TW556422B - Base station implementing a physical layer automatic repeat request - Google Patents
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Description
556422 五、發明說明(1) i:::?於無線通訊系統。更明確地,本發明係有關 系統實;際層(phy)自動重複要求⑽)方案來對該 f使用一高速下鏈封包存取(HSDPA)應用時,利用單 1 ί ΓΛ域Λ·化(SC'FDE)或正交分頻多重(〇刚方法之 2 =線存取(BFWA)通訊系統。這種應用將以高速度 來傳輸下鏈封包資料。在Bm中, :藉無=或有線式互相連接,且作為一二整 I大f料量需求極大,使單-站多重用戶者需 運用一層2自動重複要求(ARQ)系統。無 於Ϊ 2中專之輸,,封包將緩衝且自層2再_ ^ 收傳f 貝」/°° 土典型地杈大、以高信號雜訊比(㈣)接 傳浐塊錯誤率(BLER)接收、非經常性地再次 Π衝= L:2ARQ之傳訊通常較為緩慢,而需要大 、,衝裔及長的再次傳輸間隔。 緣疋,亟需具有除了層2 ARQ系統以外之變型。 動Γ重複系統包括一發送器及-接收器。該 收到相通道,以傳輸該等封包及因應未接 包。該發送器相對應認可訊息而再次傳輸封 傳輸之统钟 I應性調變及編碼控制器係收集再次 、…十使用該收集到之統計來調整該特殊編碼/資 556422
料調變。該接收器具有一實 等封包。該接收器包含一n — 且該ARQ組合器/解碼器係用 偵測封包錯誤。該接收器包 一封包具有一可接受錯誤率 訊息。該接收器包含一同序 以將可接受之封包輸送至較 第一 a圖與第一 b圖係分別顯 實際ARQ20。 際層η-通道接收器,以接收該 通道拼合ARQ組合器/解碼器, 於組合封包傳輸、解碼封包及 含一認可訊息發送器,用於當 時’傳輸對於該封包之一認可 列(in-sequence)輸送元件, 高層。 示一下鏈實際ARQ10與一上鏈
下鏈實際ARQ1 0包括自設於網路丨4中之較高層發送器l4a接 收封包的一基地台12。來自發送器14a之封包將施^至基 地台12中之ARQ發送器12a qRQ發送器12a係藉一前向錯誤 修正(FEC)編碼資料、附加錯誤檢查序列(ECS)、藉由適應 性調變及編碼(AMC)控制器12c導引且使用二元相^鍵〜 (BPSK)、正交相移鍵(QPSK)、正交振幅調變(亦即 16-QAM或6 4-QAM)來調變資料。附加地,對於正交分頻多 重存取(OFDMA),AMC控制器12a可改變用於運載封1資料 之分支通道。實際層ARQ發送器12a係藉由開關、傳播器
(circulator)或雙工器12d以及天線13,而經由空氣介面 1 4傳輸封包至用戶單元1 6。倘若必要時,發送器丨2 a亦暫 時地將需要再次傳輸之信息儲存至包含於發送器1 2 ^中的 一緩衝記憶體内。 用戶單元1 6之天線1 5係接收封包。封包係經由開關、傳播 器或雙工器16d而輸入至實際層ARQ接收器16a中。封包將
第6頁 556422 五、發明說明(3) 在接收器1 6 a中F E C解碼且使用E C S檢查錯誤。接收器1 6 a接 著將控制認可訊息發送器1 6c,以認可(ACK)接收到具有一 可接受錯誤率之一封包、或著藉由較佳地抑制一認可訊息 信號或傳輸一否定認可訊息(NAK)來要求再次傳輸。 ACK係藉ACK發送器16c、經由開關1 6b及天線15而發送至基 地台12。ACK係藉由空氣介面14而發送至基地台12之天線 1 3。接收到之ACK係由該基地台内之一認可訊息接收器i 2b 處理。ACK接收器12b係將ACK/NAK輸送至適應性調變及編 碼(AMC)控制器12c以及發送器12a。AMC控制器12c將利用 接收到之ACK的統計來分析連接至用戶單元丨6的通道品 質’且可改變後續信息傳輸之FEC編碼及調變技術,這將 於後作更詳細說明。倘若用戶單元1 6認可了接收到之封 包’則在基地台1 2處接收到該ACK時將清除暫時儲存於一 緩衝記憶體中之原始封包,以準備提供次一封包使用。 倘若未接收到任何ACK或接收到一NAK,則實際層發送器 1 2a將再次傳輸原始信息或原始信息之選擇性修飾型式至 用戶單元16。倘若可取得,則在用戶單元16處,再次傳輸 將與原始傳輸組合。藉由使用資料備援或選擇重複組合, 這種技術將有助於接收一正確信息。具有一可接受錯誤率 之封包將傳送至更高層1 6d,以實施更進一步處理。該可 接文之接收封包係以與提供至該基地台内發送器1 2 a之資 料者相同的資料順序輸送至更高層1 6d(亦即同序列輸 运)°再次傳輸之最大次數係限制於譬如介於1至8範圍中 之使用者定義整數值。當已嘗試最大次數之再次傳輸
第7頁 556422 五、發明說明(4) ί f清除該緩衝記憶體以提供次一封包使用。在該實際 及信息處理時間。…息將可縮短傳輸延遲 由於PHY ARQ係發生於該實際層處,因此一特定通道發生 之再次傳輸次數、再次傳輸統計將可作為該通道品質之一 良好度量基準。使用該再次傳輸統計,遺控制器心將可 改變该通道之調變及編碼方案,如第二圖中所示。附加 地,該再次傳輸統計可組合譬如區塊錯誤率(BER)及區 錯誤率(BLER)等其他鏈結品質度量基準,藉由AMC控制器 1 2c來測定該通道品質且判定是否需要變更調變及編碼 案。 為了闡明SC-FDE,可測量發生於一特定通道之再次傳輸, 以產生再次傳輸統計、(6 〇)。關於是否變更調變方案之一 決策係利用再次傳輸統計來實施、(6 2 )。倘若再次傳輸過 畺’則利用通常使資料傳送速率降低的一更強健編碼及調 變方案、(64)。AMC控制器12c可增加擴展因數且使用更多 碼來傳送封包資料。另一選擇或附加地。該AMC控制器可 由一高資料處理能力調變方案切換至一較低者,譬如由64 元QAM至16元QAM或QPSK。倘若再次傳輸率較低,則切換至 一較高容量之調變方案,譬如由QPSK至16元QAM或64元 QAM、(66)。該決策較佳地係利用再次傳輸率及譬如BER或 BLER等由該接收器傳訊之其他鏈結品質度量基準兩者、 (6 2 )。該決策之限制係由系統操作者設定。 對於OF DMA,再次傳輸之發生係用於監測每一分支通道之 第8頁 556422 五 發明說明(5) ^道品質。倘若一特定分支通道之再次傳輪率或 。鏈結品質指示出不良品質,則可在0FDM頻率人雨 ;:=:良品質之分支通道。倘若再次傳 、鏈結品質指示出高品質,則可將先前 分支通道加回0FDM頻率集合、(66)。 …政之一 再次傳輪之發生作為AMC基礎,將可提供每一使 ==調變及編碼方案、與平均通道狀況。附加地者 不敏感,率係對測量錯誤以及來自用戶單元16之報告延遲 上鏈ARQ20本質上係相似於下鏈ARQl〇且包括一用戶單 ^98在J亥44用戶〃早兀中,來自較高層28之一較高層ARQ發送 Γ"二Η :包係傳送至實際層竭發送器26a。信息係經由 。用戶^線25、及空氣介面24而傳輸至基地台天 二*二作▲控▲制器26C可相同地藉使用一通道之再次傳輪統 汁來改變調變及編碼方案。 、、’ 相似於圖1 a中接你哭、1 e ^ 否具有一可接受錯二6aV際層竭接收器22“系判定是 將向用戶單需要再次傳輸。認、可訊息發送器 它一、s4σ狀態,而使發送器26a再次傳輸、或 借白^ 一思’月除暫時餘存於發送器26a處之原始信息以準 備自較咼層28接收次—户* 平 路24以作進一步處理,息。成功接收之封包將發送至網
簡2而未顯示出,但該系統較佳地係用於-BFWA 糸統中之-隱A應用1而亦可使用其他實施。該BFWA
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系統可使用分頻雙工或分時雙工sc —fde或〇fdma。在這種 f統中,基地台及所有用戶皆位於固定位置中。該系統可 匕括一f地台及眾多用戶單元。每一用戶單元可服務譬如 在建桌物中或複數個相鄰建築物内之多個使用者。這些 應用將因肖戶單^站具有眾多終端使用纟,而典型地需 要一大的頻寬。 配置於這種系統中之一PHY ARQ係可由譬如媒體存取控制 器(jAC)等較高層穿透。結果。ρΗγ ARQ可結合譬如層2等 較咼層ARQ使用。在這種情況下,該ρΗγ ARQ將在較高層 ARQ上方減少再次傳輸。 第二圖係用於一PHY ARQ30之一N-通道停止及等待結構的 圖式。實際層ARQ傳輸功能38可根據其使用下鏈、上鏈、 或兩者的PHY ARQ而設置於基地台、用戶單元、或兩者 中。資料區塊34a係來自於網路。網路區塊係置於一佇列 34中^以在空氣介面43之資料通道41上傳輸。一 N—通道序 列3 6係將區塊之資料依序地發送至n個發送器4 〇 —丨至 40-η。每一發送器40 —i至4〇 —n皆連結資料通道41中之一傳 輸序列。每一發送器40-1至4 0-η皆以FEc編碼且提供區塊 資料ECS ’以產生封包來amc調變且在資料通道41中傳輸。 該FEC編碼/ECS資料係儲存於發送器4〇 —丨至4〇1之一緩衝 器中’以用於可能的再次傳輸。附加地,控制資料係由 PHY ARQ發送器38發送出,以使在接收器46-1至46-η處之 接收、解調及解碼同步。 Ν個接收器46-1至46-η中的每一個皆係接收其相關時間槽
第10頁 556422
中的封包。該接收到之封包將發送至一各別之拼合arq解 碼器51-1至50-n(50)。拼合ARQ解碼器50將判定該接收到 之封包的譬如BER或BLER等錯誤率。倘若該封包具有一可 接受的錯誤率,則將釋放該封包至較高階層以作更進一步 處理,且一ACK將由ACK發送器54發送出。倘若錯誤率係^ 法接受或未接受到任何封包,則將不發送出任何ACK或將“、 ,送出一NAK。具有不可接受錯誤率之封包將緩衝於解碼 器5 0處,而可能在後續中與一再次傳輸之封包組合。 使用涡輪碼(turbo code)來組合封包之一方法如下。倘若 接收到之一渦輪編碼封包具有一不可接受的錯誤率,則將 再次傳輸該封包資料以有助於編碼組合。包含相同資料之 封包係不相同地編碼。為了解碼該封包資料,將由該渦輪 解碼器處理兩封包,以復原原始資料。由於第二封包具^ 不同的編碼,因此其軟符號(sof t symbo 1 )將映射至解 碼方案中之不同點。使用具有不同編碼的兩封包將增加編 碼區隔及傳輸區隔,以改善總BER。在另一方法中係傳輸 相同k號。兩接收到之封包係利用一最大比率之符號組人 來組合。接著再解碼該組合信號。 b ° 每一接收器46-1至46-η之ACK係在一快速反饋通道(ffc)45 中傳送。快速反饋通道4 5較佳地係一低等待時間通道。對 於一分時雙工系統,可在上游與下游傳輸之間的無功週期 中發送ACK。FFC45較佳地係覆蓋其他同頻帶傳輸的一低速 度、高頻寬分碼多重存取(CDMA)通道。選擇FFC CDMA碼及 調變,以使對其他同頻帶傳輸之干擾最小化。為了增大這
556422 五、發明說明(8) 種FFC45之容量,可使用多重碼。
AfK接收裔56係债測ACK且指示相對應之發送器4〇-1至4〇-n 是否已接收到ACK。倘若未接收到ACK,則將再次傳輸封 包。再次傳輸之封包可藉由AMC控制器12c、26(:之指引而 具f 一不同的調變及編碼方案。倘若已接收到“](,則發 送器40-1至40- η將自緩衝器中清除先前封包且接受一後續 封包以實施傳輸。 發送器及接收器之數量Ν係根據譬如通道容量及ACK因應時 間等各種設計考慮為基礎。對於上述之較佳系統而言,較 佳地係利用一2-通道結構,且具有偶數與奇數個發送器及 接收器。 相較於僅使用較高層ARQ之一系統,較佳具體實施例之ρηγ ARQ技術係提供一7db增益之信號雜訊比(SNR)。這係因為 其操作於較單獨實施較高層AQR者更高的區塊錯誤率 (BLER)(5%至2 0%BLER)且使用更小的層1區塊尺寸。減低之 SNR需求允許:藉由運用一適應性調變及編碼(amc)技術切 換至咼等級調變以增大容量,藉由使用較低階r ρ (無線電 頻率)組件及藉PHY ARQ補償減低之實施性能以降低客戶終 端裝置(CPE)成本;增加下鏈範圍而擴大蜂巢(ceii)半 徑;減少基地台(BS)中之下鏈功率以使蜂巢-蜂巢干擾最 小化;以及當運用一多重載波技術時,增加功率放大器 (PA)補償值(back-off)。
第12頁 556422 圖式簡單說明 第一a圖與第一b圖係下鏈與上鏈實際ARQ之簡化方塊圖。 第二圖係使用再次傳輸統計來適應性調變及編碼的流程 圖。 第三圖係一多通道停止及等待結構的方塊圖。 元件符號說明: PHY實際層 SC-FDE單一載體頻域均化 BFWA寬頻固定無線存取 SNR 號對雜訊比 ACK確認 NAK負確認 ECS誤差檢查序列 2,28 層 12a ARQ傳輸器 10,20,ARQ自動重覆要求 OFDM正交分頻多重 HSDPA高速向下連結封包存取 BLER區塊誤差比 MACs媒體存取控制器 FEC前向誤差較正碼 AMC適應性調變及編碼 10向下連結ARQ 12基地台 12b,56 ACK接收器 12c,2 6c控制器12d循環器\雙工器 13,15a,25天線 14,24,43網路\空氣介面 14a較高層ARQ傳輸器 16 ’26用戶單元 Ma,22a實際層ARQ接收器 16b循環器\雙工器\開關 16c傳輸器
20向上連結ARQ 26a實際層ARQ傳輸器26d開關 28a較高層ARQ傳輸器 30 PHYARQ 38實際層ARQ傳輸功能”訂人!^傳輸器 34a資料區塊 36 N頻道排序器 40- 1至40- η Ν傳輸器 46-1至46-η接收器 45快速回饋頻道(FFC) 5 0 ARQ解碼器
第13頁 556422 圖式簡單說明 54 ACK傳輸器 50-1至50-n混合ARQ解碼器 1__ 第14頁
Claims (1)
- 556422 六、申請專利範圍 發送 1· 一種貫施貫際層自動重複要求之基地台,包 器及一接收器,該基地台包括: -實際層發送器,用於接收資料、將該接收到 化成複數個封包且每一該等封包皆具有一特碼科格式 調變、傳輸該等封包、&因應未能接收到一給定貝料 相對應認可訊息而再次傳輸封包; 匕之一 一認可訊息接收器,用於接收該相對應之認可訊肩. -適應性調變及編碼控制器,用於收集再次傳輪^ 使用該收集之統計來調整該特殊編碼/資料調變;、、死叶且 一實際層接收器,用於解調接收到之封包; 一組合器/解碼器,用於緩衝、解碼及偵測封包錯誤. -認::息產生器,用於當一封包具有一可接受錯誤率 時’產生邊封包之一認可訊息。 2.如申請專利範圍第i項之基地台,其中該特殊編蝎/ 料調變係前向錯誤修正(F £ c)。 、 3·如申請專利範圍第2項之基地台,其中該等封包係使用 一正交分頻多重存取(〇FDMA)空氣介面來傳輸,且該編 碼/資料調變調整係在一〇FDMA集合中除了選擇的無效 通道以外處執行。 4 ·如申叫專利範圍第1項之基地台,其中該等封包係使用 具有一頻域等化之一單一載波(% —FDE)空氣介面來傳輸。 5 ·如γ申睛專利範圍第1項之基地台,藉此,該基地台係使 用刀馬夕重存取(CDMA)空氣介面,且其中該等認可訊息 係在一快速反饋通道上傳輸。556422 六、申請專利範圍 6. 如申請專利範圍第1項之基地台,藉此,該認可訊息 產生器係當任何封包具有一不可接受錯誤率時傳輸一否 定認可訊息。 7. 一種由一基地台運用之實際層自動要求重複裝置,其 包括: 一發送器,其具有: 一接收裝置,用於接收資料; 一格式化裝置,將該接收到之資料格式化成複數個封包 以用於傳輸,其中每一該等封包皆具有一特殊編碼/資料 調變;一傳輸裝置,用於傳輸該等封包; 一再次傳輸裝置,當未接收到一封包之一認可訊息時, 再次傳輸該封包; 一收集裝置,用於收集再次傳輸之統計;及 一調整裝置,使用該收集之再次傳輸統計來調整每一該 特殊資料調變;以及 一接收器,其具有: 一接收裝置,用於接收該等封包; 一解碼及錯誤檢查裝置,用於對每一該等接收到之封包 解碼且檢查錯誤;及一產生裝置,倘若該接收到之封包具有一可接受之錯誤 率,則在該實際層處產生一認可訊息。 8. 如申請專利範圍第7項之裝置,其中該特殊編碼/資料 調變係前向錯誤修正(F E C )。第16頁 556422 六、申請專利範圍 9. 如申請專利範圍第7項之裝置,其中該等封包係使用 一正交分頻多重存取(OFDMA)空氣介面來傳輸,且該FEC 編碼/資料調變調整係在一OF DM A集合中除了選擇的無效 分支通道以外處執行。 10. 如申請專利範圍第7項之裝置,其中該等封包係使用 具有一頻域等化之一單一載波(SC-FDE)空氣介面來傳 輸。 11. 如申請專利範圍第7項之裝置,其中該等認可訊息係 使用一分碼多重存取(CDMA)空氣介面且在一快速反饋通 道上傳輸。 12. 如申請專利範圍第7項之裝置,藉此,該產生裝置係 當一封包具有一不可接受之錯誤率時產生一否定認可訊 息。 13. 一種用於支持寬頻無線通訊的基地台,其包括: 一順序器,具有用於自一通訊網路接收資料區塊且依序 地傳遞封包至η個發送器的一佇列; η個發送器,用於經由一資料通道來傳輸該等封包; η個接收器,用於經由該資料通道接收返回封包;及 η個拼合ARQ解碼器,每一該等解碼器皆耦合該η個接收器 其中之一; 藉此,該η個拼合ARQ解碼器具有一反饋通道,以當已接 收到具有一可接受錯誤率之一封包時傳輸一認可訊息, 且將具有一可接受錯誤率之封包釋放。 14. 如申請專利範圍第1 3項之基地台,其中每一該η個信第17頁 556422 六、申請專利範圍 號發运器皆將業已發送之一封包暫時地儲存於一緩衝記憶 體中;藉此,當已在該η個接收器其中之一處接收到該儲 存封包之一認可訊息信號時,該η個發送器將清除該儲存 之封包,以準備接收另一區塊。 15·如申請專利範圍第13項之基地台,其中每一該η個信 號發送器皆將業已發送之一封包暫時地儲存於一緩衝記憶 體中;藉此,當未在該η個接收器其中之一處接收到該儲μ f封包之一認可訊息信號時,該η個發送器將再次傳輸暫 時儲存於其緩衝記憶體中之該封包。 16.如申請專利範圍第13項之基地台,其中倘若在一最大 :欠^ Ϊ傳輸後仍未接收到一認可訊息,則每-該η個發 运裔將4除其緩衝記憶體。 擅!I中凊專利範圍第16項之基地台,其中該最大次數再 一人傳輸係由一操作者定義之介於1至8範圍中的整數。 tn 3圍第13項之基地台,其中每-該η個接 於人傳輸封包與-原始傳輸封包組合,以有助 :可ΙΠΐϊϊ圍第?項之基地台,其中未能接收到-封包,^ 7 =始—發送器係藉由運用—編碼技術來編碼該 用者。/、中5亥、.扁碼技術係不同於該封包一原始傳輸中所運 2υΠΐ!Ι範圍第13項之基地台’其中每-該n個發 輸if輪編碼,且每一該η解碼器係運用一原始傳 ’J 〇 _人專輪之編碼的組合,以有助於錯誤修正。第18頁 556422
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