TW556423B - Method for physical layer automatic repeat request for a base station - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) 本發明係有關於無線通訊系統。更明確地，本發明係有關 於一種運用一實際層（PHY)自動重複要求（ARQ)方案來對該 系統實施之修飾。 提出在使用一高速下鏈封包存取（HSDPA)應用時，利用單 :載波-頻域等化（SC_FDE)或正交分頻多重（0FDM)方法之 寬頻固定無線存取（BFWA)通訊系統。這種應用將以高速度 來，輸下鏈封包資料。在BFWA中，一建築物或整群建築ς 係藉無線式或有線式互相連接，且作為一單一 作。這種系統之資料量需求極大，使單一站多重 要大頻寬。 I而

1前提出之系統係運用一層2自動重複要求（ARQ)系統。美 =成功傳輸至用戶之封包將緩衝且自層2再次傳輸。儲存 你f 2中之資料區塊典型地較大、以高信號雜訊比（SNR) Μ ^輸、藉一低區塊錯誤率（BLER)接收、非經常性地再) 得輸。附加地，層2 ARQ之傳訊通常較為緩慢， ，，衝器及長的再次傳輸間隔。 而而要大 緣是’亟需具有除了層2 ARQ系統以外之變型。

:實際層自動要求重複系統包括一發送器及一 ==處之-實際層發送器係接收資料且將該接收到^ 送器包含“固通道’以傳輸該等封包及因 =未： 勺丨相對應一給定封包之一相對應認可訊息而再次傳圭 J於：發送器中之-適應性調變及編碼控制器係收集再:) 輪之統計且使用該收集到之統計來調整該特殊編碼/資

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,調’變。該接收器具有一實際層n 一通道接收器，以接收該 等封包。該接收器包含-n一通道拼合ARQ組合器/解碼器， 且該ARQ組合器/解碼器係用於組合封包傳輸、解碼封包及 偵測封包錯誤。該接收器包含—認可訊息發送器、，用於當 一封包具有一可接受錯誤率時，傳輸對於該封包之一试可 訊息。該接收器包含一同序列（in —sequence)輸送元件' 以將可接受之封包輸送至較高層。 第一a圖與第一b圖係分別顯示一下鏈實際A 〇盥一 下鏈貫際ARQ10包括自設於網路14中之較高層發送器丨“接 收封包的一基地台12。來自發送器14a之封包將施加至美 地台12中之ARQ發送器12a。爛發送器12a係藉一前向錯土誤 修正（FEC)編碼資料、附加錯誤檢查序列（ECS)、藉由 性調變及編碼（AMC)控制器12c導引且使用二元相^鍵μ (BPSK)、正交相移鍵（QPSK)、正交振幅調變（亦即 1 6 Q A Μ或6 4 - Q A Μ )來调變資料。附加地，對於正交分頻夕 重存取（OFDMA)，AMC控制器12a可改變用於運載封包資^ 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2a亦 時地將需要再次傳輸之信息儲存至包含於發送器丨2a中 一緩衝記憶體内。 ' 用戶單元16之天線15係接收封包。封包係經由開關、傳 器或雙工器16d而輸入至實際層ARQ接收器16a中。封包將

556423 五、發明說明（3) 在接收器16a中FEC解碼且使用ECS檢查錯誤。接收器16a接 著將控制認可訊息發送器16c，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1 2。ACK係藉由空氣介面1 4而發送至基地台1 2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丨2t 處理。A C K接收器1 2 b係將A C K / N A K輸送至適應性調變及編 碼（AMC)控制器1 2c以及發送器1 2a。AMC控制器1 2c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。倘若用戶單元丨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，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，則在用戶單元以處，再次傳輸 1與原始傳輸組合。藉由使用資料備援或選擇重複組合，

2 Π2有助於接收一正確信息。$有-可接受錯誤率 接、送至更高層16d，以實施更進一步處理。該可 = = 係：與提供至該基地台内發送器12a之資 ΐf至順序輸送至更高層1 6d(亦即同序列輸 ΐ 一使用人者二 之敫最大次數係限制於譬如介於1至8範圍中 ^ 田已嘗試最大次數之再次傳輸

第7頁 556423 五、發明說明（4) 後，將清除該緩衝記恃體以杩征+ ^ ^ 層處解碼使用小型封包使用。在該實際 及信息處理時間。 心了息，將可縮短傳輸延遲 由於PHY ARQ係發生於兮舍隊恳考 m ^ A ^ ^ a $ μ只際層處因此一特定通道發生 之再夂傳輸-人數、再次傳輸統計將可作 良好度量基準。使用該再次彳# ^ I ^ 拎辦吁、s $ + c z丹久傳輸統汁，AMC控制器1 2c將可 改艾4通道之调變及編碼方荦，-一 地，該再次傳輸統計可d 圖中所不。附加 錯誤率（BLER)蓉盆仙Z 言 塊錯誤率（BER)及區塊 …來測定該通道品質鍵^：Λ度否量Λ準，藉由道控制器 案。 、 j疋疋否品要變更調變及編碍方 為了闡明S C - F D E，可測詈私&於——、、 以產生再次傳輸統計、（6 〇X)關於η疋通道之再次傳輸’ 氺Μ #剎i ^ (60)。關於疋否變更調變方案之一 决朿係利用再次傳輸統計來實施 量，則利用通常使資料僂详4东睞μ 惝右再认傳輸過 你方索、f fi n A Up ^ k速率降低的一更強健編碼及調 Ic万累、（6 4 ) 〇 A M C控制3§ 1 9 p w极上加。 碼來僂逆m η 擴展因數且使用更多 ώ ϊ = ϊ田另—選擇或附加地。言霞控制器可 由一局資枓處理能力調變方案切換至一链 元QAM至16元QAM或QPSK。估若A 者吕如由64 私古々旦 倘右再次傳輸率較低，則切換至 乂 1合里之凋變方案，譬如由处^至16元〇龍或W元 Q A Μ、（ 6 6 ) 〇該決策較佳糾；在名， ΒΙ Μ算由$ 1 π » π 利用再次傳輸率及譬如BEK或 =Ϊ 2 之其他鏈結品質度量基準兩者、 (62)。忒決桌之限制係由系統操作者設定。 對於OFDMA，再次傳輸之發生係用於監測每一分支通道之 第8頁 556423 五、發明說明（5) 通道品質。倘若一特定分支通道之再次傳於圭七$ 率/鏈結品質指示出冉二:輪率或再次傳輸 擇使該分支通道Λ ::、貝則可在0FDM頻率集合中選 中使用這種不良：：之排除在某些未來時間週期 =/鏈結品質指示出高品質，則可將先前已：戈再一•人 刀支通道加回〇FDM頻率集合、（66)。 …之 生作為AMC基礎，將可提供每-使用者 ，方案、與平均通道狀況。附加地， =輸羊係對測置錯誤以及來自用戶單元16之報告延遲 ^鏈ARQ20本質上係相似於下鏈_〇且包括一用戶單元 Λ用/單元中’來自較高層28之一較高層ARQ發送 p' 子匕係傳送至實際層ARQ發送器26a。信息係經由 L :用戶？線25、及空氣介面24而傳輸至基地台天 " i C控制益26c可相同地藉使用一通道之再次傳輸統 計來改變調變及編碼方案。 相似於圖1a中接收器1 6a之實際層ARQ接收器22a係判定是 否具有一 y接受錯誤率而需要再次傳輸。認可訊息發送器 將j用戶單元26報告狀態，而使發送器26a再次傳輸、或 另一選擇為清除暫時儲存於發送器26a處之原始信息以準 備自較高層28接收次一信息。成功接收之封包將發送至網 路2 4以作進一步處理。 儘官為了簡化而未顯示出，但該系統較佳地係用於一BFWA 系統中之一hsdpa應用’然而亦可使用其他實施。該bfwa 556423

系統可使用分頻雙工或分時雙工sc —FDE 4〇FDMA。在這種 系統中’基地台及所有用戶皆位於固定位置中。該系統可 包括一基地台及眾多用戶單元。每一用戶單元可服務嬖如 在一建築物中或複數個相鄰建築物内之多個使用者。&些 應用將因一用戶單元站具有眾多終端使用者，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（MAC)等較高層穿透。結果。ρΗγ ARq可結合譬如層2等 較高層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。 曰 第三圖係用於一PHY ARQ30之一 N-通道停止及等待結構的 圖式。貫際層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。網路區塊係置於一件列 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 4 0-η。每一發送器40-1至40-η皆連結資料通道41中之一傳 輸序列。每一發送器40-1至4〇-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中傳輪。 該FEC編碼/ECS資料係儲存於發送器[至4〇-η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 556423 五、發明說明（7) =封包。該接收到之封包將發送至—“之拼合 :二卜1至50-n(50)。拼合ARQ解碼器5〇將 =的譬如BER或BLER等錯誤率。倘若該封 = Ϊί的錯誤率，則將釋放該封包至較高階層以作更進一步 2里:且一ACK將由ACK發送器54發送出。倘若 去接受或未接受到任何封包，則將 ’日°、、’、*、、、 可接受錯誤率之封包將緩衝於解石弓 處，而可能在後續中與一再次傳 ：於解碼 使用渦輪碼（turb〇 code)來組合封包之一方 -渦輪編碼封包具有-不可接受：：：：：：： ::專輸該封包資料以有助於編碼組合。“相同資= 馬…解碼該封包資料，將由該渦輪 =碼益處理兩封包’以復原原始資料。由於第二 =:編碼’因此其軟符號(soft symbol) 至解 碼方案中之不同點。使用具有不同編碼的兩封包將辦力二 碼區隔及傳輸區隔，以改善總BER。在另一方法中係曰許 才目同信號。兩接收到之封包係利用_最大 ^ 來組合。接著再解碼該組合信號。 捋唬、、且a ^二接收器仙-丨至“^之仏^系在一快速反饋 於-分時雙工系、统，可纟上游與下游傳冑 中發i^CK^FFC^較佳地係覆蓋其他同頻帶傳輸的= 度、南頻I分碼多重存取（CDMA)通道。選擇1?1?(： CDMA 、 調變，以使對其他同頻帶傳輸之干擾最小化。為了增大這

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種FFC45之容量，可使用多重碼。 ^iACKi^ H40-1 ^40-n 包。再倘若未接收到ACK ’則將再次傳輸封 再-人傳輸之封包可藉由AMC控制器12c、26c之指引而 ΐ抑/1 η不同的"周變及編碼方案。倘若已接收到ACK，則發 =:-1至40-n將自緩衝器中清除先前封包且接受一 封包以實施傳輪。 曼、只 ，^及接收器之數量_根據譬如通道容量及ACK因應時 ，專各種設計考慮為基礎。對於上述之較㈣統而言，較 地係利用一2-通道結構，且具有偶數與奇數 接收器。 把心命汉 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 換至局專級调變以增大容量，藉由使用較低階r F (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)中之下鍵功率以使蜂巢—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)。

556423 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訊號對雜訊比 ACK確認 NAK負確認 ECS誤差檢查序列 2，28 層 1〇，20，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 1 0向下連結ARQ 1 2基地台 1 2a ARQ傳輸器 1 2b，56 ACK接收器 12c，2 6c控制器I2d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 16a，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傳輪功傳輸器 34佇列 34a資料區塊 36 N頻道排序器 41資料頻道 40-1至40-η N傳輸器 45快速回饋頻道（FFC) 46-1至46-η接收器 50 ARQ解碼器

第13頁 556423 圖式簡單說明 54 ACK傳輸器 50-1至50-n混合ARQ解碼器 11__ 第14頁

Claims (1)

1. 556423 六、申請專利範圍 1在—一在;/地台處調整資料調變的方法，其包括· ^运益處接收資料以用於傳輸，· 括· ，該接收到之資料格式化成複數個封 母一該等封包皆具有—特殊型匕用於傳輸，其中 傳輸該等封包； 、 工、、扁碼/資料調變； 二測用於接收一認可訊息之一返回 示業已接收到某一該等封包； 、以〜可訊息係表 倘若未接收到一封包之一切、环却白 傳輸該封包； ι °心，則在該發送器處再次 收集再次傳輸之統計；及 y該收集之再次傳輸統計來調整每一該特殊編喝/資料 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中誃特接剂^ /資料調變係前向錯誤修正（FEC)。 /， I式之編碼 〜如申請專利範圍第2項之方法，#中 =分頻多重存取⑽嶋）空氣介面來傳輸，m— ^ ^ _〇FDMA t ^ 7 ^ #；^FEyvc 支通道以外處執行。 、谇的無效为 t 一如η專利範圍第1項之方法’其中該等封包係使用且 有-頻域等化之一單一載波(SC_FDE)空氣介面來。- 5.如申請專利範圍第丨項之方法，其中當該等封包= 一分碼多重存取（CDMA)空氣介面傳輪該 快速反饋通道。 乂 ^通道係一 6 ·如申請專利範圍第1項之方法，其尚包括

   第15頁 556423 六、申請專利範圍 因應接收到一否定認可訊息，而確認一封包具有一不可接 受之錯誤率。 7. 一種在一基地台處調整資料調變的方法，其包括： 將資料格式化成複數個封包，以在一無線空氣介面上傳 輸； 在該空氣介面上接收該等資料封包，其中每一該等封包皆 具有一特殊之編碼/資料調變；及 對於每一該等接收到之封包，當該接收到之封包具有一可 接受之錯誤率時，將在該空氣介面之實際層處產生且傳輸 一肯定認可訊息。 8. 如申請專利範圍第7項之方法，其中當該空氣介面係一 分碼多重存取（CDMA)時，該等肯定認可訊息將在一快速反 饋通道上傳輸。 9. 如申請專利範圍第7項之方法，其尚包括倘若該封包具 有一不可接受之錯誤率時，則傳輸一否定認可訊息。

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