CN1961513A - 多载波通信环境中语音业务的自适应调度 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于调度数据的技术，具体来说，在多载波通信环境中调度实时或语音数据以在传送时间间隔中传输。对于每个传送时间间隔，多个用户的信道条件标记被确定，然后部分根据信道条件标记来实现迭代调度过程。迭代调度最初对于在给定传送时间间隔没有永久分配单音的剩余用户的每个预分配选择单音。随后，具有最低有利信道条件的剩余用户被选作活动用户。然后对新选择的活动用户永久地分配最初向那个特定用户预分配的选择单音。永久分配的单音不予考虑，过程重复进行，直到对所有剩余用户永久地分配唯一单音以便进行调度。

Description

多载波通信环境中语音业务的自适应调度

[0001]本申请要求2004年3月31日提交的美国临时申请序号60/558329的权益，通过引用将其公开完整地结合到本文中。

技术领域

[0002]本发明涉及无线通信，具体来说，涉及在多载波通信环境中调度语音业务。

背景技术

[0003]在正交频分复用(OFDM)中，传输频带被分为多个正交载波。各载波按照要传送的数字数据来调制。由于OFDM把传输频带分为多个载波，因此每个载波的带宽减小以及每个载波的调制时间增加。由于多个载波并行传送，因此任何给定载波上的数字数据或符号的传输速率比使用单载波时更低。

[0004]OFDM调制需要对待传送的信息执行快速傅立叶逆变换(IFFT)。快速傅立叶变换(FFT)用于解调。实际上，IFFT和FFT通过分别执行离散傅立叶逆变换(IDFT)和离散傅立叶变换(DFT)的数字信号处理来提供。因此，OFDM调制的表征特征在于，在传输信道中同时为多个频带产生正交载波。

[0005]把OFDM调制用于通信的主要益处之一是增强系统对于选择性频率衰落和窄带干扰的健壮性。与单载波系统不同，某个频率范围中的衰落或者某个频率范围中的干扰不会使整个通信链路失效。在OFDM系统中，只有小百分比的平行载波将会受到给定频率上的衰落或干扰的影响。

[0006]近来，IEEE采纳OFDM用于某些802.11和802.16通信标准。这些标准为宽带系统中的高数据速率传输提供解决方案。虽然数据是这些系统中的当前焦点，但是语音业务将需要未来系统中的支持。然而，OFDM对于语音业务存在某些阻碍。具体来说，OFDM系统具有必须为不同服务和用户指定及分配的大量载波。当信道条件改变时，载波分配必须改变以确保有效地利用资源，同时保持预期的服务质量。

[0007]因此，需要控制OFDM载波的分配和指定以适应语音业务，同时优化系统资源并保持预期的服务质量。具体来说，需要确保预期传输速率，同时使分配到给定用户的载波数量为最少。

发明内容

[0008]本发明提供用于调度数据的技术，具体来说，在多载波通信环境、如OFDM通信环境中调度实时或语音数据在传送时间间隔中传输。对于每个传送时间间隔，多个用户的信道条件标记被确定，然后部分根据信道条件标记来实现迭代调度过程。迭代调度最初对于在给定传送时间间隔没有被永久分配单音(tone)的剩余用户的每个预分配选择OFDM单音。随后，具有最低有利信道条件的剩余用户被选作活动用户。然后对新选择的活动用户永久地分配最初向那个特定用户预分配的选择OFDM单音。永久分配的OFDM单音不予考虑，以及过程重复进行，直到对所有剩余用户永久地分配唯一OFDM单音。在这时，可开始调度。

[0009]分配给备用户的OFDM单音可按照对应于信道的组来分配。这些信道定义整个传送时间间隔上的可用单音。传送时间间隔被分为称作块的时间段，其中，可用OFDM频谱中的所有可用副载波对于各块重复。所得时间-频率连续区中的每个副载波称作单音。如果单音被分组为信道，则信道可包括任何数量的频率或块上的单音。

[0010]阅读以下结合附图对优选实施例的详细说明之后，本领域的技术人员将会了解本发明的范围以及认识其附加的方面。

附图说明

[0011]结合在本说明中并构成其组成部分的附图说明本发明的若干方面，并且与描述一起用于说明本发明的原理。

[0012]图1是无线通信系统的框图表示。

[0013]图2是根据本发明的一个实施例的基站的框图表示。

[0014]图3是根据本发明的一个实施例的移动终端的框图表示。

[0015]图4说明示范OFDM帧结构。

[0016]图5说明在一个传送时间间隔上与OFDM系统关联的二维信道。

[0017]图6是流程图，说明根据一个实施例的本发明的整体操作。

[0018]图7说明采用传输重复时OFDM单音或载波的分配。

[0019]图8是流程图，说明根据本发明的一个方面的单音分配。

[0020]图9是流程图，说明根据本发明的一个实施例的用户调度。

[0021]图10是根据本发明的一个实施例的调度的简化实例。

[0022]图11说明根据图10的调度为用户1-3调度的单音。

[0023]图12是根据本发明的一个实施例的OFDM系统的第一信道结构。

[0024]图13是根据本发明的一个实施例的OFDM系统的第二信道结构。

[0025]图14说明根据本发明的一个实施例帮助减少信令开销的多个信道单元。

[0026]图15是根据本发明的一个实施例的OFDM发射机体系结构的逻辑分解。

[0027]图16是根据本发明的一个实施例的OFDM接收机体系结构的逻辑分解。

具体实施方式

[0028]以下阐述的实施例表示使本领域的技术人员能够实施本发明的必要信息，以及说明实施本发明的最佳方式。通过根据附图阅读以下描述，本领域的技术人员将会理解本发明的概念，以及认识本文中没有具体针对的这些概念的各种应用。应该理解，这些概念和应用属于本公开以及所附权利要求的范围。

[0029]以下描述以无线通信环境和基站的体系结构的概述开始，其中包括用于本地无线或蜂窝通信的任何类型的无线或类似接入点以及移动终端。在无线通信环境的概述之后，提供本发明所建议的调度技术的详细说明，之后是用于有助于基于正交频分复用(OFDM)的通信的示范发送和接收体系结构的详细说明。

[0030]参照图1，基站控制器(BSC)10控制由相应基站(BS)14提供服务的多个小区12中的无线通信。一般来说，各基站14采用多载波通信、如OFDM来帮助与小区12中关联相应基站14的移动终端16的通信。移动终端16相对基站14的移动引起信道条件的明显波动。如图所示，基站14和移动终端16可包括多个天线以提供通信的空间分集。

[0031]在深入研究优选实施例的结构和功能细节之前，提供本发明的移动终端16和基站14的高级概述。参照图2，说明根据本发明的一个实施例配置的基站14。基站14一般包括控制系统20、基带处理器22、发送电路24、接收电路26、多个天线28以及网络接口30。接收电路26从移动终端16所提供的一个或多个远程发射机接收携带信息的射频信号(图3所示)。低噪声放大器和滤波器(未示出)优选地配合工作以放大并从信号中消除宽带干扰以便进行处理。下变频和数字化电路(未示出)则把已滤波的接收信号下变频为中间或基带频率信号，该信号然后被数字化为一个或多个数字流。

[0032]基带处理器22处理数字化的接收信号，从而提取在所接收信号中传送的信息或数据位。这个处理通常包括解调、解码和纠错操作。因此，基带处理器22一般以一个或多个数字信号处理器(DSP)或专用集成电路(ASIC)来实现。然后，所接收信息通过无线网络经由网络接口30发送或传送给基站14所服务的另一个移动终端16。

[0033]在发送侧，基带处理器22在控制系统20的控制下从网络接口30接收可表示语音、数据或控制信息的数字化数据，并对数据进行编码以便传输。编码数据输出到发送电路24，在其中，它通过具有预期发射频率的载波信号来调制。功率放大器(未示出)把已调制载波信号放大到适合传输的电平，并通过匹配网络(未示出)把已调制载波信号传递给天线28。下面更详细地描述调制和处理细节。

[0034]参照图3，说明根据本发明的一个实施例配置的移动终端16。与基站14相似，移动终端16包括控制系统32、基带处理器34、发送电路36、接收电路38、多个天线40以及用户接口电路42。接收电路38从一个或多个基站14接收携带信息的射频信号。低噪声放大器和滤波器(未示出)优选地配合工作以放大并从信号中消除宽带干扰以便进行处理。下变频和数字化电路(未示出)则把已滤波的接收信号下变频为中间或基带频率信号，该信号然后被数字化为一个或多个数字流。

[0035]基带处理器34处理数字化的接收信号，从而提取在所接收信号中传送的信息或数据位。这个处理通常包括解调、解码和纠错操作，下面会更详细地进行论述。基带处理器34一般以一个或多个数字信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)来实现。

[0036]对于传输，基带处理器34从控制系统32接收可表示语音、数据或控制信息的数字化数据，并对数据进行编码以便传输。编码数据输出到发送电路36，在其中，它由调制器用来调制处于预期发射频率的载波信号。功率放大器(未示出)把已调制载波信号放大到适合传输的电平，并通过匹配网络(未示出)把已调制载波信号传递给天线40。在本说明结束时提供OFDM发送和接收体系结构的更详细情况，但是本领域的技术人员会理解，本文所公开的技术适用于任何多载波通信环境。

[0037]如上所述，OFDM调制把传输频带分为并行传送的多个正交载波。利用IFFT过程，各载波按照要在那个特定载波上传送的数字数据来调制。由于多个载波并行传送，因此任何给定载波上的数字数据或符号的传输速率比使用单个载波时更低。

[0038]在OFDM通信中，到达基站14用于通过前向链路转发给移动终端16的分组以OFDM帧来传送。图4说明OFDM通信的示范帧结构。在所述帧结构中，各OFDM帧具有20ms的持续时间，并且由具有2ms持续时间的十个传送时间间隔(TTI)构成。根据信道条件，语音分组可被分配到任何一个或多个TTI。语音分组可完全放入一个TTI或者分解为多个子分组并在多个TTI中传递。各TTI由六个块组成，其中的每个具有两个OFDM符号。传输块具有0.333ms的持续时间，而给定块里的OFDM符号则具有0.1667ms的持续时间。OFDM符号一般包括前置码部分和数据部分。

[0039]如上所述，OFDM提供二维传输系统，其中，在任何给定时间，以下称作“单音”的多个副载波用于并行承载较低速率的数据。图5说明一个TTI上的这种二维体系结构。时域中在整个TTI上有六个块(B1-B6)，在频域中有F_M OFDM单音。因此，存在可在每个时间块中用于传输的F_M单音。在这种体系结构中，在给定TTI中要传送给移动终端16的分组可在一个或多个块中采用任何数量的单音来传送。因此，基站14必须在每个传送时间间隔中在各个时间块上把各个单音分配给一个或多个移动终端16以便于调度。本发明提供一种高效有用的系统，用于在分组的至少一部分承载语音或其它实时数据时提供调度。

[0040]参照图6，流程图提供根据一个实施例的本发明的基本操作的概述。在给定TTI上为各个用户调度单音的过程通过获得每个用户的信道条件信息(步骤602)开始(步骤600)。信道条件信息表示各用户的OFDM信道中的每个单音的信道条件。虽然可能不进行每个单音的实际测量，但是信道条件信息允许对所有单音、选择单音或单音组进行估算、足以允许根据相对信道条件对各个用户分配单音。

[0041]一旦为即将到来的TTI确定了信道信息，则根据信道信息把可用单音预分配给活动用户(步骤604)。一般来说，对活动用户预分配与最佳信道条件关联的单音。具体来说，以下列方式预分配单音：分配给各用户的单音的数量为最小，同时保持足够数量的单音以确保预期的数据速率。

[0042]随后，具有最坏信道条件的活动用户被选取(步骤606)，然后把预分配的单音永久地分配给所选用户(步骤608)。永久分配的单音可能是相同或者不同的单音，并且可在给定TTI中的整个时间块上分布。假定存在没有被永久分配的剩余单音，则过程在有任何剩余用户时重复进行(步骤610)。由于这是第一遍，所以可能还有其他用户，因而对于TTI中的传输需要为这些剩余用户分配单音。未被永久分配给其它用户的可用单音根据信道信息再次被预分配给剩余用户(步骤604)。具有最坏信道条件的剩余用户被选取(步骤606)，并且把预分配的单音永久地分配给所选用户(步骤608)。将在TTI重复此过程，直到对所有活动用户永久地分配单音以便进行传输。一旦对所有用户分配了单音，则开始下一个TTI的调度(步骤612)，在其中，新的TTI中每个活动用户的信道条件信息将在如上所述把单音分配给活动用户之前被获取(，步骤602)。

[0043]通过以上所述很明显，获取各用户的信道条件信息对于调度是必需的。在一个实施例中，各单音的载波干扰比(CIR)根据由用户、具体来说是由移动终端16报告的信道条件信息来测量或估算。各用户的CIR可通过对相应TTI中的每个块上的瞬时CIR求平均来计算。这产生与TTI对应的适当CIR报告间隔。给定提供信道条件的反馈过程中的固有延迟，在CIR报告过程中存在必须考虑的某种延迟。实际上，可报告选择单音的TTI中的六个块上的平均CIR，以及各单音的CIR可通过采用线性内插来计算。此外，一个或多个块上的单音组可与单个CIR关联以减少信令开销。下面进一步提供这类细节。

[0044]现在针对本发明的一个实施例来提供其它详细情况。如上所述，要调度的剩余用户根据它们在TTI中的单音和块上的相应CIR来确定优先级。假定存在与所估算CIR关联的n个可用单音，剩余用户按照它们报告的CIR以升序来排序，对于第k个用户由Г_n，k来表示，其中n＝1，2，...N。另外还假定各TTI的可用单音的最大数量等于OFDM单音的数量N_f乘以时间块的数量N_B。在不良信道条件期间，某些语音分组或实时分组在TTI中可能需要重复或者多次发送。因此，如果存在为各用户分配的N_u，k个单音，则仅有N_R，k个单音用于各原始语音分组，以及剩余单音用于重复以增强传输的健壮性。用于重复的单音由M_C，k表示。因此，对于第k个用户，n_u，k与n_R，k之间的关系为n_u，k＝n_R，k ^*M_C，k+m_k，其中m_k表示用于重复的补充单音。这种关系如图7所示。如图所示，当用于语音传输的单音数量增加时，数据速率将增加。此外，当用于重复的单音数量(M_R，k)增加时，传输的健壮性增加，并且将有效地提高给定用户的CIR。

[0045]在调度过程中，各帧中传送的语音净荷对于目标速率R_TARGET可保持相对恒定。此外，各TTI传输的最小净荷可设置为R_MIN。因此，调度装置可防止传送其净荷大小小于最小目标速率R_n的分组。此外，最大数量的单音可分配到给定用户N_MAX，并且可在用于给定用户的单音的所报告CIR极低并且传输重复过高时受到限制。

[0046]为了优化第k个用户的单音分配，本发明尝试使给定用户所使用的单音数量为最小，同时使净荷保持为略大于或等于各帧中语音传输所需的预定净荷。因此，单音分配的优化问题具有如下形式：

式1

min         N_U，k

M_R，k

$\begin{array}{cc}\mathrm{subject\; to}& \stackrel{\‾}{\mathrm{\Γ}}k(N_{U,k},M_{R,k})\end{array},=\frac{1}{N_{R,k}}*\underset{n=1}{\overset{N_{U,k}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\Γ}}_{n,k}$

f( Γk)＝R_k

M_R，k ^*R≥R_MIN

$\left\{\begin{array}{ccc}{M}_{R,k}*R>R_{\mathrm{TARGET}}& \mathrm{if}& N_{U,k}{<N}_{\mathrm{MAX}}\\ M_{R,k}*R\&le;R_{\mathrm{TARGET}}& \mathrm{if}& N_{U,k}=N_{\mathrm{MAX}}\end{array}\right.$

for    N_U，k＝1，2，...，N and M_R，k＝1，2，...，N_U，k其中f(x)是数据速率的映射函数，它可相当于或者至少对应于根据各种信道条件在各TTI中传送的净荷。

[0047]式1所述的优化问题是非线性公式，它可采用来自通过块差错率与不同编码速率和调制技术的信噪比之间的关系所得到的链路级曲线的映射函数进行简化。从式1中，用于原始(非重复)业务的单音的数量可选择为尽可能大，以便努力使特定用户所使用的单音总数N_U，k为最小。假定N是分配一定数量的活动用户之后的剩余单音的数量。还假定N_MIN，k是因最小CIR限制而引起的用户k的传输所需的单音的最小数量，定义为N_M，k等于最坏链路级曲线的CIR门限除以在用户k的所有单音或单音组上的最大报告CIR。通过这个信息，笫k个用户的单音分配可根据图8所示的单音分配过程来提供。

[0048]该过程通过确定任何剩余用户是否需要调度(步骤802)开始(步骤800)。假定存在需要调度的剩余用户，与所有可用单音或单音组中的所选用户(k)关联的报告CIR按照升序来排序(步骤804)。随后，确定所选用户的传输所需的单音的最小数量(步骤806)。如果剩余的未分配单音的数量(N)大于或等于传输所需的单音的最小数量(N_MIN，k)(步骤808)，则过程继续进行，在其中，用于用户k的传输的单音总数(N_U，k)设置成等于传输所需的单音的最小数量(N_MIN，k)，以便努力使用于传送用户k的语音的单音数量为最小(步骤810)。随后，传送原始数据(非重复数据)的单音的数量(M_R，k)设置成等于用于用户k的传输的单音的总数(N_U，k)(步骤812)。在这里，N_R，k和N_U，k等于作为传输所需的单音的最小数量的N_M，k。N_M，k对于所有用户或者对于所选用户k可能是固定数量。

[0049]随后，此过程确定平均CIR(或者其它CIR测量)是否满足传输的目标数据速率(步骤814)。如果平均CIR满足目标数据速率，则传输所需的单音的最小数量(N_M，k)对于传输是足够的，并且过程结束，在其中，用于具有最佳CIR的用户k的传输的单音的总数(N_U，k)被预分配给用户k(步骤816)，并且此过程对于下一个用户重复进行。

[0050]如果平均CIR不满足传输所需的目标数据速率(步骤814)，则这表明满足数据速率的传输所需的单音的绝对最小数量(N_M，k)根据信道条件对于传输是不够的。在一个实施例中，当平均CIR不满足目标数据速率时，传送原始数据(非重复数据)的单音的数量减少，以便努力允许用于传输的单音的平均CIR满足目标数据速率。因此，用于传送原始数据的单音的数量递减，直到平均CIR满足目标数据速率(步骤818和820)。如果在给定用于用户k的传输的单音的数量(N_U，k)的情况下，传送原始数据的单音的数量递减到零，并且平均CIR仍未满足，则用于用户k的传输的单音的数量(N_U，k)递增(步骤822)。假定用于用户k的传输的单音的数量没有超过对于传输所允许的单音的最大数量(N_MAX)(步骤824)，则传送原始数据的载波单音的数量(M_R，k)设置成等于用于用户k的传输的单音的递增数量(N_U，k)(步骤812)。

[0051]在这时，有另一个检查来确定平均CIR是否满足用于用户k的传输的新单音数量的目标数据速率(步骤814)。如果平均CIR仍未满足目标数据速率，则过程通过递减用于传送原始数据的单音的数量(M_R，k)来重复进行，直到M_R，k＝0。然后，用于用户k的传输的单音的总数(N_U，k)递增，如上所述。这个过程继续进行，直到根据用于用户k的传输的单音的数量(N_U，k)的平均CIR足以满足目标数据速率。一旦可满足目标数据速率，则具有最佳CIR的单音或单音组被预分配给用户k(步骤816)。具体来说，最佳N_U,k单音(用于用户k的传输的单音数量)被预分配给用户k。一旦单音在TTI中预分配给所有用户，则过程结束(步骤826)。根据以上所述，用户k的最佳可用单音已经根据相关信道信息预分配，其方式是，使预分配给用户k的单音数量为最小，同时保持预期数据速率。

[0052]现在来看图9，提供在对所有活动用户预分配了单音之后用户选择的示范过程。在对于给定TTI向各活动用户预分配单音之后发起单音分配时(步骤902)，此过程开始(步骤900)。对于活动用户的每个确定调度因子(步骤904)。调度因子可采取多种形式，例如最小报告CIR(Γ_MIN，k)或者平均CIR( Γ_k)。随后，选择具有最小调度因子的用户(步骤906)。最小调度因子表示具有最坏信道条件的用户，并且最有可能是具有用于传输的最大数量的单音(N_U，k)的用户。随后，为所选用户先前预分配的单音被分配给所选用户(步骤908)。这些永久分配的单音不再可用于分配给当前TTI的剩余用户。因此，然后确定可用于下一个用户调度的单音(步骤910)。随后，此过程确定是否存在任何剩余单音可用于用户传输(步骤912)。如果存在剩余单音，则此过程确定是否存在需要调度的任何剩余用户(步骤914)。如果存在用于传输的剩余单音以及需要调度的剩余用户，则此过程对于剩余用户重复进行。如果不存在用于传输的任何剩余单音(N)或者没有其它用户需要调度，则此过程在当前TTI结束(步骤916)。

[0053]参照图10，说明以上过程的一个实例。通过以上所述，本发明根据信道条件为各剩余用户预分配最佳数量的单音，以便在给定TTI上取得预期数据速率。根据信道条件，可对不同的用户预分配不同或相同的单音以及不同数量的单音。图10所提供的实例假定存在三个活动用户、对于各符号有八个OFDM单音以及对于各TTI存在六个块。‘O’表示单音预分配，而‘X’则表示永久分配的单音。调度三个活动用户的过程如下所述。

[0054]在调度第一用户时，用于所有块的所有单音是可用的。因此，对于给定TTI存在有效的48个信道。各信道称作CH_f，b，其中f表示单音索引，以及b表示相应信道的块索引。假定已经确定用户的每个和单音的每个的信道信息，使得各信道具有用于各用户的对应的调度因子。还假定预分配过程规定，已经为用户#1、#2和#3预分配信道，如顶行所示。具体来说，对用户#1预分配信道CH_2，1、CH_2，2、CH_2，3、CH_2，4和CH_2，5。对用户#2预分配信道CH_3，1、CH_3，2、CH_3，3、CH_3，4、CH_3，5、CH_3，6、CH_2，1和CH_2，2。对用户#3预分配信道CH_6，1、CH_6，2、CH_6，3和CH_6，4。根据预分配信息，具有最小调度因子的用户、即用户#2被选作第一活动用户，以及最初预分配给用户#2的信道在给定TTI永久地分配给用户#2。因此，在图10的第二行，预分配给用户#2的信道(CH_3，1、CH_3，2、CH_3，3、CH_3，4、CH_3，5、CH_3，6、CH_2，1和CH_2，2)被永久地分配给用户#2，并且不可用于用户#1或用户#3。因此，这些信道由‘X’表示为被永久分配。

[0055]调度过程通过在给定剩余信道的情况下为用户#1和用户#3提供预分配过程而继续进行。假定预分配过程的第二轮为用户#1预分配信道CH_2，3、CH_2，4、CH_2，5、CH_2，6、CH_1，1和CH_1，2，以及为用户#3预分配信道CH_6，1、CH_6，2、CH_6，3和CH_6，4。再次选择具有最小调度因子的剩余用户。具有最小调度因子的剩余用户为用户#1，因而用户#1的预分配信道在给定TTI永久地分配给用户#1。因此，信道CH_3，1、CH_3，2、CH_3，3、CH_3，4、CH_3，5、CH_3，6、CH_2，1、CH_2，2、CH_2，3、CH_2，4、CH_2，5、CH_2，6、CH_1，1和CH_1，2这时永久地分配给活动用户即用户#1和用户#2。用户#3是唯一的剩余用户。再次为剩余用户即用户#3提供预分配过程，在其中，信道CH_6，1、CH_6，2、CH_6，3和CH_6，4被预分配给用户#3，以及用户#3成为最终活动用户。预分配的信道则在TTI永久地分配给用户#3。在这时，已经按照调度标准对所有活动用户分配了最佳数量的单音。

[0056]参照图11，活动用户即用户#1、用户#2和用户#3的永久分配信道被突出显示。用于传输的信道或单音是CH_3，1、CH_3，2、CH_3，3、CH_3，4、CH_3，5、CH_3，6、CH_2，1、CH_2，2、CH_2，3、CH_2，4、CH_2，5、CH_2，6、CH_1，1、CH_1，2、CH_6，1、CH_6，2、CH_6，3和CH_6，4。在以上实例中，各信道对应于OFDM单音。

[0057]在传输中，在发射机与接收机之间必须提供信令，以便不仅提供信道条件信息，而且还对于各用户传递在给定TTI的信道分配。如果OFDM单音的总数像通常情况那样很大，则发射机与接收机之间的信令可能变得过于复杂且消耗时间。因此，本发明的一个实施例定义一种单元信道，它在TTI的单音块连续区上分配给多个单音。因此，单元信道由多个OFDM单音和多个块组成，从而产生为语音或其它实时传输分配的二维信道。根据信道条件，用户信息可在单个单元信道上或者在多个单元信道上传送。单元信道的分配和预分配可按照如上所述进行。单元信道可采取任何结构，只要它能够易于在发射机与接收机之间预先确定并在信令期间被引用。图12和图13说明不同的单元信道配置。

[0058]在图12中，各单元信道由TTI的频域和时域上的十二个OFDM单音组成。如图所示，各信道覆盖六个时间块的每个上的两个相邻单音。因此，单元信道的总数(CH_N)等于单音的总数(F_M)的一半。在图13中，存在八个单元信道，各由实质上均匀分布在TTI的整个频域和时域上的许多OFDM单音组成。因此，当一个或多个单元信道被分配给用户时，传输将在分布于TTI的整个时间频率连续区上的单音上进行。本领域的技术人员会知道用于配置单元信道的其它技术。对于所述实例，图13的单元信道配置在用户可能以高速移动的情况下可能是适当的，这一般使信道条件迅速变化。在这样一种信道上，一般最好是把分配给单元信道的单音分布于整个频域和时域，以便取得更大的频率分集。在具有较低的用户速度的情况中，更强调提供用户分集，同时使分配给单元信道的单音相对聚集在一起，如图12所示。

[0059]为了把一个或多个单元信道分配给特定用户，控制信号中提供的信令信息必须在各TTI发送给各用户。假若需要有效地向各用户提供这种信令信息，则需要使通知用户关于所分配信道的情况所需的信令数量为最少。在本发明的一个实施例中，采用多单元信道寻址技术。这个技术根据信道条件来分配不同大小的单元信道。因此，如果用户遇到低CIR，则使用更大大小的单元信道。如果用户遇到较高CIR，则使用更小的单元信道。

[0060]图14说明用于把64个信道分配到不同大小的单元信道的四种单元信道配置。在左上的配置中，各单元信道对应于实际信道或单音。在右上部分，各单元信道对应于总共32个单元信道的两个实际信道。在左下部分，各单元信道对应于总共16个单元信道的四个实际信道。在右下部分，各单元信道对应于总共八个单元信道的八个实际信道。对于具有极高CIR的用户，可采用具有64个单元信道的配置。对于具有高CIR的用户，可采用具有32个单元信道的配置。对于具有低CIR的用户，可采用具有16个单元信道的配置。对于具有极低CIR的用户，可采用具有八个单元信道的配置。

[0061]对于任何给定TTI，不同大小的信道可用来优化信道分配和信令要求。例如，一个大的和一个小的单元信道可分配到给定用户以便使信令开销为最小，以及有效地分配最适当数量的信道。当单元信道用于传输时，如果实际分配的单音的数量没有与实际信道的准确数量和所分配单元信道的数量相关，则在某些TTI中可能不使用信道中的某些单音。

[0062]与非时间敏感的数据传输相比，由于实时业务、以及具体来说是语音传输的延迟约束，信息的传送或重传必须在短时帧中完成。具体来说，不同的情况可能要求尝试增加重传以及原始传输的健壮性。例如，当原始传输或早先重传尝试失败时，重传健壮性可能需要增加。此外，如果存在短期帧差错率太高的指示，则原始传输健壮性可能需要通过重复一个或多个TTI中的传输来增加。本发明的一个实施例考虑两个灵活的CIR余量。第一CIR余量取决于一帧中的重传数量，而另一个则取决于多帧的给定窗口上的帧差错数量。例如，窗口可能是400ms窗口，它能够包含20ms帧。

[0063]对于取决于一帧中的重传数量的第一CIR余量，自适应CIR余量随着重传数量增加而增加。用户k的自适应余量可表示为：

式2 $\mathrm{\&Delta;}\left(n_k^{\left(\mathrm{ReTx}\right)}\right)=f_{\mathrm{MARGIN}}\left(n_k^{\left(\mathrm{ReTx}\right)}\right)$

其中n_k ^(ReTx)是用户k的重传数量，以及f_MARGIN是余量函数，它可能是线性或者是凹递增函数。

[0064]对于基于帧差错的自适应CIR余量，CIR余量值可随帧差错数量增加而增加。自适应余量可表示为：

式3

其中n_k ^(FE)是每400ms窗口所更新的帧差错的累计数量，以及f_MARGIN是余量函数，它可能是线性或者是凹递增函数。另外，η是没有对语音性能的任何影响的情况下在某个窗口上允许发生的帧差错数量。

[0065]参照图15，根据一个实施例来提供逻辑OFDM传输体系结构。最初，基站控制器10把要传送给各个移动终端16的数据发送到基站14。基站14可利用与移动终端16关联的信道信息和其它调度标准来调度用于传输的数据，以及选择用于传送所调度数据44的适当编码和调制。信道信息和调度信息可直接来自移动终端16，或者在基站14根据移动终端16所提供的信息来确定。

[0066]作为比特流的所调度数据44以下列方式来加扰：采用数据加扰逻辑46来减小与数据关联的峰值对平均功率比。已加扰数据的循环冗余校验(CRC)采用CRC加法逻辑48来确定并附加到已加扰数据。随后，信道编码采用信道编码器逻辑50来执行，以便有效地对数据添加冗余度，从而帮助移动终端16上的恢复和纠错。在一个实施例中，信道编码器逻辑50采用已知的特播编码技术。已编码数据则由速率匹配逻辑52来处理，以便补偿与编码关联的数据扩展。

[0067]位交织器逻辑54对编码数据中的位系统地重新排序，以便使连续数据位丢失为最小。所得数据位根据所选基带调制通过映射逻辑56系统地映射到对应符号。优选地使用正交幅度调制(QAM)或正交相移键控(QPSK)调制。调制度优选地根据特定移动终端16的信道质量指示符(CQI)来选取。符号可采用符号交织器逻辑58系统地重新排序，以便进一步支持传送信号对于频率选择性衰落所引起的周期性数据丢失的免疫能力。

[0068]在这时，位组已经映射到表示幅度和相位星座中的位置的符号。当需要空间分集时，符号块则由空间时间块代码(STC)编码器逻辑60来处理，它以下列方式来修改符号：使传送信号在移动终端16上更能抵抗干扰以及更易于解码。STC编码器逻辑60将处理入局符号，并提供与基站14的发射天线28的数量对应的n个输出。控制系统20和/或基带处理器22将提供映射控制信号来控制STC编码。在这里，假定n个输出的符号表示要传送并且能够由移动终端16恢复的数据。参见A.F.Naguib、N.Seshadri和A.R.Calderbank的“高容量和高数据速率无线系统的空间时间编码和干扰抑制的应用”(Thirty-Second Asilomar Conference on Signals，Systems & Computers，Volume 2，第1803-1810页，1998年)，通过引用将它完整地结合到本文中。

[0069]对于当前实例，假定基站14具有两个天线28(n＝2)，以及STC编码器逻辑60提供两个输出符号流。因此，STC编码器逻辑60所输出的符号流的每个被发送到对应的IFFT处理器62，为了便于理解而分开表示。本领域的技术人员会知道，一个或多个处理器可单独或者与本文所述的其它处理结合用于提供这种数字信号处理。IFFT处理器62优选地对各个符号进行操作，以便提供傅立叶逆变换。IFFT处理器62的输出提供时域中的符号。时域符号由相似的插入逻辑64分组为与某个前缀关联的帧。每个所得信号经由相应的数字上变频(DUC)和数模(D/A)转换电路66在数字域中上变频到中间频率并转换为模拟信号。所得(模拟)信号则以预期RF频率同时被调制、放大并经由RF电路68和天线28传送。值得注意的是，目标移动终端16已知的导频信号在副载波或单音之间散布。下面进行详细论述的移动终端16可把导频信号用于信道估算。

[0070]现在参照图16来说明移动终端16对传送信号的接收。在传送信号到达移动终端16的每个天线40时，各个信号由相应的RF电路70来解调和放大。为了简洁和清晰的原因，仅详细描述和说明两个接收路径其中之一。模数(A/D)转换器和下变频电路72对模拟信号进行数字化和下变频以便进行数字处理。所得数字化信号可由自动增益控制电路(AGC)74用于根据所接收信号电平来控制RF电路70中的放大器的增益。

[0071]最初，数字化信号被提供给同步逻辑76，它包括缓冲若干OFDM符号并计算两个连续OFDM符号之间的自相关的粗略同步逻辑78。与相关结果的最大值对应的所得时间索引确定精细同步搜索窗口，它由精细同步逻辑80用于根据首标来确定准确的组帧起始位置。精细同步逻辑80的输出有助于帧定位逻辑84进行的帧捕获。适当的组帧定位是重要的，使得后续FFT处理提供从时域到频域的准确转换。精细同步算法基于首标所携带的接收导频信号与已知导频数据的本地副本之间的相关。一旦发生帧定位捕获，OFDM符号的前缀采用前缀删除逻辑86来删除，以及所得样本被发送给频率偏移校正逻辑88，它补偿发射机和接收机中的不匹配本机振荡器所引起的系统频率偏移。同步逻辑76优选地包括频率偏移和时钟估算逻辑82，它基于首标，以便帮助估算对传送信号的这类影响以及向校正逻辑88提供那些估算以便正确地处理OFDM符号。

[0072]在这里，时域中的OFDM符号准备采用FFT处理逻辑90转换为频域。结果是频域符号，它们被发送给处理逻辑92。处理逻辑92采用散布导频提取逻辑94来提取散布导频信号，采用信道估算逻辑96根据所提取导频信号来确定信道估算值，以及采用信道重构逻辑98来提供所有副载波的信道响应。为了确定每个副载波的信道响应，导频信号实质上是在时间以及频率中以已知模式散布于整个OFDM副载波上的数据符号当中的多个导频符号。

[0073]处理逻辑把所接收导频符号与在某些时间在某些副载波中预计的导频符号进行比较，以便确定在其中传送导频符号的副载波的信道响应。对结果进行内插，以便估算没有对其提供导频符号的大部分(即使不是全部)剩余副载波的信道响应。实际和内插信道响应用来估算整体信道响应，它包括OFDM信道中的大部分(即使不是全部)副载波的信道响应。

[0074]从各接收路径的信道响应所得到的频域符号和信道重构信息被提供给STC解码器100，它提供两种接收路径上的STC解码以便恢复传送符号。信道重构信息向STC解码器100提供均衡信息，足以消除在处理各个频域符号时传输信道的影响。

[0075]已恢复符号采用对应于发射机的符号交织器逻辑58的符号去交织器逻辑102重新按次序排列。去交织符号则采用去映射逻辑104解调或去映射为相应的位流。然后，这些位采用对应于发射机体系结构的位交织器逻辑54的位去交织器逻辑106进行去交织。去交织位则由速率去匹配逻辑108进行处理，并提供给信道解码器逻辑110，以便恢复最初加扰的数据和CRC校验和。因此，CRC逻辑112删除CRC校验和，以传统方式校验加扰数据，并把它提供给解扰逻辑114以便采用已知的基站解扰码进行解扰，从而恢复原始传送的数据116。

[0076]与恢复数据116并行进行，对应于信道条件的信道质量指示符(CQI)被确定并传送给基站14。CQI可以是载波干扰比(CIR)以及在OFDM频带中各个副载波上信道响应改变的程度的函数。用于传送信息的OFDM频带中的每个副载波的信道增益可相互比较，以便确定OFDM频带上的信道增益改变的程度。虽然众多技术可用于测量变化程度，但是，一种技术是计算用于传送数据的整个OFDM频带上的每个副载波的信道增益的标准偏差。

[0077]继续参照图16，相对变化量度可通过从信道估算功能96向信道变化分析功能118提供信道响应信息来确定，这将确定OFDM频带中的每个副载波的变化和信道响应，以及若使用标准偏差，计算与频率响应关联的标准偏差。一旦提供信道变化分析，根据实施例的配置，变化量度则被提供给CQI功能120或者提供给基带处理器34，以便经由发送电路36回传给基站14。如果在基站14上确定CQI，则移动终端16将把表示CIR的信息以及变化分析提供给基站14，基站14将计算CQI并控制调度以及编码和调制以用于随后向移动终端16进行传输。如果CQI在移动终端16上产生并传送给基站14，则CQI功能120将从CIR功能122接收CIR，并且使用CIR和变化测量结果来计算或者通过查找表查找适当的CQI，该CQI则经由发送电路36传送给基站14。

[0078]CIR功能122优选地从信道估算功能96接收信道响应信息，并且以传统方式按照其它干扰根据预期载波的相对强度来确定CIR。当导频符号通过信道估算功能96时，导频符号以下列方式被滤波：采用已知的导频符号来消除噪声和干扰。信道估算功能96的输出被确定为导频符号的无噪声复制品。通过这个复制品，载波功率可被确定，以及从所接收导频符号中减去，从而产生噪声加干扰信号。这个所得信号被计算以便提供干扰功率，它与载波功率进行比较以确定CIR。在2002年1月8日提交的共同转让的美国专利申请序号10/038916中提供了确定CIR的一个实例，通过引用将它完整地结合到本文中。本领域的技术人员会知道用于确定CIR以及在需要时计算CQI的众多技术。

[0079]本领域的技术人员将会认识到对本发明的优选实施例的改进和修改。所有这些改进和修改被认为落入本文所公开的概念和以下权利要求的范围之内。

Claims (26)

1.一种用于在多载波通信环境内调度数据以便在传送时间间隔中传输的方法，包括：

为多个用户确定信道条件标记；

以迭代方式：

对于在传送时间间隔没有被永久地分配单音的所述多个用户中的每个剩余用户预分配选择OFDM单音；

选择具有最低有利信道条件的剩余用户作为活动用户；以及

向所述活动用户永久地分配预分配给所述活动用户的所述选择OFDM单音，其中，一旦所述选择OFDM单音被永久地分配给所述活动用户，则所述活动用户不再是剩余用户。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，永久地分配给活动用户的所述选择单音不再可用于向所述剩余用户预分配。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括采用永久地分配给所述多个用户中的每个的所述选择单音为所述多个用户针对所述传送时间间隔发起调度。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于每个剩余用户，预分配所述选择单音包括：

按照信道条件信息为单音排序；以及

选择所述单音中具有最有利信道条件的一些作为所述选择单音。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，对于每个剩余用户，选择所述单音中的一些还包括使作为选择单音预分配的单音的数量为最小，同时确保按照与所述选择单音中的每个关联的信道条件来取得目标数据速率。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

确定用于传送原始数据的所述选择单音的数量以及用于传送冗余数据的所述选择单音的数量；以及

为具有不良信道条件的剩余用户增加用于传送冗余数据的所述选择单音的数量。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，选择剩余用户还包括：

根据所述信道条件标记为每个剩余用户确定调度因子；以及

选择具有最低有利调度因子的剩余用户作为所述活动用户。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为传输调度的数据是实时数据。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为传输调度的数据是语音信息。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，具有与所述传送时间间隔关联的时间和频率连续区的单音组与信道关联，以及所述单音被预分配给所述剩余用户并且根据对应信道永久地分配给所述活动用户。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，单音组被关联，以及还包括根据所述单音组来实现用于调度的信令，从而减小信令开销。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，预分配给剩余用户的单音的数量随每次重传尝试而增加。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多载波通信环境是正交频分复用(OFDM)通信环境，以及所述单音是OFDM单音。

14.一种用于在多载波通信环境内调度数据以便在传送时间间隔中传输的系统，包括：

通信接口；

网络接口；以及

控制系统，与所述通信接口和所述网络接口关联，所述控制系统适合于：

为多个用户确定信道条件标记；以及

以迭代方式：

对于在传送时间间隔没有被永久地分配单音的所述多个用户中的每个剩余用户预分配选择单音；

选择具有最低有利信道条件的剩余用户作为活动用户；以及

向所述活动用户永久地分配预分配给所述活动用户的所述选择单音，其中，一旦所述选择单音被永久地分配给所述活动用户，则所述活动用户不再是剩余用户。

15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，永久地分配给活动用户的所述选择单音不再可用于向所述剩余用户预分配。

16.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述控制系统还适合于采用永久地分配给所述多个用户中的每个的所述选择单音为所述多个用户针对所述传送时间间隔发起调度。

17.如权利要求14所述的系统，其特征在于，对于每个剩余用户，要预分配所述选择单音，所述控制系统还适合于：

按照信道条件信息为单音排序；以及

选择所述单音中具有最有利信道条件的一些单音作为所述选择单音。

18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，对于每个剩余用户，要选择所述单音中的一些单音，所述控制系统还适合于使作为选择单音预分配的单音的数量为最小，同时确保按照与所述选择单音中的每个关联的信道条件来取得目标数据速率。

19.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述控制系统还适合于：

确定用于传送原始数据的所述选择单音的数量以及用于传送冗余数据的所述选择单音的数量；以及

对于具有不良信道条件的剩余用户增加用于传送冗余数据的所述选择单音的数量。

20.如权利要求14所述的系统，其特征在于，要选择剩余用户，所述控制系统还适合于：

根据所述信道条件标记为每个剩余用户确定调度因子；以及

选择具有最低有利调度因子的剩余用户作为所述活动用户。

21.如权利要求14所述的系统，其特征在于，为传输调度的数据是实时数据。

22.如权利要求14所述的系统，其特征在于，为传输调度的数据是语音信息。

23.如权利要求14所述的系统，其特征在于，具有与所述传送时间间隔关联的时间和频率连续区的单音组与信道关联，以及所述单音被预分配给所述剩余用户并且根据对应信道永久地分配给所述活动用户。

24.如权利要求14所述的系统，其特征在于，单音组被关联，以及还包括根据所述单音组来实现用于调度的信令，从而减小信令开销。

25.如权利要求14所述的系统，其特征在于，预分配给剩余用户的单音的数量随每次重传尝试而增加。

26.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述多载波通信环境是正交频分复用(OFDM)通信环境，以及所述单音是OFDM单音。

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