TWI269543B - Method for physical layer automatic repeat request for a subscriber unit - Google Patents

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TWI269543B TW092127559A TW92127559A TWI269543B TW I269543 B TWI269543 B TW I269543B TW 092127559 A TW092127559 A TW 092127559A TW 92127559 A TW92127559 A TW 92127559A TW I269543 B TWI269543 B TW I269543B
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Description

1269543 九、發明說明： 〔發明所屬之技術領域〕 本發明係關於無線通信系統。尤指一種藉由使用實體層 (physical layer ; PHY)自動重複要求(automatic repeat request; ARQ) 方法而對此系統修正之方法。 〔先前技術〕 所提出之使用單一載波頻域等化(single carrier-frequency domain equalization; SC-FDE)或正交分頻多重（orthogonal frequency division multiplex ; OFDM)之寬頻固定無線存取 (broadband fixed wireless access ;BFWA)期望使用高速向下連結封 包存取應用(high speed downlink packet access ; HSDPA)。此應用將 於高速發送向下連結封包資料。於BFWA中，一建築或一群建築 被以有線或無線的方式連接，並且被視為一單一用戶位置。此種 需要大頻寬之單一端點多重端使用者之系統的之資料要求非常 高。 目前所提出之系統使用第二層自動重複要求系統(ARQ)。無法 成功地被發送至用戶之資料區塊被緩衝而由第二層重新發送。儲 存於第二層之資料區塊通常很大，為高的訊號對雜訊比(signal t() noise ratio ;SNR)接收而被發送，以低的區塊誤差比被接收(bl〇ek error rate ; BLER)，且不常被重新發送。此外，第二層ARq發出传 號通常較慢而需大緩衝器以及長的重新發送期間。 " 因此，我們希望在第二層ARQ系統之外有其它的選擇。 〔内容〕 1269543 種實體自動要求重複系統包括一蘇、、〜 發送器之實體層發送||接收:# 广㈣及—接收器。在 特定編碼/資料調變之封包t >級之貢料格式化成具有 送封包以及回應未接收===，用以發 包。在發送財之-、_ /封包之相對回應而重新發送封 用所收i二竹；=調變及編碼控制11收集發送統計並使 頻道混合柳峨咖1 封包誤差。此刪包括;測 ==3可接受之誤差比。此魏器包括用 以傳遞可被接受之封包至較高層。 〔實施方式〕 第1A圖及第1B圖分別表示一向下連結實體 結實體ARQ20。 向下連結貫體ARQ 1〇包括一基地台12用以接收來自網路14 所提供之較高層ARQ發送器14a之封包。來自較高層ARQ發送器 14a之封包被輸入基地台12中之實體層ARQ發送器12&。此實體層 ARQ發送器12a以一前向誤差校正碼(f〇rward err〇r c〇rrecting code;FEC)，附加誤差檢查序列(err〇r check sequences ; ECS)對此資 料編碼，受適應性調變及編碼(AMC)控制器12c指示調變此資料， 使用例如二相位變換鍵控(binary phase shift keying ; BPSK)，正交 相位變換鍵控(quadrature phase shift keying; QPSK)或m正交振幅 調變(m_ary quadrature amplitude modulation ;亦即，16_QAM或 64-QAM) 〇此外，對於正交分頻多重存取(orth〇g〇nai freqUenCy division multiplex access ; OFDMA)而言，AMC控制器 12c可以改變 用以承載封包資料的子頻道。此實體層ARQ發送器12a經過開關， 1269543 循環斋或雙工器12d以及天線13而發送封包至用戶單元16。實體層 ARQ發送器12a也暫時儲存重新發送用之訊息，如果需要的話，於 被合併於實體層ARQ發送器12a中之緩衝記憶體中。 用戶単元16之天線15接收此封包。此封包經由開關，循環器 或雙工器16b被輸入實體層ARQ接收器16a。在實體層ARQ接收器 16a，此封包被FEC解碼並使用ECS檢查誤差。實體層ARq接收器 16a隨後控制確認發送器16c以便確認(ACK)具有可接受誤差比之 封包的接收，或藉由，較佳者，扣留一確認訊號或發送一負確認 (NAK)而要求重新發送。 ACK由ACK發送器16c經由開關16b及天線15傳送至基地台 12。此ACK經由空氣介面4被傳送至基地台12之天線13。被接收之 ACK由基地台内之確認接收器i2b處理。此ACK接收器12b發送此 ACK/NCKs至適應性調變及編碼(AMC)控制器12c以及實體層 ARQ發送器12a。AMC控制器12c使用所接收之ACKs之統計分析相 對於用戶早元16之頻道品質’並且可以改變訊息之後續發送之fec 編碼及調變技術，如將被描述的更多細節。如果用戶單元16確認 封包的接收’在基地台12之此ACK的接收促使暫時被儲存於緩衝 記憶體中之原始封包在下一封包的準備中被清除。 如果沒有ACK被接收或接收到一NAK，此實體層ARQ發送器 12a重新發送該原始訊息或有選擇性地修改給用戶16之原始訊 息。在用戶單元16中，此重新發送被與原始發送結合，如果可以 的話。此技術藉由使用資料冗餘或選擇的重複結合而有利於正確 訊息的接收。具有可被接受之誤差比之封包被發送至較高層16d以 進行更一步的處理。此可被接受之被接收封包以此資料被提供給 基地台中之實體層ARQ發送器12a之相同的資料次序(亦即，依序 1269543 發送(in-Sequence))被發送至較高層16d。此重新發送之 限制於-操作者定義之整數值，例如範則至8的整數 ^ 息處理時間 送之最大錄被f試之後，_記,_被清除’崎讓下一封^ 使用。在實㈣使則、封包解碼—確認輯可降低發送延遲及= 因為PHYARQ發生在實體層’特定頻道之重新發送所發生 次數，重新發送的統計，係頻道品質之良好測量。使用重^ 統計此AMC控制器12c可以改變此頻道之調變及編碼方法，如幻 圖所示。此外’餘魏統計也可以與其㈣聽(iink)品質 結合’例如位元誤差比⑽咖r rates ;職)及區塊等差比 (BLERs) ’藉纟AMC控制器仏以測量頻道品質並 變調變及編碼方式。 6而要改 為說明SC-FDE，特定頻道之重新發送發生被測量以產生重新 發送統計，（60)。使用此重新發送統計來決定是否改變調變方式， (62),如果重新發送過多，則使用較強的編碼及調變方式，， 通常在降低的資料發送速率。此AMC控繼❿可以增加擴展因子 並，用較多碼以發送此封包#料。另—種方式或此外，此amc控 制器可以從高資料處理量調變方式轉換至較低的資料處理量方 式，例如從64_QAM至16-QAM或QPSK。如果重新發送的速率低， 則做出至較高容量調變方式的轉換，例如從_^至i6哪〇施或 64_ary>QAM ’㈣。此枚最好使肖鱗發料或其它從接收器 發出信號之鏈結品質騎，如廳或BLER，（62)。此決定的限制 最好由系統操作者為之。 OTOMA㊉言’重新發送的發生被用以監視每—次頻道之頻 道品質。h果重新發送率或特定次頻道之重新發送率/鏈結品質指 1269543 示杈差之品質，該次頻道可能有選擇性地從〇FDM頻道組中被設 定無效’（64)，以防止某些未來週期中對此種不良品質次頻道的使 ^。如^重新發送率或特定次親之重新發送率/鏈結品f指示較 同之口口貝，先如被設定無效之次頻道可以被加回至〇FDM頻率 組，（66)。 使用重新發送的發生做為AMC的基礎提供對每一使用者之平 均頻道情況之調變及編碼方式的彈性。此外，此重新發送率對於 來自用戶單元16之測量誤差及報告延遲而言是不具影響的。 向上連結實體ARQ 20本質上類似向下連結實體ARQ i 〇，並包 含-用戶單元26 ’其巾來自較高層28之-較高層ARQ發送器28a之 封包被發送至貫體層ARQ發送器26a。此訊息經由開關26d，用戶 天線25及空氣介面4被發送至基地台天線。此AMC控制器，同樣 地’可以制-頻道之重新發送統計而改魏變及編碼方式。 實體層ARQ接收器22a，類似第1A圖之實體層ARQ接收器 16a ’決定此訊息是否财需要重新發送之可接受之誤差比。此確 認發送器報告狀態給用戶單元26，促使此實體層ARQ發送器施重 新發送或清除暫時儲存於實體層ARQ發送器施中之原始訊息，以 準備從較高層28接收下-訊息。被成功地接㈣封包被傳送至網 路24以做進一步處理。 雖然為簡化之故而沒有表示丨來，㈣統最好是被用於 BFWA系統巾之HSDPA應用，雖然其它的實施方式也可被使用。 BFWA系統可以使用分頻雙工或分時雙工sc_FD£^〇fdma。於 此種系統中’基地台及所有的用戶係位於固定的位置。此系統可 以包括-基地^及大數量_戶單元。每—用戶單元可以服務， 例如，-楝賴或複數相鄰賴内之數個使用者。這些應用一般 1269543 需要較大的頻寬，由於在一用戶單元位置中之大數目之終端使用 者。 在此種系統中之PHYARQ的展開對較高層而言是明顯的，例 如媒體存取控制器(MACs)。因此，PHY ARQ可與較高層ARQS結 合使用，例如第二層。於此情況中，此PHYARQ降低較高層ARqs 之重新發送費用。 第3圖說明PHYARQ 30之N頻道停止及等待架構。實體層ARq 發送功能38可被設置於基地台，用戶單元或依據是否使用向下連 結，向上連結或PHYARQs而定。資料區塊34a從網路而到達。此 網路區塊被放置於空氣介面43之資料頻道41之發送用之佇列34 α 頻道排序器36依據發送區塊資料至N個發送器。每一發 送為40_1至40-n FEC為區塊資料編碼並提供Η%以產生AMC調變 及貧料頻道41内之發送之封包。此FEC編碼/^^^資料為可能產生 的重新發送而被儲存於發送器4〇-1至4〇_n之一緩衝器。此外，控制 資訊從PHYARQ發送器38被傳送以使接收器之接收，解 調變及解碼同步。 每一接收器46-1至46-n於其相關之時槽内接收封心被接收之 封包被傳送至個別的混合ARQ解碼器5〇_ι至％_η，（5〇)。此混合 ARQ解碼H观定每—被接㈣包之縣比，例如臓細服。 如果此封包具有可被接受之誤差比，其被釋放至較高層以做進一 ^處理’並由ACK發送器54傳送一ACK。如果誤差比不能被接受 或桃未被接收’沒有ACK會被傳送或是傳送一匡。具有不可 被接文之#差比的封包在解碼㈣巾被_處理做為與—重新發 送之封包的可能結合。 使用加速碼(turbo code)結合封包之方法如下所述。如果接收 10 1269543 受之誤差比之加速編碼的封包，此封包被重新發送 ^於柄結合。包含相同f料之封包被不_編碼。為解碼 、ί匕貝枓，二封包被加速解碼器處理以回復原始資料。因為第 -封包具有不同的編碼，如軟符元_啊⑽於解碼中被對 =的點。使用具有不同編碼之二封包增加編碼多樣性及 樣性以改善整體舰。於另一方法中，此相同的信號被發送。此 =被接收封包使躲合符元之最Α比而獅合。獅合的 者被解碼。 * 每一接收态46-1至46-η之ACK於一快速回饋頻道(FFC)45中被 傳送。此快速_頻道45最好是-低輯頻道。對分時雙工系统 而^ ’此ACKs可於上游及下游發送之閒置週期中被傳送。此ffc 45取好S其它頻勒發送上之低速度，冑頻寬cdma頻道。此即^ CDMA碼及觀觀擇贿頻勒魏之預最小。為增加此一 FFC 45之容量’可以使用多重碼。 ACK接收器56偵測ACKs並對相對的發送器40-丨至你!!指示此 ACK是否被接收。如果此ACK未被接收，此封包被重新發送。此 被重新發送之封包可具有如AMC控制器12c, 2&所指示之不同的 調變及編碼方法。如果ACK被接收’發送器牝-丨至恥力從緩衝器中 清除先前的封包並接收下一發送封包。 發送為及接收器之數目N係基於不同的設計考量，例如頻道容 篁及ACK回應時間。對於前述之較佳系統最好使用2頻道架構，具 有偶數及奇數發送器及接收器。 較佳實施例之PHY ARQ技術與僅使用較高層ARQ之系統相 較之下，係提供7 db之訊號對雜訊(SNR)增益，此係藉由在較高區 塊誤差比(BLERs)(5-20%)操作並在第一層使用小於單獨實施的較 1269543 高層ARQ之區塊尺寸而發生。降低的SNR需求允許：藉由使用適 應性調變及編碼(AMC)技術切換至高階調變而增加容量；藉由使 用較低等級具有補償降低實施性能之PHY ARQ的RF(radio frequency)元件而有較低的用戶端設備（customer premise equipment; CPE)費用；增加擴展胞元(⑶扔半徑之向下連結範圍； 基地台(BS)中之降低的功率可以使胞元_胞元的干擾最小；以及使 用多重載波技術(multi_carrier technique)時可有增加的功率放大器 (power amplifier ; PA)回退(back_off) 〇 【圖式簡單說明】 第1A圖及第1B圖係向下連結及向上連結實體ARQs之簡要方塊 圖。 第2圖係使用適應性調變及編碼之重新發送統計之流程圖。 第3圖係表示多頻道停止及等待架構之方塊圖。 【元件符號說明】
PHY 實體層 I ARQ 自動重複要求 se_FDE 载波頻域等化 OFDM正交分頻多重 BFWA _固定無線存取 HSDPA w速向下連結封包存取 SNR 崎對雜訊比 12 1269543 BLER 區塊誤差比 ACK 確認 MACs 媒體存取控制器 NAK 負確認 FEC 前向誤差校正碼 ECS 誤差檢查序列 AMC 適應性調變及編碼 layer 1 第一層 layer 2 第二層 16d，28 較高層 10 向下連結實體ARQ 12 基地台 12a 實體層ARQ發送器 12b ， 26b ，56 ACK接收器 12c ， 26c AMC控制器 12d 循環器\雙工器\開關 13 ， 15 ， 25 天線 14，24 網路 4，43 空氣介面 14a 較高層ARQ發送器 16，26 用戶單元
13 1269543 16a，22a實體層ARQ接收器 16b 循環器\雙工器\開關
16c，22b ACK發送器 20 向上連結實體ARQ 26a 實體層ARQ發送器 26d 開關 28a 較高層ARQ發送器 30 PHY ARQ φ 38 實體層ARQ發送功能VPHYARQ發送器 34 佇列 34a 貧料區塊 36 N頻道排序器 41 資料頻道 40-1至40-n發送器 45 快速回饋頻道(FFC) · 46-1至46-n接收器 50 混合ARQ解碼器 54 ACK發送器 50-1至50-n 混合ARQ解碼器 14

Claims (1)

1269543 十、申請專利範圍·· 1. 一種於一通信系統中用以調整在該通信系統之—用戶單元 上之資料調變的方法，其中在該通信系統中傳輸係包含具有 一特定編碼與資料調變之資料封包，及可執行於資料調變中 之°周整，其中一用戶單元包含接收發送之資料之發送器，該 方法包含： 形成該被接收資料為發送用之封包格式，每一封包具 有一特定之編碼/資料調變型態； ¥ 發送該等封包； 監視接收封包已被接收之每一封包之一確認之一返 回頻道； 如果未接收到該封包之一確認，於該發送器重新發送 一封包； 收集重新發送統計；以及 使用該所收集之重新發送統計而調整每一特定編碼/鲁 資料°周雙’其中當該所收集之重新發送統計指示-低數量 重新發送時’選擇一較高容量編碼/資料調變方案以做為特 定編竭/資料調變，而當該所收集之重新發送統計指示一高 數量重新發送時，則選擇-較低容量編碼/f料調變方案以 做為特定編馬/資料調變。 種於通L系統中用以調整在該通信系統之一用戶單元 15 1269543 上之貧料調變的方法，其中在該通信系統中傳輸係包含具有 -特定編碼與資料調變之f料封包，及可執行於資料調變中 之調整’其中一用戶單元包含接收發送之格式化資料封包之 發达為，每-封包具有一特定編碼/資料調變，該方法包含： 對於每-被接收封包，於一被接收封包具有可接受之誤 差比時’在空氣介面之實體層產生並發送一正確認，其中當 該所收集之統計指示-低數量賴發送時，選擇—較高容量 編碼/資料調變方案以做為特定編碼/資料調變，而當該所收 集之重新發送統計指示一高數量重新發送時，則選擇一較低 容量編碼/資料調變方案以做為特定編碼/資料調變。 3.如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其包含使用一 刖向块差校正(forward error correction ; FEC)以達到編碼/資 料調變。 4·如申請專利範圍第3項所述之方法，其包含使用一正交分頻 多重存取(orthogonal frequency division multiplex access ; OFDMA)空氣介面以發送該封包，且除了於一〇FDMA組中 之次頻道之選擇性的無效外還要調整該FEC編碼/資料調 變。 5·如申凊專利範圍第1項或第2項所述之方法，其包含使用具 有頻域等化(frequency domain equalization ; SC-FDE)空氣介 面之一單一載波而發送該封包。 16 1269543 6·如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，更包含當具有 對應於一負確認之一不可接受錯誤比時，辨識一封包。 7·如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其包含使用快 速回饋頻道做為使用分碼多重存取(CDMA)空氣介面以發 送該封包之返回頻道。 8·如申請專利範圍第1項或第2項所述之方法，其包含使用發 运该封包之分碼多重存取(CDMA)空氣介面以發送 一正確 認於該快速回饋頻道上。 9.如申請專利酬第1項或第2項所述之方法，更包含當該封 包具有一不可接受錯誤比時，發送一負確認。
17 1269543 七、指定代表圖：第2圖 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：
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