CN1582552A - 用户单元中实施物理层自动重复要求 - Google Patents
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Abstract
一种实施物理层自动重复要求的用户单元,包括一发射器及一接收器。该发射器具有一物理层发射器,用以接收数据,将所接收的数据形成分组格式,发射该分组,并响应未能接收一预定分组的对应的确认而重新发射分组;一确认接收器,用以接收该对应的确认;以及一自适应调制及编码控制器,用以收集重新发射统计并使用该所收集的统计调整该特定的数据编码/调制。该接收器具有一物理层接收器,用以解调制所述分组;一结合器/解码器,用以缓冲,解码并侦测分组误差;以及一确认产生器,如果该分组具有一可接受的误差比,用以产生每一分组的一确认。
Description
技术领域
本发明是关于无线通信系统。尤指一种通过使用物理层(physical layer;PHY)自动重复要求(automatic repeat request;ARQ)方法而对此系统进行修改的方法。
背景技术
所提出的使用单一载体频域均衡(single carrier-frequency domainequalization;SC-FDE)或正交频分多址(orthogonal frequency divisionmultiplex;OFDM)的带宽带固定无线存取(broadband fixed wirelessaccess;BFWA)期望使用高速下行链路分组存取应用(high speed downlinkpacket access;HSDPA)。此应用将于高速发射下行链路分组数据。于BFWA中,一建筑或一群建筑被以有线或无线的方式连接,并且被视为一单一用户端。此种单一端点多重端用户对数据要求非常高且需要大带宽。
目前所提出的系统使用第2层自动重复要求系统(ARQ)。被成功地发射至用户的数据块从第2层被缓冲及重新发射。储存于第2层的数据块通常很大,为高的信号信噪比(signal to noise ratio;SNR)接收而被发射,以低的块误差比被接收(block error rate;BLER),且不经常被重新发射。此外,第2层ARQ信号通常较慢,需要大缓冲器以及长的重新发射期间。
因此,我们希望在RQ系统之外有其它的选择。
发明内容
一种实际自动要求重复系统包括一发射器以及一接收器。在发射器的输器接收数据并将所接收的数据变成具有特定编码/数据调制的分组。此物理层发射器包括n个信道,用以发射分组以及响应未接收到一预定分组的相对响应而重新发射分组。在发射器中的一自适应调制及编码控制器收集发射统计并使用所收集的统计调整该特定的编码/数据调制。此接收器包括一n信道混合ARQ结合器/解码器,其结合分组发射,解码分组并侦测分组误差。此接收器包括一确认发射器,其发射每一分组的确认,如果分组具有可接受的误差比。此接收器包括一依序发射元件用以传递可被接受的分组至较高的层。
附图说明
图1A及1B是下行链路及上行链路实际ARQs的简要方块图。
图2是使用自适应调制及编码的重新发射统计的流程图。
图3是表示多信道停止及等待架构的方块图。
具体实施方式
图1A及1B分别表示一下行链路实际ARQ 10及上行链路实际ARQ 20。
下行链路ARQ 10包括一基站12用以接收来自网络14所提供的较高层ARQ发射器14a的分组。来自发射器14a的分组被输入基站12中的物理层ARQ 12a。此ARQ发射器12a以一前向误差较正码(forward error correcting code;FEC),附加误差检查序列(error check sequences;ECS)对此数据编码,受自适应调制及编码(AMC)控制器12c的指示而调制此数据,使用例如二进制移相键控(binary phase shift keying;BPSK),正交移相键控(quadrature phaseshift keying;QPSK)或m正交振幅调制(m-ary quadrature amplitudemodulation;)亦即,16-QAM或64-QAM。此外,对于正交频分多址频分多址(orthogonal frequency division multiplex access;OFDMA)而言,AMC控制器12a可以改变用以承载分组数据的子信道。此物理层ARQ发射器12a经过开关,循环器或双工器12d以及天线13而发射分组至用户单元16。发射器12a也暂时储存重新发射用的信息,如果需要的话,保存在被合并于发射器12a中的缓冲记忆体中。
用户单元16的天线15a接收此分组。此分组经由开关,循环器或双工器16b被输入物理层ARQ接收器16a。在接收器16a,此分组被FEC解码并使用ECS检查误差。接收器16a随后控制确认发射器16c以便确认(ACK)具有可接受误差比的分组的接收,或通过,较佳者,扣留一确认信号或发射一负确认(NAK)而要求重新发射。
ACK由ACK发射器16c经由开关16b及天线15传送至基站12。此ACK经由空中接口14被传送至基站12的天线13。被接收的ACK由基站内的确认接收器12b处理。此ACK接收器12b发射此ACK/NCKs至自适应调制及编码(AMC)控制器12c以及发射器12a。AMC控制器12c使用所接收的ACKs的统计分析相对于用户单元16的信道品质,并且可以改变信息的后续发射的FEC编码及调制技术,如将被描述的更多细节。如果用户单元16确认分组的接收,在基站12的此ACK的接收促使暂时被储存于缓冲记忆体中的原始分组在下一分组的准备中被清除。
如果没有ACK被接收或接收到一NAK,此物理层发射器12a重新发射该原始信息或有选择性地修改给用户16的原始信息。在用户单元16中,此重新发射被与原始发射结合,如果可以的话。此技术通过使用数据冗余或选择的重复结合而有利于正确信息的接收。具有可被接受的误差比的分组被发射至较高的层16以进行更一步的处理。此可被接受的被接收分组以此数据被提供给基站中的发射器12a的相同的数据次序(亦即,依序发射(in-sequence))被发射至较高层16d。此重新发射的最大数目被限制于一操作者定义的整数值,例如范围1至8的整数。在重新发射的最大次数被尝试的后,缓冲记忆体被清除,以便让下一分组使用。在物理层使用小分组解码一确认信号可降低发射延迟及信息处理时间。
因为PHY ARQ发生在物理层,特定信道的重新发射所发生的次数,重新发射的统计,是信道品质的良好测量。使用重新发射统计此AMC控制器12c可以改变此信道的调制及编码方法,如图2所示。此外,重新发射统计也可以与其它的链接(link)品质测量结合,例如位元误差比(bit error rates;BER)及块误差比(BLERs),通过AMC控制器12c以测量信道品质并决定是否需要改变调制及编码方式。
为说明SC-FDE,特定信道的重新发射发生被测量以产生重新发射统计,步骤60。使用此重新发射统计来决定始否改变调制方式,步骤62。如果重新发射过多,则使用较强的编码及调制方式,步骤64,通常在降低的数据发射速率。此AMC控制器12c可以增加扩展因子并使用较多码以发射此分组数据。另一种方式或此外,此AMC控制器可以从高数据处理量调制方式转换至较低的数据处理量方式,例如从640QAM至16-QAM或QPSK。如果重新发射的速率低,则做出至较高容量调制方式的转换,例如从QPSK至16-ary QAM或64-ary QAM,步骤66。此决定最好使用重新发射率或其它从接收器发出信号的链接品质测量,如BER或BLER,步骤62。此决定的限制最好由系统操作者做出
对OFDMA而言,重新发射的发生被用以监视每一子信道的信道品质。如果重新发射率或特定子信道的重新发射率/链接品质指示较差的品质,该子信道可能有选择性地从OFDM信道组中被设定无效,步骤64,以防止某些未来周期中对此种不量品质子信道的使用。如果重新发射率或特定子信道的重新发射率/链接品质指示较高的品质,先前被设定无效的子信道可以被加回至OFDM频率组,步骤66。
使用重新发射的发生做为AMC的基础提供对每一用户的平均信道情况的调制及编码方式的弹性。此外,此重新发射率对于来自用户单元16的测量误差及报告延迟而言是不具影响的。
上行链路ARQ 20本质上类似下行链路ARQ 10,并包含一用户单元26,其特征在于来自较高第2层8的一较高层ARQ发射器28a的分组被发射至物理层ARQ发射器26a。此信息经由开关26d,用户天线25及空中接口24被发射至基站天线。此AMC控制器,同样地,可以使用一信道的重新发射统计而改变调制及编码方式。
物理层ARQ接收器22a,类似图1a的接收器16a,决定此信息是否具有需要重新发射的可接受的误差比。此确认发射器报告状态给用户单元26,促使此发射器26a重新发射或清除暂时储存于发射器26a中的原始信息,以准备从较高第2层8接收下一信息。被成功地接收的分组被传送至网络24以做进一步处理。
虽然为简化的故而没有表示出来,此系统最好是被用于BFWA系统中的HSDPA应用,虽然其它的实施方式也可被使用。BFWA系统可以使用分频双工或分时双工SC-FDE或OFDMA。于此种系统中,基站及所有的用户是位于固定的位置。此系统可以包括一基站及大数量的用户单元。每一用户单元可以服务,例如,一栋建筑或多个相邻建筑内的数个用户。这些应用一般需要较大的带宽,由于在一用户单元位置中的大数目的终端用户。
在此种系统中的PHY ARQ的展开对较高层而言是明显的,例如媒体存取控制器(MACs)。因此,PHY ARQ可与较高层ARQs结合使用,例如第2层。于此情况中,此PHY ARQ降低较高层ARQs的重新发射开销。
图3说明PHYARQ 30的N信道停止及等待结构。物理层ARQ发射功能38可被设置于基站,用户单元或依据是否使用下行链路,上行链路或PHYARQs而定。数据块34a从网络而到达。此网络块被放置于空中接口43的数据信道41的发射用的队列34。N信道排序器36依据发射块数据至N发射器40-1至40-n。每一发射器40-1至40-n FEC为块数据编码并提供ESC以产生AMC调制及数据信道41内的发射的分组。此FEC编码/ECS数据为可能产生的重新发射而被储存于发射器40-1至40-n的一缓冲器。此外,控制信号从PHYARQ发射器38被传送以使接收器46-1至46-n的接收,解调制及解码同步。
每一接收器46-1至46-n于其相关的时隙内接收分组。被接收的分组被传送至个别的混合ARQ解码器50-1至50-n,(50)。此混合ARQ解码器50决定每一被接收分组的误差比,例如BER或BLER。如果此分组具有可被接受的误差比,其被释放至较高层以做进一步处理,并由ACK发射器54传送一ACK。如果误差比不能被接受或分组未被接收,没有ACK会被传送或是传送一NAK。具有不可被接受的误差比的分组在解码器50中被缓冲处理做为与一重新发射的分组的可能结合。
使用turbo码(turbo code)结合分组的方法如下所述。如果接收到具有不被接受的误差比的turbo编码的分组,此分组被重新发射以有助于编码结合。包含相同数据的分组被不同地编码。为解码此分组数据,二个分组被turbo解码器处理以回复原始数据。因为第二分组具有不同的编码,如软符元(softsymbol)于解码中被映射到不同的点。使用具有不同编码的二分组增加编码多样性及发射多样性以改善整体BER。在另一方法中,此相同的信号被发射。此二个被接收分组使用结合码元的最大比而被结合。被结合的信号接着被解码。
每一接收器46-1至46-n的ACK于一快速反馈信道(FFC)45中被传送。此反馈信道45最好是一低延迟信道。对分时双工系统而言,此ACKs可于上游及下游发射的闲置周期中被传送。此FFC 45最好是其它信道内发射上的低速度、高带宽CDMA信道。此FFC CDMA码及调制被选择以使信道内发射的干扰最小。为增加此一FFC 45的容量,可以使用多重码。
ACK接收器56侦测ACKs并对相对的发射器40-1至40-n指示此ACK是否被接收。如果此ACK未被接收,此分组被重新发射。此被重新发射的分组可具有如AMC控制器12c,26c所指示的不同的调制及编码方法。如果ACK被接收,发射器40-1至40-n从缓冲器中清除先前的分组并接收下一发射分组。
发射器及接收器的数目N是基于不同的设计考虑,例如信道容量及ACK响应时间。对于前述的较佳系统最好使用2信道架构,具有偶数及奇数发射器及接收器。
较佳实施例的PHY ARQ技术与仅使用较高层ARQ的系统相较的下提供7db的信号对噪声(SNR)增益。其通过在较高块误差比(BLERs)(5-20%)频率操作并在第1层使用小于单独的较高层ARQ的块尺寸而发生。降低的SNR需求允许:通过使用自适应调制及编码(AMC)技术切换至高阶调制而增加容量;通过使用较低等级具有补偿降低实施性能的PHY ARQ的RF(radio frequency)元件而有较低的顾客前提设备(customer premise equipment;CPE);增加扩展小区(cell)半径的下行链路范围;基站(BS)中的降低的功率以使小区-小区的干扰最小;以及使用多重载波技术时的增加的功率放大器(power amplifier;PA)的补偿值(back-off)。
Claims (23)
1.一种实施物理层自动重复要求的用户单元,包括:
一发射器,具有:
一物理层发射器,用以接收数据,将所接收的数据格式化成分组,每一分组具有一特定编码/数据调制,发射该分组,并响应未能接收一预定分组的对应的确认而重新发射分组;
一确认接收器,用以接收该对应的确认;以及
一自适应调制及编码控制器,用以收集重新发射统计并使用该所收集的统计调整该特定的数据编码/调制;以及
一接收器,具有:
一物理层接收器,用以解调制所述分组;
一结合器/解码器,用以缓冲,解码并侦测分组误差;以及
一确认产生器,如果该分组具有一可接受的误差比,用以产生每一分组的一确认。
2.如权利要求1所述的用户单元,其特征在于该特定的编码/数据调制型态是前向误差校正(FEC)。
3.如权利要求2所述的用户单元,其特征在于所述分组是使用正交频分多址频分多址(OFDMA)空中接口而被发射,且该FEC编码/数据调制调整是附加于一OFDMA组中的子信道的选择性的无效而被执行。
4.如权利要求1所述的用户单元,其特征在于所述分组是使用具有频域均衡(SC-FDE)空中接口的单一载体而被发射。
5.如权利要求1所述的用户单元,其特征在于该用户单元使用码分多址(CDMA)空中接口,且其中该确认是于一快速反馈信道上发射。
6.如权利要求1所述的用户单元,其特征在于如果任何分组具有一不可被接受的误差比,该确认产生器发射一负确认。
7.一种用户单元所使用的物理层自动重复要求装置,包括:
一发射器,具有:
用以接收数据的装置;
用以将所接收的数据格式化成分组的装置,分组用于发射,每一分组具有一特定编码/数据调制;
用以发射该分组的装置;
用以如果未能接收一分组的一确认,则重新发射该分组的装置;
用以收集重新发射统计的装置;以及
用以使用该所收集的统计而调整每一特定的数据调制的装置;以及一接收器,具有
用以接收分组的装置;
用以解码并对每一被接收分组进行误差检查的装置;以及
用以如果该所接收分组具有一可接受的误差比则于该物理层产生一确认的装置。
8.如权利要求7所述的用户单元,其特征在于该特定的编码/数据调制型态是前向误差校正(FEC)。
9.如权利要求7所述的用户单元,其特征在于所述分组是使用正交频分多址频分多址(OFDMA)空中接口而被发射,且该FEC编码/数据调制调整是外加于一OFDMA组中子信道的选择性的无效而被执行。
10.如权利要求7所述的用户单元,其特征在于所述分组是使用具有频域均衡(SC-FDE)空中接口单一载体而被发射。
11.如权利要求7所述的用户单元,其特征在于该确认使用码分多址(CDMA)空中接口于一快速反馈信道上被发射。
12.如权利要求7所述的用户单元,其特征在于如果一分组具有一不可被接受的误差比,该确认产生装置产生一负确认。
13.一种支持带宽带无线通信的用户单元,包括:
一排序器,具有一队列用以接收来自一通信网络的数据块,并用以依序传递分组至n个发射器;
n个发射器,用以经由一数据信道发射所述分组;
n个接收器,用以经由该数据信道接收退回的分组;以及
n个混合ARQ解码器,每一该解码器耦合至该n个接收器中的一个;
因此该n个混合ARQ解码器具有一反馈信道,用以于当具有可接受的误差比的一分组被接收时发射一确认,并用以释放具有一可接受误差比的分组。
14.如权利要求13所述的用户单元,其特征在于每一该n个信号发射器暂时储存已被发射的一分组于一缓冲记忆体中;因此当该被储存的分组的一确认信号已于该n接收器中的一者被接收时,每一该n个发射器清除该被储存的分组以准备另一块的接收。
15.如权利要求13所述的用户单元,其特征在于每一该n个信号发射器暂时储存已被发射的一分组于一缓冲记忆体中;因此当该被储存的分组的一确认信号未于该n接收器中的一者被接收时,该n个发射器重新发射该暂时被储存于其缓冲记忆体内的分组。
16.如权利要求13所述的用户单元,其特征在于如果于一最大数目的重新发射的后未接收到一确认信号,则每一该n发射器清除其缓冲记忆体。
17.如权利要求16所述的用户单元,其特征在于该重新发射的最大数目是由操作者定义的范围从1至8的整数。
18.如权利要求13所述的用户单元,其特征在于每一该n接收器结合一被重新发射的分组与一原始被发射的分组以有助于误差校正。
19.如权利要求13所述的用户单元,其特征在于未能接收一确认信号的一发射器通过使用一与该分组的原始发射中所使用的编码技术不同的编码技术器而解码该分组。
20.如权利要求13所述的用户单元,其特征在于每一该n发射器使用turbo编码且每一解码器使用结合一原始发射及一重新发射的码以有助于误差校正。
21.如权利要求13所述的用户单元,其特征在于所述分组是使用正交频分多址频分多址(OFDMA)空中接口而被发射,一OFDMA组中的子信道可被有选择性的无效。
22.如权利要求13所述的用户单元,其特征在于所述分组是使用具有频域均衡(SC-FDE)空中接口单一载体而被发射。
23.如权利要求13所述的用户单元,其特征在于该确认使用码分多址(CDMA)空中接口于一快速反馈信道上被发射。
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