专利名称：使用基于容量的信噪比预测和改善移动通信的系统与方法
使用基于容量的信噪比预测和改善移动通信的系统与方法 发明领域00011概括而言，本发明涉及通信，具体而言，本发明涉及的系统与方法确定基于容量的有效信噪比，并将其用作无线通信系统的性能度里o背景技术00021用于在移动通信网络(例如，蜂窝电话网络)中传输信息的常 规技术包括基于频分、时分、码分的技术。总体来说，在基于频分的 技术中，根据频分接入方法将呼叫区分开，其中，不同的呼叫处于不 同的频率上。在基于时分的技术中，将呼叫分配在指定频率的某一时 段上。在基于码分的技术中，使呼叫对应于唯一码，并将其扩展在可 用频率上。不同的技术可满足单个或多个用户的多路接入。0003具体地说，基于频分的技术通常将频谱划分为均匀的带宽块， 从而将其分为不同的频道，例如，为无线蜂窝电话通信分配的频带可 划分为30个频道，其中每个频道传输一路话音或数据(如果采用数 据服务的话)。每个频道在某一时间只能分配给一个用户使用。常用 的一种变型是正交频分技术，该技术将整个系统带宽有效地分为多个 正交子带。这些子带也称为音频带、载波、子载波、频率段和频率信 道。每个子带关联于一个子载波，后者上面可调制有数据。在基于时 分的技术中，波段按时间分为连续的时间段或时隙。为频道的每个用 户分配一个时间段，使其按照循环赛的方式发送和接收信息。例如， 在给定的时刻t， 一个用户可以得到在一个短突发时间内访问信道的
权力。之后，访问权力切换至另一用户，他可以在一个短突发时间内 发送和接收信息。这种"轮换式"循环继续进行，最终，每个用户都 得到多个突发进行发送和接收。0004基于码分的技术通常在某一范围内的任何时间在多个可用的 频率上传输数据。 一般来说，对数据进行数字化，将其扩展在可用的 带宽上，其中，多个呼叫可在信道上重叠，每个呼叫分配到唯一的序 列码。用户可在同样带宽的频谱块中传送信号，其中每个用户的信号 以各自唯一的扩频码扩展在整个带宽上。该项技术可实现共享，其中 一个用户或多个用户可同时发送和接收。这样的共享可通过扩频数字 调制实现，其中，对用户的比特流进行编码，将其以伪随机的形式分 布于一个很宽的频道上。接收机设计用来识别相关的唯一序列码，并 消除随机化，从而以相干方式收集特定用户的比特。0005
一个典型的无线通信网络(例如，使用频分、时分、码分技术) 包括一个或多个基站与一个或多个移动终端(例如，无线终端)，基 站提供一定的覆盖区域，移动终端可在覆盖区域内发送和接收数据。 一个典型的基站可同时为广播、多播和/或单播服务传输多个数据流， 其中，数据流是移动终端可以独立接收的数据的流。所述基站覆盖区 域内的移动终端可能对接收复合流携带的一个、多个或所有的数据流 感兴趣。同样，移动终端可以发送数据到基站或另一个移动终端。基 站与移动终端之间或移动终端与移动终端之间的这种通信，可能由于 信道变化和/或干扰功率变化而降低质量。例如，前面提到的变化可 能影响基站对一个或多个移动终端的调度、功率控制和/或速率估计。 因此，有必要减轻信道和/或干扰功率变化带来的影响，以改善在有 这些变化情况下的通信。发明内容0006本申请所描述的系统与方法涉及使用基于容量的有效信噪比 (SNR)实现无线通信(例如，OFDMA, OFDM， FDMA, FDM, TDMACDMA等)。这种有效信噪比可用作性能度量，以用来对turbo码性 能进行很好的预测。例如，当信道和干扰功率在单个码字的持续期间 变化时，该码字的出错概率可通过构成该码字的一组调制符号的有效 信噪比来准确预测。 一般情况下，这组调制符号的基于容量的有效信 噪比可针对这组调制符号加以定义，并可基于对应于特定调制模式的 受约束(constrained)容量函数。在必要或期望的情况下，可使用受 约束容量函数的近似。 一个合适的近似是无约束(unconstrained)高 斯容量(例如，假定加性高斯白噪声(AWGN))。进一步的简化是用 1og(SNR)来近似无约容量或log(l+SNR)。釆用该式，所述基于容量的 有效信噪比变为各个信噪比的几何平均值。应当理解的是，通过使容 量函数适应相关信道，所述基于容量的有效信噪比可用于非高斯(非正态)信道c0007在一个实施例中，无线通信系统的移动终端可确定(例如，测 量、计算等)前向链路信号的基于容量的有效信噪比。例如，该移动 终端可用导频/数据符号，确定其前向链路信道的受约束有效信噪比， 并将该信噪比传送回基站。由于可以用不同的调制模式进行前向链路 传输，并且移动终端可能不知道正在使用的是哪一个调制模式，所以， 该移动终端可确定无约束有效信噪比，而不是受约束有效信噪比。为 了将传输开销最小化，移动终端可将有效信噪比量化为少数几个值， 这些值可以是等间隔的(例如，均匀量化)，也可以是不等间隔的(例 如，非均匀量化)。此外，移动终端在确定有效信噪比时，可使用合 适的均值滤波器。
C, /W '=i 式2为了应用于不同的系统，有效信噪比的计算也可作适当的修改。例如， 在一个均衡后的单载波系统中，^^'将是均衡器输出的信噪比。在基 于Rake的系统中，^W'将是在Rake解扩后的信噪比。 一般而言，调 制符号的信噪比通常用在解码器的输入端，在检波级之后。0031如上文所释，无线通信系统的一个基站和/或一个移动终端能 够使用信噪比产生部分210确定基于容量的有效信噪比。在一个例子
中，有效信噪比可以是使用导频/数据符号的前向链路的受约束有效 信噪比的度量。由于前向链路传输可使用不同的调制模式(例如正交振幅调制QAM，移相键控PSK等)，而移动终端可能不知道采用 哪种调制模式，所以，可以改用信噪比产生部分210来计算无约束有 效信噪比。当基站使用信噪比产生部分210时，基站能够根据一个移 动终端的传输测量出有效信噪比，即便移动终端只是零星地发送数 据。0032基站可使用信噪比产生部分210计算出的有效信噪比实现调 度移动终端的传输，发送功率控制命令到移动终端，确定移动终端支 持的数据速率，等等。 一般而言，传输调度指的是为获得多用户分集 而做出调度决策。例如，这样的调度在相关信道状况有利时对应于调 度移动终端的传输，以使系统容量最大化。发送功率控制命令通常包 括调整移动终端的功率，以获得期望的信道质量(用信噪比来衡量)， 及调整后续传输的功率。确定速率通常是指将移动终端调制模式和码率结合起来，以预测支持的速率。移动终端使用测量出的有效信噪 比，自己也能够预测出它能支持的速率并把这个速率发送给基站。00331如果无线通信系统采用再用模式，其中频谱的不同部分(即， 再用集)具有不同的信道质量，那么，所述移动终端能够为不同的再 用集、最新的再用集和/或最佳的再用集中的每一个，发送信道质量 指示(CQI)。此外，如果干扰功率变化慢于信道功率变化，另P么， 为了保留反向链路带宽，可以高速率获得一个有效"C"的测量结果， 以较低速率获得几个有效'T'的测量结果。 一般而言，有效"C"的测量 涉及根据测量出的信道(C)值和标称干扰U)值来计算有效信噪 比。有效'T，的测量涉及根据测量出的干扰")值和标称信道(C) 值来计算有效信噪比。例如，当接收机仅仅估计平均干扰时，有效"C/平均r的测量能够更好地预测编码性能。有效"c/平均r的测量一般涉及根据每个调制符号的真实信道值和平均干扰值来计算有效信噪比。下式3示出了上述公式的变型，可用于计算基于"C/I"的有效信噪比。
<formula>formula see original document page 24</formula> 式3其中，5^ ,由^,|2/乂，,给出，A,是通过/个调制符号观测到的信道值，&,是通过第/个调制符号观测到的干扰功率。基于"c/平均r的有效信噪比可通过公式4来计算。<formula>formula see original document page 24</formula> 式4其中，SW ,由…,I2/AT。给出， 是通过所有符号观测到的平均干扰功 率(例如iV。 = 1 /油"附(W。,))。00341图3示出了性能度量产生系统300，该系统采用一个均衡器和 不同的滤波器来改善无线通信系统的接收性能。系统300包括接口部 分IIO、测量部分120及信噪比产生部分210，信噪比产生部分210 根据无线通信系统的基站与移动终端之间的前向和/或反向链路相关 信息和/或特性计算性能度量，例如基于容量的有效信噪比(例如， 图2描述的公式1)。系统300还包括均衡器310，后者用于离散化有 效信噪比。例如，有效信噪比可以量化为相对较小数量的值。此外， 量化可以是均匀量化，在这种情况下，符号是等间隔分布的；量化也 可以是非均匀良好，在这种情况下，符号不是等间隔分布的。这样的 量化可使传输开销最小化。0035系统300也包含滤波器组320，该滤波器组存储不同的可用来 确定有效信噪比的滤波器。这些滤波器可以被移动终端和/或基站使 用。例如，当移动终端确定有效信噪比时，所述移动终端能够从滤波 器组320获得一个合适的滤波器并且在计算有效信噪比时使用该滤 波器。类似地，当基站确定有效信噪比时，所述基站能够从滤波器组 320获得一个合适的滤波器，并在计算有效信噪比时使用该滤波器。 此外，基站可以对从移动终端获得的有效信噪比进一步滤波。滤波器 的选择基于一定的准则，例如，目的(例如，本申请所描述的调度、 功率控制和数据速率)、准确率和基站想以何种频率(例如，多普勒) 对瞬时衰落实现(instantaneous fade realization)做出响应。在一个实 施例中，移动终端和/或基站采用的滤波器是均值滤波器。短滤波器
可以改善时效性(timeliness),长滤波器可以提高准确性。00361如前文所述，确定有效信噪比之后，基站可用其实现调度移动终端的传输，发送功率控制命令到移动终端，确定移动终端支持的数据速率。0037图4示出了性能度量产生系统400，该系统为无线通信性能近 似出有效信噪比。所述系统400包括接口部分IIO和测量部分120。 测量部分120包括信噪比产生部分210、量化器310和滤波器组320。 测量部分120还包括信噪比近似部分410，信噪比近似部分410可配 合前述部分或取代前述部分而用来确定有效信噪比。如上所述，信噪 比产生部分210可用于计算基于容量的有效信噪比，同时可利用其近 似值。信噪比近似部分410可以计算这些近似值。 一个合适的近似是 无约束高斯容量(例如，假定加性髙斯白噪声(AWGN))。进一步的 简化将是近似所述非约束容量，或者用^"AW)近似Iog(l + S^)。利用 该公式，基于容量的有效信噪比变成各个信噪比的几何平均值。应当 理解的是，通过使容量函数适应相关信道，该基于容量的有效信噪比 可用于非高斯信道。00381图5示出了在移动终端一方确定性能度量和采用所述性能度 量实现无线通信的过程500的流程图。如前所述，(基于容量的)有 效信噪比性能度量有助于对turbo码性能进行很好的预测，因此，如本申请所述，采用该度量可改善无线通信。例如，当信道和干扰功率 在单个码字的持续时间内变化时，通过构成该码字的一组调制符号的基于容量的信噪比，可准确预测该码字的出错概率。此外，基站可用 基于容量的有效信噪比(例如，受约束的，无约束的，近似的等)实 现调度移动终端的传输，给移动终端发送功率控制命令，确定移动 终端支持的数据速率。00391在一个实施例中，无线通信系统的移动终端可确定(例如测 量，计算等)有效信噪比，并把所述信噪比传输到基站。例如，为了 确定所述信噪比，移动终端使用导频和/或数据符号可通过前向链路 获得通信信息(模块510)。这些信息可包括信道和/或干扰功率的变化，且可用于确定有效信噪比(模块520)。应当理解的是，有效信噪比可以是受约束信噪比。但是，所述实施例描述的不仅限于此。例如，由于前向链路的传输可采用不同的调制模式，而移动终端有可能不知道采用的是哪种调制模式，所以移动终端可测量无约束有效信噪比。此外，如果必需或者期望的话，可采用近似值。 一个恰当的近似是无约束高斯容量函数(例如，假定AWGN)。进一步的简化是近似 无约束容量，或用log(SA^)近似log(l + SA7 )，在这里，基于容量的有效信噪比变成各个信噪比的几何平均。应当理解的是，该基于容量的有 效信噪比也可用于非高斯信道中。0040如果干扰功率变化慢于信道功率变化，那么，为了保留反向链 路带宽，可以高速率获得一个有效"C"的测量，以较低速率获得几个 有效T的测量。有效"C"的测量是有效信噪比的计算，该计算使用测 量出的信道(C)值和标称的干扰(/)值；有效"I"的测量也是有效 信噪比的计算，该计算使用测量出的干扰(/)值和标称的信道(c) 值。当判断出期望用调制符号的平均干扰功率代替单个调制符号干扰功率测量结果时，可以采用有效"c/平均r的测量。有效"c/平均r的 测量是有效信噪比的计算，该计算采用每个调制符号的实际信道值和 平均干扰值。如果无线通信系统采用再用模式，在该模式下，频谱的 不同部分具有不同的信道质量，那么，移动终端能够为不同的再用集、 最新被使用的再用集和/或最佳的再用集中的每一个，发送一个信道质量控制指示(CQI)。10041移动终端在确定有效信噪比后，可将其传送到基站(模块530)。 应当理解的是，在传送之前，可以量化有效信噪比和/或使用不同的 滤波器来确定有效信噪比。例如，有效信噪比可量化为预定的一组值。 这组值可以是均匀的，此时符号均匀间隔；这组值也可以是不均匀的， 此时符号非均匀间隔。量化可使移动终端到基站的传输开销最小化。 当确定有效信噪比时，可使用滤波器。合适的滤波器是均值滤波器， 该滤波器用于计算平均有效信噪比。短滤波器可以改善时效性，长滤 波器可以提高准确率。0042基站可利用有效信噪比实现无线通信(模块540)。举个例子， 可采用有效信噪比调度移动终端的传输，发送功率控制命令给移动终 端，判断移动终端支持的数据速率。例如，调度传输包括做出调度决 策，以实现多用户分集，该技术可认为是当相关信道状况有利时， 调度一个特定的用户，以使系统容量最大化。发送功率控制命令包括: 调整移动终端的功率，以获得期望的信道质量(用信噪比来衡量)， 及调整后续传输的功率。确定支持的速率包括预测速率，以确定移动 终端的调制模式和码率的组合。00431图6示出了过程600的流程图，该过程600在基站一方确定并 使用诸如有效信噪比的性能度量实现无线通信。为了确定信噪比，基 站可通过和移动终端的反向链路获得通信信息(模块610)。例如， 这些信息可包括信道变化和干扰功率变化，但不仅限于此。0044基站可用该信息确定移动终端传输的有效信噪比(模块620)。 应当理解的是，即便移动终端零星地发送数据时，这样的确定也能够 进行。和移动终端相似，基站也可测量受约束的、无约束的和/或近 似的信噪比。合适的近似是无约束高斯容量函数(例如，假定AWGN)， 进一步的简化是近似无约束容量。此外，如本申请所述，有效"C"、 有效T和减有效"C/平均I"可用于各种实施例中。和移动终端相似， 基站也可利用不同的滤波器去确定有效信噪比。这些滤波器的选择可 根据特定的目的(例如，如下文描述的调度，功率控制和数据速率)， 期望的信噪比准确率，基站期望以何种频率对瞬时衰落实现做出响 应。0045基站可利用有效信噪比实现无线通信(模块630)。如前文提 到的那样，有效信噪比(SNR)有助于对turbo码性能进行很好的预 测，并可改善无线通信。例如，在一个实施例中，可采用有效信噪比 调度移动终端的传输，发送功率控制命令，确定移动终端支持的数据 速率。调度传输包括做出调度决策，以实现多用户分集，该技术可视 为当相关信道状况有利时，调度一个特定的用户，以使系统容量最 大化。在另一个实施例中，使用有效信噪比，通过发送功率控制命令
实现功率控制，该功率控制命令调整到移动终端的功率，为后续传输 获得期望的信道质量。在又一实施例中，有效信噪比可用于根据调制 模式和/或码率预测移动终端支持的速率。0046图7示出了过程700的流程图，该过程700在基站一方使用性 能度量实现无线通信。如图5所述，移动终端可根据从和一个基站的 前向链路获得的信息确定有效信噪比。该有效信噪比可经过量化和/ 或滤波并传送到基站(模块710)。基站接收到有效信噪比之后，可 进一步对有效信噪比进行滤波(模块720)。如图6中所提到的那样， 选择使用的滤波器可根据以下因素特定的目的(例如调度，功率控 制和数据速率)，期望的信噪比准确率，基站期望以何种频率对瞬时 衰落实现给予响应。在一个实施例中，可选择并使用均值滤波器，如 短滤波器，来计算平均有效信噪比，以此改善时效性。在另一个例子 中，采用长滤波器可提高准确率。如本申请所述，基站可使用有效信 噪比改善无线通信(模块730)，如实现调度、功率控制和/或预测支 持的速率。0047图8示出了一个示范性的无线通信系统800。系统800包含N个分布在其中的基站810,、8102、,8103、,8104、8105、8106、81(^,这里N是一个等于或大于1的整数。应当理解的是，N个基站810,、8102、,81(V,81(V8叫、81(V81(^统称为基站810。典型的基站一般是固定站，并可称为接入点、发射机等。相邻的基站可广播本质上相似或不同的内容。系统800还包括M个分布在基站810覆盖区域内的 无线设备820,、 8202 、 8203、 8204 、 8205、 8206 、 8207 、 820s、 8209、 820|0、820 、 82012、 82013、 82014、 820、这里M是一个大于或等于1的整数。应当理解的是，所述M个无线设备82^、 82()2、 82"、 82()4、 82Q、 82068207 、 8208、 8209、 82010 、 820"、 82012 、 82013 、 82014 、 820似统称为无线设备820。0048如图所示，无线设备可以是固定的或移动的，并可称为移动终 端、用户终端、移动站、用户设备等。此外，无线设备可以是便携装置，如移动电话、手持设备、无线模块、个人数字助理(PDA)等。 一般而言，各个基站810可同时和/或顺次向位于所有相关覆盖区域 内的所有或任何一个无线设备广播一个或多个数据流。这些数据流可 以是多媒体内容，如视频、音频、电视内容、数据、视频/音频剪辑 等。例如，单个的多媒体(如电视)节目可用三个独立的数据流(视 频、音频和数据)发送。例如，在另一个实施例中，单个的多媒体节 目可以有多个音频数据流，不同的数据流对应不同的语言。个别的数 据流可以在相似或独立的物理层信道上传输。0049图9示出了说明性的子带结构900，该结构可以用于OFDM系 统。在这个例子中，所述OFDM系统的整个系统带宽为^『MHZ， 使用OFDM把整个系统带宽划分为^个正交的子带。每个子带的带 宽为^T/iVMHz。在一个频谱成形的OFDM系统中，仅仅将总计^个子带中的M个用作数据/导频传输，这里^<^。剩下的^-#个子带 不用作数据/导频传输，而是作为保护子带，以使得OFDM系统能够 满足频谱掩码要求。所述M个可用的子带包括子带卩到F + M-1，它 们一般处在总计W个子带的中间。OFDM系统所述的W个子带可能会 经历不同的信道状况(例如，不同的衰落和多径效应)，并可与不同 的复信道增益相关。为了在接收机一端处理(例如，解调和解码)数 据，需要对信道响应进行准确的估计。0050OFDM系统中的无线信道可以通过时域信道冲激响应或相应 的频域信道频率响应来刻画。本申请中使用的术语与传统技术相一 致，"信道冲激响应"是信道的时域响应，"信道频率响应"是信道的 频域响应。信道频率响应是信道冲激响应的离散傅立叶变换(DFT)。00511无线信道的冲激响应可由L个抽头来表示，其中L典型情况 下远小于所有子带的数量(L〈N)。也就是说，如果发射机将一个冲激 作用到无线信道上，那么L个时域采样(采样速率为BWMHz)将足够 描述基于此冲激信号激励的无线信道响应。信道冲激响应的抽头数量 (L)取决于系统的时延扩展，时延扩展是到达接收机的具有足够能量 的最早和最迟信号的时间差。时延扩展越大，L值就越大，反之亦然。
对于信道冲激响应的每一个抽头，所使用的矢量可包括一个非零项。
对于时延扩展L，矢量的前L项可包括非零值，剩余的N-L项全为零 值。在上行链路上，TX数据处理单元1060处理业务数据并提供数 据符号。OFDM调制器1065接收和复用数据符号和导频符号，进行 OFDM调制并提供OFDM符号数据流。可以在分配给终端1030进行 导频传输的子带上发送导频符号，这里上行链路导频子带的数量可与 下行链路导频子带的数量相同或不同。然后，发送器单元1070接收 和处理OFDM符号流以产生上行链路信号，再通过天线1035发送到 接入点1010。
0056]在接入点1010，来自终端1030的上行链路信号由天线1025 接收，并由接收机单元1075处理，以获取采样。然后，OFDM解调 器1080处理采样，并为上行链路提供接收到的导频符号和数据符号 的估计量。RX数据处理单元1085处理数据符号估计量，以恢复终端 1035发送的业务数据。处理器1090对每个在上行链路上发送信号的 活动终端进行信道估计。多个终端可以在上行链路上以它们各自分得 的导频子带集同时发送导频符号，这里导频符号子带集可以是交错 的。对于多址OFDM系统(例如，正交频分多址系统(OFDMA))， 多个终端可以在上行链路上同时发送数据。对于这样的系统，导频子 带可以在不同的终端间共享。当每个终端的导频子带跨越整个工作频 带(可能除了频带的边缘之外)的情况下，可以使用信道估计技术。这 样的导频子带结构有益于为每个终端实现频率分集。例如，这些技术 可以用硬件、软件或软硬件结合的方式来实现。对于硬件实现，用于 信道估计的处理单元可以用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)、可编程逻辑设备器件 (PLD)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、 专用于执行本申请所述功能的其它电子单元或其组合来实现。对于软 件实现，可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实 现。这些软件代码可以存储在存储器单元中，并由处理器1090和1035 执行。
0059
图11示出了基站1100的示例方框图。在基站1100中，发送 (TX)数据处理器1105从一个或多个数据源1110接收一个或者多个数 据流，例如不同服务的多个数据源。所述TX数据处理器1105依照 为各个流选择的模式，处理相应的数据流，以产生对应的数据符号流， 并为多路复用器(Mux)/信道化器1120提供数据符号流。TX数据处理 器1105还从控制器1125接收开销数据，依照开销数据使用的模式来 处理开销数据，并为信道化器1120提供开销符号流。 一般而言，开 销符号是开销数据的调制符号。
0060信道化器1120将数据符号流中的数据符号复用到它们分得的 传输单元上，并在导频子带上提供导频符号，在保护子带上提供保护 符号。信道化器1120进一步将导频符号和开销符号复用在相关帧前 面的导频和开销段上。信道化器1120在合适的子带和符号周期上提 供复合的符号流，该复合符号流携带着数据、开销、导频和保护符号。 调制器1130调制复合符号流，并提供符号流到发送单元(TMTR)1135，
发送单元对符号流进行处理(例如数模转换、滤波、放大和上变频)， 并产生由天线1140发送的已调信号。
[0061系统1100还包括测量部分1145。测量部分1145与图1-4描述
的测量部分基本相似和/或使用图5-7描述的方法。因而，测量部分 1145可从TMTR 1135获得通信的相关信息，这里，这些信息包括信 道变化和干扰功率变化。可使用接收到的信息确定性能度量，例如基 于容量的有效信噪比。应当理解的是，即便发送方移动终端(没有示 出)零星地向基站IIOO发送数据时，也可以确定信噪比。除此之外 或与此不同的是，移动终端能够计算出有效信噪比并把它传送到基站 1100。
0062计算出的信噪比可以是基于容量的有效信噪比。这样的定义可 以是基于和特定调制模式相对应的受约束容量函数或基于对受约束 容量函数的近似，例如无约束高斯容量函数。进一步的简化是近似无 约束容量。当确定有效信噪比和/或进一步处理从移动终端接收到的 有效信噪比时，测量部分1145可使用不同的滤波器(例如，均值滤 波器)。选择这样的滤波器可基于特定的目的(如调度，功率控制 和速率预测)，获得期望的信噪比精确度，以所期望的频率进行调制。 [0063例如，如上文简要提到的那样，可以采用有效信噪比调度移动 终端的传输，发送功率控制命令到移动终端，确定移动终端支持的数 据速率。调度器1150可执行这样的调度，当相关信道状态有利时， 该调度器做出实S)1多用户分集的调度决策，从而使系统容量最大化。 控制器1125能够利用有效信噪比发送功率控制命令，从而调整到一 个移动终端的功率，以在后续传输时获得期望的信道质量。此外，控 制器1125还可根据调制模式和/或码率，使用有效信噪比确定移动终 端的支持速率，。
00641图12示出了无线设备1200的框图。在无线设备1200中，天 线1205接收基站(未示出)发送的调制信号，并提供接收的信号到 接收单元(RCVC) 1210。接收机单元1210修整、数字化和/或处理 接收到的信号，并将采样流提供给解调器1215。解调器1215对采样
流进行解调，并提供接收到的导频符号给信道估计器1220，同时提 供接收到的数据符号和开销符号给检测器1225。信道估计器1220基 于接收导频符号，为基站和无线设备1200间的无线链路导出信道响 应估计量。检测器1225利用信道响应估计量，对接收到的数据或开 销符号执行检测(例如，均衡或匹配滤波)。此外，检测器1225提供 "己检测"数据和开销符号给解复用器/解信道器1230，已检测数据 和开销符号分别是发送的数据和开销符号的估计量。已检测数据和开 销符号可以用构成数据/开销符号的码比特的对数似然比(LLR)表 示或采用其他表示法。信道估计器1220还能够给解调器1225提供时 间和频率信息。0065控制器1235获得将要被恢复的一个或多个数据流的指示(例 如，用户选择)，并为每个选定的流确定资源分配情况。如果无线设 备1200是第一次获取信号(例如，初始捕获)，则从接收(RX)数 据处理器1240解码的开销符号中获取信令信息。如果无线设备1200 成功地以帧的形式接收数据块，则可从嵌入的开销信令中获得信令信 息，该开销信令是在超帧中发送的至少一个数据块的一部分。 一般而 言， 一个超帧包括一个或多个帧，并用于传输一个或多个数据流。对 于每个数据流，处理相应的数据块(例如，外编码)，以产生对应的 码块。每个码块被划分为多个子码块，对每个子码块做进一步的处理 (例如，内编码和调制)，以产生调制符号的对应子块。每个码块在 一个超帧中发送，并且所述码块的多个子块在所述超帧的多个帧中发 送， 一个子块对应一帧。[0066所述嵌入的开销信令指明了相应的数据流在下一帧中的分配 情况。控制器1235给解信道器提供一个MUX一RX控制命令，解信 道器1230基于该MUX—RX控制命令，在每个符号周期对己检测数 据或开销符号进行解复用，然后为RX数据处理器1240分别提供已 检测数据符号流或己检测开销符号流。对于开销符号的情况，RX数 据处理器1240依照开销信令采用的模式，对已检测的开销符号流进 行处理，并提供解码后的幵销信令给控制器1235。对数据符号流而
言，RX数据处理器1240依照每个流采用的模式，对相关的已检测数 据符号流进行处理，并提供相应的解码数据流给数据宿1245。 [0067系统1200进一步包括一个测量部分1250。测量部分1250与 图1-4描述的测量部分实质上很相似和/或采用图5-7描述的方法。因 此，测量部分1250可从RCVR1210获得相关通信信息(例如，信道 和干扰功率变化)，并利用该信息确定性能度量，例如基于容量的有 效信噪比。计算出的信噪比可以是受约束的或无约束的基于容量的有 效信噪比，及其近^l值或简化值。为了将传输开销最小化，测量部分 1250可用均匀或非均匀技术对有效信噪比进行量化。此外，测量部 分1250可采用不同的滤波器对有效信噪比进一步处理，如本申请所 描述。然后，测量部分1250通过RCVR 1210和天线1205发送有效 信噪比到基站(没有示出)。如上所述，基站能够利用有效信噪比调 度移动终端的传输，发送功率控制命令到移动终端，及确定移动终端 支持的数据速率。0068所公开的实施例的以上描述用于使本领域的任何技术人员能 够实现或使用本发明。对于本领域技术人员来说，这些实施例的各种 修改都是显而易见的，并且本申请定义的总体原理也可以在不脱离本 发明的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本专利申 请所述的系统与方法并不限于本申请给出的实施例，而是与本申请公 开的原理与新颖特性的最广范围相一致。
权利要求
1、一种促进无线通信的方法，包括在移动终端一方接收与前向链路相关的信息，所述信息包括信道相关信息与功率相关信息；根据接收到的信息确定有效信噪比；将所述有效信噪比传输到基站；使用所述有效信噪比促进无线通信。
2、 如权利要求l所述的方法，还包括对所述有效信噪比进行量化，以使传输所述有效信噪比到所述基 站的开销最小化。
3、 如权利要求2所述的方法，所述量化方案是均匀技术与非均 匀技术之一。
4、 如权利要求1所述的方法，还包括当信道与干扰功率在一个码字的持续期间变化时，使用所述有效 信噪比确定所述码字的出错概率。
5、 如权利要求l所述的方法，所述有效信噪比是基于容量的。
6、 如权利要求5所述的方法，还包括使用基于容量的有效信噪比作为性能度量，去预测turbo码性能。
7、 如权利要求l所述的方法，还包括在有信道与干扰功率变化的情况下，对构成一个码字的一组调制 符号的有效信噪比进行定义。
8、如权利要求l所述的方法，还包括 用下式计算有效信噪比c(層祖)-去l;c(纖,)其中，SiW^-C-'(l/iV…)^A^是第z'个调制符号的信噪比，C()是 与调制模式对应的受约束容量函数。
9、 如权利要求l所述的方法，还包括 用下式计算有效信噪比其中，幼^#^-'(1/^..)，幼《是第''个调制符号的信噪比，说明编码损耗，c()是与调制模式对应的受约束容量函数。
10、 如权利要求l所述的方法，还包括用下式计算基于"c/平均r的有效信噪比 c(廣^) - cr' (i -脂附(c(纖,)))其中，SAW,为K/iV。， ；v。-i/a^訓(jv。》。
11、 如权利要求l所述的方法，还包括比较所述有效信噪比与对应于不同分组格式的一组门限，以确定 对哪一个分组进行解码。
12、 如权利要求l所述的方法，还包括比较所述有效信噪比与目标有效信噪比，其中，如果所述有效信 噪比低于该目标信噪比，就发送上调命令，否则，就发送下调命令。
13、 如权利要求l所述的方法，还包括 使用有利于确定有效信噪比的滤波器。
14、 如权利要求13所述的方法，所述滤波器是均值滤波器。
15、 如权利要求14所述的方法，选择有利于以下至少一种处理 的滤波器传输调度； 发送功率控制命令；根据调制方案和/或码率预测支持的数据速率； 实现所期望的信噪比准确率；确定基站期望以何种频率对瞬时衰落实现给予响应。
16、 如权利要求l所述的方法，还包括 使用有效信噪比促进基于以下其中之一的无线通信OFDMA、OFDM、 FDMA、 FDM、 TDMA与CDMA。
17、 如权利要求l所述的方法，还包括使用对应于特定调制模式的受约束容量函数，确定有效信噪比。
18、 如权利要求17所述的方法，所述受约束容量函数适用于相 关的信道和用于非高斯信道。
19、 如权利要求17所述的方法，^ 述受约束容量函数是近似出 来的。
20、 如权利要求19所述的方法，所述近似值是无约束高斯容量。
21、 如权利要求20所述的方法，所述无约束高斯容量用log(SNR) 来近似。
22、 如权利要求1所述的方法，所述有效信噪比是以下其中之 一受约束的、无约束的、近似的、有效"C"的、有效T的、有效"C/ 平均I"的信噪比。
23、 如权利要求l所述的方法，还包括为不同的再用集、最后的再用集和/或最好的再用集中的每一个， 发送一个信道质量控制指示符。
24、 一种促进无线通信的方法，包括 在基站一方获得反向链路信道与干扰功率变化； 根据接收到的信息计算基于容量的有效信噪比； 使用基于容量的有效信噪比促进无线通信。
25、 如权利要求24所述的方法，还包括 使用基于容量的有效信噪比进行当相关信道状况有利时，对移动终端的传输进行调度，以使系统 容量最大化，调整向移动终端传送的功率，以获得所期望的信道质量， 和/或预测移动终端支持的速率。
26、 如权利要求24所述的方法，还包括使用有利于确定有效信噪比的滤波器。
27、 如权利要求26所述的方法，所述滤波器是均值滤波器。
28、 如权利要求26所述的方法，选用所述滤波器促进以下至少 一种处理传输调度； 发送功率控制命令；根据调制模式和/或码率，预测支持的数据速率； 实现所期望的信噪比准确率；确定基站期望以何种频率对瞬时衰落实现给予响应。
29、 如权利要求26所述的方法，所述滤波器是用于改善时效性 的短滤波器。
30、 如权利要求26所述的方法，所述滤波器是用于提高准确率 的长滤波器。
31、 如权利要求24所述的方法，还包括 使用有效信噪比促进基于以下其中之一的无线通信OFDMA、OFDM、 FDMA、 FDM、 TDMA与CDMA。
32、 如权利要求24所述的方法，还包括 当信道与干扰功率在一个码字的持续期间变化时，使用基于容量的有效信噪比确定所述码字的出错概率，并且，所述有效信噪比是针 对构成所述码字的一组调制符号而确定出来的。
33、 如权利要求24所述的方法，所述基于容量的有效信噪比是 以下其中之一受约束的、无约束的、近似的、有效"C"的、有效T， 的、有效"C/平均I"的信噪比。
34、 如权利要求24所述的方法，还包括 量化所述有效信噪比。
35、 如权利要求24所述的方法，还包括 使用所述有效信噪比预测turbo码性能。
36、 一种促进无线通信的系统，包括 第一部件，确定基于容量的有效信噪比；第二部件，使用所述有效信噪比，以便于对传输进行调度、提供 功率控制命令和/或预测传输支持的速率。
37、 如权利要求36所述的系统，第一部件使用下式确定基于容 量的信噪比<formula>formula see original document page 7</formula>其中，幼^#=^(1/^..)，》^是第''个调制符号的信噪比，⑦是 与调制模式对应的受约束容量函数。
38、 如权利要求36所述的系统，第一部件使用下式确定基于容 量的信噪比其中，SM^-C-'(l/iV…),SM ,是第z'个调制符号的信噪比，说明编码损耗，")是与调制模式对应的受约束容量函数。
39、 如权利要求36所述的系统，第一部件使用下式确定有效"C/ 平均I"信噪比C(纖^) = C—' (1 - w膽(c(纖,)))其中，SV/ ,为l/;,l2/iV。， iV。 =l/i\fe/m(;V。,)。
40、 如权利要求36所述的系统，第一部件计算构成一个码字的 一组调制符号的有效信噪比。
41、 如权利要求36所述的系统，当相关信道状况有利时，第二 部件调度给定用户的传输，以使系统容量最大化。
42、 如权利要求36所述的系统，第二部件发送功率控制命令， 以调整发送到移动终端的功率，从而为后续传输在有效信噪比方面实 现所期望的信道质量。
43、 如权利要求36所述的系统，第二部件预测移动终端支持的 传输速率。
44、 如权利要求36所述的系统，还包括 具有多个滤波器的滤波器组，用于确定有效信噪比。
45、 如权利要求44所述的系统，所述滤波器组包括至少一个 均值滤波器。
46、 如权利要求44所述的系统，根据有效信噪比测量结果的 准确率和基站期望对瞬时衰落实现做出响应的最大多普勒频率，从所 述滤波器组中选定一个滤波器。
47、 如权利要求36所述的系统，第二部件在有信道变化与干 扰功率变化的情况下预测有效信噪比。
48、 如权利要求36所述的系统，第一部件比较有效信噪比与 对应于不同分组格式的一组门限，以确定对哪一个分组进行解码。
49、 如权利要求36所述的系统，第一部件比较有效信噪比与 目标有效信噪比，其中，如果所述有效信噪比低于目标有效信噪比， 则发送上调命令，反之，则发送下调命令。
50、 如权利要求36所述的系统，第二部件使用有效信噪比预 测turbo与LDPC编码模式中的至少一个。
51、 如权利要求36所述的系统，当信道与干扰功率在所述码 字的持续期间变化时，第二部件预测编码模式的性能，该性能是与所 述码字相关的出错概率。
52、 如权利要求36所述的系统，第一部件确定这组调制符号 中任一个符号或所有符号的有效信噪比。
53、 如权利要求36所述的系统，第一部件用受约束容量函数 确定有效信噪比，该受约束容量函数对应于一个特定的调制模式。
54、 如权利要求36所述的系统，第一部件使用受约束容量函 数确定有效信噪比，该受约束容量函数适用于相关的非高斯信道。
55、 如权利要求36所述的系统，第一部件使用近似的受约束 容量函数确定有效信噪比。
56、 如权利要求36所述的系统，第一部件使用近似的无约束 高斯容量确定有效信噪比。
57、 如权利要求36所述的系统，第一部件使用由log(SNR)近 似的容量来确定有效信噪比。
58、 权利要求36所述的系统用在基站中。
59、 权利要求36所述的系统用在移动终端中。
60、 一种无线通信系统，包括信噪比确定模块，为前向链路和/或反向链路确定基于容量的有 效信噪比；信噪比使用模块，使用所述基于容量的有效信噪比促进移动终端 的传输调度、提供功率控制命令和/或预测支持的传输速率。
61、 如权利要求60所述的系统，还包括 用下式计算基于容量的信噪比的模块<formula>formula see original document page 10</formula>其中，SM^-C-'(W…),SW ,是第f个调制符号的信噪比，")是 与调制模式对应的受约束容量函数。
62、 如权利要求60所述的系统，还包括 用下式计算基于容量的信噪比的模块其中，s;w^=c-'(i/w…),sv/ ,.是第/个调制符号的信噪比，&db# 说明编码损耗，")是与调制模式对应的受约束容量函数。
63、 如权利要求60所述的系统，还包括对构成一个码字的一组调制符号的有效信噪比进行确定的模块。
64、 如权利要求60所述的系统，还包括 当相关信道状况有利时调度给定用户的传输的模块。
65、 如权利要求60所述的系统，还包括 确定移动终端支持的传输速率的模块。
66、 如权利要求60所述的系统，还包括 有效信噪比的滤波模块。
67、 如权利要求60所述的系统，还包括 在有信道变化与干扰功率变化的情况下预测有效信噪比的模块。
68、 如权利要求60所述的系统，还包括 比较有效信噪比与一组门限以确定对哪一个分组进行解码的模块，该组门限对应于不同的分组格式。
69、 如权利要求60所述的系统，还包括 比较有效信噪比与目标有效信噪比的模±央，其中，如果所述有效信噪比低于目标有效信噪比，则发送上调命令，反之，则发送下调命 令。
70、 如权利要求60所述的系统，还包括 根据有效信噪比预测turbo码性能的模块。
71、 如权利要求60所述的系统，还包括使用以下其中之一确定有效信噪比的模块受约束容量函数，近似的受约束容量函数，对应于特定调制模式的无约束高斯容量函数。
72、 一种计算机可读介质，其上有计算机可执行的用于促进无 线通信的指令，包括在移动终端一方接收与前向链路相关的信息；根据接收到的信息确定有效信噪比； 使用所述有效信噪比促进无线通信。
73、 如权利要求72所述的计算机可读介质，还包括用于以下处理的计算机可执行指令向基站传输有效信噪比。
74、 如权利要求72所述的计算机可读介质，还包括用于以下处理的计算机可执行指令量化有效信噪比，以使与向基站传输有效信噪比有关的开销最小 化。
75、 如权利要求72所述的计算机可读介质，还包括用于以下 处理的计算机可执行指令当信道与干扰功率在一个码字的持续期间变化时，使用有效信噪 比确定所述码字的出错概率。
76、 如权利要求72所述的计算机可读介质，还包括用于以下 处理的计算机可执行指令使用基于容量的有效信噪比作为性能度量，预测turbo码性能。
77、 如权利要求72所述的计算机可读介质，还包括用于以下 处理的计算机可执行指令在有信道与干扰功率变化的情况下，计算构成一个码字的一组调 制符号的有效信噪比。
78、 如权利要求72所述的计算机可读介质，还包括用于以下 处理的计算机可执行指令用下面的算法确定有效信噪比其中，'(l/W…)，SW ,是第f个调制符号的信噪比，③是 与调制模式对应的受约束容量函数。
79、 如权利要求72所述的计算机可读介质，还包括用于以下 处理的计算机可执行指令-用下面的算法确定有效信噪比 其中，SAW￡#=C-'(1/^.0,5^ ,是第''个调制符号的信噪比， 说明编码损耗，CO是与调制模式对应的受约束容量函数。
80、 如权利要求72所述的计算机可读介质，还包括用于以下 处理的计算机可执行指令比较有效信噪比与一组门限，以确定对哪一个分组进行解码，该 组门限对应于不同的分组格式。
81、 如权利要求72所述的计算机可读介质，还包括用于以下 处理的计算机可执行指令比较有效信噪比与目标有效信噪比，其中，如果所述有效信噪比 低于目标有效信噪比，就发送上调命令，反之，就发送下调命令。
82、 如权利要求72所述的计算机可读介质，还包括用于以下处 理的计算机可执行指令进行滤波，以促进以下其中之一传输调度；发送功率控制命令; 根据调制方案和域码率预测支持的速率;获得所期望的SNR准确率;确定基站期望以何种频率对瞬时衰落实现给予响应。
83、 如权利要求72所述的计算机可读介质，还包括用于以下 处理的计算机可执行指令计算以下其中之一受约束的、无约束的、近似的、有效"C"的、有效T的、有效"C/平均I"的信噪比。
84、 如权利要求72所述的计算机可读介质，还包括用于以下 处理的计算机可执行指令-对于不同的再用集、最后的再用集和/或最好的再用集，发送信 道质量控制指示符。
85、 如权利要求72所述的计算机可读介质，还包括用于以下 处理的计算机可执行指令在基站一方获得反向链路信道和干扰功率变化。
86、 一种执行无线通信指令的微处理器，包括:接收前向或反向链路信息； 根据接收的信息确定有效信噪比； 使用有效信噪比促进无线通信。
87、 一种在两个或多个计算机部件间传输的数据分组，包括 一种信号，该信号提供基于容量的有效信噪比，所述有效信噪比可用于调度传输、提供功率控制命令和/或预测与无线通信相关的传输支持速率。
全文摘要
本申请描述了使用基于容量的有效信噪比(SNR)改善无线通信的技术。在一个实施例中，移动终端可使用导频/数据符号，根据前向连路信道确定有效信噪比。移动终端可把有效信噪比传输到基站。为了将传输开销最小化，移动终端可在向基站传输有效信噪比之前将其进行量化。在另一实施例中，基站可根据上行链路确定有效信噪比。例如，所述基站可使用有效信噪比促进以下处理对移动终端的传输进行调度，向移动终端发送功率控制命令，确定移动终端支持的数据速率。合适的信噪比包括受约束、不受约束、平均和/或近似有效的信噪比。此外，各种滤波器，诸如均值滤波器，可用于进一步处理有效信噪比。
文档编号H04L1/20GK101120530SQ200580048192
公开日2008年2月6日 申请日期2005年12月21日 优先权日2004年12月22日
发明者A·汉德卡尔, A·苏蒂翁, A·阿格拉瓦尔, E·H·蒂格 申请人:高通股份有限公司