推导和使用信道质量测量(例如上面的报告值V)的多种方式。
在第一种方案中，由MS 110作为从所有的BS天线106接收到的(例如)组合SIR的函数来推导单个信道质量度量值。这样一种方案假设BS 100将同一调制与编码方案(MCS)和功率电平用于自所有天线的传输，因为BS 100不能获得由MS 110接收时不同天线对于总体SIR的相对贡献的相关信息。这个方案并不要求在单个天线方案上的附加信令。
在第二方案中，BS 100从其每个天线106发射正交导频序列，使MS 110能够分别估计来自每个BS天线的SIR。因此，大大增加了可用于BS 100的信道相关的有用信息的数量。在这个方案的一种实施例中，MS 100对于每个BS天线106向BS发送一个信道质量度量值。显然，这个实施例需要显著的上行链路信令，并且不能根据BS天线106的数量轻易地缩放。然而，它允许在BS 100上非常好的自适应，其中每个天线106的传输参数可以与信道特性单独地匹配。
在这样一个用于UMTS HSDPA的方案的实施例中，两个字段(总共20比特)可用于信令信道质量信息，这些字段紧跟在提供用于所接收分组的否定或肯定确认的字段之后。存在其中这个方案所需要的传输可以容纳于这样一种实施例中的多种方式，例如：
·在可用于这样一个目的的所有传输字段内顺序地发送用于每个天线106的质量度量值(可能将多个度量值组合到单个字段内)。因此，利用又被顺序发送的与每个BS天线相关的信息，连续的传输将允许建立完整的信道质量报告。虽然避免了对任何额外的上行链路无线电资源的需要，但这具有下述缺点，即，第一次发送的质量信息在其被BS 100使用之前可能已经过期。此外，在对于每个BS天线106没有单独的功率控制命令信令的情况下，不能使用下行链路功率控制信息来完全地校正过期的质量信息(当前在UMTS中不进行此操作)。
·提高信道质量信令字段的功率，以使具有更小的最低距离的码字用于同时传送更多的度量值。功率上的增加可能是显著的，例如对于四个天线来说，对于这些字段，将需要发射功率上6dB的增加。
·其它的信道化代码可以用于附加的质量度量字段。然而，这种解决方案受与先前的解决方案相同的上行链路功率增加的影响，以及增加MS 110的复杂性。
因此，通常，在上行链路信令要求方面，多个质量度量值的传输可能需要花费无法接受的代价。然而，降低高的上行链路信令要求的一种方式将是为每个单独的天线传送相对于某个参考信道质量值的差分质量度量值。该参考信道质量值可以是所有天线的平均信道质量。这还将允许使用功率控制命令来更新参考信道质量值，因而降低了必需更新的速率。
在第三种方案中，MS 100向BS 100发送单个信道质量度量值，该度量值与MS 100所看到的最佳BS天线106有关。此度量值与之相关的BS天线106可以周期性地改变，所以还需要向BS 100指示此度量值与哪个天线相关。在这个方案的一种实施例中，由更高层给每个BS天线106分配“天线ID”并传送给MS110。这个方案通常需要比发送多个质量度量值的第二方案更少的上行链路信令。
BS 100可以以多种方式来使用这个信息。如果继续使用其所有的天线106来发送数据分组，则此质量度量值依然可以用于选择MCS，因为最佳天线的信道质量将给整体信道质量提供最大的贡献。BS 100还可以选择仅从最佳天线发送。在来自一个天线106的SIR明显大于次佳天线所贡献的SIR的信道内，这可能具有特定的优点。仅使用最佳天线避免浪费仅具有到MS 110的差路径的天线的发射功率。
这个方案需要比第一方案更多的上行链路信令，但是比第二方案少得多。这是因为必须要传送的唯一附加信息是质量度量值所指的BS天线106的标识。作为这种方案的一种可能扩展方式，MS 110还可以通知此质量度量值指所有BS天线，如果所有(或至少大部分)天线的测量SIR足够相似的话。天线标识可以通过多种方式来传送：
·质量度量值所指的BS天线106的标识的传送类似于UMTS标准的当前版本内站选择分集传输(Site Selection Diversity Transmission)(SSDT)的操作。SSDT是多个BS 100处于MS 110的活动集内但是仅一个BS向MS发送用户数据(而所有的BS发送控制信息)的模式。因此，一种传送天线信息的方法是修改更高层信令以允许将SSDT标识分配给单个BS 100的各个共处天线。
这种解决方案的缺点包括：传送常规SSDT小区ID的有限能力；如果使用中等或长的SSDT，则更新速率可能过低，而如果在传送质量度量度与之相关的天线的ID的同时允许常规SSDT，则将很难使用短的SSDT ID代码；和天线ID的信令通知将与和HSDPA有关的其它控制业务分开。
·为了适应天线ID信令和其它的上行链路HSDPA信令，可以将其编码到确认字段或信道质量字段内，以避免额外上行链路字段的添加。通过组合天线ID和质量度量度，将生成单个代码字用于信道质量字段内传输。这样的信令将以一种后向兼容的方式通过在否则将用于传送单个信道质量度量值的码字之间插入附加码字来调节。因此，将假设使用用于每个信道质量等级的已经定义好的码字是指与所有的BS天线有关的质量信息，因此保持了后向兼容性。
·可能并非所有的可用信道质量字段将用于传输质量度量值。因此，任何保留的未使用的字段都可以用于传送天线ID。然而，天线ID的传输将不可能需要全部的信道质量字段，并且这种方法可能需要修改信道质量信息自身的传送定时。
发送信道质量度量值的功率电平可以被调整，以获得所需要的可靠性等级。这个功率电平可以利用从BS 100向MS 110发送的消息来控制。这可以指定与上行链路专用控制信道上的导频比特有关的、或者与用于信道质量度量值的当前功率电平有关的功率电平。在正在与多个BS 100执行软切换的一个MS 110的专用控制信道的情况下，上行链路专用控制信道的功率对于所涉及的所有BS100不可能是最佳的。因此，可以使用不同(最好是更高)的功率电平来发送信道质量度量值。这个功率差值可以是固定的，或者通过来自BS 100的消息来确定。当信道质量度量值的传输指向一个特定BS 100时，可以进一步修改该功率电平以考虑用于该传输的无线电信道的质量。例如，如果正在使用来自活动集的最佳无线电链路，则功率电平可以更低。
尽管上面在本发明的情况下进行了讨论，但是天线信令实施例并不限制于使用本发明的信令方案，并且可以应用于传送信道质量信息的多种其它方案。
除了在上面讨论的FDD系统内其应用之外，本发明还可以应用于其它类型的通信系统。例如，可以在时分双工(TDD)系统内使用。尽管上行链路和下行链路信道使用同一载频上的不同时隙的事实可能降低传送信道信息的需要，但是允许不同MS实施的灵活性保留了一个有用的特性。
上述实施例涉及分组传输。然而，同样的原理也可以很好地应用于其中建立用于数据传输(例如用于语音)的电路的系统。
上述描述涉及执行与本发明有关的各种任务的BS 100。实际上，这些任务可以是固定基础设施的各种部件的职责，例如在“节点B”内，它是与MS 110直接接口的固定基础设施的部件，或者在无线电网络控制器(RNC)内更高层上。因此，在本说明书中，术语“基站”或“主站”的使用将被理解为包括在本发明实施例中涉及的网络固定基础设施的部件。
通过阅读所公开的内容，其它的修改对于本领域的技术人员来说将是显而易见的。这些修改可以涉及在无线电通信系统及其组件的设计、制造和使用中已知的其它特征，并可以替代在此已经描述的特征或者添加地使用。
在本说明书和权利要求书中，单元之前的词“一个”或“一种”并不排除多个这样的单元的存在。此外，词“包括”并不排除所列出的单元或步骤之外的其它单元或步骤的存在。

Claims (12)

1.一种无线电通信系统，在主站和次站之间具有通信信道，其中主站包括用于采用多种传输方案之一来向次站传输的装置，和其中次站包括用于确定与下行链路通信信道相关的质量参数的装置以及响应于所确定的质量参数而用于将表示与一种传输方案相对应的发射功率的测量报告传送给主站的装置，其中主站包括用于根据测量报告、依据传输方案之间的多个功率偏移确定用于多个传输方案的相应发射功率的装置。
2.如权利要求1所要求保护的系统，其特征在于，次站进一步包括用于将多个功率偏移传送给主站的装置。
3.如权利要求1所要求保护的系统，其特征在于，相对于参考功率电平来指示发射功率。
4.一种在无线电通信系统中使用的主站，所述无线电通信系统在主站和次站之间具有通信信道，其中提供装置：用于采用多种传输方案之一来向次站传输；用于从次站接收测量 报告，所述测 量报告指示与一种传输方案相对应的发射功率；和用于根据测量报告、依据传输方案之间的多个功率偏移来确定用于多个传输方案的相应发射功率。
5.一种在无线电通信系统中使用的次站，所述无线电通信系统在主站和次站之间具有通信信道，其中提供用于确定与下行链路通信信道有关的质量参数的装置，提供响应于所确定的质量参数而用于将表示与一种传输方案相对应的发射功率的测量报告传送给主站的装置，和提供用于将传输方案之间的多个功率偏移传送给主站的装置，从而使主站能够根据测量报告确定用于多个传输方案的相应发射功率。
6.如权利要求5所要求保护的次站，其特征在于，提供用于编码测量报告以使信道错误的影响最小化的装置。
7.如权利要求6所要求保护的次站，其特征在于，提供用于优先地保护与至少一个最低有效比特相比的测量报告的至少一个最高有效比 特的装置。
8.如权利要求5-7之中任一权利要求所要求保护的次站，其中所述主站包括多个天线，并且其中提供装置：用于确定与每个天线有关的质量参数；并用于将与该质量参数相对应的测量报告传送给主站。
9.如权利要求5-7之中任一权利要求所要求保护的次站，其中所述主站包括多个天线，并且其中提供装置：用于确定提供最佳质量参数的n个天线，其中n至少为一；用于传送n个测量报告，每个测量报告对应于相应的质量参数；和用于传送n个天线的标识。
10.一种操作无线电通信系统的方法，所述无线电通信系统在主站和次站之间具有通信信道，该方法包括：
主站采用多种传输方案之一来向次站传输；和
次站确定与下行链路通信信道有关的质量参数，并响应于所确定的质量参数而将表示与一种传输方案相对应的发射功率的测量报告传送给主站；
其中主站根据该测量报告、依据传输方案之间的多个功率偏移来确定用于多种传输方案的相应发射功率。
11.如权利要求10所要求保护的方法，其特征在于，使用预定的测量报告来指示信道质量对于任何传输都太低。
12.如权利要求10或11所要求保护的方法，其特征在于，相对于参考值来传送发射功率。
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