專利名稱：副載波分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及電信，具體地說與無線通信有關(guān)。
背景技術(shù)：
正交頻分復(fù)用(OFDM)調(diào)制通過使所調(diào)制的各副載波盡可能接近而不引起載波間干擾(ICI)，可以高效地利用射頻頻譜。OFDM調(diào)制已用于各種標(biāo)準(zhǔn)，最值得注意的有數(shù)字音頻廣播(DAB)、數(shù)字視頻廣播(DVB)、不對(duì)稱數(shù)字用戶線路(ADSL)、IEEE LAN(802.11a和802.11g)和IEEE MAN 802.16a。OFDM調(diào)制也是各種下一代無線標(biāo)準(zhǔn)所考慮的。
圖1例示了傳統(tǒng)的OFDM發(fā)射機(jī)鏈100的示意性表示。通常，由硬件/軟件/固件105將稱為一個(gè)編碼器分組的一組信息比特編碼、交織后調(diào)制成Q碼元和I碼元。一組I和Q碼元由分用器110串-并變換后映射到一些可用的副載波。未用的副載波被填以零，因此不傳送碼元，如115所示。在120，對(duì)副載波碼元執(zhí)行IFFT(快速傅里葉逆變換)操作，所得到的碼元由復(fù)用器125并-串變換以形成一個(gè)時(shí)域信號(hào)，該信號(hào)由硬件/軟件/固件130正交調(diào)制并變換成RF頻率用于傳輸。在OFDM發(fā)射機(jī)鏈100的一些實(shí)施例中，時(shí)域信號(hào)可以在變換為RF頻率前用一個(gè)基帶濾波器135濾波。
OFDM允許在不同的副載波上對(duì)多個(gè)用戶實(shí)現(xiàn)復(fù)用，如圖2和3所示。在圖2中，兩個(gè)用戶之間共享總共16個(gè)副載波。用戶A的數(shù)據(jù)通過副載波1-8傳送，而用戶B的數(shù)據(jù)通過副載波9-16傳送。副載波分配的另一個(gè)例子如圖3所示。在這個(gè)例子中，用戶A的數(shù)據(jù)通過奇數(shù)號(hào)副載波發(fā)送，而用戶B的數(shù)據(jù)通過偶數(shù)號(hào)副載波發(fā)送。這種方法將每個(gè)用戶的信息擴(kuò)展到整個(gè)帶寬上，以便提供頻率分集。
然而，這兩種方法都沒有考慮各個(gè)副載波的信道質(zhì)量。也就是說，每個(gè)用戶可能遇到各個(gè)副載波上信道質(zhì)量大范圍的變化。因此，不考慮信道質(zhì)量而分配副載波會(huì)導(dǎo)致低效地使用珍貴的射頻頻譜。
本發(fā)明旨在克服或至少減輕以上所提出的一個(gè)或多個(gè)問題的影響。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種控制在多個(gè)副載波上傳輸?shù)姆椒ā＿@種方法包括確定至少一部分副載波的質(zhì)量和根據(jù)所確定的質(zhì)量選擇至少一部分副載波。然后，在所選的這些副載波上發(fā)送信息。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種控制在一個(gè)基站與第一和第二移動(dòng)臺(tái)之間通過多個(gè)副載波進(jìn)行傳輸?shù)姆椒ā＿@種方法包括確定在基站與第一移動(dòng)臺(tái)之間的至少一部分副載波的質(zhì)量和根據(jù)所確定的質(zhì)量選擇在基站與第一移動(dòng)臺(tái)之間的第一部分副載波。還確定在基站與第二移動(dòng)臺(tái)之間的至少一部分副載波的質(zhì)量，根據(jù)所確定的質(zhì)量選擇在基站與第二移動(dòng)臺(tái)之間的第二部分副載波。信息通過所選的第一部分副載波發(fā)送給第一移動(dòng)臺(tái)，而通過所選的第二部分副載波發(fā)送給第二移動(dòng)臺(tái)。


從以下結(jié)合附圖的說明中可以很好地理解本發(fā)明。在這些附圖中同樣的標(biāo)號(hào)所標(biāo)識(shí)的是同樣的單元，其中圖1例示了一個(gè)OFDM發(fā)射機(jī)鏈的示意圖；圖2例示了副載波共享配置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖3例示了副載波共享配置的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖4例示了一個(gè)示范性的副載波分配方案的示意圖；圖5例示了在一個(gè)混合式ARQ系統(tǒng)中形成子分組和將子分組分配給指定的副載波的示范性技術(shù)；圖6示意性地例示了一個(gè)示范性的副載波分配情況；
圖7示意性例示了一個(gè)示范性的在一個(gè)上行鏈路上進(jìn)行混合式CDMA/OFDM傳輸?shù)那闆r；圖8例示了估計(jì)上行鏈路的頻率響應(yīng)的方法的一個(gè)實(shí)施例；圖9例示了估計(jì)下行鏈路的頻率響應(yīng)的方法的一個(gè)實(shí)施例；圖10示意性例示了信道質(zhì)量和頻率響應(yīng)反饋情況；圖11示意性例示了一個(gè)示范性的上行鏈路調(diào)度情況；以及圖12例示了聯(lián)合信道質(zhì)量和頻率響應(yīng)信息。
雖然本發(fā)明很容易修改成其他各種替代形式，但在這里作為例子在附圖中示出了一些具體實(shí)施例，予以詳細(xì)說明。然而，應(yīng)該理解，在這里對(duì)這些具體實(shí)施例的說明并不是要將本發(fā)明限制于所揭示的這些具體形式，本發(fā)明要涵蓋屬于如由所附權(quán)利要求書給出的本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和專利保護(hù)范圍的所有修改、等效物和替換。
具體實(shí)施例方式
以下將對(duì)本發(fā)明的一些例示性實(shí)施例進(jìn)行說明。為了清晰起見，在本說明書中并沒有揭示一個(gè)實(shí)際實(shí)現(xiàn)的所有特征。當(dāng)然，可以看到，在開發(fā)任何這樣的實(shí)際實(shí)施例中必須作出許多取決于實(shí)現(xiàn)的決策，以達(dá)到開發(fā)者的具體目標(biāo)，諸如遵從與系統(tǒng)有關(guān)和與事務(wù)有關(guān)的約束，這些約束將隨具體實(shí)現(xiàn)而改變。此外，還可以看到，這樣的開發(fā)工作可能是復(fù)雜的和費(fèi)時(shí)間的，但也是一般熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的人員要承擔(dān)的例行工作，他們可從本發(fā)明獲益。
通常，所提出的副載波分配方案利用不同用戶所看到的一些信道類型的分集，以提高所接收的SNR(信噪比)。在無線環(huán)境內(nèi)，在一個(gè)給定的小區(qū)內(nèi)觀察到一些具有不同的路徑數(shù)量、路徑延遲和路徑功率分布的信道。這導(dǎo)致對(duì)于小區(qū)內(nèi)不同的用戶有著不同的頻率響應(yīng)。因此，可以將具有不同信道的用戶調(diào)度/復(fù)用到他們的“優(yōu)選”O(jiān)FDM副載波上，以便改善總體接收SNR，從而提高系統(tǒng)吞吐量和容量。
圖4示出了所提出的基于頻率響應(yīng)的副載波分配技術(shù)的一個(gè)例子。在這個(gè)例子中，給用戶A分配它的“優(yōu)選”副載波1-5、14、15和16，而用戶B的信息通過副載波6-13傳送。將哪些載波分配給一個(gè)給定用戶可以根據(jù)這個(gè)用戶的副載波的信道質(zhì)量而定。由于無線環(huán)境內(nèi)不同的用戶通常看到不同的信道類型，因此對(duì)于不同的用戶“優(yōu)選”副載波組通常也是不同的。圖4還分別示出了對(duì)于用戶A和B的頻率響應(yīng)400、405，示出了他們的優(yōu)選副載波。
通常，基站將一些副載波分配給在上行鏈路和下行鏈路上發(fā)送的不同用戶。頻率響應(yīng)可以根據(jù)上行鏈路上的接收信號(hào)估計(jì)。例如，基站可以估計(jì)接收信號(hào)的脈沖響應(yīng)，然后通過對(duì)脈沖響應(yīng)執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)確定頻率響應(yīng)。還可以是移動(dòng)臺(tái)向基站報(bào)告有關(guān)它們的“優(yōu)選”副載波的信息。
在一個(gè)應(yīng)用混合式ARQ的通信系統(tǒng)內(nèi)，副載波可以基于逐個(gè)子分組(subpacket)而被分配。圖5示出了混合式ARQ系統(tǒng)內(nèi)形成子分組的一個(gè)例子。一個(gè)信息分組(在這里稱為編碼器分組)作為輸入信號(hào)提供給信道編碼器500。在本發(fā)明的一個(gè)示范性的實(shí)施例中，信道編碼器500可以使用碼率為1/5的turbo編碼。信道編碼器500為該信息增加冗余碼，使得在接收機(jī)處能夠糾錯(cuò)。編碼器500提供的編碼比特序列在505收縮和/或重復(fù)，以形成一些子分組，諸如子分組SP1-SP4。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員可以理解，所形成的子分組的數(shù)目與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則有關(guān)，并取決于基站編碼速率和在混合式ARQ過程中所允許的最多試重發(fā)次數(shù)以及其他一些因素。在本發(fā)明的一個(gè)示范性的實(shí)施例中，根據(jù)信息分組形成的4個(gè)子分組SP1-SP4都是可自解碼的，也就是說信息分組(編碼器分組)可能由這些子分組中的任何一個(gè)子分組恢復(fù)。然而，本發(fā)明的原理很容易應(yīng)用于非可自解碼子分組的情況。
子分組SP1-SP4然后可以在調(diào)度器510的控制下傳送或映射到適當(dāng)?shù)母陛d波，如515所示。通過控制子分組SP1-SP4的映射，可以實(shí)現(xiàn)“優(yōu)選”副載波分配。
圖6示出了副載波分配給混合式ARQ子分組的一個(gè)例子。在這個(gè)例子中，子分組00分配給副載波(SC)1和2(或副載波組)發(fā)送。根據(jù)具體用戶的副載波信道質(zhì)量選擇副載波。不同的副載波(或副載波組)的信道質(zhì)量可能由于衰落信道狀況而隨時(shí)間改變。因此，一個(gè)用戶的“優(yōu)選”副載波組也可能改變。在圖6的例子中，在發(fā)送子分組01時(shí)，副載波3和4對(duì)于這個(gè)用戶是“優(yōu)選”副載波。因此，響應(yīng)從接收機(jī)接收到的NACK，在副載波3和4上發(fā)送子分組01。類似地，第三子分組10通過它的優(yōu)選副載波2和3發(fā)送。在這個(gè)例子中，所有的子分組都用兩個(gè)副載波(或副載波組)。然而，本發(fā)明的原理很容易應(yīng)用于不同的子分組用不同數(shù)量的副載波發(fā)送的情況。
圖7示出了對(duì)于1xEV-DO系統(tǒng)情況的具有交替CDMA功率控制(PC)和OFDM時(shí)隙的上行鏈路的一個(gè)例子。在功率控制時(shí)隙內(nèi)的各傳輸傳載物理層控制信令，受到如在傳統(tǒng)的CDMA系統(tǒng)內(nèi)那樣的功率控制。各OFDM時(shí)隙用于以O(shè)FDMA(正交頻分多址)方式傳輸用戶數(shù)據(jù)，也就是多個(gè)用戶可能通過一個(gè)時(shí)隙內(nèi)的一些正交副載波發(fā)送。這種混合式CDMA/OFDM系統(tǒng)的更為詳細(xì)的說明可參見由與在本申請(qǐng)中所列的相同的發(fā)明人在同一天提交的共同待決美國(guó)申請(qǐng)No.＿＿＿＿“混合式無線通信系統(tǒng)(Hybrid Wireless Communications System)”，該申請(qǐng)?jiān)谶@里全部作為參考予以引用。
如以上所說明的那樣，副載波根據(jù)如用戶所看到的不同副載波的質(zhì)量被分配給不同用戶。不同副載波的相對(duì)質(zhì)量可以根據(jù)通過引導(dǎo)信號(hào)的頻率響應(yīng)測(cè)量而確定。用于每個(gè)活動(dòng)用戶的專用引導(dǎo)信號(hào)在CDM時(shí)隙內(nèi)傳送。這個(gè)專用引導(dǎo)信號(hào)可以用來測(cè)量或計(jì)算對(duì)該用戶的頻率響應(yīng)。頻率響應(yīng)可以根據(jù)眾所周知的技術(shù)測(cè)量。確定頻率響應(yīng)的一種可行的方法是根據(jù)RAKE接收機(jī)指上的信號(hào)質(zhì)量確定信道脈沖響應(yīng)。頻率響應(yīng)于是可以如圖8所示通過對(duì)信道脈沖響應(yīng)進(jìn)行FFT(在800)而獲得。在下行鏈路，可以用TDM引導(dǎo)信號(hào)900來估計(jì)頻率響應(yīng)，如圖9所示。在一個(gè)諸如1xEV-DO之類的FDD(頻分雙工)系統(tǒng)內(nèi)，上行鏈路和下行鏈路信號(hào)使用不同的載頻。因此，在從所有用戶的上行鏈路和下行鏈路傳輸都由一個(gè)集中式調(diào)度器控制的假設(shè)下，移動(dòng)臺(tái)必須將頻率響應(yīng)信息(例如，優(yōu)選副載波組)發(fā)回給基站。這是由于在給定時(shí)間，下行鏈路頻率響應(yīng)可以與上行鏈路頻率響應(yīng)不同，因?yàn)樯闲墟溌泛拖滦墟溌分惺褂昧瞬煌妮d波頻率。在上行鏈路傳輸?shù)那闆r下，頻率響應(yīng)可以在基站用上行鏈路引導(dǎo)信號(hào)估計(jì)，如圖8所示。
在這里所考慮的1xEV-DO系統(tǒng)的情況下上行鏈路上的CDM引導(dǎo)信號(hào)和下行鏈路上的TDM引導(dǎo)信號(hào)通過整個(gè)載波帶寬發(fā)送。因此，也可以根據(jù)橫跨整個(gè)載波帶寬的信號(hào)質(zhì)量測(cè)量來估計(jì)用于一個(gè)用戶的總體信道質(zhì)量。然后可以將這個(gè)信道質(zhì)量信息與頻率響應(yīng)一起用來確定不同副載波上的絕對(duì)信道質(zhì)量。例如，移動(dòng)臺(tái)(MS)可以向基站(BS)報(bào)告整個(gè)載波帶寬的信道質(zhì)量或DRC(數(shù)據(jù)速率控制)信息。頻率響應(yīng)信息可以獨(dú)立反饋。基站于是可以用這兩部分信息確定用于一個(gè)給定用戶的各個(gè)副載波(或副載波組)的信道質(zhì)量。這兩部分信息反饋的反饋頻度可以是不同的。例如，橫跨全體副載波測(cè)量的總體信道質(zhì)量可以按較高的頻度發(fā)回給基站，而頻率響應(yīng)信息可以按較低的頻度反饋，如圖10所示。在這個(gè)例子中，信道質(zhì)量反饋以頻率響應(yīng)反饋頻度的兩倍提供。這樣可以使反饋信道的效率達(dá)到最大。
在上行鏈路的情況下，不需要頻率響應(yīng)反饋，因?yàn)槿缜懊嫠f明的那樣該信息可以從所接收的引導(dǎo)信號(hào)測(cè)量得出。然而，可能需要上行鏈路上的總體信道質(zhì)量的信息，以便確定每個(gè)副載波(或副載波組)的絕對(duì)信道質(zhì)量。一種得出信道質(zhì)量信息的可行方式是利用上行鏈路引導(dǎo)信號(hào)的發(fā)送和接收功率的信息?？梢栽诨緶y(cè)量所接收的引導(dǎo)信號(hào)，而移動(dòng)臺(tái)引導(dǎo)信號(hào)的發(fā)送功率可以通過一個(gè)反饋信道提供給基站，如圖11所示。也可以用一些附加的信令開銷來配置其他可能方式，諸如輪詢來自移動(dòng)臺(tái)的指定引導(dǎo)信號(hào)以獲得對(duì)信道的原始估計(jì)。于是，基站可以根據(jù)頻率響應(yīng)信息和從上行鏈路引導(dǎo)信號(hào)的發(fā)送和接收功率電平得出的總體信道質(zhì)量信息，將用戶調(diào)度到它的優(yōu)選副載波上。
圖12示出了聯(lián)合信道質(zhì)量和頻率響應(yīng)信息。注意，信道質(zhì)量提供了在一段時(shí)間內(nèi)的諸如信號(hào)與噪聲加干擾之比(SINR)之類的絕對(duì)質(zhì)量的信息，而頻率響應(yīng)提供了各副載波的相對(duì)SINR的信息。這兩部分信息可用來預(yù)測(cè)各個(gè)副載波的SINR。
熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員可以理解，在上述各個(gè)實(shí)施例中所例示的各個(gè)系統(tǒng)層、例行程序或模塊可以是可執(zhí)行控制單元(諸如調(diào)度器510(見圖5))。這些控制單元可以包括微處理器、微控制器、數(shù)字信號(hào)處理器、處理卡(包括一個(gè)或多個(gè)微處理器或控制器)或其他控制或計(jì)算器件以及包含在一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器件內(nèi)的可執(zhí)行指令。存儲(chǔ)器件可以包括一個(gè)或多個(gè)用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令的機(jī)器可讀存儲(chǔ)媒體。存儲(chǔ)媒體可以是各種存儲(chǔ)器，包括諸如動(dòng)態(tài)或靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM或SRAM)、可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)和閃速存儲(chǔ)器之類的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器；諸如固定盤、軟盤、移動(dòng)式磁盤之類的磁盤；包括磁帶的其他磁媒體；以及諸如光盤(CD)或數(shù)字多功能視盤(DVD)之類的光媒體。構(gòu)成各個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的各個(gè)軟件層、例行程序或模塊的指令可以存儲(chǔ)在各自的存儲(chǔ)器件內(nèi)。這些指令在由各自的控制單元執(zhí)行時(shí)使相應(yīng)的系統(tǒng)執(zhí)行所編程的動(dòng)作。
以上所揭示的這些具體實(shí)施例只是例示性的，從本發(fā)明受益的熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員容易明白，本發(fā)明可以用一些不同而等效的方式予以修改和實(shí)現(xiàn)。此外，除了如在以下權(quán)利要求書中所述的之外，在這里所示出構(gòu)造或設(shè)計(jì)的具體情況都不是限制性的。顯然，以上所揭示的這些具體實(shí)施例可以變更或修改，而所有這樣的變形都應(yīng)認(rèn)為屬于本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和范圍。因此，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍由以下權(quán)利要求書給出。
權(quán)利要求
1.一種控制在多個(gè)副載波上的傳輸?shù)姆椒?，所述方法包括下列步驟確定至少一部分副載波的質(zhì)量；根據(jù)所確定的質(zhì)量選擇至少一部分副載波；以及在所選的副載波上發(fā)送信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述根據(jù)所確定的質(zhì)量選擇至少一部分副載波的步驟進(jìn)一步包括選擇質(zhì)量最高的副載波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述根據(jù)所確定的質(zhì)量選擇至少一部分副載波的步驟進(jìn)一步包括選擇所確定的質(zhì)量超過一個(gè)預(yù)先選定的設(shè)定點(diǎn)的副載波。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述在所選的副載波上發(fā)送信息的步驟進(jìn)一步包括將該信息形成為多個(gè)子分組和將每個(gè)子分組在所選的副載波中至少一個(gè)副載波上發(fā)送。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其中所述確定至少一部分副載波的質(zhì)量的步驟進(jìn)一步包括通過用于每個(gè)副載波的引導(dǎo)信號(hào)確定頻率響應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的方法，其中所述通過用于每個(gè)副載波的引導(dǎo)信號(hào)確定頻率響應(yīng)的步驟進(jìn)一步包括根據(jù)信號(hào)質(zhì)量確定信道脈沖響應(yīng)。
7.一種控制在一個(gè)基站與第一和第二移動(dòng)臺(tái)之間通過多個(gè)副載波的傳輸?shù)姆椒?，所述方法包括下列步驟確定在基站與第一移動(dòng)臺(tái)之間的至少一部分副載波的質(zhì)量；根據(jù)所確定的質(zhì)量選擇在基站與第一移動(dòng)臺(tái)之間的第一部分副載波；確定在基站與第二移動(dòng)臺(tái)之間的至少一部分副載波的質(zhì)量；根據(jù)所確定的質(zhì)量選擇在基站與第二移動(dòng)臺(tái)之間的第二部分副載波；將信息通過所選的第一部分副載波發(fā)送給第一移動(dòng)臺(tái)；以及將信息通過所選的第二部分副載波發(fā)送給第二移動(dòng)臺(tái)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的方法，其中所述根據(jù)所確定的質(zhì)量選擇在基站與第一移動(dòng)臺(tái)之間的第一部分副載波的步驟進(jìn)一步包括選擇質(zhì)量最高的副載波。
9.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的方法，其中所述根據(jù)所確定的質(zhì)量選擇在基站與第一移動(dòng)臺(tái)之間的第一部分副載波的步驟進(jìn)一步包括選擇所確定的質(zhì)量超過一個(gè)預(yù)先選定的設(shè)定點(diǎn)的副載波。
10.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的方法，其中所述將信息通過所選的第一部分副載波發(fā)送給第一移動(dòng)臺(tái)的步驟進(jìn)一步包括將該信息形成為多個(gè)子分組和將每個(gè)子分組通過所選的副載波中至少一個(gè)副載波發(fā)送。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種控制在一個(gè)基站與多個(gè)移動(dòng)臺(tái)之間通過多個(gè)副載波傳輸?shù)姆椒?。每個(gè)移動(dòng)臺(tái)可以根據(jù)各副載波的質(zhì)量在它自己獨(dú)有的副載波組上發(fā)送。也就是說，對(duì)于每個(gè)移動(dòng)臺(tái)確定至少一部分副載波的質(zhì)量。然后，根據(jù)所確定的質(zhì)量選擇至少一部分副載波，信息用各移動(dòng)臺(tái)獨(dú)有的副載波組發(fā)送給每個(gè)移動(dòng)臺(tái)。
文檔編號(hào)H04L1/18GK1697437SQ20051006966
公開日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2005年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月10日
發(fā)明者霍迪, 法魯克·U·卡恩 申請(qǐng)人:朗迅科技公司