RU2267863C2 - Method for adaptive distribution of temporal-frequency resource, adaptive modulation, encoding and power adjustment in communication system - Google Patents
Method for adaptive distribution of temporal-frequency resource, adaptive modulation, encoding and power adjustment in communication system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2267863C2 RU2267863C2 RU2003125611/09A RU2003125611A RU2267863C2 RU 2267863 C2 RU2267863 C2 RU 2267863C2 RU 2003125611/09 A RU2003125611/09 A RU 2003125611/09A RU 2003125611 A RU2003125611 A RU 2003125611A RU 2267863 C2 RU2267863 C2 RU 2267863C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- modulation
- coding
- frequency resource
- time
- data
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способу адаптивного распределения частотно-временного ресурса, адаптивной модуляции, кодирования и регулировки мощности в системе связи, и может быть использовано, например, в системах сотовой радиосвязи третьего поколения, в системах беспроводного доступа третьего и четвертого поколений при передаче данных.The invention relates to the field of radio engineering, in particular to a method for adaptive time-frequency resource allocation, adaptive modulation, coding and power adjustment in a communication system, and can be used, for example, in third-generation and fourth-generation wireless cellular communication systems when transferring data.
Основной задачей при разработке системы радиосвязи является повышение эффективности использования частотно-временного ресурса, выделенного системе. Так как условия распространения сигналов в каналах связи могут существенно меняться с течением времени, то необходимо адаптировать способ использования частотно-временного ресурса к изменяющимся характеристикам канала распространения.The main task in developing a radio communication system is to increase the efficiency of using the time-frequency resource allocated to the system. Since the propagation conditions of signals in communication channels can change significantly over time, it is necessary to adapt the method of using the time-frequency resource to the changing characteristics of the distribution channel.
Известно техническое решение по опубликованной заявке на изобретение US 2002/0036992 "Method and apparatus for packet size dependent link adaptation for wireless packet" H 04 Q 7/00 [1], в котором рассматривается система связи, включающая, как минимум, одну базовую станцию и, как минимум, одну мобильную станцию.A technical solution is known for the published application for invention US 2002/0036992 "Method and apparatus for packet size dependent link adaptation for wireless packet" H 04
Базовая станция получает блоки данных для передачи по прямому каналу на мобильную станцию.The base station receives data blocks for transmission over the forward channel to the mobile station.
Базовая станция передает запрос на мобильную станцию на измерение качества прямого канала, например отношения сигнал-шум в принимаем сигнале. При этом запрос передается только на те мобильные станции, которые ожидают получения данных.The base station transmits a request to the mobile station to measure the quality of the forward channel, for example, the signal-to-noise ratio in the received signal. In this case, the request is transmitted only to those mobile stations that are waiting for data.
Мобильная станция осуществляет измерение качества прямого канала и передает результаты измерения на базовую станцию.The mobile station measures the quality of the forward channel and transmits the measurement results to the base station.
Базовая станция принимает ответ с результатами измерений и определяет те мобильные станции, условия приема у которых лучше. После этого осуществляется назначение вида кодирования и модуляции, а также временного слота для передачи на мобильные станции. Например, сначала осуществляется передача данных для мобильной станции с наилучшими условиями приема, затем следующей по условиям приема и т.д.The base station receives a response with the measurement results and determines those mobile stations whose reception conditions are better. After that, the type of coding and modulation, as well as a time slot for transmission to mobile stations, is assigned. For example, data is transmitted first for a mobile station with the best reception conditions, then the next according to the reception conditions, etc.
Базовая станция передает на соответствующие мобильные станции сообщения, содержащие вид кодирования и модуляции и выделенные временные слоты.The base station transmits messages to the respective mobile stations containing the type of coding and modulation and allocated time slots.
Мобильная станция принимает сообщение с видом кодирования и модуляции и выделенными временными слотами и готовится к приему данных в соответствии с принятым сообщением.The mobile station receives a message with a type of coding and modulation and allocated time slots and prepares to receive data in accordance with the received message.
Описанный способ обладает следующими основными недостатками.The described method has the following main disadvantages.
Во-первых, не учитывается объем данных, которые надо передать на мобильные станции, и то, какие помехи при передаче создаются соседним сотам системы.Firstly, the amount of data that must be transmitted to mobile stations and what kind of interference during transmission are created by neighboring system cells are not taken into account.
Во-вторых, не предусмотрена регулировка мощности при смене вида кодирования и модуляции.Secondly, power adjustment is not provided when changing the type of coding and modulation.
Известно техническое решение по патенту US 6385462 "Method and system for criterion based adaptive power allocation in a communication system with selective determination of modulation and coding" H 04 Q 7/20, H 04 B 15/00, H 04 B 1/00, H 04 B 17/00 [2], в котором рассматривается система связи, включающая как минимум один передатчик, например базовую станцию, и N приемников, например мобильных станций.Known technical solution according to patent US 6385462 "Method and system for criterion based adaptive power allocation in a communication system with selective determination of modulation and coding" H 04
В системе есть возможность измерять на приемниках качество связи, например отношение сигнал-шум и передавать результат измерения на передатчик.The system has the ability to measure the quality of communication at the receivers, for example, the signal-to-noise ratio and transmit the measurement result to the transmitter.
В системе также имеется возможность менять при передаче мощность и вид кодирования и модуляции с учетом имеющихся ограничений на поддерживаемый диапазон мощности излучения и на поддерживаемый набор видов кодирования и модуляции.The system also has the ability to change the power and type of coding and modulation during transmission, taking into account existing restrictions on the supported range of radiation power and on the supported set of types of coding and modulation.
Передатчик, зная мощность передачи, результат измерения качества связи и требуемое качество связи, определяет требуемую мощность передачи, при которой достигается требуемое качество связи. Передатчик назначает полученную мощность передачи с учетом ограничений на поддерживаемый диапазон регулировки мощности.The transmitter, knowing the transmission power, the result of measuring the communication quality and the required communication quality, determines the required transmission power at which the required communication quality is achieved. The transmitter assigns the received transmit power taking into account the limitations of the supported range of power adjustment.
После этого передатчик назначает скорость передачи в соответствии с назначенной мощностью передачи и соответствующим ей качеством связи.After that, the transmitter assigns the transmission rate in accordance with the assigned transmit power and the corresponding communication quality.
Выбор требуемого качества связи осуществляется в соответствии с одним системным критерием или в соответствии с комбинацией нескольких системных критериев.The choice of the required communication quality is carried out in accordance with one system criterion or in accordance with a combination of several system criteria.
В качестве возможных системных критериев в патенте указаны:As possible systemic criteria in the patent are indicated:
Одинаковое качество связи (и одинаковая скорость передачи) для всех мобильных станций системы;The same communication quality (and the same transmission speed) for all mobile stations of the system;
Максимизация количества мобильных станций с ненулевой скоростью передачи данных;Maximizing the number of mobile stations with a non-zero data rate;
Одинаковая скорость передачи данных при максимизации емкости системы связи;The same data transfer rate while maximizing the capacity of the communication system;
Минимизация разницы между качеством связи пользователей;Minimizing the difference between user communication quality;
Максимизация или минимизация количества пользователей с максимальной скоростью передачи данных;Maximizing or minimizing the number of users with the maximum data transfer rate;
Максимизация емкости системы;Maximizing system capacity
Уменьшение помех.Noise reduction.
Основным недостатком данного технического решения является то, что он не учитывает количества данных, которые надо предать конкретным мобильным станциям, и не предусматривает адаптивного распределения частотно-временного ресурса между мобильными станциями и между прямым и обратным каналами (в случае временного дуплекса).The main disadvantage of this technical solution is that it does not take into account the amount of data that must be transmitted to specific mobile stations, and does not provide for the adaptive distribution of the time-frequency resource between mobile stations and between forward and reverse channels (in the case of temporary duplex).
Без этого оптимизация указанных выше системных критериев может быть невозможна. В частности, возможны ситуации, когда той же пропускной способности соты можно добиться на более низкой средней мощности передачи. Тогда создаются необоснованные помехи другим сотам, и емкость системы в целом будет ниже практически достижимой.Without this, optimization of the above system criteria may not be possible. In particular, situations are possible where the same cell throughput can be achieved at a lower average transmit power. Then unreasonable interference to other cells is created, and the capacity of the system as a whole will be lower than practicable.
Наиболее близким по технической сущности решением к заявляемому способу является решение, описанное в опубликованной заявке на изобретение US 2002/0183010 "Wireless communication systems with adaptive channelization and link adaptation" H 04 B 17/00 [3].The closest in technical essence the solution to the claimed method is the solution described in the published application for invention US 2002/0183010 "Wireless communication systems with adaptive channelization and link adaptation" H 04 B 17/00 [3].
В этом техническом решении рассматривается система связи, включающая, как минимум, одну базовую станцию и N абонентских станций, обслуживаемых данной базовой станцией.This technical solution considers a communication system including at least one base station and N subscriber stations served by this base station.
Базовая станция передает данные на абонентские станции по прямому каналу, а абонентские станции передают данные на базовую станцию по обратному каналу.The base station transmits data to subscriber stations on the forward channel, and subscriber stations transmit data to the base station on the reverse channel.
Передатчик базовой станции и передатчики абонентских станций имеют возможность периодически менять вид кодирования и модуляции данных, предназначенных отдельным абонентским станциям, а также перераспределять частотно-временной ресурс прямого и обратного канала системы между ними. Под кадром понимают интервал регулировки вида кодирования и модуляции и назначения частотно-временного ресурса абонентским станциям.The base station transmitter and subscriber station transmitters have the ability to periodically change the type of coding and modulation of data intended for individual subscriber stations, as well as redistribute the time-frequency resource of the forward and reverse channel of the system between them. A frame is understood to mean an interval for adjusting the type of coding and modulation and assigning a time-frequency resource to subscriber stations.
Приемник базовой станции и приемники абонентских станций при приеме данных имеют возможность измерять энергетические параметры, характеризующие качество приема данных, например отношение сигнал-шум в принимаемом сигнале.When receiving data, the base station receiver and subscriber station receivers have the ability to measure energy parameters characterizing the quality of data reception, for example, the signal-to-noise ratio in the received signal.
При передаче данных в прямом или в обратном канале необходимо принимать их с заданным качеством, например с вероятностью битовой ошибки, не превышающей заданную вероятность.When transmitting data in the forward or reverse channel, it is necessary to receive them with a given quality, for example, with a bit error probability not exceeding a predetermined probability.
Для каждого вида кодирования и модуляции известны минимальные значения энергетических параметров, обеспечивающих заданное качество.For each type of coding and modulation, the minimum values of energy parameters ensuring a given quality are known.
Для лучшего понимания осуществления способа прототипа [3] приведена фиг.1.For a better understanding of the implementation of the prototype method [3] shown in Fig.1.
На фиг.1 показана базовая станция 1, содержащая как минимум блок 2 кодирования и модуляции, блок 3 демодуляции и декодирования и блок 4 адаптации, и одна из N имеющихся в системе абонентских станций, обслуживаемых базовой станцией 1, - абонентская станция 5, содержащая, как минимум, блок 6 демодуляции и декодирования, блок 7 измерения энергетического параметра и блок 8 кодирования и модуляции.Figure 1 shows a
Рассмотрим реализацию известного способа на примере передачи данных в прямом канале с базовой станции 1 на абонентскую станцию 5.Consider the implementation of the known method on the example of data transmission in a direct channel from the
На первые N входов базовой станции 1 поступает N сигналов, содержащих данные, которые надо передать N абонентским станциям в формируемом кадре прямого канала. Эти N сигналов поступают на первые N входов блока 4 адаптации.The first N inputs of
Блок 4 адаптации формирует служебный сигнал, содержащий вид кодирования и модуляции для каждого из N данных сигналов и описание участка частотно-временного ресурса формируемого кадра прямого канала, выделенного для передачи данных каждой из N абонентских станций.The
Под участком частотно-временного ресурса формируемого кадра прямого канала понимают, например, часть кадра, выделенную для абонентской станции. Тогда участок частотно-временного ресурса кадра можно описать величиной смещения по времени начала и конца участка относительно начала кадра.A portion of the time-frequency resource of a generated frame of a direct channel is understood, for example, as part of a frame allocated to a subscriber station. Then the plot of the time-frequency resource of the frame can be described by the magnitude of the shift in time of the beginning and end of the plot relative to the beginning of the frame.
Со второго выхода блока 4 адаптации служебный сигнал поступает на второй вход блока 2 кодирования и модуляции, а с первых выходов блока 4 N сигналов, содержащих данные, поступают на блок 2 кодирования и модуляции. Блок 2 кодирования и модуляции в соответствии с полученным служебным сигналом осуществляет кодирование и модуляцию N сигналов, содержащих данные, и формирует кадр в соответствии с участками частотно-временного ресурса, назначенного N абонентским станциям.From the second output of
Вместе с N сигналами, содержащими данные, в формируемом кадре передают служебный сигнал, содержащий информацию об используемых видах кодирования и модуляции и о распределении частотно-временного ресурса между абонентскими станциями для кадра, следующего за формируемым кадром непосредственно или через один или более кадров.Together with N signals containing data, an overhead signal is transmitted in the generated frame containing information about the types of coding and modulation used and the distribution of the time-frequency resource between subscriber stations for the frame following the generated frame directly or through one or more frames.
Сформированный кадр с выхода блока 2 поступает на первый выход базовой станции 1. С первого выхода базовой станции 1 поступает на первый вход абонентской станции 5 и соответственно на входы блока 6 демодуляции и декодирования и блока 7 измерения энергетического параметра.The generated frame from the output of block 2 goes to the first output of the
В блоке 6 демодуляции и декодирования демодулируют и декодируют часть полученного кадра, выделенную абонентской станции 5, используя информацию, содержащуюся в служебном сообщении одного из предыдущих принятых кадров и описывающую используемые в полученном кадре виды кодирования и модуляции и распределение частотно-временного ресурса полученного кадра между абонентскими станциями.In block 6, demodulation and decoding demodulate and decode a portion of the received frame allocated to the subscriber station 5 using the information contained in the service message of one of the previous received frames and describing the types of encoding and modulation used in the received frame and the distribution of the time-frequency resource of the received frame between the subscriber stations.
Блок 6 демодуляции и декодирования также демодулирует и декодирует участок полученного кадра, содержащий служебное сообщение, которое затем будет использовать для декодирования соответствующего ему кадра.The demodulation and decoding unit 6 also demodulates and decodes a portion of the received frame containing an overhead message, which it will then use to decode its corresponding frame.
Данные, содержащиеся в полученном кадре и предназначенные абонентской станции 5, с выхода блока 6 поступают на первый выход абонентской станции 5.The data contained in the received frame and intended for the subscriber station 5, from the output of block 6 is fed to the first output of the subscriber station 5.
В блоке 7 измерения энергетического параметра по полученному кадру измеряют энергетический параметр, характеризующий качество приема данных, например отношение сигнал-шум в принимаемом сигнале.In
Сигнал, содержащий измеренный энергетический параметр, поступает с выхода блока 7 на первый вход блока 8 кодирования и модуляции. На второй вход блока 8 кодирования и модуляции поступает сигнал со второго входа абонентской станции 5, содержащий данные, предназначенные для передачи на базовую станцию 1.A signal containing the measured energy parameter is supplied from the output of
Блок кодирования 8 и модуляции осуществляет кодирование и модуляцию сигнала, содержащего данные, и сигнала, содержащего измеренный энергетический параметр.The coding and
Сигнал после кодирования и модуляции поступает с выхода блока 8 кодирования и модуляции на второй выход абонентской станции 5, а с него - на второй вход базовой станции 1 и соответственно на вход блока 3 демодуляции и декодирования.The signal after coding and modulation comes from the output of the coding and
Блок 3 демодуляции и декодирования осуществляет демодуляцию и декодирование поступившего сигнала и получает данные, которые с его второго выхода поступают на второй выход базовой станции 1, а измеренный энергетический параметр поступает с его первого выхода на второй вход блока 4 адаптации.
В блоке 4 адаптации сравнивают измеренный энергетический параметр с известными минимальными значениями энергетических параметров для каждого вида кодирования и модуляции и назначают в очередном формируемом кадре прямого канала каждой из N абонентских станций вид кодирования и модуляции и участок частотно-временного ресурса таким образом, чтобы максимизировать пропускную способность одной из N абонентских станций или всех N абонентских станций, обслуживаемых базовой станцией 1. Под пропускной способностью понимают, например, скорость передачи данных.In
Таким образом, согласно описанию упомянутого известного способа адаптивного распределения частотно-временного ресурса, адаптивной модуляции, кодирования и регулировки мощности в системе связи можно выделить следующие основные признаки его реализации:Thus, according to the description of the aforementioned known method of adaptive distribution of the time-frequency resource, adaptive modulation, coding and power adjustment in a communication system, the following main features of its implementation can be distinguished:
для каждого формируемого кадра прямого и обратного каналов для каждой абонентской станции определяют требуемые значения энергетических параметров для различных видов кодирования и модуляции в зависимости от заданного качества;for each generated frame of the forward and reverse channels for each subscriber station, the required values of the energy parameters for various types of coding and modulation are determined depending on the specified quality;
измеряют значения энергетических параметров в текущем кадре прямого и обратного каналов;measure the energy parameters in the current frame of the forward and reverse channels;
передают на базовую станцию значения энергетических параметров, измеренных в прямом канале;transmit to the base station the values of energy parameters measured in the forward channel;
назначают на базовой станции каждой абонентской станции вид кодирования и модуляции, а также участок частотно-временного ресурса в формируемых кадрах прямого и обратного каналов.assign at the base station of each subscriber station a type of coding and modulation, as well as a portion of the time-frequency resource in the generated frames of the forward and reverse channels.
Известный способ [3] обладает следующими существенными недостатками.The known method [3] has the following significant disadvantages.
Во-первых, способ не предусматривает адаптивной регулировки мощности одновременно с распределением частотно-временного ресурса и адаптивной модуляцией и кодированием.Firstly, the method does not provide for adaptive power control simultaneously with the distribution of the time-frequency resource and adaptive modulation and coding.
Возможна ситуация, когда измеренное значение энергетического параметра выше минимально требуемых значений для первой части видов модуляции и кодирования, но меньше минимально требуемых значений для остальной второй части видов модуляции и кодирования.It is possible that the measured value of the energy parameter is higher than the minimum required values for the first part of the modulation and coding types, but less than the minimum required values for the rest of the second part of the modulation and coding types.
Тогда, для максимизации пропускной способности согласно известному способу следует назначить вид модуляции и кодирования из первой части, обладающий максимальной скоростью передачи данных. Но при этом мощность передачи будет избыточна.Then, to maximize throughput according to the known method, the type of modulation and coding from the first part should be assigned with the maximum data rate. But at the same time, the transmission power will be excessive.
Это приведет как минимум к двум негативным последствиям: будут необоснованно увеличены внутрисистемные помехи, а также будет необоснованно увеличено энергопотребление.This will lead to at least two negative consequences: intra-system interference will be unreasonably increased, and energy consumption will be unreasonably increased.
Во-вторых, не учитывается объем данных, которые нужно передать для каждой абонентской станции в прямом канале и от каждой абонентской станции в обратном канале. При этом следует рассмотреть, например, ситуацию, когда передача данных каждой абонентской станции на максимально возможной скорости оставит часть частотно-временных ресурсов кадра свободными. Так как скорость передачи данных определяется как средняя за кадр, то существует возможность передачи того же объема данных за кадр при меньших скоростях передачи и, соответственно, на меньшей мощности. Этот недостаток приводит, как минимум, к тем же негативным последствиям, что и первый недостаток.Secondly, the amount of data that must be transmitted for each subscriber station in the forward channel and from each subscriber station in the reverse channel is not taken into account. In this case, one should consider, for example, the situation when the data transmission of each subscriber station at the maximum possible speed will leave a part of the time-frequency resources of the frame free. Since the data transfer rate is determined as the average per frame, it is possible to transmit the same amount of data per frame at lower transfer rates and, accordingly, at lower power. This drawback leads, at a minimum, to the same negative consequences as the first drawback.
В-третьих, достижение максимума пропускной способности одной или всех абонентских станций, обслуживаемых одной базовой станцией, не всегда приводит к достижению максимальной емкости системы связи, под которой обычно понимают усредненную по всей системе связи пропускную способность.Thirdly, the achievement of the maximum throughput of one or all subscriber stations served by one base station does not always lead to the achievement of the maximum capacity of the communication system, which is usually understood as the average throughput throughout the communication system.
Это приводит к экономически неэффективному использованию выделенного системе связи частотно-временного ресурса.This leads to economically inefficient use of the allocated communication system of the time-frequency resource.
Задача, на решение которой направлен заявляемый способ, - это повышение эффективности использования частотно-временного ресурса системы связи.The problem to which the claimed method is directed is to increase the efficiency of using the time-frequency resource of a communication system.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в способ адаптивного распределения частотно-временного ресурса, адаптивной модуляции, кодирования и регулировки мощности в системе связи базовой станции и N абонентских станций, при котором для каждой абонентской станции необходимо в каждом кадре прямого и обратного каналов обеспечить передачу требуемого объема данных с заданным качеством, заключающийся в том, что для каждого формируемого кадра прямого и обратного каналов:The solution to this problem is achieved due to the fact that in the method of adaptive distribution of the time-frequency resource, adaptive modulation, coding and power adjustment in the communication system of the base station and N subscriber stations, in which for each subscriber station it is necessary to provide forward and reverse channels in each frame transmitting the required amount of data with a given quality, which consists in the fact that for each generated frame of the forward and reverse channels:
для каждой абонентской станции определяют требуемые значения энергетических параметров для различных видов кодирования и модуляции в зависимости от заданного качества,for each subscriber station, the required values of energy parameters are determined for various types of coding and modulation, depending on a given quality,
измеряют значения энергетических параметров в текущем кадре прямого и обратного каналов,measure the energy parameters in the current frame of the forward and reverse channels,
передают на базовую станцию значения энергетических параметров, измеренных в прямом канале,transmit to the base station the values of the energy parameters measured in the forward channel,
согласно изобретению вводят следующую последовательность операций:according to the invention, the following sequence of operations is introduced:
для каждой абонентской станции определяют требуемые значения энергетических параметров для различных видов кодирования и модуляции в зависимости от заданного объема данных, необходимых для передачи в формируемом кадре прямого и обратного каналов,for each subscriber station, the required values of energy parameters for various types of coding and modulation are determined depending on a given amount of data necessary for transmission of forward and reverse channels in the generated frame,
прогнозируют величину энергетических параметров формируемого кадра прямого и обратного каналов по значениям мощностей передачи и измеренным энергетическим параметрам предыдущих кадров,predict the magnitude of the energy parameters of the generated frame of the forward and reverse channels according to the values of the transmission powers and the measured energy parameters of the previous frames,
определяют требуемые значения мощностей передачи для различных видов кодирования и модуляции в зависимости от требуемых значений и прогнозируемой величины энергетических параметров,determine the required values of transmission powers for various types of coding and modulation depending on the required values and the predicted value of the energy parameters,
исключают из дальнейшего рассмотрения виды кодирования и модуляции, для которых требуемое значение мощностей передачи недостижимо вследствие ограничений на диапазон регулировки мощности,exclude from further consideration types of coding and modulation for which the required value of the transmission power is unattainable due to restrictions on the range of power control,
для всех оставшихся видов кодирования и модуляции определяют величину частотно-временного ресурса, необходимого для передачи требуемого объема данных в формируемом кадре прямого и обратного каналов,for all remaining types of coding and modulation, the value of the time-frequency resource necessary for transmitting the required amount of data in the generated frame of the forward and reverse channels is determined,
суммируют необходимые величины частотно-временного ресурса N абонентских станций, соответствующие оставшимся видам кодирования и модуляции с максимальной скоростью передачи данных, и сравнивают полученную сумму с доступным частотно-временным ресурсом формируемого кадра,summarize the necessary values of the time-frequency resource N of subscriber stations corresponding to the remaining types of coding and modulation with a maximum data transfer rate, and compare the resulting amount with the available time-frequency resource of the generated frame,
в случае непревышения назначают каждой абонентской станции вид модуляции и кодирования, а также соответствующие им мощность передачи и величину частотно-временного ресурса таким образом, чтобы минимизировать среднюю мощность формируемого кадра при условии передачи всех необходимых данных,in case of non-exceeding, each subscriber station is assigned a type of modulation and coding, as well as the corresponding transmit power and the value of the time-frequency resource in such a way as to minimize the average power of the generated frame, provided all the necessary data is transmitted,
в случае превышения величину частотно-временного ресурса распределяют между абонентскими станциями в соответствии с их приоритетом и назначают каждой абонентской станции вид модуляции и кодирования с максимальной скоростью передачи данных и соответствующую им мощность передачи.in case of exceeding, the value of the time-frequency resource is distributed between subscriber stations in accordance with their priority, and each subscriber station is assigned a type of modulation and coding with a maximum data rate and the corresponding transmit power.
Причем, например, в качестве энергетических параметров используют отношение сигнал/шум или отношение сигнал/помеха, или отношение сигнал/(помеха + шум), или нормированные на мощность передачи перечисленные параметры.Moreover, for example, the signal-to-noise ratio or the signal-to-noise ratio, or the signal / ((noise + noise) ratio, or the listed parameters normalized to the transmission power are used as energy parameters.
Под качеством понимают вероятность битовой ошибки или вероятность ошибки кадра, или вероятность блоковой ошибки, или задержку при передаче данных, или стабильность задержки при передаче данных, или любую комбинацию перечисленных характеристик.Quality is understood to mean the probability of a bit error or the probability of a frame error, or the probability of a block error, or a delay in data transmission, or the stability of a delay in data transmission, or any combination of the above characteristics.
Требуемые значения энергетических параметров для различных видов кодирования и модуляции определяют по зависимостям качества от энергетического параметра и объема данных, необходимых для передачи.The required values of energy parameters for various types of coding and modulation are determined by the dependences of quality on the energy parameter and the amount of data required for transmission.
Прогнозируют величину энергетических параметров формируемого кадра прямого и обратного каналов как взвешенную сумму измеренных энергетических параметров предыдущих кадров.The magnitude of the energy parameters of the generated frame of the forward and reverse channels is predicted as the weighted sum of the measured energy parameters of the previous frames.
Требуемое значение мощности передачи линейно зависят от отношения требуемой и прогнозируемой величин энергетических параметров для каждого вида кодирования и модуляции.The required value of the transmit power linearly depends on the ratio of the required and predicted values of the energy parameters for each type of coding and modulation.
Величину частотно-временного ресурса, необходимого для передачи требуемого объема данных в формируемом кадре прямого и обратного каналов, определяют видом кодирования и модуляции.The value of the time-frequency resource necessary for transmitting the required amount of data in the generated frame of the forward and reverse channels is determined by the type of coding and modulation.
Среднюю мощность формируемого кадра минимизируют путем выбора такого набора видов модуляции и кодирования для абонентских станций из всевозможных наборов, при котором достигается минимум средней мощности формируемого кадра при условии передачи всех необходимых данных.The average power of the generated frame is minimized by choosing such a set of modulation and coding types for subscriber stations from all kinds of sets, at which the minimum average power of the formed frame is achieved provided all the necessary data is transmitted.
Распределение частотно-временного ресурса между абонентскими станциями в соответствии с их приоритетом осуществляют таким образом, что при одинаковом приоритете абонентских станций каждой абонентской станции выделяют частотно-временной ресурс, величина которого пропорциональна требуемому частотно-временному ресурсу для каждой абонентской станции, а когда имеется две группы абонентских станций, одна - с высоким приоритетом, а другая - с низким приоритетом, то, если невозможна передача всех данных абонентских станций группы с высоким приоритетом, каждой абонентской станции группы с высоким приоритетом выделяют частотно-временной ресурс, величина которого пропорциональна требуемому частотно-временному ресурсу для каждой абонентской станции группы с высоким приоритетом, а абонентским станциям группы с низким приоритетом частотно-временной ресурс не выделяют, если передача всех данных абонентских станций группы с высоким приоритетом возможна, то оставшийся частотно-временной ресурс распределяют между абонентскими станциями группы с низким приоритетом пропорционально их требуемому частотно-временному ресурсу.The distribution of the time-frequency resource between subscriber stations in accordance with their priority is carried out in such a way that, with the same priority of the subscriber stations of each subscriber station, a time-frequency resource is allocated, the value of which is proportional to the required time-frequency resource for each subscriber station, and when there are two groups subscriber stations, one with a high priority and the other with a low priority, then if it is impossible to transmit all the data of the subscriber stations of a group with a high As a priority, each subscriber station of a group with a high priority is allocated a time-frequency resource, the value of which is proportional to the required frequency-time resource for each subscriber station of a group with a high priority, and a time-frequency resource is not allocated to subscriber stations of a group with a low priority, if all data is transmitted subscriber stations of a group with a high priority is possible, the remaining time-frequency resource is distributed between subscriber stations of a group with a low priority in proportion flax their required time-frequency resources.
Заявляемый способ адаптивного распределения частотно-временного ресурса, адаптивной модуляции, кодирования и регулировки мощности в системе связи имеет ряд отличительных признаков по сравнению с известными техническими решениями, именно эти отличия в совокупности позволяют обеспечить повышение эффективности использования частотно-временного ресурса, выделенного системе связи.The inventive method of adaptive allocation of a time-frequency resource, adaptive modulation, coding and power adjustment in a communication system has a number of distinctive features compared to known technical solutions, it is these differences that together make it possible to increase the efficiency of use of the time-frequency resource allocated to the communication system.
Эти отличительные признаки заключаются в следующем.These distinguishing features are as follows.
Для каждой абонентской станции определяют требуемые значения энергетических параметров для различных видов кодирования и модуляции в зависимости от заданного объема данных, необходимых для передачи в формируемом кадре прямого и обратного каналов.For each subscriber station, the required values of energy parameters for various types of coding and modulation are determined depending on a given amount of data necessary for transmission of forward and reverse channels in the generated frame.
Прогнозируют величину энергетических параметров формируемого кадра прямого и обратного каналов по значениям мощностей передачи и измеренным энергетическим параметрам предыдущих кадров.The magnitude of the energy parameters of the generated frame of the forward and reverse channels is predicted from the values of the transmission powers and the measured energy parameters of the previous frames.
Определяют требуемые значения мощностей передачи для различных видов кодирования и модуляции в зависимости от требуемых значений и прогнозируемой величины энергетических параметров.The required values of the transmission powers for various types of coding and modulation are determined depending on the required values and the predicted value of the energy parameters.
Исключают из дальнейшего рассмотрения виды кодирования и модуляции, для которых требуемое значение мощностей передачи недостижимо вследствие ограничений на диапазон регулировки мощности.Exclude from further consideration types of coding and modulation for which the required value of the transmission power is unattainable due to restrictions on the range of power control.
Для всех оставшихся видов кодирования и модуляции определяют величину частотно-временного ресурса, необходимого для передачи требуемого объема данных в формируемом кадре прямого и обратного каналов.For all the remaining types of coding and modulation, the value of the time-frequency resource necessary for transmitting the required amount of data in the generated frame of the forward and reverse channels is determined.
Суммируют необходимые величины частотно-временного ресурса N абонентских станций, соответствующие оставшимся видам кодирования и модуляции с максимальной скоростью передачи данных, и сравнивают полученную сумму с доступным частотно-временным ресурсом формируемого кадра.The necessary values of the time-frequency resource N of subscriber stations are summarized, corresponding to the remaining types of coding and modulation with a maximum data transfer rate, and the resulting amount is compared with the available time-frequency resource of the generated frame.
В случае непревышения назначают каждой абонентской станции вид модуляции и кодирования, а также соответствующие им мощность передачи и величину частотно-временного ресурса таким образом, чтобы минимизировать среднюю мощность формируемого кадра при условии передачи всех необходимых данных.In case of non-exceeding, each subscriber station is assigned a type of modulation and coding, as well as the corresponding transmit power and the value of the time-frequency resource in such a way as to minimize the average power of the generated frame, provided all the necessary data is transmitted.
В случае превышения величину частотно-временного ресурса распределяют между абонентскими станциями в соответствии с их приоритетом и назначают каждой абонентской станции вид модуляции и кодирования с максимальной скоростью передачи данных и соответствующую им мощность передачи.In case of exceeding, the value of the time-frequency resource is distributed between subscriber stations in accordance with their priority, and each subscriber station is assigned a type of modulation and coding with a maximum data rate and the corresponding transmit power.
Совокупность перечисленных операций позволяет решить поставленную задачу по повышению эффективности использования частотно-временного ресурса, выделенного системе связи, снизить энергопотребление при передаче данных.The combination of the above operations allows us to solve the problem of improving the efficiency of using the time-frequency resource allocated to the communication system, and to reduce energy consumption during data transfer.
Описание изобретения поясняется примерами выполнения и чертежами.The description of the invention is illustrated by examples and drawings.
На фиг.1 приведена структурная схема устройства, с помощью которого осуществляют способ-прототип [3].Figure 1 shows the structural diagram of the device with which the prototype method [3].
На фиг.2 приведена структурная схема варианта реализации устройства, с помощью которого осуществляют заявляемый способ.Figure 2 shows the structural diagram of a variant of implementation of the device by which the inventive method is carried out.
Фиг.3 иллюстрирует понятия текущего кадра, формируемого кадра и предыдущих кадров, а также временные соотношения между ними.Figure 3 illustrates the concepts of the current frame, the generated frame and previous frames, as well as temporal relationships between them.
Рассмотрим вариант реализации заявляемого способа адаптивного распределения частотно-временного ресурса, адаптивной модуляции, кодирования и регулировки мощности в системе связи.Consider the implementation of the proposed method for adaptive distribution of the time-frequency resource, adaptive modulation, coding and power adjustment in a communication system.
Система связи включает, как минимум, одну базовую станцию и N абонентских станций, обслуживаемых данной базовой станцией, где N принимает значения 1, 2 и т.д.A communication system includes at least one base station and N subscriber stations served by a given base station, where N takes
Система связи также включает другие базовые станции, обслуживающие другие абонентские станции.The communication system also includes other base stations serving other subscriber stations.
Базовая станция передает данные на абонентские станции по прямому каналу, а абонентские станции передают данные на базовую станцию по обратному каналу.The base station transmits data to subscriber stations on the forward channel, and subscriber stations transmit data to the base station on the reverse channel.
Прямые каналы разных базовых станций используют один и тот же частотный ресурс (полосу частот). Обратные каналы разных абонентских станций также используют один и тот же частотный ресурс.Direct channels of different base stations use the same frequency resource (frequency band). The return channels of different subscriber stations also use the same frequency resource.
Прямой и обратный каналы могут использовать один и тот же частотный ресурс при временном дуплексе или разные частотные ресурсы при частотном дуплексе.The forward and reverse channels can use the same frequency resource for time duplex or different frequency resources for frequency duplex.
Данные, передаваемые в прямом канале и предназначенные разным абонентским станциям, в рассматриваемом примере реализации заявляемого способа разделяются между собой по времени, но могут также разделяться по времени и по частоте.Data transmitted in a direct channel and intended for different subscriber stations, in this example implementation of the proposed method are divided among themselves in time, but can also be divided in time and frequency.
Данные, передаваемые в обратном канале от разных абонентских станций, в рассматриваемом примере реализации заявляемого способа разделяются между собой по времени, но могут также разделяться по времени и по частоте.Data transmitted in the return channel from different subscriber stations, in this example implementation of the proposed method are divided among themselves in time, but can also be divided in time and frequency.
Передатчик любой базовой станции системы имеет возможность раз в кадр менять вид кодирования и модуляции передаваемых данных, предназначенных отдельным абонентским станциям, а также перераспределять частотно-временной ресурс прямого канала системы между ними.The transmitter of any base station of the system has the ability to change the encoding and modulation of the transmitted data intended for individual subscriber stations once per frame, as well as redistribute the time-frequency resource of the direct channel of the system between them.
Под кадром понимают интервал регулировки вида кодирования и модуляции и назначения частотно-временного ресурса.A frame is understood to mean an interval for adjusting the type of coding and modulation and assigning a time-frequency resource.
Передатчик любой абонентской станции системы имеет возможность раз в кадр менять вид кодирования и модуляции передаваемых данных, а также передавать данные в любой части частотно-временного ресурса кадра обратного канала.The transmitter of any subscriber station in the system has the ability to change the encoding and modulation of the transmitted data once per frame, as well as transmit data in any part of the time-frequency resource of the reverse channel frame.
Примерами вида кодирования и модуляции могут служить: сверточный код со скоростью кодирования 1/2 и четырех позиционная квадратурная амплитудная модуляция (4-КАМ); сверточный код со скоростью кодирования 2/3 и 4-КАМ; сверточный код со скоростью кодирования 1/2 и 16-КАМ; или любая другая комбинация одного или нескольких видов кодирования и вида модуляции.Examples of the type of coding and modulation are: convolutional code with a coding rate of 1/2 and four position quadrature amplitude modulation (4-QAM); convolutional code with a coding rate of 2/3 and 4-QAM; convolutional code with
Сверточный код и многопозиционная квадратурная амплитудная модуляция описаны, например, в Дж. Прокис. Цифровая связь. М.: "Радио и связь", 2000 г., главы 4, 5 и 8 [4].Convolutional code and multi-position quadrature amplitude modulation are described, for example, in J. Prokis. Digital communication. M .: "Radio and communications", 2000,
Термины "вид кодирования и модуляции" и "вид модуляции и кодирования" имеют в описании заявляемого способа одинаковое значение и, соответственно, применяются в описании как тождественные.The terms "type of coding and modulation" and "type of modulation and coding" have the same meaning in the description of the proposed method and, accordingly, are used in the description as identical.
Приемник базовой станции и приемники абонентских станций при приеме данных имеют возможность измерять энергетические параметры, характеризующие качество приема данных.The receiver of the base station and the receivers of the subscriber stations when receiving data have the ability to measure energy parameters characterizing the quality of data reception.
В качестве энергетических параметров используют, например, отношение сигнал/шум или отношение сигнал/помеха, или отношение сигнал/(помеха + шум), или нормированные на мощность передачи перечисленные параметры.As energy parameters, for example, a signal-to-noise ratio or a signal-to-noise ratio, or a signal / ((interference + noise) ratio, or the listed parameters normalized to the transmission power are used.
При передаче данных в прямом или в обратном канале необходимо принимать их с заданным качеством.When transmitting data in the forward or reverse channel, it is necessary to receive them with the specified quality.
Под качеством понимают, например, вероятность битовой ошибки или вероятность ошибки кадра, или вероятность блоковой ошибки, или задержку при передаче данных, или стабильность задержки при передаче данных, или любую комбинацию перечисленных характеристик.Quality is understood, for example, as the probability of a bit error or the probability of a frame error, or the probability of a block error, or a delay in transmitting data, or the stability of a delay in transmitting data, or any combination of these characteristics.
Для каждого вида кодирования и модуляции и для каждого объема данных, которые надо передать, известны минимальные значения энергетических параметров, обеспечивающих заданное качество.For each type of coding and modulation and for each amount of data to be transmitted, the minimum values of energy parameters providing a given quality are known.
Например, для типичного для данной системы связи канала распространения могут быть получены методом компьютерного моделирования зависимости вероятности блоковой ошибки от отношения сигнал-шум в канале распространения для всех возможных размеров блоков передаваемых данных.For example, for a typical communication system for a communication channel, the distribution channels can be obtained by computer simulation of the dependence of the probability of block error on the signal-to-noise ratio in the distribution channel for all possible sizes of transmitted data blocks.
Пусть заданное качество - вероятность блоковой ошибки 10-3.Let the given quality be the probability of a block error of 10 -3 .
Тогда минимальное значение отношения сигнал-шум, обеспечивающее вероятность блоковой ошибки 10-3, - абсцисса точки на графике зависимости вероятности блоковой ошибки от отношения сигнал-шум, ордината которой равна 10-3. Причем, необходимо использовать зависимость, соответствующую размеру блока передаваемых данных, равному объему данных, которые надо передать.Then the minimum value of the signal-to-noise ratio, ensuring the probability of a block error of 10 −3 , is the abscissa of the point on the graph of the dependence of the probability of block error on the signal-to-noise ratio, the ordinate of which is 10 −3 . Moreover, it is necessary to use a dependency corresponding to the size of the block of transmitted data, equal to the amount of data that must be transferred.
Для лучшего понимания осуществления заявляемого способа служит фиг.2.For a better understanding of the implementation of the proposed method is figure 2.
На фиг.2 показана базовая станция 1, содержащая как минимум блок 2 кодирования и модуляции, блок 3 демодуляции и декодирования, блок 9 измерения энергетического параметра и блок 4 адаптации, и одна из N имеющихся в системе абонентских станций, обслуживаемых базовой станцией 1, - абонентская станция 5, содержащая, как минимум, блок 6 демодуляции и декодирования, блок 7 измерения энергетического параметра и блок 8 кодирования и модуляции.Figure 2 shows a
Рассмотрим реализацию заявляемого способа на примере передачи данных в прямом канале с базовой станции 1 на абонентскую станцию 5 и в обратном канале с абонентской станции 5 на базовую станцию 1.Consider the implementation of the proposed method by the example of data transfer in a direct channel from
На первые N входов базовой станции 1 поступает N сигналов, содержащих данные, которые надо передать N абонентским станциям в формируемом кадре прямого канала. Эти N сигналов поступают на первые N входов блока 4 адаптации.The first N inputs of
Блок 4 адаптации формирует служебный сигнал, содержащий вид кодирования и модуляции для каждого из N данных сигналов и описание участка частотно-временного ресурса формируемого кадра прямого канала, выделенного для передачи данных каждой из N абонентских станций, а также содержащий вид кодирования и модуляции для сигнала каждой из N абонентских станций и описание участка частотно-временного ресурса формируемого кадра обратного канала, выделенного для передачи данных с каждой из N абонентских станций.
Под участком частотно-временного ресурса формируемого кадра понимают, например, часть кадра, выделенную для абонентской станции. Тогда участок частотно-временного ресурса кадра можно описать величиной смещения по времени начала и конца участка относительно начала кадра. Такое определение участка частотно-временного ресурса применимо как для кадра прямого канала, так и для кадра обратного канала.Under the portion of the time-frequency resource of the generated frame is understood, for example, the part of the frame allocated to the subscriber station. Then the plot of the time-frequency resource of the frame can be described by the magnitude of the shift in time of the beginning and end of the plot relative to the beginning of the frame. Such a determination of the time-frequency resource section is applicable both for the forward channel frame and for the reverse channel frame.
Способ формирования данного служебного сигнала будет подробно раскрыт далее в описании заявляемого способа.The method of generating this service signal will be described in detail later in the description of the proposed method.
С первых выходов блока 4 адаптации N сигналов, содержащих данные, поступают на первые N входов блока 2 кодирования и модуляции, на второй вход которого поступает служебный сигнал со второго выхода блока 4 адаптации.From the first outputs of
Блок 2 кодирования и модуляции в соответствии с полученным служебным сигналом осуществляет кодирование и модуляцию N сигналов, содержащих данные, и формирует кадр прямого канала в соответствии с участками частотно-временного ресурса, назначенного N абонентским станциям.The coding and modulation unit 2, in accordance with the received service signal, encodes and modulates N signals containing data, and forms a direct channel frame in accordance with sections of the time-frequency resource assigned to N subscriber stations.
Вместе с N сигналами, содержащими данные, в формируемом кадре прямого канала передают служебный сигнал, содержащий информацию об используемых видах кодирования и модуляции и о распределении частотно-временного ресурса между абонентскими станциями для кадра, следующего за формируемым кадром непосредственно или через один или более кадров. Данную информацию, содержащуюся в служебном сигнале, будем называть служебным сообщением.Together with N signals containing data, an overhead signal is transmitted in the generated frame of the direct channel containing information about the types of coding and modulation used and the distribution of the time-frequency resource between subscriber stations for the frame following the generated frame directly or through one or more frames. This information contained in the service signal will be called the service message.
Сформированный кадр с выхода блока 2 кодирования и модуляции поступает на первый выход базовой станции 1, а с первого выхода базовой станции 1 поступает на первый вход абонентской станции 5 и соответственно с него на входы блока 6 демодуляции и декодирования и блока 7 измерения энергетического параметра.The generated frame from the output of the coding and modulation unit 2 is supplied to the first output of the
В блоке 6 демодуляции и декодирования демодулируют и декодируют часть полученного кадра, выделенную абонентской станции 5, используя информацию, содержащуюся в служебном сообщении одного из предыдущих принятых кадров и описывающую используемые в полученном кадре виды кодирования и модуляции и распределение частотно-временного ресурса полученного кадра между абонентскими станциями.In block 6, demodulation and decoding demodulate and decode a portion of the received frame allocated to the subscriber station 5 using the information contained in the service message of one of the previous received frames and describing the types of encoding and modulation used in the received frame and the distribution of the time-frequency resource of the received frame between the subscriber stations.
В блоке 6 демодуляции и декодирования также демодулируют и декодируют участок полученного кадра, содержащий служебное сообщение, которое будет потом использовано для декодирования соответствующего этому служебному сообщению кадра прямого канала и для кодирования и модуляции, а также формирования кадра обратного канала, соответствующего этому служебному сообщению.In block 6, demodulation and decoding also demodulate and decode a portion of the received frame containing an overhead message, which will then be used to decode the forward channel frame corresponding to this overhead message and for encoding and modulation, as well as forming a reverse channel frame corresponding to this overhead message.
Данные, содержащиеся в полученном кадре и предназначенные абонентской станции 5, с выхода блока 6 демодуляции и декодирования поступают на первый выход абонентской станции 5.The data contained in the received frame and intended for the subscriber station 5, from the output of the block 6 demodulation and decoding are sent to the first output of the subscriber station 5.
В блоке 7 измерения энергетического параметра по полученному кадру измеряют энергетический параметр.In
Сигнал, содержащий измеренный энергетический параметр, поступает с выхода блока 7 измерения энергетического параметра на первый вход блока 8 кодирования и модуляции. На второй вход блока 8 кодирования и модуляции поступает сигнал со второго входа абонентской станции 5, содержащий данные, предназначенные для передачи на базовую станцию 1.The signal containing the measured energy parameter is supplied from the output of the energy
В блоке 8 кодирования и модуляции осуществляют кодирование и модуляцию сигнала, содержащего данные, и сигнала, содержащего измеренный энергетический параметр.In
Сигнал обратного канала после кодирования и модуляции поступает с выхода блока 8 кодирования и модуляции на второй выход абонентской станции 5, а с него - на второй вход базовой станции 1, откуда поступает на вход блока 3 демодуляции и декодирования и на вход блока 9 измерения энергетического параметра.The signal of the return channel after coding and modulation comes from the output of
В блоке 3 демодуляции и декодирования осуществляют демодуляцию и декодирование поступившего на него сигнала и получают данные, которые поступают с его второго выхода на второй выход базовой станции 1, а также получают измеренный энергетический параметр, который поступает с его первого выхода на второй вход блока 4 адаптации.In
В блоке 9 измерения энергетического параметра по полученному кадру измеряют энергетический параметр, который поступает с выхода блока 9 измерения энергетического параметра на третий вход блока 4 адаптации.In block 9 measuring the energy parameter from the received frame measure the energy parameter, which comes from the output of block 9 measuring the energy parameter to the third input of
В блоке 4 адаптации адаптивно распределяют частотно-временной ресурс кадров прямого и обратного каналов, адаптивно назначают вид модуляции и кодирования и адаптивно регулируют мощность передачи в формируемых кадрах прямого и обратного каналов.In the
Более подробно операции заявляемого способа могут быть описаны следующим образом:In more detail, the operations of the proposed method can be described as follows:
Сначала поясним понятия формируемого кадра, текущего кадра и предыдущих кадров и поясним временные соотношения между ними (см. фиг.3).First, we explain the concepts of the generated frame, the current frame and previous frames and explain the temporal relationships between them (see figure 3).
Кадр прямого канала, который в настоящий момент передают на N абонентских станций и, в частности, на абонентскую станцию 5, а также принимают на N абонентских станций и, в частности, на абонентской станции 5, будем называть текущим кадром. Пусть текущий кадр имеет номер i, где i принимает значения 1, 2 и т.д.The frame of the direct channel, which is currently transmitted to N subscriber stations and, in particular, to subscriber station 5, and also received at N subscriber stations and, in particular, to subscriber station 5, will be called the current frame. Let the current frame be number i, where i takes
Текущий кадр прямого канала содержит служебное сообщение (на фиг.3 служебное сообщение обозначено как "СС"), описывающее виды кодирования и модуляции, используемые для передачи данных в формируемом кадре прямого канала от базовой станции 1 на N абонентских станций и, в частности, на абонентскую станцию 5, а также участки частотно-временного ресурса формируемого кадра прямого канала, выделенного для передачи указанных данных и очередного служебного сообщения.The current frame of the direct channel contains an overhead message (in FIG. 3, the overhead message is designated as “CC”), which describes the types of coding and modulation used to transmit data in the generated frame of the direct channel from
Служебное сообщение также описывает виды кодирования и модуляции, используемые для передачи данных в формируемом кадре обратного канала от N абонентских станций и, в частности, от абонентской станции 5 на базовую станцию 1, а также участки частотно-временного ресурса формируемого кадра обратного канала, выделенного для передачи указанных данных.The service message also describes the types of coding and modulation used for data transmission in the generated frame of the return channel from N subscriber stations and, in particular, from the subscriber station 5 to the
В приведенном примере формируемый кадр следует сразу за текущим кадром и имеет номер i+1.In the given example, the generated frame immediately follows the current frame and has the number i + 1.
Текущий кадр прямого канала принимают на абонентской станции 5 с использованием служебного сообщения, принятого в предыдущем кадре, в приведенном примере имеющим номер i-1.The current frame of the direct channel is received at the subscriber station 5 using the service message received in the previous frame, in the example, having the number i-1.
Также по предыдущему кадру прямого канала с номером i-1 измеряют на абонентской станции 5 энергетический параметр на интервале предыдущего кадра с номером i-1, а по текущему кадру прямого канала измеряют очередной энергетический параметр. На фиг.3 измеренный энергетический параметр обозначен как "ЭП".Also, according to the previous frame of the direct channel with the number i-1, the energy parameter is measured at the subscriber station 5 in the interval of the previous frame with the number i-1, and the next energy parameter is measured from the current frame of the direct channel. In Fig.3, the measured energy parameter is designated as "EP".
Передают текущий кадр обратного канала с абонентской станции 5 на базовую станцию 1 с использованием служебного сообщения, принятого в предыдущем кадре с номером i-1. Текущий кадр обратного канала содержит измеренный энергетический параметр предыдущего кадра с номером i-1.The current frame of the reverse channel is transmitted from the subscriber station 5 to the
Принимают текущий кадр обратного канала на базовой станции 1, содержащий энергетический параметр текущего кадра.A current frame of the reverse channel is received at
При этом при формировании служебного сообщения текущего кадра используют принятые ранее энергетические параметры предыдущих кадров, например с номерами i-1, i-2 и т.д.In this case, when generating the service message of the current frame, the energy parameters of previous frames, previously adopted, for example, with numbers i-1, i-2, etc., are used.
Рассмотрим подробнее выполнение операций адаптивного распределения частотно-временного ресурса кадров прямого и обратного каналов, адаптивного назначения вида модуляции и кодирования и адаптивной регулировки мощности передачи в формируемых кадрах прямого и обратного каналов.Let us consider in more detail the operations of adaptive distribution of the time-frequency resource of frames of the forward and reverse channels, adaptive assignment of the type of modulation and coding, and adaptive adjustment of the transmit power in the generated frames of the forward and reverse channels.
На базовой станции 1 в блоке 4 адаптации известно, какой объем данных нужно передать с базовой станции 1 на N абонентских станций в формируемом кадре прямого канала, а также известно, какой объем данных нужно передать с N абонентских станций на базовую станцию 1 в формируемом кадре обратного канала.At
В блоке 4 адаптации для каждой из N абонентской станции имеются зависимости качества от значения энергетического параметра и от размера блока передаваемых данных.In
Определяют в блоке 4 адаптации требуемые значения энергетических параметров для различных видов кодирования и модуляции в зависимости от заданного объема данных, необходимых для передачи в формируемом кадре прямого и обратного каналов.In the
Для удобства описания операций заявляемого способа введем следующие обозначения.For convenience, the description of the operations of the proposed method, we introduce the following notation.
SIZEDL(i+1) - размер частотно-временного ресурса, доступного в формируемом кадре прямого канала с номером i+1.SIZE DL (i + 1) - the size of the time-frequency resource available in the generated frame of the forward channel with the number i + 1.
SIZEUL(i+1) - размер частотно-временного ресурса, доступного в формируемом кадре обратного канала с номером i+1.SIZE UL (i + 1) - the size of the time-frequency resource available in the generated frame of the reverse channel with number i + 1.
Под размером частотно-временного ресурса кадра понимают, например, максимальное количество символов модуляции, которое можно передать в данном кадре.Under the size of the time-frequency resource of a frame is understood, for example, the maximum number of modulation symbols that can be transmitted in a given frame.
QoSDL(n), где 
QoSUL(n) - заданное качество передачи данных от абонентской станции с номером n до базовой станции. В данном описании примера реализации заявляемого способа под качеством понимают вероятность блоковой ошибки 
В описании примера реализации заявляемого способа в качестве энергетического параметра используют отношение сигнал/(шум + помеха).In the description of an example implementation of the proposed method, the signal / (noise + interference) ratio is used as the energy parameter.
Для каждой абонентской станции определяют требуемые значения энергетических параметров для различных видов кодирования и модуляции в зависимости от заданного качества и объема данных, необходимых для передачи в формируемом кадре прямого и обратного каналов.For each subscriber station, the required values of energy parameters for various types of coding and modulation are determined depending on the specified quality and amount of data necessary for transmission of the forward and reverse channels in the generated frame.
Обозначим КDL - количество доступных видов кодирования и модуляции в прямом канале системы связи, где КDL принимает значения 1, 2 и т.д.Denote K DL - the number of available types of coding and modulation in the direct channel of the communication system, where K DL takes the
Обозначим КUL - количество доступных видов кодирования и модуляции в обратном канале системы связи, где КUL принимает значения 1, 2 и т.д.Denote K UL - the number of available types of coding and modulation in the reverse channel of the communication system, where K UL takes the
Получены, например, методом компьютерного моделирования зависимости вероятности блоковой ошибки BLERDL(SNR,size,kDL) от отношения сигнал-шум SNR в канале распространения, размера блока передаваемых данных size и вида кодирования и модуляции kDL, где 
Получены зависимости вероятности блоковой ошибки BLERUL(SNR,size,kUL) от отношения сигнал-шум SNR в канале 20 распространения, размера блока передаваемых данных size и вида кодирования и модуляции kUL, где 
Такие зависимости получены, например, для типичного для данной системы связи канала распространения.Such dependences are obtained, for example, for a distribution channel typical of a given communication system.
Для каждой абонентской станции n для каждого вида кодирования и модуляции kDL определяют требуемое значение энергетического параметра SNR*(n,kDL,i+1) в формируемом i+1-ом кадре прямого канала по известной зависимости для вида кодирования и модуляции kDL по формулеFor each subscriber station n, for each type of coding and modulation k DL , the required value of the energy parameter SNR * (n, k DL , i + 1) in the generated i + 1-st frame of the direct channel is determined from the known dependence for the type of coding and modulation k DL according to the formula
где:Where:
SNR(BLER,size,kDL) - функция, обратная к описанной ранее функции BLERDL(SNR,size,kDL),SNR (BLER, size, k DL ) - a function inverse to the previously described function BLER DL (SNR, size, k DL ),
sizeDL(n,i+1) - объем данных, которые надо передать на абонентскую станцию n в формируемом i+1-ом кадре прямого канала.size DL (n, i + 1) - the amount of data that must be transmitted to the subscriber station n in the generated i + 1-th frame of the direct channel.
Для каждой абонентской станции n для каждого вида кодирования и модуляции kUL аналогично определяют требуемое значение энергетического параметра SNR*(n,kUL,i+1) в формируемом i+1-ом кадре обратного канала.For each subscriber station n for each type of coding and modulation k UL , the required value of the energy parameter SNR * (n, k UL , i + 1) in the generated i + 1-th frame of the reverse channel is likewise determined.
Обозначим SINRDL(n,l), где 
Для каждой абонентской станции n прогнозируют величину энергетического параметра 
где:Where:
β - параметр убывания весовых коэффициентов.β is the parameter of decreasing weight coefficients.
При этом, при прогнозировании величины энергетического параметра в качестве энергетического параметра берут отношение сигнал/(шум + помеха), нормированное на мощность передачи.In this case, when predicting the magnitude of the energy parameter, the signal / (noise + interference) ratio normalized to the transmission power is taken as the energy parameter.
Для каждой абонентской станции n для каждого вида кодирования и модуляции kDL в прямом канале определяют требуемое значение мощности передачи 
где ΔРadd(kDL) - запас мощности передачи для вида кодирования и модуляции kDL в прямом канале.where ΔР add (k DL ) is the transmit power reserve for the coding and modulation type k DL in the forward channel.
Для каждой абонентской станции n для каждого вида кодирования и модуляции KUL в обратном канале аналогично определяют требуемое значение мощности передачи 
Для каждой абонентской станции n исключают из дальнейшего рассмотрения виды кодирования и модуляции в прямом канале, для которых требуемое значение мощности передачи 
Для каждой абонентской станции n исключают из дальнейшего рассмотрения виды кодирования и модуляции в обратном канале, для которых требуемое значение мощности передачи 
Пусть в прямом канале для n-ой абонентской станции осталось КDL(n) видов модуляции и кодирования. Пронумеруем их номерами 
Пусть в обратном канале для n-ой абонентской станции осталось КUL(n) видов модуляции и кодирования. Пронумеруем их номерами 
Для всех абонентских станций n для каждого kDL(n) из оставшихся в прямом канале видов модуляции и кодирования определяют величину частотно временного ресурса r_sizeDL(n,kDL(n),i+1) формируемого i+1-ого кадра прямого канала, необходимого для передачи требуемого объема данных sizeDL(n,i+1) по формулеFor all subscriber stations n for each k DL (n) from the modulation and coding types remaining in the forward channel, the value of the frequency-time resource r_size DL (n, k DL (n), i + 1) of the generated i + 1-st frame of the direct channel is determined required to transfer the required amount of data size DL (n, i + 1) according to the formula
где:Where:
F(size,k) - функция пересчета размера блока данных в величину частотно-временного ресурса, требуемого для передачи этого блока с использованием данного вида модуляции и кодирования.F (size, k) is the function of converting the size of a data block into the value of the time-frequency resource required to transmit this block using this type of modulation and coding.
Например, для передачи одного бита с использованием сверточного кода со скоростью кодирования 1/2 и модуляцией 4-КАМ требуется 1 символ модуляции.For example, to transmit one bit using a convolutional code with 1/2 coding rate and 4-QAM modulation, 1 modulation symbol is required.
Аналогично для всех абонентских станций n для каждого kUL(n) из оставшихся в обратном канале видов модуляции и кодирования определяют величину частотно временного ресурсаSimilarly, for all subscriber stations n, for each k UL (n), the frequency-time resource value is determined from the modulation and coding types remaining in the reverse channel
Суммируют необходимые величины частотно-временного ресурса кадра прямого канала N абонентских станций, соответствующие оставшимся видам кодирования и модуляции с максимальной скоростью передачи данных 
Если условие выполняется, то назначают каждой абонентской станции n вид модуляции и кодирования 
Т.е. находят такую комбинацию видов кодирования и модуляции 
при соблюдении условияsubject to the conditions
Это можно сделать, например, полным перебором. При этом размер участка частотно-временного ресурса формируемого i+1-ого кадра прямого канала, выделяемого абонентской станции n, равен 
Если условие не выполняется, то величину частотно-временного ресурса SIZEDL(i+1) формируемого кадра прямого канала распределяют между N абонентскими станциями в соответствии с их приоритетом и назначают каждой абонентской станции n вид модуляции и кодирования КDL(n) с максимальной скоростью передачи данных и соответствующую ему мощность передачи 
При одинаковом приоритете абонентских станций каждой абонентской станции n выделяют частотно-временной ресурс 
Соответственно пересчитывают объем данных size*(n,i+1) абонентской станции n, которые можно передать в формируемом i+1-ом кадре прямого канала по формулеAccordingly, the amount of data size * (n, i + 1) of the subscriber station n is recounted, which can be transmitted in the generated i + 1-th frame of the direct channel according to
где F-1 - функция, обратная к функции F, описанной ранее.where F -1 is the function inverse to the function F described earlier.
Когда имеются две группы абонентских станций, одна - с высоким приоритетом, а другая - с низким приоритетом, то поступают, например, следующим образом.When there are two groups of subscriber stations, one with a high priority and the other with a low priority, then they do, for example, as follows.
Если невозможна передача всех данных абонентских станций группы с высоким приоритетом, каждой абонентской станции nHP группы с высоким приоритетом аналогично выделяют частотно-временной ресурс 
Объемы данных абонентских станций группы с высоким приоритетом, которые можно передать в формируемом i+1-ом кадре прямого канала, пересчитывают аналогично описанному ранее методу.The data volumes of subscriber stations of a high-priority group that can be transmitted in the generated i + 1-st frame of the direct channel are recalculated similarly to the method described earlier.
Если передача всех данных абонентских станций группы с высоким приоритетом возможна, то каждой абонентской станции nHP группы с высоким приоритетом назначают вид кодирования и модуляции КDL(nHP) с максимальной скоростью передачи и соответствующие ему мощность передачи 
Оставшийся частотно-временной ресурс распределяют между абонентскими станциями группы с низким приоритетом пропорционально их требуемому частотно-временному ресурсу аналогично описанному ранее методу.The remaining time-frequency resource is distributed between subscriber stations of the low priority group in proportion to their desired time-frequency resource, similar to the method described earlier.
Объемы данных абонентских станций группы с низким приоритетом, которые можно передать в формируемом i+1-ом кадре прямого канала, пересчитывают аналогично описанному ранее методу.The data volumes of subscriber stations of the low priority group that can be transmitted in the generated i + 1 st frame of the forward channel are recalculated similarly to the method described previously.
Аналогично суммируют необходимые величины частотно-временного ресурса кадра обратного канала N абонентских станций, соответствующие оставшимся видам кодирования и модуляции с максимальной скоростью передачи данных 
Если условие, аналогичное условию в прямом канале, выполняется, то аналогично назначают каждой абонентской станции n вид модуляции и кодирования 
Если условие не выполняется, то величину частотно-временного ресурса SIZEUL(i+1) формируемого кадра обратного канала аналогично распределяют между N абонентскими станциями в соответствии с их приоритетом и назначают каждой абонентской станции n вид модуляции и кодирования КUL(n) с максимальной скоростью передачи данных и соответствующую ему мощность передачи 
Объемы данных абонентских станций, которые можно передать в формируемом i+1-ом кадре обратного канала, пересчитывают аналогично описанному ранее методу.The data volumes of subscriber stations that can be transmitted in the generated i + 1-th frame of the reverse channel are recounted similarly to the method described earlier.
При описании неявно подразумевалось, что прямой и обратный каналы системы связи используют разные полосы частот, т.е. в системе связи реализован частотный дуплекс.The description implicitly implied that the forward and reverse channels of the communication system use different frequency bands, i.e. The communication system implements frequency duplex.
Заявляемый способ может быть реализован и в системе с временным дуплексом, кода прямой и обратный каналы используют одну полосу частот, а разделяются по времени.The inventive method can be implemented in a system with a temporary duplex, code forward and reverse channels use the same frequency band, and are separated by time.
Тогда прямой и обратный канал используют один и тот же кадр и минимизируют мощность этого кадра аналогично приведенному ранее описанию.Then the forward and reverse channels use the same frame and minimize the power of this frame, similar to the previous description.
Заявляемый способ адаптивного распределения частотно-временного ресурса, адаптивной модуляции, кодирования и регулировки мощности в системе связи обладает следующими существенными преимуществами по сравнению с известными в данной области техники изобретениями.The inventive method of adaptive distribution of the time-frequency resource, adaptive modulation, coding and power adjustment in a communication system has the following significant advantages compared with the known inventions in the art.
Во-первых, заявляемый способ позволяет минимизировать помехи, создаваемые при передаче данных в прямом и обратном каналах системы связи, что приводит к максимизации емкости системы связи.Firstly, the inventive method allows to minimize interference caused by data transmission in the forward and reverse channels of the communication system, which leads to maximizing the capacity of the communication system.
Во-вторых, заявляемый способ позволяет уменьшить потребление энергии при передаче данных.Secondly, the inventive method allows to reduce energy consumption during data transfer.
В-третьих, заявляемый способ повышает эффективность использования частотно-временного ресурса, выделенного системе связи.Thirdly, the inventive method improves the efficiency of using the time-frequency resource allocated to the communication system.
Эти преимущества достигаются за счет адаптивной регулировки мощности передачи данных совместно с адаптивным распределением частотно-временного ресурса и с адаптивной модуляцией и кодированием, а также за счет учета объема данных, которые надо передать в прямом и обратном каналах.These advantages are achieved by adaptively adjusting the data transmission power together with the adaptive distribution of the time-frequency resource and with adaptive modulation and coding, as well as by taking into account the amount of data that must be transmitted in the forward and reverse channels.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003125611/09A RU2267863C2 (en) | 2003-08-21 | 2003-08-21 | Method for adaptive distribution of temporal-frequency resource, adaptive modulation, encoding and power adjustment in communication system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003125611/09A RU2267863C2 (en) | 2003-08-21 | 2003-08-21 | Method for adaptive distribution of temporal-frequency resource, adaptive modulation, encoding and power adjustment in communication system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003125611A RU2003125611A (en) | 2005-02-27 |
| RU2267863C2 true RU2267863C2 (en) | 2006-01-10 |
Family
ID=35286059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003125611/09A RU2267863C2 (en) | 2003-08-21 | 2003-08-21 | Method for adaptive distribution of temporal-frequency resource, adaptive modulation, encoding and power adjustment in communication system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2267863C2 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8095166B2 (en) | 2007-03-26 | 2012-01-10 | Qualcomm Incorporated | Digital and analog power control for an OFDMA/CDMA access terminal |
| RU2476023C2 (en) * | 2008-02-01 | 2013-02-20 | Квэлкомм Инкорпорейтед | REDUCTION OF INEFFICIENT ALARM COSTS, USING SUB-DL-UL-MAP AND HARQ-MAP IN MOBILE WiMAX |
| EA018288B1 (en) * | 2007-11-26 | 2013-06-28 | Шарп Кабусики Кайся | Base station device, mobile station device, wireless communication system and wireless communication method |
| US8477732B2 (en) | 2005-10-31 | 2013-07-02 | Ntt Docomo, Inc. | Apparatus and method for determining uplink transmission parameters |
| RU2502229C2 (en) * | 2008-10-31 | 2013-12-20 | Панасоник Корпорэйшн | Wireless communication base station device, wireless communication terminal device and search space setting method |
| RU2640030C1 (en) * | 2017-04-11 | 2017-12-26 | Общество с ограниченной ответственностью "НИРИТ-СИНВЭЙ Телеком Технолоджи" | Method of adaptive distribution of bandwidth-time resource |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007037412A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Radio transmission device, and radio transmission method |
| US8134977B2 (en) | 2005-10-27 | 2012-03-13 | Qualcomm Incorporated | Tune-away protocols for wireless systems |
| US9247467B2 (en) | 2005-10-27 | 2016-01-26 | Qualcomm Incorporated | Resource allocation during tune-away |
| US8068835B2 (en) | 2005-10-27 | 2011-11-29 | Qualcomm Incorporated | Tune-away and cross paging systems and methods |
| US8229433B2 (en) | 2005-10-27 | 2012-07-24 | Qualcomm Incorporated | Inter-frequency handoff |
| RU2458483C2 (en) * | 2007-03-23 | 2012-08-10 | Панасоник Корпорэйшн | Radio communication base station device and control channel presentation method |
| BRPI0809254B1 (en) * | 2007-03-23 | 2020-03-03 | Optis Wireless Technology, Llc | BASE STATION APPLIANCE, MOBILE STATION APPLIANCE, METHOD ON A MOBILE STATION APPLIANCE AND METHOD ON A BASE STATION APPLIANCE |
-
2003
- 2003-08-21 RU RU2003125611/09A patent/RU2267863C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8477732B2 (en) | 2005-10-31 | 2013-07-02 | Ntt Docomo, Inc. | Apparatus and method for determining uplink transmission parameters |
| US8095166B2 (en) | 2007-03-26 | 2012-01-10 | Qualcomm Incorporated | Digital and analog power control for an OFDMA/CDMA access terminal |
| EA018288B1 (en) * | 2007-11-26 | 2013-06-28 | Шарп Кабусики Кайся | Base station device, mobile station device, wireless communication system and wireless communication method |
| RU2476023C2 (en) * | 2008-02-01 | 2013-02-20 | Квэлкомм Инкорпорейтед | REDUCTION OF INEFFICIENT ALARM COSTS, USING SUB-DL-UL-MAP AND HARQ-MAP IN MOBILE WiMAX |
| US8532025B2 (en) | 2008-02-01 | 2013-09-10 | Qualcomm Incorporated | Signaling overhead reduction methods and systems using SUB-DL-UL-MAP and HARQ-MAP in mobile WiMAX |
| RU2502229C2 (en) * | 2008-10-31 | 2013-12-20 | Панасоник Корпорэйшн | Wireless communication base station device, wireless communication terminal device and search space setting method |
| RU2640030C1 (en) * | 2017-04-11 | 2017-12-26 | Общество с ограниченной ответственностью "НИРИТ-СИНВЭЙ Телеком Технолоджи" | Method of adaptive distribution of bandwidth-time resource |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003125611A (en) | 2005-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100579762B1 (en) | Method for assigning optimal packet lengths in a variable rate communication system | |
| KR100432976B1 (en) | Communication system and communication channel allocation method | |
| US6993006B2 (en) | System for allocating resources in a communication system | |
| JP3788902B2 (en) | Radio resource allocation method and communication apparatus | |
| JP4210524B2 (en) | Dynamic channel quality measurement procedure for adaptive modulation and coding techniques | |
| US7623553B2 (en) | Method, apparatus, and system for data transmission and processing in a wireless communication environment | |
| US7860056B2 (en) | Apparatus and method for allocating sub-channel in a wireless communication system | |
| KR100933324B1 (en) | Selecting optimal transmit formats for transmissions over allocated time durations | |
| US6807426B2 (en) | Method and apparatus for scheduling transmissions in a communication system | |
| EP1309120A1 (en) | A method for allocating wireless communication resources | |
| WO2006043588A1 (en) | Base station device, wireless communication system, and wireless transmission method | |
| RU2267863C2 (en) | Method for adaptive distribution of temporal-frequency resource, adaptive modulation, encoding and power adjustment in communication system | |
| WO2001054335A1 (en) | Adaptive frame structures for hybrid cdma/tdma system | |
| US20080205275A1 (en) | Communication Resource Scheduling | |
| KR101150651B1 (en) | A method for performing a scheduling algorithm with a minimum resource parameter and method of calculating same | |
| US8175045B2 (en) | Apparatus and method for transmitting uplink feedback data in a broadband wireless mobile communication system | |
| US7072661B2 (en) | Wireless communications system and related methods for allocating data transmission | |
| CN100593349C (en) | Method, apparatus, and system for data transmission and processing in a wireless communication environment | |
| KR101050353B1 (en) | Method and apparatus for transmitting user data using traffic channels | |
| KR100435790B1 (en) | method of adaptive code bank management for code channel assignment in mobile communication system and device thereof | |
| JP2003069618A (en) | Packet communication device | |
| WO2009121803A1 (en) | Dynamic resource assignment method and related module and devices |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170822 |