专利名称：用于在正交频分复用通信系统中提供信道质量反馈的方法和装置的制作方法
用于在正交频分复用通信系统中提供信道质量反馈的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2008年5月5日提交的标题为“METHOD AND APPARATUS FOR PROVIDING CHANNEL QUALITY FEEDBACK IN AN ORTHOGONAL FREQUENCY DIVIDIS0N MULTIPLEXING COMMUNICATION SYSTEM(用于在正交频分复用通信系统中提供信道质量反 馈的方法和装置)”的临时申请序列No. 61/050, 284的优先权，其被共同地拥有并且通过引 用全部合并于此。技术领域
本发明一般地涉及正交频分复用(OFDM)通信系统，并且具体地，涉及OFDM通信系 统中的信道质量信息的交换。
背景技术：
IEEE (电气电子工程师协会)802. 16标准提出了使用正交频分多址(OFDMA)来通 过空中接口进行数据传输。还已经提出了在3GPP(第三代合作伙伴计划)演进通信系统中 使用0FDMA。在OFDMA通信系统中，频率带宽被分为多个邻近的频率子带，每个子带包括同 时发射的多个子载波。然后，可以向用户指配一个或多个频率子带，用于交换用户信息，由 此允许多个用户在不同的子载波上同时进行发射。这些子载波彼此正交，并且因此最小化 小区内的干扰。
为了最大化带宽使用率，对于任何给定的传输时间间隔(TTI)，可以基于测量的信 道条件将子带分配给用户。此外，可以基于测量的信道条件为每个子带和每个TTI确定适 当的调制方案和编码方案。由移动站(MQ来执行信道条件测量。MS在诸如传输时间间隔 (TTI)(也称为子帧)或无线电帧传输时段的测量时段期间，针对每个和每一个子带来测量 信道条件，诸如公共导频信道或者前同步码上的信号功率与干扰加噪声比(SINR)，并且然 后在信道质量信息(CQI)消息中将在所有子带中测量的信道条件的平均值报告给服务节 点B。基于报告的平均值、或者平均、SINR, OFDMA通信系统在调度时段，通常为一个或多个 TTI或无线电帧，中选择性地调度子带，并且还在调度时段期间适应性地确定用于每个子带 的适当调制和编码方案。
通常，CQI消息包括从系统开销消息借来的六个比特。例如，图1的表100描绘调 制方案和编码率到CQI消息中报告的平均SINR的映射。表的第一列101列出了可以由MS 报告的平均SINR值(其中，< OdB的平均SINR可以由单一值来表示)，并且表100的第二、 第三和第四列102、103和104列出了由调度器映射到MS报告的相应平均SINR值的调制方 案、错误编码率和重复率。然而，报告所有子带的平均SINR可能没有适当地描述信道，尤其 对于频率选择性衰落信道而言。
因此，需要一种方法和装置，该方法和装置提供足以构造具有衰落信道的频率带 宽的衰落概况的信道质量信息，并且不会消耗报告频率带宽的每个子带的CQI而导致的开4销。
图1是根据现有技术的可以由移动站报告的信道质量信息(CQI)值和可以映射到 那些值的对应调制方案和编码率的表。
图2是根据本发明实施例的无线通信系统的框图。
图3是根据本发明实施例的图2的通信系统的移动站的框图。
图4是根据本发明实施例的图2的通信系统的调度器的框图。
图5是根据本发明实施例的由图2的通信系统执行的用于报告信道质量信息和调 度移动站的方法的逻辑流程图。
图6是根据本发明实施例的可以由移动站报告的信道质量信息(CQI)值和可以映 射到那些值的对应调制方案和编码率的表。
图7是根据本发明另一个实施例的可以由移动站报告的CQI值和可以映射到那些 值的对应调制方案和编码率的表。
图8是根据本发明另一个实施例的描绘平均SINR值的周期性报告的时序图。
图9是根据本发明另一个实施例的描绘平均SINR值的周期性报告的时序图。
本领域普通技术人员应当理解，为了简单和清楚而示出附图中的元素，并且不必 按比例绘制。例如，附图中某些元素的大小可以相对于其它元素被扩大，以帮助理解本发明 的各种实施例。而且，通常不描述在商业上可用的实施例中有用或者必需的普通和公知的 元素，以便促进本发明的这些各种实施例的不太受妨碍的查看。
具体实施方式
为了解决对于下述方法和装置的需要，该方法和装置提供足以构造具有衰落信道 的频率带宽的衰落概况的信道质量信息并且不会消耗报告频率带宽的每个子带的CQI而 导致的开销，提供了一种正交频分复用(OFDM)通信系统，其中，移动站(MS)向无线电接入 网络(RAN)提供信道质量度量二阶统计量以及平均信道质量度量，即，平均SINR，信道质量 度量二阶统计量在一个实施例中为信号与噪声加干扰比(SINR) 二阶统计量，并且具体地 为SINR标准偏差和/或方差。通过提供平均信道质量度量和信道质量度量二阶统计量，通 信系统允许RAN创建关联的空中接口，并且特别是空中接口的下行链路的更精确的衰落概 况，由此促进相对于现有技术改进的调度决策，并且确保分组具有更高的概率通过下行链 路信道，而不需要过多的重传。
通常，本发明的实施例包括一种在OFDM通信系统中提供信道质量反馈的方法，其 中，频率带宽被分为多个子带。该方法包括测量与频率带宽的多个子带中的每个子带相关 联的信道质量度量，基于所测量的信道质量度量来确定平均信道质量度量，基于所测量的 信道质量度量来确定信道质量度量二阶统计量，以及向无线电接入网络(RAN)报告平均信 道质量度量和信道质量度量二阶统计量。
本发明的另一个实施例包括一种配置为在OFDM通信系统中报告信道质量的移动 站(MQ，其中，频率带宽被划分为多个子带，其中，MS包括处理器，该处理器被配置为测量 与频率带宽的多个子带中的每个子带相关联的信道质量度量，基于所测量的信道质量度量来确定平均信道质量度量，基于所测量的信道质量度量来确定信道质量度量二阶统计量， 并且向无线电接入网络报告平均信道质量度量和信道质量度量二阶统计量。
本发明的又一个实施例包括一种操作在OFDM通信系统中的调度器，其中，频率带 宽被划分为多个子带，其中，调度器被配置为从MS接收平均信道质量度量和信道质量度量 二阶统计量，并且基于所报告的平均信道质量度量和信道质量度量二阶统计量向MS分配 调制方案、错误编码率和重复率中的一个或多个。
可以参考图2至图9更加充分地描述本发明。图2是根据本发明实施例的无线通 信系统200的框图。通信系统200包括至少一个移动站(MS) 202，诸如但不限于，蜂窝电话、 无线电电话、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机或者具有射频(RF)能力的个人计算机、或 者提供对诸如膝上型计算机的数字终端设备(DTE)的RF接入的无线调制解调器。通信系 统200还包括无线电接入网络(RAN) 220，其经由空中接口 210向位于RAN覆盖区域中的诸 如MS 202的用户设备提供通信服务。
RAN 220包括与由RAN服务的每个MS，诸如MS 202，进行无线通信的一个或多个 收发机(未示出)，诸如节点B或基站收发信台(BTQ，并且还包括耦合到一个或多个收发 机的接入网络控制器(未示出)，诸如无线电网络控制器(RNC)或基站控制器(BNC)。RAN 220还包括分组调度器222，该分组调度器222执行如由RAN执行的这里描述的调度功能。 在本发明的各个实施例中，调度器222可以在RAN 220的收发机或控制器中实现，或者调度 器222可以是耦合到收发机和控制器中每一个的独立模块。空中接口 210包括下行链路 212和上行链路214。下行链路212和上行链路214中的每一个包括多个物理通信信道，包 括至少一个信令信道和至少一个业务信道。
图3是根据本发明实施例的MS 202的框图。MS 202包括处理器302，诸如一个或 多个微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、其组合或者本领域普通技术人员公知的 这样的其它设备。处理器320，并且因此MS 202的具体操作/功能通过执行存储在与处理 器相关联的相应的至少一个存储器设备304中的软件指令和例程来确定，存储器设备304 诸如随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)和/或只读存储器(ROM)或者其 等同物，存储数据和可以由相应处理器执行的程序。
图4是根据本发明实施例的调度器222的框图。调度器222包括处理器402，诸 如一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、其组合或者本领域普通技术人 员公知的这样的其它设备。处理器402，并且相应地因此调度器222的具体操作/功能通 过执行存储在与处理器相关联的至少一个存储器设备404中的软件指令和例程来确定，该 存储器设备404诸如随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)和/或只读存储 器(ROM)或者其等同物，存储数据和可以由相应处理器执行的程序。在本发明的各个实施 例中，当调度器222在RAN 220的收发机或控制器中实现时，处理器402可以是实现网络元 件的处理器，并且至少一个存储器设备404可以是实现网络元件的相应的存储器设备。
本发明的实施例优选地在MS 202和调度器222内被实现，并且更具体地通过或 者以存储在相应的在至少一个存储器设备304、404中的并且由MS和调度器的相应处理器 302,402执行的软件程序和指令来实现。然而，本领域普通技术人员认识到，本发明的实施 例替代地可以以硬件来实现，例如，集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)等，诸如在MS 202 和调度器222的一个或多个中实现的ASIC。基于本公开，本领域技术人员将能够容易地生产和实现这样的软件和/或硬件，而不需要不适当的实验。
通信系统200包括宽带分组数据通信系统，该宽带分组数据通信系统采用正交频 分复用(OFDM)调制方案来通过空中接口 210发射数据。优选地，通信系统200是正交频分 多址(OFDMA)通信系统，其中，在给定的时间段期间，通信系统使用的频率带宽被分为多个 频率子带，或者资源块(RB)。每个子带包括给定数目的OFDM符号上的多个正交频率子载 波，其是物理层信道，通过该物理层信道以TDM或TDM/FDM方式发射业务信道和信令信道。 信道带宽还可以再分为一个或多个子带组，或者资源块组(RBG)，其中，每个子带组包括可 能邻近或者可能不邻近的一个或多个子带，并且子带组的大小可以相等或者不相等。可以 为通信会话指配一个或多个子带或者子带组用于载体信息的交换，由此允许多个用户在不 同的子带上同时进行发射，使得每个用户的传输与其他用户的传输正交。
另外，通信系统200优选地包括根据IEEE(电气和电子工程师协会)802. 16标 准操作的微波存取全球互通(WiMAX)通信系统，该标准规定了无线电信系统操作协议，包 括无线电系统参数和呼叫处理过程。然而，本领域普通技术人员应当认识到通信系统200 可以根据使用正交频分复用(OFDM)调制方案的任何无线电信系统来操作，该任何无线电 信系统诸如3GPP(第三代合作伙伴计划)E-UTRA(演进的UMTS地面无线电接入)通信系 统、3GPP2(第三代合作伙伴计划2)演进通信系统，例如，超移动宽带(UMB)通信系统，例 如802. lla/HiperLAN2、802. Ilg或者802. 20标准的IEEE 802. xx标准描述的无线局域网 (WLAN)通信系统，或者多个提出的超宽带(UWB)通信系统中的任何一个。
为了使RAN 220，并且更具体地调度器222，选择性地调度RAN服务的每个MS，诸如 MS 202，用于通信系统200使用的频率带宽的一个或多个子带的使用，RAN 220在调度时段 中向每个服务的MS提供调度信息。调度信息可以包括，例如，基准开始时间，优选地以无线 电帧为单位，诸如起始小区系统帧编号(SFN)索引或者起始连接帧编号(CFN)索引，还包括 调度持续时间，该调度持续时间是其间可应用提供的调度信息的时间段的持续时间，例如 以无线电帧或传输时间间隔(TTI)为单位，以及所分配的子带。而调度信息基于所服务的 MS提供给RAN的信道质量信息。为了允许RAN 220建立空中接口 210中的信道，并且更具 体地为下行链路212的更精确的衰落概况，RAN服务的每个MS报告频率带宽的平均信道质 量度量以及包括与所测量信道质量度量相关联的标准偏差和与所测量信道质量相关联的 方差中的一个或多个的二阶统计量信道质量信息。通过报告信道质量的标准偏差和/或方 差，与现有技术中可能的相比，RAN能够更好地确定下行链路212的信道条件的改变速率， 建立更精确的衰落概况，并且针对服务的MS实现改进的调度决策。
现在参考图5，提供了示出根据本发明实施例的由诸如MS 202的MS报告信道质量 信息，并且由服务RAN，即RAN 220并且具体地调度器222来调度MS的方法。逻辑流程图 500在MS 202测量(504)信道质量度量时开始(502)，优选地在测量时段期间测量与通信 系统200使用的频率带宽的多个子带中的每个子带相关联的信道质量信息(CQI)，如本领 域中公知的，该测量时段诸如传输时间间隔(TTI)(还称为子帧)或者无线电帧传输时段。 例如，对于每个测量的子带，MS 202可以测量接收到的信号功率、信噪比(SNR)、载波与干 扰比(CIR)、信号与噪声加干扰功率比(SINR)或者与利用子带的信道上发射并且由MS接收 到的信号相关联的载波功率与干扰加噪声比(CINR)，或者可以测量与这样的信号相关联的 误比特率或误帧率。本领域普通技术人员应当认识到，在确定信道质量中可以测量许多信7道质量度量，并且在不偏离本发明的精神和范围的情况下，这里可以使用任何这样的参数。
基于子带的测量的信道质量度量，MS 202确定(506)频率带宽的平均信道质量度 量，即，信道质量度量的一阶矩(first moment)，优选地为平均SINR，如本领域中公知的。而 且，基于信道质量测量，MS202确定(508)用于信道质量度量的一个或多个二阶统计量，并 且更具体地为信道质量的一个或多个标准偏差，即，频率带宽的信道质量的二阶矩和信道 质量的方差。
例如，假设@根据不同的标准和实现被定义由为MS 202测量和确定的平均信号 质量度量，诸如平均接收到的导频功率、平均导频信号与噪声加干扰功率比(SINR)或者平 均载波信号与噪声加干扰功率比(CINI )。例如，信号质量可以基于接收到的前同步码样 本或者接收到的导频符号来测量，那么'⑥’通常反映了测量的信号质量的平均值，并且 ‘s(t)’与测量的信号质量的瞬态值相对应。在通信系统200中，MS 202还确定与测量的信 道质量度量相关联的一个或多个二阶统计量，诸如s (t)的方差，即，‘var(S(t))’。然后，用 于确定s(t)的方差的等式由下式给出
权利要求
1.一种用于在正交频分复用通信系统中提供信道质量反馈的方法，其中，频率带宽被 划分为多个子带，所述方法包括测量与所述频率带宽的多个子带中的每个子带相关联的信道质量度量；基于所测量的信道质量度量来确定平均信道质量度量；基于所测量的信道质量度量来确定信道质量度量二阶统计量；以及向无线电接入网络报告所述平均信道质量度量和所述信道质量度量二阶统计量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定信道质量度量二阶统计量包括基于所测 量的质量度量来确定信道质量度量标准偏差和信道质量度量方差中的一个或多个，并且其 中，报告包括向无线电接入网络报告所述平均信道质量度量以及所述信道质量度量标准 偏差和所述信道质量度量方差中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，报告包括由移动站向无线电接入网络报告所述 平均信道质量度量和所述信道质量度量二阶统计量，并且其中，所述方法还包括基于所报 告的平均信道质量度量和信道质量度量二阶统计量来向所述移动站分配调制方案、错误编 码率和重复率中的一个或多个。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，报告包括由移动站在同一信道质量消息中向无 线电接入网络报告所述平均信道质量度量和所述信道质量度量二阶统计量。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，报告包括报告与所述平均信道质量度量和所述 信道质量度量二阶统计量相对应的信道质量值。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，报告包括由移动站在不包括所述信道质量度量二阶统计量的信道质量消息中向无线电接入网 络报告所述平均信道质量度量；以及由所述移动站在不包括所述平均信道质量度量的信道质量消息中向无线电接入网络 报告所述信道质量度量二阶统计量。
7.—种被配置为在正交频分复用通信系统中报告信道质量的移动站，其中，频率带宽 被划分为多个子带，其中，所述移动站包括处理器，所述处理器被配置为测量与所述频率带 宽的多个子带中的每个子带相关联的信道质量度量；基于所测量的质量度量来确定平均信 道质量度量；基于所测量的信道质量度量来确定信道质量度量二阶统计量；以及向无线电 接入网络报告所述平均信道质量度量和所述信道质量度量二阶统计量。
8.根据权利要求7所述的移动站，其中，所述处理器被配置为，通过基于所测量的质量 度量确定信道质量度量标准偏差和信道质量度量方差中的一个或多个来确定信道质量度 量二阶统计量，并且其中，报告包括向无线电接入网络报告所述平均信道质量度量以及所 述信道质量度量标准偏差和所述信道质量度量方差中的一个或多个。
9.根据权利要求7所述的移动站，其中，所述处理器被配置为，通过在同一信道质量消 息中向无线电接入网络报告所述平均信道质量度量和所述信道质量度量二阶统计量来报 告所述平均信道质量度量和所述信道质量度量二阶统计量。
10.根据权利要求9所述的移动站，其中，所述处理器被配置为，通过报告与所述平均 信道质量度量和所述信道质量度量二阶统计量相对应的信道质量值来报告所述平均信道 质量度量和所述信道质量度量二阶统计量。
11.根据权利要求10所述的移动站，其中，所述移动站还包括至少一个存储器设备，所述至少一个存储器设备保持所述信道质量值与所述平均信道质量度量和所述信道质量度 量二阶统计量之间的映射。
12.根据权利要求7所述的移动站，其中，所述处理器被配置为，通过在不包括信道质 量度量二阶统计量的信道质量消息中向无线电接入网络报告所述平均信道质量度量并且 在不包括平均信道质量的信道质量消息中向无线电接入网络报告所述信道质量度量二阶 统计量来报告所述平均信道质量度量和所述信道质量度量二阶统计量。
13.一种操作在正交频分复用通信系统中的调度器，其中，频率带宽被划分为多个子 带，所述调度器被配置为，从移动站接收平均信道质量度量和信道质量度量二阶统计量，并 且基于所报告的平均信道质量度量和信道质量度量二阶统计量来向所述移动站分配调制 方案、错误编码率和重复率中的一个或多个。
14.根据权利要求13所述的调度器，其中，所述调度器与至少一个存储器设备相关联， 所述存储器设备保持平均信道质量度量值和信道质量度量二阶统计量与调制方案、错误编 码率和重复率中的一个或多个之间的映射。
15.根据权利要求13所述的调度器，其中，所述调度器被配置为，通过接收与所述平均 信道质量度量和所述信道质量度量二阶统计量相对应的信道质量值来从移动站接收所述 平均信道质量度量和所述信道质量度量二阶统计量。
16.根据权利要求13所述的调度器，其中，所述调度器被配置为，通过接收包括所述平 均信道质量度量而不包括信道质量度量二阶统计量的第一信道质量消息，并且接收包括所 述信道质量度量二阶统计量而不包括平均信道质量的第二信道质量消息，来从移动站接收 所述平均信道质量度量和所述信道质量度量二阶统计量。
全文摘要
在OFDM通信系统(200)中，移动站(202)向无线电接入网络(RAN)(220)提供(504-510)信道质量度量二阶统计量和平均信道质量度量，即，平均SINR，在一个实施例中信道质量度量二阶统计量为信号与噪声加干扰功率比(SINR)二阶统计量，并且具体地为SINR标准偏差和/或方差。通过提供平均信道质量度量和信道质量度量二阶统计量二者，通信系统允许RAN建立关联空中接口，并且具体是空中接口的下行链路的更精确的衰落概况，由此促进与现有技术相比改进的调度决策，并且确保分组具有更高的概率通过下行链路信道，而不需要太多的重传。
文档编号H04B7/26GK102037697SQ200980116365
公开日2011年4月27日 申请日期2009年5月1日 优先权日2008年5月5日
发明者江南·贾森·陈, 王凡 申请人:摩托罗拉移动公司