CN101577608B - 基于互信息的映射方法及系统、链路质量预测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于互信息的映射方法，该方法包括以下步骤：确定当前调制方式下符号级的互信息；根据归一化的符号级互信息确定不同调制方式下相对应的符号级信噪比(SNR)。本发明还公开了一种基于互信息的映射系统、以及一种基于互信息的HARQ的链路质量预测方法及系统，采用本发明的映射方法及系统，能有效地、准确地实现不同调制方式之间符号级SNR的映射，且在非BPSK调制方式转换到BPSK调制方式情况下，相当于实现不同调制方式之间符号级SNR到比特级SNR的映射。采用本发明的链路质量预测方法及系统，有效地解决了在HARQ情况下的从符号级SNR到比特级SNR的映射，提高了HARQ情况下链路质量预测的准确性。

Description

基于互信息的映射方法及系统、链路质量预测方法及系统

技术领域

本发明涉及互信息技术，尤其涉及一种基于互信息的不同调制方式之间符号级信噪比(SNR)的映射方法及系统，以及基于互信息的混合自动重传请求(HARQ)的链路质量预测方法及系统。

背景技术

在自适应的通信系统中，为了更有效地提高系统的频谱利用率，就需要根据当前的即时信道状况及时地调整系统的传输参数，比如发射功率、编码速率和调制方案等。而获知当前即时信道状况采取的方式为：对当前信道质量信息的测量，即对当前信道通信链路质量的测量。由此可知，对当前信道质量信息的测量是非常重要的。另外，对当前调制编码方案(MCS)的误块性能的预测也是非常重要的，根据该预测结果自适应地调整系统的传输参数，也能提高系统的频谱利用率。目前，针对解决不同调制方式之间符号级SNR的映射而言，还未提出有效的解决方案。特别地，这里需要指出的是，由于BPSK调制方式下等效于比特级的，因此，在其他非BPSK调制方式转换到BPSK调制方式情况下，不同调制方式之间符号级SNR的映射相当于是不同调制方式之间符号级SNR到比特级SNR的映射。而且在多态信道或者HARQ情况下的链路质量预测，比如误块性能的预测通常需要等效到比特级的SNR进行处理，即根据每个比特的SNR进行预测。

目前，现有的从符号级的SNR到比特级的SNR的映射方法一般采用的是：根据当前传输符号级的SNR除以当前传输符号的调制阶数，来进行粗略的估计。这里，比特级的SNR的计算方法如公式(1)所示。公式(1)中，SNR_bit为比特级的SNR；SNR_symbol为符号级的SNR；M为调制阶数。

SNR_bit≈SNR_symbol/M    (1)

现有的从符号级的SNR到比特级的SNR的映射的另一种方法是：基于不同调制方式下的惩罚调节因子进行SNR的映射。这里，根据调制方式进行不同处理，设每符号由M比特组成，则比特级的SNR的计算方法如公式(2)所示。公式(2)中，α_d为惩罚调节因子。并且，α_d的计算方法如公式(3)所示，公式(3)中，α_16QAM为16QAM对应QPSK的d惩罚调节因子，α_64QAM为64QAM对应QPSK的d惩罚调节因子，其具体的数值皆需要通过具体的仿真进行确定。通过公式(2)也只能实现比特级的SNR的粗略估计。

${\mathrm{SNR}}_{\mathrm{bit}}=\frac{{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{symbol}}}{M}/{\mathrm{\α}}_d---\left(2\right)$

${\mathrm{\α}}_d=\left\{\begin{array}{c}1,\mathrm{QPSK}\\ {\mathrm{\α}}_{16\mathrm{QAM}},16\mathrm{QAM}\\ {\mathrm{\α}}_{64\mathrm{QAM}},64\mathrm{QAM}\end{array}\right.---\left(3\right)$

综上所述，现有的从符号级的SNR到比特级的SNR的映射方法都只能实现比特级的SNR的粗略估计。而且，针对通过公式(2)实现比特级的SNR的粗略估计而言，需要大量的仿真，来确定不同调制方式下从符号级的SNR到比特级的SNR映射时惩罚调节因子的数值，没有一种准确的对应关系，同时算法的实现比较复杂。针对从符号级的SNR到比特级的SNR的映射而言，目前还没有一种有效的、准确的实现方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于互信息的映射方法，能有效地、准确地实现不同调制方式之间符号级SNR的映射，且在其他非BPSK调制方式转换到BPSK调制方式情况下，相当于实现不同调制方式之间符号级SNR到比特级SNR的映射，同时降低了实现的复杂度。

本发明的另一目的在于提供一种基于互信息的映射系统，能有效地、准确地实现不同调制方式之间符号级SNR的映射，且在其他非BPSK调制方式转换到BPSK调制方式情况下，相当于实现不同调制方式之间符号级SNR到比特级SNR的映射，同时降低了实现的复杂度。

本发明的又一目的在于提供一种基于互信息的HARQ的链路质量预测方法，有效地解决了在HARQ情况下的从符号级SNR到比特级SNR的映射，提高了HARQ情况下链路质量预测的准确性，同时降低了实现的复杂度。

本发明的再一目的在于提供一种基于互信息的HARQ的链路质量预测系统，有效地解决了在HARQ情况下的从符号级SNR到比特级SNR的映射，提高了HARQ情况下链路质量预测的准确性，同时降低了实现的复杂度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于互信息的映射方法，该方法包括以下步骤：

A、根据获取的符号级的信噪比SNR和当前调制方式所对应的调制阶数，确定所述当前调制方式下符号级的互信息；

B、根据归一化的符号级互信息确定不同调制方式下相对应的符号级SNR。

其中，由非BPSK调制方式转换到BPSK调制方式情况下，步骤B具体为：

B1、根据所述符号级的互信息和所述调制阶数，确定与所述符号级的互信息相对应的比特级的互信息；

B2、根据所述比特级的互信息，确定与比特级的互信息相对应的比特级的SNR。

其中，步骤A具体为：

将获取的符号级的SNR和当前调制方式所对应的调制阶数，输入到公式 ${\mathrm{SI}}_{\mathrm{symbol}}({\mathrm{SNR}}_{\mathrm{symbol}},M)=E_{\mathrm{XY}}\left\{{\log }_2\frac{P\left(Y\right|X,{\mathrm{SNR}}_{\mathrm{symbol}})}{\underset{X}{\mathrm{\Σ}}P\left(X\right)P\left(Y\right|X,\mathrm{SN}{R}_{\mathrm{symbol}})}\right\}$ 中，输出当前调制方式下符号级的互信息；其中，SI_symbol(SNR_symbol，M)为所述符号级的互信息，SNR_symbol为所述符号级的SNR，M为所述调制阶数。

其中，步骤B1具体为：

将所述符号级的互信息和所述当前调制方式所对应的调制阶数，输入公式SI_bit(SNR_bit，M)＝SI_symbol(SNR_symbol，M)/M中，输出与符号级的互信息相对应的比特级的互信息；其中，SI_bit(SNR_bit，M)为所述比特级的互信息，SNR_bit为所述比特级的互信息。

其中，步骤B2具体为：通过所述比特级的互信息的反变换，确定与比特级的互信息相对应的比特级的SNR。

一种基于互信息的映射系统，该系统包括：符号级互信息的确定单元和符号级SNR的确定单元；其中，

符号级互信息的确定单元，用于根据获取的符号级的SNR和当前调制方式所对应的调制阶数，确定所述当前调制方式下符号级的互信息；并将所述当前调制方式下符号级的互信息和所述调制阶数发送给所述符号级SNR的确定单元；

符号级SNR的确定单元，用于根据归一化的符号级互信息确定不同调制方式下相对应的符号级SNR。

其中，所述符号级SNR的确定单元进一步包括：比特级互信息的确定单元和比特级SNR的确定单元；其中，

比特级互信息的确定单元，用于根据获取的所述符号级的互信息和所述调制阶数，确定与所述符号级的互信息相对应的比特级的互信息；并将所述比特级的互信息发送给所述比特级SNR的确定单元；

比特级SNR的确定单元，用于根据获取的所述比特级的互信息，确定与比特级的互信息相对应的比特级的SNR。

一种基于互信息的HARQ的链路质量预测方法，该方法包括以下步骤：

a、基于互信息实现不同调制方式下从符号级的SNR到比特级的SNR的映射，并确定与比特级的互信息相对应的比特级的SNR；

b、对比特级的SNR进行合并，并获取当前比特合并后的比特级SNR；根据获取的所述比特合并后的比特级SNR和当前调制方式所对应的调制阶数，确定所述当前调制方式下比特级的互信息；

c、根据所述比特级的互信息，确定整体包含重传数据在内的总编码块的每个比特上所携带的信息速率RBIR后，根据当前HARQ模式进行HARQ的链路质量预测。

其中，当前HARQ模式为Chase合并下自适应的HARQ方式，通过所述步骤a的过程分别得到前后两次传输的不同调制方式中的每个比特的SNR后，步骤b中，采用公式 ${\mathrm{SNR}}_k^{\mathrm{bit}}=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{SNR}}_{i,k}^{\mathrm{bit}}$ 实现对比特级的SNR进行合并，输出当前比特合并后的比特级SNR；

其中，SNR_k ^bit为比特合并后的比特级SNR；i表示重传的次数，i≥1，且为整数；k表示对应的比特；SNR_i，k ^bit为每个比特的SNR。

其中，当前HARQ模式为IR合并下非自适应的HARQ方式，通过所述步骤a的过程分别得到前后两次传输的同一调制方式中的每个比特的SNR后，步骤b中，采用公式 ${\mathrm{SNR}}_k^{\mathrm{bit}}=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{I}_i\·{\mathrm{SNR}}_{i,k}^{\mathrm{bit}}$ 实现对比特级的SNR进行合并，输出当前比特合并后的比特级SNR；

其中，SNR_k ^bit为比特合并后的比特级SNR；i表示重传的次数，i≥1，且为整数；I_i＝0表示第i次没有传输，I_i＝1表示第i次有传输；k表示对应的比特；SNR_i，k ^bit为每个比特的SNR。

其中，当前HARQ模式为IR合并下自适应的HARQ方式，通过所述步骤a的过程分别得到前后两次传输的不同调制方式中的每个比特的SNR后，步骤b中，采用公式 ${\mathrm{SNR}}_k^{\mathrm{bit}}=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{I}_i\·{\mathrm{SNR}}_{i,k}^{\mathrm{bit}}$ 实现对比特级的SNR进行合并，输出当前比特合并后的比特级SNR；

其中，SNR_k ^bit为比特合并后的比特级SNR；i表示重传的次数，i≥1，且为整数；I_i＝0表示第i次没有传输，I_i＝1表示第i次有传输；k表示对应的比特；SNR_i，k ^bit为每个比特的SNR。

其中，步骤b中，确定所述当前调制方式下比特级的互信息具体为：

将获取的所述比特合并后的比特级SNR和当前调制方式所对应的调制阶数，输入公式 ${\mathrm{SI}}_k^{\mathrm{BPSK}}({\mathrm{SNR}}_k^{\mathrm{bit}},1)=E_{\mathrm{XY}}\left\{{\log }_2\frac{P\left(Y\right|X,\mathrm{SN}{R}_k^{\mathrm{bit}})}{\underset{X}{\mathrm{\Σ}}P\left(X\right)P\left(Y\right|X,\mathrm{SN}{R}_k^{\mathrm{bit}})}\right\},$ 输出当前BPSK调制方式下与所述当前比特合并后的比特级SNR相对应的比特级的互信息SI_k ^BPSK(SNR_k ^bit，1)。

其中，步骤c中，确定整体包含重传数据在内的总编码块的RBIR具体为：根据比特级的互信息，以及公式 $\mathrm{RBI}=\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{SI}\left({\mathrm{SNR}}_{j,}{M}_j\right)$ 和公式 $\mathrm{RBIR}=\frac{\mathrm{RBI}}{\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}{M}_j},$ 计算整体包含重传数据在内的总编码块的RBIR；

其中，RBI为J个符号所携带的总的信息比特速率，M_j是第J个符号的调制阶数。

其中，步骤c中，根据当前HARQ模式进行HARQ的链路质量预测具体为：根据当前有效的编码速率以及相对应的RBIR，得到加性高斯白噪声AWGN下的误块率BLER性能。

一种基于互信息的HARQ的链路质量预测系统，该系统包括：比特级SNR的确定单元、比特级互信息的确定单元和链路质量的预测单元；其中，

比特级SNR的确定单元，用于基于互信息实现不同调制方式下从符号级的SNR到比特级的SNR的映射，并确定与比特级的互信息相对应的比特级的SNR；

比特级互信息的确定单元，用于对比特级的SNR进行合并，并获取当前比特合并后的比特级SNR；根据获取的所述比特合并后的比特级SNR和当前调制方式所对应的调制阶数，确定所述当前调制方式下比特级的互信息；

链路质量的预测单元，用于根据比特级的互信息，确定整体包含重传数据在内的总编码块的RBIR后，根据当前HARQ模式进行HARQ的链路质量预测。

本发明通过应用互信息技术，确定当前调制方式下符号级的互信息后，根据归一化的符号级互信息确定不同调制方式下相对应的符号级SNR，来实现不同调制方式之间符号级SNR的映射。并且在其他非BPSK调制方式转换到BPSK调制方式情况下，相当于实现不同调制方式之间符号级SNR到比特级SNR的映射，即对符号级的SNR到比特级的SNR的等效。具体来说，根据所确定的当前调制方式下符号级的互信息，确定与该符号级的互信息相对应的比特级的互信息，最终，通过该比特级的互信息，确定与比特级的互信息相对应的比特级的SNR。其中，互信息指在当前符号级的SNR和M的情况下所得到的统计意义上的平均每符号携带的信息速率。

综上所述，采用本发明，能有效地、准确地实现不同调制方式之间符号级SNR的映射，且在其他非BPSK调制方式转换到BPSK调制方式情况下，相当于实现不同调制方式之间符号级SNR到比特级SNR的映射，同时降低实现的复杂度。而且，由于HARQ情况下的链路质量预测需要等效到比特级的SNR进行处理，因此，采用本发明有效地解决了HARQ情况下的从符号级SNR到比特级SNR的等效，从而解决了比特级的SNR合并的问题。提高了HARQ情况下链路质量预测的准确性，同时降低了实现的复杂度。也就是说，在基于互信息的从符号级的SNR到比特级的SNR的映射技术的基础上，可以很好地实现多态信道或者HARQ情况下的链路质量预测。

附图说明

图1为本发明映射方法原理的实现流程示意图；

图2为本发明获取与比特级的互信息相对应的比特级的SNR一实例的示意图；

图3为本发明链路质量预测方法原理的实现流程示意图；

图4为本发明获取与比特级的SNR相对应的比特级的互信息一实例的示意图；

图5为本发明编码序列一实例的示意图。

具体实施方式

本发明的核心思想是：通过应用互信息技术，确定当前调制方式下符号级的互信息后，根据归一化的符号级互信息确定不同调制方式下相对应的符号级SNR，来实现不同调制方式之间符号级SNR的映射。并且在其他非BPSK调制方式转换到BPSK调制方式情况下，相当于实现不同调制方式之间符号级SNR到比特级SNR的映射，即对符号级的SNR到比特级的SNR的等效。采用本发明有效地解决了HARQ情况下的从符号级SNR到比特级SNR的等效，从而解决了比特级的SNR合并的问题。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，一种基于互信息的映射方法，该方法包括以下步骤：

步骤101、根据获取的符号级的SNR和当前调制方式所对应的调制阶数，确定当前调制方式下符号级的互信息。

步骤102、根据归一化的符号级互信息确定不同调制方式下相对应的符号级SNR。

这里，由非BPSK调制方式转换到BPSK调制方式情况下，相当于实现不同调制方式之间符号级SNR到比特级SNR的映射，即对符号级的SNR到比特级的SNR的等效。那么步骤102的处理过程具体为：

步骤1021、根据符号级的互信息和当前调制方式所对应的调制阶数，确定与符号级的互信息相对应的比特级的互信息。

步骤1022、通过比特级的互信息，确定与比特级的互信息相对应的比特级的SNR。

上述映射方法的方法实施例一为：在MI模型的基础上，实现的从符号级的SNR到比特级的SNR的具体映射方法。这里，针对MI模型而言，互信息的计算方法如公式(4)所示。其中，SI(SNR，M)指互信息，X代表输入的星座点，Y代表X输入经过信道后的输出，M与X的星座点的数目有直接的关系，X的星座点的个数等于2^M。

$\mathrm{SI}(\mathrm{SNR},M)=E_{\mathrm{XY}}\left\{{\log }_2\frac{P\left(Y\right|X,\mathrm{SNR})}{\underset{X}{\mathrm{\Σ}}P\left(X\right)P\left(Y\right|X,\mathrm{SNR})}\frac{}{}\right\}---\left(4\right)$

本实施例中，基于互信息的映射方法，其实现流程包括以下步骤：

步骤201、在接收端获取传输符号级的SNR和当前调制方式所对应的调制阶数。

这里，传输符号级的SNR可以通过各种不同的方式获取，比如通过导频进行信道估计时获取。

步骤202、将获取的符号级的SNR和当前调制方式所对应的调制阶数，输入到公式(4)中，则公式(4)具体为公式(5)，输出当前调制方式下符号级的互信息。

${\mathrm{SI}}_{\mathrm{symbol}}({\mathrm{SNR}}_{\mathrm{symbol}},M)=E_{\mathrm{XY}}\left\{{\log }_2\frac{P\left(Y\right|X,\mathrm{SN}{R}_{\mathrm{symbol}})}{\underset{X}{\mathrm{\Σ}}P\left(X\right)P\left(Y\right|X,\mathrm{SN}{R}_{\mathrm{symbol}})}\right\}---\left(5\right)$

其中，SI_symbol(SNR_symbol，M)为当前调制方式下符号级的互信息，SNR_symbol为所述符号级的SNR，M为当前调制方式所对应的调制阶数。

步骤203、将符号级的互信息和当前调制方式所对应的调制阶数，输入公式(6)中，输出与符号级的互信息相对应的比特级的互信息SI_bit(SNR_bit，M)。

Normalize_SI(SNR，M)＝SI_bit(SNR_bit，M)＝SI_symbol(SNR_symbol，M)/M    (6)

其中，Normalize_SI(SNR，M)指对公式(4)归一化，归一化后的SI(SNR，M)。

举例来说，当SI_bit(SNR_bit，M)等于SI(SNR_eq，1)，其中，M＝1代表BPSK调制方式所对应的调制阶数，则SNR_eq即为BPSK调制方式下等效的比特级的SNR。

步骤204、根据公式(6)获取比特级的互信息即SI_bit(SNR_bit，M)后，通过比特级的互信息即BPSK调制方式下符号级互信息的反变换，确定与BPSK调制方式下符号级SNR，即比特级的互信息相对应的比特级的SNR即SNR_bit。

针对步骤204而言，根据公式(6)获取比特级的互信息，还可以通过查表得到与比特级的互信息相对应的比特级的SNR。以16QAM调制方式为例，如图2所示，图2为本发明通过查表获取与比特级的互信息相对应的比特级的SNR一实例的示意图。图2中，横坐标为信噪比，纵坐标为归一化后的互信息。从左至右，菱形标记构成的曲线代表：BPSK调制方式下信噪比与归一化后的互信息的关系曲线；圆形标记构成的曲线代表：QPSK调制方式下信噪比与归一化后的互信息的关系曲线；十字叉标记构成的曲线代表：16QAM调制方式下信噪比与归一化后的互信息的关系曲线；矩形标记构成的曲线代表：64QAM调制方式下信噪比与归一化后的互信息的关系曲线。从图2可以看出，在参考点a的位置是16QAM调制方式下的每个比特的互信息SI_bit(SNR_bit，4)，从而等效到参考点b的位置，参考点b是在BPSK调制方式下的每个比特的互信息SI_bit(SNR_eq，1)，那么SNR_eq即为参考点b所对应的比特级的SNR的值。

一种基于互信息的映射系统，该系统包括：符号级互信息的确定单元和符号级SNR的确定单元。其中，符号级互信息的确定单元，用于根据获取的符号级的SNR和当前调制方式所对应的调制阶数，确定当前调制方式下符号级的互信息；并将当前调制方式下符号级的互信息和调制阶数发送给符号级SNR的确定单元。符号级SNR的确定单元，用于根据归一化的符号级互信息确定不同调制方式下相对应的符号级SNR。

这里，符号级SNR的确定单元进一步包括：比特级互信息的确定单元和比特级SNR的确定单元。其中，比特级互信息的确定单元，用于从符号级互信息的确定单元获取所述符号级的互信息和所述调制阶数；根据获取的符号级的互信息和调制阶数，确定与符号级的互信息相对应的比特级的互信息；并将比特级的互信息发送给比特级SNR的确定单元。比特级SNR的确定单元，用于根据获取的比特级的互信息，确定与比特级的互信息相对应的比特级的SNR。

这里，需要指出的是：通过应用互信息的技术对符号级的SNR到比特级SNR的等效后，可以进行相关的链路质量性能的预测，比如在多态信道下或者HARQ下链路质量的预测。

以HARQ为例，HARQ主要带来两个方面的影响：一方面是由于重传的过程中时间分集带来的分集增益，比如对于Chase合并情况下的采用最大比合并获得的增益；另一方面是编码速率变化带来的编码的增益，在重传过程中由于增加了冗余比特，所以带来了编码速率的降低，从而带来了编码增益。

在HARQ情况下链路质量的预测需要等效到比特级的SNR进行处理，比如在自适应HARQ和IR模式的HARQ中，由于调制方式和调制星座图的不同，无法进行符号级的合并，只能通过比特级的合并进行系统误块性能的预测，因此，在上述基于互信息的从符号级的SNR到比特级的SNR的映射技术的基础上，可以很好地实现HARQ情况下链路质量的预测。也就是说，本发明提出的基于互信息的映射方法是基础，而本发明提出的基于互信息的HARQ的链路质量预测方法，比如系统误块性能的预测是基于前者基础的具体应用。

以下对基于互信息的HARQ的链路质量预测方法及系统进行阐述

如图3所示，一种基于互信息的HARQ的链路质量预测方法，该方法包括以下步骤：

步骤301、基于互信息实现不同调制方式下从符号级的SNR到比特级的SNR的映射，并确定与比特级的互信息相对应的比特级的SNR。

步骤302、对比特级的SNR进行合并，并获取当前比特合并后的比特级SNR；根据获取的该比特合并后的比特级SNR和当前调制方式所对应的调制阶数，确定当前调制方式下比特级的互信息。

步骤303、根据该比特级的互信息，确定整体包含重传数据在内的总编码块的每个比特上所携带的信息速率(RBIR，Received Bit Information rate)后，根据当前HARQ模式进行HARQ的链路质量预测。

上述链路质量预测方法的方法实施例一为：在MI模型的基础上，在实现从符号级SNR到比特级SNR的映射的基础上，实现链路质量的预测。这里，针对MI模型而言，SI的计算方法如公式(4)所示。

本实施例中，当前HARQ模式为Chase合并下自适应的HARQ方式。对于在Chase合并情况下自适应的HARQ方式来说，该HARQ模式的特点是传输信息相同，调制方式不同。不能采用直接的符号级的SNR合并，必需等效为比特级的合并。并且，互信息是非线性的，无法线性叠加，由于互信息与SNR是一一对应的关系，因此通过比特合并后的SNR确定的比特级的互信息，就等效为叠加的比特级的互信息。

那么本实施例中，首次传输的调制方式为16QAM，第二次重传调制方式为QPSK时，基于互信息的HARQ的链路质量预测方法包括以下步骤：

步骤401、基于互信息实现不同调制方式下从符号级的SNR到比特级的SNR的映射，并确定与比特级的互信息相对应的比特级的SNR，以此来分别得到两次传输的不同调制方式16QAM或QPSK中，每个比特的SNR即比特级的SNR。

步骤402、采用公式(7)实现对比特级的SNR进行合并，输出当前比特合并后的比特级SNR。

${\mathrm{SNR}}_k^{\mathrm{bit}}=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{SNR}}_{i,k}^{\mathrm{bit}}---\left(7\right)$

其中，SNR_k ^bit为比特合并后的比特级SNR；i表示重传的次数，i≥1，且为整数；k表示对应的比特；SNR_i，k ^bit为每个比特的SNR。

步骤403、将获取的所述比特合并后的比特级SNR和当前调制方式所对应的调制阶数，输入到公式(4)中，则公式(4)具体为公式(8)，输出当前BPSK调制方式下与当前比特合并后的比特级SNR相对应的比特级的互信息SI_k ^BPSK(SNR_k ^bit，1)。

${\mathrm{SI}}_k^{\mathrm{BPSK}}({\mathrm{SNR}}_k^{\mathrm{bit}},1)=E_{\mathrm{XY}}\left\{{\log }_2\frac{P\left(Y\right|X,\mathrm{SN}{R}_k^{\mathrm{bit}})}{\underset{X}{\mathrm{\Σ}}P\left(X\right)P\left(Y\right|X,\mathrm{SN}{R}_k^{\mathrm{bit}})}\right\}---\left(8\right)$

这里，不同调制方式下的互信息的结果如图4所示。图4为本发明通过查表获取与比特级的SNR相对应的比特级的互信息一实例的示意图。图4中，横坐标为信噪比，纵坐标为互信息。从左至右，矩形标记构成的曲线代表：64QAM调制方式下信噪比与互信息的关系曲线；十字叉标记构成的曲线代表：16QAM调制方式下信噪比与互信息的关系曲线；圆形标记构成的曲线代表：QPSK调制方式下信噪比与互信息的关系曲线；菱形标记构成的曲线代表：BPSK调制方式下信噪比与互信息的关系曲线。

步骤404、根据比特级的互信息，以及公式(9)和公式(10)，计算整体包含重传数据在内的总编码块的RBIR。

$\mathrm{RBI}=\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{SI}\left({\mathrm{SNR}}_{j,}{M}_j\right)---\left(9\right)$

其中，RBI相当于对所有J个符号的SI进行线性叠加，得到J个符号所携带的总的信息比特速率，其中M_j是第J个符号的调制阶数。

$\mathrm{RBIR}=\frac{\mathrm{RBI}}{\underset{j=1}{\overset{J}{\mathrm{\Σ}}}{M}_j}---\left(10\right)$

其中，RBIR是对J个符号所携带的总的信息比特速率进行归一化，也就是RBIR为每个比特上所携带的信息速率。

步骤405、根据当前有效的编码速率以及相对应的RBIR，得到加性高斯白噪声(AWGN)下的误块率(BLER)性能。

这里，根据重传携带的冗余版本的不同，计算该有效的编码速率，所采用的公式具体为公式(11)：

$\mathrm{Effective\; coding\; rate}=\frac{\mathrm{Total\; number\; of\; information\; bits}}{\left[\begin{array}{c}\mathrm{Total\; number\; of\; information\; bits}+\\ \mathrm{Total\; number\; of\; unique\; parity\; bits\; received\; so\; far}\end{array}\right]}.---\left(11\right)$

这里，Effective coding rate指：有效的编码速率；Total number of information bits指：所有传输的且不重复的信息比特位的比特总数；Total number of unique parity bits received so far指：所有传输的且不重复的校验比特位的比特总数。其中，对于信息比特位和校验比特位而言，如果有重复传输的比特位，则不统计入上述比特总数的计算中。

上述链路质量预测方法的方法实施例二为：在MI模型的基础上，在实现从符号级SNR到比特级SNR的映射的基础上，实现链路质量的预测。这里，针对MI模型而言，SI的计算方法如公式(4)所示。

本实施例中，当前HARQ模式为IR合并下非自适应的HARQ方式。对于在IR合并下非自适应的HARQ方式来说，该HARQ模式的特点是传输信息不同，调制方式相同。由于调制方式虽然没有改变，但是冗余比特版本的不同，使得其合并不能在符号级进行合并，只能在比特级进行合并，如图5所示。并且，互信息是非线性的，无法线性叠加，由于互信息与SNR是一一对应的关系，因此通过比特合并后的SNR确定的比特级的互信息，就等效为叠加的比特级的互信息。

针对图5而言，图5中，第一个编码序列为原始编码序列R＝1/3；其他两个是IR合并过程中的编码序列。编码序列中，左斜线代表系统信息比特位，右斜线代表第一校验比特位，横线代表第二校验比特位，空白代表被打掉的比特位。

从图5中，IR合并的过程可以看出，一方面IR合并中有合并带来的增益，另一方面，由于有效编码速率的变化，带来编码速率的增益。

那么本实施例中，基于互信息的HARQ的链路质量预测方法包括步骤501～步骤505。其中，步骤501、步骤503～步骤505与上述链路质量预测方法的方法实施例一中的步骤401、步骤403～步骤405原理一致，以下仅对原理不一致的步骤502进行阐述。

步骤502、采用公式 ${\mathrm{SNR}}_k^{\mathrm{bit}}=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{I}_i\·{\mathrm{SNR}}_{i,k}^{\mathrm{bit}}$ 实现对比特级的SNR进行合并，输出当前比特合并后的比特级SNR；

其中，SNR_k ^bit为比特合并后的比特级SNR；i表示重传的次数，i≥1，且为整数；I_i＝0表示第i次没有传输，I_i＝1表示第i次有传输；k表示对应的比特；SNR_i，k ^bit为每个比特的SNR。

这里，需要指出的是，当前HARQ模式为IR合并下自适应的HARQ方式。对于在IR合并下自适应的HARQ方式来说，该HARQ模式的特点是传输信息不同，调制方式也不同相同。由于调制方式和编码速率均可变，那么仍然需要等效到比特级进行SNR的合并，那么具体的处理步骤与IR合并下非自适应的HARQ方式的处理方式是一致的，这里不做具体阐述。

一种基于互信息的HARQ的链路质量预测系统，该系统包括：比特级SNR的确定单元、比特级互信息的确定单元和链路质量的预测单元。其中，比特级SNR的确定单元，用于基于互信息实现不同调制方式下从符号级的SNR到比特级的SNR的映射，并确定与比特级的互信息相对应的比特级的SNR。比特级互信息的确定单元，用于对比特级的SNR进行合并，并获取当前比特合并后的比特级SNR；根据获取的所述比特合并后的比特级SNR和当前调制方式所对应的调制阶数，确定所述当前调制方式下比特级的互信息。链路质量的预测单元，用于根据所述比特级的互信息，确定整体包含重传数据在内的总编码块的RBIR后，根据当前HARQ模式进行HARQ的链路质量预测。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于互信息的HARQ的链路质量预测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

a、基于互信息实现不同调制方式下从符号级的SNR到比特级的SNR的映射，并确定与比特级的互信息相对应的比特级的SNR；

b、对比特级的SNR进行合并，并获取当前比特合并后的比特级SNR；根据获取的所述比特合并后的比特级SNR和当前调制方式所对应的调制阶数，确定所述当前调制方式下比特级的互信息；

c、根据所述比特级的互信息，确定整体包含重传数据在内的总编码块的每个比特上所携带的信息速率RBIR后，根据当前HARQ模式进行HARQ的链路质量预测。

2.根据权利要求1所述的链路质量预测方法，其特征在于，当前HARQ模式为Chase合并下自适应的HARQ方式，通过所述步骤a的过程分别得到前后两次传输的不同调制方式中的每个比特的SNR后，步骤b中，采用公式

实现对比特级的SNR进行合并，输出当前比特合并后的比特级SNR；

其中，

为比特合并后的比特级SNR；i表示重传的次数，i≥1，且为整数；k表示对应的比特；

为每个比特的SNR。

3.根据权利要求1所述的链路质量预测方法，其特征在于，当前HARQ模式为IR合并下非自适应的HARQ方式，通过所述步骤a的过程分别得到前后两次传输的同一调制方式中的每个比特的SNR后，步骤b中，采用公式

实现对比特级的SNR进行合并，输出当前比特合并后的比特级SNR；

其中，

为比特合并后的比特级SNR；i表示重传的次数，i≥1，且为整数；I_i＝0表示第i次没有传输，I_i＝1表示第i次有传输；k表示对应的比特；

为每个比特的SNR。

4.根据权利要求1所述的链路质量预测方法，其特征在于，当前HARQ模式为IR合并下自适应的HARQ方式，通过所述步骤a的过程分别得到前后两次传输的不同调制方式中的每个比特的SNR后，步骤b中，采用公式

实现对比特级的SNR进行合并，输出当前比特合并后的比特级SNR；

其中，

为比特合并后的比特级SNR；i表示重传的次数，i≥1，且为整数；I_i＝0表示第i次没有传输，I_i＝1表示第i次有传输；k表示对应的比特；

为每个比特的SNR。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的链路质量预测方法，其特征在于，步骤b中，确定所述当前调制方式下比特级的互信息具体为：

将获取的所述比特合并后的比特级SNR和当前调制方式所对应的调制阶数，输入公式 ${\mathrm{SI}}_k^{\mathrm{BPSK}}({\mathrm{SNR}}_k^{\mathrm{bit}},1)=E_{\mathrm{XY}}\left\{{\log }_2\frac{P\left(Y\right|X,{\mathrm{SNR}}_k^{\mathrm{bit}})}{\underset{X}{\mathrm{\Σ}}P\left(X\right)P\left(Y\right|X,{\mathrm{SNR}}_k^{\mathrm{bit}})}\right\},$ 输出当前BPSK调制方式下与所述当前比特合并后的比特级SNR相对应的比特级的互信息

X代表输入的星座点，Y代表X输入经过信道后的输出。

6.根据权利要求5所述的链路质量预测方法，其特征在于，步骤c中，确定整体包含重传数据在内的总编码块的RBIR具体为：

根据比特级的互信息，以及公式

和公式

计算整体包含重传数据在内的总编码块的RBIR；

其中，RBI为J个符号所携带的总的信息比特速率，M_j是第J个符号的调制阶数。

7.根据权利要求6所述的链路质量预测方法，其特征在于，步骤c中，根据当前HARQ模式进行HARQ的链路质量预测具体为：根据当前有效的编码速率以及相对应的RBIR，得到加性高斯白噪声AWGN下的误块率BLER性能。

8.一种基于互信息的HARQ的链路质量预测系统，其特征在于，该系统包括：比特级SNR的确定单元、比特级互信息的确定单元和链路质量的预测单元；其中，

比特级SNR的确定单元，用于基于互信息实现不同调制方式下从符号级的SNR到比特级的SNR的映射，并确定与比特级的互信息相对应的比特级的SNR；

比特级互信息的确定单元，用于对比特级的SNR进行合并，并获取当前比特合并后的比特级SNR；根据获取的所述比特合并后的比特级SNR和当前调制方式所对应的调制阶数，确定所述当前调制方式下比特级的互信息；

链路质量的预测单元，用于根据比特级的互信息，确定整体包含重传数据在内的总编码块的RBIR后，根据当前HARQ模式进行HARQ的链路质量预测。

Images