TW201547227A - 無限通信正交次頻道功率控制 - Google Patents

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Prabhakar R Chitrapu
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Stephen G Dick
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Abstract

一種無線通信中用於功率控制的方法和設備，包括在用於通訊的頻道內建立至少兩個正交次頻道，並在每個次頻道中獨立地控制發送功率。

Description

無限通信正交次頻道功率控制
本申請與無線通信有關。
正交次頻道(OSC)的概念和它們如何用於增加GSM EDGE無線電存取網路(GERAN)胞元的語音容量已經由其他人公開了(GSM是全球行動系統；EDGE是用於全球演進的增強的資料速率)。在OSC方案中，基地台(BS)使用用於下行鏈路(DL)的正交相移鍵控(QPSK)調變，其多工來自兩個用戶的語音資料。完成了多工，從而使用高斯最小偏移鍵控(GMSK)的傳統行動站(MS)能接收各自的資料。
作為實例，第1圖顯示出了被選擇作為八相移鍵控(8PSK)星座子集的QPSK星座。最高有效位元(MSB)和最低有效位元(LSB)定義了兩個“正交的”次頻道I和Q，其中上述位被表示為(OSC0，OSC1)。每個次頻道在DL方向攜帶兩個用戶的語音資料。僅能夠進行GSMK的MS能夠檢測單獨的次頻道。
這些現有的OSC提議還提供了下列作為規則：下行鏈路功率控制可以使用最弱鏈路的條件。例如，在這樣的方法中，如果較弱的正交次頻道是I，則可調整功率控制以使得次頻道I和Q都相等地增長，直到次頻道I達到最小可接受的功率水準。該方法將具有維持QPSK星座的形狀為圓形的優點，保持所有四個星座點之間等距離，這提供了用於最佳接收器解碼結果的最大間距。此方法的缺點是對於不是最弱鏈路的次頻道來說(在該實例中即次頻道Q)，在其上使用了比必要的功率更多的功率。因此，次頻道之間的干擾將會增加。
一種用於多用戶通訊的方法和設備，包括對指定給用戶的每個次頻道的獨立功率控制。為兩個用戶執行修改的QPSK調變映射，對每個用戶分配一個正交次頻道。該功率控制方法減小了每個次頻道上的發射功率和每個次頻道之間的干擾。
201‧‧‧基地台
202、212、222‧‧‧處理器
211、221‧‧‧無線發射/接收單元(WTRU)
215‧‧‧下行鏈路
225‧‧‧上行鏈路
231‧‧‧網路
251、252‧‧‧用戶
301、302‧‧‧星座
從以下描述中可以更詳細地瞭解本發明，這些描述是以實施例的方式給出的，並且可以結合所附圖式被理解，其中：第1圖顯示出了QPSK星座，其被選擇作為八相移鍵控(8PSK)星座的子集並且定義了正交次頻道；第2圖顯示出了具有下行鏈路訊號的正交次頻道功率控制的無線通信的方塊圖；以及第3A和3B圖顯示出了正交次頻道I和Q星座，用於具有獨立功率控制的修改的QPSK調變。
在下文中提到時，術語“無線發射/接收單元(WTRU)”包括但不侷限於用戶設備(UE)、行動站、固定或行動用戶單元、呼叫器、蜂窩電話、個人數位助理(PDA)、電腦或能夠在無線環境中操作的任何其他類型用戶設備。當在下文提到時，術語“基地台”包括但是不侷限為節點B、站點控制器、存取點(AP)或能夠在無線環境中操作的任何其他類型的介面設備。
第2圖示出了基地台201，其包括被配置以執行第一實施方式的方法的處理器202。該處理器202經由通訊網路231處理來自用戶251、252的資料，該資料待在無線下行鏈路訊號215中被發送到WTRU 211和WTRU 221。為了增加下行鏈路訊號215上的容量，無線電資源可由處理器202映射，從而來自兩個用戶251、252在相同時槽中所發送的語音或資料訊號能夠由預期的接收器WTRU 211和221分別檢測。修改的QPSK調變被應用於使用正交次頻道I和Q的下行鏈路訊號215。
第3A和3B圖顯示出了根據修改的QPSK調變用於正交次頻道I和Q的映射的星座實例，其中在每個次頻道I和Q上獨立地調整功率控制。在第3A圖中，星座301沿Q軸成矩形，作為次頻道I上向上地獨立功率調整的結果，而將零功率調整應用於次頻道Q。或者，只要次頻道I上功率控制調整中的相對提高大於次頻道Q，上在Q次頻道上還可以有某些獨立的功率控制調整。
相反的，在第3B圖中，星座302沿I軸成矩形，在次頻道Q上獨立的功率控制調整的增加大於在次頻道I上的時會導致這樣。
或者，在功率控制調整中可以有對於次頻道I和Q的減少。
適應性功率控制被獨立地應用於次頻道I和Q，從而修改的QPSK調變的矩形星座能夠根據次頻道I上獨立的功率控制參數α和次頻道Q上獨立的功率控制參數β而變化。例如，根據此實施方式用於修改的QPSK的四個星座點能夠按表1中所示的被表示：
功率控制參數α和β為設定在下述限制中的參數：0<α1；0<β1
其中避免α和β過於接近0。參數α和β代表用於兩個正交次頻道I和Q訊號中每一訊號的各自電壓振幅，其中α與次頻道I的功率PI的平方根成比例，而β則與次頻道Q的功率P Q 的平方根成比例。如果用於這兩個次頻道I和Q所發送的總功率等於P，那麼次頻道I的功率PI如下：P I =α2 P， 並且次頻道Q頻道的功率P Q 為：P Q =β2 P。
實際實施的結果可能限制α/β的比值在界限之內。例如，比值的一個範圍可以是： 這將代表實際的限制是，兩個次頻道I和Q之間的各自功率不應該大於4，或等價的6dB。準確的限制將由實際的實施結果來確定，包括但不侷限於類比至數位處理的量化解析。
因而，第3A和3B圖中所顯示出的示例性星座，根據選擇的功率控制參數，每個星座都描述了多個可能變化中的一個。處理器202根據典型功率控制回饋方案依據檢測的接收頻道品質來確定功率控制參數α和β。一個實例包括WTRU 211的處理器212確定在接收到的訊號215中已經檢測到多個錯誤，並且作為回應，頻道品質指示符(CQI)被報告而返回到基地台201。基於該CQI，基地台201的處理器202將選擇功率控制參數α，該參數將獨立地增加被分配給WTRU 211的次頻道I上的功率。
各種功率控制技術可應用於正交次頻道I和Q，包括基於開環或基於閉環的方案。而且，功率控制適用性的時間刻度可以最佳化選擇。用於功率控制適應性的規則可以包括以任何組合的訊號功率、雜訊或干擾位準。
用於功率控制適應性的規則還考慮了動態範圍問題。例如，採用測量來確保兩個次頻道I和Q在功率位準上足夠接近以阻止已知的訊號捕獲問題，所述問題在接收器，例如WTRU 211，必須處理到達顯著的不同功率位準的兩個訊號時發生。特別地，所述捕獲問題能夠在A/D轉換期間的WTRU 211中發生，這裏A/D轉換器動態範圍能夠由接收的次頻道I和Q之間的大功率位準偏移所影響。維持功率位準的適當平衡能夠通過下述兩種技術實現，或者單獨或者其結合：(1)在排程和頻道分配進程期間，避免以需要的發送功率位準向具有過多區別的WTRU 211和221分配兩個次頻道I和Q；和(2)將各自的目標功率位準設定為支援適當平衡的數值。可選地，附加的較大的動態範圍能夠通過為行動終端指定增加的動態範圍能力而實現(即，A/D轉換器中更多位元)。
作為基地台201適用的OSC調變的一部分，執行鏈路適應性以用於對 接收器WTRU 211和WTRU 221進行多工，通過該鏈路適應性，基地台201或其所屬的基地台系統(BSS)能夠基於目前的頻道條件動態地改變該多工。作為實例，一種情況是WTRU 211的位置很接近基地台201，WTRU 221的位置距離基地台201相對更遠一些，次頻道被多工到同一個時槽。通過使用內部臨界值和滯後現象，基地台201可以選擇重分配來自多工時槽的WTRU 221的資訊，並且替代的將WTRU 211資訊和位置更接近基地台201的另一個WTRU的資訊進行多工。這可以由簡單的胞元內切換程序實現，利用例如“封裝/解封裝”的程序。可選地，基地台201可以選擇擁有WTRU 221作為另一個時槽的唯一用戶。
上述描述的修改的QPSK調變方法與下面的封包切換(PS)域有關。在PS域中，資料在頻道例如封包資料頻道(PDCH)上交換。PDCH的實例是單獨載波中的時槽。該時槽攜帶無線電叢發，其由多個調變的符元組成，每個符元都攜帶了一個或多個資料位元。所有的這些位元都屬於PDCH。在上下文中，與下行鏈路中每個符元相關聯的位元被分配給多個用戶，例如WTRU 211和WTRU 221。例如，修改的QPSK的MSB和LSB(即，(MSB，LSB))可以進行下述分配：MSB分配給WTRU 211，LSB分配給WTRU 221。因此，在上行鏈路中，WTRU 211和WTRU 212在相同時槽和相同載波頻率上進行發送，但是使用不同(較佳地是正交)的訓練序列。在該實施方式中，PDCH的定義被擴展為這樣的正交次頻道，這裏稱作正交PDCH(O-PDCH)。在上述實例中，根據下行鏈路和上行鏈路兩者中的兩個正交次頻道定義了兩個O-PDCH。
作為該實施方式的實現，WTRU 211或WTRU 221可以使用下行鏈路中的正交次頻道I或Q接收封包定時控制頻道(PTCCH)。其一個優點是不需要基地台201為PTCCH分配單獨的頻道，並且延遲PTCCH資訊的發送，直到對於PTCCH發送有一個可用時機。作為替代，PTCCH資訊可以在I和Q次頻道上立即傳遞，並且由WTRU 211、221無延遲的接收。對於WTRU 211和221的上行鏈路傳輸，可使用正常的PDCH，(例如對於WTRU 211、221是傳統設備的情況)。或者，O-PDCH可定義用於上行鏈路，通過該O-PDCH每個次頻道I和Q都能夠攜帶不同的資料流，或一個次頻道能夠 攜帶資料資訊而其他的能夠攜帶語音或控制資訊。
在由不止一個時槽組成的O-PDCH中，一個或多個時槽可以攜帶正交次頻道I和Q，而其他時槽支援正常的PDCH頻道。
為了從下行鏈路215中的WTRU 221中唯一地識別經過多工的WTRU 211，基地台201可使用次頻道I和Q分別發送兩個不同的資訊塊到WTRU 211和WTRU 221。在相同時槽內，每個資訊塊在對應於次頻道I和Q的標頭中包括臨時流識別碼(TFI)。
在上行鏈路225訊號內，WTRU 211能夠基於上行鏈路狀態旗標(USF)參數及/或TFI通過資源排程而從WTRU 221中唯一地被識別出來。資源排程能夠由基地台201使用正交次頻道I和Q執行，以發送兩個不同的USF數值到WTRU 211和WTRU 221，每個次頻道上一個。當WTRU 211和WTRU 221在上行鏈路上發送資訊，它們通過其相應的TFI與次頻道號碼(例如，0或1)之間的唯一映射而被唯一地識別出來。基地台處理器202在接收到的上行鏈路上檢測唯一的TFI和次頻道號碼，允許WTRU 211和WTRU 221訊號的唯一識別。
最後，鏈路適應性可以通過在各種調變和編碼方案(MCS)類別中適應性地改變而被應用於每個O-PDCH。具有或不具有遞增冗餘的自動重傳請求(ARQ)可應用於可靠的資料發送。
雖然根據QPSK調變描述了所述實施方式，其他可能的變化可以應用更高階的調變，包括但不侷限於8PSK、16QAM和32QAM，其中根據功率控制參數選擇和調整，星座可反映次頻道的獨立功率控制。
實施例
1. 一種在無線通信中由基地台所實施以用於功率控制的方法，包括：在用於通信的下行鏈路通道內建立至少兩正交子通道(OSC)；以及在每一次頻道中獨立地控制發送功率。
2. 如實施例1所述的方法，其中適應性地執行對發送功率的控制。
3. 如實施例1或2所述的方法，其中使用包括訊號功率位準、雜 訊位準和干擾位準中至少其中之一的規則來適應性地執行對發送功率的控制的步驟。
4. 如實施例1-3中任一實施例所述的方法，進一步包括：在下行鏈路訊號的公共時槽上對第一無線發射/接收單元(WTRU)的資訊和第二WTRU的資訊進行多工，其中第一OSC被分配給第一WTRU，而第二OSC被分配給第二WTRU；監視頻道條件；以及將第二WTRU的資訊從多工的公共時槽重分配到另一時槽。
5. 如實施例4所述的方法，其中第三WTRU的位置比第二WTRU更接近於基地台，該方法進一步包括在重分配第二WTRU的資訊之後多工第一WTRU的資訊和第三WTRU的資訊。
6. 如實施例1-5中任一實施例所述的方法，其中OSC被用於封包切換(PS)域中的資料交換。
7. 如實施例6所述的方法，其中該OSC被使用作為封包資料頻道(PDCH)，並被定義為正交封包資料頻道(O-PDCH)。
8. 如實施例6或7所述的方法，其中PDCH包括單一載波中的時槽。
9. 如實施例6-8中任一實施例所述的方法，其中一OSC被使用作為下行鏈路方向中的封包定時控制頻道(PTCCH)，而另一OSC被使用作為上行鏈路方向中的PDCH。
10. 如實施例8所述的方法，其中一OSC被使用作為下行鏈路方向中的封包定時控制頻道(PTCCH)，而正常PDCH被用於上行鏈路方向中。
11. 如實施例7-10中任一實施例所述的方法，其中O-PDCH包括多於一個時槽，該方法進一步包括：至少一時槽攜帶正交次頻道I和Q，而其他時槽支援PDCH頻道。
12. 一種由基地台所實施以用於唯一識別上行鏈路中第一WTRU和第二WTRU的方法，包括： 使用下行鏈路中的正交次頻道I和Q來將兩個不同的資訊塊發送到第一WTRU和第二WTRU，每個塊包含對應的臨時流識別碼(TFI)；以及通過對應的TFI與識別分配給第一WTRU和第二WTRU的次頻道的號碼之間的唯一映射以在上行鏈路中分別識別第一和第二WTRU中的每一個。
13. 如實施例12所述的方法，進一步包括，藉由使用下行鏈路中的正交次頻道將上行鏈路狀態旗標(USF)的兩個不同數值發送給WTRU，從而為第一WTRU和第二WTRU排程資源。
14. 如實施例12或13所述的方法，進一步包括藉由在各種調變和編碼方案(MCS)類別中適應性地改變來鏈結每一PDCH。
15. 一種基地台，包括：處理器，被配置為在用於通訊的頻道內建立至少兩個正交次頻道(OSC)，從而在每個次頻道中獨立地控制發送功率。
16. 如實施例15所述的基地台，其中該處理器被配置為執行適應性功率控制。
17. 如實施例15或16所述的基地台，其中使用包括訊號功率位準、雜訊位準和干擾位準中至少其中之一的規則來執行適應性的功率控制。
18. 如實施例15-17中任一實施例所述的基地台，其中該處理器進一步被配置為：在下行鏈路訊號中的公共時槽上多工第一無線發射/接收單元(WTRU)的資訊和第二WTRU的資訊，其中將第一OSC分配給第一WTRU，第二OSC分配給第二WTRU；監視頻道條件；將來自多工的公共時槽的第二WTRU資訊重分配到另一個時槽。
19. 如實施例18所述的基地台，其中該處理器被配置為，如果第三WTRU的位置比第二WTRU距離基地台更近，則在下行鏈路訊 號上多工第一WTRU和第三WTRU。
20. 如實施例15-19中任一實施例所述的基地台，其中OSC被用於封包切換(PS)域中的資料交換。
21. 如實施例20所述的基地台，其中該OSC被使用作為封包資料頻道(PDCH)，並被定義為正交封包資料頻道(O-PDCH)。
22. 如實施例20或21所述的基地台，其中PDCH包括單一載波中的時槽。
23. 如實施例22所述的基地台，其中該處理器在下行鏈路方向使用OSC作為封包定時控制頻道(PTCCH)，並在上行鏈路方向接收OSC作為PDCH。
24. 如實施例22所述的基地台，其中該處理器在下行鏈路方向使用OSC作為封包定時控制頻道(PTCCH)，並在上行鏈路方向接收PDCH。
25. 如實施例21-24中任一實施例所述的基地台，其中該處理器定義O-PDCH包括多於一個時槽，並定義至少一個時槽攜帶正交次頻道I和Q，而其他時槽被定義為支援正常PDCH頻道。
26. 一種基地台，包括：處理器，被配置為唯一識別上行鏈路(UL)和下行鏈路(DL)兩者中的第一WTRU和第二WTRU，從而使用下行鏈路中的OSC來將兩個不同的資訊塊發送到第一和第二WTRU，每個塊包括對應的臨時流識別碼(TFI)，從而通過對應的TFI與識別分配給第一WTRU和第二WTRU的次頻道的號碼之間的唯一映射來在上行鏈路中唯一識別第一WTRU和第二WTRU。
27. 如實施例26所述的基地台，其中該處理器被配置為藉由在各種調變和編碼方案(MCS)類別中適應性地改變來鏈結每個PDCH。
雖然以特定的結合進行了描述，但每個特徵或元件可以在沒有他特徵和元件的情況下單獨使用，或在與或不與其他特徵和元件結合的各種情況下使用。這裏提供的方法或流程圖可以在由通用電腦或處理器執行的電腦程式、軟體或韌體中實施，其中所述電腦程式、軟體或韌體是以有形的方 式包含在電腦可讀儲存媒體中的，關於電腦可讀儲存媒體的實例包括唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、暫存器、緩衝記憶體、半導體記憶裝置、內部硬碟和可移動磁片之類的磁性媒體、磁光媒體以及CD-ROM碟片和數位多功能光碟(DVD)之類的光學媒體。
舉例來說，適當的處理器包括：通用處理器、專用處理器、傳統處理器、數位訊號處理器(DSP)、多個微處理器、與DSP核心相關聯的一或多個微處理器、控制器、微控制器、專用積體電路(ASIC)、現場可編程閘陣列(FPGA)電路、任何一種積體電路(IC)及/或狀態機。
與軟體相關聯的處理器可以用於實現射頻收發器，以在無線發射接收單元(WTRU)、用戶設備、終端、基地台、無線電網路控制器或是任何一種主機電腦中加以使用。WTRU可以與採用硬體及/或軟體形式實施的模組結合使用，例如相機、攝像機模組、視訊電路、揚聲器電話、振動裝置、揚聲器、麥克風、電視收發器、免持耳機、鍵盤、藍牙®模組、調頻(FM)無線電單元、液晶顯示器(LCD)顯示單元、有機發光二極體(OLED)顯示單元、數位音樂播放器、媒體播放器、視訊遊戲機模組、網際網路瀏覽器及/或任何一種無線區域網路(WLAN)模組或超寬頻(UWB)模組。
201‧‧‧基地台
202、212、222‧‧‧處理器
211、221‧‧‧無線發射/接收單元(WTRU)
215‧‧‧下行鏈路
225‧‧‧上行鏈路
231‧‧‧網路
251、252‧‧‧用戶

Claims (10)

  1. 基地台系統(BSS)，該BSS包括：用於在一第一時槽上建立至少二正交次頻道(OSC)的裝置，其中該至少二OSC包括一第一OSC以及一第二OSC，且其中一第一無線發射/接收單元(WTRU)被分配給該第一OSC，以及一第二WTRU被分配給該第二OSC；用於獨立地控制該至少二OSC的每一OSC中的一發送功率的裝置；用於在該第一OSC上傳送該第一WTRU的一資訊以及在該第二OSC上傳送一第二WTRU的一資訊的裝置；用於監控該第一OSC及該第二OSC上的頻道狀況的裝置；以及用以基於該監控的頻道狀況將該第二WTRU從該第一時槽上的該第二OSC分配給一第二時槽的裝置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的BSS，其中該第一OSC或該第二OSC被用於在一封包切換(PS)域中的資料交換。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的BSS，其中該第一OSC或該第二OSC被使用作為一封包資料頻道(PDCH)並被定義為一正交封包資料頻道(O-PDCH)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的BSS，其中該PDCH包括一單一載波中的一時槽。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的BSS，更包括用於使用一OSC作為一下行鏈路方向中的一封包定時控制頻道(PTCCH)以及用於接收一OSC作為一上行鏈路方向中的一PDCH的裝置。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的BSS，更包括用於使用一OSC作為一下行鏈路方向中的一封包定時控制頻道(PTCCH)的裝置以及用於接收一上行鏈路方向中的一PDCH的裝置。
  7. 一種於一無線通信中使用的方法，該方法包括：在一第一時槽上建立至少二正交次頻道(OSC)，其中該至少二OSC包括一第一OSC以及一第二OSC，且其中一第一無線發射/接收單元(WTRU)被分配給該第一OSC，以及一第二WTRU被分配給該第二 OSC；獨立地控制該至少二OSC的每一OSC中的一發送功率；在該第一OSC上傳送該第一WTRU的一資訊以及在該第二OSC上傳送一第二WTRU的一資訊；監控該第一OSC及該第二OSC上的頻道狀況；以及基於該監控的頻道狀況將該第二WTRU從該第一時槽上的該第二OSC分配給一第二時槽。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的方法，其中該第一OSC或該第二OSC被用於在一封包切換(PS)域中的資料交換。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中該第一OSC或該第二OSC被使用作為一封包資料頻道(PDCH)並被定義為一正交封包資料頻道(O-PDCH)。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的方法，其中該PDCH包括一單一載波中的一時槽。
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