CN1662097A - 控制信道质量信息传输的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于在移动通信系统中在无线电信道上有效地发送信道质量信息的方法和装置。信道质量信息的报告周期根据与无线电信道多普勒频率有关的时变特性或信道质量信息的变化而自适应地改变。因此，信道质量信息被有效地发送。并且，不必要的频繁信息传输的减少也降低了上行干扰功率电平和用户设备(UE)的功耗。

Description

控制信道质量信息传输的方法和装置
技术领域
本发明一般涉及移动通信系统。尤其是本发明涉及一种用于报告对确定作为传输参数的调制、编码率和数据率所必要的信道质量信息的方法和装置。
背景技术
最近对数据和多媒体服务的需求增大，不能通过现有通信系统得到满足。从而，随着这个趋势，第三代协作项目(3GPP)和3GPP2委员会正在把用于分组数据通信的有效通信系统标准化。高速下行分组接入(HSDPA)近来已被标准化和实现，其中数据能以高数据率发送到移动终端。
HSDPA使用自适应调制和编码方案(AMC)以及混合自动重复请求(HARQ)来非常有效地提供分组传输业务。特别地，AMC是一种用于根据无线电信道质量通过自适应地控制调制、编码率和数据率来将传输吞吐量最大化的方案。为了支持AMC，关于无线电信道质量的信息必须被报告。
图1示出在传统HSDPA移动通信系统中的AMC操作。
参照图1，用户设备(UE)10测量从基站20接收的作为参考信号的公共导频信道(CPICH)的信号干扰功率比(SIR)，并根据该测量确定信道质量指示符(CQI)，从而将整个传输吞吐量最大化。在称作宽带码分多址(WCDMA)的3GPP系统中，该CQI在与高速专用共享信道(HS-DSCH)有关的高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)22上发送。
图2示出WCDMA通信系统中的CQI报告格式。参照图2，该CQI在一个2ms的HS-DPCCH子帧中发送。该HS-DPCCH子帧包括位于一个2560码片时隙中的HARQ确认(ACK)和位于5120码片的两个时隙中的CQI。一个无线帧有5个子帧因而其持续时间是10ms。
实际发送的比特数是20比特。20比特中的5个比特代表信息，剩余的15比特用于代表由信道编码产生的冗余信息。该5个比特信息根据UE的类别代表31个CQI值。根据该CQI，基站选择正交相移键控(QPSK)或16正交调幅(QAM)作为调制方案，并对于UE确定一个适当的数据率，即，适当的传输数据块大小。
该CQI由在整个频带上的SIR来确定。其根据包括预定报告周期和时间偏移的传输参数而发送到基站。报告周期用k来表示，时间偏移用l来表示。那么，k和l被称作CQI传输参数，节点B通过更高层信令将k和l通告给UE。
图3是示出用于在传统HSDPA系统中的无线电链路(RL)建立过程中发送CQI传输参数的消息流程的简图。基站分别被描述为用于实际建立到UE 10的无线电链路RL的节点B 22和用于控制RL连接的无线电网络控制器(RNC)24。
参照图3，一旦在步骤32中从RNC 24接收到针对UE 10的RL建立请求消息的接收，节点B 22在步骤34向RNC 24发送包括k和l的RL建立响应消息。在步骤36中，该RNC24发送包括k和l的无线电载体请求消息给UE 10。该UE 10发送无线电载体建立完成消息给RNC 24，从而在步骤38完成该RL的建立。
图4示出HSDPA系统中HS-DPCCH上的CQI传输。在这个示例中，三个UE发送CQI给一个节点B。
参照图4，k＝2和l＝0时UE 1在第一、第三、第五和第七时隙中发送CQI。k＝4和l＝0时UE 2在第一和第五时隙中发送CQI。k＝4和l＝2时UE 3在第三和第七时隙中发送CQI。
在传统HSDPA系统中，节点B通常依赖于UE是否处于切换状态来确定k。然后每当(5×CFN+[(n×256码片+i×2560码片)/7680码片])模k是0以及i模3是0时UE报告一次CQI。这里，n是时间偏移，i是时隙计数。因为一个帧包括15个时隙，i的范围从0到14。连接帧数目(CFN)是一个帧计数并每次i达到14时增加1。每次i增加3，[(n×256码片+i×2560码片)/7680码片]增加1，并且每次i增加15，[(n×256码片+i×2560码片)/7680码片]增加5。考虑到在WCDMA系统中一个帧具有15个时隙，该CFN在每个帧末端增加1。因此，CQI报告同时在第(3的倍数)时隙和第(k的倍数)时隙中被执行。所以，CQI每3k个时隙，即每k个子帧在上行链路被发送。CQI以N_cqi_transmit的次数被重复。重复因数也通过更高层信令指示给UE。
如上所述，上行链路上报告CQI的时间通过k来确定。然而，传统的系统在确定k时没有考虑信道条件。在实践中，每个UE伴随不同的多普勒频率以不同的速度移动。所以，对每个UE以相同的周期报告CQI是没有效率的。移动缓慢的UE可能在相关时间内甚至以长的报告周期发送CQI，而移动迅速的UE需要更短的报告周期。
由于以下原因CQI报告周期必须被有效地确定。
1.干扰总是存在于来自UE的上行信号之间。因为HS-DPCCH上的上行链路传输在不连续传输(DTX)模式中执行，尽可能频繁的数据传输降低了干扰功率，该功率有利于在节点B的精确接收。所以，就在节点B中的接收而言设置长的报告周期是高效的。
2.UE中连续的上行链路传输造成很大功率损耗。功率损耗的增加迅速降低电池的寿命。所以，就UE中的功率损耗而言长报告周期是高效的。
3.节点B基于接收自多个UE的CQI作出资源分布图，并通过调度分配合适的资源给它们。对于合适的资源分配，CQI信息必须是可靠的，其等效于CQI传输延迟的最小化。因为该延迟最小化需要频繁的CQUI报告，因此就节点B中的资源管理而言，设置短的报告周期是高效的。
发明内容
本发明的一个目的是充分解决至少上述问题和/或缺点，并提供至少以下优点。因此，本发明的一个目的是提供一种方法和装置，用于确定高速移动通信系统中对于节点B和用户设备(UE)两者都有效的信道质量指示符(CQI)报告周期。
本发明的另一个目的是提供一种用于根据信道条件控制将来自UE的CQI报告给节点B的周期的方法和装置。
上述目的通过提供一种用于在移动通信系统中的无线电信道上有效地发送信道质量信息的方法和装置来实现。
根据本发明的一个方面，在移动通信系统中报告信道质量信息的装置和方法中，移动站的移动信息接收自移动站，信道质量信息的报告周期基于移动信息来确定，并且信道质量信息在报告周期从移动站中获得。
根据本发明的另一个方面，移动通信系统中报告信道质量信息的装置和方法中，接收自移动站的信道质量信息中的变化被估算，该信道质量信息的报告周期基于该变化来确定，并且信道质量信息在报告周期从移动站中获得。
附图说明
通过结合附图采用随后的详细描述，本发明上述和其它目的、特征和优点将变得更加清楚，其中：
图1示出传统移动通信系统中自适应调制和编码方案(AMC)的操作；
图2示出传统宽带码分多址(WCDMA)通信系统中的信道质量指示符(CQI)报告格式；
图3是示出传统移动通信系统中用于在无线电链路(RL)建立过程中发送CQI传输参数的消息流程的简图；
图4示出传统移动通信系统中在高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)上的CQI传输；
图5是示出根据本发明一个实施例用于确定CQI的系统结构的框图；
图6是示出根据本发明实施例的节点B的操作的流程图；
图7是示出根据本发明的另一实施例的用于确定CQI的系统结构的框图；
图8是根据本发明第二实施例的CQI方差测量器的框图；
图9是示出根据本发明第二实施例的节点B的操作的流程图；和
图10示出根据本发明实施例的HS-DPCCH上的CQI传输的例子。
具体实施方式
本发明的优选实施例将参照附图在下面描述。在下面的描述中，已知的功能或结构不再详细描述，因为它们在不必要的细节上可能会使本发明模糊不清。
本发明的实施例用来控制适用于节点B和用户设备(UE)两者的信道质量指示符(CQI)报告周期。根据信道条件，对于一些UE，长报告周期是无关紧要的，而对于另一些UE，则必须短报告周期。所以，该CQI报告周期必须被确定以便对于节点B调度没有问题，干扰功率降低，并且UE的电池损耗减少。
这里提供关于CQI报告周期确定的两个实施例。在其中一个实施例中，UE发送相关于其移动的信息，节点B根据该UE的移动来确定CQI报告周期。在另一个实施例中，节点B监测CQI的变化，并根据该CQI的变化来自适应地确定该CQI报告周期。对于两个实施例共同的是一旦该CQI报告周期被确定，则时间偏移被确定以便最小化上行链路干扰。
第一实施例
UE估计其多普勒频率和速度作为其移动信息，并报告该移动信息给节点B。随后节点B根据该移动信息来确定适当的CQI报告周期和时间偏移。
图5是示出根据本发明一个实施例用于确定CQI的系统结构的框图。
参照图5，UE 110粗略估计其移动信息，量化它，并在上行链路上发送该量化值。为此目的，UE 110具有多普勒估计器112，用于估计来自从节点B120，例如公共导频信道(CPICH)接收的信号的多普勒信息，和多普勒量化器114，用于以适当的量化间隔量化多普勒估计值。该量化值在高速专用物理控制信道(HS-DPCCH)上发送给节点B 120。
节点B 120中的报告周期确定器122基于该量化值确定对于UE 110的CQI报告周期k，并根据k确定时间偏移l。报告周期的最终确定将在后面更详细地描述。
在本发明实施例中，节点B 120通过无线电链路建立响应消息能将k和l报告给无线电网络控制器(RNC)130。该RNC 130随后通过无线电载体请求消息将k和l通知给UE 110的CQI确定器116。该CQI确定器116在由k和l所确定的时间上在HS-DPCCH上发送CQI。
作为本发明的另一个实施例能进一步考虑到，节点B 120管理k和l而不报告它们给RNC 130，并在相应时间点请求UE 110报告CQI。UE 110的CQI确定器116响应于该请求而在HS-DPCCH上发送CQI。在这种情况下，高速专用共享信道(HS-DSCH)调度延迟能被最小化，消除了对另外的下行链路信令的需要。
节点B 120中的自适应调制和编码方案(AMC)控制器和调度器124调度所有UE的数据传输并基于来自包括UE 110的多个UE的CQI来执行AMC功能。
为了在上行链路上发送多普勒信息给节点B 120，UE 110的多普勒估计器112利用从节点B 120接收的信号估计UE 110的多普勒频率或速度。用于估算的算法是已知的，作为例子，利用信道的协方差函数进行该估算。
如已知的，信道的功率特性能用CPICH确定。信道的功率自协方差函数可以表示为
          Covc[i](n)＝E[C(n)C(n+i)]-E[C(n)]2          .....(1)
其中Covc[i](n)是第i时隙的功率自协方差函数，C[n]是信道功率响应的第n抽样，E[]是能量。
UE 110计算i的值，即i0，在i0公式(1)的协方差函数具有最大值。UE 110随后通过将i0代入如下公式(2)来估计多普勒函数WDoppler
ω Doppler = 3.8317 T b i 0 - - - ( 2 )
通常，已经设置其中执行通信的载波频率，并且多普勒频率能以UE的速度表示。同样，相关时间和速度之间的关系能通过实际测量获得。因而，UE的信道的相关时间通过如下表1的映射表被量化。该相关时间指的是在其中信道特性是相对地相关的时间。
                                      表1
  输出序列   0000   0001   0010   0011   0100   0101   0110   0111   1000
  速度(Km/hr)   1.0   1.5   3   6   12   15   30   60   120
  相关时间(ms)   200   160   80   40   20   16   8   4   2
UE 110发送通过表1量化的值给报告周期确定器122。
该量化值在HS-DPCCH上传送。特别地，UE 110在第一HS-DPCCH帧发送4-比特量化的相关时间值而不是5-比特CQI。
报告周期确定器122参考如在UE 110使用的同一映射表，即表1，从已经量化的相关时间确定UE 110的速度。
图6是示出根据本发明实施例节点B的操作的流程图。当UE建立一个新的RL时，执行如图6中所示的处理。
参照图6，节点B在步骤200中确定是否已经从RNC或UE请求RL建立。一旦请求RL建立，则在步骤202节点B利用来自UE的反馈信息，即相关时间值来确定k。
例如，如果节点B在HS-DPCCH上接收到来自UE的“0101”，则考虑到发送一个CQI用去2ms，将k确定为8，这是因为在表1中“0101”表示16ms的相关时间。
在步骤204中，根据k确定用于最小化在该UE和其它UE之间的最大重叠的适当l值。特别地，当l从0到k-1变化时，节点B选择用于最小化在该UE的CQI时隙和其它UE的CQI时隙之间的最大重叠的适当l。这是可能的，因由于已经建立RL的其它UE的k和l值是已知的，所以这是有可能的。
在步骤206中，节点B根据k和l再次确定在该UE和其它UE之间的最大CQI传输重叠。该重叠能被定义为根据k和l为该UE发送CQI而设置的时隙中发送CQI的其它UE的数目。在步骤208中，如果最大重叠超出了预定的阈值th，在步骤210中节点B增加k一个级，并返回到步骤204。可用的k值预置为：0、2、4、8、10、20、40、80、100。所以，如果在步骤202中k被设置为8，那么在步骤210中，k增加到10。
在上述过程中一旦k和l已经被确定，节点B在步骤212中产生包括k和l的RL建立响应消息，并在步骤214中发送RL建立响应消息给RNC。该RNC随后通知k和l给UE，该UE在由k和l确定的时隙中报告CQI给节点B。
在图6的示例中当k和l被指示给UE时，作为本发明的另一个实施例其能进一步考虑到，通过已确定的k和l节点B请求该UE在时隙中报告CQI。该CQI报告请求在高速共享控制信道(HS-SCCH)中的信道化编码设置(CCS)字段中发送给UE。接收到来自节点B的CQI报告请求之后，该UE立即在HS-DPCCH上发送CQI。该CCS字段用来指示扩频码的数量和类型。
第二实施例
当从UE连续地接收到CQI时，节点B根据CQI的变化来确定k和l。
图7是示出根据本发明另一个实施例用于确定CQI的系统结构的框图。参照图7，UE 310在HS-DPCCH上周期性地报告CQI给节点B 320。该节点B 320估计CQI的方差或标准偏差，并根据该CQI的方差或标准偏差来确定k和l。
UE 310中的CQI确定器312根据初始k和l值在HS-DPCCH上发送该CQI给RNC 330。节点B 320中的CQI协方差测量器322计算已累加预定时间周期的CQI值的方差或标准偏差，并粗略估计在这段时间上CQI的变化。CQI协方差测量器322基于使用预定映射函数的测量来确定CQI报告周期。
图8是根据本发明第二实施例CQI方差测量器的框图。参考图8，该CQI方差测量器322包括输入滤波器322a、均方平均值计算器322b和映射器322c。为了计算方根，均方平均值计算器322b由标准方差生成器代替。
输入滤波器322a从UE接收到CQI值，CQI1、CQI2、...、CQIN。其配置成低通滤波器如移动平均(MA)滤波器或中值滤波器以便即使在信道条件中有很小的变化时也检测CQI的变化。均方平均值计算器322b通过将滤波器322a的输出v1、v2、...、vN平方，求和该平方并计算该和的平均值来得到CQI标准偏差σCQI。
映射器322c将σCQI映射到k。例如，映射器322d通过
k ( &sigma; ) = 0 , &sigma; &GreaterEqual; &eta; 0 2 , &eta; 1 &le; &sigma; < &eta; 0 4 , &eta; 2 &le; &sigma; < &eta; 1 &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; 100 , &sigma; < &eta; 6 - - - ( 3 )
确定k，其中η0到η6、η0到η6的数量和可用的k值依赖于外部因素如系统结构和无线电环境来预置。映射器322c还根据k来确定合适的l。
在本发明的实施例中，节点B 120能通过RL建立响应消息报告k和l给RNC 330。RNC330随后通过无线电载体请求消息通知k和l给UE 310的CQI确定器312。CQI确定器312在由k和l确定的时间发送CQI。
作为本发明的另一实施例能进一步考虑到，在相应的时间点，节点B 320的CQI方差测量器322直接请求UE 310的CQI确定器312报告CQI。响应于这个请求，该CQI确定器发送CQI。
节点B 320的AMC控制器和调度器324基于接收自包括UE 310的多个UE的CQI来调度所有UE的数据传输，并执行AMC功能。
图9是示出根据本发明第二实施例的节点B的操作的流程图。
参照图9，在步骤402中节点B确定是否已经从RNC或UE请求RL建立。一旦请求RL建立，则在步骤404中节点B将k设置为较小值如0、2或4。节点B还根据k来设置l。在根据k和l接收到来自UE的CQI之后，在步骤406，节点B存储该CQI。在步骤408，节点B确定CQI接收发生的次数是否等于或大于N。如果CQI接收发生的次数小于N，则节点B返回到步骤406。如果CQI接收发生的次数等于或大于N，则节点B进行到步骤410。
在步骤410中，节点B计算已存储的CQI值的方差或标准偏差，并根据该方差或标准偏差利用公式(3)来确定k。在步骤412中，节点B基于k来确定合适的l值，所述l值将在UE和其它UE之间的最大重叠最小化。特别地，当l从0到k-1变化时，节点B选择合适的l，所述l值将该UE的CQI时隙和其它UE的CQI时隙之间的最大重叠最小化，因为已经建立RL的其它UE的k和l值是已知的，所以这是可能的。
在步骤414中节点B根据k和l再次确定在UE和其它UE之间的最大CQI传输重叠。该重叠能被定义为在根据k和l为UE发送CQI而设置的时隙中发送CQI的其它UE的数目。在步骤416中，如果该最大重叠超过预定阈值th，则节点B在步骤418中给k增加一个等级，并返回到步骤412。可用的k值预置为：0、2、4、8、10、20、40、80、100。所以，如果在步骤410中k被设置为8，则在步骤418中k被增加到10。
在上述过程中，一旦k和l被确定，则在步骤420中节点B产生包括k和l的RL建立响应消息，并在步骤422中发送RL建立响应消息给RNC。该RNC随后将k和l通知给UE，该UE在由k和l确定的时隙中报告CQI给节点B。
在图9的示例中当k和l被指示给UE时，作为本发明的另一实施例其能进一步考虑到，节点B在由k和l确定的时隙中请求该UE报告CQI。该UE在接收到来自节点B的CQI报告请求之后立即在HS-DPCCH上发送CQI。
图10示出根据本发明实施例在HS-DPCCH上的CQI传输的例子。在示例中UE 1和UE 2是快速移动的，而UE 3是缓慢移动的。
参照图10，在k＝2和l＝0时UE 1在第一、第三、第五和第七时隙发送CQI。在k＝4和l＝1时UE 2在第二、第六、第十和第十四时隙发送CQI。在k＝10和l＝2时UE 3在第四和第十四时隙发送CQI。
缓慢移动的UE 3以比UE 1和UE 2更长的间隔报告CQI，而UE 1和UE 2更频繁地报告其CQI。这是因为对于快速移动的UE无线电信道环境可能快速变化，节点B需要快速感知变化。而且，来自UE的CQI的传输通过l来分配以尽可能地避免在相同时隙内同时传输CQI。因而，UE间由重叠的CQI传输而引起的功率干扰能被最小化。
按照如上所述的本发明，系统性能得到提高，节省了UE中用于CQI报告的功率，并且在为AMC的实现而报告信道质量信息的HSDPA通信系统中，功率干扰被最小化。
虽然本发明已经参考其某些优选实施例示出和描述，但是本领域普通技术人员将可以理解，在不脱离如所附权利要求所定义的本发明的实质和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。

Claims (22)

1、一种在移动通信系统中报告信道质量信息的方法，包括步骤：
接收来自移动站的移动站的移动信息；
基于该移动信息来确定信道质量信息的报告周期；和
在报告周期处从移动站获得信道质量信息。
2、如权利要求1所述的方法，其中移动信息是移动站的多普勒频率或速度的量化值。
3、如权利要求1所述的方法，其中确定步骤包括选择与移动信息一致的可用报告周期值中的一个的步骤。
4、如权利要求1所述的方法，还包括根据已确定的报告周期确定报告信道质量信息的时间偏移的步骤，该时间偏移将在该移动站和其它移动站之间的信道质量信息传输的最大重叠最小化。
5、如权利要求1所述的方法，还包括提供所确定的报告周期给移动站以允许移动站周期性地在报告周期发送信道质量信息的步骤。
6、如权利要求1所述的方法，还包括请求移动站在对应于所确定的报告周期的时间点上报告信道质量信息的步骤。
7、一种移动通信系统，包括：
用于发送信道质量信息的移动站；和
用于接收质量信息的基站，
其中所述移动站包括：估计器，用于估计接收自基站的信号的移动信息；和信道质量指示符确定器，用于报告信道质量信息给基站，所述基站包括：报告周期确定器，用于基于移动信息来确定信道质量信息的报告周期；以及控制器和调度器，用于在报告周期从移动站获得信道质量信息。
8、如权利要求7所述的移动通信系统，其中移动信息是移动站的多普勒频率或速度的量化值。
9、如权利要求7所述的移动通信系统，其中该报告周期确定器根据已确定的报告周期来确定报告信道质量信息的时间偏移，该时间偏移将在移动站和其它移动站之间的信道质量信息传输的最大重叠最小化。
10、如权利要求7所述的移动通信系统，其中该报告周期确定器提供所确定的报告周期给移动站以允许移动站周期性地在报告周期发送信道质量信息。
11、如权利要求7所述的移动通信系统，其中该报告周期确定器请求移动站在对应于所确定的报告周期的时间点上报告信道质量信息。
12、一种在移动通信系统中报告信道质量信息的方法，包括步骤：
估计接收自移动站的信道质量信息中的变化；
基于该变化确定信道质量信息的报告周期；和
在报告周期从移动站获得信道质量信息。
13、如权利要求12所述的方法，其中该变化是表示信道质量信息的信道质量指示符的方差或标准偏差。
14、如权利要求12所述的方法，其中确定步骤包括选择与该变化一致的可用报告周期值中的一个的步骤。
15、如权利要求12所述的方法，还包括根据已确定的报告周期来确定报告信道质量信息的时间偏移的步骤，该时间偏移将在移动站和其它移动站之间的信道质量信息传输的最大重叠最小化。
16、如权利要求12所述的方法，还包括提供确定的报告周期给移动站以允许移动站周期性地在报告周期发送信道质量信息的步骤。
17、如权利要求12所述的方法，还包括请求移动站在对应于所确定的报告周期的时间点上报告信道质量信息的步骤。
18、一种移动通信系统，包括：
用于发送信道质量信息的移动站；和
用于接收质量信息的基站，
其中所述移动站包括信道质量指示符确定器，用于从接收自基站的信号中产生信道质量信息并报告该信道质量信息给基站，所述基站包括报告周期确定器，用于估计接收自移动站的信道质量信息中的变化并基于该变化来确定信道质量信息的报告周期；以及控制器和调度器，用于在报告周期从移动站获得信道质量信息。
19、如权利要求18所述的移动通信系统，其中该变化是表示信道质量信息的信道质量指示符的方差或标准偏差。
20、如权利要求18所述的移动通信系统，其中报告周期确定器根据所确定的报告周期来确定用于报告信道质量信息的时间偏移，该时间偏移将在移动站和其它移动站之间的信道质量信息传输的最大重叠最小化。
21、如权利要求18所述的移动通信系统，其中该报告周期确定器提供所确定的报告周期给移动站以允许移动站周期性地在报告周期发送信道质量信息。
22、如权利要求18所述的移动通信系统，其中该报告周期确定器请求移动站在对应于所确定的报告周期的时间点上报告信道质量信息。
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