專利名稱：Ofdm－mimo通信系統(tǒng)中改善系統(tǒng)效率的每數(shù)據(jù)流率控制(psrc)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)無線通信系統(tǒng)。更特別是，本發(fā)明是為通信系統(tǒng)中改善信道及系統(tǒng)能力的方法及裝置。
背景技術(shù)：
正交頻分多路復用(OFDM)涉及一數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計，其中數(shù)據(jù)流是被分割為較小子數(shù)據(jù)流且使用次載波來傳送，各具有小于全部可用傳輸頻寬的較小頻寬。正交頻分多路復用的效率是產(chǎn)生自次載波的正交性。也就是說，次載波是被選擇使其于傳輸期間彼此不干擾。
多輸入端輸出(MIMO)涉及無線傳送及接收設(shè)計，其中通信裝置是運用多天線來傳送及接收通信信號。多輸入端輸出系統(tǒng)可利用多天線出現(xiàn)所創(chuàng)造的空間分集或空間多路復用選擇。此外，多輸入端輸出系統(tǒng)可改善信號品質(zhì)，如信噪比(SNR)，及增加數(shù)據(jù)產(chǎn)出。
為了實施，正交頻分多路復用可優(yōu)于特別是多輸入端輸出通信系統(tǒng)中如碼分多路訪問(CDMA)的其他傳輸設(shè)計。當用戶數(shù)據(jù)被分割為子數(shù)據(jù)流且被不同子信道運載時，各子信道上的有效數(shù)據(jù)速率是小于總傳送數(shù)據(jù)速率。結(jié)果，被以正交頻分多路復用設(shè)計傳送的數(shù)據(jù)符號持續(xù)期間是遠大于被以其他設(shè)計傳送的數(shù)據(jù)符號持續(xù)期間。較大符號持續(xù)期間因可容許較大延遲展頻而較佳。為了說明，被以大符號持續(xù)期間傳送的數(shù)據(jù)被多路徑影響通常小于以較短符號持續(xù)期間傳送的數(shù)據(jù)。于是，正交頻分多路復用符號可克服共用于無線通信中的延遲展頻而不使用太過復雜接收器。
包含這些運用正交頻分多路復用及碼分多路訪問類型傳輸設(shè)計者的所有類型無線通信系統(tǒng)連續(xù)挑戰(zhàn)，是為特別于數(shù)據(jù)傳輸期間有效使用可得系統(tǒng)資源。多輸入端輸出系統(tǒng)中，當多重數(shù)據(jù)流被同時傳送時，此挑戰(zhàn)甚至更明顯。
碼分多路訪問通信系統(tǒng)中被用來改善系統(tǒng)效率的傳統(tǒng)方法是被稱為每數(shù)據(jù)流率控制(PSRC)。每數(shù)據(jù)流率控制是為被特別設(shè)計用于碼分多路訪問通信系統(tǒng)中，借此頻寬，傳送功率及其他資源可以傳送器所視信道狀況為基礎(chǔ)被分配至傳送器的一設(shè)計。具有多傳送器及/或接收器的碼分多路訪問通信系統(tǒng)中，資源是類似以每傳送天線基礎(chǔ)被分配。然而，并不存在可改良OFDM-MIMO通信系統(tǒng)中系統(tǒng)效率的每數(shù)據(jù)流率控制類型設(shè)計。
于是，預期具有OFDM-MIMO通信系統(tǒng)中改善系統(tǒng)效率的方法及裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為一種正交頻分多路復用(OFDM)多輸入多輸出(MIMO)無線通信系統(tǒng)中改善系統(tǒng)效率的方法及裝置。傳送器中，用戶數(shù)據(jù)流是被分割為多個子數(shù)據(jù)流。傳送器接著以目前信道狀況為基礎(chǔ)來適應性選擇各子數(shù)據(jù)的調(diào)變設(shè)計及編碼速率。接著，多個次載波是依據(jù)被選擇調(diào)變設(shè)計及編碼速率被以子數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)來調(diào)變及編碼。該被調(diào)變次載波接著被分配至一個或更多個傳送天線以便傳送。傳送之前，各次載波的傳送功率也以目前信道狀況為基礎(chǔ)來調(diào)整。適應性調(diào)變及編碼功能，次載波分配功能及功率控制功能被聯(lián)合控制來最佳化產(chǎn)出，信號品質(zhì)及系統(tǒng)效率。


圖1是描繪被應用至OFDM-MIMO通信系統(tǒng)以改善系統(tǒng)效率的每數(shù)據(jù)流率控制流程圖；及圖2是被配置使用被描繪于圖1的每數(shù)據(jù)流率控制設(shè)計的一OFDM-MIMO傳送器。
具體實施例方式
在此，無線傳輸/接收單元(WTRU)是包含但不限于用戶設(shè)備，移動臺，固定或移動用戶單元，呼叫器，或可操作于無線環(huán)境中的任何其他類型元件。當在此被稱為基地臺的是包含但不限于B節(jié)點，地址控制器，訪問點或無線環(huán)境中的任何其他接介裝置。
較佳實施例中，每數(shù)據(jù)流率控制設(shè)計是適用于OFDM-MIMO通信系統(tǒng)。例如，此每數(shù)據(jù)流率控制設(shè)計是將包含適應性調(diào)變及編碼(AMC)及功率控制的共用碼分多路訪問技術(shù)應用于OFDM-MIMO系統(tǒng)來改善系統(tǒng)效率。
依據(jù)本實施例，OFDM-MIMO傳送器是將用戶數(shù)據(jù)流分割為多個較小子數(shù)據(jù)流。接著，使用接收器所提供的反饋信息，傳送器可決定各多個次載波的信道狀況?？商娲氖?，傳送器可通過測量被接收信號的預定品質(zhì)度量來決定信道狀況。例如，決定信道狀況可使傳送器了解信號經(jīng)由信道傳播時，特定信道如何影響其的各種傳送參數(shù)(也就是振幅，相位等)。如進一步說明，此理解是有助于正確分配頻寬、功率及其他系統(tǒng)資源至次載波以便傳送。
一旦信道狀況被決定，傳送器是選擇各次載波的調(diào)變設(shè)計及編碼速率。較佳是，傳送器是使用適應信道狀況的適應性調(diào)變及編碼技術(shù)來做成該選擇。為了說明，若傳送器及接收器間的通信鏈結(jié)的信號干擾加雜訊比(SINR)很高，則傳送器可使用較高順序調(diào)變及編碼速率適應性增加其對接收器的數(shù)據(jù)傳送速率。當通信鏈結(jié)的信號干擾加雜訊比改變時，調(diào)變格式及編碼速率是同樣被調(diào)整來匹配目前信道狀況。
接著，次載波是依據(jù)被選擇調(diào)變設(shè)計及編碼速率被以數(shù)據(jù)子數(shù)據(jù)流調(diào)變?？蛇x擇是，傳送期間為了確保信號分集，傳送器可將特定子數(shù)據(jù)流映射至多次載波以便傳送。以此法，任何因載波干擾喪失的數(shù)據(jù)均可輕易地被恢復于接收器處。
各調(diào)變次載波接著被分配至一個或更多個傳送天線以便傳送至接收器。次載波可通過任何適當分配設(shè)計被分配至傳送天線。然而，次載波較佳是被分配至可最大化該次載波的傳送品質(zhì)的天線。通過分配次載波至多天線，數(shù)據(jù)傳送品質(zhì)及傳送器及接收器間的通信鏈結(jié)品質(zhì)因而被提高。然而，應注意此品質(zhì)提高可能是以產(chǎn)出為代價。當大量次載波被分配至單天線或當大量數(shù)據(jù)被傳送時，此特別為真。于是，由于預期傳送品質(zhì)及預期產(chǎn)出位準，次載波是較佳被分配來傳送。
可選擇是，傳送之前，傳送器可選擇性調(diào)整各次載波的傳送功率。一旦傳送功率被調(diào)整，傳送器可經(jīng)由其多個傳送天線無線傳送數(shù)據(jù)子數(shù)據(jù)流至接收器。
上述適應性調(diào)變及編碼，次載波分配及功率控制功能是共同促使傳送器以改善數(shù)據(jù)產(chǎn)出，增加傳送器效率及增加無線通信系統(tǒng)整體效率的方式來傳送數(shù)據(jù)流。為了確保最佳傳送品質(zhì)及資源分配，傳送器可選擇性運用聯(lián)合控制機構(gòu)來同時監(jiān)視適應性調(diào)變及編碼，次載波分配及功率調(diào)整功能。此聯(lián)合控制機構(gòu)是留意可得資源，預期產(chǎn)出率及傳送品質(zhì)要求，于是可確保諧波平衡被維持于該三者之間。
現(xiàn)在參考圖1，描繪用于OFDM-MIMO無線通信系統(tǒng)的每數(shù)據(jù)流率控制流程圖100是被顯示。被配置操作于OFDM-MIMO通信系統(tǒng)中的傳送器是將用戶數(shù)據(jù)流分割為較小子數(shù)據(jù)流(步驟102)。接著，傳送器決定各多個次載波的信道狀況(步驟104)。這些信道狀況是通過分析接收器所提供的反饋信息(步驟104a)，或可替代地，傳送器可測量被接收于傳送器的信號預定品質(zhì)度量(步驟104b)。一旦信道狀況已知(步驟104)，傳送器可較佳使用適應性調(diào)變及編碼技術(shù)來適應性選擇各子數(shù)據(jù)流的調(diào)變設(shè)計及編碼速率(步驟106)。此選擇步驟(步驟106)為適應性是當信道狀況改變時(每次載波基礎(chǔ))，被選擇調(diào)變設(shè)計及編碼速率也改變。
接著，次載波是依據(jù)該被選擇調(diào)變設(shè)計及編碼速率被產(chǎn)生及調(diào)變數(shù)據(jù)子數(shù)據(jù)流?？蛇x擇是，為了確保傳送期間的信號分集，傳送器可分配冗余數(shù)據(jù)位至不同次載波(步驟108b)。此冗余可使接收器輕易地恢復因如載波干擾所喪失的數(shù)據(jù)。
各被調(diào)變次載波(步驟108)接著以來自特定天線的各次載波頻率響應為基礎(chǔ)被分配至一個或更多個傳送天線(步驟110)。較佳是，次載波是以平衡傳送品質(zhì)(通過分配次載波至多天線來達成)及數(shù)據(jù)產(chǎn)出的方式來分配，若大量次載波被傳送自單個或若干個特定天線，則其可能降低。傳送之前，傳送器可選擇性調(diào)整各次載波的傳送功率(步驟112)。一旦傳送功率被調(diào)整(步驟112)，傳送器是經(jīng)由其多個傳送天線來無線傳送數(shù)據(jù)調(diào)變次載波至接收器(步驟114)。
應注意，適應性調(diào)變及編碼(步驟106)，次載波分配(步驟110)及功率控制(步驟112)是較佳被聯(lián)合控制，因而可使傳送器得以平衡可得資源，傳送品質(zhì)及數(shù)據(jù)產(chǎn)出。
現(xiàn)在參考圖2，圖中示出被配置實施每數(shù)據(jù)流率控制傳送設(shè)計的OFDM-MIMO傳送器200。傳送器包含一串聯(lián)對并聯(lián)(S/P)處理器202，一適應性調(diào)變及編碼裝置204，一分集處理器206，一次載波產(chǎn)生器/調(diào)變器208，一分配處理器212，一信道分析器214，一功率控制器216，一聯(lián)合控制器218及多個傳送/接收天線2201，2202，…220n。
被接收于傳送器200中的用戶數(shù)據(jù)流是經(jīng)由串聯(lián)對并聯(lián)處理器202被分割為多個子數(shù)據(jù)流2011…201n。這些子數(shù)據(jù)流2011…201n接著被傳送至適應性調(diào)變及編碼裝置204，其中各子數(shù)據(jù)流2011…201n的調(diào)變設(shè)計及編碼速率是依據(jù)目前信道狀況而被選擇。適應性調(diào)變及編碼裝置204為適應性是當信道狀況改變時，其調(diào)變及編碼選擇也改變。信道狀況信息是通過信道分析器214被提供至適應性調(diào)變及編碼處理器204。信道分析器214中，被接收器提供的反饋信息(未圖示)是以每次載波基礎(chǔ)來分析?？商娲?，信道分析器214可測量被接收于傳送器200中的信號品質(zhì)度量并借此決定每次載波信道品質(zhì)。
一旦調(diào)變及編碼設(shè)計被選擇，分集處理器206即冗余將特定子數(shù)據(jù)流映射至次載波產(chǎn)生器/調(diào)變器208所產(chǎn)生的多個次載波。信道分析器214所提供的信道信息是被分集處理器206使用其映射功能。然而，此冗余數(shù)據(jù)映射對所有數(shù)據(jù)子數(shù)據(jù)流2011…201n并非必要，所以特別是當信道狀況不良及/或當大量數(shù)據(jù)被傳送時，其有助于傳送期間確保信號分集。
接著，次載波產(chǎn)生器/調(diào)變器208是被選擇調(diào)變設(shè)計及編碼速率來調(diào)變及編碼該次載波。被調(diào)變次載波2111，2112，…211n接著經(jīng)由分配處理器212被分配至一個或更多個天線2201，2202，…220n以便傳送。分配處理器212是使用信道分析器214所提供的信道信息來決定何天線提供最佳可能頻率響應給次載波。
傳送之前，功率控制器216是選擇性調(diào)整各次載波2111，2112，…211n的傳送功率。這些調(diào)整是以信道分析器214所提供的信道信息為基礎(chǔ)。此功率控制功能是確保各次載波2111，2112，…211n被以充足功率傳送來確保接收器處的成功接收，而不會非必要浪費高品質(zhì)次載波的功率資源。
為了確保速率控制，次載波分配及功率控制間的正確平衡，聯(lián)合控制器218是同時監(jiān)視及控制適應性調(diào)變及編碼裝置204，分配處理器212及功率控制器216。通過聯(lián)合控制這些裝置204，212，216，傳送器200可最佳化數(shù)據(jù)產(chǎn)出及信號品質(zhì)而有效使用可得系統(tǒng)資源。
雖然本發(fā)明的特性及元件被以特定組合說明于較佳實施例中，但各特性及元件可被單獨使用(不需較佳實施例的其他特性及元件)，或有或無本發(fā)明其他特性及元件的各種組合中。
權(quán)利要求
1.一種于正交頻分多路復用(OFDM)多輸入多輸出(MIMO)無線通信系統(tǒng)中改善系統(tǒng)效率的方法，包含于一傳送器中，(a)分割一用戶數(shù)據(jù)流為多個子數(shù)據(jù)流；(b)決定各多個次載波的目前信道狀況；(c)適應性選擇各該多個子數(shù)據(jù)流的一調(diào)變方案及編碼速率；(d)依據(jù)該被選擇調(diào)變方案及編碼速率以該子數(shù)據(jù)流來調(diào)變及編碼該次載波；(e)分配該次載波至傳送天線以用于傳送；以及(f)傳送該子數(shù)據(jù)流編碼次載波。其中步驟(c)及(e)是互相考慮而實施。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進一步包含以該決定信道狀況為基礎(chǔ)來調(diào)整各次載波的一傳送功率；其中該功率調(diào)整步驟，及步驟(c)及(e)是考慮彼此而實施。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(b)進一步包含測量于該傳送器中所接收的一信號預定品質(zhì)度量。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(b)進一步包含(b1)測量于一接收器中所接收的一信號品質(zhì)度量；(b2)以該品質(zhì)測量為基礎(chǔ)傳送反饋信息至該傳送器；及(b3)于該傳送器中，分析該反饋信息及決定目前信道狀況。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進一步包含以該決定狀況為基礎(chǔ)來分配子數(shù)據(jù)流至次載波。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于子數(shù)據(jù)流是被分配至多次載波，以用于傳送。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(e)進一步包含分配一組次載波至一組傳送天線以用于傳送，該組次載波包含至少一次載波，而該組傳送天線包含至少一傳送天線。
8.一種于OFDM-MIMO無線通信系統(tǒng)中操作的傳送器，包含(a)串聯(lián)對并聯(lián)(S/P)處理器，用于將數(shù)據(jù)流分割為多個子數(shù)據(jù)流；(b)一適應性調(diào)變及編碼(AMC)裝置，以目前信道狀況為基礎(chǔ)來選擇各該多個子數(shù)據(jù)流的調(diào)變方案及編碼速率；(c)一次載波產(chǎn)生器及調(diào)變器，依據(jù)該被選擇調(diào)變方案及編碼速率來產(chǎn)生多個次載波并以子數(shù)據(jù)流來調(diào)變該多個次載波；(d)一分配處理器，用于分配經(jīng)調(diào)變次載波至至少一天線以用于傳送；(e)一信道分析器，用于決定目前信道狀況及將該信道狀況信息提供至該適應性調(diào)變及編碼裝置、分配處理器及功率控制器；及(f)多個傳送/接收天線，用于接收及傳送多個次載波上的信號。
9.如權(quán)利要求8所述的傳送器，其特征在于進一步包含一功率控制器，用于選擇性調(diào)整各該經(jīng)調(diào)變次載波的一傳送功率。
10.如權(quán)利要求8所述的傳送器，其特征在于進一步包含一分集處理器，用于以信道狀況信息為基礎(chǔ)將子數(shù)據(jù)流映射至多個次載波，其中該信道分析器進一步用于提供該信道狀況信息至該分集處理器。
11.如權(quán)利要求8所述的傳送器，其特征在于該信道分析器進一步用于測量于該傳送器所接收的信號品質(zhì)度量，并以該測量為基礎(chǔ)來決定目前信道狀況。
12.如權(quán)利要求8所述的傳送器，其特征在于該信道分析器進一步用于處理由一接收器所提供的反饋信息、分析該反饋信息以及以該分析為基礎(chǔ)來決定目前信道狀況。
13.如權(quán)利要求9所述的傳送器，其特征在于進一步包含一聯(lián)合控制器，用于聯(lián)合控制該適應性調(diào)變及編碼裝置、該分配處理器及該功率控制器。
全文摘要
一種傳送器(200)將用戶數(shù)據(jù)流分割為多個子數(shù)據(jù)流(20文檔編號H04J3/14GK101095362SQ200580026526
公開日2007年12月26日 申請日期2005年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月11日
發(fā)明者費堤·M·歐茲魯特 申請人:美商內(nèi)數(shù)位科技公司