TWI278192B - Method for physical layer automatic repeat request for a subscriber unit - Google Patents

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TWI278192B TW094127030A TW94127030A TWI278192B TW I278192 B TWI278192 B TW I278192B TW 094127030 A TW094127030 A TW 094127030A TW 94127030 A TW94127030 A TW 94127030A TW I278192 B TWI278192 B TW I278192B
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Description

1278192 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 鲁 domain equalization; SC-FDE)或正交分頻多重（orth〇g〇nal 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。 ' 义 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 (signalto noise rati〇 ;SNR)接收而被發送，以低的區塊誤差比被 接收(block error rate; BLER)，且不常被重新發送。此外，第二 層ARQ發出信號通常較慢而需大緩衝器以及長的重新發送期 間0 / 因此，我們希望在第二層ARQ系統之外有其它的選擇。 1278192 【發明内容】 -種實體自動要求重複系 ί有:定編碼，資料調變之封包。此實體層 =:化成 η個頻 重新:：ΓΓ及回應未接收到一預定封包:相對回應而 發送紐並^㈣封之—適應性調變及編碼控制器收集 ‘收二二所收集之統計調整該特定之編碼/資料調變。此 、妾收為包括1頻道混合ARQ結合器/解碼器，其結合封包發 ，’解，封包並侧封包誤差。此接收器包括—確認發送器， 1达母—封包之確認’如果封包具有可接受之誤差比。此接 收器包括-依序發送元件肋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ARQ 1〇及向上 連結實體ARQ20。 向下連結實體ARQ 10包括一基地台丨2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12a。此實 體層ARQ發送器12a以一前向誤差校正碼（forward error correcting 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 調變此貧料’使用例如一相位變換鍵控(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)。此外，對於正交分頻多重存取 1278192 (orthogonal 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，循環器或雙工器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。 用戶單元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 鲁收器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丨6c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^(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π。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 馨體層ARQ發送器12a。AMC控制器12c使用所接收之ACKs之統 計分析相對於用戶單元16之頻道品質，並且可以改變訊息之後 績發送之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 1278192 •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而有利 於正確訊息的減。具有可被接受之縣比之封包被^送至較 高層16d以進行更-步的處理。此可被接受之被接收封^以此 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，依序發送(in-SeqUence))被發送至較高層16d。此重新發 送之最大數目被關於-操作者定義之整數值，例如範圍^ 的整數。在錄發送之最大魏被t試之後，緩衝記憶體被清 除，以便讓下-封包使用。在實體層使用小封包解碼一確認訊 號可降低發送延遲及訊息處理時間。 因為PHYARQ發生在實體層，特定頻道之重新發送所發生 的次數’重新發送的統計，係頻道品質之良好測量。使用重新 發送統計此AMC控·12e可収變此頻道之及編碼方 如第^圖所示。此外’重新發送統計也可以與其它的鏈結_) 口口貝测里結合，例如位元誤差比(bit err〇r rates ; ber)及區塊誤 差比(BLERs) ’藉姐MC控制器仏以測量頻道品質並決定是否 需要改變調變及編碼方式。 為况明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)。使肢魏發魏計來紋是姐變調變方 式（62)。，如果重新發送過多，則使用較強的編碼及調變方式， (64) ’通常在降低的資料發送速率。此控制器❿可以增加 擴展因子並使用較多碼以發送此封包資料。另—種方式或此 L此AMf控制$可以從高資料處理變方式觀至較低的 貝料！理里方式’例如從64_QAM至16_QAM或QPSK。如果重 新兔达的料低，職&至較高容量機对哺換，例如從 1278192 ,'QPSK至Wary QAM或64卿qam，（66)。此蚊最好使用 發送率或其它從接收益發出信號之鏈結品質測量，如朗 BLER ’（62)。此蚊練姆好㈣補作者為之。 對OFDMA而言’重新發送的發生被用卩監控每一次頻道之 頻道品質。如果重新發送率或特定次頻道之重新發送率/鍵結品 質指不較差之品質’該次頻道可能有選擇性地從⑽m頻道板 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 頻道的使用。如果重新發送率或特定次頻道之重新發送率/鍵結 • 纟質指示較高之品質，先前被設定無效之次頻道可以被加回^ OFDM頻率組，（66)。 棚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 的° …曰 向上連結實體ARQ2〇本質上類似向下連結實體綱1〇，並 包3用戶單7026，其中來自較高層28之一較高層ARq發送器 28a之封包被發送至實體層ARQ發送器加。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。此就控 制器同樣地可以使用一頻道之重新發送統計而改變調變及 編碼方式。 實體層ARQ接收器22a ’類似第u圖之實體層arq接收器 16a ’決定此訊息是否具有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 26a重新發送或清除暫時儲存於實體層arq發送器施中之原始 1278192 δΤΙ息，以準備伙較而層28接收下一訊息。被成功地接收的封包 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出來，此系統最好是被用於 BFWA系統中之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_FDE戋 OFDMA。於此種系統中，基地台及所有的用戶係位於固定的位 置。此系統可以包括一基地台及大數量的用戶單元。每一用戶 單元可以服務，例如，一楝建築或複數相鄰建築内之數個使用 者。這些應用一般需要較大的頻寬，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PHY ARQ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，PHYARQ可與較高層 ARQs結合使用，例如第二層。於此情況中，此ρΗγ ARQ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 之仔列34。N頻道排序器36依據發送區塊資料至N個發送器4〇-1 至40_n。每一發送器秦1至4〇_nFEC為區塊資料編碼並提供ESC 以產生AMC調變及資料頻道41内之發送之封包。此FEC編碼 /ECS資料為可能產生的重新發送而被儲存於發送器40-1至40-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46_1至46-n之接收，解調變及解碼同步。 1278192 之封嫩封_收 ==心::=:: 以做進ϋ 有可被接受之誤差比，其被釋放至較高層 不里’並由ACK發送器54傳送—ack。如果誤差比 =被t域包未被魏，沒有ACK諸傳職是傳送一 理爾m=r糊倾賊
使用加速碼(她0 c〇de)結合封包之方法如下所述。如果接 t了有不被接又之#差比之加速編碼的封包，此封包被重新 t运以有助於編碼結合。包含相同資料之封包被不同地編碼。 為解碼此，包資料’二封包被加速解碼器處理朗復原始資 料口為第一封包具有不同的編碼，如軟符元(磁symb〇1)於解 碼中被對映到不同的點。使用具有不同編碼之二封包增加編碼 多樣性及魏乡樹纽改善整舰R。糾—方財，此相同 的信號被發送。此二被接收封包使用結合符元之最大比而被結 合。被結合的信號接著被解碼。 小。為增加此一FFC 45之容量，可以使用多重碼。 ACK接收态56偵測ACKs並對相對的發送器4〇_ 1至4〇_j^ 每-接收器46-1至46·η之ACK於-快速回綱娜叫45中 被傳送。錄速_頻道45最好是—低延_道。對分時雙工 系統而言’此ACKs可於上游及下游發送之職週射被傳送。 此FFC 45最好是其它頻道内發送上之低速度，高頻寬cdma頻 道。此FFC CDMA碼及調變被選擇以使頻道内發送之干擾最 1278192 示此ACK疋否被接收。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控制器丨2c，施所指示之 不同的調變及編碼方法。如果ACK被接收，發送器4(MS4〇_n 從緩衝器中清除先前的封包並接收下一發送封包。 發送器及接收器之數目!^係基於不同的設計考量，例如頻道 容量及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。 較佳貫施例之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 由使用適應性调、交及編碼(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iPHY ARq的 RF(mdio frequency)元件而有較低的用戶端設備（cust〇mer premise equipment; CPE)費用；增加擴展胞元(cell)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)。 【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八]^^^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。 12 1278192
【主要元件符號說明】 PHY 實體層 ARQ 自動重複要求 SC-FDE 單一載波頻域等化 OFDM 正交分頻多重 BFWA 寬頻固定無線存取 HSDPA 高速向下連結封包存取 SNR 訊號對雜訊比 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 13 1278192 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 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 38 實體層ARQ發送功能\PHYARQ發送器 34 佇列 34a 資料區塊 36 N頻道排序器 41 資料頻道 40-1至40-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 5〇_1至5〇-n混合ARq解碼器 14

Claims (1)

1278192
申請專利範圍： 種用以在-基地台調整資料調變的方:a 在一發送器從一較高層自動重要炎匕含： 用於發送； 置接收資料以 將該接收麵⑽心_ 特定編碼/資料調變型態;4 透過一實體層自動重複要求裝置： 發送該等封包； 針對各封包監控-㈣㈣蝴道 收該等封包已被接收的—確認； 、用於接 、、如縣接收到該封包的—確認，在該發送器重新 發迗一封包；以及 收集重新發送統計；以及 變 使用該收_新發送統計_各特定編碼/資料調 2. 如申請細聰1項所述的方法，其中刻 調變型態為前向誤差校正(FEC)。 切、扁馬/貝# 3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，复中 多重存取(⑽祖)空氣介面來發送該封包，且除^頻 姻道鱗雜皱外婦狀舰_ 4. 2請專利範圍第丨項所述的方法，其中是使用—具有一頻 域荨化(SC_FD啦齡面料1絲魏贿包。 15 1278192 5. (物柳修(找£替換頁 如申請專利麵第1項魏的方法， 二一一~2J 重存取(CDMA)空氣介面來發‘:使用—分碼多 速回麵道。 枝㈣封包時，該返回頻道為快 6· 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包含· 將一封包辨識為具有―不可接受錯誤比，以回應一負 確認的接收。 ，^ ^ ^ ^ 、 7. 一種用以在二基地台調整資料調變的方法，包含： 從一較高層自動重複要求裳置接收資料； 將該接收資料格式化為封包，用以於—無線空 上進行傳送； 使用-第-實體層自動重複要求裝置來發送該式 化封包；以及 八 透過-第二實體層自動重複要求裝置： 於該空氣介面上接收資料封包，各封包具有一特 定編碼/資料調變，· 、 “針對各接收封包，當一接收封包具有一可接受錯 块比時，在該空氣介_該實體層產生及發送—正 認。 8.如申請專利範圍第7項所述的方法，其中，巧八^ 時，是在快逮回“=== 9·如申請專利範圍第7項所述的方法，更包含： 當該封包具有—不可接受錯誤比時，發送一負確認。 16
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