CN101297577A - 用于正交频分多址通信***的带内率控制 - Google Patents

Abstract

公开了助益于由接入终端进行动态反向链路率控制以及由接入终端对反向链路率的改变进行带内信令通知的***和方法。

Description

用于正交频分多址通信***的带内率控制

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2005年10月27日的题为“用于提供移动无线下MAC的方法和装置(Methods And Apparatus For Providing Mobile Wireless Lower MAC)”的美国临时专利申请S/N.60/731,028、以及提交于2005年10月27日的题为“用于提供移动宽带无线上MAC的方法(METHODS For Providing Mobile BroadbandWireless Higher MAC)”的美国临时申请S/N.60/731,037的优先权，上述临时申请通过全文引用包括于此。

背景

领域

本公开一般地涉及数据通信，尤其涉及用于通信***的率信令。

背景

无线多址通信***可在前向和反向链路上并发地与多个终端通信。前向链路(或下行链路)是指从基站到终端的通信链路，而反向链路(或上行链路)是指从终端到基站的通信链路。多个终端可在反向链路上同时传送数据和/或在前向链路上同时接收数据。这通常可以通过将每条链路上的数个传输多路复用成在时域、频域、和/或码域中彼此正交来实现。

终端可遍布整个***地分布且会体验到不同的信道状况(例如，不同的衰落、多径、和干扰效应)。因此，这些终端可实现不同的信噪干扰比(SINR)。话务信道的SINR决定其传输能力，此能力通常是由可在该话务信道上可靠传送的特定数据率来量化的。如果终端之间的SINR不同，则所支持的数据率在各终端之间也会有所不同。此外，由于信道状况通常随时间而变，所以对终端所支持的数据率也将随时间而变。

率控制是多址通信***中的主要挑战。率控制要求基于每个终端的信道状况来控制该终端的数据率。率控制的目的应当是在满足可由目标分组差错率(PER)和/或其它某个准则量化的某些质量目标的同时使总吞吐量最大化。

因此本领域中需要能有效地执行多址通信***中的率控制的技术。

概要

以下给出了一个或多个实施例的简化概要以提供对此类实施例的基本理解。本概要并非所有构想到的实施例的详尽综述，且既无意于标识出所有实施例的关键性或决定性要素也无意刻画任何或所有实施例的范围。其唯一用途是以简化形式给出一个或多个实施例的一些思想以作为稍后给出的更具体的描述的前序。

根据另一方面，一种方法包括：在接入终端处确定反向链路传输的新率；确定该新率与接入点对反向链路传输指示的率是否不同；以及如果该新率不同，则传送一包括该率的指示符的分组。

根据另一方面，一种接入终端包括：处理器，其被配置成至少部分地基于在该接入终端处确定的信道状况来确定新率、确定该新率与接入点所指示的率是否相同、以及在该新率与所指示的率不同的情况下指令在传送的分组的报头中收录对该新率的指示。还可有耦合至该处理器的存储器。

根据又一方面，一种装置可包括：用于在接入终端处确定反向链路传输的新率的装置；用于确定该新率与接入点对反向链路传输指示的率是否不同的装置；以及用于在该新率不同的情况下传送有该新率的指示符的分组的装置。

为了实现上述和相关目的，这一个或多个实施例包括在下文中完全描述并在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图具体阐述这一个或多个实施例的某些说明性方面。然而，这些方面仅指示可采用各个实施例的原理的各种方式中的一小部分，而所述的实施例旨在包括所有此类方面及其等效形式。

附图简述

图1示出了多址无线通信***的各方面。

图2A示出了由接入终端传达反向链路率指示的方法的各方面。

图2B示出了由接入终端传达反向链路率指示的装置的各方面。

图3示出了MAC分组的各方面。

图4示出了无线通信***中接收机和发射机的各方面。

图5示出了接入点的各方面。

具体描述

现在参照附图描述各个实施例，在其中贯穿始终使用类似附图标记来指代类似要素。在以下描述中，出于解释起见，阐述众多特定细节以提供对一个或多个实施例的透彻理解。然而，显而易见的是，此类实施例也可在没有这些特定细节的情况下实践。在其它实例中，以框图形式示出公知的结构和设备以帮助描述一个或多个实施例。

如本申请中所使用的，术语“组件”、“***”等旨在引述计算机相关实体，任其是硬件、硬件与软件的组合、软件、还是执行中的软件。例如，组件可以是，但不限于，在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行文件、执行的线程、程序、和/或计算机。一个或多个组件可驻留在进程和/或执行的线程内，并且组件可局部化在一台计算机上和/或分布于两台或多台计算机之间。而且，可从其上存储有各种数据结构的各种计算机可读介质执行这些组件。这些组件可借助于本地和/或远程处理来通信，诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件借助于此信号来与本地***、分布式***、和/或跨诸如因特网等的网络与其它***中的另一组件进行交互)的信号来作此通信。

此外，这里结合订户站描述各个实施例。订户站也可称为***、订户单元、移动站、移动台、远程站、接入点、基站、远程终端、接入终端、用户终端、用户代理、用户装备等。订户站可以是蜂窝电话、无绳电话、会话发起协议(SIP)电话、无线本地环路(WLL)站、个人数字助理(PDA)、具有无线连接能力的手持式设备、或连接至无线调制解调器的其它处理设备。

此外，本文中所描述的各个方面或特征可使用标准编程和/或工程技术实现为方法、装置、或制品。本文中所使用的术语“制品”旨在涵盖可从任何计算机可读设备、载波、或媒介访问的计算机程序。例如，计算机可读介质可包括但不限于磁存储设备(例如，硬盘、软盘、磁条……)、光盘(例如，压缩盘(CD)、数字多功能盘(DVD)……)、智能卡、闪存设备(例如，记忆卡、记忆棒、钥匙驱动器……)、以及诸如只读存储器、可编程只读存储器和电可擦式可编程只读存储器等集成电路。

参照图1，示出了根据一个实施例的多址无线通信***。多址无线通信***1包括多个蜂窝小区，例如，蜂窝小区2、104、和106。在图1中，每个蜂窝小区2、4和6可包括含多个扇区的接入点。这多个扇区是由各自负责与落在该蜂窝小区的一部分中的接入终端通信的数群天线形成的。在蜂窝小区2中，天线群12、14、和16各自对应一不同扇区。在蜂窝小区4中，天线群18、20、和22各自对应一不同扇区。在蜂窝小区6中，天线群24、26、和28各自对应一不同扇区。

每个蜂窝小区包括在与每个接入点的一个或多个扇区通信的若干接入终端。例如，接入终端30和32在与接入点基站42通信，接入终端34和36在与接入点44通信，并且接入终端38和40在与接入点46通信。

控制器50被耦合至蜂窝小区2、4和6中的每一个。控制器50可包含到例如因特网、其它基于分组的网络、或电路交换语音网络等向/从在与多址无线通信***1的各蜂窝小区通信的接入终端提供信息的多个网络的一个或多个连接。控制器50包括调度往来于接入终端的传输的调度器或与其相耦合。在其它实施例中，该调度器可驻留在每个单独的蜂窝小区、蜂窝小区的每个扇区、或其组合中。

应该注意，虽然图1描绘了物理扇区，即不同扇区具有不同天线群，但也可利用其它方法。例如，利用在频率空间各自覆盖蜂窝小区的不同区域的多个固定“波束”可用来代替或与物理扇区相组合。这一方法在题为“蜂窝***中的自适应扇区化(Adaptive Sectorization In Cellular System)”的共审待批的美国专利申请S/N.11/260,895中进行了描绘和公开，该申请通过引用被包括于此。

从接入终端到扇区或蜂窝小区的反向链路上的传输可在时间和频率上多路复用。给定接入终端的反向链路传输可包括毗连的副载波、毗连的OFDM码元、包含对应于成群副载波和OFDM码元的资源的块、或散布在帧或传输周期上各处的单个码元。在某些方面，对这些传输的指派可经由接收自蜂窝小区或扇区的反向链路指派块(R-LAB)来接收。然而，也可利用其它指派方案，例如，单播、广播、多播、隐式、实时、令牌等。

此外，在一些方面，指派可标识出映射到物理资源的逻辑资源。在一些方面，这些逻辑资源可由信道树节点和交织的集合来指定。然而，也可利用其它指派标识符。另外，指派可以是“粘滞性(sticky)”的(例如，指派在时间上持久而不是具有确定性的过期时间)。

例如分组格式等的对反向链路通信使用的率可以由R-LAB或其它率控制消息来指定。然而，在一些情形中，接入点信道测量或率决策可能不准确。例如，干扰测量可能不准确或可能是基于来自过期导频或其它信道信息的信息。此外，接入终端处的缓冲水位可能已经升高或降低，结果使得要传送的数据量发生改变。另外，接入终端可用的可能为峰值功率的函数的可维持功率电平可能已经改变，因此可能的谱效率可能已经改变。

在此类情形中，接入终端可能希望改变其反向链路传输的率。为此，接入终端可在与其正使用此不同的率——例如分组格式——调制的数据相同的传输中带内信令通知其率改变。在一些方面，这可在其正在传送的媒体接入控制(MAC)层分组的报头中。

在某些方面，分组格式是随未接收到确认的情况下的数次重传尝试提供的，并且该分组格式用于初始和重传尝试两者。在下表1中示出了该格式中对分组格式的示例性指示。

表1：RL分组格式

分组格式索引指定谱效率、传输的最大数目、以及要对一数据分组的每个传输使用的调制格式。每种分组格式可由一分组格式索引来索引。调制格式是由每个调制码元中的比特数来指定的，此比特数由调制阶数来标示。调制阶数2、3、和4分别对应于QPSK、8PSK、和16QAM。

这些分组格式可被存储在查找表中以允许接入终端通过查找信道状况来确定其对率的指示，例如从此查找表中可对比此类信道状况下的率来查找或确定关于可支持的谱效率的确定。

还应注意，分组格式索引、调制阶数、重传次数、以及谱效率可以改变或不被包括在率决策中，并因而不由索引或标识符来表示。

图2A示出了由接入终端传达反向链路率指示的方法200的各方面。在框202，在接入终端处基于信道状况、导频信号、其它准则、或其组合作出关于反向链路传输的率的确定。所采用的率控制算法可以与接入点用以生成在R-LAB中提供的率的率控制算法相同或不同。示例性率控制算法在各自通过全文引用包括于此的共审待批的题为“多信道MIMO***的率控制(Rate Control for Multi-Channel MIMOSystems)”的美国专利申请公开No.20030236080、题为“多信道通信***的率控制(Rate Control for Multi-Channel Communication Systems)”的美国专利申请公开No.20050088959、以及题为“准正交通信***的率选择(Rate Selection For AQuasi-Orthogonal Communication System)”的美国专利申请No.11/150,417中描绘并公开。另外，应该注意，利用信噪比、载波干扰比、干扰统计量、最大功率限制、或包括负载在内的其它信道状况变量的针对多用户***的其它率控制算法也可用来确定率。

在框204，接入终端还将从存储器读取从R-LAB确定的例如分组格式索引等的率指示或是来自接入点的其它率控制指示。在框206，在所确定的率之间进行比较。如果率匹配，则在框208，将该率用于反向链路传输。

在率不匹配的情形中，在框210，所采用的率是由接入终端确定的率。在一些情形中，接入终端可能在其任一率计算中使用率余量，例如使用对信道状况更保守的估计来计算率。另外，在一些情形中，接入终端可仅在谱效率充分大于该接入点所指示的——例如在R-LAB中指示的——率所允许的谱效率的情况下才选取新分组格式。这些参数可由***设计设定，或者随着有与率变化、重传、和分组丢失相关的统计量随时间推移被收集而改变。

在框212，对反向链路传输使用在根据该率传送的分组中收录该率的指示符的消息。另外，在某些方面，包括该指示符的分组无需以该率来传送，并可被接入点解释为是将来的分组要以该率传送的指示符。

在一些情形中，以接入终端确定的率传送的每个分组包括该标识符。或者，仅一个分组、或潜在可能地有一个以上的分组可包括该标识符，而其它分组可用带有率指示符的分组的分组ID来标记以指示率已经发生改变。此外，分组可被标识、或***可被设计成在包括该率指示的一个或多个分组被传送之后所有将来传送的分组是以相同的率来传送并在基站处照此被解码。这可以持续一固定时间段或者直到被接入点或在接入终端处被改变。

图2B示出了用于由接入终端传达反向链路率指示的装置250的各方面。接入终端处用于确定反向链路传输所用的率的装置252与用于确定该率是否与接入点对反向链路传输指示的率不同的装置254处于通信状态。装置254与在该率不同的情况下以该率传送分组并在该分组中指示该率的指示符的装置处于通信状态。

图3示出了MAC分组的各方面。一般而言，MAC分组包括MAC报头、MAC有效载荷、和MAC报尾。MAC有效载荷一般包括接入终端传达给接入点的数据或控制信息。MAC报尾可包括纠错或其它信息。

MAC报头可包括各种信令，包括率被接入终端指示为与所指派的率不同时的分组率标识。此外，报头还可包括会话信息，其包括终端标识符、连接层格式消息、关于加密密钥有任何变化的指示、是否是带内控制中的一者或多者，例如包括分组率标识符。另外，如果终端被标识则可包括以下一者或多者，指示该会话的通信参数的会话信息、接入信息、以及任何其它合需参数。

在某些方面，带内控制可包括例如从R-LAB所指令的功率偏移等的功率控制信息；为反向链路传输缓冲的消息的数目、反向或前向链路的一个或多个流的服务质量参数；和/或所传送的分组的率指示。

现在参照图4，前向链路传输上，在接入点1305处，发射(TX)数据处理器1310接收、格式化、编码、交织、以及调制(或码元映射)话务数据并提供调制码元(“数据码元”)。码元调制器1315接收并处理数据码元和导频码元并提供码元流。码元调制器1320将数据和导频码元多路复用在合适的副载波上、为每个未使用的副载波提供零值信号、并获得用于每个码元周期的N个副载波的一集N个传送码元。每个传送码元可以是数据码元、导频码元、或零值信号。导频码元可在每一码元周期里连续发送。将可认识到的是，导频码元可以被时分复用(TDM)、频分复用(FDM)、正交频分复用(OFDM)、码分复用(CDM)等。码元调制器1320可使用N点IFFT将每一集N个传送码元变换到时域以获得包含N个时域码片的“经变换的”码元。码元调制器1320通常重复每个经变换的码元的一部分以获得相应码元。重复的部分被称为循环前缀并被用来对抗无线信道中的延迟扩展。

发射机单元(TMTR)1320接收码元流并将其转换成一个或多个模拟信号，且进一步调理(例如，放大、滤波、以及上变频)这些模拟信号以生成适于在无线信道上传输的前向链路信号。该前向链路信号随后通过天线1325向终端发射。在终端1330处，天线1335接收该前向链路信号并将接收到的信号提供给接收机单元(RCVR)1340。接收机单元1340调理(例如，滤波、放大、以及下变频)该接收到的信号并将经调理的信号数字化以获得样本。码元解调器1345移除附于每个码元的循环前缀，使用N点FFT将每一接收到的经变换的码元变换到频域，获得每个码元周期的N个副载波的N个收到码元，并将接收到的导频码元提供给处理器1350以用于信道估计。码元解调器1345还从处理器1350接收对前向链路的频率响应估计，对接收到的数据码元执行数据解调以获得数据码元估计(其是对所传送的数据码元的估计)，并将这些数据码元估计提供给RX数据处理器1355，由后者将这些数据码元估计解调(例如，码元解映射)、解交织、并解码以恢复所传送的话务数据。码元解调器1345和RX数据处理器1345所作的处理分别与接入点1300处由码元调制器1315和TX数据处理器1310所作的处理互补。

在反向链路上，TX数据处理器1360处理话务数据并提供数据码元。码元调制器1365接收数据码元并将其与导频码元多路复用、执行调制、并提供码元流。导频码元可以在已被指派给终端1330用于导频传输的副载波上传送，其中用于反向链路的导频副载波的数目可以与用于前向链路的导频副载波的数目相同或不同。发射机单元1370随后接收并处理此码元流以生成将由天线1335向接入点1310发射的反向链路信号。

在接入点1310处，来自终端1330的反向链路信号被天线1325接收并由接收机单元1375处理以获得样本。码元解调器1380随后处理这些样本并提供收到导频码元和针对反向链路的数据码元估计。RX数据处理器1385处理这些数据码元估计以恢复终端1335所传送的话务数据。处理器1390对在反向链路上传送的每个活跃终端执行信道估计。

处理器1350可被配置成执行针对反向链路传输的率选择并如关于图1-3所讨论地收录带内反向链路率指示符。

处理器1390和1350分别指导(例如，控制、协调、管理等)接入点1310和终端1335上的操作。相应各处理器1390和1350可与存储程序代码和数据的存储器单元(未示出)相关联。处理器1390和1350还可分别执行导出反向链路和前向链路的频率和冲激响应估计的计算。

参照图5，接入点可包括主单元(MU)1450和无线电单元(RU)1475。MU1450包括接入点的数字基带组件。例如，MU 1450可包括基带组件1405和数字中频(IF)处理单元1410。数字IF处理单元1410通过执行诸如滤波、信道化、调制等功能在中频数字地处理无线电信道数据。RU 1475包括接入点的模拟无线电部分。如在此所使用的，无线电单元是接入点或其它类型的收发机站当中具有至移动交换中心或相应设备的直接或间接连接的模拟无线电部分。无线电单元通常服务通信***中一特定扇区。例如，RU 1475可包括连接至用于接收来自移动订户站的无线电通信的一个或多个天线1435a-t的一个或多个接收机1430。在一方面，一个或多个功率放大器1482a-t被耦合至一个或多个天线1435a-t。模数(A/D)转换器1425被连接至接收机1430。A/D转换器1425将接收机1430接收到的模拟无线电通信转换成数字输入以经由数字IF处理单元1410传送到基带组件1405。RU 1475还可包括连接至或相同或不同的天线1435以向接入终端传送无线电通信的一个或多个发射机120。数模(D/A)转换器1415被连接至发射机1420。D/A转换器1415将经由数字IF处理单元1410接收自基带组件1405的数字通信转换成模拟输出以向移动订户单元传送。在一些方面，有一用于多路复用多个信道信号和多路复用包括语音信号和数据信号的各种信号的多路复用器1484。中央处理器1480被耦合到主单元1450和无线电单元以控制包括语音或数据信号的处理在内的各种处理。

对于多址***(例如，频分多址(FDMA)***、正交频分多址(OFDMA)***、码分多址(CDMA)***、时分多址(TDMA)***等)，多个终端可在反向链路上并发地传送。对于这样的***，可在不同终端间共享导频副载波。信道估计技术可用在每个终端的导频副载波跨越整个工作频带(可能频带边缘除外)的情形中。若要对每个终端获得频率分集则这种导频副载波结构将是可取的。本文所描述的这些技术可通过各种手段来实现。例如，这些技术可在硬件、软件、或其组合中实现。对于硬件实现，用于信道估计的这些处理单元可在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计成执行本文中所描述的功能的其它电子单元、或其组合内实现。若采用软件，则可通过执行本文中所描述的功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。软件代码可被存储在存储器单元中并由处理器1390和1350来执行。

以上所描述的包括一个或多个实施例的示例。当然出于描述前述实施例的目的而要描述组件或方法的所有可构想到的组合是不可能的，但是本领域普通技术人员可认识到，各个实施例的许多进一步的组合和置换是可能的。因此，所描述的实施例旨在涵盖落在所附权利要求的精神和范围内的所有此类变更、修改和变形。此外，就术语“包括”在本具体描述或权利要求书中所使用的范畴而言，此术语旨在以类似于术语“包含”的方式作包含在内之解，正如“包含”在权利要求中被用作过渡词时所解释的那样。

Claims (26)

1.一种接入终端，包括：

处理器，被配置成至少部分地基于在所述接入终端处确定的信道状况来确定新的率，确定所述新的率是否与接入点所指示的率相同，以及在所述新的率与所指示的率不同的情况下指令在向所述接入点传送的分组中指示正在采用所述新的率；以及

耦合至所述处理器的存储器。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器被配置成通过确定分组格式来确定所述新的率。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器被配置成通过确定谱效率来确定所述新的率。

4.如权利要求1所述的接入终端，其特征在于，所述处理器被配置成指令以所述新的率来传送带有所述新的率的指示的分组。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器还被配置成指令在从所述接入终端传送的至少一个分组中指示所述新的率，而以所述新的率来传送没有所述新的率的指示的其它分组。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述指示是在所述分组的报头中传送的。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器还被配置成指令在根据所述新的率从所述接入终端传送的每个分组中指示所述新的率。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述存储器包括指示用于不同信道状况的率的查找表并且所述处理器还被配置成利用所述查找表来确定所述新的率。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分组是MAC分组。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述存储器被配置成存储所指示的率并且所述处理器还被配置成从所述存储器中读取所指示的率。

11.一种方法，包括：

在接入终端处确定用于反向链路传输的新的率；

确定所述新的率是否与接入点对反向链路传输指示的率不同；以及

如果所述新的率不同，则传送一分组以在所述分组中指示所述新的率的指示符。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述确定新的率包括确定提供所述新的率的分组格式。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述确定新的率包括确定谱效率以确定所述新的率。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述传送包括在所述分组的报头中传送所述指示符。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括根据所述新的率来调制所述分组。

16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述传送包括在至少一个分组的报头中传送所述指示符并以所述新的率来传送多个其它分组而在所述多个分组中不收录所述指示符。

17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述传送包括在以所述新的率传送的每个分组的报头中传送所述指示符。

18.一种接入终端，包括：

用于确定用于反向链路传输的新的率的装置；

用于确定所述新的率是否与接入点对反向链路传输指示的率不同的装置；以及

用于在所述新的率不同的情况下传送一分组以在所述分组中指示所述新的率的指示符的装置。

19.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述用于传送的装置包括用于在所述分组的报头中传送所述指示符的装置。

20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，还包括用于根据所述新的率来调制所述分组的装置。

21.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述用于传送的装置包括用于在至少一个分组的报头中传送所述指示符的装置以及用于以所述新的率来传送多个其它分组而在所述多个其它分组中不收录所述指示符的装置。

22.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述用于传送的装置包括用于在以所述新的率传送的每个分组的报头中传送所述指示符的装置。

23.一种用于在无线网络中传输的分组，包括标识与为所述分组的传输指派的率不同的用于传输的率的部分。

24.如权利要求23所述的分组，其特征在于，所述部分在所述分组的报头中。

25.如权利要求23所述的分组，其特征在于，所述分组是MAC分组。

26.如权利要求23所述的分组，其特征在于，所述率包括分组格式。

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