专利名称：用户单元中物理层自动重复要求方法
技术领域：
本发明是关于无线通信系统。尤指一种通过使用物理层(physical layer；PHY)自动重复要求(automatic repeat request；ARQ)方法而对此系统修改的方法。
背景技术：
所提出的使用单一载波频域均衡(single carrier-frequency domainequalization；SC-FDE)或正交频分多址(orthogonal frequency divisionmultiplex；OFDM)的带宽带固定无线存取(broadband fixed wirelessaccess；BFWA)期望使用高速下行链路分组存取应用(high speed downlink packetaccess；HSDPA)。此应用将高速传输下行链路分组数据。于BFWA中，一建筑或一群建筑被以有线或无线的方式连接，并且被视为一单一用户端。此种需要大带宽的单一端点多重端用户的是的的数据要求非常高。
目前所提出的系统使用第2层自动重复要求系统(ARQ)。被成功地被传输至用户的数据块从第2层被缓冲及重新传输。储存于第2层的数据块通常很大，为高的信号信噪比(signal to noise ratio；SNR)接收而被传输，以低的块误差比被接收(block error rate；BLER)，且不经常被重新传输。此外，第2层ARQ信号通常较慢、需要大缓冲器以及长的重新传输期间。
因此，我们希望在RQ系统的外有其它的选择。
发明内容
一种实际自动要求重复系统包括一发射器以及一接收器。在发射器的输器接收数据并将所接收的数据变成具有特定编码/数据调制的分组。此物理层发射器包括n个信道，用以传输分组以及响应未接收到一预定分组的相对响应而重新传输分组。在发射器中的一自适应调制及编码控制器收集传输统计并使用所收集的统计调整该特定的编码/数据调制。此接收器包括一n信道混合ARQ结合器/解码器，其结合分组传输，解码分组并侦测分组误差。此接收器包括一确认发射器，其传输每一分组的确认，如果分组具有可接受的误差比。此接收器包括一依序传输元件用以传递可被接受的分组至较高的层。
图1A及1A是下行链路及上行链路实际ARQs的简要方块图。
图2是使用自适应调制及编码的重新传输统计的流程图。
图3是表示多信道停止及等待架构的方块图。
具体实施例方式
图1A及1B分别表示一下行链路实际ARQ 10及上行链路实际ARQ 20。
下行链路ARQ 10包括一基站12用以接收来自网络14所提供的较高层ARQ发射器14a的分组。来自发射器14a的分组被输入基站12中的物理层ARQ 12a。此ARQ发射器12a以一前向误差较正码(forward error correcting code；FEC)，附加误差检查序列(error check sequences；ECS)对此数据编码，受自适应调制及编码(AMC)控制器12c指示调制此数据，使用例如二进制移相键控(binary phaseshift keying；BPSK)，正交移相键控(quadrature phase shift keying；QPSK)或m元正交振幅调制(m-ary quadrature amplitude modulation)亦即，16-QAM或64-QAM。此外，对于正交频分多址频分多址(orthogonal frequency divisionmultiplex access；OFDMA)而言，AMC控制器12a可以改变用以承载分组数据的子信道。此物理层ARQ发射器12a经过开关，循环器或双工器12d以及天线13而传输分组至用户单元16。发射器12a也暂时储存重新传输用的信息，如果需要的话，保存在被合并于发射器12a中的缓冲记忆体中。
用户单元16的天线15a接收此分组。此分组经由开关，循环器或双工器16b被输入物理层ARQ接收器16a。在接收器16a，此分组被FEC解码并使用ECS检查误差。接收器16a随后控制确认发射器16c以便确认(ACK)具有可接受误差比的分组的接收，或通过，较佳者，扣留一确认信号或传输一负确认(NAK)而要求重新传输。
ACK由ACK发射器16c经由开关16b及天线15传送至基站12。此ACK经由空中接口14被传送至基站12的天线13。被接收的ACK由基站内的确认接收器12b处理。此ACK接收器12b传输此ACK/NCKs至自适应调制及编码(AMC)控制器12c以及发射器12a。AMC控制器12c使用所接收的ACKs的统计分析相对于用户单元16的信道品质，并且可以改变信息之后续传输的FEC编码及调制技术，如将被描述的更多细节。如果用户单元16确认分组的接收，在基站12的此ACK的接收促使暂时被储存于缓冲记忆体中的原始分组在下一分组的准备中被清除。
如果没有ACK被接收或接收到一NAK，此物理层发射器12a重新传输该原始信息或有选择性地修改给用户16的原始信息。在用户单元16中，此重新传输被与原始传输结合，如果可以的话。此技术通过使用数据冗余或选择的重复结合而有利于正确信息的接收。具有可被接受的误差比的分组被传输至较高的层16以进行更一步的处理。此可被接受的被接收分组以此数据被提供给基站中的发射器12a的相同的数据次序(亦即依序传输(in-sequence))被传输至较高层16d。此重新传输的最大数目被限制于一操作者定义的整数值，例如范围1至8的整数。在重新传输的最大次数被尝试之后，缓冲记忆体被清除，以便让下一分组使用。在物理层使用小分组解码一确认信号可降低传输延迟及信息处理时间。
因为PHY ARQ发生在物理层，特定信道的重新传输所发生的次数，重新传输的统计，是信道品质的良好测量。使用重新传输统计此AMC控制器12c可以改变此信道的调制及编码方法，如图2所示。此外，重新传输统计也可以与其它的链接(link)品质测量结合，例如比特误差比(bit error rates；BER)及块误差比(BLERs)，通过AMC控制器12c以测量信道品质并决定是否需要改变调制及编码方式。
为说明SC-FDE，特定信道的重新传输发生被测量以产生重新传输统计，步骤60。使用此重新传输统计来决定始否改变调制方式，步骤62。如果重新传输过多，则使用较强的编码及调制方式，步骤64，通常在降低的数据传输速率。此AMC控制器12c可以增加扩展因子并使用较多码以传输此分组数据。另一种方式或此外，此AMC控制器可以从高数据处理量调制方式转换至较低的数据处理量方式，例如从640QAM至16-QAM或QPSK。如果重新传输的速率低，则做出至较高容量调制方式的转换，例如从QPSK至16-ary QAM或64-ary QAM，步骤66。此决定最好使用重新传输率或其它从接收器发出信号的链接品质测量，如BER或BLER，步骤62。此决定的限制最好由系统操作者进行。
对OFDMA而言，重新传输的发生被用以监视每一子信道的信道品质。如果重新传输率或特定子信道的重新传输率/链接品质指示较差的品质，该子信道可能有选择性地从OFDM信道组中被设定无效，步骤64，以防止某些未来周期中对此种不量品质子信道的使用。如果重新传输率或特定子信道的重新传输率/链接品质指示较高的品质，先前被设定无效的子信道可以被加回至OFDM频率组，步骤66。
使用重新传输的发生做为AMC的基础提供对每一用户的平均信道情况的调制及编码方式的灵活性。此外，此重新传输率对于来自用户单元16的测量误差及报告延迟而言是不具影响的。
上行链路ARQ 20本质上类似下行链路ARQ 10，并包含一用户单元26，其特征在于来自较高第2层8的一较高层ARQ发射器28a的分组被传输至物理层ARQ发射器26a。此信息经由开关26d，用户天线25及空中接口24被传输至基站天线。此AMC控制器，同样地，可以使用一信道的重新传输统计而改变调制及编码方式。
物理层ARQ接收器22a，类似图1A的接收器16a，决定此信息是否具有需要重新传输的可接受的误差比。此确认发射器报告状态给用户单元26，促使此发射器26a重新传输或清除暂时储存于发射器26a中的原始信息，以准备从较高第2层8接收下一信息。被成功地接收的分组被传送至网络24以做进一步处理。
虽然为简化的故而没有表示出来，此系统最好是被用于BFWA系统中的HSDPA应用，虽然其它的实施方式也可被使用。BFWA系统可以使用分频双工或分时双工SC-FDE或OFDMA。于此种系统中，基站及所有的用户是位于固定的位置。此系统可以包括一基站及大数量的用户单元。每一用户单元可以服务，例如，一栋建筑或复数相邻建筑内的数个用户。这些应用一般需要较大的带宽，由于在一用户单元位置中的大数目的终端用户。
在此种系统中的PHY ARQ的展开对较高层而言是明显的，例如媒体存取控制器(MACs)。因此，PHY ARQ可与较高层ARQs结合使用，例如第2层。于此情况中，此PHY ARQ降低较高层ARQs的重新传输费用。
图3说明PHYARQ 30的N信道停止及等待架构。物理层ARQ传输功能38可被设置于基站，用户单元或依据是否使用下行链路，上行链路或PHYARQs而定。数据块34a从网络而到达。此网络块被放置于空中接口43的数据信道41的传输用的队列34。N信道排序器36依据传输块数据至N发射器40-1至40-n。每一发射器40-1至40-n FEC为块数据编码并提供ESC以产生AMC调制及数据信道41内的传输的分组。此FEC编码/ECS数据为可能产生的重新传输而被储存于发射器40-1至40-n的一缓冲器。此外，控制资讯从PHYARQ发射器38被传送以使接收器46-1至46-n的接收，解调制及解码同步。
每一接收器46-1至46-n于其相关的时隙内接收分组。被接收的分组被传送至个别的混合ARQ解码器50-1至50-n，(50)。此混合ARQ解码器50决定每一被接收分组的误差比，例如BER或BLER。如果此分组具有可被接受的误差比，其被释放至较高层以做进一步处理，并由ACK发射器54传送一ACK。如果误差比不能被接受或分组未被接收，没有ACK会被传送或是传送一NAK。具有不可被接受的误差比的分组在解码器50中被缓冲处理做为与一重新传输的分组的可能结合。
使用turbo码(turbo code)结合分组的方法如下所述。如果接收到具有不被接受的误差比的turbo编码的分组，此分组被重新传输以有助于编码结合。包含相同数据的分组被不同地编码。为解码此分组数据，二分组被turbo解码器处理以回复原始数据。因为第二分组具有不同的编码，如软符元(soft symbol)于解码中被映射到不同的点。使用具有不同编码的二分组增加编码多样性及传输多样性以改善整体BER。于另一方法中，此相同的信号被传输。此二个被接收分组使用结合符元的最大比而被结合。被结合的信号接着被解码。
每一接收器46-1至46-n的ACK于一最快反馈信道(FFC)45中被传送。此反馈信道45最好是一低延迟信道。对分时双工系统而言，此ACKs可于上游及下游传输的闲置周期中被传送。此FFC 45最好是其它信道内传输上的低速度，高带宽CDMA信道。此FFC CDMA码及调制被选择以使信道内传输的干扰最小。为增加此一FFC 45的容量，可以使用多重码。
ACK接收器56侦测ACKs并对相对的发射器40-1至40-n指示此ACK是否被接收。如果此ACK未被接收，此分组被重新传输。此被重新传输的分组可具有如AMC控制器12c，26c所指示的不同的调制及编码方法。如果ACK被接收，发射器40-1至40-n从缓冲器中清除先前的分组并接收下一传输分组。
发射器及接收器的数目N是基于不同的设计考虑，例如信道容量及ACK响应时间。对于前述的较佳系统最好使用2信道架构，具有偶数及奇数发射器及接收器。
较佳实施例的PHY ARQ技术与仅使用较高层ARQ的系统相较之下提供7db的信号对杂讯(SNR)增益。其通过在较高块误差比(BLERs)(5-20％)频率操作并在第1层使用小于单独的较高层ARQ的块尺寸而发生。降低的SNR需求允许通过使用自适应调制及编码(AMC)技术切换至高阶调制而增加容量；通过使用较低等级具有补偿降低实施性能的PHY ARQ的RF(radio frequency)元件而有较低的顾客前提设备(customer premise equipment；CPE)；增加扩展小区(cell)半径的下行链路范围；基站(BS)中的降低的功率以使小区-小区的干扰最小；以及使用多重载子技术时的增加的功率放大器(power amplifier；PA)的补偿(back-off)。
权利要求
1.一种在用户单元调整数据调制的方法，包括在一传输用的发射器接收数据；格式化该被接收数据成为传输用的分组，每一分组具有一特定的编码/数据调制型态；传输所述分组；监视一返回信道，该返回信道接收表示分组已被接收的每一分组的一确认信道；如果未接收到该分组的一确认，在该发射器重新传输一分组，；收集重新传输统计；以及使用该所收集的重新传输统计而调整每一特定编码/数据调制。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于该特定的编码/数据调制型态是前向误差校正(FEC)。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于所述分组是使用正交频分多址频分多址(OFDMA)空中接口而被传输，且该FEC编码/数据调制调整是附加于一OFDMA集合中的子信道的选择性的无效而被执行。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述分组是使用具有频域均衡(SC-FDE)空中接口的单一载波而被传输。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于当所述分组使用码分多址(CDMA)空中接口被传输时，该返回信道是一最快反馈信道。
6.如权利要求1所述的方法，更包括响应一负确认的接收而识别一分组为具有不能被接受的误差率。
7.一种于用户调整数据调制的方法，包括将在无线空中接口上传输的数据格式化为分组格式；接收在该空中接口上的数据分组，每一分组具有特定编码/数据调制；对每一被接收分组，在一被接收分组具有可接受的误差比时，在该空中接口的物理层产生并传输一正确认。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于当该空中接口使用码分多址(CDMA)时，该正确认是于最快的反馈信道上传输。
9.如权利要求7所述的方法，更包括如果该分组具有不可被接受的误差比则传输一负确认。
全文摘要
一种用户单元的实际自动重复要求的方法。在发射器的一物理层接收数据并将所接收的数据格式化为具有一特定编码/数据调制的分组。此物理层包括n信道，其传输所述分组并于未接收一预定分组的相对应确认时，重新传输所述分组。发射器中的一自适应调制及编码控制器收集重新传输统计并使用所收集的统计调整特定的编码/数据调制。
文档编号H04L1/16GK1582538SQ02816406
公开日2005年2月16日 申请日期2002年8月23日 优先权日2001年8月24日
发明者约瑟夫·A·克瓦克 申请人:美商内数位科技公司