專利名稱：用戶單元中物理層自動(dòng)重復(fù)要求方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于無(wú)線通信系統(tǒng)。尤指一種通過使用物理層(physical layer；PHY)自動(dòng)重復(fù)要求(automatic repeat request；ARQ)方法而對(duì)此系統(tǒng)修改的方法。
背景技術(shù)：
所提出的使用單一載波頻域均衡(single carrier-frequency domainequalization；SC-FDE)或正交頻分多址(orthogonal frequency divisionmultiplex；OFDM)的帶寬帶固定無(wú)線存取(broadband fixed wirelessaccess；BFWA)期望使用高速下行鏈路分組存取應(yīng)用(high speed downlink packetaccess；HSDPA)。此應(yīng)用將高速傳輸下行鏈路分組數(shù)據(jù)。于BFWA中，一建筑或一群建筑被以有線或無(wú)線的方式連接，并且被視為一單一用戶端。此種需要大帶寬的單一端點(diǎn)多重端用戶的是的的數(shù)據(jù)要求非常高。
目前所提出的系統(tǒng)使用第2層自動(dòng)重復(fù)要求系統(tǒng)(ARQ)。被成功地被傳輸至用戶的數(shù)據(jù)塊從第2層被緩沖及重新傳輸。儲(chǔ)存于第2層的數(shù)據(jù)塊通常很大，為高的信號(hào)信噪比(signal to noise ratio；SNR)接收而被傳輸，以低的塊誤差比被接收(block error rate；BLER)，且不經(jīng)常被重新傳輸。此外，第2層ARQ信號(hào)通常較慢、需要大緩沖器以及長(zhǎng)的重新傳輸期間。
因此，我們希望在RQ系統(tǒng)的外有其它的選擇。

發(fā)明內(nèi)容
一種實(shí)際自動(dòng)要求重復(fù)系統(tǒng)包括一發(fā)射器以及一接收器。在發(fā)射器的輸器接收數(shù)據(jù)并將所接收的數(shù)據(jù)變成具有特定編碼/數(shù)據(jù)調(diào)制的分組。此物理層發(fā)射器包括n個(gè)信道，用以傳輸分組以及響應(yīng)未接收到一預(yù)定分組的相對(duì)響應(yīng)而重新傳輸分組。在發(fā)射器中的一自適應(yīng)調(diào)制及編碼控制器收集傳輸統(tǒng)計(jì)并使用所收集的統(tǒng)計(jì)調(diào)整該特定的編碼/數(shù)據(jù)調(diào)制。此接收器包括一n信道混合ARQ結(jié)合器/解碼器，其結(jié)合分組傳輸，解碼分組并偵測(cè)分組誤差。此接收器包括一確認(rèn)發(fā)射器，其傳輸每一分組的確認(rèn)，如果分組具有可接受的誤差比。此接收器包括一依序傳輸元件用以傳遞可被接受的分組至較高的層。


圖1A及1A是下行鏈路及上行鏈路實(shí)際ARQs的簡(jiǎn)要方塊圖。
圖2是使用自適應(yīng)調(diào)制及編碼的重新傳輸統(tǒng)計(jì)的流程圖。
圖3是表示多信道停止及等待架構(gòu)的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
圖1A及1B分別表示一下行鏈路實(shí)際ARQ 10及上行鏈路實(shí)際ARQ 20。
下行鏈路ARQ 10包括一基站12用以接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)14所提供的較高層ARQ發(fā)射器14a的分組。來(lái)自發(fā)射器14a的分組被輸入基站12中的物理層ARQ 12a。此ARQ發(fā)射器12a以一前向誤差較正碼(forward error correcting code；FEC)，附加誤差檢查序列(error check sequences；ECS)對(duì)此數(shù)據(jù)編碼，受自適應(yīng)調(diào)制及編碼(AMC)控制器12c指示調(diào)制此數(shù)據(jù)，使用例如二進(jìn)制移相鍵控(binary phaseshift keying；BPSK)，正交移相鍵控(quadrature phase shift keying；QPSK)或m元正交振幅調(diào)制(m-ary quadrature amplitude modulation)亦即，16-QAM或64-QAM。此外，對(duì)于正交頻分多址頻分多址(orthogonal frequency divisionmultiplex access；OFDMA)而言，AMC控制器12a可以改變用以承載分組數(shù)據(jù)的子信道。此物理層ARQ發(fā)射器12a經(jīng)過開關(guān)，循環(huán)器或雙工器12d以及天線13而傳輸分組至用戶單元16。發(fā)射器12a也暫時(shí)儲(chǔ)存重新傳輸用的信息，如果需要的話，保存在被合并于發(fā)射器12a中的緩沖記憶體中。
用戶單元16的天線15a接收此分組。此分組經(jīng)由開關(guān)，循環(huán)器或雙工器16b被輸入物理層ARQ接收器16a。在接收器16a，此分組被FEC解碼并使用ECS檢查誤差。接收器16a隨后控制確認(rèn)發(fā)射器16c以便確認(rèn)(ACK)具有可接受誤差比的分組的接收，或通過，較佳者，扣留一確認(rèn)信號(hào)或傳輸一負(fù)確認(rèn)(NAK)而要求重新傳輸。
ACK由ACK發(fā)射器16c經(jīng)由開關(guān)16b及天線15傳送至基站12。此ACK經(jīng)由空中接口14被傳送至基站12的天線13。被接收的ACK由基站內(nèi)的確認(rèn)接收器12b處理。此ACK接收器12b傳輸此ACK/NCKs至自適應(yīng)調(diào)制及編碼(AMC)控制器12c以及發(fā)射器12a。AMC控制器12c使用所接收的ACKs的統(tǒng)計(jì)分析相對(duì)于用戶單元16的信道品質(zhì)，并且可以改變信息之后續(xù)傳輸?shù)腇EC編碼及調(diào)制技術(shù)，如將被描述的更多細(xì)節(jié)。如果用戶單元16確認(rèn)分組的接收，在基站12的此ACK的接收促使暫時(shí)被儲(chǔ)存于緩沖記憶體中的原始分組在下一分組的準(zhǔn)備中被清除。
如果沒有ACK被接收或接收到一NAK，此物理層發(fā)射器12a重新傳輸該原始信息或有選擇性地修改給用戶16的原始信息。在用戶單元16中，此重新傳輸被與原始傳輸結(jié)合，如果可以的話。此技術(shù)通過使用數(shù)據(jù)冗余或選擇的重復(fù)結(jié)合而有利于正確信息的接收。具有可被接受的誤差比的分組被傳輸至較高的層16以進(jìn)行更一步的處理。此可被接受的被接收分組以此數(shù)據(jù)被提供給基站中的發(fā)射器12a的相同的數(shù)據(jù)次序(亦即依序傳輸(in-sequence))被傳輸至較高層16d。此重新傳輸?shù)淖畲髷?shù)目被限制于一操作者定義的整數(shù)值，例如范圍1至8的整數(shù)。在重新傳輸?shù)淖畲蟠螖?shù)被嘗試之后，緩沖記憶體被清除，以便讓下一分組使用。在物理層使用小分組解碼一確認(rèn)信號(hào)可降低傳輸延遲及信息處理時(shí)間。
因?yàn)镻HY ARQ發(fā)生在物理層，特定信道的重新傳輸所發(fā)生的次數(shù)，重新傳輸?shù)慕y(tǒng)計(jì)，是信道品質(zhì)的良好測(cè)量。使用重新傳輸統(tǒng)計(jì)此AMC控制器12c可以改變此信道的調(diào)制及編碼方法，如圖2所示。此外，重新傳輸統(tǒng)計(jì)也可以與其它的鏈接(link)品質(zhì)測(cè)量結(jié)合，例如比特誤差比(bit error rates；BER)及塊誤差比(BLERs)，通過AMC控制器12c以測(cè)量信道品質(zhì)并決定是否需要改變調(diào)制及編碼方式。
為說(shuō)明SC-FDE，特定信道的重新傳輸發(fā)生被測(cè)量以產(chǎn)生重新傳輸統(tǒng)計(jì)，步驟60。使用此重新傳輸統(tǒng)計(jì)來(lái)決定始否改變調(diào)制方式，步驟62。如果重新傳輸過多，則使用較強(qiáng)的編碼及調(diào)制方式，步驟64，通常在降低的數(shù)據(jù)傳輸速率。此AMC控制器12c可以增加擴(kuò)展因子并使用較多碼以傳輸此分組數(shù)據(jù)。另一種方式或此外，此AMC控制器可以從高數(shù)據(jù)處理量調(diào)制方式轉(zhuǎn)換至較低的數(shù)據(jù)處理量方式，例如從640QAM至16-QAM或QPSK。如果重新傳輸?shù)乃俾实?，則做出至較高容量調(diào)制方式的轉(zhuǎn)換，例如從QPSK至16-ary QAM或64-ary QAM，步驟66。此決定最好使用重新傳輸率或其它從接收器發(fā)出信號(hào)的鏈接品質(zhì)測(cè)量，如BER或BLER，步驟62。此決定的限制最好由系統(tǒng)操作者進(jìn)行。
對(duì)OFDMA而言，重新傳輸?shù)陌l(fā)生被用以監(jiān)視每一子信道的信道品質(zhì)。如果重新傳輸率或特定子信道的重新傳輸率/鏈接品質(zhì)指示較差的品質(zhì)，該子信道可能有選擇性地從OFDM信道組中被設(shè)定無(wú)效，步驟64，以防止某些未來(lái)周期中對(duì)此種不量品質(zhì)子信道的使用。如果重新傳輸率或特定子信道的重新傳輸率/鏈接品質(zhì)指示較高的品質(zhì)，先前被設(shè)定無(wú)效的子信道可以被加回至OFDM頻率組，步驟66。
使用重新傳輸?shù)陌l(fā)生做為AMC的基礎(chǔ)提供對(duì)每一用戶的平均信道情況的調(diào)制及編碼方式的靈活性。此外，此重新傳輸率對(duì)于來(lái)自用戶單元16的測(cè)量誤差及報(bào)告延遲而言是不具影響的。
上行鏈路ARQ 20本質(zhì)上類似下行鏈路ARQ 10，并包含一用戶單元26，其特征在于來(lái)自較高第2層8的一較高層ARQ發(fā)射器28a的分組被傳輸至物理層ARQ發(fā)射器26a。此信息經(jīng)由開關(guān)26d，用戶天線25及空中接口24被傳輸至基站天線。此AMC控制器，同樣地，可以使用一信道的重新傳輸統(tǒng)計(jì)而改變調(diào)制及編碼方式。
物理層ARQ接收器22a，類似圖1A的接收器16a，決定此信息是否具有需要重新傳輸?shù)目山邮艿恼`差比。此確認(rèn)發(fā)射器報(bào)告狀態(tài)給用戶單元26，促使此發(fā)射器26a重新傳輸或清除暫時(shí)儲(chǔ)存于發(fā)射器26a中的原始信息，以準(zhǔn)備從較高第2層8接收下一信息。被成功地接收的分組被傳送至網(wǎng)絡(luò)24以做進(jìn)一步處理。
雖然為簡(jiǎn)化的故而沒有表示出來(lái)，此系統(tǒng)最好是被用于BFWA系統(tǒng)中的HSDPA應(yīng)用，雖然其它的實(shí)施方式也可被使用。BFWA系統(tǒng)可以使用分頻雙工或分時(shí)雙工SC-FDE或OFDMA。于此種系統(tǒng)中，基站及所有的用戶是位于固定的位置。此系統(tǒng)可以包括一基站及大數(shù)量的用戶單元。每一用戶單元可以服務(wù)，例如，一棟建筑或復(fù)數(shù)相鄰建筑內(nèi)的數(shù)個(gè)用戶。這些應(yīng)用一般需要較大的帶寬，由于在一用戶單元位置中的大數(shù)目的終端用戶。
在此種系統(tǒng)中的PHY ARQ的展開對(duì)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(jié)合使用，例如第2層。于此情況中，此PHY ARQ降低較高層ARQs的重新傳輸費(fèi)用。
圖3說(shuō)明PHYARQ 30的N信道停止及等待架構(gòu)。物理層ARQ傳輸功能38可被設(shè)置于基站，用戶單元或依據(jù)是否使用下行鏈路，上行鏈路或PHYARQs而定。數(shù)據(jù)塊34a從網(wǎng)絡(luò)而到達(dá)。此網(wǎng)絡(luò)塊被放置于空中接口43的數(shù)據(jù)信道41的傳輸用的隊(duì)列34。N信道排序器36依據(jù)傳輸塊數(shù)據(jù)至N發(fā)射器40-1至40-n。每一發(fā)射器40-1至40-n FEC為塊數(shù)據(jù)編碼并提供ESC以產(chǎn)生AMC調(diào)制及數(shù)據(jù)信道41內(nèi)的傳輸?shù)姆纸M。此FEC編碼/ECS數(shù)據(jù)為可能產(chǎn)生的重新傳輸而被儲(chǔ)存于發(fā)射器40-1至40-n的一緩沖器。此外，控制資訊從PHYARQ發(fā)射器38被傳送以使接收器46-1至46-n的接收，解調(diào)制及解碼同步。
每一接收器46-1至46-n于其相關(guān)的時(shí)隙內(nèi)接收分組。被接收的分組被傳送至個(gè)別的混合ARQ解碼器50-1至50-n，(50)。此混合ARQ解碼器50決定每一被接收分組的誤差比，例如BER或BLER。如果此分組具有可被接受的誤差比，其被釋放至較高層以做進(jìn)一步處理，并由ACK發(fā)射器54傳送一ACK。如果誤差比不能被接受或分組未被接收，沒有ACK會(huì)被傳送或是傳送一NAK。具有不可被接受的誤差比的分組在解碼器50中被緩沖處理做為與一重新傳輸?shù)姆纸M的可能結(jié)合。
使用turbo碼(turbo code)結(jié)合分組的方法如下所述。如果接收到具有不被接受的誤差比的turbo編碼的分組，此分組被重新傳輸以有助于編碼結(jié)合。包含相同數(shù)據(jù)的分組被不同地編碼。為解碼此分組數(shù)據(jù)，二分組被turbo解碼器處理以回復(fù)原始數(shù)據(jù)。因?yàn)榈诙纸M具有不同的編碼，如軟符元(soft symbol)于解碼中被映射到不同的點(diǎn)。使用具有不同編碼的二分組增加編碼多樣性及傳輸多樣性以改善整體BER。于另一方法中，此相同的信號(hào)被傳輸。此二個(gè)被接收分組使用結(jié)合符元的最大比而被結(jié)合。被結(jié)合的信號(hào)接著被解碼。
每一接收器46-1至46-n的ACK于一最快反饋信道(FFC)45中被傳送。此反饋信道45最好是一低延遲信道。對(duì)分時(shí)雙工系統(tǒng)而言，此ACKs可于上游及下游傳輸?shù)拈e置周期中被傳送。此FFC 45最好是其它信道內(nèi)傳輸上的低速度，高帶寬CDMA信道。此FFC CDMA碼及調(diào)制被選擇以使信道內(nèi)傳輸?shù)母蓴_最小。為增加此一FFC 45的容量，可以使用多重碼。
ACK接收器56偵測(cè)ACKs并對(duì)相對(duì)的發(fā)射器40-1至40-n指示此ACK是否被接收。如果此ACK未被接收，此分組被重新傳輸。此被重新傳輸?shù)姆纸M可具有如AMC控制器12c，26c所指示的不同的調(diào)制及編碼方法。如果ACK被接收，發(fā)射器40-1至40-n從緩沖器中清除先前的分組并接收下一傳輸分組。
發(fā)射器及接收器的數(shù)目N是基于不同的設(shè)計(jì)考慮，例如信道容量及ACK響應(yīng)時(shí)間。對(duì)于前述的較佳系統(tǒng)最好使用2信道架構(gòu)，具有偶數(shù)及奇數(shù)發(fā)射器及接收器。
較佳實(shí)施例的PHY ARQ技術(shù)與僅使用較高層ARQ的系統(tǒng)相較之下提供7db的信號(hào)對(duì)雜訊(SNR)增益。其通過在較高塊誤差比(BLERs)(5-20％)頻率操作并在第1層使用小于單獨(dú)的較高層ARQ的塊尺寸而發(fā)生。降低的SNR需求允許通過使用自適應(yīng)調(diào)制及編碼(AMC)技術(shù)切換至高階調(diào)制而增加容量；通過使用較低等級(jí)具有補(bǔ)償降低實(shí)施性能的PHY ARQ的RF(radio frequency)元件而有較低的顧客前提設(shè)備(customer premise equipment；CPE)；增加擴(kuò)展小區(qū)(cell)半徑的下行鏈路范圍；基站(BS)中的降低的功率以使小區(qū)-小區(qū)的干擾最?。灰约笆褂枚嘀剌d子技術(shù)時(shí)的增加的功率放大器(power amplifier；PA)的補(bǔ)償(back-off)。
權(quán)利要求
1.一種在用戶單元調(diào)整數(shù)據(jù)調(diào)制的方法，包括在一傳輸用的發(fā)射器接收數(shù)據(jù)；格式化該被接收數(shù)據(jù)成為傳輸用的分組，每一分組具有一特定的編碼/數(shù)據(jù)調(diào)制型態(tài)；傳輸所述分組；監(jiān)視一返回信道，該返回信道接收表示分組已被接收的每一分組的一確認(rèn)信道；如果未接收到該分組的一確認(rèn)，在該發(fā)射器重新傳輸一分組，；收集重新傳輸統(tǒng)計(jì)；以及使用該所收集的重新傳輸統(tǒng)計(jì)而調(diào)整每一特定編碼/數(shù)據(jù)調(diào)制。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該特定的編碼/數(shù)據(jù)調(diào)制型態(tài)是前向誤差校正(FEC)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述分組是使用正交頻分多址頻分多址(OFDMA)空中接口而被傳輸，且該FEC編碼/數(shù)據(jù)調(diào)制調(diào)整是附加于一OFDMA集合中的子信道的選擇性的無(wú)效而被執(zhí)行。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述分組是使用具有頻域均衡(SC-FDE)空中接口的單一載波而被傳輸。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于當(dāng)所述分組使用碼分多址(CDMA)空中接口被傳輸時(shí)，該返回信道是一最快反饋信道。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，更包括響應(yīng)一負(fù)確認(rèn)的接收而識(shí)別一分組為具有不能被接受的誤差率。
7.一種于用戶調(diào)整數(shù)據(jù)調(diào)制的方法，包括將在無(wú)線空中接口上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式化為分組格式；接收在該空中接口上的數(shù)據(jù)分組，每一分組具有特定編碼/數(shù)據(jù)調(diào)制；對(duì)每一被接收分組，在一被接收分組具有可接受的誤差比時(shí)，在該空中接口的物理層產(chǎn)生并傳輸一正確認(rèn)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于當(dāng)該空中接口使用碼分多址(CDMA)時(shí)，該正確認(rèn)是于最快的反饋信道上傳輸。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，更包括如果該分組具有不可被接受的誤差比則傳輸一負(fù)確認(rèn)。
全文摘要
一種用戶單元的實(shí)際自動(dòng)重復(fù)要求的方法。在發(fā)射器的一物理層接收數(shù)據(jù)并將所接收的數(shù)據(jù)格式化為具有一特定編碼/數(shù)據(jù)調(diào)制的分組。此物理層包括n信道，其傳輸所述分組并于未接收一預(yù)定分組的相對(duì)應(yīng)確認(rèn)時(shí)，重新傳輸所述分組。發(fā)射器中的一自適應(yīng)調(diào)制及編碼控制器收集重新傳輸統(tǒng)計(jì)并使用所收集的統(tǒng)計(jì)調(diào)整特定的編碼/數(shù)據(jù)調(diào)制。
文檔編號(hào)H04L1/16GK1582538SQ02816406
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2002年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月24日
發(fā)明者約瑟夫·A·克瓦克 申請(qǐng)人:美商內(nèi)數(shù)位科技公司