用于控制链路自适应和分组调度的方法和基站的制作方法

专利名称：用于控制链路自适应和分组调度的方法和基站的制作方法
技术领域：
本发明涉及HSDPA(高速下行链路分组接入)无线电系统。更精确地说，本发明涉及在HSDPA无线电系统内控制链路自适应和分组调度。
背景技术：
在对于3GPP(第三代合作协议)的WCDMA(宽带码分多址)改革的正在进行标准化研发中，已引入了版本5的概念HSDPA(高速下行链路分组接入)。此概念的一个中心元素是快速第一层调度与混合自动重发请求(HARQ)组合。所述快速第一层调度尝试使用当前信道条件，并可能实现较高的瞬时吞吐量。
所述第一层调度包括两个基本部分链路自适应和分组调度。HSDPA内的链路自适应是指根据所述无线电链路的质量来调整调制方案、多码数以及前向纠错编码的能力。所述链路自适应确定将用于特定信道条件的数据速率，而所述分组调度确定用户何时在HS-DSCH(高速-下行链路共享信道)上有效。在节点B(基站收发器，BTS)内执行数据分组经由空中接口的传输的调度。所述H-ARQ特征提供一种如果分组被错误接收则重新传送所述分组的机制。在HSDPA内，在所述基站内处理对于重新传输所述数据分组的请求。为使所述调度单元了解所述瞬时信道条件，已引入从所述用户设备到节点B的反馈信道，称为HS-DPCCH(高速-专用物理控制信道)。所述信道携带将当前下行链路信道条件通知所述节点B的信道质量指示符(CQI)。
此外，所述信道还携带确认先前所接收的分组是否被正确检测(H-ARQ ACK(肯定确认)/NACK(否定确认)信息)的信令。所述节点B使用H-ARQ信息来确定是否重新传送分组，而所述链路自适应使用CQI来确定调制和编码方案，以及将用于传输到所述用户的多码数。所述链路自适应机制的CQI测量和操作还可用于辅助分组调度器的判定，以改善网络资源的使用。在某些模式下，还可通过使用用于相关下行链路DPCH(专用物理信道)来改善所述链路自适应机制，所述相关下行链路DPCH由从所述用户设备发送到节点B的功率控制指令控制。然而，当所述用户设备处于软切换(SHO)时，与多个节点B相关的功率控制将会操作，因此所述测量无法用于估计所述信道条件。
为了提供更佳的上行链路覆盖，所述HSDPA概念允许CQI和ACK/NACK信息的副本。然而，从链路自适应和分组调度的角度看，这会引起链路自适应循环内的额外延迟，从而在多数情况下会再次导致链路和系统性能显著降低。在传播到所述节点B之后估计代码，并假定所述节点B内无延迟，为所述用户设备做出传输判定。例如，如果副本因子3用于HS-DPCCH，而‘零延迟’假定用于节点B处理，则可在对应于8毫秒的12个时隙之后使用所述CQI值。
问题在于，随着延迟增加，所述CQI信息变得‘陈旧’，因而包括的关于当前信道条件的信息更少。这在软切换的情况下尤为严重，其中节点B仅可依赖于CQI报告，因为来自相关下行链路DPCH的功率测量将不会提供关于节点B与用户设备之间的链路质量的信息，所述节点B负责所述HSDPA链路。因此，存在着改善节点B内的链路自适应性能的需要。

发明内容
根据本发明实施例，提供了一种在HSDPA(高速下行链路分组接入)无线电系统内控制链路自适应和分组调度的方法。所述方法包括经由控制信道提供从所述用户设备到基站的反馈信息的步骤。所述方法还包括的步骤是，借助所述基站计算与所述反馈信息相关的质量估计，并借助所述基站基于所计算的质量估计执行链路自适应和分组调度。
根据本发明的另一实施例，提供了一种经由控制信道与一个或多个用户设备单元通信的HSDPA(高速下行链路分组接入)基站。所述基站包括用于从所述用户设备接收反馈信息的设备。所述基站还包括用于计算与所述反馈信息相关的质量估计，并基于所计算的质量估计执行链路自适应和分组调度的设备。
本发明方法和系统提供了若干优点。例如，在本发明的一个实施例中，提高了CQI估计的精确度。另一优点是减少了链路自适应延迟，并提高了吞吐性能，因为即使是在已接收所有可能的副本之前，所述分组调度和链路自适应仍可判定接受质量值。所述链路自适应稳健性，从而链路和系统性能得到提高。


以下将参照优选实施例和附图来详细描述本发明，在附图中图1是示出了可在本发明实施例内使用的无线电系统结构的简化框图；图2示出了本发明实施例的简化轮廓；图3示出了HS-DPCCH信道的格式；以及图4和5示出了根据本发明实施例的在HSDPA无线电系统中控制链路自适应和分组调度的方法实施例。
具体实施例方式
图1示出了其内可应用本发明实施例的无线电系统的实例。图1的无线电系统代表第三代无线电系统，已知的至少包括UMTS(通用移动电信系统)和IMT-2000(国际移动电信2000)。然而，本发明实施例并不仅限于借助实例描述的系统，本领域技术人员同样可将指令应用于其它包括对应特征的无线电系统。
图1是简化框图，其示出了无线电系统的最重要部分和它们之间的网络单元层接口。所述网络单元的结构与功能众所周知，不再赘述。
在图1所示的实施例中，无线电系统的主要部分包括核心网(CN)100、无线电接入网130和用户设备(UE)170。术语UTRAN是UMTS地面无线电接入网的首字母缩略语，即无线电接入网130属于第三代，并以宽带码分多址(WCDMA)技术实施。图1还示出了属于2/2.5代并借助时分多址(TDMA)技术实施的基站系统160，但此处不再赘述。
在一般电平上，所述无线电系统还被定义为包括用户设备和网络部分，所述用户设备例如还被称为用户终端和移动电话。所述网络部分包括无线电系统的固定基础设施，即核心网、无线电接入网和基站系统。
所述核心网100的结构可能对应于GSM和GPRS系统的组合结构。所述GSM网络单元可能负责建立电路交换连接，而所述GPRS网络单元可能负责建立分组交换连接。然而，一些网络单元可能包括在两个系统内。
所述基站系统160可能包括基站控制器(BSC)166和基站收发器(BTS)162、164。所述基站控制器166控制所述基站收发器162、164。实施无线电路径的设备及其功能可能存在于所述基站收发器162、164内，而所述控制设备可能存在于所述基站控制器166内。
所述基站控制器166负责以下任务，例如基站收发器162、164的无线电资源管理、小区间切换、频率控制、跳频序列的管理、上性链路上的时间延迟测量、实施操作和维护接口、功率控制，所述频率控制即对于基站收发器162、164的频率分配。
所述基站收发器162、164可能包括至少一个收发信机，所述收发信机提供一个载波，即8个时隙，即8个物理信道。一般而言，一个基站收发器162、164服务于一个小区，但也可能存在一个基站收发器162、164服务于若干成扇形的小区的技术方案。小区的直径可以从几米到几千米不等。所述基站收发器162、164可能还包括码型变换器，其将在所述无线电系统内使用的话音编码格式转换为在公共交换电话网内使用的格式，反之亦然。实际上，所述码型变换器可能物理上位于移动业务交换中心102内。所述基站收发器162、164的任务包括计算定时超前(TA)、上行链路测量、信道编码、加密、解密和跳频。
在图1的实施例中，所述无线电接入网130由无线电网络子系统140、150构成。每个无线电网络子系统140、150由无线电网络控制器146、156和B节点142、144、152、154构成。B节点是一个相当抽象的概念，通常使用术语基站收发器作为替代。
作为选择，所述无线电网络控制器140、150大致对应于GSM系统的基站控制器166，而B节点142、144、152、154大致对应于GSM系统的基站收发器162、164。本发明实施例被配置为相同的设备充当基站收发信基和B节点两者。相同的设备能够同时实施TDMA和WCDMA无线电接口。
所述用户设备170可能包括移动设备(ME)172和UMTS用户身份模块(USIM)174。USIM174包括关于所述用户的信息，以及关于信息安全，例如尤其关于加密算法的信息。
在UMTS网络内，所述用户设备170可在软切换发生时同时与多个基站收发器(节点B)连接。
在UMTS内，网络单元之间的接口可能是所述核心网与无线电接入网之间的Iu接口和无线电接入网与用户设备之间的Uu接口，所述Iu接口分为电路交换一侧的接口IuCS和分组交换一侧的接口IuPS。在GSM内，所述接口可能包括基站控制器与移动业务交换中心之间的A接口、基站控制器与服务GPRS支持节点之间的Gb接口、基站收发器和用户设备之间的Um接口。所述接口定义了不同网络单元可将何种消息用于彼此通信。所述接口的目的是提供无线电系统，其中不同制造商的网络单元相互作用良好，以提供有效的无线电系统。然而，某些接口实际上依赖于卖主。
已引入所述HSDPA(高速下行链路分组接入)概念，以借助快速物理层重新传输与传输组合，以及所述基站所控制的快速链路自适应来增加分组数据吞吐量。在HSDPA内，在基站内执行调度和链路自适应判定。在HSDPA内使用所述HS-DPCCH(高速-专用物理控制信道)，以提供从用户设备170到基站(节点B)的反馈信息。所述HS-DPCCH在上行链路内传送必需的控制信息，即ARQ确认(肯定与否定两者)和下行链路质量反馈信息。因此，所述HS-DPPCH信道可能传送H-ARQ信息(ACK/NACK)和信道质量指示符(CQI)信息比特。所述信息部分的HS-DPCCH信道映射和编码在第三代合作协议内描述；技术规范组无线电接入网；复用和信道编码(FDD)(版本5)3GPP TS 25.212 v5.3.0(2002-12)，此处引入作为参考。
图2示出了本发明实施例的简化轮廓。基站170可能包括以下单元运行CQI可靠性估计器202、链路自适应和分组调度器单元204、加权单元206、CQI软组合缓存器208、H-ARQ管理器210和用于其它信道质量测量的单元212。在本发明实施例中，HSDPA基站170经由控制信道200与一个或多个用户设备单元通信，并包括用于从所述用户设备接收反馈信息的设备。所述控制信道200可能是HS-DPCCH(高速-专用物理控制信道)信道或DPCCH(专用物理控制信道)信道。所述HS-DPCCH信道200可能被在运行CQI可靠性估计器202内估计。通过监控所述HS-DPCCH，可能会提取在此信道上发送的信息的可靠性。可能会向链路自适应和分组调度器单元204通知所述可靠性。所述可靠性结果然后可用于调度和传输判定，以改善链路和系统性能。同样可对检测所述ACK/NACK信息的H-ARQ管理器210做出类似改善。
所述基站170可能包括一种用于计算与所述反馈信息相关的质量估计，并基于所计算的质量估计来执行链路自适应和分组调度的设备。所述反馈信息可能包括H-ARQ信息比特和/或信道质量指示符信息比特。所述用于计算质量估计的设备可能会通过平均所接收H-ARQ信息比特来计算所述H-ARQ信息的估计。所述用于计算质量估计的设备可能被配置为，通过计算一组对应于不同信道质量值的合法码字来计算所述信道质量指示符信息的估计，并使用所接收信道质量指示符信息与所述合法码字组之间的差异来计算所述信道质量估计。
当所计算的质量估计显示足够高的可靠性(或根据所估计质量给与其优先权)时，所述链路自适应和分组调度在其计算内可能仅考虑所接收的质量估计。在实施例中，所述基站170还包括用于测量来自相关DPCH信道的第二条反馈信息的设备212，以及用于与来自相关DPCH信道的第二条反馈信息比较，加权信道质量指示符的使用的设备206。重复发送所述反馈信息直至所计算的质量估计显示高可靠性同样是可行的。
在本发明实施例中，引入上行链路信道质量估计器，以及用于减少延迟和提高CQI估计的精确度的滤波功能，所述CQI估计被传送到所述基站170的链路自适应和分组调度单元204。在实施例中，可能会计算所述用户设备所传送的CQI值估计的判定量度。所述判定量度可能被用作H-ARQ信息和CQI信息的质量指示符。通过使用所述质量估计，所述链路自适应可判定是否在基站170的分配中将所述CQI信息用于相关用户设备。同样，所述质量估计可能用于评价所述H-ARQ信息。在实施例中，所述质量估计可能用于其中能够实现CQI信息的副本的情况。在这种情况下，即使是在接收所有副本之前，所述分组调度和链路自适应单元204仍可能会判定接受CQI值，从而减少链路自适应延迟并改善吞吐量性能。
图3示出了HS-DPCCH信道300的格式和对应功率偏置的实例。在所述HS-DPCCH信道300的传输中，可能会在所述HS-DPCCH信道300的第一时隙302期间内传送H-ARQ信息。所述CQI信息可能被在最后两个时隙304期间内传送。为所述HS-DPCCH定义了一组功率偏置，以为两个所信令参数确保定义良好性能。
图4示出了在HSDPA无线电系统内控制链路自适应和分组调度的方法的实施例。在此实施例中，存在着其中除了CQI报告之外，无其它可用于执行所述链路自适应的备选的软切换情况。所述链路自适应使其自适应调制和编码仅基于所述CQI报告。这是因为，相关下行链路DCH的基于所述功率控制指令的间接功率测量可能会指向多个基站地操作，因此其可能无法包括关于负责HSDPA的基站与用户设备之间的单个链路质量的信息。如果必需等待完成所有所述副本，则可能会出现显著的AMC延迟，这将会在HSDPA内减少对于软切换用户的移动性支持。如果第一CQI传输显示高可靠性，则可能会忽略后续副本(尽管这些仍然由所述用户设备传送)。这加速了链路自适应延迟循环，从而即使是在用户设备速度中等的情况下，对于所述HSDPA性能仍然具有显著影响。如果在完成所有副本之后所述CQI报告的可靠性仍然较低，则可能会在所述CQI报告可靠时执行调度，以阻止错误的链路自适应。
控制链路自适应和分组调度的方法在图4内开始于400。在402内，接收诸如CQI和ACK/NACK信息的反馈信息，并在基站内计算质量估计。所述质量估计可能是CQI估计。在404内检测所计算的质量估计是否显示高可靠性。如果所述质量估计足够可靠，则过程前进到406，其中链路自适应和分组调度由基站例如在所述链路自适应和分组调度单元内执行。所述方法在408内结束。如果在404内检测到所述质量估计不够可靠，则在402内再次接收所述反馈信息。依据实施例，可能会停止或至少忽略所述反馈信息的接收，如果所计算的质量估计已显示出较高的可靠性的话。
图5示出了在HSDPA无线电系统内控制链路自适应和分组调度的方法的另一实施例。在仅存在用于执行所述链路自适应的CQI报告，且所述CQI的可靠性相当低的情况中，可能会停止许多附加的重新传输或多余的信道质量资源。所述CQI可靠性估计可能会用于评价在特定时间调度到特定用户的传输是否有意义。同样，可能以这样一种方式随时增加一些滤波，即如果所述CQI报告在较长时间内已相当稳定，则可能会假定所述信道质量与先前报告相同。
图5的方法开始于500。在502内，接收诸如CQI和ACK/NACK信息的反馈信息分组，并在所述基站内计算质量估计。当使用副本时，所述方法可能如下继续在接收下一反馈信息分组之后，可能会组合两个所接收分组，以提供组合增益。可能会在此时使用所有所接收的反馈信息分组来计算所述质量估计。因此，一旦已接收反馈信息分组，可能会包括来自所有先前所接收分组的信息。如果使用足够的副本，则组合信息分组可能会涵盖在所传送信息内。在504内，检测所计算的质量估计是否显示出高可靠性，或是否在特定时期内是稳定的。在506内，基于所述质量估计，甚至可能会在已接收到所有副本之前执行所述链路自适应和分组调度。所述链路自适应和分组调度器单元基于所述质量估计来判定执行链路自适应和分组调度。因此，可能会减少所述链路自适应和分组调度延迟。所述质量估计可用于改善所述分组调度和链路自适应单元所使用的测量，但它们独立于测量自身地操作。在510内，检测是否已接收到所有副本，如果是，则在506内执行所述链路自适应和分组调度。所述方法结束于508内。
可能存在其它确定所述用户设备的瞬时信道质量的方法。在实施例中，可能还会使用相关DPCH(专用物理信道)信道上的测量。所述CQI信道质量估计可能用于通过与其它测量比较来加权CQI的使用。此外，在这种情况下，所述CQI可用于外环算法，且借助CQI可靠性来加权其影响可能是有用的。
在实施例中，如果所调用的副本具有较高的可靠性，则所述质量估计可能用于外环补偿，从而减少了第一次传输的延迟。
最后，说明一种用于例如在估计所述上行链路信道质量时计算所述质量估计的实例方法。在此实例中，所述H-ARQ信息的编码可能是简单的副本编码，因为所述信息由NACK(逻辑0)或ACK(逻辑1)表示。所述简单副本编码的原因在于，由于信令信息仅仅是二进制的，因而无法增加任何前向纠错编码来改善性能。所述CQI信息的编码可能基于(20，5)块编码器。所述编码器可能会使用以下等式1，将代表所述CQI的5位字映射为20位代码bi=Σn=04(an×Mi,n)mod2]]>等式(1)其中an代表涵盖从0到30范围的5位CQI值，a0代表所述CQI值的LSB(最低有效位)，而a4代表所述CQI值的MSB(最高有效位)。Mi，n可能是从参考3GPP TS 25.212 v5.3.0(2002-12)中得到的，其包括值1和0。bi的值代表输出数据，而i代表输出流的索引。因此，根据特定CQI值可计算出将传送的对应代码。
将传送的比特序列被映射为以值+1传送逻辑0，而以值-1来传送逻辑1。所传送的数据是txDatai＝1-2bi。
为了估计所述CQI值，可能会计算对应于31个不同的CQI值的合法码字组。所述CQI估计所基于的判定使用所接收数据矢量与所述合法值组之间的差异，且所述距离量度代表所接收数据与所估计CQI代码之间的距离。可能借助以下等式2和3来给出所述距离与CQI值估计dCQI=Σn=1N|rxDatai-(1-2·bi,CQI)|]]>等式(2)CQI＝arg minCQI{dCQI} 等式(3)根据所述量度与对应误差概率之间的耦合，只要所述量度小于10，正确检测所述CQI值就具有相当高的概率。所述量度可能然后被用作基站内CQI值的应用的质量估计量。例如，其可能被选择为在所述CQI值上具有10-2的误差门限，在这种情况下，只要所述距离量度小于14，所述链路自适应模块可能仅使用所述CQI信息。因此，可能会在评价链路自适应的参数时使用和考虑所述信息，从而使得提供的稳健性增加。通过考虑所有在所述HS-DPCCH信道上可用的信息来改善所述方法的性能。
尽管以上参照实例并根据附图描述了本发明，但本法明显然并不仅限于此，而是可在所附权利要求书的范围内以若干方式修改。
权利要求
1.一种在高速下行链路分组接入无线电系统中控制链路自适应和分组调度的方法，所述方法包括步骤经由控制信道从用户设备向基站提供反馈信息；由所述基站计算与所述反馈信息相关的质量估计；以及基于所计算的质量估计，由所述基站执行链路自适应和分组调度。
2.根据权利要求1的方法，还包括向链路自适应单元和分组调度器单元通知所述计算的质量估计，其中所述执行步骤包括借助所述基站的链路自适应单元以及分组调度器单元，执行所述链路自适应和分组调度。
3.根据权利要求1的方法，其中所述计算步骤包括计算与所述反馈信息相关的质量估计，其中所述反馈信息包括混合自动重复请求信息比特以及信道质量指示符信息比特中的至少一个。
4.根据权利要求3的方法，其中所述计算质量估计的步骤包括计算所述混合自动重复请求信息以及所述信道质量指示符信息的估计，以做出更快的链路自适应和分组调度的判定。
5.根据权利要求4的方法，其中所述计算混合自动重复请求信息的估计的步骤包括平均所接收的混合自动重复请求信息比特。
6.根据权利要求4的方法，其中所述计算信道质量指示符估计的步骤包括计算一组对应于不同信道质量值的合法码字，以及利用所接收的信道质量指示符信息与所述合法码字组之间的差异，计算所述信道质量指示符的估计。
7.根据权利要求1的方法，其中所述提供步骤包括经由所述控制信道提供所述反馈信息，其中所述控制信道包括高速-专用物理控制信道。
8.根据权利要求1的方法，其中所述提供步骤包括经由所述控制信道提供所述反馈信息，其中所述控制信道包括专用物理控制信道。
9.根据权利要求1的方法，还包括当所述计算的质量估计显示出高可靠性时，执行所述链路自适应和分组调度。
10.根据权利要求1的方法，还包括测量来自相关专用物理信道的第二条反馈信息；以及与来自所述相关专用物理信道的所述第二条反馈信息相比，加权信道质量指示符的使用。
11.根据权利要求1的方法，还包括当所述计算的质量估计显示高可靠性时，中止接收所述反馈信息。
12.一种经由控制信道与一个或多个用户设备单元通信的高速下行链路分组接入基站，所述基站包括接收装置，用于从所述用户设备接收反馈信息；计算装置，用于计算与所述反馈信息相关的质量估计；以及执行装置，基于所述计算的质量估计来执行链路自适应和分组调度。
13.根据权利要求12的高速下行链路分组接入基站，其中用于计算质量估计的所述反馈信息包括混合自动重复请求信息比特和信道质量指示符信息比特中的至少一个。
14.根据权利要求13的高速下行链路分组接入基站，其中所述计算装置被配置为通过平均所述接收的混合自动重复请求信息比特，来计算混合自动重复请求信息的估计。
15.根据权利要求13的高速下行链路分组接入基站，其中所述计算装置被配置为通过计算一组对应于不同信道质量值的合法码字，并且利用所接收的信道质量指示符信息与所述合法码字组之间的差异以计算所述信道质量估计，来计算信道质量指示符信息的估计。
16.根据权利要求12的高速下行链路分组接入基站，其中当所述计算的质量估计显示高可靠性时，所述执行装置执行链路自适应和分组调度。
17.根据权利要求12的高速下行链路分组接入基站，其中所述控制信道包括高速-专用物理控制信道信道。
18.根据权利要求12的高速下行链路分组接入基站，其中所述控制信道包括专用物理控制信道。
19.根据权利要求12的高速下行链路分组接入基站，还包括测量装置，用于测量来自相关专用物理信道的第二条反馈信息；以及加权装置，用于与来自所述相关专用物理信道信道的所述第二条反馈信息相比，加权信道质量指示符的使用。
20.根据权利要求12的高速下行链路分组接入基站，还包括中止装置，用于当所述计算的质量估计显示高可靠性时，中止接收所述反馈信息。
全文摘要
提供了一种在HSDPA(高速下行链路分组接入)无线电系统内控制链路自适应和分组调度的方法，以及一种经由控制信道与一个或多个用户设备单元通信的HSDPA基站。根据一个实施例，所述基站包括用于从所述用户设备接收反馈信息的设备。所述基站还包括用于计算与所述反馈信息相关的质量估计，并基于所计算的质量估计执行链路自适应和分组调度的设备。
文档编号H04L12/56GK1592482SQ200410064438
公开日2005年3月9日 申请日期2004年8月26日 优先权日2003年8月26日
发明者弗兰克·弗雷德瑞克森, 特洛尔斯·科尔丁 申请人:诺基亚公司