CN1157889C - 数字通信系统中用于选择调制与信道编码方案组合的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

支持多个调制与信道编码方案的通信系统通过测量诸如C/I比的链路质量参数来选择最佳RF链路。根据所测量的链路质量参数通过计算这些参数的平均值与方差来表示所有可利用的RF链路的特性。根据RF链路的特性，估算用户质量值，诸如用户数据通过量与语音质量值。此通信系统选择提供最佳用户质量值的RF链路。

Description

数字通信系统中用于选择调制 与信道编码方案组合的方法及系统
本发明一般涉及通信系统领域，更具体地涉及支持多个调制与信道编码方案的数字通信系统。
在无线数字通信系统中，标准化的空中接口规定包括调制方案、信道编码方案、脉冲串格式、通信协议、码元速率等的大多数系统参数。例如，欧洲电信标准局(ETSI)已规定全球移动通信系统(GSM)标准，此标准使用时分多址(TDMA)来以271ks/s的码元速率在使用高斯最小移频键控(GMSK)调制方案的射频(RF)物理信道或链路上传送控制、话音与数据信息。在美国，电信工业协会已公布许多临时标准，诸如IS-54与IS-136，这些标准定义各种版本的数字高级移动电话业务(D-AMPS)、使用差分QPSK(DQPSK)调制方案来在RF链路上传送数据的TDMA系统。
数字通信系统使用各种线性与非线性调制方案来以脉冲串形式传送话音或数据信息。这些调制方案包括GMSK、四相移相键控(QPSK)、正交振幅调制(QAM)等。GMSK调制方案是具有支持特定的用户比特率的码元速率的非线性低电平调制(LLM)方案。为了增加用户比特率，可使用高电平调制(HLM)方案。诸如QAM方案的线性调制方案可以具有不同的调制电平。例如，16QAM方案用于表示4比特数据的16种变化。另一方面，QPSK调制方案用于表示2比特数据的4种变化。
除了不同的调制方案之外，数字通信系统能支持用于增加通信可靠性的各种信道编码方案。例如，是用于提供分组数据业务的GSM扩展的通用分组无线电业务(GPRS)支持4个信道编码方案。卷积半速率编码方案(即CS1编码方案)是GPRS的“母”信道编码方案。收缩CS1方案以获得近似2/3速率与3/4速率编码方案，即CS2与CS3编码方案。GPRS也支持称为CS4编码方案的未编码方案。
一般地，信道编码方案编码与交错脉冲串或脉冲串序列的数据比特，以阻止其在恶化的RF链路情况下(例如在RF链路外露以致衰落时)的丢失。用于数据比特的信道编码的编码比特数量对应于检错准确度，更高数量的编码比特提供更高的检错准确度。然而，对于给定的总比特率，由于编码比特减少了能在脉冲串中发射的用户数据比特的数量，所以高数量的编码比特减少了用户比特率。
通信信道一般顺序引入差错。为了提高编码效率，在发射之前交错已编码的比特。交错的目的是将差错分布到几个码字上。在所接收的数据比特差错的顺序是不相关时，使用术语理想交错。接收机上接收的数据比特越不相关，就越容易恢复丢失的数据比特。另一方面，如果交错不起作用，在恶化的RF链路情况下可能丢失大部分或码组的发射数据比特。结果，使纠错算法可能不能恢复丢失的数据。
TDMA系统将可利用的频带细分为一个或几个RF信道。这些RF信道分成对应于TDMA帧中时隙的许多物理信道。将逻辑信道映射到一个或多个其中规定调制与信道编码方案的物理信道上。RF链路包括支持逻辑信道的一个或多个物理信道。在这些系统中，移动站通过在上行链路与下行链路RF信道上发射与接收数字信息脉冲串来与多个分散的基站通信。
当今使用的移动站的日益增长的数量产生蜂窝电信系统内更多话音与数据信道的需求。结果，基站变得间隔更靠近了，而相邻或靠近的小区中操作在同一频率上的移动站之间的干扰增加。虽然数字技术从给定的频谱中获得更多有用的信道，但仍需要减少干扰，或更具体地说需要增加载波信号强度与干扰的比(即，载波干扰(C/I)比)。能处理较低C/I比的RF链路认为比只能处理较高C/I比的RF链路更坚固。
根据调制与信道编码方案，随着链路质量降低服务等级更迅速恶化。换而言之，更坚固的RF链路的数据通过量或服务等级比较不坚固的RF链路更缓慢地恶化。较高电平调制方案比较低电平调制方案更易受链路质量恶化的影响。如果使用HLM方案，数据通过量随着链路质量的下降而非常迅速地降低。另一方面，如果使用LLM方案，数据通过量与服务等级在相同的干扰条件下不迅速地恶化。
因此，根据信道条件使用提供动态改变调制方案、信道编码和/或所使用的时隙数量的能力的链路的自适应方法来相对链路质量平衡用户比特率。一般地，这些方法动态地改变系统的信道编码、调制与可分配的时隙数量的组合，以便在宽范围的C/I条件上获得最佳性能。
下一代蜂窝系统的一条发展路径是利用高电平调制(HLM)(例如，16QAM调制方案)来提供与现有标准相比增加的用户比特率。这些蜂窝系统包括具有GPRS扩展的增强的GSM系统、增强的D-AMPS系统、国际移动电信2000(IMT-2000)等。诸如16QAM调制方案的高电平线性调制比起低电平调制(LLM)方案的例如GMSK具有更有效使用频谱的潜力。因为对于可接受性能较高电平调制方案要求更高的最小C/I比，所以其在系统中的可利用性限制为能保持更坚固链路的系统的某些覆盖区域或网孔的某些部分。
为了提供不同的通信业务，要求相应的最小用户比特率。在话音和/或数据业务中，用户比特率对应于话音质量和/或数据通过量，而较高的用户比特率产生更好的话音质量和/或更高的数据通过量。利用语音编码、信道编码、调制方案与对于TDMA系统来说的每个呼叫的可分配时隙数量的技术的选择组合来确定总的用户比特率。
数据业务包括透明业务与非透明业务。具有最小链路质量要求的透明业务提供目标用户比特率。提供透明通信业务的系统改变总比特率，以便利用所要求的质量保持固定的用户比特率。相反地，在非透明业务中，例如GPRS，用户比特率可以变化，这是因为重新发送错误接收的数据比特。与非透明业务不同，透明业务不重新发送错误接收的数据比特。因此，透明业务具有固定的点到点传输延迟，而非透明业务具有非固定的点到点传输延迟。
通信系统可以利用支持不同的信道编码、语音编码和/或调制方案组合的许多RF链路提供数据业务。例如，此系统可以利用分别提供音频与视频信号的两条或多条单独的RF链路提供多媒体业务。在这种情况下，两条RF链路之一可以使用HLM方案，而另一条链路可以使用LLM方案。为了在TDMA系统中提供固定的用户比特率，较低电平调制方案比较高电平调制方案可以使用更高的时隙数量。
而且，数字通信系统也必须根据链路质量选择合适的信道编码与调制方案的组合。例如，对于高质量链路，较高电平调制或较少信道编码导致可以有益地由不同的通信业务使用的较高的用户比特率。例如，在非透明数据业务中，用户数据通过量增加。对于语音业务，增加的用户比特率可用于部署具有较高质量的可选语音编码器。因此，支持多个调制与信道编码方案的系统应提供充分的灵活性来选择调制与信道编码方案的最佳组合。
用于选择调制与信道编码的最佳组合的常规方法假定在给定时间完全知道链路质量参数。通常，这些方法通过在预定时间上测量一个或多个接收信号强度(RSS)或误码率(BER)等来确定链路质量参数。利用这些瞬时测量，这些方法也假定完全知道调制与信道编码方案的所有组合的作为链路质量参数函数的用户质量。
由于这些参数不断变化，所以链路质量参数的平均测量未给出用户质量的精确表示，尤其是在选择具有调制与信道编码方案的不同组合之后。一种方法动态改变TDMA系统的用户比特率，以便在大范围的信道条件上获得最佳话音质量。此系统通过进行RF链路的C/I比的瞬时测量来连续监视链路质量。此系统动态改变其调制与信道编码方案组合和可分配的时隙数量，相对测量条件优化话音质量。另外，此系统确定费用函数，以导出使用具有不同调制与编码方案的RF链路的费用来改善话音质量。
然而，用户质量随着链路质量参数的变化而显著变化。图1表示二个调制方案(即QPSK与16QAM方案)的链路性能，这表示三种信道条件：加性白高斯噪声(AWGN)信道条件、快速瑞利衰落信道条件与慢速瑞利衰落信道条件。在图1中，根据BER表示链路性能。对于给定的C/I比，由于缺乏衰落垂度，所以AWGN信道提供最佳性能。在衰落变化迅速以致有效利用交错的快速瑞利衰落信道中，链路性能与AWGN信道相比恶化了。在衰落变化缓慢以致交错不起作用的慢速瑞利衰落信道中，获得最差链路性能。常规方法使用平均C/I比来确定信道条件。然而，如图1所示，在链路性能完全不相同时，不同信道条件的平均C/I比可能相同。因此，如果使用不同的调制与信道编码组合，需要更多的信息来准确估算链路性能。
影响用户质量的另一因素是时间扩散。接收机均衡器不能有效地处理大的时间扩散。结果，即使在C/I比分布保持相同时，链路性能也降低。因此，C/I比的平均测量、BER或时间扩散单独都不足以估算选择链路的性能。因此，在支持不同的调制与信道编码方案的系统中需要有效的链路选择方法。
通过可利用的调制与信道编码方案的统计特征组合的选择方法为例来说明解决此需求的本发明，以利用测量的链路质量参数确定哪种组合提供最佳用户质量。本发明的方法测量至少一条RF链路的至少一个链路质量参数，例如C/I比、BER、接收信号强度或时间扩散。随后，根据测量的链路质量参数通过计算其平均值与方差来计算至少一个信道特征测量。通过引入例如C/I比的方差，有可能估算传输易于受影响的信道条件类型。结果，有可能估算调制和/或信道编码方案的变化如何影响链路质量。在示例实施例中，可以计算RF链路的每一个可利用的调制与信道编码方案组合的信道特征测量。此后，用户质量估算器根据计算的信道特征测量估算用户质量值，例如用户数据通过量或语音质量值。最后，本发明选择提供最佳用户质量的RF链路上的调制与信道编码方案组合。
根据其一些更具体的特性，本发明利用所支持的调制与信道编码方案组合的估算用户质量值映射计算的信道特征测量。此映射功能可以使用模拟结果、实验室结果或在通信系统的正常操作期间导出的结果。
根据本发明的另一方面，此选择方法根据测量的链路质量参数确定每一个调制与信道编码方案组合的最佳发射功率。此后，根据此最佳发射功率估算用户质量值，也在所选择的RF链路上以最佳发射功率发射数据脉冲串。
本发明的其他特性与优点从下面结合利用示例表示本发明原理的附图的优选实施例的描述中将变得显而易见。
图1是三种不同的信道条件下的两条不同调制的RF链路的性能的图；
图2是有益地使用本发明的通信系统的方框图；
图3是在图2的通信系统中使用的细分的RF信道的图；
图4是在图3的RF信道上发射的正常传输脉冲串的图；
图5是在图2的通信系统中使用的移动单元的方框图；
图6是在图2的通信系统中使用的无线电基站的方框图；
图7是在图6的基站中使用的无线电收发信机的方框图；
图8是根据本发明的示例实施例的链路选择方法的流程图；
图9是图8的选择方法的方框图；
图10是根据本发明另一方面的功率选择方案的流程图；
图11是两个信道编码与调制方案组合的链路性能的图表。
参见图2，根据本发明的示例实施例的通信系统10支持多个调制方案。在本发明的示例实施例中，此系统10支持三种调制方案：第一LLM(LLM1)方案、第二LLM(LLM2)方案与HLM方案。LLM1方案是非线性调制方案，诸如GSM系统中使用的GMSK调制方案。LLM2方案是线性调制方案，诸如QPSK。最后，能利用第二代的增强型GSM系统支持的HLM方案是较高电平线性调制方案，例如16QAM方案，此方案还未进行标准化。
此通信系统10也支持GSM的GPRS扩展的信道编码方案。因此，此系统10支持CS1、CS2、CS3与CS4信道编码方案。此系统10支持多条RF链路上不同的调制与信道编码方案组合。虽然，结合上面特定的示例性调制与信道编码方案来描述此系统10，但应注意：大范围的调制与编码方案可以用于实施本发明。
在此引入作为参考的欧洲电信标准局(ETSI)文件ETS 300 573、ETS 300 574与ETS 300 578中描述GSM通信系统的操作模式。因此，GSM系统的操作描述到为理解本发明而必需的程度。虽然本发明描述为在GSM系统中实施，但本领域技术人员应意识到：本发明能用于广泛不同的其他的诸如基于PDC或D-AMPS标准及其增强的数字通信系统。本发明也可以用于CDMA或混合的CDMA与TDMA通信系统中。
通信系统10覆盖细分为通信网孔的地理区域，这些网孔一起为例如整个城市的服务区提供通信覆盖。更好地，根据允许一些隔开的网孔使用相同的上行链路与下行链路RF信道的网孔模式来模式化通信网孔。以这种方式，系统10的网孔模式减少覆盖此服务区所必需的RF信道数量。此系统10也可以采用例如跳频技术，以避免“死点”。
调制方案的初始选择最好依据于新的RF链路的测量或预测的链路质量参数。可选择地，初始选择可以基于预定的网孔参数。由于LLM1、LLM2与HLM方案的链路坚固性有可能不同，所以移动站12继续使用LLM1方案，直至信道特征允许使用其他方案，在这种情况中链路自适应程序初始化为将调制方案从LLM1方案转换为LLM2或HLM方案。
当例如在GPRS的空闲状态或等待状态期间没有信息传送至/自移动站12，此移动站12最好测量不同的RF链路的链路质量参数。例如，此移动站12测量是将来使用的候选者的RF链路上的干扰以及其当前链路的接收信号强度，测量结果用于确定信道特征测量的分布。这些测量用作决定随后使用哪个调制与信道编码组合的基础。
根据本发明，在正在进行的通信期间，根据利用链路质量参数的方差与平均值来表示的信道特征估算用户质量值。根据预定周期上的链路质量参数的测量导出这些信道特征。以这种方式，系统10估算可利用的一条或多条RF链路的调制与信道编码方案组合所提供的用户质量值。通过比较所估算的这些组合的用户质量值，本发明选择提供最佳用户质量值的RF链路上的调制与信道编码组合。
例如，为了提供非透明业务，系统10根据数据通过量S估算一条或多条RF链路上可利用的调制与信道编码方案组合的用户质量值。对于预定的时间周期，系统10连续测量链路质量参数并计算其平均值与方差。本发明依赖于统计测量来表示RF链路的特征。虽然此示例实施例使用平均值与方差，但也可以使用其他的统计测量，例如标准偏差、中间值等。系统10计算在预定时间周期上获得的诸如C/I比或BER值的链路质量参数的平均值。根据预定时间周期上测量的链路质量参数，系统10也确定一个或多个链路质量参数的方差。根据这些方差，系统10估算一条或多条RF链路上的所有调制与信道编码方案组合的数据通过量S。此系统然后选择RF链路上新的调制与信道编码方案组合，如果转换到那条RF链路上的新组合提供比当前组合更高的数据通过量S的话。
对语音业务而言，系统10可以使用不同于用于非透明数据业务的数据通过量S的用户质量值测量。更好地，语音业务中的用户质量值利用可以基于所估算的帧删除率(FER)和/或源于使用不同的语音编码方案的残余用户误码率(RBER)的语音质量值Q来表示。在此安排之下，本发明估算不同的调制与信道编码方案组合的话音质量值Q。然后，系统选择提供最佳估算的话音质量值的组合。
此系统10设计为具有多个层来管理呼叫的分级网络。利用分配的上行链路与下行链路RF链路组，操作在系统10中的许多移动站12使用所分配的时隙参与呼叫。在高分层上，一组移动业务交换中心(MSC)14负责为呼叫选择从始发者至目的地的路由。特别地，MSC14负责呼叫的建立、控制与结束。称为网关MSC的一个MSC14处理与公用交换电话网(PSTN)18或其他公用与专用网络的通信。
不同的操作者利用不同的调制与信道编码方案支持不同的通信标准。同一操作者也可以在不同网孔中支持不同的调制与信道编码方案。例如，一个操作者可以只支持LLM1调制方案与CS4信道编码方案，而另一操作者可以支持所有的调制与信道编码方案。通信系统10利用本发明来选择提供最佳用户质量值的调制与信道编码方案组合。
在较低分层上，每一个MSC14连到一组基站控制器(BSC)16。BSC16的主要功能是无线电资源管理。例如，根据报告的移动站12上接收的信号强度，BSC16确定是否开始切换。根据GSM标准，BSC16在基于CCITT信令系统No.7的移动应用部分的称为A接口的标准接口下与MSC14通信。
在更低的分层上，每个BSC16控制一组基站收发信机(BTS)20，每个BTS20包括许多TRX，这些TRX使用上行链路与下行链路RF信道来给特定共同的地理区域提供服务。BTS20主要提供RF链路，用于其指定网孔内发送数据脉冲串给移动站12和从移动站12中接收数据脉冲串。在示例实施例中，在无线电基站(RBS)22中采用许多BTS 20。RBS22可以根据本发明的受让人Ericsson提供的RBS-2000系列产品来配置。
参见图3，RF信道26(上行链路或下行链路)分为其间传送信息的重复时帧27。每个帧27进一步分为传送信息分组的时隙28。在指定为业务信道(TCH1，…，TCHn)的时隙期间发送语音或数据。涉及系统中包括开始、切换与结束的呼叫管理的所有信令功能利用在控制信道上发送的控制信息来处理。
移动站12使用慢速相关控制信道(SACCH)来发送相关控制信号，诸如RX-LEV信号，这与移动站上接收的信号强度和RX-QUAL信号相对应，这是移动站12上不同电平的误码率的测量，如GSM标准所定义的。快速相关控制信道(FACCH)通过窃取分配给TCH的时隙来执行控制功能，诸如切换。
BCS16根据移动站12与RBS22之间的RF链路的信道特征测量控制RBS22。如以后具体描述的，可以根据包括接收信号强度、误码率、上行链路RF信道的多径传播特性(例如时间扩散)或其组合的许多参数测量信道特征。
系统10在包含预定数量的编码比特的脉冲串中在时隙期间完成信息的传输。GSM规范定义各种类型的脉冲串：正常脉冲串(NB)、频率校正脉冲串(FB)、同步脉冲串(SB)、接入脉冲串(AB)与伪脉冲串。在业务信道与一些控制信令信道期间使用具有576μs时长的正常脉冲串，其余的脉冲串主要用于系统内接入和保持信号与频率同步。
如图4所示，正常脉冲串29包括其间传送数字数据比特的二个单独的数据部分30。正常脉冲串也包括所示的尾部分31与保护部分32。特别地，保护部分32用于允许脉冲串的上斜坡与脉冲串的下斜坡。尾部分31用于解调用途。除了伪脉冲串传输之外的所有脉冲串传输包括训练序列。利用预定的自相关特征表示训练序列。在解调处理期间，训练序列的自相关特征有助于RF信道上接收比特序列的同步。在正常脉冲串29中，训练序列33位于其数据部分之间的脉冲串中间。
为了补偿RF链路上的传播延迟，此通信系统10使用移动站12用于调整其脉冲串传输以便以相对其他脉冲串传输合适的时间关系到达BTS20的时间调整处理。如下面将要描述的，移动站12与RBS22采用相关在上行链路或下行链路RF信道上接收的基带比特序列与训练序列的均衡器，以提供与多径传播性能相对应的相关器响应。根据这些相关器响应，BTS20的接收机部分生成定时提前(TA)参数。移动站12使用从RBS22中发射的TA参数来相对时基提前或延迟其脉冲串传输。
参见图5，示出移动站12的方框图。此移动站12包括通过双工器39耦合到天线38的接收机部分34与发射机部分36。天线38用于在分配的上行链路RF信道上发射RF信号给BTS20和在分配的下行链路RF信道上从BTS20接收RF信号。此接收机部分34包括具有以公知方法安排的本地振荡器41、混频器42与选择性滤波器43的RF接收机40，用于将接收的信号下变换和解调为基带电平。利用本地振荡器41调谐到下行链路信道的RF接收机40也在线路40上提供与移动站12上接收的信号强度相对应的RX-LEV信号。
RF接收机提供基带信号给解调器46，此解调器解调代表接收的语音、数据与信令信息的编码的数据比特。根据移动站12的类型，解调器46能支持与LLM1、LLM2和HLM方案相对应的一个或多个解调方案。例如，与支持LLM1方案的操作者签约的移动站12的解调器只解调LLM1调制的信号。另一方面，与支持所有三种调制方案的操作者签约的移动站12的解调器最好能解调LLM1、LLM2与HLM方案。
如上所述，解调器46包括处理设置在训练序列上的编码比特模式的均衡器(未示出)，以提供用于基带信号解调的相关器响应。此均衡器使用相关器响应来确定最有可能用于解调的比特序列。如GSM规范所规定的，信道解码器/去交错器50也在线路48上提供RX-QUAL信号，此信号是移动站12上各个电平的误码率的测量。移动站12在SACCH信道上将RX-QUAL信号与RX-LEV信号报告给BSC16。
信道解码器/去交错器50解码与去交错所解调的信号。此信道解码器/去错器50可以使用包括CS1-CS4解码方案的各种信道解码方案。将语音数据比特提供给语音解码器52，此语音解码器利用各种支持的语音解码方案之一来解码此语音模式。在解码之后，语音解码器52通过音频放大器54将模拟语音信号提供给输出设备53，例如扬声器。信道解码器50提供解码的数据与信令信息给微处理器56，以便进一步进行处理，例如显示数据给用户。
发射机部分36包括输入装置57，例如话筒与/或键盘，用于输入话音或数据信息。根据特定的语音/数据编码技术，语音编码器58根据各种支持的语音编码方案数字化与编码话音信号。信道编码器/交错器62根据包括CS1-CS4编码方案的特定编码/交错算法编码上行链路数据。信道编码器/交错器62给调制器64提供上行链路基带信号。解调器64根据一个或多个所支持的调制方案调制此上行链路基带信号。类似于解调器46，移动站12的调制器64可以支持LLM1、LLM2与HLM方案之一或其中多个方案。
解调器64将编码的信号提供给上变换器67，此上变换器从上变频信号本地振荡器41中接收载波信号。RF放大器65放大通过天线38发射的上变频信号。公知的频率合成器66在微处理器56的控制之下给本地振荡器41提供操作频率信息。微处理器56使移动站12通过SACCH发送RX-QUAL与RX-LEV参数给RBS22。
参见图6，RBS22的示例方框图表示为包括服务于不同地理区域的多个BTS20。利用定时总线72，BTS20相互同步。利用可以通过A-bis接口耦合到诸如T1线路(未示出)的公用或专用话音与数据传输线路的业务总线74提供话音与数据信息给RBS22和从RBS22中提供话音与数据信息。每个BTS20包括与移动站12通信的TRX75与76。如所示的，表示为24A与24B的二个天线相应地隔开，以覆盖网孔77与78。TRX76通过组合器/双工器80耦合到天线24，此组合器/双工器80组合来自TRX76的下行链路传输信号并分布来自移动站12的上行链路接收信号。RBS22也包括控制RBS22的操作与维护的基站公共功能(BCF)方框68。
参见图7，示出TRX76的方框图。此TRX76包括发射机部分86、接收机部分87、基带处理器88与TRX控制器90。通过相应的天线24(在图6示出)，接收机部分87从移动站12接收上行链路信号。下变频方框91下变频接收信号。在下变频接收信号之后，此接收机部分87通过抽样器方框抽样其相位与幅度，以提供接收的比特序列给基带处理器88。RSSI估算器94在线路95上提供RSSI信号，这是接收信号强度的测量。RSSI估算器94也可以在空闲信道期间测量噪声干扰电平。耦合到业务总线74的TRX控制器90处理从BSC16接收的指令并发送诸如各种TRX测量的TRX相关信息给BSC16。在这种安排下，TRX76周期性地报告RSSI信号与噪声干扰电平给BSC16。
基带处理器88包括从接收机部分87接收上行链路基带数据的解调器96，此解调器96生成以公知方法进行处理的相关器响应，以恢复上行链路基带数据。类似于移动站12，此解调器可以支持使用LLM1、LLM2或HLM方案之一或其中多个方案调制的信号的解调。上行链路基带数据提供给信道解码器97，此解码器根据一个或多个支持的包括CS1-CS4解码方案的信道解码方案解码此基带信号。此信道解码器97将解码的基带信号放置在业务总线78上，以便由BSC16进一步进行处理。
在发射下行链路基带数据时，基带处理器88在业务总线74上从BSC16接收合适编码的数据或数字化的语音信息并将这些数据或信息提供给信道编码器102，此信道编码器根据包括CS1-CS4信道编码方案的一个或多个支持的信道编码方案编码与交错语音与数据。此发射机部分包括根据LLM1、LLM2与HLM方案之一或其中多个方案调制所提供的数据比特的调制器104，此调制器104提供下行链路基带信号给用于上变频的上变频方框106。功率放大器108放大上变频的信号，以便通过相应的天线进行发射。
例如，系统10使用是RF链路的链路质量参数测量的RX-QUAL、RX-LEV或时间扩散参数之一或组合来选择RF链路上调制与信道编码的最佳组合。系统10也使用这些参数来决定是否应启动链路适应程序。BSC16将信道特征参数与相应的门限值进行比较，以确定是否在支持LLM1、LLM2与HLM方案的覆盖区域内启动链路适应程序。
参见图8，示出用于根据本发明的示例实施例选择RF链路上调制与信道编码方案组合的方法的流程图。在此示例实施例中，假设系统10提供非透明数据业务，例如GPRS的分组数据业务，其中发射数据分组，即最小的可重发单元，并根据自动请求重发(ARQ)方案重新发射错误接收的分组。
此选择方法通过测量可以在移动站12或BTS20中的接收机上的RF链路的链路质量参数来开始，方框801。如果不只一条RF链路可以利用，此选择方法也可以测量所有可利用链路的链路质量参数。链路质量参数测量的示例包括C/I比、接收信号强度、有关脉冲串电平的时间扩散与有关码组电平的原始BER。处理这些测量以确定信道特征测量的分布。例如，可以是链路质量参数分布的信道特征测量能计算为链路质量参数的平均值与方差，方框803。将处理的测量结果报告给链路质量估算器，方框805。
在最佳实施例中，链路质量估算器执行利用估算的每一个支持的调制与信道编码方案组合i的用户质量值映射信道特征测量的映射功能fi，方框807。例如，映射功能fi根据测量结果计算原始BER的平均值与方差，并随后根据此平均与方差值估算BLERi。可以利用最初根据各种调制与信道编码方案的诸如模拟结果的经验结果或诸如实验室结果的实验结果构造的表实施映射功能。可选择地，此表可以包括根据系统10的正常操作期间的实际测量进行调整的结果。
在此示例实施例中，BLER估算用于根据每一个调制与编码方案组合的数据通过量Si估算用户质量值，方框809。这些用户质量值用于通过比较数据通过量Si来选择RF链路上最佳的调制与信道编码方案组合，方框811。如果除当前使用的组合之外的新组合的数据通过量显著较高的话，则启动链路适应程序，以便转换到新组合。
为了选择上行链路RF链路上的调制与信道编码方案组合，本发明在RBS22上执行所有上面特定的步骤。为了选择下行链路RF链路上的调制与信道编码方案组合，移动站12执行测量链路质量参数和计算平均值与方差并将信道特征测量报告给RBS22的步骤。RBS22随后执行链路质量估算功能并确定是否应选择RF链路上新的调制与信道编码方案组合。对于下行链路，当然也可以在移动站中执行链路质量估算。
图9表示用于估算N个调制与编码方案组合的数据通过量的装置的示例方框图。信道特征估算器方框112接收链路质量参数测量，例如C/I比、接收信号强度、原始BER与时间扩散参数。根据所测量的链路质量参数，信道特征估算器方框112提供其平均值与方差。根据以前获得的统计链路性能结果或实际系统测量操作的用户质量值估算器方框114提供BLER1至BLERN的估算。根据标称数据比特率Ri，变换器方框116利用等式(1)将BLER1至BLERN的估算变换为S1至SN的估算：
(1)Si＝Ri(1-BLERi)
根据数据通过量Si，选择器方框118选择RF链路上最佳的调制与信道编码方案组合。
根据本发明的另一方面，与上述的链路选择方法一起使用功率控制方案。假设发射机具有在Pmin与Pmdx之间的功率动态范围，本发明的这一方面给每一个调制与信道编码方案组合选择最佳的功率电平，即Popt∈[Pmin，Pmax]。此最佳功率基于每个组合的C/I目标(C/Ides)，这可以基于目标用户质量值，诸如BLER目标(BLERdes)。
参见图10，示出本发明这一方面的功率控制方案的流程图。系统10例如利用从图8的步骤803获得的测量来测量C/I比(或其他链路质量参数)的平均值。根据此平均C/I比，系统10利用等式(2)计算最佳功率Popt：
(2)Popt(i)＝P+(C/Ides(i)-平均C/I)，
其中P是在时间t的发射功率，而C/Ides(i)比是用于获得调制与信道编码方案组合i的所希望的用户质量值的目标C/I比，方框103。例如，C/Ides(i)比可以是提供不同的调制与信道编码方案组合的目标BLERdes(i)的比率。然后，利用等式(3)截断每一个调制与信道编码方案组合的最佳功率Popt：
(3)Popt(i)+min[Pmax，max(Pmin，Popt(i))]
假定发射机能产生所选择的Popt而不超过其Pmax，此截断步骤允许选择提供最佳用户质量值的调制与信道编码方案组合，方框105。如果所计算的Popt高于Pmax，系统10将发射机的功率设置为Pmax。另一方面，如果所计算的Popt小于Pmin，系统10将发射机的功率设置为Pmin。随后，对于所有的调制与信道编码方案组合，系统10利用等式4计算平均C/Ii比，方框107：
(4)平均C/Ii＝平均C/I+(Popt(i)-P)
此步骤考虑Pmax与Pmin之间的发射功率的动态范围来估算每一个调制与信道编码方案组合相应的平均C/Ii。一旦例如利用方框805-811中所述的步骤选择最佳的调制与信道编码方案组合，系统10以最佳功率Popt使用最佳组合在选择的RF链路上发射，方框109与11。
参见图11，两种调制与信道编码方案组合的链路性能图表表示为根据上述的本发明方面描述示例的功率控制方案。在给定时间t，例如具有Pmin＝5dBm与Pmax＝33dBm之间动态范围的发射机的发射功率假定为Pt＝20dBm，所测量的C/It比假定为8dB，确定给出所需用户质量的目标C/Ides比。例如，用于第一组合的C/Ides比为12dB(利用图表1表示)，而用于第二组合的C/Ides比为27dB(利用图表2表示)。为了获得第一与第二组合的C/Ides比，发射功率必须分别增加4dB与19dB。因此，对于第一组合，Popt等于24dBm，而对于第二组合，Popt为超出Pmax的39dBm。在这种情况下，系统10将此发射功率设置为33dBm的Pmax并根据等式(4)计算C/I比。根据所测量的Pmax上的C/I比，选择提供最佳用户质量值的链路。
从前面将意识到：本发明显著地有助于支持多个调制与编码方案的系统中的RF链路选择处理。通过统计地根据链路质量参数的分布与方差来表示RF链路特征，本发明提供更有效的链路选择处理。以这种方式，本发明改善支持多个调制与编码方案组合的系统的通信质量。
虽然仅结合最佳实施例具体描述了本发明，但本领域技术人员将意识到：可以进行各种修改而不脱离本发明。因此，本发明仅由下面的预定包含其所有等效物的权利要求书来定义。

Claims (24)

1.用于在通信系统中从多个调制与信道编码方案组合中选择一个调制与信道编码方案组合的一种方法，所述方法包括以下步骤：
测量RF链路的误码率；
根据所测量的误码率计算统计测量作为信道特征测量，所述统计测量至少包括所测量的误码率的均值和方差；
根据所计算的信道特征测量，估算每一个调制与信道编码方案组合的用户质量值，以确定调制与信道编码方案组合的变化将如何影响链路质量，其中用户质量值包括用户数据通过量；和
选择提供最佳用户质量值的RF链路的调制与信道编码方案组合。
2.如权利要求1的方法，其中利用在此通信系统的操作期间导出的结果来估算用户质量值。
3.如权利要求1的方法，其中估算用户质量值的步骤包括估算码组差错率的步骤。
4.如权利要求1的方法，其中估算用户质量值的步骤包括根据估算的码组差错率与标称比特率来计算用户数据通过量的估算的步骤。
5.如权利要求1的方法，其中用户质量值包括语音质量值。
6.如权利要求5的方法，其中估算用户质量值的所述步骤包括估算源于使用不同的语音编码方案的语音质量值的步骤。
7.如权利要求1的方法，还包括根据测量的误码率确定每一个调制与信道编码方案组合的最佳发射功率的步骤，其中此最佳发射功率受功率发射机的动态范围的限制。
8.如权利要求7的方法，还包括以此最佳发射功率在RF链路上发射的步骤。
9.如权利要求1的方法，其中在空闲状态或等待状态期间执行选择调制与信道编码方案组合的步骤。
10.如权利要求1-9之中任何一项权利要求的方法，还包括：
使用在RF链路上采用自动重发请求的服务来传送数据；
估算用户数据通过量作为用户质量值；和
从多个调制与信道编码方案组合中选择提供最佳用户数据通过量的RF链路的调制与信道编码方案组合。
11.如权利要求1的方法，其中在上行链路与下行链路RF链路上在移动站和基站之间提供通信，
在基站上执行RF链路的误码率的所述测量；
在基站上根据所测量的误码率执行作为信道特征测量的统计测量的所述计算；和
对于每一个调制与信道编码方案组合的用户质量值的所述估算也基于基站上所支持的调制与信道编码方案的相应组合。
12.如权利要求1的方法，其中在上行链路与下行链路RF链路上在移动站和基站之间提供通信；
在移动站上执行RF链路的误码率的所述测量；
在移动站上根据所测量的误码率执行作为信道特征测量的至少一个统计测量的所述计算；和
对于每一个调制与信道编码方案组合的用户质量值的所述估算也基于基站上所支持的调制与信道编码方案的相应组合。
13.权利要求12的方法，还包括将所计算的信道特征测量报告给基站的步骤。
14.在支持不同的调制与信道编码方案组合的RF链路上通信的一种通信系统，包括：
用于测量RF链路的误码率的装置；
用于根据测量的误码率来计算统计测量作为信道特征测量的装置，其中计算统计测量包括至少计算所测量的误码率的均值和方差；
用于根据计算的信道特征和相应的调制与信道编码方案组合来估算用户质量值以确定调制与信道编码方案组合的变化将如何影响链路质量的装置，其中用户质量值包括用户数据通过量；和
用于选择提供最佳用户质量值的RF链路的调制与信道编码方案组合的装置。
15.如权利要求14的通信系统，其中利用在此通信系统的操作期间导出的结果来估算用户质量值。
16.如权利要求14的通信系统，其中用于估算用户质量值的装置估算码组差错率。
17.如权利要求14的通信系统，其中用于估算用户质量值的装置根据估算的码组差错率与标称比特率来计算用户数据通过量的估算。
18.如权利要求14的通信系统，其中用户质量值包括语音质量值。
19.如权利要求18的通信系统，其中用于估算用户质量值的装置估算源于使用不同语音编码方案的语音质量值。
20.如权利要求18的通信系统，还包括用于在RF链路上发射的功率发射机和用于根据测量的链路质量参数确定每一个调制与信道编码方案组合的最佳发射功率的装置，其中此最佳发射功率受此功率发射机的动态范围的限制。
21.一种移动站，被安排为与通信系统的基站在上行链路和下行链路RF链路上通信，它包括：
用于测量RF链路的误码率的装置；
用于根据在预定周期上所获得的测量的误码率来计算统计测量作为信道特征测量的装置，其中第一统计测量包括所测量的误码率的方差，而第二统计测量包括所测量的误码率的均值；和
用于将对于所考虑的许多调制与信道编码方案组合之中的每一个调制与信道编码方案组合计算的第一和第二统计测量报告给基站的装置。
22.一种基站，被安排为与通信系统的移动站在上行链路和下行链路RF链路上通信，它包括：
用于根据从移动站接收的统计测量和基站上所支持的调制与信道编码方案的相应组合来估算每一个调制与信道编码方案组合的用户质量值的装置，所述用户质量值包括用户数据通过量，并且所述估算包括估算码组差错率和根据所估算的码组差错率以及标称比特率来计算用户数据通过量的估算；和
用于选择提供最佳用户质量的RF链路的调制与信道编码方案组合的装置。
23.权利要求22的基站，其中用户质量值包括语音质量值。
24.权利要求23的基站，其中估算用户质量值包括估算源自使用不同语音编码方案的语音质量值。
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