TWI388150B - 適應偏移頻道品質指示器以維持合意區塊錯誤率之無線通信方法及裝置 - Google Patents

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Description

適應偏移頻道品質指示器以維持合意區塊錯誤率之無線通信方法及裝置
本發明係有關無線通信系統，更特別是，本發明係有關包含基地台及無線傳送/接收單元(WTRU)之無線通信系統中之適應偏移頻道品質指示符(CQIs)。
適應編碼及調變(ACM)係為提供上鏈(UL)及下鏈(DL)通信鏈路適應之有效技術。適應編碼及調變通常藉由無線傳送/接收單元及/或基地台中之接收器及傳送器一起運作之演算來達成。接收器可藉由測量來自傳送器之一個或更多傳送之信號干擾比(SIR)來估測頻道品質。
各頻道品質指示符可對應如編碼速率及調變類型之無線資源特定配置。各信號干擾比被測量之後，頻道品質指示符係被計算。例如，信號干擾比可被與信號干擾比－頻道品質指示符配對表及產生最佳效能之頻道品質指示符值做比較，例如區塊錯誤率(BLER)或產出型式係被選擇。此通常被執行於接收器處且被傳回至傳送器。傳送器接著選擇較被接收頻道品質指示符值所指示者不積極之無線配置。另外不被集結胞元中，傳送器僅使用與頻道品質指示符值所指示頻道品質相符之配置。
雖然維持適當鏈結適應參數(如編碼速率，調變類型，編碼數及功率控制)係為最佳化無線鏈結產出已知，但仍有傳送器所選擇參數將與頻道品質不同步的例子。本質上，傳送器所選擇參數並不對應被判斷最佳化產出之頻道品質指示符。例如，此例可產生於當下一個被傳送封包可用資料不足，排程器決定分享另外所需資源或順應測試期間時。
另一問題係頻道品質估測可能較無線資源可用組更量化許多，因此頻道品質指示符及無線資源配置間之一對一映射係被假設喪失。此於第三代夥伴計劃(3GPP)系統中特別為真。
當傳送器偶而使用較來自接收器之頻道品質指示符報告所指示者更保守配置時，該問題可藉由考慮適應偏移演算行為來說明。當較保守配置被使用時，較不常發生錯誤且適應演算將適應要求資源較積極配置來維持目標區塊錯誤率。當傳送器回到預期反應頻道品質指示符之正常操作時，偏移將被適應錯誤值，而許多封包將等到該演算再收斂時才會漏失。
本發明係有關適應偏移被用來設定無線通信系統中之傳送器及接收器間之通信配置之頻道品質指示符之無線通信方法及裝置。該裝置可為包含接收器及傳送器，無線傳送/接收單元，基地台及/或積體電路(IC)之無線通信系統。
無線通信系統中，接收器可傳送頻道品質指示符及認可(ACK)/否定(NACK)至傳送器。認可/否定訊息係分別指示被傳送資料封包中之錯誤不存在或出現。頻道品質指示符係被導出自信號干擾比及認可/否定訊息。傳送器係以被傳送自接收器之認可/否定訊息為基礎來計算該被傳送資料封包之區塊錯誤率。傳送器可比較該被傳送資料封包之區塊錯誤率及目標區塊錯誤率，並以該比較來偏移該頻道品質指示符以達成目標區塊錯誤率。
此後，“無線傳送/接收單元”名詞係包含但不限於使用者設備(UE)，行動台，固定或行動用戶單元，呼叫器，或可操作於無線環境中之任何其他類型元件。
此後，當被稱為“基地台”名詞者係包含但不限於B節點，位址控制器，存取點或無線環境中之任何其他接介裝置。
本發明可大致應用至分時雙工(TDD)，分頻雙工(FDD)，分時－同步分碼多重存取(TD－SCDMA)，及分碼多重存取2000(CDMA2000)情境之第三代夥伴計劃標準所有模式，但亦可應用至其他情境。
本發明特性可被併入積體電路或被配置於包含複數互連組件之電路中。
第1圖係為依據本發明可執行適應頻道品質指示符偏移之無線通信系統10方塊圖。系統10可執行基地台200及無線傳送/接收單元100間之通信適應頻道品質指示符偏移。本發明將參考執行頻道品質指示符偏移之基地台200來說明，但熟練技術人士應了解其亦可被執行於無線傳送/接收單元。
參考第1圖，無線傳送/接收單元100係包含信號干擾比估測器20，信號干擾比對頻道品質指示符映射單元30，週期冗餘檢查(CRC)錯誤偵測器70及接收器80。信號干擾比估測器20可以該被接收資料封包為基礎來估測參考頻道之信號干擾比。被計算信號干擾比係藉由信號干擾比對頻道品質指示符映射單元30映射來產生頻道品質指示符值。被產生頻道品質指示符值係以固定信號干擾比對頻道品質指示符配對表為基礎被選擇產生如區塊錯誤率或產出型式之最佳效能。週期冗餘檢查錯誤偵測器70可使用週期冗餘檢查偵測被接收資料封包中之任何錯誤，並依據錯誤不存在或出現而產生適當認可或否定信號。認可係指示錯誤不存在，而否定係指示資料封包中之錯誤出現。
仍然參考第1圖，基地台200係包含一加法器210，一頻道品質指示符對傳輸格式(TF)映射單元220，一傳送器230，一適應修正項產生器250，一迴路控制器260及一偏移決定單元270。
適應修正項產生器250係包含一認可/否定單元251，一轉換器252，一濾波器253，一目標區塊錯誤率單元254，一加總器255，一比例積分微分(PID)控制器256。
被傳送至無線傳送/接收單元100中之接收器80之資料封包錯誤發生係以被傳送自無線傳送/接收單元100之認可/否定訊息為基礎藉由認可/否定單元251來識別。轉換器252可映射認可/否定訊息(導出自分別計算週期冗餘檢查為“0s”及“1s”)並計算目前頻道之區塊錯誤率。此信號係藉加藉由濾波器253濾波。然而，應了解並不需要濾波器253。濾波器253之頻寬係提供一機構於偏移項響應性及偏移項平滑性之間置換。具有慢衰減指數脈衝響應之簡單有限脈衝響應(IIR)可被使用，但其他濾波器亦可被使用。
目標區塊錯誤率單元254可產生目標區塊錯誤率來達成如最大化產出之合意效能。因為頻道品質指示符值單獨並不能確保合意效能，目標區塊錯誤率值係被當作參考來最大化資料產出。維持接近目標區塊錯誤率之區塊錯誤率目的係最佳化無線資源使用及系統之資料產出。目標區塊錯誤率值可為靜態設定或操作者決定半設定(也就是其可改變但不被預期快速改變)。例如，目標區塊錯誤率通常可針對車輛速度頻道被設定較高，使混合自動重複要求(HARQ)組合可達成再傳送時間分集增益。雖然無線傳送/接收單元100所執行之估測通常更精確，但車輛速度估測可被執行於無線傳送/接收單元100或基地台200處。目標區塊錯誤率可以頻道型修正項產生器40之輸出為基礎來設定。這些增益可因更積極第一傳送傳輸格式而大於漏失。
濾波器253所濾波之目標區塊錯誤率係藉由加總器255被與目標區塊錯誤率值比較，來產生以區塊錯誤率型式表示無線傳送/接收單元100目前效能與無線傳送/接收單元100目標效能之偏移。
比例積分微分控制器256可產生適應偏移信號257。比例積分微分控制器256亦可包含較高順序線性或非線性元件。應注意，比例(P)控制器，或比例積分(PI)或微分(I)控制器可取代比例積分微分控制器256被使用。
比例積分微分控制器256所產生之適應偏移信號257，迴路控制器260所產生之平衡值信號280均被輸入偏移決 定單元270。偏移決定單元270輸出頻道品質指示符偏移信號284至加法器210。被傳送至基地台200之頻道品質指示符值不被預期使用之事件中，偏移決定單元270可提供使用一個或更多預設偏移項282之裝置(如一個或更多工廠或操作者設定/調諧參數)。加法器210可以適應偏移信號257為基礎提供偏移頻道品質指示符值286來達成目標區塊錯誤率。
偏移頻道品質指示符值286係藉由頻道品質指示符對傳輸格式映射單元220被轉換為傳輸格式225。傳輸格式225係為無線資源值，並包含一區塊大小，一調變類型，一編碼速率及一傳輸功率。傳送器230接著依據傳輸格式225傳送資料封包至無線傳送/接收單元100。傳送器230亦提供新資料指示符(NDI)235至迴路控制器260。新資料指示符係為被基地台200設定之旗幟，且經由高速同步化控制頻道(HS-SCCH)被傳送至無線傳送/接收單元100。
第2圖顯示無線通信系統15，其中該無線傳送/接收單元100亦使用信號干擾比偏移單元60及加總器32執行適應偏移。信號干擾比偏移單元60可藉由有效匹配被傳送調變格式及編碼速率至該頻道及接收器來產生可改良頻譜效率之信號干擾比偏移。
第3圖係為迴路控制器260之方塊圖例。迴路控制器260可經由保留信號276控制適應修正項產生器250之全部操作。基地台200處之區塊錯誤率操作可為有條件區塊錯誤率，其中該條件係為該傳輸為第一，或無條件之平均區塊錯誤率(第3圖所示之新資料指示符信號235出現或不存在所決定)。新資料指示符信號235係藉由解釋基地台200所產生及高速同步化控制頻道所運載之被傳送新資料指示符信號235來獲得。無論新資料何時被傳送，基地台均可產生兩狀態間之新資料指示符雙態觸變，因此不被直接使用。可替代是，若新資料指示符狀態因為其上次被用於給定混合自動重複要求而改變，則新資料指示符可藉由檢查來導出。無線傳送/接收單元100例中，新資料指示符亦必須被解碼自高速同步化控制頻道接收。
迴路控制器260可接收頻道品質指示符預期(CQIE)值240。頻道品質指示符預期值係為無線傳送/接收單元100預期可被用於給定封包之頻道品質指示符值。其為被報告頻道品質指示符之延遲版本。
迴路控制器260亦可接收產生傳輸格式(GTF)242及週期冗餘檢查244。產生傳輸格式係藉由基地台200決定當作部分排程演算。週期冗餘檢查244係被無線傳送/接收單元100計算作為傳輸區塊是否被錯誤接收之指示。
第4圖係為被放置於無線通信系統15之無線傳送/接收單元100內之適應信號干擾比偏移單元60詳細方塊圖。適應信號干擾比偏移單元60包含一頻道型修正項產生器40，一信號干擾比預測項產生器50，一適應修正項產生器250，一迴路控制器260，一偏移決定單元270及一加總器52。
如第4圖所示，包含適應修正項產生器250，迴路控制器260及偏移決定單元270之子系統可產生頻道品質指示符偏移信號284，其被輸入外部加總器32以偏移映射入頻道品質指示符之信號干擾比，使無線傳送/接收單元100達到區塊錯誤率為型式之目標效能。
頻道型修正項產生器40可提供附加修正項至加總器52之輸入以偏移信號干擾比估測。這些修正項包含延遲展頻修正(如正交性因子)41，Doppler展頻修正42其他修正項43(如無線傳送/接收單元100所引起之電池電壓相依漏失，其他頻道型修正或類似者)。因為信號干擾比單獨不能完整定義頻道品質，所以這些修正可改良系統效能。修正項可被用來調整信號干擾比偏移，目標區塊錯誤率，或兩者。
信號干擾比預測項產生器50係包含線性預測微分(也就是D/DT)或其他信號干擾比預測功能單元55及死區(dead zone)，提供預測項至加總器52之輸入以偏移信號干擾比估測之限幅或其他非線性元件57。
信號干擾比預測項產生器50亦可被用來藉由估測當基地台200傳送下一封包時，信號干擾比將為何來改善偏移。若頻道類型被識別如高速頻道，則開放迴路或前饋預測偏移項可被引進。藉由利用預測信號干擾比而非目前信號干擾比，頻道品質指示符報告係於被使用時更精確。在此所說明之適應偏移方法及裝置係與這些演算法相容。
頻道型修正項產生器40及信號干擾比預測項產生器50可被單獨使用或彼此結合，或與適應修正項產生器250結合來產生信號干擾比修正。當頻道型修正項產生器40所提供之修正項及信號干擾比預測項產生器50所提供之修正項均被提供至加總器52時，加總器52可輸出最終組合修正/預測項34至外部加總器32，其中修正/預測項34係被加總信號干擾比估測器20之輸出及頻道品質指示符偏移信號284來產生修正信號干擾比。
修正信號干擾比係藉由信號干擾比對頻道品質指示符映射單元30映射來產生頻道品質指示符值。頻道品質指示符值係以適當認可或否定被傳送至基地台200。基地台200接著可使用如先前說明之適應修正項產生器250，迴路控制器260及偏移決定單元270偏移被接收自無線傳送/接收單元100之頻道品質指示符值。結果，此實施例中，頻道品質指示符值偏移可被執行於無線傳送/接收單元100及基地台200中。
替代實施例中，類似適應信號干擾比偏移單元60之一單元亦可被併入基地台200，而不是適應修正項產生器250，其可執行頻道品質指示符預測而非信號干擾比預測。
第4圖係為迴路控制器260方塊圖例，其提供第2圖所示無線傳送/接收單元100及/或基地台200系統中之適應信號干擾比偏移全部控制。迴路控制器260包含一產生傳輸格式等效頻道品質指示符(ECQI)映射單元261，第一比較器262，第二比較器265，第三比較器267，第四比較器269，一平均濾波器263，一平衡項產生器264及一邏輯控制電路266。產生傳輸格式242(也就是TF)係藉由產生傳輸格式等效頻道品質指示符映射單元261映射以產生等效頻道品質指示符268。
等效頻道品質指示符268係對應與產生傳輸格式242相關之頻道品質。第一比較器262可比較等效頻道品質指示符268及頻道品質指示符預期值240間之差異及門檻(T1)。
平均濾波器263可產生與等效頻道品質指示符268間之差異等比之測量，並提供對第二比較器265及平衡項產生器264之測量。第二比較器265可比較長期平均及門檻(T2)。
控制器266可以第一及第二比較器262，265之個別輸出A，B及頻道品質指示符預期值240為基礎產生具有二進位值之“保留”信號276。若頻道品質指示符預期值240及等效頻道品質指示符268間之差異絕對值超過T1，或若頻道品質指示符預期值240及等效頻道品質指示符268間之差異絕對值長期平均超過T2，則控制器266可產生保留信號276。
頻道品質指示符預期值240亦可影響保留信號276之產生。若頻道品質指示符預期值240被比較器267決定小於或等於頻道品質指示符最小值(T3)，而否定係從無線傳送/接收單元100被傳送至基地台200中之認可/否定單元251，則控制器266可以比較器267之輸出C為基礎產生保留信號276。若頻道品質指示符預期值240被比較器269決定大於或等於頻道品質指示符最大值(T4)，而認可係從無線傳送/接收單元100被傳送至基地台200中之認可/否定單元251，則控制器266可以比較器269之輸出D為基礎產生保留信號276。
當頻道品質指示符預期值240介於T3及T4之間時，保留信號276不被產生，而當新資料指示符為真時，比較器262及265所執行之門檻測試不為真。平衡項產生器264可接收與頻道品質指示符預期值240及等效頻道品質指示符268間之差異等比之測量並產生“平衡值”信號280。平衡值信號280可被偏移決定單元270用來形成適應偏移信號257及預定(也就是工廠中或操作者)預設偏移項282之加權平均。
迴路控制器260所產生之保留信號276係藉由保持濾波器253及比例積分微分控制器256不被更新來暫停適應修正項產生器250之操作。因此，偏移決定單元270僅產生預設偏移項282。
偏移決定單元270可接收偏移值，其包含來自適應修正項產生器250具有AB值之適應偏移257及具有DBT值之預設偏移282。偏移決定單元270可接收來自迴路控制器260具有BAL值之平衡信號280，並依據方程式(1)輸出具有BIAS值之頻道品質指示符偏移信號284：BIAS：BAL×DBT＋(1－BAL)×AB 方程式(1)
如上述，被傳送自無線傳送/接收單元100之頻道品質指示符係以修正偏移(BIAS)為基礎經由加總器210被偏移。第三代夥伴計劃中之頻道品質指示符將以整數但有些任意步驟相隔0－30。傳輸格式225並非一數字而是一組參數，如{封包大小，編碼數，調變類型，傳送功率}。
第5圖係為依據本發明包含使用頻道品質指示符偏移來管理無線傳送/接收單元100及基地台200間之通信之方法步驟之處理500流程圖。無線傳送/接收單元100中之接收器可接收來自基地台之資料封包(步驟510)。無線傳送/接收單元100可估測被接收資料封包之信號干擾比(步驟520)，並映射該信號干擾比至信號干擾比對頻道品質指示符映射單元30(步驟530)。如在此之前所解釋者，若無線傳送/接收單元100被實施如第2圖之替代實施例，則信號干擾比係於被映射入頻道品質指示符之前(選擇步驟535)被偏向(選擇步驟525)。當接收資料封包時，無線傳送/接收單元100可檢查封包是否有錯誤出現，並適當傳送認可或否定及頻道品質指示符至基地台(步驟540)。
基地台可偏移被接收自無線傳送/接收單元100之頻道品質指示符來達成目標區塊錯誤率(步驟550)。適應修正項產生器250可接收認可或否定並計算資料封包之區塊錯誤率。被用來決定區塊錯誤率之封包數可為一個或更多封包且藉由濾波器253來決定。適應修正項產生器250接著比較資料封包之區塊錯誤率及目標區塊錯誤率並產生適應偏移信號257。適應偏移257及預設偏移282係被結合於偏移決定單元270中，依據迴路控制器260控制來產生頻道品質指示符偏移信號284。
基地台200接著經由頻道品質指示符對傳輸格式映射單元220映射頻道品質指示符及頻道品質指示符偏移信號進入傳輸格式(步驟560)。資料封包接著依據傳輸格式被傳送(步驟570)。藉由重複執行以上處理，被傳送之目標區塊錯誤率可被獲得。
雖然本發明已以各種實施例做說明，但熟練技術人士將了解被描述於以下申請專利範圍中位於本發明範疇內之其他變異。再者，雖然本發明之特性及元件被以特定組合說明於較佳實施例中，但各特性及元件可被單獨使用(不需較佳實施例之其他特性及元件)，或有或無本發明其他特性及元件之各種組合中。
雖然本發明特定實施例已參考較佳實施例被特別顯示及說明，但熟練技術人士應了解，只要不背離上述本發明範疇，均可作各種型式及細節之改變。
10、15．．．無線通信系統
262．．．第一比較器
264．．．邏輯控制電路
265．．．第二比較器
267．．．第三比較器
269．．．第四比較器
286．．．偏移頻道品質指示符值
276．．．“保留”信號
A、B、C、D．．．輸出
BLER．．．區塊錯誤率
ACK/NACK．．．認可/否定訊息
CRC．．．週期冗餘檢查
CQIE．．．頻道品質指示符預期
CQI．．．頻道品質指示符
GTF．．．產生傳輸格式
NDI．．．新資料指示符
PID．．．比例積分微分
SIR．．．信號干擾比
WTRU．．．無線傳送/接收單元
TF．．．傳輸格式
第1圖係為依據本發明可執行適應頻道品質指示符偏移之包含無線傳送/接收單元及基地台之無線通信系統方塊圖；第2圖係為依據本發明之無線通信系統方塊圖，其中該無線傳送/接收單元係包含適應信號干擾比偏移單元；第3圖係為依據本發明被用於第1及2圖之系統中以控制適應頻道品質指示符偏移之迴路控制器方塊圖例；第4圖係為被用於第2圖系統中之適應信號干擾比偏移單元詳細方塊圖；及第5圖係為依據本發明使用頻道品質指示符偏移來管理通信之方法步驟之處理流程圖。
15．．．無線通信系統
286．．．偏移頻道品質指示符值
ACK/NACK．．．認可/否定訊息
BLER．．．區塊錯誤率
CRC．．．週期冗餘檢查
CQI．．．頻道品質指示符
CQIE．．．頻道品質指示符預期
GTF．．．產生傳輸格式 NDI．．．新資料指示符
PID．．．比例積分微分
SIR．．．信號干擾比
TF．．．傳輸格式
WTRU．．．無線傳送/接收單元

Claims (8)

  1. 一種無線傳輸/接收單元，包括：一接收器，用於接收資料封包；一週期冗餘檢查(CRC)錯誤偵測器，被配置以偵測該資料封包中的一錯誤，並產生用來分別指示一接收資料封包中錯誤不存在及錯誤出現的認可(ACK)/否定(NACK)訊息；一信號干擾比(SIR)估測器，被配置以估測一信號干擾比估測；一適應信號干擾比偏移單元，被配置以在所接收的資料封包中基於一錯誤狀態而產生一經調整的信號干擾比估測；以及一信號干擾比對頻道品質指示符(CQI)映射單元，被配置以映射該經調整的信號干擾比估測至一頻道品質指示符(CQI)。
  2. 如申請專利範圍第1項的無線傳輸/接收單元，其中該適應信號干擾比偏移單元包括：一適應修正項產生器，用於以該認可/否定訊息為基礎而產生一適應偏移項；以及一偏移決定單元，被配置以基於該適應偏移項而產生一頻道品質指示符偏移信號，其中該頻道品質指示符偏移信號用以調整該信號干擾比估測。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的無線傳輸/接收單元，其中該適應信號干擾比偏移單元包括：一頻道型修正項產生器，被配置以產生一頻道型修正 項，其中該信號干擾比估測係基於該頻道型修正項而被調整。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的無線傳輸/接收單元，其中該適應信號干擾比偏移單元包括：一信號干擾比預測項產生器，被配置以產生一信號干擾比預測項，其中該信號干擾比估測係基於該信號干擾比預測項而被調整。
  5. 一種積體電路(IC)，包括：一接收器，用於接收資料封包；一週期冗餘檢查(CRC)錯誤偵測器，被配置以偵測該資料封包中的一錯誤，並產生用來分別指示一接收資料封包中錯誤不存在及錯誤出現的認可(ACK)/否定(NACK)訊息；一信號干擾比(SIR)估測器，被配置以估測一信號干擾比估測；一適應信號干擾比偏移單元，被配置以在所接收的資料封包中基於一錯誤狀態而產生一經調整的信號干擾比估測；以及一信號干擾比對頻道品質指示符(CQI)映射單元，被配置以映射該經調整的信號干擾比估測至一頻道品質指示符(CQI)。
  6. 如申請專利範圍第5項的積體電路，其中該適應信號干擾比偏移單元包括：一適應修正項產生器，用於以該認可/否定訊息為基礎而產生一適應偏移項；以及一偏移決定單元，被配置以基於該適應偏移項而產生一 頻道品質指示符偏移信號，其中該頻道品質指示符偏移信號用以調整該信號干擾比估測。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的積體電路，其中該適應信號干擾比偏移單元包括：一頻道型修正項產生器，被配置以產生一頻道型修正項，其中該信號干擾比估測係基於該頻道型修正項而被調整。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的積體電路，其中該適應信號干擾比偏移單元包括：一信號干擾比預測項產生器，被配置以產生一信號干擾比預測項，其中該信號干擾比估測係基於該信號干擾比預測項而被調整。
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