СИСТЕМА И СПОСОБ НАСТРОЙКИ СХЕМЫ МОДУЛЯЦИИ И КОДИРОВАНИЯ ДЛЯ СОВМЕСТНО ИСПОЛЬЗУЕМОГО КАНАЛА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ LTE
SYSTEM AND METHOD FOR MODULATION AND CODING SCHEME ADJUSTMENT FOR LTE SHARED DATA CHANNEL

Настоящая заявка претендует на преимущество предварительной заявки на патент США № 61/088408, поданной 13 августа 2008 г., которая включена здесь посредством ссылки.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к сетям связи. Более конкретно, но не в качестве ограничения, настоящее изобретение направлено на систему и способ настройки схемы модуляции кодирования для совместно используемого канала передачи данных стандарта долгосрочного развития (LTE).
Уровень техники
Быструю адаптацию лини связи к состояниям канала с замиранием внедряют в новейшую беспроводную связь (например, универсальная мобильная телекоммуникационная система (UMTS), LTE и будущие развития), чтобы повысить пропускную способность системы, а также пользовательское впечатление и качество услуг. Решающим моментом в работе по быстрой адаптации линии связи является своевременное обновление состояний канала, которое передается назад от приемника к передатчику. Обратная связь может принимать несколько связанных форм, таких как отношение сигнал-шум (SNR), отношение сигнал-шум+помеха, уровень принятого сигнала (мощность или интенсивность), приемлемые скорости передачи данных, приемлемая комбинация скоростей кодирования и модуляции, к приемлемым пропускным способностям. Информация также может иметь отношение ко всей полосе пропускаемых частот, такой как широкополосный множественный доступ, с кодовым разделением каналов (W-CDMA), или в конкретной части полосы частот, как сделано возможным системами на основе мультиплексирования с ортогональным делением частот (OFDM), такой как система LTE. Общий термин «индикатор качества канала» (CQI) используется, чтобы ссылаться на любые такие сообщения обратной связи.
Фиг.1 иллюстрирует упрощенную блок-схему сети 100 UMTS, которая содержит сеть третьего поколения (3G), именуемую базовой сетью 102, и сеть (UTRAN) 104 наземного радиодоступа UMTS. UTRAN содержит множество контроллеров (RNC) 106 радиосетей. В дополнение, существует множество RNC, выполняющих различные роли. Каждый RNC соединяется с группой базовых станций. Базовую станцию часто называют Узлом-B. Каждый Узел-B 108 ответственен за связь с одним или более пользовательскими оборудованиями (UE) или мобильной станцией 110 в пределах данной географической соты. Обслуживающий RNC ответственен за маршрутизацию пользователя и сигнализирование данных между Узлом-B и базовой сетью.
При передаче данных нисходящей линии связи системы LTE сообщения CQI возвращаются от мобильной станции 110 к базовой станции (например, Узлу-B 108), чтобы помочь передатчику в принятии решения по распределению радиоресурсов. Информация обратной связи может использоваться для определения планирования передач среди множества приемников, выбора подходящих схем передачи (такие как число передающих антенн, чтобы активировать), выделения подходящей величины ширины полосы пропускания и формирования приемлемых скоростей модуляции и кодирования для предполагаемого приемника. При передачах данных восходящей линии связи системы LTE базовая станция (например, Узел-B 108) может оценивать качество канала исходя из опорных символов демодуляции или опорных символов звучания, переданных мобильной станцией.
Диапазон сообщения отчета CQI для системы LTE показан в Таблице 1. Таблица CQI была специально разработана для поддержания адаптации схемы (MCS) модуляции и кодирования по широкополосным каналам беспроводной связи. Точки перехода от модуляции более низкого порядка к модуляции более высокого порядка были проверены обширной оценкой качества функционирования линии связи. Эти определенные точки перехода между различными модуляциями таким образом обеспечивают ориентир для оптимальной работы системы.
Таблица 1Таблица 4-битного CQI для LTE
Индекс CQI
Модуляция
Скорость кодирования x 1024
Спектральная эффективность (биты на каждый символ)
0
вне диапазона
1
QPSK
78
0,15
2
QPSK
12
0,23
3
QPSK
193
0,38
4
QPSK
308
0,60
5
QPSK
449
0,88
6
QPSK
602
1,18
7
16QPSK
378
1,48
8
16QPSK
490
1,91
9
16QPSK
616
2,47
10
64QPSK
466
2,73
11
64QPSK
567
3,32
12
64QPSK
666
3,90
13
64QPSK
772
4,52
14
64QPSK
873
5,12
15
64QPSK
948
5,55
I
MCS
На основании отчетов CQI от мобильной станции базовая станция может выбрать наилучшую MCS для передачи данных по физическому совместно используемому каналу нисходящей линии связи (PDSCH). Информация MCS переносится к выбранной мобильной станции в 5-битном поле () «схема модуляции и кодирования» управляющей информации нисходящей линии связи. Как показано ниже в таблице 2, поле MCS сигнализирует мобильной станции и модуляцию, и индекс размера транспортного блока (TBS). Совместно с суммарным числом блоков распределенных ресурсов индекс TBS дополнительно определяет точный размер транспортного блока, используемого в передаче PDSCH. Последние три записи MCS предназначены для повторных передач гибридного автоматического повторного запроса (HARQ) и, таким образом, TBS остается таким же, как исходная передача.
Таблица 2Таблица модуляции и индексов размера транспортного блока для PDSCH LTE.
Индекс MCS (<i>I</i><sub>MCS</sub>)
Модуляция(<i>Q</i><sub>m</sub>)
Индекс размера транспортного блока(<i>I</i><sub>TBS</sub>)
0
QPSK
0
1
QPSK
1
2
QPSK
2
3
QPSK
3
4
QPSK
4
5
QPSK
5
6
QPSK
6
7
QPSK
7
8
QPSK
8
9
QPSK
9
10
16QPSK
9
11
16QPSK
10
12
16QPSK
11
13
16QPSK
12
14
16QPSK
13
15
16QPSK
14
16
16QPSK
15
17
64QPSK
15
18
64QPSK
16
19
64QPSK
17
20
64QPSK
18
21
64QPSK
19
22
64QPSK
20
23
64QPSK
21
24
64QPSK
22
25
64QPSK
23
26
64QPSK
24
27
64QPSK
25
28
64QPSK
26
29
QPSK
зарезервировано
30
16QPSK
31
64QPSK
Конкретные TBS для различного числа распределенных радиоблоков перечислены в большой таблице 27x110 в технической спецификации 36.213 3GPP. Однако эти TBS рассчитаны на достижение спектральных эффективностей, согласующих отчеты CQI. Более конкретно, TBS выбираются, чтобы получить спектральные эффективности, показанные в таблице 3. Отметим, что таблица отчетов CQI и, следовательно, таблицы MCS и TBS разработаны на основе допущения, что 11 символов OFDM являются доступными для передачи PDSCH. Таким образом, когда фактическое количество доступных символов OFDM для PDSCH является отличным от 11, спектральная эффективность передачи будет отклоняться от тех, которые показаны в таблице 3.
Таблица № 3План спектральной эффективности для LTE с 11 символами OFDM для PDSCH
Индекс MCS (<i>I</i><sub>MCS</sub>)
Модуляция(<i>Q</i><sub>m</sub>)
спектральная эффективность (биты на каждый символ)
0
QPSK
0,23
1
QPSK
0,31
2
QPSK
0,38
3
QPSK
0,49
4
QPSK
0,60
5
QPSK
0,74
6
QPSK
0,88
7
QPSK
1,03
8
QPSK
1,18
9
QPSK
1,33
10
16QPSK
1,33
11
16QPSK
1,48
12
16QPSK
1,70
13
16QPSK
1,91
14
16QPSK
2,16
15
16QPSK
2,41
16
16QPSK
2,57
17
64QPSK
2,57
18
64QPSK
2,73
19
64QPSK
3,03
20
64QPSK
3,32
21
64QPSK
3,61
22
64QPSK
3,90
23
64QPSK
4,21
24
64QPSK
4,52
25
64QPSK
4,82
26
64QPSK
5,12
27
64QPSK
5,33
28
64QPSK
6,25
Системы LTE были спроектированы для поддержания широкого диапазона режимов работы, включающих в себя режимы дуплексной передачи с разделением по частоте (FDD) и дуплексной передачи с разделением по времени (TDD). Каждый из этих режимов может также применяться с длинами нормального циклического префикса (CP) для обычных размеров соты или с увеличенными длинами CP для больших размеров соты. Чтобы облегчить переключение с нисходящей линии связи на восходящую линию связи, некоторые специальные подкадры TDD конфигурируются с возможностью передачи пользовательских данных во временных интервалах пилот-сигналов нисходящей линии связи (DwPTS) с укороченной продолжительностью. Помимо всего прочего, система может динамично присваивать доступные ресурсы между управляющей информацией и информацией пользовательских данных. Например, радиоресурс в нормальном подкадре организован в 14 символах OFDM. Система может динамично использовать 1-3 символов OFDM или 2-4 символов OFDM в случае довольно небольших ширин полос пропускания системы для передачи управляющей информации. В результате фактическое количество символов OFDM, доступных для передачи данных, составляет 13, 12, 11 или 10. Полная сводка количества доступных OFDM символов для передачи PDSCH при различных режимах работы дана в таблице 4 ниже.
Таблица 4Доступное количество OFDM символов для PDSCH (<i>N</i><sub>os</sub>) в LTE
Режим работы
Количество символов OFDM для управляющей информации
1
2
3
4
FDD, TDD
Нормальный CP
13
12
11
10
Увеличенный CP
11
10
9
8
Нормальный CP DwPTS TDD
Конфигурации1, 6
8
7
6
5
Конфигурации2, 7
9
8
7
6
Конфигурации3, 8
10
9
8
7
Конфигурация4
11
10
9
8
Увеличенный CP DwPTS TDD
Конфигурации1, 5
7
6
5
4
Конфигурации2, 6
8
7
6
5
Конфигурация3
9
8
7
6
Таблица отчетов CQI и, следовательно, таблицы MCS, рассмотренные выше, разработаны на основании допущения, что 11 символов OFDM являются доступными для передачи PDSCH. Как можно заметить в таблице 4, существует много случаев, где фактический ресурс, доступный для передачи, не соответствует этому допущению. Влияние этого несоответствия проиллюстрировано ниже в таблице 5.
Кодовая скорость становится чрезмерно высокой, когда фактическое количество символов OFDM для PDSCH по существу меньше, чем предполагаемые 11 символов. Эти случаи выделяются темной закраской в Таблице 5. Поскольку мобильная станция не сможет декодировать такие высокие кодовые скорости, то основанные на этих затененных MCS передачи будут давать сбой и повторные передачи будут необходимы.
В дополнение, при несоответствии предположения радиоресурса кодовые скорости для некоторых из MCS отклоняются за оптимальный диапазон для широкополосной беспроводной системы. Исходя из обширной оценки качества функционирования линии связи, отчеты CQI в Таблице 1 были разработаны на основании следующих принципов. Кодовые скорости для квадратурной фазовой модуляция (QPSK) и 16 квадратурной амплитудной модуляции (16QAM) не должны быть выше, чем 0,70. Кроме того, кодовые скорости для 16QAM и 64 квадратурной амплитудной модуляции (64QAM) не должны быть ниже, чем 0,32 и 0,40, соответственно. Как проиллюстрировано светлой закраской в Таблице 5, некоторые из MCS приводят в результате к квазиоптимальной кодовой скорости.
Так как пропускная способность канала передачи данных сокращается, когда передачи основываются на неподходящих квазиоптимальных кодовых скоростях, осуществление целесообразного планирования в базовой станции должно избегать использования любого затемненного MCS, показанного в Таблице 5. Можно сделать вывод о том, что число приемлемых MCS сокращается значительно, когда фактическое количество символов OFDM для PDSCH отклоняется от предполагаемых 11 символов. Следует также отметить, что некоторые из неприменимых MCS располагаются в середине диапазона индексов MCS. Это может усложнить действия алгоритмов планирования в базовой станции.
Было предложено исправить эти проблемы. Было предложено изменить TBS, когда фактическое количество символов OFDM для PDSCH имеет меньше, чем 11 символов, чтобы довести кодовую скорость к подходящему диапазону. Это предложение является нежелательным, потому что оно привносит дополнительные сложности к работе системы. Что наиболее важно, пакеты данных могут быть повторно переданы в подкадрах с другим количеством доступных символов OFDM, чем в начальных передачах. Предложенная модификация TBS, таким образом, снижает надежность управляющей информации и ограничивает гибкость планирования повторных передач. Помимо всего прочего, для распределений с небольшим количеством радиоблоков предложенный алгоритм модификации является неэффективным при настройке кодовой скорости.
EP
MS
SCH
Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является документ ЕР 1557994 A2, 27.05.2005, H04L 1/00, который раскрывает устройство модулирования и кодирования в высокоскоростной беспроводной системе передачи данных. В этом документе MRP рассчитывается из следующего уравнения: MPR=N/ (N×N×NOS). Основываясь на MPR, каждый пользователь с множественным доступом определяет порядок модуляции в соответствии с пороговым определением порядка модуляции.
Сущность изобретения
os
os
Настоящее изобретение изменяет существующий способ определения порядка модуляции сдвигом индексов. В частности, сдвиги предназначаются для повышения порядка модуляции, когда фактическое количество символов N OFDM является меньшим, чем предопределенный порог, такой как 11, и понижения порядка модуляции, когда H является большим, чем предопределенный порог.
os
os
os
MCS
MCS
os
MCS
os
MCS
os
MCS
os
MCS
os
I
N
I
N
I
N
В одном аспекте настоящее изобретение направлено на способ настройки схемы модуляции и кодирования для совместно используемого канала передачи данных стандарта долгосрочного развития (LTE) между пользовательским оборудованием и базовой станцией. Способ вначале определяет фактическое количество символов мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), N, используемое для совместно используемого канала передачи данных. Порядок модуляции для передачи данных по совместно используемому каналу передачи данных повышается, когда фактическое количество OFDM символов N меньше, чем предопределенный порог, такой как 11, и понижается, когда N больше, чем порог. В одном варианте осуществления определяют поле (I) схемы модуляции и кодирования управляющей информации совместно используемого канала передачи данных. Затем определяют, является ли 0≤I+11-N≤28. Если 0≤I+11-N≤28, порядок модуляции изменяют путем использования коэффициента (+11-) в стандартизированной схеме модуляции. Если определяют, что +11-<0, порядок модуляции устанавливают на квадратурную фазовую модуляцию (QPSK). Если определяют, что +11->28, то порядок модуляции устанавливают на 64 квадратурную амплитудную модуляцию (64QAM).
N
N
N
os
os
os
В другом аспекте настоящее изобретение направлено на систему для настройки схемы модуляции и кодирования для совместно используемого канала передачи данных стандарта долгосрочного развития (LTE). Система содержит, по меньшей мере, одно пользовательское оборудование и базовую станцию. Базовая станция определяет фактическое количество символов мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), , используемое для совместно используемого канала передачи данных. Затем базовая станция повышает порядок модуляции для передачи данных по совместно используемому каналу передачи данных, когда фактическое количество OFDM символов  является меньшим, чем предопределенный порог, такой как 11, и понижает порядок модуляции, когда  является большим, чем предопределенный порог.
N
N
N
os
os
os
В еще другом аспекте настоящее изобретение направлено на узел для настройки схемы модуляции и кодирования для совместно используемого канала передачи данных стандарта долгосрочного развития (LTE). Узел определяет фактическое количество символов мультиплексирования с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), , используемое для совместно используемого канала передачи данных. Затем узел повышает порядок модуляции для передачи данных по совместно используемому каналу передачи данных, когда фактическое количество OFDM символов  является меньшим, чем предопределенный порог, такой как 11, и понижает порядок модуляции, когда  является большим, чем предопределенный порог.
Краткое описание чертежей
В нижеследующем разделе изобретение будет описываться со ссылкой на примерные варианты осуществления, проиллюстрированные на фигурах, на которых:
Фиг.1 (известный уровень техники) иллюстрирует упрощенную блок-диаграмму сети UMTS;
Фиг.2 представляет собой блок-схему последовательности операций, иллюстрирующую этапы способа настройки схемы модуляции и кодирования для совместно используемого канала передачи данных LTE согласно раскрытиям настоящего изобретения; и
Фиг.3 представляет собой блок-схему последовательности операций, иллюстрирующую этапы способа настройки схемы модуляции и кодирования для совместно используемого канала передачи данных LTE в другом варианте осуществления настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
В следующем подробном описании формулируются многочисленные конкретные подробности, чтобы обеспечить полное понимание изобретения. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что настоящее изобретение может быть осуществлено без этих конкретных подробностей. В других примерах хорошо известные способы, процедуры, компоненты и схемы не были описаны подробно с тем, чтобы не затенять настоящее изобретение.
N
N
os
os
Настоящее изобретение представляет собой систему и способ настройки схемы модуляции и кодирования для совместно используемого канала передачи данных LTE. Настоящее изобретение изменяет существующий способ определения порядка модуляции сдвигом индексов. Сдвиги предназначены, чтобы повышать порядок модуляции, когда фактическое количество OFDM символов  является меньшим, чем предопределенный порог (например, 11), и понижать порядок модуляции, когда  является большим, чем предопределенный порог (например, 11).
I
I
I
I
I
MCS
MCS
MCS
MCS
MCS
Согласно спецификациям системы LTE, техническим спецификациям 36.213 3GPP «Процедуры физического уровня (Выпуск 8)», 2008, поле () индексов MCS, переданное мобильной станции 110, используется, чтобы считывать порядок модуляции и индекс TBS. В особенности порядком модуляции является  запись во втором столбце Таблицы 2. Чтобы довести кодовые скорости до подходящего диапазона, когда фактическое число OFDM символов для PDSCH отклоняется от предполагаемых 11 символов, настоящее изобретение изменяет то, каким образом порядок модуляции определяется из , когда 0≤≤28. Следует отметить, что нет никакой потребности модификации в трех случаях повторной передачи >28.
I
N
N
I
I
N
I
N
I
N
I
N
N
N
MCS
os
os
MCS
MCS
os
MCS
os
MCS
os
MCS
os
os
os
В одном варианте осуществления определение порядка модуляции основывается на значении (+11-), как определено базовой станцией (например, узлом-B 108).  обозначает фактическое количество OFDM символов для PDSCH. Для 0≤≤28 порядок модуляции дается (+11-)-й записью во втором столбце Таблицы 2, если 0≤+11-≤28. Порядок модуляции устанавливается на QPSK, если +11-<0 и 64QAM, если +11->28. Настройка в этом варианте осуществления предназначена для того, чтобы повышать порядок модуляции, когда фактическое количество OFDM символов  является меньшим, чем 11, и понижать порядок модуляции, когда  является большим, чем 11.
N
os
С этим предложенным способом настройки невысокой сложности количество неприменимых MCS сокращается значительно, как показано ниже в Таблице 6. Например, когда =6, лишь 11 MCS являются применимыми в немодифицированной работе LTE. Однако в настоящем изобретении число применимых MCS увеличивается до 20. Кроме того, диапазон применимых MCS является непрерывным, что может упростить алгоритмы планирования в базовых станциях.
I
I
N
I
N
N
I
N
I
N
I
N
I
N
I
N
I
N
I
N
I
N
MCS
MCS
os
MCS
os
os
MCS
os
MCS
os
MCS
os
MCS
os
MCS
os
MCS
os
MCS
os
MCS
os
Фиг.2 представляет собой блок-схему последовательности операций, иллюстрирующей этапы способа настройки модуляции и кодирования для совместно используемого канала передачи данных LTE согласно раскрытиям настоящего изобретения. Со ссылкой на фиг.1 и 2 сейчас будут поясняться этапы настоящего изобретения. Следующий способ может использоваться, когда 0≤≤28. Как обсуждалось выше, базовая станция может выбирать наилучший MCS для передачи данных по физическому совместно используемому каналу нисходящей линии связи (PDSCH). Информация MCS переносится к выбранной мобильной станции в 5-битовом поле () «схема кодирования и модуляции» управляющей информации нисходящей линии связи. Способ начинается на этапе 200, где базовая станция, такая как Узел-B 108, определяет значение  и (+11-).  обозначает фактическое количество символов OFDM для PDSCH. Далее, на этапе 202, определяют, является ли 0≤+11-≤28. Если определяют, что 0≤+11-≤28, то способ переходит к этапу 204, где порядок модуляции дается (+11-)-й записью во втором столбце Таблицы 2. Однако на этапе 202, если определено, что 0≤+11-≤28 не имеет место, то способ переходит к этапу 206, где определяют, является ли +11-<0. Если +11-<0, то способ переходит к этапу 208, где порядок модуляции устанавливается на QPSK. Однако на этапе 206, если определяют, что +11-<0 не имеет место, способ переходит к этапу 210, где определяют, что +11->28 и порядок модуляции устанавливается на 64QAM. Следует понимать, что хотя предопределенный порог из 11 предоставляется в качестве примера, порог может быть любым числом.
N
os
MCS
os
os
В другом варианте осуществления определение порядка модуляции, как обсуждалось выше, может быть основано на линейной функции несоответствия (11-) радиоресурса. Может использоваться I+(11-N), что является линейной функцией (11-N).
N
I
N
I
N
N
N
os
MCS
os
MCS
os
os
os
В еще другом варианте осуществления настройка кодовой скорости может быть дополнительно оптимизирована путем использования более общего отображения между величиной несоответствия и сдвигом. Отображение от несоответствия ресурса до сдвига может быть нелинейной функцией или подробно сведены в таблицу для выведения порядка модуляции. Например, в случае, когда =6 и сообщенный =11, вышеупомянутая линейная настройка устанавливает порядок модуляции на 16QAM, что приводит в результате к скорости кодирования 0,68. Незначительное улучшение, основанное на нелинейной или табличной настройке, может установить порядок модуляции на 64QAM, которое приводит в результате к скорости кодирования 0,45. В общем случае, таблица поиска может использоваться для запоминания отдельной настройки для различных комбинаций  и . Нелинейные функции могут также быть приняты для представления таблицы поиска, чтобы снизить сложность запоминания. Фиг. 3 представляет собой блок-схему последовательности операций, иллюстрирующей этапы способа настройки модуляции и кодирования для совместно используемого канала передачи данных LTE в другом варианте осуществления настоящего изобретения. Сейчас, ссылаясь на фиг.1-3, будет поясняться способ. На этапе 300 базовая станция определяет значение  и несоответствие (11-) радиоресурса. Затем на этапе 302, исходя из этих определенных значений, значение (11-) несоответствия вводится в действие на основании предопределенной нелинейной или табличной настройки, основанной на способе модуляции, рассмотренном выше, для выведения порядка модуляции.
Настоящее изобретение обеспечивает много преимуществ настройки схемы модуляции и кодирования для совместно используемого канала передачи данных LTE. Настоящее изобретение обеспечивает способ и систему настройки низкой сложности, где количество неприменимых MCS сокращается значительно, как показано в Таблице 6. Кроме того ряд применимых MCS является непрерывным, что может упростить алгоритмы планирования в базовых станциях. В дополнение, изобретение может быть легко воспринято и осуществлено.
Как будет понятно специалистам в данной области техники, инновационные концепции, описанные в настоящей заявке, могут быть модифицированы и изменены по широкому диапазону применений. Соответственно, объем предлагаемого изобретения не должен быть ограничен какими-либо определенными примерами его раскрытия, рассмотренными выше, но вместо этого определяется следующими пунктами формулы изобретения.