НАДЕЖНОЕ ОБНАРУЖЕНИЕ СТИРАНИЯ И УПРАВЛЕНИЕ МОЩНОСТЬЮ НА ОСНОВАНИИ ЧАСТОТЫ СТИРАНИЯ В ЗАМКНУТОМ КОНТУРЕ Российский патент 2009 года по МПК H04L1/00 

Притязание на приоритет согласно §119 Раздела 35 Кодекса законов США (U.S.C.)

Настоящая заявка на патент испрашивает приоритет предварительной заявки за номером №60/580819, озаглавленной "Reverse-Link Power Control Algorithm" (Алгоритм управления мощностью обратной линии связи), поданной 18 июня 2004 и переуступленной правопреемнику настоящего изобретения, тем самым полностью включенной в настоящий документ путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в целом относится к передаче данных и более конкретно - к способам для выполнения обнаружения стирания и управления мощностью в системе беспроводной связи.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Система беспроводной связи с множественным доступом может одновременно поддерживать связь с множеством терминалов беспроводной связи. Каждый терминал осуществляет связь с одной или более базовыми станциями через передачи по прямой и обратной линиям связи. Прямая линия связи (или нисходящая линия связи) относится к линии связи от базовых станций на терминалы, и обратная линия связи (или восходящая линия связи) относится к линии связи от терминалов на базовые станции.

Многие терминалы могут одновременно осуществлять передачу по обратной линии связи путем мультиплексирования своих передач, чтобы они были ортогональными по отношению друг к другу. Мультиплексирование направлено на достижение ортогональности между множеством передач обратной линии связи во временной, частотной и/или кодовой области. При достижении полной ортогональности передача от каждого терминала не создает помех передачам от других терминалов на принимающей базовой станции. Однако полная ортогональность между передачами от различных терминалов зачастую не реализуется вследствие состояний канала, несовершенства приемника и так далее. Потеря ортогональности приводит к тому, что каждый терминал вызывает некоторые величины помех другим терминалам. Рабочая характеристика каждого терминала тогда ухудшается ввиду помех от всех остальных терминалов.

В обратной линии связи может использоваться механизм управления мощностью, чтобы управлять мощностью передачи каждого терминала для обеспечения хорошей рабочей характеристики для всех терминалов. Такой механизм управления мощностью обычно осуществляется с помощью двух контуров управления мощностью с обратной связью, которые обычно называют "внутренним" контуром и "внешним" контуром. Внутренний контур регулирует мощность передачи терминала таким образом, чтобы качество его принятого сигнала (отношение сигнал/шум, SNR), измеряемое на принимающей базовой станции, поддерживалось на целевом значении SNR. Внешний контур регулирует целевое SNR, чтобы поддерживать желательную частоту появления ошибочных блоков (ЧОБ, BLER) или частоту появления ошибочных пакетов (ЧОП, PER).

Традиционный механизм управления мощностью регулирует мощность передачи каждого терминала для достижения желательной частоты появления ошибочных блоков/пакетов для передачи обратной линии связи от терминала. Обычно используется код обнаружения ошибок, такой как циклический избыточный код (ЦИК, CRC), чтобы определять, декодирован ли каждый принятый блок/пакет данных корректным образом или с ошибкой. Целевое SNR затем соответственно регулируется на основании результата декодирования с обнаружением ошибок. Однако код обнаружения ошибок может не использоваться для некоторых передач, например, если служебная информация для кода обнаружения ошибок считается чрезмерной. Для таких передач не может непосредственно использоваться традиционный механизм управления мощностью, который основывается на коде обнаружения ошибок.

Следовательно, в области техники имеется потребность в способах для надлежащей регулировки мощности передачи в отношении передач, когда не используется кодирование с обнаружением ошибок.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В данном документе описываются способы выполнения обнаружения стирания и управления мощностью для передачи на "физическом" канале (например, канале управления или информационном канале), который не применяет кодирование с обнаружением ошибок. Данные передаются в виде "кодовых слов" на физическом канале, причем каждое кодовое слово может быть блоком кодированных или некодированных данных.

Для обнаружения стирания передающий объект (например, терминал беспроводной связи) передает кодовые слова на физическом канале и через канал беспроводной связи - на принимающий объект (например, базовую станцию). Базовая станция вычисляет метрику для каждого принятого кодового слова, как описано ниже, и сравнивает вычисленную метрику с пороговой величиной стирания. Базовая станция оценивает каждое принятое кодовое слово как "стертое" кодовое слово или "нестертое" кодовое слово на основании результата сравнения. Базовая станция динамически регулирует пороговую величину стирания для достижения целевого уровня рабочей характеристики, которая может быть определена количественно посредством целевой условной частоты ошибок, указывающей вероятность, что принятое кодовое слово декодировано с ошибкой, хотя принято решение, что оно является нестертым кодовым словом. Пороговая величина стирания может регулироваться на основании принятых известных кодовых слов, которые являются принятыми кодовыми словами для известных кодовых слов, переданных терминалами, осуществляющими связь с базовой станцией, как описано ниже. Настраиваемая пороговая величина стирания может обеспечивать характеристику надежного обнаружения стирания при различных состояниях канала.

Может использоваться механизм управления мощностью с тремя контурами (внутренний контур, внешний контур и третий контур), чтобы управлять мощностью передачи для физического канала. Внутренний контур регулирует мощность передачи для физического канала, чтобы поддерживать принятое SNR на целевом или близком к нему значении SNR. Внешний контур регулирует целевое SNR на основании статуса принятых кодовых слов ("стертое" или "нестертое") для достижения целевой частоты стирания, которая является вероятностью оценки принятого кодового слова как стертого кодового слова. Третий контур регулирует пороговую величину стирания на основании статуса принятых известных кодовых слов ("хорошее", "плохое" или "стертое") для достижения целевой условной частоты ошибок. Целевая частота стирания и целевая условная частота ошибок являются двумя мерами рабочей характеристики для физического канала.

Различные аспекты и варианты осуществления изобретения описаны ниже более подробно.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Признаки и сущность данного изобретения поясняются в нижеследующем подробном описании, иллюстрируемом чертежами, на которых одинаковые ссылочные позиции используются для соответствующего обозначения по всему описанию и на которых:

Фиг.1 - система беспроводной связи с множественным доступом;

Фиг.2 - механизм управления мощностью с тремя контурами;

Фиг.3A и 3B - процесс обновления второго и третьего контуров для механизма управления мощностью, показанного на Фиг.2;

Фиг.4 - каналы данных и управления для схемы передачи данных; и

Фиг.5 - блок-схема базовой станции и терминала.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Слово "примерный" используется в настоящем описании, чтобы означать "используемый в качестве примера, экземпляра или иллюстрации". Любой вариант осуществления или конструктивное решение, описанное в документе в качестве "примерного", не должно обязательно рассматриваться в качестве предпочтительного или преимущественного над другими вариантами осуществления или конструктивными решениями.

На Фиг.1 показана система 100 беспроводной связи с множественным доступом. Система 100 включает в себя ряд базовых станций 110, которые поддерживают обмен информацией для множества терминалов 120 беспроводной связи. Базовая станция является стационарной станцией, используемой для обмена информацией с терминалами, и может также именоваться как пункт доступа, Узел B или определяться некоторой другой терминологией. Терминалы 120 обычно рассредоточены по всей системе, и каждый терминал может быть неподвижным или мобильным. Терминал может также именоваться как мобильная станция, пользовательское устройство (ПУ, UE), устройство беспроводной связи или определяться некоторой другой терминологией. Каждый терминал может обмениваться информацией с одной или более базовыми станциями по прямой и обратной линиям связи в любой данный момент. Это зависит от того, является ли терминал активным, поддерживается ли гибкая передача обслуживания, и находится ли терминал в процессе гибкой передачи обслуживания. Для простоты на Фиг.1 показана только передача по обратной линии связи. Контроллер 130 системы соединен с базовыми станциями 110, обеспечивает координацию и управление для этих базовых станций и дополнительно управляет маршрутизацией данных для терминалов, обслуживаемых этими базовыми станциями.

Описанные способы обнаружения стирания и управления мощностью могут использоваться для различных систем беспроводной связи. Например, эти способы могут использоваться для системы множественного доступа с кодовым разделением каналов (CDMA), системы множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA), системы множественного доступа с частотным разделением (FDMA), системы множественного доступа с ортогональным частотным разделением (OFDMA) и так далее. Система CDMA использует мультиплексирование с кодовым разделением, и передачи для различных терминалов ортогонализуются с использованием различных ортогональных кодов (например, кодов Уолша) для прямой линии связи. Терминалы используют различные последовательности псевдослучайных чисел (PN) для обратной линии связи в CDMA и не являются полностью ортогональными друг к другу. Система TDMA использует мультиплексирование с временным разделением, и передачи для различных терминалов ортогонализуются посредством передачи в различные временные интервалы. Система FDMA использует мультиплексирование с частотным разделением, и передачи для различных терминалов ортогонализуются посредством передачи в различных частотных поддиапазонах. Система OFDMA использует мультиплексирование (OFDM) с ортогональным частотным разделением, которое эффективно делит полную полосу частот системы на множество ортогональных поддиапазонов частот. Эти поддиапазоны обычно также именуются как тоны, поднесущие, элементы кодированного сигнала и частотные каналы. Система OFDMA может использовать различные схемы ортогонального мультиплексирования и может использовать любую комбинацию мультиплексирования из мультиплексирования с временным, частотным и/или кодовым разделением.

Описанные в документе способы могут использоваться для "физических" каналов различных типов, которые не используют кодирование с обнаружением ошибок. Физические каналы могут также именоваться как кодовые каналы, транспортные каналы или определяться некоторой другой терминологией. Физические каналы обычно включают в себя каналы "данных", используемые для посылки данных трафика/пакетов, и каналы "управления", используемые для посылки служебных/управляющих данных. Система может использовать различные каналы управления, чтобы посылать различные типы управляющей информации. Например, система может использовать (1) канал CQI для передачи указателей качества канала (CQI), указывающих качество канала беспроводной связи, (2) канал ACK для передачи подтверждения приема (ACK) для схемы гибридного протокола автоматической повторной передачи (H-ARQ), (3) канал REQ для передачи запроса передачи данных и так далее. Физические каналы могут использовать или могут не использовать другие типы кодирования, даже притом, что не используется кодирование с обнаружением ошибок. Например, физический канал может не использовать кодирование, и данные посылаются "в открытом виде" на физическом канале. Физический канал может также использовать блочное кодирование с тем, чтобы каждый блок данных был кодирован для получения соответствующего блока кодированных данных, который затем посылается на физическом канале. Описанные способы могут использоваться для любого и всех из этих различных физических каналов (каналов данных и управления).

Для ясности, способы обнаружения стирания и управления мощностью конкретно описываются ниже для примерного канала управления, используемого для обратной линии связи. Передачи от различных терминалов на этом канале управления могут быть ортогонально мультиплексированы в частотном, временном и/или кодовом пространстве. При полной ортогональности никаких помех не наблюдается каждым терминалом на канале управления. Однако в присутствии частотно-избирательного затухания (или изменений в частотной характеристике в ширине полосы системы) и доплеровского эффекта (вследствие перемещения) передачи от различных терминалов могут не быть ортогональными по отношению друг к другу на принимающей базовой станции.

Данные посылаются в виде блоков на примерном канале управления, причем каждый блок содержит заранее установленное количество (L) битов данных. Каждый блок данных кодируется с помощью блочного кода, чтобы получить соответствующее кодовое слово или кодированный блок данных. Поскольку каждый блок данных содержит L битов, существуют 2L возможных различных блоков данных, которые отображаются на 2L возможных кодовых слов в кодовом словаре, по одному кодовому слову для каждого отличающегося блока данных. Терминалы передают кодовые слова для блоков данных на канале управления.

Базовая станция принимает кодовые слова, передаваемые на канале управления различными терминалами. Базовая станция выполняет комплементарное декодирование блока над каждым принятым кодовым словом, чтобы получить декодированный блок данных, являющийся блоком данных, который принимается в качестве наиболее вероятно переданного для принятого кодового слова. Декодирование блока может быть выполнено различными способами. Например, базовая станция может вычислять эвклидово кодовое расстояние между принятым кодовым словом и каждым из 2L возможных действительных кодовых слов в кодовом словаре. Обычно эвклидово кодовое расстояние между принятым кодовым словом и данным действительным кодовым словом тем меньше, чем ближе принятое кодовое слово к действительному кодовому слову, и тем больше, чем далее принятое кодовое слово от действительного кодового слова. Блок данных, соответствующий действительному кодовому слову с самым малым эвклидовым кодовым расстоянием по отношению к принятому кодовому слову, предоставляется в качестве декодированного блока данных для принятого кодового слова.

В качестве примера L битов данных для блока данных могут быть отображены на кодовое слово, содержащее K символов модуляции, для конкретной схемы модуляции (например, двоичная фазовая манипуляция (ДФМ, BPSK), квадратурная фазовая манипуляция (КФМ, QPSK), фазовая манипуляция порядка М (М-PSK), квадратурная амплитудная модуляция порядка М (М-QAM) и так далее). Каждое действительное кодовое слово связано с отличающимся набором из K символов модуляции, и могут быть выбраны 2L наборов символов модуляции для 2L возможных действительных кодовых слов таким образом, чтобы они находились на максимально возможном разнесении (по эвклидовому кодовому расстоянию) друг от друга. Принятое кодовое слово тогда будет содержать K принятых символов, причем каждый принятый символ является версией с шумами для переданного символа модуляции. Эвклидово кодовое расстояние между принятым кодовым словом и данным действительным кодовым словом может быть вычислено как:

причем является j-м принятым символом для принятого кодового слова k;

является j-м символом модуляции для действительного кодового слова i; и

является эвклидовым кодовым расстоянием между принятым кодовым словом k и действительным кодовым словом i.

Уравнение (1) вычисляет эвклидово кодовое расстояние в виде среднеквадратической ошибки между K принятыми символами для принятого кодового слова и K символами модуляции для действительного кодового слова. Блок данных, соответствующий действительному кодовому слову с наименьшим предоставляется в качестве декодированного блока данных для принятого кодового слова.

Без кода обнаружения ошибок не имеется прямого способа определить, является ли корректным или имеет ошибку декодирование блока для данного принятого кодового слова, и что декодированный блок данных является действительно переданным блоком данных. Может определяться и использоваться метрика, чтобы обеспечивать указание достоверности результата декодирования. В варианте осуществления метрика может быть определена, как изложено ниже:

причем d_n1(k) является эвклидовым кодовым расстоянием между принятым кодовым словом k и ближайшим действительным кодовым словом; d_n2(k) является эвклидовым кодовым расстоянием между принятым кодовым словом k и следующим ближайшим действительным кодовым словом; и m(k) является метрикой для принятого кодового слова k.

Если принятое кодовое слово является намного более близким к ближайшему кодовому слову, чем следующее ближайшее кодовое слово, то метрика m(k) является малым значением, и имеется высокая степень достоверности, что декодированный блок данных является корректным. Напротив, если принятое кодовое слово имеет приблизительно равное расстояние по отношению к ближайшему кодовому слову и следующему ближайшему кодовому слову, то метрика m(k) приближается к единице, или и имеется меньшая достоверность, что декодированный блок данных является корректным.

Уравнение (2) показывает одну примерную метрику, которая основана на отношении эвклидовых кодовых расстояний и которая может использоваться, чтобы определять, является ли корректным или имеет ошибку декодирование блока для данного принятого кодового слова. Другие метрики также могут использоваться для обнаружения стирания и также входят в объем изобретения. В общем, метрика может задаваться на основании любой подходящей функции надежности f(r,C), где r является принятым кодовым словом, и C является кодовым словарем или совокупностью всех возможных кодовых слов. Функция f(r,C) должна указывать качество/надежность принятого кодового слова и должна иметь надлежащую характеристику (например, монотонная в зависимости от надежности обнаружения).

Обнаружение стирания может выполняться, чтобы определять, удовлетворяет ли результат декодирования для каждого принятого кодового слова заранее установленной степени достоверности. Метрика m(k) для принятого кодового слова может сравниваться с пороговой величиной стирания, TH_erasure, чтобы получить решение о декодировании для принятого кодового слова, как изложено ниже:

m(k)<TH_erasure, решение о нестертом кодовом слове
m(k)≥TH_erasure, решение о стертом кодовом слове(3)

Как показано в уравнении (3), принятое кодовое слово оценивается как (1) "стертое" кодовое слово, если метрика m(k) равна или больше пороговой величины стирания и (2) "нестертое" кодовое слово, если метрика m(k) меньше пороговой величины стирания. Базовая станция может обрабатывать декодированные блоки данных для нестертых и стертых кодовых слов различным образом. Например, базовая станция может использовать для последующей обработки декодированные блоки данных для нестертых кодовых слов и может отвергать декодированные блоки данных для стертых кодовых слов.

Вероятность оценки принятого кодового слова как стертого кодового слово называется частотой стирания и обозначается как Pr_erasure. Частота стирания зависит от пороговой величины стирания, используемой для обнаружения стирания, и качества (SNR) принятого сигнала для принятого кодового слова. Качество сигнала может быть определено количественно посредством отношения сигнал-шум, отношения сигнал-шум-и-помеха и так далее. Для данного принятого SNR низкая пороговая величина стирания повышает вероятность оценки принятого кодового слова как стертого кодового слова и обратно. Для данной пороговой величины стирания низкое принятое SNR также повышает вероятность оценки принятого кодового слова как стертого кодового слова и обратно. Для данной пороговой величины стирания принятое SNR может быть установлено (посредством регулировки мощности передачи для канала управления, как описано ниже), чтобы достичь требуемой частоты стирания.

Пороговая величина стирания может устанавливаться для достижения требуемой рабочей характеристики для канала управления. Например, для канала управления может использоваться вероятность ошибки, обусловленной нестертыми кодовыми словами, которая называется условной частотой ошибок. Эта условная частота ошибок обозначается Pr_error и означает нижеследующее: если дано, что принятое кодовое слово оценивается как нестертое кодовое слово, то вероятность, что декодированный блок данных для принятого кодового слова некорректен, равна Pr_error. Низкая Pr_error (например, 1% или 0,1%) соответствует высокой степени достоверности результата декодирования в случае, когда принимается решение о нестертом кодовом слове. Низкая Pr_error может быть желательной для многих типов передач, где является важным надежное декодирование. Пороговая величина стирания может быть установлена на надлежащий уровень для достижения требуемой Pr_error.

Можно ожидать, что существует строго определенная взаимосвязь между частотой стирания Pr_erasure, условной частотой ошибок Pr_error, пороговой величиной стирания TH_erasure и принятым SNR. В частности, для заданной пороговой величины стирания и заданного принятого SNR имеется конкретная частота стирания и конкретная условная частота ошибок. Путем изменения пороговой величины стирания может быть реализован компромисс между частотой стирания и условной частотой ошибок. Может быть выполнено компьютерное моделирование и/или могут быть выполнены эмпирические измерения для определения или прогнозирования взаимосвязи между частотой стирания и условной частотой ошибок для различных значений пороговой величины стирания и различных принятых SNR.

Однако, в практической системе, взаимосвязи между этими четырьмя параметрами могут не быть известными заранее и могут зависеть от сценариев реализации. Например, конкретная пороговая величина стирания, которая может достигать требуемой частоты стирания и условной частоты ошибок, может не быть известной априорно и может даже изменяться во времени, но вероятно медленно. Кроме того, не известно, будут ли "прогнозируемые" взаимосвязи между частотой стирания и условной частотой ошибок, полученные через моделирование или некоторыми другими средствами, оставаться справедливыми в реальных условиях использования.

Механизм управления мощностью может использоваться, чтобы динамически регулировать пороговую величину стирания и принятое SNR для реализации требуемой рабочей характеристики для канала управления. Рабочая характеристика канала управления может быть определена количественно посредством целевой частоты стирания Pr_erasure (например, частоты стирания в 10%, или Pr_erasure=0,1) и целевой условной частоты ошибок Pr_error (например, условной частоты ошибок в 1%, или Pr_error=0,01), то есть парой (Pr_erasure, Pr_error).

На Фиг.2 показан механизм 200 управления мощностью передачи, который может использоваться для динамической регулировки пороговой величины стирания и управления мощностью передачи для передачи, посылаемой по каналу управления от терминала на базовую станцию. Механизм 200 управления мощностью включает в себя внутренний контур 210, внешний контур 220 и третий контур 230.

Внутренний контур 210 пытается поддерживать для передачи принятое SNR, как измерено на базовой станции, насколько возможно близким к целевому SNR. Для внутреннего контура 210 блок 242 оценки SNR на базовой станции оценивает принятое SNR для передачи и выдает принятое SNR на формирователь 244 управления мощностью передачи (УМП, TPC). Формирователь 244 TPC принимает также целевое SNR для канала управления, сравнивает принятое SNR с целевым SNR, и формирует команды TPC на основании результатов сравнения. Каждая команда TPC является либо (1) командой UP (повысить), предписывающий увеличение мощности передачи для канала управления, либо (2) командой DOWN (понизить), предписывающий уменьшение мощности передачи. Базовая станция передает на терминал команды TPC по прямой линии связи (блок 260).

Терминал принимает от базовой станции и обрабатывает передачу прямой линии связи и выдает принятые команды TPC на процессор 262 TPC. Каждая принятая команда TPC является версией с шумами команды TPC, посланной базовой станцией. Процессор 262 TPC выявляет каждую принятую команду TPC и получает решение TPC, которое может быть (1) решением UP, если принятая команда TPC рассматривается как команда UP или (2) решением DOWN, если принятая команда TPC рассматривается как команда DOWN.

Блок 264 регулировки мощности передачи (TX) регулирует мощность передачи для процесса передачи на канале управления на основании решений TPC от процессора 262 TPC. Блок 264 может регулировать мощность передачи, как изложено ниже:

P_cch(n+1)={P_cch(n)+ΔP_up для решения UP
P_cch(n)-ΔP_dn для решения DOWN(4)

причем P_cch(n) является мощностью передачи для интервала n обновления (для) внутреннего контура;

ΔP_up - размер шага повышения для мощности передачи; и

ΔP_dn - размер шага понижения для мощности передачи.

Мощность передачи P_cch(n) и размеры ΔP_up и ΔP_dn шагов изменений представлены в децибеллах (дБ). Как показано в уравнении (4), мощность передачи увеличивается на ΔP_up для каждого решения UP и уменьшается на ΔP_dn для каждого решения DOWN. Хотя для простоты выше не описано, решение TPC также может быть решением "холостая-команда" (без операции), если принятая команда TPC считается слишком ненадежной, в этом случае мощность передачи может поддерживаться на том же уровне, или P_cch(n+1)=P_cch(n). Размеры ΔP_up и ΔP_dn шагов изменений обычно равны, и могут быть оба установлены в 1,0 дБ, 0,5 дБ или некоторое другое значение.

Вследствие потери в тракте передачи, затухания и эффекта многолучевого распространения на обратной линии связи (блок 240), которые обычно изменяются во времени и особенно для терминала мобильной связи, принятое SNR для процесса передачи на канале управления непрерывно флуктуирует. Внутренний контур 210 пытается поддерживать принятое SNR на целевом значении SNR или близком к нему в присутствии изменений в состоянии канала обратной линии связи.

Внешний контур 220 постоянно регулирует целевое SNR для достижения целевой частоты стирания для канала управления. Блок 252 вычисления метрики вычисляет метрику m(k) для каждого принятого кодового слова, полученного от канала управления, как описано выше. Блок 254 обнаружения стирания выполняет обнаружение стирания для каждого принятого кодового слова на основании вычисленной метрики m(k) для кодового слова и пороговой величины стирания и поставляет статус принятого кодового слова (либо стертое, либо нестертое) на блок 256 регулировки целевого SNR.

Блок 256 регулировки целевого SNR принимает статус каждого принятого кодового слова и регулирует целевое SNR для канала управления, как изложено ниже:

SNR_target(k+1)={SNR_target(k)+ΔSNR, для стертого кодового слова
SNR_target(k)-ΔSNR, для нестертого кодового слова,(5)

причем SNR_target(k) является целевым SNR для интервала k обновления внешнего контура;

ΔSNR_up является размером шага повышения для целевого SNR; и

ΔSNR_dn является размером шага понижения для целевого SNR.

Целевое SNR SNR_target(k) и размеры ΔSNR_up и ΔSNR_dn шагов изменений представлены в дБ. Как показано в уравнении (5), блок 256 уменьшает целевое SNR на ΔSNR_dn, если принятое кодовое слово считается нестертым кодовым словом, что может указывать, что принятое SNR для канала управления является более высоким, чем необходимо. Напротив, блок 256 повышает целевое SNR на ΔSNR_up, если принятое кодовое слово считается стертым кодовым словом, что может указывать, что принятое SNR для канала управления является более низким, чем необходимо.

Размеры изменений ΔSNR_up и ΔSNR_dn для регулировки целевого SNR могут быть установлены на основании нижеследующей взаимосвязи:

Например, если целевой частотой стирания для канала управления является 10% (или Pr_erasure=0,1), то размер шага повышения является 9-кратным размером шага понижения (или ΔSNR_up=9·ΔSNR_dn). Если выбрано, что размер шага повышения должен быть 0,5 дБ, то размером шага понижения является приблизительно 0,056 дБ. Более большие значения для ΔSNR_up и ΔSNR_dn увеличивают скорость сходимости для внешнего контура 220. Большое значение для ΔSNR_up также вызывает более большую флуктуацию или разброс значений целевого SNR в устойчивом состоянии.

Третий контур 230 динамически регулирует пороговую величину стирания, чтобы для канала управления достигалась целевая условная частота ошибок. Терминал может передавать известное кодовое слово на канале управления периодически или всякий раз, когда запускается. Базовая станция принимает переданное известное кодовое слово. Блок 252 вычисления метрики и обнаружитель 254 стирания выполняют обнаружение стирания для каждого принятого известного кодового слова на основании пороговой величины стирания и таким же образом, как для принятых кодовых слов. Поскольку каждое принятое известное кодовое слово считается нестертым, декодер 262 декодирует принятое известное кодовое слово и определяет, является ли декодированный блок данных корректным или имеет ошибку, что может быть выполнено, поскольку кодовое слово является известным. Декодер 262 выдает в блок 264 регулировки пороговой величины стирания статус каждого принятого известного кодового слова, которым может быть: (1) "стертое" кодовое слово, (2) "хорошее" кодовое слово, если принятое известное кодовое слово является нестертым кодовым словом и декодированным корректно, или (3) "плохое" кодовое слово, если принятое известное кодовое слово является нестертым кодовым словом, но декодированным с ошибкой.

Блок 264 регулировки пороговой величины стирания принимает статус принятых известных кодовых слов и регулирует пороговую величину стирания, как изложено ниже:

TH_erasure(l+1)={TH_erasure(l)+TH_up, для "хорошего" кодового слова
TH_erasure(l)-TH_dn, для "плохого" кодового слова, и
TH_erasure(l), для стертого кодового слова.(7)

причем TH_erasure(l) является пороговой величиной стирания для интервала l обновления третьего контура;

TH_up является размером шага повышения для пороговой величины стирания; и

TH_dn является размером шага понижения для пороговой величины стирания.

Как показано в уравнении (7), пороговая величина стирания уменьшается на TH_dn для каждого принятого известного кодового слова, которое является "плохим" кодовым словом. Более низкая пороговая величина стирания соответствует более строгому критерию обнаружения стирания и приводит к тому, что принятые кодовые слова более вероятно будут считаться стертыми, что в свою очередь приводит к тому, что принятые кодовые слова более вероятно должны быть декодированы корректно, когда считаются нестертыми. Напротив, пороговая величина стирания увеличивается на TH_up для каждого принятого известного кодового слова, которое является "хорошим" кодовым словом. Более высокая пороговая величина стирания соответствует менее строгому критерию обнаружения стирания, вследствие чего принятое кодовое слово менее вероятно будет считаться стертым, что в свою очередь приводит к тому, что принятое кодовое слово более вероятно будет декодированным с ошибкой, когда считается нестертым. Пороговая величина стирания поддерживается на одинаковом уровне для принятых известных кодовых слов, которые являются стертыми.

Размеры изменений TH_up и TH_dn для регулировки пороговой величины стирания могут быть установлены на основании нижеследующей взаимосвязи:

Например, если целевой условной частотой ошибок для канала управления является 1%, то размером шага понижения является 99-кратный размер шага повышения. Величина TH_up и TH_dn может быть определена на основании ожидаемой величины для принятых символов, требуемой скорости сходимости для третьего контура, и возможно других факторов.

В общем, регулировка пороговой величины стирания зависит от задания метрики, используемой для обнаружения стирания. Уравнения (7) и (8) основаны на метрике, заданной, как показано в уравнении (2). Метрика также может задаваться другими способами (например, m(k)=d_n2(k)/d_n1(k) вместо m(k)=d_n1(k)/d_n2(k)), в каком случае регулировка пороговой величины стирания может быть модифицирована соответственно. Регулируемая пороговая величина стирания также может использоваться в комбинации с любой методикой обнаружения стирания для реализации надежной рабочей характеристики обнаружения стирания для различных состояний канала.

Пороговая величина стирания, TH_erasure(l), может динамически регулироваться различным образом. В одном варианте осуществления базовая станция поддерживает отдельный третий контур для каждого терминала, осуществляющего связь с базовой станцией. Это вариант осуществления позволяет регулировать пороговую величину стирания для каждого терминала индивидуально, что обеспечивает конкретное приспособление рабочей характеристики канала управления для терминала. Например, различные терминалы могут иметь различные целевые условные частоты ошибок, что может достигаться с использованием отдельных третьих контуров для этих терминалов. В другом варианте осуществления базовая станция поддерживает единственный третий контур для всех терминалов, осуществляющих связь с базовой станцией. Общая пороговая величина стирания затем используется для обнаружения стирания для всех этих терминалов, а также обновляется на основании известных кодовых слов, принятых базовой станцией от этих терминалов. Этот вариант осуществления обеспечивает хорошую рабочую характеристику для всех терминалов, если рабочая характеристика канала управления является устойчивой для этих терминалов для различных состояний канала. Этот вариант осуществления учитывает более высокую скорость сходимости для третьего контура, а также уменьшает служебную информацию, поскольку каждый терминал может передавать известное кодовое слово на более низкой скорости (например, один раз в каждые несколько сотен миллисекунд). В следующем варианте осуществления единственный третий контур поддерживается базовой станцией для каждой группы терминалов, имеющих одинаковую рабочую характеристику канала управления, и пороговая величина стирания обновляется на основании известных кодовых слов, принятых базовой станцией от всех терминалов в группе.

Внутренний контур 210, внешний контур 220 и третий контур 230 обычно обновляются с различными скоростями. Внутренний контур 210 является контуром с самой высокой скоростью из этих трех контуров, и мощность передачи для канала управления может обновляться с конкретной скоростью (например, 150 раз в секунду). Внешний контур 220 является контуром со следующей по величине скоростью, и целевое SNR может обновляться всякий раз, когда принимается кодовое слово на канале управления. Третий контур 230 является самым медленным по скорости контуром, и пороговая величина стирания может обновляться всякий раз, когда принимается известное кодовое слово на канале управления. Скорости обновления для этих трех контуров могут быть выбраны для достижения требуемой рабочей характеристики для обнаружения стирания и управления мощностью.

Для описанного выше варианта осуществления целевая условная частота ошибок Pr_error используется в качестве одной из мер рабочей характеристики для канала управления, и третий контур проектируется для достижения этого значения Pr_error. Также могут использоваться другие меры рабочей характеристики для канала управления, и третий контур может проектироваться соответственно. Например, для третьего контура может использоваться целевая вероятность, что принятое кодовое слово декодируется с ошибкой, когда оценивается как стертое.

На Фиг.3A и 3B показана блок-схема процесса 300 для обновления второго и третьего контуров механизма 300 управления мощностью. Принятое кодовое слово k первоначально получают от канала управления (этап 312). Для принятого кодового слова вычисляется метрика m(k), например, как описано выше, (этап 314) и сравнивается с пороговой величиной стирания (этап 316). Если вычисленная метрика m(k) больше или равна пороговой величине стирания, как определяется на этапе 320, и если принятое кодовое слово не является известным кодовым словом, как определяется на этапе 322, то принятое кодовое слово объявляется как стертое кодовое слово (этап 324). Целевое SNR увеличивается на ΔSNR_up, размер шага, если вычисленная метрика m(k) больше или равна пороговой величине стирания, независимо от того, является ли известным принятое кодовое слово или нет (этап 326). После этапа 326 процесс возвращается на этап 312 для обработки следующего принятого кодового слова.

Если вычисленная метрика m(k) меньше пороговой величины стирания, как определяется на этапе 320, и если принятое кодовое слово не является известным кодовым словом, как определяется на этапе 332, то принятое кодовое слово оценивается как нестертое кодовое слово (этап 334), и целевое SNR уменьшается на размер шага TH_dn (этап 336). Процесс возвращается на этап 312 для обработки следующего принятого кодового слова.

Если вычисленная метрика m(k) меньше пороговой величины стирания, как определяется на этапе 320, и если принятое кодовое слово не является известным кодовым словом, как определяется на этапе 332, то (согласно Фиг.3B) принятое кодовое слово декодируется (этап 340). Если декодирование была корректным, как определяется на этапе 342, то принятое известное кодовое слово оценивается как "хорошее" кодовое слово (этап 344), и пороговая величина стирания увеличивается на размер шага TH_up (этап 346). Иначе, если имела место ошибка декодирования, как определяется на этапе 342, то принятое известное кодовое слово оценивается как "плохое" кодовое слово (этап 354), и пороговая величина стирания уменьшается на размер шага TH_dn (этап 356). От блоков 346 и 356 процесс возвращается на этап 312 по Фиг.3A для обработки следующего принятого кодового слова.

Как отмечено выше, описанные способы могут использоваться для различных типов физических каналов, которые не используют кодирование с обнаружением ошибок. Использование этих способов для примерной схемы передачи данных описано ниже. Для этой схемы передачи терминал, для которого желательно принимать передачу прямой линии связи, оценивает качество принятого сигнала прямой линии связи для его обслуживающей базовой станции (например, на основании пилот-сигнала, передаваемого базовой станцией). Оценка качества принятого сигнала может быть преобразована в L-битовое значение, которое называется указателем (CQI) качества канала. CQI может указывать принятое SNR для прямой линии связи, поддерживаемую скорость передачи данных для прямой линии связи и так далее. В любом случае, над CQI выполняется блочное кодирование, чтобы получить кодовое слово CQI. В качестве конкретного примера, L может быть равно 4, и кодовое слово CQI может содержать 16 символов модуляции QPSK, или [s_i(1) s_i(2)...1s_i(16)]. Терминал передает кодовое слово CQI на канале CQI (который является одним из каналов управления) на обслуживающую базовую станцию. Обслуживающая базовая станция принимает кодовое слово CQI, посланное на канале CQI, и выполняет обнаружение стирания над принятым кодовом слове CQI. Если принятое кодовое слово CQI не является стертым, то обслуживающая базовая станция декодирует принятое кодовое слово CQI и использует декодированное CQI, чтобы планировать передачу данных для терминала.

На Фиг.4 показан набор данных и каналов управления, используемых для примерной схемы передачи данных. Терминал измеряет качество принятого сигнала для прямой линии связи и передает кодовое слово CQI на канале CQI. Терминал постоянно измеряет качество прямой линии связи и посылает обновленные кодовые слова CQI на канале CQI. Таким образом, отбрасывание принятых кодовых слов CQI, считавшихся стертыми, не ухудшает рабочую характеристику системы. Однако принятые кодовые слова CQI, считавшиеся нестертыми, должны иметь высокое качество, поскольку передача прямой линии связи может планироваться на основании информации, содержащейся в этих нестертых кодовых словах CQI.

Если терминал спланирован для передачи прямой линии связи, то обслуживающая базовая станция обрабатывает пакеты данных, чтобы получить кодированные пакеты, и передает на терминал кодированные пакеты на информационном канале прямой линии связи. Для схемы гибридного протокола автоматической повторной передачи (H-ARQ), каждый кодированный пакет разделяется на множество подблоков и единовременно передается один подблок для кодированного пакета. Поскольку каждый подблок для данного кодированного пакета принимается на информационном канале прямой линии связи, терминал пытается декодировать и восстанавливать пакет на основании всех подблоков, принятых для пакета на текущий момент времени. Терминал способен восстанавливать пакет на основании частичной передачи, поскольку подблоки содержат избыточную информацию, которая является полезной для декодирования в случае, когда качество принятого сигнала является низким, но не требуется в случае хорошего качества принятого сигнала. Терминал затем передает подтверждение приема (ACK) на канале ACK, если пакет декодирован корректно, или отсутствие подтверждения приема (NAK) в противном случае. Процесс передачи для прямой линии связи продолжается таким образом до тех пор, пока все кодированные пакеты не будут переданы на терминал.

Описанные способы могут быть полезными для канала CQI. Обнаружение стирания может выполняться на каждом принятом кодовом слове CQI, как описано выше. Мощность передачи для канала CQI может регулироваться с использованием механизма 300 управления мощностью для реализации требуемой рабочей характеристики для канала CQI (например, требуемой частоты стирания и требуемой условной частоты ошибок). Мощность передачи для других каналов управления (например, канала ACK) и информационных каналов обратной линии связи также может быть установлена на основании управляемой-по-мощности мощности передачи для канала CQI.

Для ясности, способы обнаружение стирания и управления мощностью были описаны конкретно для обратной линии связи. Эти способы также могут использоваться для обнаружения стирания и управления мощностью для передачи, посылаемой по прямой линии связи.

На Фиг.5 показана блок-схема варианта выполнения базовой станции 110x и терминала 120x. В обратной линии связи, в терминале 120x, процессор 510 данных передачи (TX) принимает и обрабатывает (например, форматирует, кодирует, осуществляет перемежение и модулирует) данные трафика обратной линии связи (ОЛС, RL) и обеспечивает символы модуляции для данных трафика. Процессор 510 данных TX также обрабатывает управляющие данные (например, CQI) от контроллера 520 и обеспечивает символы модуляции для управляющих данных. Модулятор (MOD) 512 обрабатывает символы модуляции для данных трафика и управляющих данных и символы пилот-сигнала и обеспечивает последовательность комплексных значений элементарных сигналов. Обработка, выполняемая процессором 510 данных TX и модулятором 512, зависит от системы. Например, модулятор 512 может выполнять модуляцию OFDM, если система использует OFDM. Блок (TMTR) 514 передатчика формирует (например, преобразует в аналоговую форму, усиливает, фильтрует, и преобразует с повышением по частоте) последовательность элементарных сигналов и формирует сигнал обратной линии связи, который направляется через дуплексор (D) 516 и передается через антенну 518.

На базовой станции 110x сигнал обратной линии связи от терминала 120x принимается посредством антенны 552, проходит через дуплексор 554 и подается на блок (RCVR) 556 приемника. Блок 556 приемника формирует (например, фильтрует, усиливает и преобразует с понижением по частоте) принятый сигнал и дополнительно оцифровывает преобразованный сигнал, чтобы получить поток выборок данных. Демодулятор (DEMOD) 558 обрабатывает выборки данных, чтобы получить оценки символов. Процессор 560 данных приема (RX) затем обрабатывает (например, осуществляет обратное перемежение и декодирует) оценки символов, чтобы получить декодированные данные для терминала 120x. Процессор 560 данных RX выполняет также обнаружение стирания и выдает в контроллер 570 статус каждого принятого кодового слова, используемого для управления мощностью. Обработка посредством демодулятора 558 и процессора 560 данных RX является комплементарной по отношению к обработке, выполняемой посредством модулятора 512 и процессора 510 данных TX, соответственно.

Обработка для передачи прямой линии связи может быть выполнена подобно описанной выше для обратной линии связи. Обработка для передач обратной линии связи и прямой линии связи обычно определяется в соответствии с системой.

Для управления мощностью обратной линии связи блок 574 оценки SNR оценивает принятое отношение SNR для терминала 120x и выдает принятое отношение SNR в формирователь 576 TPC. Формирователь 576 TPC принимает также целевое SNR и формирует команды TPC для терминала 120x. Команды TPC обрабатываются процессором 582 данных TX, дополнительно обрабатываются модулятором 584, формируются блоком 586 передатчика, проходят через дуплексор 554 и передаются через антенну 552 на терминал 120x.

В терминале 120x сигнал прямой линии связи от базовой станции 110x принимается посредством антенны 518, проходит через дуплексор 516, преобразуется и оцифровывается посредством блока 540 приемника, обрабатывается демодулятором 542 и дополнительно обрабатывается процессором 544 данных RX, чтобы получить принятые команды TPC. Процессор 524 TPC затем обнаруживает принятые команды TPC, чтобы получить решения TPC, которые используются для осуществления регулировки управления мощностью передачи. Модулятор 512 принимает сигналы регулировки от процессора 524 TPC и регулирует мощность передачи для передачи обратной линии связи. Управление мощностью передачи для прямой линии связи может быть осуществлено подобным образом.

Контроллеры 520 и 570 управляют различными блоками обработки в терминале 120x и базовой станции 110x, соответственно. Контроллер 520 и 570 может также выполнять различные функции для обнаружения стирания и управления мощностью для прямой линии связи и обратной линии связи. Например, каждый контроллер может реализовать функции блока оценки SNR, формирователя TPC и блока регулировки целевого SNR для своей линии связи. Контроллер 570 и процессор 560 данных RX может также обеспечивать выполнение процесса 300 по Фиг.3A и 3B. Запоминающие устройства 522 и 572 хранят данные и программные коды для контроллеров 520 и 570, соответственно.

Описанные способы обнаружения стирания и управления мощностью могут быть реализованы с помощью различных средств. Например, эти способы могут быть осуществлены в виде аппаратных средств, программного обеспечения или их комбинации. Для аппаратного исполнения блоки обработки, используемые для выполнения обнаружения стирания, и/или управления мощностью могут быть осуществлены в рамках одной или нескольких проблемно-ориентированных интегральных микросхем (ASIC), цифровых процессоров (DSP) сигналов, устройств цифровой обработки сигналов (DSPD), программируемых логических устройств (PLD), программируемых вентильных матриц (FPGA), процессоров, контроллеров, микроконтроллеров, микропроцессоров, других электронных устройств, разработанных для выполнения описанных функций или их комбинации.

Для программного исполнения описанные способы могут быть осуществлены с помощью модулей (например, процедур, функций и так далее), которые выполняют описанные функции. Программные коды могут храниться в запоминающем устройстве (например, запоминающем устройстве 572 по Фиг.5) и исполняться процессором (например, контроллером 570). Запоминающее устройство может быть реализовано в рамках процессора или быть внешним по отношению к процессору. В этом случае оно может быть коммуникативно соединено с процессором через различные средства, как известно в данной области техники.

Предшествующее описание раскрытых вариантов осуществления предназначено для того, чтобы дать возможность любому специалисту в данной области техники реализовать или использовать настоящее изобретение. Различные модификации этих вариантов осуществления будут очевидны специалистам в данной области техники, а общие принципы, определенные при этом, могут применяться для других вариантов осуществления без изменения сущности или объема изобретения. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается описанными вариантами осуществления, а должно соответствовать самому широкому объему, совместимому с раскрытыми принципами и новыми признаками.

Описываются способы выполнения обнаружения стирания и управления мощностью для передачи без кодирования обнаружения ошибок. Для обнаружения стирания передатчик передает кодовые слова через канал беспроводной связи. Техническим результатом является надлежащая регулировка мощности передачи в отношении передач, когда не используется кодирование с обнаружением ошибок. Для этого приемник вычисляет метрику для каждого принятого кодового слова, сравнивает вычисленную метрику с пороговой величиной стирания и принимает решение, что принятое кодовое слово является "стертым" или "нестертым". Приемник динамически регулирует пороговую величину стирания на основании принятых известных кодовых слов для достижения целевого уровня рабочей характеристики. Для управления мощностью внутренний контур регулирует мощность передачи для поддержания качества (SNR) принятого сигнала на целевом SNR. Внешний контур регулирует целевое SNR на основании статуса принятых кодовых слов (стертое или нестертое) для достижения целевой частоты стирания. Третий контур регулирует пороговую величину стирания на основании статуса принятых известных кодовых слов ("хорошее", "плохое", или стертое) для достижения целевой условной частоты ошибок. 6 н. и 24 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ выполнения обнаружения стирания в системе связи, содержащий этапы, на которых получают принятые кодовые слова для кодовых слов, переданных через канал беспроводной связи, причем каждое переданное кодовое слово является блоком кодированных или некодированных данных, и каждое принятое кодовое слово является версией с шумами переданного кодового слова; вычисляют метрику для каждого кодового слова из принятых кодовых слов; сравнивают вычисленную метрику для каждого принятого кодового слова с пороговой величиной стирания; оценивают каждое принятое кодовое слово как стертое кодовое слово или нестертое кодовое слово на основании результата сравнения для принятого кодового слова и

динамически регулируют пороговую величину стирания для достижения целевого уровня рабочей характеристики для обнаружения стирания, для чего получают принятые известные кодовые слова для известных кодовых слов, переданных через канал беспроводной связи, причем каждое известное кодовое слово является блоком известных данных, и каждое принятое известное кодовое слово является версией с шумами переданного известного кодового слова, определяют статус каждого из принятых известных кодовых слов как хорошее кодовое слово, плохое кодовое слово или стертое кодовое слово, при этом хорошее кодовое слово является принятым известным кодовым словом, оцененным как нестертое кодовое слово и декодированным корректно, а плохое кодовое слово является принятым известным кодовым словом, оцененным как нестертое кодовое слово, но декодированное с ошибкой, и регулируют пороговую величину стирания на основании статуса каждого принятого известного кодового слова.