专利名称：在宽带无线通信系统中在自适应调制编码模式和分集模式之间转换的设备和方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种用于在OFDMA-CDM(正交频分多址-码分复用)中在AMC(自适应调制和编码)模式和分集(diversity)模式之间转换的设备和方法，具体上，涉及一种用于按照信道环境来自适应地应用AMC模式或分集模式的设备和方法。
背景技术：
OFDM(正交频分复用)近来已经在通过有线/无线信道的高速数据传输中赢得突出地位，OFDM是MCM(多载波调制)的一种特殊情况。在OFDM中，串行码元序列在发送之前被转换为并行码元序列，并且被调制为相互正交的副载波或子信道。
第一MCM系统出现在1950年代后期以用于军事HF(高频)无线电通信，并且在1970年代初始开发了具有交叠正交副载波的OFDM。但是，因为在多个载波之间的正交调制的困难，OFDM在对于实际系统的应用上具有限制。
但是，在1971年，Weinstein(威恩斯坦)等提出了一种OFDM方案，它将DFT(离散傅立叶变换)应用到作为有效的调制/解调处理的并行数据传输，所述有效的调制/解调处理是在OFDM开发后的驱动力。而且，保护间隔和作为特定保护间隔的循环前缀的引入进一步减轻了在系统上的多路径传播和延迟扩展的副作用。
因此，现在OFDM已经用于数字数据通信的广泛领域中，诸如DAB(数字音频广播)、数字电视广播、WLAN(无线局域网)和WATM(无线异步传输模式)。虽然硬件复杂性是广泛使用OFDM的障碍，但是包括FFT(快速傅立叶变换)和IFFT(逆快速傅立叶变换)的在数字信号处理技术中近来的进步已经使能了更容易的OFDM实现。
类似于FDM(频分复用)，OFDM在高速数据传输中以最佳的传输效率而骄傲，因为它在副载波上发送数据，同时保持在它们之间的正交性。特别是，归因于交叠频率频谱的有效频率使用、和相对于频率选择性衰落和多路径衰落的鲁棒性进一步提高了在高速数据传输中的传输效率。
OFDM通过使用保护间隔而降低了ISI(码元间干扰)的影响，并且使得能够设计简单的均衡器硬件结构。而且，因为OFDM相对于冲击噪声是鲁棒性的，因此它越来越多地用于通信系统配置中。
OFDMA-CDM是这样的通信方案，其中，在传输之前，将总的可用频带划分为多个子频带，并且使用预定的扩展因子来扩展被映射在所述子频带上的数据。
发明内容
技术问题传统上，所述OFDMA-CDM系统单独使用AMC模式或分集模式。所述AMC模式按照信道状态来使用自适应调制和编码方案(MCS)水平，所述分集模式使用固定的MCS水平。也已经提出，对于AMC模式分配预定的频带或时带，并且对于非AMC模式分配随机的频带。
仅仅使用AMC模式或分集模式的系统在按照信道状态而获得最佳性能上具有限制。在给定大的相干带宽和长的相干时间的情况下，AMC模式的系统获得最佳的性能，但是分集模式系统仅仅具有微小的性能增益。在相反的信道环境下，即，窄相干带宽和短相关时间的信道环境下，分析模式系统获得最佳的性能，而AMC模式系统获得最小的性能增益。
因此，分别分配用于AMC模式的预定频域或时域和用于分集模式的随机频带的技术在信道使用效率上不是有效的。如果在不同的频带中的信道相对于在对于AMC模式分配的频带中的信道良好，则AMC模式操作连续地经历差的信道，因为所分配的频带不改变。
技术方案因此，本发明已经被设计来实质上解决至少上述问题和/或缺点，并且提供至少下面的优点。本发明的一个目的是提供一种用于在OFDMA-CDM系统中按照信道环境来自适应地应用AMC模式或分集模式的设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于在OFDMA-CDM系统中的基站中根据从移动台接收的反馈信息来自适应地应用AMC模式或分集模式的设备和方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于在OFDMA-CDM系统中的移动台中向基站反馈时间频率信道测量信息的设备和方法。
上述和其他目的的实现是通过提供一种用于在宽带无线通信系统中按照信道环境来自适应地在AMC模式和分集模式之间转换的设备和方法。
按照本发明的一个方面，在用于在其中副载波的总频带被划分为多个子带的宽带无线通信系统中的移动台的通信方法中，所述移动台使用所接收的信号来产生在预定时段中每个子带的信道估计，使用所产生的信道估计来计算在每个子带的频域中的信道平均值(A)和信道辅助统计值(B)，使用所产生的信道估计来计算在至少一个子带的时域中的信道辅助统计值(C)，并且向基站发送信道测量信息，其中包括所计算的一个或多个平均值(A)、所计算的一个或多个辅助统计值(B)和所计算的一个或多个辅助统计值(C)。
按照本发明的另一个方面，提供了一种在宽带无线通信系统中的传输方法，在所述宽带无线通信系统中，将副载波的总频带划分为多个子带，并且定义帧单元(FC)，每个FC对应于由一个子带和预定的时段限定的资源，所述传输方法包括步骤根据从接收器接收的频域信道测量信息和时域信道测量信息来确定传输模式；如果所确定的传输模式是第一模式，则按照从所述接收器接收的频域信道质量指示器(CQI)来选择编码和调制方案；以及如果所确定的传输模式是第二模式，则选择预定的编码和调制方案。
按照本发明的另一个方面，提供了一种在正交频分多址-码分复用(OFDMA-CDM)系统中的传输设备，在所述OFDMA-CDM系统中，将副载波的总频带划分为多个子带，并且定义帧单元(FC)，每个FC对应于由一个子带和预定的时段限定的资源，并且具有作为数据传送单元的至少一个时间频率单元(TFC)，所述传输设备包括传输模式确定器，用于根据从接收器接收的频域信道测量信息和时域信道测量信息来确定传输模式；以及编码器和调制器，用于如果所确定的传输模式是第一模式，则按照从所述接收器接收的频域信道质量指示器(CQI)来选择编码和调制方案，并且如果所确定的传输模式是第二模式，则选择预定的编码和调制方案，并且以所选择的编码和调制方案来编码和调制输入的传输数据。
按照本发明的另一个方面，提供了一种在宽带无线通信系统中的移动台设备，在所述宽带无线通信系统中，副载波的总频带划分为多个子带，所述移动台设备包括信道估计单元，用于使用所接收的信号来产生在预定时段中每个子带的信道估计；频域信道测量单元，用于使用所产生的信道估计来计算在频域中的每个子带的平均值(A)和辅助统计值(B)；时域信道测量单元，用于计算在时域中的至少一个子带的辅助统计值(C)；以及发送器，用于向基站发送信道测量信息，其中包括所计算的一个或多个平均值(A)、所计算的一个或多个辅助统计值(B)和所计算的一个或多个辅助统计值(C)。
有益效果本发明提供了一种用于在其中时间频率域划分为多个子带和子时段的系统中按照变化的信道环境来自适应地改变传输方案的方法。因此，有效地使用有限的无线电资源，并且所述系统更稳定地运行。
通过下面结合附图详细说明，本发明的上述和其他目的、特征和优点将会变得更加清楚，其中图1是图解按照本发明的一个实施例的、用于在OFDMA-CDM系统中按照来自移动台的反馈信息而确定传输模式的、在基站中的设备的方框图；图2是图解按照本发明的一个实施例的、用于在OFDMA-CDM系统中向基站反馈信道测量信息的、在移动台中的设备的方框图；图3图解了按照本发明的在OFDMA-CDM系统中的时间频率资源的分段；图4是图解在图1中所示的传输模式确定器的详细方框图；图5是图解在图2中所示的频域CQI(信道质量指示器)产生器的详细方框图；图6是图解在图2中所示的信道变化测量器的详细方框图；图7图解了按照本发明的所述实施例的在OFDMA-CDM系统中的AMC模式和分集模式中的数据映射；图8是图解按照本发明的一个实施例的、在OFDMA-CDM系统中在基站设备中的传输规程的流程图；图9是图解按照本发明的一个实施例的、在OFDMA-CDM系统中在移动台设备中的接收规程的流程图；
图10是图解按照本发明的一个实施例的、在OFDMA-CDM系统中在基站设备中的传输模式确定器的操作的流程图；图11是图解按照本发明的一个实施例的、在OFDMA-CDM系统中的移动台设备中的频域CQI产生器的操作的流程图；以及图12是图解按照本发明的一个实施例的、在OFDMA-CDM系统中在移动台设备中的信道变化测量器的操作的流程图。
具体实施例方式
下面参见附图来在此详细说明本发明的优选实施例。在下面的说明中，不详细说明公知的功能或结构，因为它们将以不必要的细节混淆本发明。
本发明提供了一种用于在OFDMA-CDM系统中按照信道环境来自适应地使用AMC模式或分集模式的方案。按照本发明，根据相干带宽和相干时间将信道环境划分为两个类型，并且，按照信道环境来自适应地选择AMC模式或分集模式。相干带宽指的是在其上信道冲击响应保持不变的频率范围，相干时间指的是在其上信道冲击响应保持不变的持续时间。当相干带宽和相干时间更大时，信道状态更好。
在分集模式中，传输数据按照预定规则来在时间和在频率上跳跃。在AMC模式中，除了在同一时间的数据频率跳跃之外，还按照反馈信息来自适应地选择MCS。本发明其特征在于在良好的时间频率信道状态中选择AMC模式，并且在时间和频率的至少一个的差信道状态中选择分集模式。
图1是图解按照本发明的一个实施例的、用于在OFDMA-CDM系统中按照来自移动台的反馈信息而确定传输模式的、在基站中的设备的方框图。所述基站设备具有传输模式确定器105，用于根据来自按照本发明的移动台的反馈信息来选择传输模式，即AMC模式或分集模式。
参见图1，传输模式确定器105根据来自移动台的反馈信息[B0，C0]和预定阈值[Bth，Cth]来选择AMC模式(MODE(模式)＝0)或分集模式(MODE＝1)。B0是在频率上的信道变化，C0是在时间上的信道变化。将分别参见图5和6来在后面更详细地说明B0和C0的产生。
Bth是频域信道变化阈值，Cth是时域信道变化阈值。表示频域信道状态的B0随着相干带宽的增大而降低，表示时域信道状态的C0随着相干时间的增大而降低。当信道状态在时间和频率上都良好时，传输模式确定器105选择AMC模式，如果信道状态在时间和频率的至少一个上差，则它选择分集模式。下面参见图4来详细地说明传输模式选择。
对于模式＝0，编码器和调制器101运行在AMC模式中，并且产生对应于信道状态的AMC水平。对于模式＝1，编码器和调制器101运行在分集模式中，并且产生最低的可用AMC水平。更具体而言，在AMC模式操作中，编码器和调制器101除了B0和C0之外还使用CQI A0来确定AMC水平(即MCS水平)。将参见图5来更详细地说明如何产生CQI。
编码器和调制器101可以被配置来包括信道编码器、信道交织器和调制器。例如，所述信道编码器是增强(Turbo)编码器，用于以对应于所确定的AMC水平的代码率来编码输入数据。所述信道交织器以预定的交织方法来交织被编码的数据。所述调制器以对应于AMC水平的调制方案来调制所交织的数据。所述调制方案可以是QPSK(正交相移键控)、8PSK(8-ary PSK)、16QAM(16-ary正交调幅)、或64QAM(64-ary QAM)。最低的AMC水平可以例如是1/3的代码率和QPSK。
频带分布器103将从编码器和调制器101接收的调制码元并行化，并且向已经被分配预定子带的频带扩展器(band spreader)111-113分布并行调制码元。如图3中所示，将总的可用带宽划分为多个子带ΔfFC，并且将频带扩展器111-113一对一对应地匹配到子带。
频带扩展器111-113使用例如长度为8的沃尔什(Walsh)码的不同的扩展码来扩展所接收的调制码元，并且将被扩展的码片(chip)数据求和。可以使用8个沃尔什码之一来扩展导频(pilot)码元。如果扩展码的SF(扩展因子)是‘1’，则禁止(deactivate)频带扩展器111-113，这意味着图1中所示的系统在OFDMA中运行。
时间频率跳跃器(hopper)119-121将从它们的匹配的频带扩展器111-113接收的扩展数据映射到预定的时间频率区域。将参见图3和7来在下面更详细地说明所述时间频率数据映射。
同时，向在被指定来发送控制信息的帧单元中的移动台提供所述时间频率映射信息，以便移动台可以识别载有数据的精确资源(时间频率区域位置或时间频率单元(TFC)位置)。
N点IFFT处理器123IFFT处理来自时间频率跳跃器119-121的数据以用于OFDM调制。N是总的频带的副载波的数量。并行到串行转换器(PSC)125串行化并行的IFFT信号。RF(射频)处理器127将从PSC125接收的串行数字信号转换为模拟信号，将基带模拟信号转换为RF信号，并且通过天线来发送所述RF信号。
图2是图解按照本发明的一个实施例的用于在OFDMA-CDM系统中向基站反馈信道测量信息的、在移动台中的设备的方框图。所述移动台设备其特征在于包括频带CQI产生器211到213，用于产生频域信道测量信息；以及信道变化测量器215，用于产生时域信道测量信息。
参见图2，RF处理器201将通过天线接收的RF信号转换为基带信号，并且将所述基带模拟信号转换为数字信号。串行到并行转换器(SPC)203将从RF处理器201接收的串行数据并行转换。N点FFT处理器205FFT处理所述并行数据，并且按照预定的子带将结果产生的OFDM解调的数据分布到时间频率跳跃选择器216-218和信道估计器207-209。例如，在子带#0中的OFDM解调数据被提供到时间频率跳跃选择器216和信道估计器207，并且在最后的子带中的OFDM解调的数据被提供到时间频率跳跃选择器218和信道估计器209。
时间频率跳跃选择器216-218每个从所接收的数据检测在预定时间频率区域中的数据(并且向对应的频带去扩展器(despreader)217-219输出所述数据)。从自基站接收的控制信息可以了解所述时间频率区域或TFC位置，如上所述。
信道估计器207从所接收的FFT信号提取导频信号或预定数据，并且从所提取的数据估计预定时段的子带#0的信道值。所述信道估计被表达为如在公式(1)中所示，H0(t)H1(t)...HM-1(t),H0(t+TS)H1(t+TS)...HM-1(t+TS),…,H0(t+(NF-1)TS)H1(t+(NF-1)TS)...HM-1(t+(NF-1)TS)……(1)]]>其中，M表示每个子带的副载波的数量，NF表示用于测量在时间上的信道变化的时间窗口。以OFDM码元为单位来表达所述时间窗口的大小。在本发明的一个实施例中，NF被定义为每个帧的OFDM码元的数量。Ts是一个OFDM码元的持续时间。
以相同的方式，信道估计器209使用公式(2)来计算子带#(NsB-1)的信道估计。
HM×(Nsa-1)(t)HM×(NSB-1)+1(t)...HM×NSB-1(t),HM×(NSB-1)(t+Ts)HM×(NSB-1)+1(t+Ts)...HM×NSB-1(t+Ts),...,HM×(NSB-1)(t+(NF-1)Ts)HM×(NSB-1)+1(t+(NF-1)Ts)...HM×NSB-1(t+(NF-1)Ts)---(2)]]>向频域CQI产生器211-213和时域信道变化测量器215提供如此计算的信道估计。
频域CQI产生器211使用在公式(1)中表达的信道估计来计算频域信道状态值的平均值A0和方差B0(辅助统计值)。方差B0表示在频率上的信道变化，并且相干带宽随着在B0上的增大而降低。A0和B0被反馈至发送器以确定传输模式(AMC模式或分集模式)，这将参见图5更详细地说明。
类似地，频域CQI产生器213使用在公式(2)中表达的信道估计来计算频域信道状态值的平均值ANSB-1和方差BNSB-1(辅助统计值)。
信道变化测量器215使用在公式(1)中表达的信道估计来计算时域方差C0(辅助统计值)。方差C0表示在时间上的信道变化，并且相干时间随着C0的增大而降低。C0也被反馈回发送器以确定传输模式(AMC模式或分集模式)，这将参见图6来详细说明。
因此，移动台测量总带宽的信道状态，并且向基站报告所述信道状态测量。所述基站然后根据所述报告向移动台分配在良好信道状态的子带，并且使用所分配的子带(例如用于通信的子带)的信道测量来自适应地确定传输模式(AMC模式或分集模式)。
关于数据恢复，用于子带#0的频带去扩展器217使用预定的扩展码(例如沃尔什码)来去扩展从其匹配的时间频率跳跃选择器216接收的数据。类似地，用于子带#(NsB-1)的频带去扩展器219使用所述扩展码来去扩展从其匹配的时间频率跳跃选择器218接收的数据。频带组合器221从所述频带去扩展器217-219接收被去扩展的数据码元，并且选择运行用于已经从发送器提供了发送信号的子带的频带去扩展器的输出。解调器和解码器223按照预定的调制方案来解调从频带组合器221接收的码元数据，并且以预定的代码率来解码所解调的数据，由此恢复原始数据。
图3图解了按照本发明实施例的在OFDMA-CDM系统中数据所映射至的时间频率区域。参见图3，通过预定数量的副载波和一个OFDM码元时段来定义被称为TFC的单位正方形。而且，将帧单元(FC)定义为具有一个TFC的带宽的16倍的带宽和一个TFC的持续时间的8倍的持续时间的时间频率区域。在图3中图示的FC被划分为用于提供分组数据的FC和用于提供关于承载所述分组数据的子信道的控制信息的FC。在用于分组数据传输的FC中，两个不同的子信道随着时间而跳跃预定数量的频率间隔。所述两个子信道示出了很规则的跳频模式，本发明不限于此。
在图3中，在x轴上表示时域，在y轴上表示频域。为了更好地明白本发明，下面将定义一些术语。
TFC(时间频率单元)由一个OFDM码元时段和一个频率间隔ΔfFC限定的资源。所述TFC是数据映射的基本单位。
FC(帧单元)由多个OFDM码元时段和多个频率间隔ΔfFC限定的资源。所述FC确定子带。具体上，ΔfFC是子带的大小。
子信道在一个FC内的一组TFC，向其分配了连续的数据。
图4是图解在图1中所示的传输模式确定器105的详细方框图。在向接收器分配子带#0的假设下，将参见图4来说明确定用于子带#0的传输模式的方法。
如上所述，B0是表示在由子带#0和预定的时段限定的时间频率区域中的频域信道变化的辅助统计值。虽然在本发明的所述实施例中方差作为辅助统计值，但是可以取代之而使用任何其他的辅助统计值。
参见图4，第一确定器401将从移动台接收的B0与阈值Bth相比较。如果B0大于或等于Bth，则第一确定器401输出模式B＝1，否则，它输出模式B＝0。即，当表示在频率上的信道变化(即频率选择性)的B0大时，频率分集增益大于AMC增益，因此，选择分集模式。模式B＝1的‘1’指示分集模式，模式B＝0的‘0’指示AMC模式。Bth是可以根据系统要求而改变的预定值。
如上所述，C0是辅助统计值，它表示在由子带#0和预定时段限定的区域中的在时间上的信道变化。虽然在本发明的所述实施例中方差作为辅助统计值，但是可以取代之而使用任何其他的辅助统计值。因为每个子带经历几乎相同的在时间上的信道变化，因此假定所有的移动台向基站反馈对于预定子带(例如子带#0)计算的C0。可以进一步考虑，将对于现在用于通信中的子带而计算的C0反馈回基站。
第二确定器403将从移动台接收的C0与阈值Cth相比较。如果C0大于或等于Cth，则第二确定器403输出模式C＝1，否则，它输出模式C＝0。即，当表示在时间上的信道变化(即时间选择性)的C0大时，频率分集增益大于AMC增益，因此，选择分集模式。模式C＝1的‘1’指示分集模式，模式C＝0的‘0’指示AMC模式。Cth是可以根据系统要求而改变的预定值。
OR(或)门405对模式B和模式C进行OR运算。因此，如果模式B和模式C的至少一个是1，则OR门405输出模式＝1，如果两者都是0，则它输出模式＝0。即，如果频率选择性和时间选择性的至少一个大于所述阈值，则选择分集模式，并且如果两个选择性都小于阈值，则选择AMC模式。
尽管在本发明的上述实施例中移动台负责计算B0和C0并且向基站报告所述值，但是可以进一步考虑，作为另一个实施例，移动台反馈回由信道估计器207-209计算的信道估计，并且基站本身使用信道估计来计算B0和C0。
图5是图解在图2中所示的频域CQI产生器211的详细方框图。参见图5，时间信道检测器501在由图2中所示的信道估计器207计算的信道估计(参见公式(1))中检测预定时间t+nTs的信道估计。n是0、1、…、NF-1之一。平均值计算器503计算从时间信道检测器501接收的t+nTs的信道估计的平均值A0。所述平均值可以是算术平均值、几何平均值或任何其他的代表值。A0被反馈回基站，以用于确定AMC模式操作的MCS。
方差计算器505计算从时间信道检测器501接收的t+nTs的信道估计的辅助统计值B0。方差被假定为辅助统计值。B0被反馈回基站以用于确定AMC模式或分集模式。而且，B0可以用于确定AMC模式操作的MCS。
图6是图解在图2中所示的信道变化测量器215的详细方框图。参见图6，副载波检测器601在由图2中图示的信道估计器207计算的信道估计(参见公式(1))中检测预定副载波k的信道估计。k是0、1、…、M-1之一。方差计算器603计算从副载波检测器601接收的副载波k的信道估计的辅助统计值C0。假定方差作为辅助统计值。C0被反馈回基站以用于确定AMC模式或分集模式。而且，C0可以用于确定AMC模式操作的MCS水平。
图7图解了按照本发明的实施例的在OFDMA-CDM系统中的AMC模式和分集模式中的数据映射。
如果在图4中图示的传输模式确定器输出作为模式值的0，则基站运行在AMC模式中。在这个模式中，数据映射基本上是在FC中从一个TFC向另一个的数据跳跃，如图3中所示。在AMC模式操作中，在映射到TFC之前，传输数据通过在图5的频域CQI产生器中计算的频域CQI、即A0而在所确定的AMC水平被编码并且被调制。
但是，如果模式值是1，则基站运行在分集模式中。在所述分集模式中，数据映射基本上是在FC内从一个TFC向另一个的数据跳跃，如图3中所示。考虑分集模式操作，被映射到每个TFC的传输数据已经以预定的AMC水平被编码和调制，而与信道状态无关。所述AMC水平可以是最低阶的MCS。
关于被分配到图7中的用户A的子信道A，发送器以在第一OFDM码元时段中的从顶部起第三TFC的频带开始，跳跃到在第二OFDM码元时段中的第五TFC的频带，并且跳跃到在第三OFDM码元时段的第七TFC的频带。即，在时间和在频率上进行数据跳跃。因此，按照本发明的所述实施例，基站基本上运行在分集模式中。
在进行的通信期间，用户A向基站报告基于FC的频域信道状态和时域信道状态。然后基站分析反馈信息。如果两个信道状态都良好，则基站运行在涉及跳跃和AMC水平的AMC模式中。如果至少一个信道状态差，则基站运行在仅仅涉及跳跃的分集模式中。
图8是图解按照本发明的一个实施例的在OFDMA-CDM系统中在基站设备中的传输规程的流程图。参见图8，在步骤803，基站设备通过比较从移动台接收的B0(在预定频带中的信道变化)和C0(在预定时段中的信道变化)与预定阈值来确定模式值。
在步骤805，基站设备确定是否模式值是0或1。如果模式值是0，则基站设备进行到步骤807，如果模式值是1，则基站设备进行到步骤809。如上所述，如果B0和C0的至少一个等于或大于其阈值，则将模式值设置为1。如果B0和C0二者均小于阈值，则将模式值设置为0。在前一种情况下，选择分集模式，在后一种情况下，选择AMC模式。
在步骤807，基站设备运行在AMC模式中。具体上，基站设备按照频域CQI来确定MCS水平，并且按照MCS水平来编码和调制传输数据。
在步骤809中，基站设备运行在分集模式中。具体上，基站设备选择预定的AMC水平(例如最低的AMC水平)，并且以对应于AMC水平的编码和调制方案来编码和调制传输数据。
在步骤807或步骤809后，在步骤811，基站设备将被调制的数据映射到被分配到移动台的子带，在所述子带中扩展所调制的数据，按照预定规则将被扩展的数据映射到TFC，并且IFFT处理所述TFC映射的数据，以用于OFDM调制。其后，在步骤813，基站设备串行化所述OFDM调制的数据，将串行数据转换为模拟信号，将所述模拟信号转换为RF信号，并且向移动台发送所述RF信号。
图9是图解按照本发明的一个实施例的在OFDMA-CDM系统中在移动台设备中的接收规程的流程图。参见图9，在步骤903中，移动台设备将通过天线接收的RF信号转换为基带信号，将所述基带模拟信号转换为数字信号，并行化所述数字信号，并且FFT处理所述并行信号，以用于OFDM解调。在步骤905，移动台设备按照其匹配的子带将OFDM解调的数据分布到频带去扩展器217-219和信道估计器207-209。
在步骤907，移动台设备通过使用信道估计器207-209来对于预定时段的总频带执行信道估计。在步骤909，移动台设备使用从所述信道估计产生的信道估计来计算频率的信道估计的平均值A0和方差B0。同时，移动台设备计算一个时段的信道估计的方差C0。A0、B0和C0被反馈到基站。
其后，移动台设备去扩展OFDM解调的数据，并且通过所述去扩展数据的解调和解码来恢复原始数据。
图10是图解按照本发明的一个实施例的在OFDMA-CDM系统中在基站设备中的传输模式确定器105的操作的流程图。参见图10。在步骤1013，传输模式确定器105将从移动台接收的B0(在频率上的信道变化)与阈值Bth相比较。如果B0等于或大于Bth，则传输模式确定器105输出模式B＝1，否则传输模式确定器105输出模式B＝0。而且，传输模式确定器105比较C0(在时间上的信道变化)与阈值Cth。如果C0等于或大于Cth，则传输模式确定器105输出模式C＝1，否则它输出模式C＝0。
在步骤1015中，传输模式确定器105通过OR运算模式B和模式C来产生模式值。因此，如果模式B和模式C的至少一个是1，则模式＝1，表示分集模式，如果两者都是0，则模式＝0，表示AMC模式。
图11是图解按照本发明的一个实施例的在OFDMA-CDM系统中的移动台设备中的频域CQI产生器211的操作的流程图。参见图11，在步骤1113，频域CQI产生器211在由图2中图示的信道估计器207计算的信道估计(参见公式(1))中检测预定时间t+nTs的信道估计。在步骤1115，频域CQI产生器211计算t+nTs的信道估计的平均值A0和辅助统计值B0。B0可以是方差。A0和B0被反馈到基站以用于确定AMC模式或分集模式和MCS水平(即AMC水平)。
图12是图解按照本发明的一个实施例的在OFDMA-CDM系统中在移动台设备中的信道变化测量器215的操作的流程图。参见图12，在步骤1213，信道变化测量器215在由图2中图示的信道估计器207计算的信道估计(参见公式(1))中检测预定副载波k的信道估计。k是0、1、…、M-1之一。信道变化测量器215在步骤1215计算副载波k的信道估计的辅助统计值C0。方差可以作为辅助统计值。C0被反馈回基站以用于确定AMC模式或分集模式。而且，C0可以用于确定AMC模式操作的MCS水平。
虽然已经参照本发明的特定优选实施例示出和说明了本发明，本领域的技术人员会明白，在不脱离所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。
权利要求
1.一种用于宽带无线通信系统中移动台的通信方法，在所述宽带无线通信系统中，副载波的总频带划分为多个子带，所述方法包括步骤使用所接收的信号来产生在预定时段中每个子带的信道估计；使用所产生的信道估计来计算在每个子带的频域中的信道平均值(A)和信道辅助统计值(B)；使用所产生的信道估计来计算在至少一个子带的时域中的信道辅助统计值(C)；以及向基站发送信道测量信息，所述信道测量信息包括所计算的一个或多个平均值(A)、所计算的一个或多个辅助统计值(B)、和所计算的一个或多个辅助统计值(C)。
2.一种用于宽带无线通信系统中移动台的传输方法，在所述宽带无线通信系统中，副载波的总频带划分为多个子带并且定义帧单元(FC)，每个FC由一个子带和预定的时段限定，并且具有作为数据传送单元的至少一个时间频率单元(TFC)，所述方法包括步骤通过快速傅立叶变换(FFT)处理所接收的信号来正交频分复用(OFDM)-解调所接收的信号，并按照子带来分离OFDM解调的数据；使用分离的OFDM-解调数据来产生预定时段的每个子带的信道估计；使用在所产生的信道估计中的预定时间的信道估计来计算在每个子带的信道平均值(A)和信道辅助统计值(B)；使用在所产生的信道估计中的预定频率的信道估计，来计算至少一个子带的信道辅助统计值(C)；以及向基站发送信道测量信息，所述信道测量信息包括所计算的一个或多个平均值(A)、所计算的一个或多个辅助统计值(B)、和所计算的一个或多个辅助统计值(C)。
3.按照权利要求2的通信方法，其中，所述一个或多个平均值(A)表示平均的频域信道状态。
4.按照权利要求2的通信方法，其中，所述一个或多个辅助统计值(B)表示在频域中的信道变化。
5.按照权利要求2的通信方法，其中，所述一个或多个辅助统计值(C)表示在时域中的信道变化。
6.按照权利要求2的通信方法，还包括步骤从被OFDM解调的数据检测所分配的TFC的数据；通过使用预定的扩展码来去扩展所检测的数据而产生码元序列；以及通过解调和解码所述码元序列而恢复数据。
7.按照权利要求2的通信方法，其中，所述至少一个TFC包括预定数量的副载波，并且与OFDM码元一样长。
8.一种用于宽带无线通信系统中的移动台的通信方法，在所述宽带无线通信系统中，副载波的总频带被划分为多个子带，所述方法包括步骤使用所接收的信号来产生预定时段的每个子带的副载波信道估计；使用在所产生的信道估计中的预定时间的信道估计来计算用于表示每个子带的频域信道变化的第一值；使用在所产生的信道估计中的预定频率的信道估计来计算用于表示至少一个子带的时域信道变化的第二值；以及向发送器发送信道测量信息，所述信道测量信息包括所计算的一个或多个第一值和所计算的一个或多个第二值。
9.一种在宽带无线通信系统中的传输方法，在所述宽带无线通信系统中，将副载波的总频带划分为多个子带，并且定义帧单元(FC)，每个FC对应于由一个子带和预定的时段限定的资源，所述方法包括步骤根据从接收器接收的频域信道测量信息和时域信道测量信息来确定传输模式；如果所确定的传输模式是第一模式，则按照从所述接收器接收的频域信道质量指示器(CQI)来选择编码和调制方案；以及如果所确定的传输模式是第二模式，则选择预定的编码和调制方案。
10.按照权利要求9的传输方法，还包括步骤以所选择的编码和调制方案来编码和调制传输数据；将调制的数据映射到被分配的子带；使用预定的扩展码来扩展被映射到所述子带的所调制数据；以预定的跳跃规则来将扩展数据映射到预定的时间频率区域；逆快速傅立叶变换(IFFT)处理所映射的数据；以及发送所述IFFT数据。
11.按照权利要求10的传输方法，其中，所述时间频率区域包括预定数量的副载波，并且与OFDM码元一样长。
12.按照权利要求10的传输方法，其中，所述第一模式是自适应调制和编码(AMC)模式，并且所述第二模式是分集模式。
13.按照权利要求10的传输方法，其中，用于确定传输模式的步骤包括步骤如果按照频域信道测量信息和时域信道测量信息而确定频域和时域信道二者状态都良好，则确定传输模式是第一模式；以及如果确定频域和时域信道的至少一个状态差，则确定传输模式是第二模式。
14.按照权利要求10的传输方法，其中，用于确定传输模式的步骤包括步骤如果按照频域信道测量信息和时域信道测量信息而确定频域和时域信道变化二者都小于阈值，则确定传输模式是第一模式；以及如果确定频域和时域信道变化的至少一个大于所述阈值，则确定传输模式是第二模式。
15.按照权利要求10的传输方法，其中，所述频域信道测量信息是在被分配到接收器的FC中在预定时间检测的副载波信道估计的辅助统计值(B)，并且所述时域信道测量信息是在预定FC中对于预定副载波检测的副载波信道估计的辅助统计值(C)，并且CQI是在预定时间检测的副载波信道估计的平均值(A)。
16.按照权利要求15的传输方法，其中，确定传输模式的步骤包括步骤通过将辅助统计值(B)与预定阈值(Bth)相比较而确定是否频域信道状态良好；通过比较辅助统计值(C)与预定阈值(Cth)来确定是否时域信道状态良好；如果频域状态和时域信道状态二者都良好，则确定传输模式是第一模式；以及如果频域状态和时域信道状态的至少一个差，则确定传输模式是第二模式。
17.按照权利要求16的传输方法，其中，所述辅助统计值B和C是方差。
18.一种在正交频分多址-码分复用(OFDMA-CDM)系统中的传输设备，在所述正交频分多址-码分复用系统中，副载波的总频带划分为多个子带，并且定义帧单元(FC)，每个FC对应于由一个子带和预定的时段限定的资源，并且具有作为数据传送单元的至少一个时间频率单元(TFC)，所述设备包括传输模式确定器，用于根据从接收器接收的频域信道测量信息和时域信道测量信息来确定传输模式；以及编码器和调制器，用于如果所确定的传输模式是第一模式，则按照从所述接收器接收的频域信道质量指示器(CQI)来选择编码和调制方案，并且如果所确定的传输模式是第二模式，则选择预定的编码和调制方案，并且以所选择的编码和调制方案来编码和调制输入的传输数据。
19.按照权利要求18的传输设备，还包括频带分布器，用于向与所分配的子带匹配的频带扩展器输出所调制的数据；多个频带扩展器，与子带一对一对应地匹配，用于使用预定的扩展码来扩展从频带分布器接收的数据；多个时间频率跳跃器，一对一对应地匹配到所述多个频带扩展器，用于以预定的跳跃规则将从匹配的频带扩展器接收的数据映射到预定的TFC；以及逆快速傅立叶变换(IFFT)处理器，用于IFFT处理从所述多个时间频率跳跃器接收的数据。
20.按照权利要求18的传输设备，其中，所述第一模式是自适应调制和编码(AMC)模式，并且所述第二模式是分集模式。
21.按照权利要求18的传输设备，其中，如果按照频域和时域信道测量信息而确定频域状态和时域信道状态二者都良好，则所述传输模式确定器确定传输模式是第一模式，如果确定频域状态和时域信道状态的至少一个差，则所述传输模式确定器确定传输模式是第二模式。
22.按照权利要求18的传输设备，其中，如果按照频域和时域信道测量信息而确定频域和时域信道变化二者都小于阈值，则所述传输模式确定器确定传输模式是第一模式，如果确定频域和时域信道变化的至少一个大于所述阈值，则所述传输模式确定器确定传输模式是第二模式。
23.按照权利要求18的传输设备，其中，所述频域信道测量信息是在被分配到接收器的FC中在预定时间检测的副载波信道估计的辅助统计值(B)，并且所述时域信道测量信息是在预定FC中对于预定副载波检测的副载波信道估计的辅助统计值(C)，并且所述信道质量指示器是在预定时间检测的副载波信道估计的平均值(A)。
24.按照权利要求18的传输设备，其中，所述传输模式确定器包括第一确定器，用于通过将辅助统计值(B)与预定阈值(Bth)相比较而确定是否频域信道状态良好；第二确定器，用于通过将辅助统计值(C)与预定阈值(Cth)相比较来确定是否时域信道状态良好；以及确定器，用于如果频域信道状态和时域信道状态二者都良好，则确定传输模式是第一模式，如果频域信道状态和时域信道状态的至少一个差，则确定传输模式是第二模式。
25.按照权利要求18的传输设备，其中，所述辅助统计值(B)和(C)是方差。
26.按照权利要求18的传输设备，其中，所述至少一个TFC包括预定数量的副载波，并且与OFDM码元一样长。
27.一种在宽带无线通信系统中的移动台设备，在所述宽带无线通信系统中，副载波的总频带划分为多个子带，所述设备包括信道估计单元，用于使用所接收的信号来产生在预定时段中每个子带的信道估计；频域信道测量单元，用于使用所产生的信道估计来计算在频域中的每个子带的平均值(A)和辅助统计值(B)；时域信道测量单元，用于计算在时域中的至少一个子带的辅助统计值(C)；以及发送器，用于向基站发送信道测量信息，所述信道测量信息包括所计算的一个或多个平均值(A)、所计算的一个或多个辅助统计值(B)、和所计算的一个或多个辅助统计值(C)。
28.按照权利要求27的移动台设备，其中，所计算的一个或多个辅助统计值(B)表示频域信道变化。
29.按照权利要求27的移动台设备，其中，所计算的一个或多个辅助统计值(C)表示时域信道变化。
30.一种在正交频分多址-码分复用(OFDMA-CDM)系统中的移动台设备，在所述正交频分多址-码分复用系统中，副载波的总频带划分为多个子带，并且定义帧单元(FC)，每个FC对应于由一个子带和预定的时段限定的资源，并且具有作为数据传送单元的至少一个时间频率单元(TFC)，所述设备包括快速傅立叶变换(FFT)处理器，用于通过FFT处理所接收的信号来正交频分复用(OFDM)-解调所接收的信号，并按照子带来分离OFDM解调的数据；多个信道估计器，一对一对应地匹配到所述多个子带，用于从自所述FFT处理器接收的OFDM解调数据提取预定的数据，并且使用所提取的数据来对于被分配到所述信道估计器的FC执行信道估计；多个频域信道质量指示器(CQI)产生器，一对一对应地匹配到所述多个信道估计器，用于使用来自匹配的信道估计器的信道估计来计算在每个子带的频域中的信道平均值(A)和信道辅助统计值(B)；信道变化测量器，用于从预定的信道估计器接收信道估计，并且使用所接收的信道估计来计算在时域中的每个子带的信道辅助统计值(C)；以及发送器，用于向基站发送信道测量信息，所述信道测量信息包括从所述频域CQI产生器接收的所计算的一个或多个平均值(A)和所计算的一个或多个辅助统计值(B)、以及从信道变化测量器接收的所计算的一个或多个辅助统计值(C)。
31.按照权利要求30的移动台设备，还包括多个时间频率跳跃选择器，一对一对应地匹配到所述多个子带，用于从自FFT接收的OFDM解调数据检测所分配的TFC的数据；多个频带去扩展器，一对一对应地匹配到所述多个时间频率跳跃选择器，用于通过使用预定的扩展码而去扩展从匹配的时间频率跳跃选择器接收的数据来产生码元；以及解调器和解码器，用于通过解调和解码从所述多个频带去扩展器接收的码元而恢复数据。
32.按照权利要求30的移动台设备，其中，所述多个频域CQI产生器的每个包括检测器，用于在所接收的信道估计中检测所述预定时间的信道估计；平均值计算器，用于计算从所述检测器接收的信道估计的平均值；以及方差计算器，用于计算从所述检测器接收的信道估计的方差。
33.按照权利要求30的移动台设备，其中，所述信道变化测量器包括检测器，用于在所接收的信道估计中检测所述预定频率的信道估计；以及方差计算器，用于计算从所述检测器接收的信道估计的方差。
34.按照权利要求30的移动台设备，其中，所述至少一个TFC包括预定数量的副载波，并且与OFDM码元一样长。
35.按照权利要求30的移动台设备，其中，所述预定数据是导频数据。
36.按照权利要求30的移动台设备，其中，所述一个或多个辅助统计值(B)表示频域信道变化。
37.按照权利要求30的移动台设备，其中，所述一个或多个辅助统计值(C)表示时域信道变化。
全文摘要
本发明提供了一种设备和方法，用于按照在宽带无线通信系统中的信道环境自适应地在AMC模式和分集模式之间转换。按照本发明，发送器(基站)按照从接收器(移动台)接收的频域和时域信道测量信息来确定传输模式。如果传输模式是AMC模式，则发送器按照从所述接收器接收的频域CQI来选择编码和调制方案。如果传输模式是分集模式，则所述发送器选择预定的编码和调制方案。
文档编号H04J11/00GK1938975SQ200580009978
公开日2007年3月28日 申请日期2005年4月7日 优先权日2004年4月7日
发明者徐彰浩, 赵暎权, 郑首龙, 尹晳铉 申请人:三星电子株式会社