专利名称：用于增强多媒体通信的失真已知链路自适应的cqi反馈机制的制作方法
技术领域：
要求保护的本发明的实现大体上可涉及无线通信，并且特别涉及鉴于闭环信道相关反馈的下行链路信息的传输。
背景技术：
无线通信技术已经从主要提供话音服务的技术发展成为还提供多媒体内容的技术。移动计算和无线通信的新进展实现在无线网络上传输丰富的多媒体内容。一个这样的进展是使用MIMO (多输入多输出)通信，其中在发送器和接收器两者处使用多个天线以增加数据吞吐量而不需要额外的带宽。此外，尽管通常优化MMO配置来使数据传输速率最大化且在应用层对各种不同服务的需求在增加，但除了在物理层(PHY)的高数据传输速率外还实现高可靠性已经不断变得更重要。然而，高数据速率和高可靠性趋于成为相冲突的设计参数。典型的无线通信牵涉在有噪信道上传输连续信源(source)。常见的示例是语音通信、多媒体通信、移动TV、移动视频和广播流。在这样的通信中，信源被编码并且压缩成有限位流，然后在有噪信道上传递这些位流。实行信源编码来将连续信源转换成有限位流，并且进行信道编码来减轻有噪信道在位流中引起的错误。在接收器端，信道解码器使位流从它的有噪版本恢复，并且信源解码器从恢复的压缩版本重建多媒体信源。在多媒体通信传输期间，最小化原始多媒 体信源与接收器端处的重建版本之间的失真可以为用户提供更好的多媒体体验。
包含在本说明书中并且构成其一部分的附示与本发明的原理一致的一个或多个实现并且与描述一起解释这样的实现。图不必按比例绘制，重点反而放在图示本发明的原理上。在图中:
图1图示根据本文公开的一些实现的失真已知通信系统的示范性框图。图2图示根据一些实现的示范性失真已知通信系统的框图。图3图示根据一些实现的失真已知通信的示范性过程的流程图。图4图示根据一些实现的示范性系统的框图。图5图示在BS没有失真已知性且在BS控制的长期自适应的情况下的失真已知通信的CQI反馈机制的示范性过程的流程图。图6图示根据一些实现的用于失真已知MMO链路自适应的CQI反馈模式和CQI度量的表格。具体实行方式
下列详细描述参照附图。相同的标号可在不同的图中使用来标识相同或相似的元件。在下列描述中，为了解释而非限制的目的，阐述例如特定结构、架构、接口、技术等具体细节以便提供对要求保护的本发明的各个方面的全面理解。然而，要求保护的本发明的各个方面可在偏离这些具体细节的其他示例中实践，这对于得益于本公开的本领域内技术人员将是明显的。在某些情况下，省略众所周知的装置、电路和方法的描述以便不必要的细节混淆本发明的描述。本文中的一些实现针对最小化终端到终端传输失真的通信系统提供失真已知MIMO-MCS (多输入多输出调制与编码方案)和包大小选择。例如，一些实现提供MMO链路自适应(优选地在下行链路或下游方向上)，以及关联的信道质量指示符反馈机制用于增强多媒体通信并且优化多媒 体内容分发的终端到终端鲁棒性以给予卓越的用户体验。因此，一些实现在不同形式的链路自适应(包括移动站(MS)控制或基站(BS)控制的链路自适应和长期或动态链路自适应)下以一个或多个终端到终端失真最小化判据为条件提供信道质量指示符反馈机制，用于支持多媒体优化自适应调制和编码(AMC)、MIMO时空调制、速率/功率自适应(rate/power adaption)、预编码、天线选择和包大小选择技术。图1图示根据本文的一些实现的通信系统100的示范性框图。系统100包括发送器102，其能够通过MIMO信道106与接收器104通信。可选地，发送器102可以是失真已知的。发送器102配置成接收要传输的信源108。如在下文进一步隐含地或明确地解释的，发送器102在信道编码期间考虑失真最小化链路自适应参数，并且在MMO信道上将信源传输到接收器104。接收器104配置成接收MMO传输并且重建该传输来产生传输的重建信源110。因为失真已知发送器102在编码阶段期间考虑失真最小化参数，系统能够在要传输的信源108与传输的重建信源110之间实现最小化终端到终端失真112，由此提供改进的通信以传输多媒体项目及类似物。作为另一个备选方案，接收器104可以是失真已知的(发送器102也是失真已知的，或如果发送器102不是失真已知的则与发送器102相反)并且向发送器102提供反馈以使发送器102能够成为失真已知的。例如，接收器104可确定链路自适应参数以最小化终端到终端失真并且提供这些参数作为对发送器102的反馈，发送器102然后使用提供的参数。在该设置中，发送器102还可将信源的速率失真(rate-distortion)特性发送到接收器104，使得失真已知接收器104可以在确定链路自适应参数中利用该信息来实现最小化的终端到终端失真112。图2图示根据一些实现的用于使用失真已知MMO链路自适应来最小化终端到终端失真的系统200的示例。为此，该系统200包括发送器202，其配置成在MMO信道206上与接收器204无线通信。发送器202包括多个发送器天线208，用于与接收器204处的多个接收器天线210进行MMO通信。发送器202还包括发送器电路或装置212，例如无线电前端或其他无线传输机制用于在MMO信道206上传输信号。相似地，接收器204可包括接收器电路或装置214，例如无线电前端或其他无线接收机制用于从发送器202接收信号。另夕卜，发送器202可包括一个或多个处理器216，其耦合于存储器218或其他处理器可读存储介质。例如，存储器218可包含失真已知部件220，其能够由一个或多个处理器216执行以使发送器202实行如上文描述的用于最小化终端到终端失真的功能。相似地，接收器204可包括耦合于存储器224的一个或多个处理器222。存储器224可包含失真已知部件226，其能够被一个或多个处理器222执行以使接收器204实行如上文描述的用于最小化终端到终端失真的功能，从而例如在闭环实现期间提供反馈。
在一些实现中，处理器216、222可以是单个处理单元或若干处理单元，其全部可包括多个计算单元或多个核。处理器216、222可以实现为一个或多个微处理器、微型计算机、微控制器、数字信号处理器、中央处理单元、状态机、逻辑电路和/或基于操作指令操纵信号的任何装置。除其他能力外，处理器216、222可以配置成提取并且执行分别存储在存储器218、224中的处理器可执行指令，或其他处理器可读存储介质。存储器218、224可以包括本领域内已知的任何处理器可读存储介质，其包括，例如易失性存储器(例如，RAM)和/或非易失性存储器(例如，闪存等)、例如硬盘驱动器、固态驱动器等大容量存储装置、可移动介质(其包括外部驱动器、可移动驱动器、软盘、光盘或类似物)，或其任何组合。存储器218、224将计算机可读处理器可执行程序指令存储为计算机程序代码，其可以分别由处理器216、222执行，作为用于实行在本文的实现中描述的方法和功能的特定机器。此外，存储器218、224还可包括存储在其中并且分别能由处理器218、222执行用于实行本文中的实现的其他程序模块，例如代码或类似物。例如，如上文论述的，存储器218可包括信源编码器228和信道编码器230。相似地，如上文描述的，存储器224可包括信源解码器232和时空解码器234。如上文论述的，存储器218、224还可包括数据结构，例如存储的SNR向量、查找表、MMO MCS方案、预编码矩阵、包大小及类似物(未示出)。另外，发送器202和接收器204可在例如蜂窝通信系统、W1-Fi系统或类似物等多种装置和系统中实现。例如，发送器202可包含在例如手机、智能电话、便携式电脑或类似物等移动计算装置中，而接收器204可在手机信号塔、无线接入点、第二计算装置或类似物中实现，或反之亦然。此外，尽管已经描述示范性系统架构，将意识到其他实现不限于本文描述的特定系统架构。例如，本文描述的技术和架构可包含在多种无线通信装置中的任何之中，并且本文的实现不限于任何类型的通信装置。在下游或下行链路的情况下，在上文通称的发送器102和/或202可在本文能互换地称为基站(BS)或在系统级的增强节点B (eNB)或接入点(AP)。在该下行链路的情况下，上文的接收器104和/或204可在本文能互换地称为移动站(MS)或在系统级的用户设备(UE)或站(STA)。此外，术语BS、eNB和AP在概念上可互换，取决于使用哪种无线协议，因此在本文引用BS还可视为引用eNB或AP。相似地，在本文引用MS还可视为引用UE或STA中的任一个。从而，在本文对BS或MS的大多数引用可指多媒体数据的失真已知下行链路传输(其在本文是主要感兴趣的并且为了便于解释而被假定)中的发送器和接收器(即下行链路数据的发送器和接收器，因为在MS-BS上游信道信息反馈中，MS简单地将该下行链路数据传输至接收其的BS)。就是说，本发明明确地关注多媒体数据的失真已知上行链路或上游传输，在该情况下上文的发送器到BS以及接收器到MS映射将颠倒。图3图示对应于图1、2或4的实现的示范性过程300的流程图。在该流程图中，在单独框中概述操作。操作可在硬件中进行，或可作为可由处理器执行的处理器可执行指令(软件或固件)而进行。在框302，向发送器提供信源用于传输。例如，该信源可以是连续或有限信源，例如多媒体通信，例如语音IP (VoIP)、语音与音频通信、移动TV、移动视频服务或类似物等。本文的实现可应用于无线局域网(WLAN)、无线个人区域网(WPAN)、无线广域网(WffAN)和无线城域网(WMAN)上的多媒体通信。此外，实现可包括蜂窝网络、移动宽带网络、卫星广播系统和地面广播系统。例如，实现可以在基于802.11的LAN、基于802.15的PAN和基于802.16的WAN中使用，其中已经采用MMO技术并且可靠地传递多媒体内容(例如，IEEE 802.11标准，2009年10月39日公布的IEEE标准802.11-2009，或其未来实现；IEEE 802.15标准，2006年9月公布的IEEE标准802.15-2006，或其未来实现；以及IEEE 802.16标准，2009年公布的IEEE标准802.16-2009，或其未来实现)是可取的。实现还可以用于3G网络、4G网络、蜂窝网络、WffAN,3GPP网络、LTE网络、LTE增强网络和移动TV及类似物中的ΜΜ0。此夕卜，尽管已经在本文阐述若干具体标准作为适合的应用的示例，本文的实现不限于任何特定标准或协议。在框304，由发送器实行信源编码来将连续信源转换成有限位流。在框306，由发送器实行信道编码来减轻将由信道引起的位流中的错误，同时在编码期间包含失真最小化参数。在框308，编码的信源在MMO信道上传输到接收器。信源的速率失真特性连同编码的信源可以可选地在MMO信道上传输，使得该信息可由接收器使用以用于失真已知链路自适应。在框310，接收器从发送器接收传输并且对该传输解码来重建信源。在框312，可选地，接收器可以向发送器提供反馈来提供失真最小化参数给发送器。当发送器接收反馈时，新近接收的失真最小化参数可以应用于信源和信道编码。当在不同的通信层进行信源和信道编码操作时，许多常规的通信系统完全与信道编码分离来实施信源编码。即，信源编码可在不考虑信道行为的情况下进行并且信道编码可在不考虑信源性质的情况下进行。一般，多媒体无线通信牵涉在衰落信道上传输模拟信源同时满足应用的终端到终端失真和延迟要求。例如，延迟受限性导致严格的延时以及缓冲约束的存在。因此，例如当信道状态信息(CSI)在发送器处不可用或当由于实际的系统限制而使用有限的编码 块长度时，信源和信道编码的分离可能不是最佳的。本文的一些实现采用联合信源-信道编码技术用于提供MIMO链路自适应。在根据本文的实现的联合信源-信道编码中，同时进行信源压缩和信道编码，使得无线多媒体通信的终端到终端失真可以通过考虑量化误差(由于有损压缩)和信道引起的误差(由于衰落和噪声)两者的影响而被最小化。此外，当今无线网络中的主要性能增强技术是多输入多输出(MMO)无线通信，其在点到点无线链路的两个终端使用多个天线。MMO系统的使用可以分别通过空间复用增益、分集增益和阵增益而提高频谱效率、链路可靠性和功率效率。MMO系统中时空调制的两个实用技术是发送分集和空间复用。MMO分集指试图将信息跨发送天线分布以在出现衰落时实现鲁棒性传输和可靠性和覆盖范围大大提高的一系列技术(例如，时空编码(STC))。另一方面，空间复用(SM)指通过将入局数据分成多个分流并且在不同的天线上传输每个分流而获得高数据速率从而使传输速率增长能够至少部分取决于发送和接收天线的数量的空间调制的形式。接收器去除了信道的混合影响并且对符号流解复用。MMO系统可以从MMO分集和MMO SM两者中获益。一般说来，在低信噪比(SNR)，优选地使用MMO分集技术并且在高SNR优选地使用MMO SM。基于在发送器处对长期和/或短期信道波动的了解的MMO分集和MMO SM之间的自适应切换在频谱效率和可靠性方面从M頂O技术中提取最高的可能获益。除MMO分集和MMO空间复用之间的自适应切换外，MIMO链路自适应技术还包括MIMO预编码和MIMO天线选择。本文的发明者已经确定在信源编码器处的分辨率与信道编码器处的鲁棒性之间存在权衡。因此，限制性信源失真和关联的量化误差使用高信源编码率，对此主要使用MIMO信道的多个天线以供复用。备选地，可以较低率以较多失真对信源编码，并且然后信道出错概率和关联的包出错率(PER)可以通过提高分集而减少。因此，为了优化在MMO无线网络上的终端到终端多媒体通信，本文提供的一些失真已知MMO链路自适应实现将该权衡纳入考虑之内。例如，在点到点单用户MMO通信系统(在编码块长度T上具有数量Mt的发送天线和数量凡的接收天线)的实现中，接收信号向量ΜΧΓ由下列方程给出:
y=HQs+n
其中H是代表MMO链路的复数随机信道矩阵M^Mt (其在整个编码块长度T上保持恒定)，s是传输的时空块码字MxT，Q是线性预编码矩阵MtxM (MS Mt是预编码设计参数)使得廿&(^(0叫’)=1 (其中Q’是Q的厄密共轭)并且η是加性白高斯噪声(AWGN)噪声向量Μ,χΤ，其中每项具有零均值和方差σ2。MMO链路的平均接收信噪比(SNR)由
sm....4、fF『给出。时空块码字s包含MMO链路自适应和关联的MMO调制与编码方案(MMO-MCS)的选择，其包括(a)调制顺序的选择、(b)前向纠错(FEC)类型和编码率的选择，以及(C)将使用哪些时空调制技术的确定。选项包括空间复用(SM)、时空编码(STC)、正交时空块编码(OSTBC)及类似物。此外，预编码矩阵Q的选择包括(a)用于将MIMO信道转换成等效单输入单输出(SISO)信道的波束形成，(b)预编码的空间复用，(C)预编码的OSTBC，(d)发送功率分配和协方差优化，以及(e)发送天线选择技术，其中从Mt个发送天线中选择M个用于传输。在由于衰落以及在发送器处对实际信道状态信息(CSI)的不确定(由于例如高移动性、反馈信道上的噪声以及有限数量的CSI反馈位的可用性等原因)而存在动态信道变化的情况下，在发送器处存在对可达速率的不确定，并且因此，如果传输的速率超过由信道实现H确定的瞬时信道容量则传输的包可损坏，从而导致包出错。此外，尽管使用了强大的信道编码，AWGN噪声也可引起包出错。从而，根据本文的一些实现，在MMO信道上的传输可与包出错率(PER)关联，包出错率(PER)受平均接收SNR、瞬时信道实现H、MIN0-MCS方案和预编码矩阵Q的影响。典型地，MIMO链路自适应旨在最大化链路吞吐量、吞吐能力(goodput)或频谱效率，其在所选的MMO MCS传输模式基于信道状况提供最高频谱效率时获得。此外，包大小(即给定传输包中携带的信息位的总数量)还可基于信道状况而适应。利用大的包大小，在给定包传输中在信道上发送更多的信息位可以是可能的，但在这样的设置中，与用较小的包大小的传输相比，可能遇到较多的包出错。因此，给定信道状态信息时，预测所有可用的MIMO MCS模式和包大小的包出 错率并且选择提供最高频谱效率的MMO MCS模式和包大小是可能的。因此，MIMO链路自适应典型地旨在最大化由下列方程给出的吞吐能力(也称为
吞吐量):
权利要求
1.一种方法，包括: 通过移动站测量测量的信道参数； 对一个或多个多媒体层确定最小化MMO信道上接收的数据的失真的确定的调制和编码方案、包大小或预编码矩阵； 计算一个或多个计算的信道参数，基站将会利用所述一个或多个计算的信道参数对一个或多个多媒体层产生确定的调制和编码方案、包大小或预编码矩阵；以及 将所述一个或多个计算的信道参数反馈给所述基站。
2.如权利要求1所述的方法，其中测量的信道参数是长期信号与干扰及噪声比(SINR)0
3.如权利要求1所述的方法，其中测量的信道参数是动态或短期信号与干扰及噪声比(SINR)。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述确定基于测量的信道参数确定一个或多个多媒体层的调制和编码方案。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述调制和编码方案的确定包括: 选择调制顺序； 选择前向纠错类型和编码率；或 确定要使用的时空调制技术。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述反馈包括: 对一个或多个多媒体层，反馈对应于确定的调制和编码方案的参数或对应于预编码矩阵或包大小的参数。
7.如权利要求1所述的方法，其进一步包括: 将测量的信道参数与阈值比较， 其中如果测量的信道参数大于所述阈值则进行所述计算和反馈。
8.如权利要求7所述的方法，其进一步包括: 如果测量的信道参数小于所述阈值则将测量的信道参数反馈给所述基站。
9.一种处理器可读存储介质，其包含处理器可执行指令以供处理器执行以用于实施如权利要求1所述的方法。
10.一种方法，包括: 通过失真已知移动站测量第一信号与干扰及噪声比(SINR); 基于所述第一 SINR确定第一失真最小化链路自适应参数以供基站使用，所述第一失真最小化链路自适应参数最小化在多输入多输出(MMO)信道上接收的一个或多个多媒体层的失真；以及 将第二 SINR和第二链路自适应参数传输到所述基站，所述第二 SINR和第二链路自适应参数使所述基站使用所述第一失真最小化链路自适应参数在所述MMO信道上将信源数据传输到所述移动站。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述第一SINR和所述第二 SINR都是长期SINR。
12.如权利要求10所述的方法，其中所述第一SINR和所述第二 SINR都是动态或短期smR。
13.如权利要求10所述的方法，其中所述基站也是失真已知的，并且其中所述第二 SINR等于所述第一 SINR并且所述第二链路自适应参数与所述第一失真最小化链路自适应参数相同。
14.如权利要求10所述的方法，其中所述基站不是失真已知的，并且 其中所述第二 SINR与所述第一 SINR不同。
15.如权利要求14所述的方法，其进一步包括: 计算所述第二 SINR使得所述基站将在接收所述第二 SINR和第二链路自适应参数时选择第一失真最小化链路自适应参数。
16.如权利要求10 所述的方法，其进一步包括: 将所述第一 SINR与最小SINR阈值比较；以及 计算所述第二 SINR使得如果所述第一 SINR大于所述最小SINR阈值，则所述基站将在接收所述第二 SINR时选择第一失真最小化链路自适应参数。
17.如权利要求16所述的方法，其中如果所述第一SINR小于所述最小SINR阈值，则传输中的所述第二 SINR等于所述第一 SINR。
18.—种处理器可读存储介质，其包含处理器可执行指令以供处理器执行以用于实施如权利要求10所述的方法。
19.一种站,包括: 接收器，其具有处理器，用于使信源解码器实现成用于在多输入多输出(MMO)信道上传输之后以对应用层信息的了解为条件对信源解码； 失真已知反馈模块，用于以对应用层信息的了解为条件对一个或多个多媒体层生成链路自适应参数集，其包括MMO调制和编码方案(MCS)、包大小和预编码信息，其选择成最小化由于在MMO信道上的传输而引起的信源的失真；以及 发送器，用于将一个或多个多媒体层的MMO MCS、包大小和预编码信息传输到上游站以供上游站在对信源编码中使用以供MMO信道上的下游传输。
20.如权利要求19所述的站，其中所述失真已知反馈模块配置成基于瞬时确定的信道状况或在统计上知晓的信道状况对一个或多个多媒体层选择MIMO MCS、包大小和预编码信息来最小化失真。
21.如权利要求19所述的站，其中所述应用层信息是所述信源的速率失真信息并且信源解码器设置成提供速率失真信息给所述失真已知反馈模块用于对一个或多个多媒体层生成MMO MCS、包大小和预编码信息。
22.如权利要求19所述的站，其中所述信源编码器设置成将应用层信息传递到所述失真已知反馈模块用于对一个或多个多媒体层生成MMO MCS、包大小和预编码信息，所述应用层信息能够包括信源的速率失真信息。
23.如权利要求19所述的站， 其中所述失真已知反馈模块进一步配置成以对应用层信息的了解为条件来计算信道参数，其在传输到上游站时将使所述上游站对一个或多个多媒体层产生生成的MMO MCS、包大小和预编码矩阵来对所述信源编码以最小化由于MMO信道上的传输引起的信源的失真。
全文摘要
选择用于对信源编码的链路自适应参数以最小化由信源在多输入多输出(MIMO)信道上的传输引起的该信源与重建信源之间的失真。用于支持MIMO信道上的链路自适应的这样的失真已知性和关联的联合信源-信道编码构想可影响MIMO系统的系统架构。CQI反馈机制可确保这些失真已知MIMO链路自适应技术对于不同种类的视频编码(包括单层压缩以及分层压缩)在不同形式的链路自适应(包括MS控制vs.BS控制的链路自适应，长期vs.动态链路自适应，和BS处失真已知性的存在vs.不存在)下能适用于下行链路。
文档编号H04B7/04GK103222200SQ201180044810
公开日2013年7月24日 申请日期2011年9月7日 优先权日2010年9月17日
发明者O.奥伊曼, J.R.费尔斯特, M.候 申请人:英特尔公司