CN1666447A - 自适应速率匹配方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在提供一组在特定传输信道上传输的多路复用业务的传输系统中的一种方法，所述特定传输信道形成单个合成传输信道并且具有对应于所需差错率的预定质量因数，所需差错率需要充分调整各个发射功率，该方法用于在通信期间平衡所述多路复用业务的当前各个发射功率以便满足多路复用业务的质量要求并同时限制干扰电平。该方法包括根据合成传输信道上的总发射功率来确定能够平衡多路复用业务的各个发送功率的速率匹配系数的步骤、使用所述确定速率匹配系数来发送的步骤和根据特定传输信道上的多路复用业务的测量差错率来适配所述速率匹配系数的步骤。

Description

自适应速率匹配方法

发明领域

本发明通常涉及数字传输系统。它尤其涉及一种在传输系统中优化资源的方法，该传输系统用于同时从相同的发射实体以总发射功率发射一组不同的多路复用业务，该业务具有要通过调整和平衡各个发射功率来满足的专门预定的差错率要求。

本发明特别适用于3G(第三代)无线和无线电移动系统，比如UMTS(通用移动电信系统)多业务系统。

发明背景

UMTS移动无线电系统允许在无线电接口上多路复用不同的同时业务，这些业务具有不同的服务质量(QoS)要求和比特率，举例来说比如话音、视频、电路交换数据和分组交换数据业务。移动物理层已经被设计成能支持这类业务的多样性并且提供所需的QoS。通过应用一种特定的调制和编码方案来获得此QoS。它可以根据误码率(BER)或块差错率(BLER)来测量。例如，语音或话音业务通常需要10^-3的BER，而视频业务则需要10^-6的BER。对于所考虑的每个业务，传输质量用接收时的BER或BLER来测量。这个BER或BLER与每比特能量和噪声谱密度的比值(E_b/N_o)联系紧密，并且对应于这个业务的个体发射功率的调整是一种影响此E_b/N_o比值的方法。在本发明的背景下，所有业务都在具有总发射功率的同一公共编码合成传输信道(CCTrCH)上被多路复用。CCTrCH的接收质量用接收时被定义为每码元的能量与噪声谱密度的比值的总质量因数来测量，所述总质量因数是所有各个单独的质量因数(E_b/N_o比值)的组合。因此，当多路复用两个或更多不同种类的业务时，调整总发射功率并在接收时获得一个对所有业务来说最佳的E_s/N_o就变成了困难的任务。另外，在接收时获得太高的E_s/N_o比值将浪费无线电资源，并且当无效率地浪费比如移动设备的发射实体的总发射功率以及增加干扰电平时可能使得小区更迅速地饱和。实际上在类似码分多址(CDMA)系统的受干扰支配的(interference-dominated)系统中，无线电资源与从给定发射实体接收的有用功率和噪声及干扰功率的总和之间的比值联系紧密。资源优化包括优化每个用户的资源份额和其在接收时的E_s/N_o比值。优化E_s/N_o比值从而优化总发射功率，需要借助于最佳化平衡相关的各个发射功率以及最佳化调整总功率从而再调整不同业务的各个E_b/N_o质量因数。在3GPP(第三代伙伴项目)的文件中描述了一个称为速率匹配过程的特定过程，所述文件指的是在编号3GPP技术规范25.212下的多路复用和信道编码(FDD)。一方面这意味着使得编码比特数据速率之和能和上行链路传输中的公共编码合成传输信道(CCTrCH)的数据速率相匹配，以及另一方面这意味着使得CCTrCH上的多路复用业务的各个发射功率能够平衡。基于速率匹配系数的不同技术形成了在所提到的3GPP技术规范25.212中描述的3GPP速率匹配参数确定算法的基础。例如在以编号EP1 047 219 A1和EP1 069 798 A1公开的欧洲专利申请中描述了这类技术。这些RM系数与在给定业务的发射期间将被重复或删截(punctured)的比特数有关。在所提到的3GPP技术规范25.212和在3GPP技术规范34.108中的用于用户设备一致性测试的公共测试环境中提出的算法中，作为半静态因数的RM值由UMTS地面无线电接入网络(UTRAN)来调整，其表示为RM并与所给定的业务相关(见例如在3GPP技术规范34.108中的无线电接口的典型配置)。实际上，这些参数不仅取决于服务类型，而且取决于包括它的当前数据速率和用于防止差错的编码方案的服务条件以及传输环境或噪声条件。在所提到的专利申请以及3GPP技术规范25.212和3GPP技术规范34.108中，半静态RM系数的值被预定并存储在一个表中，其不能应付实际的当前环境和移动设备的服务条件的变化性。

发明概述

本发明旨在提供一种用于可变速率和QoS有差别多业务传输系统的无线电资源优化方法。为此，本发明提供了一种用于把RM系数调整到移动条件并且用于相对于移动环境中的变化来更新这些系数的方法。

根据本发明提供了一种正如在开始段落中定义的方法，它包括根据对于给定业务在所述特定的预定差错率要求和所测量的当前差错率之间的差值的一个估计来平衡所述当前各个单独的发射功率的步骤。这通过根据它们的测量差错率来有选择地适配各个业务的发射功率使得传输系统能满足特定的预定差错率要求，以便尽可能地限制不利于资源管理的总发射功率的增加。

在一种用于以总发射功率同时发射一组不同的多路复用业务的传输系统中，(所述业务包括用于在具有取决于它们的当前各个发射功率的特定预定差错率要求的特定传输信道上传输块编码数据的预定大小的传输数据块)，还提供了一种资源优化的方法，它包括一个相对于所述传输数据块的预定大小来动态地平衡所述当前各个发射功率的步骤。实际上，传输数据块的大小显著地影响了块上的信道编码性能。块的大小越大，在这个块上的信道编码就越有效。因此，由大块引起的BER/BLER较低，并因而比由较小的块引起的BER/BLER好。为了最佳地平衡相对于在传输信道上传输的块的大小的发射功率，在本发明中考虑到了此种称作代码块大小编码增益的现象。这意味着最佳速率匹配参数(它们能够在每个传输信道上都平衡发射功率)可以相对于每个不同的传输格式组合来根据它们的不同传输块组大小而改变。

附图简述

本发明和可以选择性地用来有利地实现本发明的附加特点通过下文描述的附图而变得明显，并且将通过参考所述附图来阐明。

图1是一个说明本发明适用的传输系统的示例的概念框图，

图2是一个更加详细地说明图1中说明的传输系统的一部分的概念框图，

图3a和图3b是说明根据本发明优选实施例的方法的步骤的图，

图4是一个说明根据本发明的系统和方法的示例的图。

附图的详细描述

图1示出UMTS上行链路传输中的标准物理过程链，它包括传输信道处理和调制。为了简化的目的，在图1中只示出了两种多路复用业务：话音和数据业务。这两种业务由于它们的不同数据速率和服务质量(QoS)要求而在防止差错方案上不相同。实际上，QoS通过应用一个适当的编码方案而获得，它可以通过接收时的误码率(BER)或块差错率(BLER)来测量。例如，语音或话音业务需要10^-3的BER，而数据业务需要至少10^-6的BER。防止差错在物理层中被执行并且符合3GPP技术规范25.212。

话音和数据编码包括CRC附加、分别用于话音和数据业务的卷积和turbo编码、第一交织(亦称帧间交织)和速率匹配。话音和数据业务来自两个不同的单独传输信道或TrCH。话音编码块和数据编码块用来分别使用适当的编码方案分开地对话音和数据业务编码。然后，这两个单独的传输信道通过表示为MULT的多路复用和第二交织器单元被多路复用和交织以形成数据流的一个单流。表示为MOD的调制单元用来准备要在空中接口发送的多路复用流。扩展和加扰过程在图1上都没有表示。图1的右边部分示出在接收端的后续过程。它包括解调DEMOD、第二去交织和多路分用DEMUL以分别在话音解码VOICE DECOD和数据解码DATA DECOD之后恢复音频和数据业务。

如在所提到的3GPP技术规范25.212中描述的一样，图2更详细地示出了在物理层中使用的用于上行链路传输的数据处理和多路复用链。如在3GPP技术规范25.302中描述的由物理层提供的业务一样，在每个发射间隔(TTI)的开始，信息比特借助于传输块(MAC SDU)在每个TrCH上周期性地与层2交换。传输块上第一物理层操作包括添加帧校验序列，它将用于在信道解码之后在接收时检测传输块中的残余差错。图2上提及的块在正文中用括号中的简称来指示。在CRC附加(CRC)之后，传输块被连续地串联(CONC/SEG)以向信道编码器提供较大的代码块大小。接下来的操作是信道编码(CHN COD)。因为移动实现的复杂性，只保留了四个编码选项以提供目标BER或BLER：速率1/2或1/3卷积编码、速率1/3 turbo编码或不编码。每当传输串联单元大小的输出大于信道编码器的特定限制(对于卷积编码504比特和对于turbo编码5114比特)的时候，则就在信道编码之前执行分段成较小的同样大小的代码块。这种对代码块大小的限制的规定是根本的解码复杂性/性能折衷的结果。

然后，五个操作依次在传输子层中被实现，以便在周期性发生的10ms无线电帧中获得可用图表示的多个并发业务流的编码块。开始四个操作同时在每个单独的TrCH上执行：无线电帧大小均衡(EQUAL)、帧间交织(INTERLEAV)、无线电帧分段(FRAME SEG)和速率匹配(RATEMATCHING)。第五操作是在唯一的编码合成传输信道CCTrCH(TrCHMULTIPLEX)上的并行流的多路复用。

无线电帧大小均衡在信道编码之后被执行。这个操作包括稍微调整每个业务流的编码块大小、用伪比特填充以便确保代码块大小是用来发射无线电帧的数F_i的倍数(对应于TTI＝10、20、40或80ms的F_i＝1、2、4或8)。

帧间交织则包括连续地在一个F_i列块交织器的行中写入编码序列、执行列置换和连续地逐列读取结果比特表。被交织的块然后被连续地分段成F_i个同样大小的块，以用于在连续的无线电帧上逐个发射。在无线电帧分段之后，所有的物理层操作在无线电帧基础上被执行，连续地处理数据的每个输出块数据。

随后是速率匹配机制。它是一个双重过程，通过它，所有TrCH上的瞬时比特率的总量适配于使用重复或删截的WCDMA子层的离散在线比特率。每十毫秒所有TrCH匹配输出的速率则用连续串联来进行时分多路复用，以形成在一个单个的CCTrCH上以十毫秒发射的单个块。

然后，数据块被WCDMA子层(图2上没有表示)处理。在通常移动的上行链路编码合成流的比特率不超过960kbps(通常对应于众所周知的在物理层业务接口的384kbps业务速率)的情况下，CCTrCH被映射在单个物理信道上。如果更高比特率是必需的，则使用多码发射。因而在每个物理信道上将被发射的同样大小的物理数据块由连续的分段单元产生。

帧间交织然后在这些物理数据块的每一个上被执行，其目的是进一步在多路复用的TrCH上和在10ms时间窗中随机化传输误差。

物理层经由它的重配置可能性提供的灵活性通过根据每个TrCH上所需的传输质量来适当地设置配置而被驱动。所有的物理层操作都是完全由CRC大小、编码类型、发射时间间隔和速率匹配属性来参数化的。这些涉及质量的参数被收集在与TrCH相关的传输格式的半静态部分中。对于所有与TrCH相关的传输格式的这个部分都是相同的。半静态参数用来预配置物理层以用于在呼叫/会话建立的时候进行发射。

传输格式还包括动态部分：传输块大小和传输块组大小。传输块大小是传输块比特的大小。因为传输块组内部的所有传输块都具有同样的大小，所以传输块组大小只不过是传输块大小乘给定传输格式的传输块数。对于一个TrCH，实际上可以在TTI基础上改变的是动态部分，它在每个TTI开始的时候由MAC子层选择。每个TrCH的传输格式设置根据业务要求来建立，并且当建立呼叫/会话时就由网络发信号到移动装置。

移动装置同时在每个无线电帧中其n个TrCH中的每一个上使用一个特定的传输格式(半静态和动态部分)。这些传输格式构成传输格式组合(TFC)，其经由传输格式组合指示符(TFCI)位字段被发信号到基站。在接收时，基站执行反向物理层操作。只用定期了解TFCI值就足以在无线电帧基础上动态地配置接收机。

速率匹配担任着用于区别多路复用业务的传输质量的关键任务。下面的段落分析了UMTS FDD物理层的这个基本特征。WCDMA技术高度地依靠功率控制机构的效率以在提供的物理控制和数据信道上保证足够的质量水平，如在K.S.Gihousen等人的文章：“On the Capacity ofa Cellular CDMA System”中描述的一样，该文章发表在IEEEtransactions on Vehicular Technology，vol.40，no2，pages303-312，May1991上。为了功率控制实现的简单性、准确性和坚固性，单个的移动装置特定信号干扰比(SIR)目标和从而单个质量用户数据流(CCTrCH)被提供到UMTS上行链路中的每个移动装置。因此，所有的CCTrCH比特都以一个唯一的能量与频谱噪声密度(包括干扰)的E_s/N_o比值来接收，每个TrCH的区别质量目标将从其中获得。另外，在上行链路中，连续传输为了有效和线性功率放大器的操作以及电池寿命的节省而被使用。此外，功率脉动可以导致对近邻无线电装备甚至终端本身的可听到的干扰。使用了连续传输，从而CCTrCH比特率R_s将匹配由WCDMA子层提供的比特率。因为WCDMA技术和特别是正交可变的扩展因子代码的应用意味着选择的扩展因子的离散在线物理比特率功能的应用，如在F.Adachi等人的文章“Three-structured Generation ofOrthogonal Spreading Codes with Different Lengths for ForwardLink of DS-CDMA Mobile”中提到的一样，该文章发表在ElectronicLetters，vol.33，no1，pages 27-28，2 January 1997上，所以允许的CCTrCH比特率是离散的，此外，它在逐帧基础上是可变的，以适应可变比特率业务。因此物理层的上面部分将利用离散比特率R_s和由WCDMA接口经由CCTrCH提供的唯一的E_s/N_o。在每个TrCH上，使用一个适当的传输格式半静态部分(CRC大小、编码类型、交织深度和RM属性)而不管所传输的瞬时比特率，特定的BER或BLER 1将经由呼叫/会话过程将被到达并且保持。速率匹配是用来实现TrCH和CCTrCH之间必需的速率适配(通过重复或删截)的机制。通过作为一种调整每个TrCH所需的E_b/N_o来最小化移动发射功率要求的方法的不相等重复或删截，优良的QoS平衡同时被获得。

让我们用N_i，j表示当使用传输格式组合j时将在无线电帧中发射的TrCHi的比特数(在无线电帧分段之后)，ΔN_i，j表示在速率匹配过程中将被重复或删截的相应的比特数，(E_c/N_o)_i表示在解速率匹配之后在TrCHi解码器输入的每个编码比特的能量与噪声(包括干扰)谱密度的比值，以及N_data，j表示在将被用来在CCTrCH上传输TrCH数据流的无线电帧中的比特数。下列的(n+1)等式组从经由速率匹配过程写入用户比特能量守恒和求多路复用的信道比特的和来产生： $\frac{N_{i,j}+\mathrm{\Δ}{N}_{i,j}}{N_{i,j}}=\frac{{(E_c/N_0)}_i}{E_s/N_0}$ 对于所有i＝1...n                (1)和 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(N_{i,j}+\mathrm{\Δ}{N}_{i,j})=N_{\mathrm{data},j}---\left(2\right)$

这个(n+1)等式组等价于 $\frac{N_{i,j}+{\mathrm{\ΔN}}_{i,j}}{N_{i,j}}=\frac{N_{\mathrm{data},j}\×{(E_c/N_0)}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(N_{i,j}\×{(E_c/N_0)}_i)}$ 对于所有i＝1...n                (3)和 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(N_{i,j}\×{(E_c/N_0)}_i)=N_{\mathrm{data},j}\×E_s/N_0---\left(4\right)$

对于每个传输信道i引入一个表示其质量需求的速率匹配属性，RM_i＝α×(E_c/N_o)_i，其中α是与传输信道无关的实系数，上述的(n+1)等式组现在等价于 $\frac{N_{i,j}+\mathrm{\Δ}{N}_{i,j}}{N_{i,j}}=\frac{N_{\mathrm{data},j}\×R{M}_i}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(N_{i,j}\×R{M}_i)}$ 对于所有i＝1...n               (5)和 $\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(N_{i,j}\×{(E_c/N_0)}_i)=N_{\mathrm{data},j}\×E_s/N_0---\left(6\right)$

对于3GPP上行链路速率匹配过程中的每个无线电帧执行两个步骤。第一步骤是速率匹配参数确定算法，它是总体上的，并且完全由不同TrCH(即N_i，j/10ms)的瞬时比特率和与多路复用的任何其它TrCH比较的每个TrCH的相关质量要求来参数化。它包括确定传输TrCH数据流(或等价物N_data，j)所必需的瞬时物理比特率和在多路复用的TrCH中将被重复或删截的扩展比特的数量，即ΔN_i，j，对于所有i＝1...n。在第二步骤中，精确的重复或删截模式在无线电帧分段的比特输出块的每个TrCH上分开地执行。这个预定义模式是由在第一步骤中确定的编码类型和ΔN_i，j来完全参数化的。等式组(5)构成用于3GPP速率匹配参数确定算法(3GPP技术规范25.212，多路复用和信道编码)的基础。ΔN_i，j的值根据等式(5)被迭代地计算。为了易于发送信号的目的，RM_i值被选择为从1到256范围的整数值。舍入到下一个较小的整数还用来计算将被重复或删截的精确的比特数。这个过程保证当速率匹配参数确定算法被系统中任何两个不同的实体执行时正好得到同样的结果，避免了计算舍入的不精确性。

以下规则产生3GPP速率匹配参数确定算法的第一部分，它设置每个无线电帧中需要的扩展因子和物理数据信道数目。这些规则来源于由重复/删截的影响和链路级性能上的多码发射所产生的必需的折衷。实际上，N_data，j被动态地选择，以便：

1-它是处在网络允许的离散值当中(经由最小扩展因子的规格)和依从于移动装置的能力，

2-当这不需要多于一个的物理数据信道时，在所有TrCH上执行重复，

3-如果多于一个的物理数据信道需要在所有TrCH上执行重复，则为了最小化所需物理数据信道数的目的而允许删截，假如一个给定删截限制没有在任何TrCH上被绕过。

一旦已经选择了N_data，j，TrCH的比特率和BER/BLER要求(与E_b/N_o要求相关)就转化为离散CCTrCH比特率R_s(即N_data，j/10ms)并且如等式(6)所示的用于它的接收的最小E_s/N_o要求。等式(5)另外示出用于传输信道i的速率匹配比值明显地与它(E_c/N_o)_i的要求成比例并且由一个范围(term)归一化，它确保在速率匹配之后要将多路复用的数据的总量等于离散值N_data，j。在这种意义上讲，速率匹配可以解释为一个半静态操作(它确保每个TrCH的相对质量在传输半静态参数和动态操作的有效期间被保持)，以及一个动态操作(它把数据总量换算到用于在无线电帧周期的每个TFC j的离散值N_data，j)。

TrCH之间的QoS平衡被与多路复用的任何其它TrCH k相比较的每个TrCH i的相对质量要求完全地参数化，即从(E_c/N_o)_i/(E_c/N_o)_k处获得的RM_i/RM_k参数比。然而，必须知道每个传输信道的(E_c/N_o)_i要求以便来求得等式(3)和(4)的解，即用于CCTrCH接收的确切的ΔN_i，j值和必需的E_s/N_o值。在上述计算中，每个(E_c/N_o)_i要求值取决于在每个传输信道和环境(无线电信道、移动装置速度、...)上的总信道编码。移动装置发射功率的最小化需要适当设置RM_i值。这将接着在下面讨论。每当在无线电帧中将被发射的数据量改变的时候，即每当TFC改变出现的时候，在每个传输信道上将被重复或删截的比特数的确定由移动装置物理层动态地执行。3GPP速率匹配算法被指定，以便重复/删截的数量和速率匹配模式可以容易地在只知道所使用的TFC的每个无线电帧(10ms)处被接收实体反演并采用，因为全部过程在物理层中执行。

现在将详细讨论本发明。在整个移动通信期间或对于每个移动装置的情况，由UMTS地面无线电接入网络(UTRAN)确定的RM系数肯定不是最佳的。如同已经提到的，根据本发明所预期的是，速率匹配过程可以有利地考虑要在其中执行传输的无线电信道(包括移动环境和速度...)，以及还有业务流可变数据速率和相关的代码块大小增益可能性，其目的在于优化无线电资源。这就是为什么基于自适应速率匹配提出两个发明目的原因。

本发明的第一目的是一种RM适配环路方法。这种方法被设计成能朝着最佳RM参数值的方向收敛，以确保当考虑到TrCH之间的功率平衡时，对于任何TrCH来说质量指标(BER或BLER值)被获得而不超过太多，从而优化系统容量。

本发明的第二目的是一种RM参数细粒度调整方法。这种方法被设计成能考虑业务流可变数据速率和相关的代码块大小增益可能性。这种方法引入动态RM参数，其可以在用于每个传输格式(TF)的每个无线电传输时间间隔(TTI)被应用在每个发射器的每个传输信道(TrCH)上，以代替在3GPP技术规范25.302和25.212中描述的半静态RM参数。这允许支持在无线电帧中传输的每个数据块电平处工作的无线电接口上很有效的分组模式，获得与使用半静态速率匹配参数的现有标准方法相比较的资源增益。

这两种方法可以有利地结合来产生一种强大的ARM方法，所述ARM方法带来甚至更好的无线资源优化，这将在后面进行阐明。

本发明的第一目的在下文中进行描述。一种用于半静态RM参数分配的简化方法它没有在3GPP UMTS标准中描述但与它们是一致的，这种方法可以包括从性能曲线BER＝f(E_b/N_o)或BLER＝h(E_b/N_o)(E_b/N_o＝在解码器输入处每信息比特能量与包括干扰的噪声谱密度的比值)来确定半静态RM参数值，用于一个假定已知的环境并只考虑信道编码效果，即忽略速率匹配代数增益。在下面提出并描述了一种更有效的方法。

本发明的第一目的将经由自适应过程确保每个单独的传输信道(TrCH)所需的BER/BLER值被迅速地获得并且不被超出太多从而降低系统容量。环境条件使得知道确切的性能曲线和直接确定最佳的RM参数变得困难。因此，本发明提供一种RM适配环路算法，其迅速地朝着最佳RM参数值的方向收敛以确保所有TrCH和TFC的质量指标(BER或BLER值)被获得而不超出太多，从而优化系统容量。根据本发明，最佳的RM参数将是那些允许符合具有对于给定TFC的最低可能的总发射功率的BER/BLER指标的参数。

下述的所提出的RM适配环路方法可以应用在当前用户设备-UTRAN(UE-UTRAN)的操作中。这种方法由速率匹配参数优化环路算法支持，并且用来确定最佳RM参数值以获得每个TrCH上的BER或BLER值。

对于每个无线电环境，信道编码性能使BER或BLER与根据E_c/N_o(在解速率匹配之后在信道解码器输入处接收时的每个码元能量与包括干扰的噪声谱密度的比值)或E_b/N_o(在信道解码之后在接收时每信息比特能量与噪声谱密度的比值)的每个业务的个体传输质量要求相关。

图4大致说明了根据本发明的用于适配RM系数的方案示例。除了UMTS标准闭合功率控制环路(内部和外部)之外，速率匹配适配环路被添加到UTRAN和用户设备(UE)之间。在下行链路(DL)发射中，RM参数被UTRAN作为信号发送到移动装置。然后，物理层把它们应用在用于上行链路(UL)发射的速率匹配中。最后，UTRAN可以计算不同的业务BER或BLER。如果这些差错没有满足所需的QoS，则UTRAN可以改变RM值以便达到需要的BER。在接收时，UTRAN继续执行BER测量并按需来修改RM值。这个过程一直持续到达到正确的BER为止。

速率匹配参数优化环路本身的两个实施例参考图3和4被提出。图3a和图3b说明在第一和优选实施例中进行在当前UE-UTRAN操作的单个环路中RM参数的适配的算法的执行。尽管本发明特别致力于上行链路传输，其中用户设备朝着基站发射，但是它也可以应用于下行链路传输，在那里类似的接收质量问题可能出现。在上行链路传输期间，用户设备被认为是发射实体而UTRAN是接收实体。在下行链路传输期间则是相反的。BER/BLER在此用来表示TrCH的质量要求。

-步骤1：在每个TrCH的接收端上，从预期的性能曲线(参见图3a)估计E_c/N_o要求，计算初始的RM值(RM＝α×E_c/N_o；α是对于所有TrCH都相同的实系数)并把这些值作为信号发送到发射实体。

-步骤2：在发射端上，使用被最后作为信号发送的RM值来发射。在发射期间，在接收端测量每个TrCH上实际的BER/BLER性能和对应的E_s/N_o，并且导出TrCH当前性能曲线(参见图3b)的更佳估计值。

-步骤3：在每个TrCH的接收端上，从步骤2导出它的中间E_s/N_o要求估计值和经由当前性能曲线导出用于期望的BER/BLER的对应E_c/N_o要求。中间E_s/N_o要求估计值是一个这样的E_s/N_o值：如果它的RM值没有被修改，则其对于TrCH来符合它的质量要求而言是所需的。

-步骤4(接收端)：如果对于任何两个TrCH的中间E_s/N_o要求估计值不相同，则基于在步骤3中对于所有TrCH计算的E_c/N_o要求来直接调整RM值(RM＝α×E_c/N_o，α是对于所有TrCH都相同的实系数)，把这些RM值作为信号发送到发射实体，并且根据公式(4)使用UMTS标准外部功率控制环路来调整E_s/N_o指标。转到步骤2。

-步骤5(接收端)：如果(最通常情况)所有TrCH都具有很接近在CCTrCH上以公共E_s/N_o的指标的BER/BLER，则存储最佳的RM值并且回到步骤2。

图3a说明了对于其中一个多路复用的TrCH的算法的初始化步骤(步骤1)的执行。图3b说明了对其中一个多路复用的TrCH的算法步骤2和3的执行。应当注意，RM适配环路算法被期望用来执行单个环路中的RM参数适配。

很有兴趣地注意到，给定环境中的性能曲线能够在BER范围中由一条具有固定斜率的直线来近似，而无论使用多大重复或删截量，它都不超过一个数量级。因此在真实的UE-UTRAN条件中(其中在TrCH上的实时质量估计值只提供性能曲线的一个点)，线性插值可以在优化环路算法的步骤2被使用以在步骤3导出以所需BER的E_c/N_o比值。

在信道变化的情况下对于步骤2，当前的性能曲线可以借助于补充测量(例如移动装置速度等)和在每个发射时间间隔(TTI)用于更好的信道质量预测的复杂估计技术而计算。利用精确的性能曲线估计值，RM适配环路的收敛可以在一个周期中达到。

RM适配环路算法可以用在一个模拟平台上以便很细致地调整在给定信道条件中业务多路复用的RM系数，从而补偿速率匹配过程对性能的影响并执行更精确的QoS平衡。模拟算法的一个示例如下。

-步骤1：对于每个TrCH，计算对应于估计E_c/N_o的初始RM值，性能上的速率匹配影响还没有被考虑。

-步骤2：执行具有考虑到的速率匹配过程的模拟。

-步骤3：对于每个TrCH，推导出E_c/N_o要求和CCTrCH上的对应E_s/N_o。

-步骤4：如果需要，则E_s/N_o对于任何两个TrCH来说可以有很大的不同，基于步骤3的E_c/N_o要求来改进RM值。

-步骤5：如果所有的TrCH都具有很接近在CCTrCH上以公共E_s/N_o为指标的BER或BLER，则存储最佳的RM值并且离开环路。

-步骤6：转到步骤2。

图4说明了一个上行链路传输，其中用户设备UE是发射实体而UTRAN是接收实体。在本发明第一目的的第二实施例中，描述在UTRAN端执行并与功率控制环路相结合的不同步骤的算法在下面进行了描述。

步骤1：发信号发射。关于移动装置速度和环境，UTRAN向移动装置建议RM值。

步骤2：上行链路发射。移动装置使用由UTRAN建议的RM值来发射。

步骤3：检查级或自适应级。UTRAN校验每个业务(TrCH)的误码率/块差错率并且给出决策：

-如果所有业务的发射都满足要求，则保持RM值，并且实现总发射功率的适配，假定已知的UMTS标准功率控制环路对E_s/N_o指标起作用。

-如果n个业务的发射不满足要求，则RM值仍然保持不变并且总发射功率被适配，假定已知的UMTS标准功率控制环路对E_s/N_o指标起作用。

-如果在1和(n-1)之间的任意数量的业务发射不满足要求，则RM参数将被改善以保持相同的E_s/N_o。这可以在数学上写作：

●QoS划分：

${\left\{\frac{E_c}{N_0}\right\}}_{i\∈n}={\left\{\frac{E_c}{N_0}\right\}}_{k\∈K}\∪{\left\{\frac{E_c}{N_0}\right\}}_{i\∈L}---\left(7\right)$

其中n是业务总数，K是可接受的业务以及L是不可接受的业务。

●增量

对于^∈    所有1  L

●把

以满意的递增顺序安置并且替换

${\left\{\frac{E_c}{N_0}\right\}}_K\←\frac{1}{N_K}\{N_{\mathrm{data}}\frac{E_s}{N_0}-\underset{k=1}{\overset{K-1}{\mathrm{\Σ}}}{N}_K{\left[\frac{E_c}{N_0}\right]}_k{-\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{N}_l\left[\frac{E_c}{N_0}\right]}_k\}---\left(9\right)$

步骤4：转到步骤2

本发明的第二目的现在将详细描述。它包括下面描述的方法，当根据TFC选择来动态地最小化资源耗费时，该方法执行TFC间(根据UMTS标准的传输格式组合)的质量平衡。所提出的方法称作RM参数细粒度调整方法。不同的多路复用业务包括预定大小的用于在特定的传输信道(TrCH)上传输块编码数据的传输数据块。这种细粒度资源优化的方法包括一个相对于传输数据块的预定大小来平衡所述当前各个发射功率的步骤。本发明的第一目的涉及自适应速率匹配环路，后面将更清楚地描述的本发明的第二目的允许在TFC选择时期按照预定义规则来即时设置更接近最优值的动态RM参数值。

根据优选实施例，平衡当前的各个单独发射功率的步骤包括一个估计与传输数据块相关的代码块大小编码增益以便导出各个发射功率的步骤，所述各个发射功率匹配所述特定的预定差错率要求。与上述RM适配环路(本发明第一目的)相结合(或不结合)，这种方法提供了具有不同代码块大小的可变速率流的有效支持。

在当前的3GPP规范中，RM系数是半静态参数。这意味着无论使用什么TFC，对于在用户设备中使用的每个TrCH都只存在一个值。提出了一个RM系数的更好的使用方式，它在具有区别QoS的可变速率多业务流的环境中具有更好的和有利的方法，在每个TrCH(并从而在总容量上)的E_b/N_o要求上具有相当大的增益。这通过对每个TFC执行最佳RM参数调整来实现。

这种调整方法考虑到以下内容。在给定无线电环境中并且考虑到在给定多路复用的传输信道上固定速率流的几个情况，对于在给定TFCS中的每个TFC的最佳RM值不同于对于其它的TFC。这应归于传输格式(TF)的动态部分对性能的影响。特别地，当turbo编码用于TrCH时，编码块的大小将影响综合性能。因此当编码块大小增加时，E_b/N_o的要求就较不严格。每个TFC的最佳调整因此将需要每个TrCH和每个TFC都使用一个RM系数。同样的说明还适用于卷积码，尽管卷积编码代码块大小的变化动态在UMTS标准的当前版本中是较小的(当使用卷积码时最大的代码块大小是504以及当使用turbo编码时是5114)。

一个更佳的解决方案将需要每个TrCH和每个TFC都使用一个特定的RM参数，即RM参数将变成比如现有的传输块大小和传输块组大小的传输格式动态部分的一部分。提出了用于调整RM参数的两个解决方案。第一解决方案包括每当需要时就通过根据优化环路的呼叫/会话过程来调整RM参数以及接着把这些RM参数作为信号发送到发射实体，其中所述优化环路如同在本发明第一目的中描述的优化环路一样并基于由UTRAN执行的连续质量测量。这个解决方案导致计算和发信号成本的上涨。第二解决方案和优选的细粒度调整方法能够使得发信号成本减少。它还被称作“预定义规则”的方法，其有利地在发射和接收端之间分布并且意味着大多数动态RM参数的本地直接计算和两个实体之间发信号的减少。

在很接近E_b/N_o要求的TFCS中的TFC被分组。在每组中，TFC能用作关于RM参数的参考，该参考潜在地相应于与如在3GPP技术规范25.214的物理层过程(FDD)中描述的与β_d/β_c增益因子调整相关的参考TFC。该组中其它的TFC的RM参数可以在考虑到代码块大小和相关增益的发射端中在内部被计算。单个和明确的规则然后应用在发射端和接收端上以设置组中每个TFC的RM参数，这参考了每当参考TFC的RM参数被修改时RM参数被作为信号发送的一个(多个)参考TFC。提出的这个解决方案减少了UTRAN和UE之间所需要的发信号量并且便利了RM参数调整。TFC组大小的明智选择将设置必需的发信号量和本方法的准确度。使用这个替代解决方案，RM参数变成动态参数但不必被作为信号发送。这个方法的进一步的优点将允许自适应RM参数由UTRAN基于所有传输信道上执行的测量来不断地调整，而无论使用什么TFC。此外，相对于一个参考TFC来换算所有TFC的RM参数确保无论使用什么TFC都在每个TrCH上保持一个足够和恒定的质量水平。在TrCH上接收时的质量测量则不取决于所使用的TFC。一个足够的RM调整时间窗将是可使用的，并且UTRAN将恰好需要修改参考TFC的RM参数以调整所有TrCH上的质量并用于TFCS的所有TFC。提出的这个解决方案减少了UTRAN和UE之间的所需的发信号量并且便利了RM参数调整。将会理解，任何TFC都可以用作一个参考，只要发射和接收实体已经事先达成一致(例如通过连同RM适配值一起发信号)。参考TFC可以在呼叫/会话的过程中改变。例如，把在一个组中最常使用的TFC设置成一个参考是一个有利的解决方案。在会话过程中，UE将适配所有RM_ij参数(RM_ij表示当使用TFC j时对应于TrCHi的动态RM参数)，以便在具有合适的规则的RM_ij参数之间保持足够的比值从而来保持传输质量。RM_ij之间的比值由UTRAN根据以给定BER的预期的大小增益来预先计算并且在会话开始被作为信号发送。

直接导出连同动态TFC选择的动态RM参数值的这个合适的规则现在进行阐明。按照参考TFC的RM参数的UTRAN适配，属于同样组的任何其它TFC的RM参数将被适配，以便使它的RM参数和参考TFC的RM参数之间的比值被保持。通过使用这种方法而无论该组中的TFC如何，TrCH之间的新的相对QoS平衡用同样的方法被完成。RM参数的初始TFC间换算(允许受益于大小编码增益)被保存。

例如，让我们考虑两个TrCH被多路复用的情况。这将说明用于相同组的两个TFC的规则的使用。TFC1被认为是该组中的参考TFC。与每个TrCH相关并被用于每个TFC的RM_ij参数在适配之前如下：

	TrCH0	TrCH1
			TFC0	RM00	RM10
TFC1(参考)	RM01	RM11

与每个TrCH相关并被用于每个TFC的RM_ij参数在适配和应用规则之后如下：

	TrCH0	TrCH1
			TFC0	RM00’	RM10’
TFC1(参考)	RM01’	RM11’

RM₀₁’和RM₁₁’被认为是使用如本发明第一目的描述的最优化方法或任何其它的RM参数适配环路来调整的。按照这个参考TFC的RM参数适配，属于相同组的TFC0的RM参数被适配，以便它的RM参数和参考TFC的RM参数之间的比值被保持。因此，不需要发信号，RM₀₀’和RM₁₀’在发射和接收端用下列公式在本地进行计算：

和

其中 指的是舍入到最接近的较小整数。

结果，无论该组中使用什么TFC，TrCH之间新的相对的QoS平衡都用同样的方法被完成。RM参数的初始TFC间的换算(允许受益于大小编码增益)如以下比值所说明的那样被保存：

$\frac{\frac{{{\mathrm{RM}}_{10}}^{\′}}{R{M_{00}}^{\′}}}{\frac{{\mathrm{RM}}_{10}}{{\mathrm{RM}}_{00}}}\≈\frac{\frac{{{\mathrm{RM}}_{11}}^{\′}}{{{\mathrm{RM}}_{01}}^{\′}}}{\frac{{\mathrm{RM}}_{11}}{{\mathrm{RM}}_{01}}}$

以上作为本发明第一和第二目的描述的两种方法可以有利地结合来产生一种强大的ARM方法，它带来了甚至更好的无线电资源优化，现在将就此做出阐明。

一部分(也可能全部)所建议的动态RM参数可以预先计算或在网络的智能部分中实时计算(基于在重要的环境发展时间常数的测量和业务流要求)以便作为信号发送到发射端。这是本发明第一目的的一部分。在遵循预定义规则的TFC选择时期，其余部分可以直接从作为信号发送的RM信息连同动态传输格式组合(TFC)选择一起被导出，这在本发明第二目的中进行了描述。这个在接收和发射端之间预先商定的预定义规则允许发射端在具体考虑到信道编码类型和代码块大小的情况下来动态地选择RM参数。这允许即时紧密接近当前的最佳QoS平衡。

这种方法增强了传输的半静态方法，即传输信道上的传输质量一直保持到无线电环境条件进化或小区负载导致修改传输格式的半静态参数或重新配置无线电层为止。仍然使用下列这些当前定义的半静态参数：信道编码类型、发射时间间隔和CRC长度，但是也引入了对RM参数的修改和精确使用(半静态发信号但是动态RM参数调整)并且允许朝着最佳资源共享的方向更快速的收敛。

尽管TFC改变，但这个方法与外环路功率控制操作(每个传输信道上的传输质量测量和快速内环路SIR指标调整)是一致的。本发明通常应用到任何业务多路复用，并且当和有关的TFCS经营策略一起使用时允许最大化小区容量。

本发明的第一目的涉及自适应速率匹配环路，而本发明第二目的允许在TFC选择时期遵循预定义规则来即时设置更接近最优值的动态RM参数值。通过跟踪不同TrCH的确切传输质量指标(BER/BLER)而不是只跟踪将导致资源浪费的最严格的TrCH的质量指标，由适配环路建议的被作为信号发送的RM参数值允许保持最佳资源耗费和发展中的无线环境条件的质量平衡。这种RM参数适配可用外环路跟踪内环路SIR指标来被共同地和及时地获得，其中考虑到粗粒度信息率和多路复用的从属模式的总编码效果。在更精细的TFC选择时间标度上，通过考虑编码性能上变化率和块大小的影响，实时动态RM参数调整将允许在质量平衡中的细粒度资源增益和更精细的调整。

由UTRAN执行以适配RM参数的质量测量将在以下的条件下被获得：

-在TrCH基础上和每组与相同参考TFC有关的TFC上，无论在该组中使用什么TFC，为的是达到TrCH之间相对的QoS平衡(通过对参考TFC的RM参数适配)的目的，

-每个TrCH和每个TFC，为的是达到根据代码块大小编码增益对每个TrCH的RM参数之间的比值的适配的目的。

应当注意，本发明对现有的闭环功率控制和增益因子调整的3GPP方法完全向后兼容并且是对它的补充，该方法被定义于标准3GPP技术规范25.214物理层方法(FDD)中。由3GPP当前定义的相同参考TFC可以被有利地再使用以便实现本发明。使用动态RM参数的增益因子调整允许随着动态TFC选择在CCTrCH上调整E_s/N_o。

以上附图和其描述是说明而不是限制本发明。处在附加的权利要求范围内的大量替换显然是存在的。在这点上，做出下列结尾的说明。借助于硬件或软件项或其结合，存在大量方法来实现这些功能。在这点上，这些附图是示意性的，每个附图只表示本发明的一个可能的实施例。因此，尽管一个附图示出了作为不同块的不同功能，但是这决不排除单项硬件或软件实现若干功能。它也不排除硬件或软件项的组合或两者一起实现一个功能。

权利要求中的任何参考标记将不会被解释为限制权利要求。动词“包括”的使用和它的结合并不排除不同于权利要求中所列出那些的元件或步骤的存在。元件或步骤前的冠词“一个”或“一”的使用不排除多个这类元件或步骤的存在。

Claims (10)

1.在一个用于以对应于接收时的总质量因数的总发射功率同时发射一组不同的多路复用业务的传输系统中的一种资源优化的方法，所述多路复用业务具有匹配于用充分调整的当前各个单独的发射功率可取得的各个质量因数的特定的预定差错率要求，所述方法包括：对于一个给定的业务，根据该特定的预定差错率要求和测量出的当前差错率之间差值的估计值来平衡所述当前各个单独的发射功率的步骤。

2.如权利要求1要求的方法，其中所述平衡当前各个单独的发射功率的步骤包括动态地适配与该业务相关的速率匹配参数，这些参数与在所述业务发射期间将被重复或删截的比特数有关。

3.如权利要求2要求的方法，其中传输系统包括至少一个发射实体和一个接收实体，它们可以经由所述不同多路复用业务组来通信，接收端上的方法包括：

-确定步骤，用于从参考值中确定匹配于对应的特定预定的差错率要求的各个单独的质量因数的估计值，以便导出初始速率匹配参数和把所述初始速率匹配参数发射到发射实体，

-测量步骤，用于测量给定业务的当前差错率和对应的总质量因数，以便导出所述参考值的外推更新值，

-导出步骤，用于从所述更新值导出中间总质量因数估计值和对应的所需各个单独质量因数，所述各个单独质量因数匹配于所述给定业务的特定预定的差错率要求，

-适配步骤，如果对于任何两个业务的所述中间总质量因数估计值不相同，则基于由先前步骤导出的所需的各个单独质量因数来适配速率匹配参数，

-最后的存储步骤，如果当前的差错率满足用于公共中间总质量因数估计值的所述特定预定差错率要求，则存储当前的速率匹配参数，

-环回步骤，用于环回到所述测量当前差错率和对应的总质量因数的步骤。

4.在用于以总发射功率同时发射一组不同的多路复用业务的传输系统中的一种资源优化的方法，所述多路复用业务包括一组预定不同大小的用于在特定传输信道上传输块编码数据的传输数据块，所述特定传输信道具有与质量因数相关的特定预定的差错率要求，这需要充分调整当前各个单独的发射功率，所述方法包括根据所述传输数据块的预定大小来平衡所述当前各个单独的发射功率的步骤。

5.如权利要求4要求的方法，其中所述平衡当前各个发射功率的步骤包括以代码块大小变化率来动态地适配与业务相关的匹配参数，这些参数与在所述业务发射期间将被重复或删截的比特数有关。

6.如权利要求5要求的方法，其中所述以代码块大小变化率来动态地适配与业务有关的匹配参数的步骤包括用于确定传输数据块组内的各个群的预备步骤，相同群包括与质量因数有关的传输数据块，其只可以在预定义范围内有所不同，以及还包括根据对应于该群的相关质量因数的预定义规则来计算速率匹配参数的步骤。

7.如权利要求4要求的方法，其中所述平衡所述当前各个发射功率的步骤包括用于估计与传输数据块相关的代码块大小编码增益以便导出匹配于所述特定预定差错率要求的各个单独的质量因数的步骤。

8.一个用于以总发射功率同时发射一组不同的多路复用业务的包括发射实体和接收实体的传输系统，所述多路复用业务具有匹配于用充分调整的当前各个单独的发射功率可取得的各个质量因数的特定预定的差错率要求，该传输系统包括资源优化装置，该资源优化装置包括对于一个给定业务根据所述特定预定差错率要求和测量出的当前差错率之间差值的估计值来平衡所述当前各个单独的发射功率的装置。

9.在一个用于以总发射功率同时发射一组不同的多路复用业务的包括发射实体和接收实体的传输系统中，所述多路复用业务具有匹配于用充分调整的当前各个单独的发射功率可取得的各个质量因数的特定预定的差错率要求，该接收实体包括资源优化装置，后者包括对于所给定业务根据所述特定预定差错率要求和测量出的当前差错率之间差值的估计值来平衡所述当前各个发射功率的装置。

10.一个用于计算一组指令的接收机的计算机程序产品，其当被装入该接收机时使接收机执行如权利要求1或4要求的方法。

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