CN101754289B - 一种适用于多种用户状态的调制编码方式调度方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种适用于多种用户状态的MCS调度方法及系统，先在系统中配置多种用户状态、每种用户状态对应的用户运动状态和/或业务服务质量即QoS要求，以及每种用户状态对应的MCS调度配置信息，该MCS调度配置信息包括设定的QoS参数值及其对应的可调度使用的MCS和调度门限；基站对用户进行MCS调度时，先获取该用户当前的运动状态及业务QoS要求，判断出该用户当前的用户状态，结合用户当前的信道质量参数和所述用户状态对应的MCS调度配置信息进行调度。相应地本发明的MCS调度系统包括存储模块、信道质量获取模块、MCS调度模块和状态判定模块。本发明能够在多种用户状态下进行MCS调度且保证调度效果。

Description

一种适用于多种用户状态的调制编码方式调度方法及系统

技术领域

本发明涉及调制编码方式(MCS，modulation and coding style)调度技术，尤其是指一种适应于多种用户状态的MCS调度方法及系统。

背景技术

随着无线通信技术的发展，出现了自适应调制和编码(AMC，adaptivemodulation and coding)技术，该技术采用了链路自适应，信道选择性调度，混合自动重传等关键技术，使得无线通信系统的上下行吞吐量和频谱效率都得到的很大的提升。

AMC根据链路的情况自适应进行调整，有效地降低用户的数据误码率，且有效地利用网络的特性，提高吞吐量和频谱效率。AMC技术的原理是根据信道情况的变化而改变调制、码率的模式。在使用AMC技术的系统里，处于有利位置的用户，例如接近基站(BS)的用户可使用高阶调制和高码率；而处于不利位置的用户，例如远离BS的用户其调制阶数和码率则要小一些。AMC技术主要可以使得BS能充分利用无线资源、用户能够自动地适应信道状况。

现有技术中，调制编解码(MCS，modulation coding scheme)调度的一般方法如图1所示，主要包括以下步骤：用户终端根据训练信号进行信道质量(CQI，channel quality information)测量，BS根据用户反馈的CQI，结合每种MCS的进入退出门限，配合业务类型，选择合适的调制编码速率，完成AMC过程。

公开号CN1489409的中国专利，则提出了一种移动通信终端机的自适应调制编码装置：该装置中，编码器对发送数据进行编码；信道交错器对数据进行交错；调制器对信道交错器输出的数据进行调制；发射天线选择部根据反馈信息-信道/信噪比(SNR，signal noise rate)估计值，选择所需的发射天线；BLAST处理部依次接收数据，然后输出该数据；BLAST解码器对其数据进行解码；信道/SNR估计器估计信道状态信息；MCS水平选择器依据信道/SNR估计值，把在MCS临界值内选择最佳方式和编码形态所需的控制信号接入编码器、信道交错器、调制器；解调器依据信道估计值，对从BLAST解码器输出的解码数据进行解调；信道解交错器对从借条数据进行信道解交错；解码器对从信道解交错器传出的数据进行解码并输出信息比特。

但是，上述MCS调度不太适用于用户移动特别是高速移动的情况，在用户高速移动时仍然使用现有的MCS调度将会损失系统的性能，如通信质量达不到要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是要提供一种适用于多种用户状态的MCS调度方法及系统，能够在多种用户状态下进行MCS调度且保证调度效果。

申请人经研究发现，在用户移动的情况下，部分MCS因为码率高，硬件实现时的位宽受限，从而动态范围受限，会出现平底效应，所谓平底效应就是在到达一定的CINR之后，误码率(BER)不会再随着CINR的继续提高而有明显的改善。

按照一般的理论，在上下行支持的调制编码阶数范围内，用户的信道质量越好，所能选择的调制编码方式的阶数越高，但是由于在用户移动状态特别是高速移动状态下部分MCS的定点实现时平底效应的出现，单纯根据指数有效SIR映射(EESM，Exponential Effective SIR Mapping)信干比(SINR，Signal to Interference Noise Ratio)的上报值，依据加性高斯白噪声(AWGN)性能曲线进行调度已经不能完全适应信道的特性，从而导致得不到预期的自适应MCS调度效果。

平底效应的出现会影响到自适应调制编解码的应用，如果在调度时能够充分利用定点仿真(与实际实现一致的仿真，考虑了位宽限制等实际因素)或测试的实际性能，不仅仅是根据AWGN的性能，对已有的调度算法做相应的改进，不但能够提升系统的通信质量，同时还可以有效提高系统的频谱效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种适应于多种用户状态的调制编码方式MCS调度方法，包括：

在系统中配置多种用户状态、每种用户状态对应的用户运动状态和/或业务服务质量即QoS要求，以及每种用户状态对应的MCS调度配置信息，该MCS调度配置信息包括设定的QoS参数值及其对应的可调度使用的MCS和调度门限；

基站对用户进行MCS调度时，先获取该用户当前的运动状态及业务QoS要求，判断出该用户当前的用户状态，结合用户当前的信道质量参数和所述用户状态对应的MCS调度配置信息进行调度。

进一步地，上述MCS调度方法还可具有以下特点，所述用户状态包括以下一种或多种用户状态：

第一用户状态，指用户处于第一运动状态；

第二用户状态，指用户处于第二运动状态且业务QoS要求低于或低于等于预设QoS门限；

第三用户状态，指用户处于第二运动状态且业务QoS要求高于等于或高于所述预设QoS门限；

其中，所述第一运动状态是指用户移动速度小于或小于等于预设速度门限时的运动状态，所述第二运动状态是指用户移动速度大于等于或大于所述预设速度门限时的运动状态。

进一步地，上述MCS调度方法还可具有以下特点：

用户状态为第一用户状态和/或第二用户状态时，基站使用第一调度门限表进行MCS调度，所述第一调度门限表包含基于对MCS调度的加性高斯白噪声AWGN仿真结果得到的MCS调度配置信息。

进一步地，上述MCS调度方法还可具有以下特点：

用户状态为第三用户状态时，基站使用第二调度门限表进行MCS调度，所述第二调度门限表包含的MCS调度配置信息是根据对用户处于第二运动状态下MCS调度的定点仿真或测试的结果，从所述第一调度门限表的MCS中筛除该结果中出现性能交错的MCS中的低阶调制高码率MCS而得到的，所述性能交错的MCS指在仿真图中对应的性能曲线出现交叉的MCS。

进一步地，上述MCS调度方法还可具有以下特点：

所述业务QoS要求是指误码率或误块率要求，误码率或误块率要求越大业务QoS要求越高，所述设定的QoS参数值为误码率或误块率值，所述信道质量信息是指信道的载波干扰噪声比CINR。

进一步地，上述MCS调度方法还可具有以下特点：

所述预设QoS门限是一误码率门限，取值范围为10^-3～10^-4。

本发明提供的适应于多种用户状态的调制编码方式MCS调度系统包括存储模块、信道质量获取模块、MCS调度模块和状态判定模块，其中：

所述存储模块，用于保存多种与用户运动状态和/或业务QoS要求相关的用户状态各自对应的MCS调度配置信息，该MCS调度配置信息包括设定的QoS参数值及其对应的可调度使用的MCS和调度门限；

状态判定模块，用于根据获取的用户当前的运动状态和业务QoS要求，判定出该用户当前的用户状态，并将判定结果传送到MCS调度模块；

信道质量获取模块，用于获取用户当前的信道质量信息，并传送给MCS调度模块；

MCS调度模块，用于根据用户当前的信道质量信息、用户状态以及与该用户状态对应的MCS调度配置信息对该用户进行MCS调度。

进一步地，上述MCS调度系统还可具有以下特点：所述存储模块中保存有以下一种或多种用户状态对应的MCS调度配置信息：

第一用户状态，指用户处于第一运动状态；

第二用户状态，指用户处于第二运动状态，且误码率或误块率要求大于或大于等于预设误码率或误块率门限；

第三用户状态，指用户处于第二运动状态，且误码率或误块率要求小于等于或小于预设误码率或误块率门限；

其中，所述第一运动状态是指用户移动速度小于或小于等于预设速度门限时的运动状态，所述第二运动状态是指用户移动速度大于等于或大于所述预设速度门限时的运动状态。

进一步地，上述MCS调度系统还可具有以下特点：

所述存储模块中保存的第一用户状态和/或第二用户状态对应的MCS调度配置信息是基于对MCS调度的加性高斯白噪声AWGN仿真得到的。

进一步地，上述MCS调度系统还可具有以下特点：

所述存储模块中保存的第三用户状态对应的MCS调度配置信息是根据对用户处于第二运动状态下MCS调度的定点仿真或测试的结果，从对MCS调度的加性高斯白噪声AWGN仿真得到的MCS调度配置信息包含的MCS中，筛除该结果中出现性能交错的MCS中的低阶调制高码率MCS而得到的，所述性能交错的MCS指在仿真图中对应的性能曲线出现交叉的MCS。

本发明提出的适应于多种用户状态的MCS调度方法及系统，由于载入了不同的调度门限表，结合用户运动状态和业务服务质量(QoS，Quality OfService)，采用不同的调度门限表进行MCS调度，有效地避开用户移动时的平底效应，在多种用户状态下保证调度效果，因此提高了通信质量，改善通信系统的吞吐量和频谱利用率。并且，本发明简单高效，便于硬件实现，能够更好地体现AMC的性能。

本发明要解决的另一技术问题是要提供一种用户移动状态下的MCS调度方法，能够保证用户移动状态下的调度效果。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用户移动状态下的调制编码方式MCS调度方法，包括：

通过定点仿真或测试获取用户移动速度大于设置的速度门限时系统可调度使用的各MCS对应的性能曲线，确定对应性能曲线出现交叉的MCS中的低阶调制高码率MCS，从系统可调度使用的MCS中筛除所述低阶调制高码率MCS，作为用户移动速度大于或大于等于设置的速度门限且误码率或误块率要求小于等于或小于预设误码率或误块率门限时可调度使用的MCS；

基站检测用户当前的移动速度并获取该用户当前的误码率或误块率要求以及信道质量信息，在该用户的移动速度大于或大于等于所述速度门限且误码率或误块率要求小于等于或小于所述预设误码率或误块率门限时，使用所述筛除后余下的MCS进行调度。

进一步地，上述MCS调度方法还可具有以下特点：

用户的移动速度大于或大于等于所述速度门限且误码率或误块率要求小于等于或小于所述预设误码率或误块率门限时，使用的MCS调度门限仍采用对MCS调度的加性高斯白噪声AWGN仿真得到的该MCS的调度门限。

上述用户移动状态下的MCS调度方法能够有效地避开用户移动时的平底效应，在多种用户状态下保证调度效果，因此提高了通信质量，改善通信系统的吞吐量和频谱利用率。

附图说明

图1为现有技术中MCS调度的示意图；

图2为本发明实施例MCS调度方法的流程图；

图3为AWGN仿真性能图；

图4为定点仿真得到的用户移动状态下的仿真图；

图5为本发明实施例的MCS调度系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的基本思想是结合用户移动状态下系统在定点仿真或测试时的实际性能，来构建用户在不同状态下使用的MCS及其调度门限。从而满足多种用户状态下的性能要求。

下面将结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细的说明。

如图2所示，本实施例的调度方法包括以下步骤：

步骤210，通过定点仿真或测试得到用户处于移动状态下采用各MCS时的BER和载波干扰噪声比(CINR：Carrier to Interference+Noise Ratio)的关系曲线，在出现性能交错的MCS中筛除低阶高码率的MCS，制定第二调度门限表，第一调度门限表采用已有基于AWGN仿真得到的MCS调度配置信息，包括设定的BER要求及其对应的可调度使用的MCS和调度门限；

图3为AWGN仿真性能图，图中示出了采用4种MCS时的CINR(或其它表示信道质量的参数)和BER(或其他QoS参数如误块率(BLER)等)的关系曲线。MCS主要有四种，采用上行区间使用码(UIUC)字段指明上行所采用的MCS。其中UIUC＝13，15，16，17依次表示采用的调制编码速率为QPSK1/2、QPSK 3/4、16QAM 1/2、16QAM 3/4。需说明的是，这里虽然以上行MCS调度为例，但对MCS下行调度也是一样的。

如图3所示，在AWGN信道下，随着UIUC的不断增大，性能越来越差。根据图3即可得到的第一调度门限表，即表一：

表一

表中包括MCS、CINR和相应的解调门限(也称为调制编码门限)。解调门限是指不同的MCS在特定的误码率(BER，bit error rate)或者误块率(BLER，block error rate)下所对应的CINR。

图4是通过定点仿真或测试得到用户处于移动状态(此处为下文中定义的第二运动状态即移动速度大于或大于等于设置的速度门限的移动状态，在低于该速度门限时也有类似规律)下的仿真结果。可以看出，该仿真图所呈现的规律跟图3是不一样的，在图3中，用户的MCS阶数越高，相同误码率条件下需要的信道质量越好。而在图4中，低阶调制高码率MCS与高阶调制低码率MCS出现了性能交错的情况，所谓性能交错指图中的低阶调制高码率MCS曲线和高阶调制低码率MCS曲线出现交叉，导致相同误码率条件下低阶调制高码率MCS需要的信道质量反比高阶调制低码率MCS要好。如在误码率为10^-4时，UIUC15对应的MCS的解调门限即需要的信道质量比UIUC16对应的MCS高。显然，继续使用原有的调度方法即按表一中的调度门限来调度，会出现系统性能下降或者调度失败的情况。

本发明根据用户状态进行分类调度以改善此种情况，结合图3和图4得到另一调度门限表。为此，在高QoS的条件下，在第一调度门限表的基础上，筛除图4中因平底效应出现性能交替的MCS中低阶调制高码率的MCS，即UIUC＝15和17的MCS，只调度其中的低码率MCS，剔除高码率MCS。结合图3、4，可以得到第二调度门限表，如表二：

表二

基于仿真发现，上述平底效应与用户移动速度有关，用户移动速度越快时，上述平底效应就越明显。

以上得到的两个调度门限表配置在基站中。

步骤220，基站对用户进行MCS调度时，先根据该用户当前的运动状态和/或业务QoS要求，确定该用户的用户状态；

本实施例中，基站结合用户的运动状态和业务QoS要求，将用户状态分为三种：第一用户状态，指用户处于第一运动状态；第二用户状态，指用户处于第二运动状态且业务QoS要求低的状态；第三用户状态，指用户处于第二运动状态且业务QoS要求高的状态。

基站在检测到的用户移动速度小于或小于等于预先设置的速度门限(可以步行速度为参照，如在3公里/小时～20公里/小时的范围内取值)时，判断用户处于第一运动状态，可以包括静止状态，也可以包括静止状态和较低移动速度的准静止状态。在检测到的用户移动速度大于等于或大于该速度门限时，判断用户处于第二运动状态。

本实施例中，业务QoS要求是指BER或BLER的要求。QoS要求可以直接根据业务类型来确定。对于QoS要求的“高”“低”，可以用业务的BER或BLER要求与设置的BER或BLER门限比较，大于或大于等于该BER或BLER门限(或其他QoS要求门限)时判断为业务QoS要求低，小于等于或小于该BER或BLER门限时判断为业务QoS要求高，其中BER门限可以取10^-3～10^-4。当然实际判断时，因为BER或BLER与业务类型有关联，可以直接根据业务类型来判断。

步骤230，基站根据获取的该用户当前的信道质量信息，结合该用户当前状态，采用相应的调度门限进行MCS调度，其中，对处于第二运动状态且业务QoS要求高的用户，调度时采用第二调度门限表中的调度门限，对于其他状态下的用户，调度时采用第一调度门限表中的调度门限。

对处于第二运动状态且业务QoS要求高的用户，为用户选择第二调度门限表的MCS，可以避免选择的MCS出现平底效应严重影响通信质量，这样既保证用户的通信质量和频谱效率，同时改善了用户因调度不当导致的丢包率，从而改善上行的吞吐量。

对处于第二运动状态且业务QoS要求低的用户，因为在该QoS条件下还未发生性能交替的情况即处于图4中曲线交叉点的上方，因此采用第一调度门限表时性能还是更优一些。

至于信道质量的获取可以依照现有的方法得到。如对于上行信道的质量可以是用户终端对上行信道进行测量上报信道质量(CQI)如以EESM SINR参数的形式上报，将测量结果通过反馈信道告知基站。也可以是基站通过公共的探测符号对上行信道的质量进行测量，指示具体的频带信道质量。

图5为本实施例MCS调度系统的结构示意图，如图所示，该系统一般位于基站侧，主要包括：存储模块、状态判定模块、信道质量获取模块和MCS调度模块，其中，

存储模块，用于保存各种用户状态对应的MCS调度配置信息即上述第一和第二调度门限表。关于用户状态的定义请参上文中的内容。其中，第一用户状态和/或第二用户状态对应的MCS调度配置信息是基于对MCS调度的加性高斯白噪声AWGN仿真得到的。第三用户状态对应的MCS调度配置信息是根据对用户移动状态下MCS调度的定点仿真或测试的结果，从对MCS调度的加性高斯白噪声AWGN仿真得到的MCS调度配置信息包含的MCS中，筛除该结果中出现性能交错的MCS中的低阶调制高码率MCS而得到的，所述性能交错的MCS指在仿真图中对应的性能曲线出现交叉的MCS。

状态判定模块，用于根据获取的用户当前的运动状态和业务QoS要求，判定用户状态为以下三种中的一种：第一运动状态，第二运动状态且业务QoS要求高，第二运动状态且业务QoS要求低，判定结果传送到MCS调度模块。

信道质量获取模块，用于获取用户当前的信道质量信息，并传送给MCS调度模块。

MCS调度模块，用于根据用户当前状态和信道质量信息，采用相应的调度门限进行MCS调度，其中，对处于第二运动状态且业务QoS要求高的用户，调度时采用第二调度门限表中的调度门限，对于其他状态下的用户，调度时采用第一调度门限表中的调度门限。

可以看出，本发明对自适应调制编解码进行了更细致的划分，根据链路级调制编解码门限的一些特殊性，根据具体的链路环境进行判决，在不同的情况下，自适应调制编解码进行自身的自适应处理，能够更好的满足用户要求和提升系统性能。该种新的调度算法，能够克服传统调度方法的部分问题，更大程度上提高通信质量，改善系统吞吐量和频谱利用率。

本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种适应于多种用户状态的调制编码方式MCS调度方法，包括：

在系统中配置多种用户状态、每种用户状态对应的用户运动状态和/或业务服务质量即QoS要求，以及每种用户状态对应的MCS调度配置信息，所述MCS调度配置信息包括设定的QoS参数值及其对应的可调度使用的MCS和调度门限；其中，多种用户状态包括第一用户状态、第二用户状态及第三用户状态，所述第一用户状态，指用户处于第一运动状态，所述第一运动状态是指用户移动速度小于或小于等于预设速度门限时的运动状态；所述第二用户状态，指用户处于第二运动状态且业务QoS要求低于或低于等于预设QoS门限，所述第二运动状态是指用户移动速度大于等于或大于所述预设速度门限时的运动状态；所述第三用户状态，指用户处于所述第二运动状态且业务QoS要求高于等于或高于所述预设QoS门限；

基站对用户进行MCS调度时，先获取所述用户当前的运动状态及业务QoS要求，判断出所述用户当前的用户状态，结合所述用户当前的信道质量参数和所述用户状态对应的MCS调度配置信息进行调度，包括：

当所述用户状态为所述第一用户状态和/或所述第二用户状态时，基站使用第一调度门限表进行MCS调度，所述第一调度门限表包含基于对MCS调度的加性高斯白噪声AWGN仿真结果得到的MCS调度配置信息；当所述用户状态为所述第三用户状态时，基站使用第二调度门限表进行MCS调度，所述第二调度门限表包含的MCS调度配置信息是根据对用户处于第二运动状态下MCS调度的定点仿真或测试的结果，从所述第一调度门限表的MCS中筛除所述定点仿真或测试的结果中出现性能交错的MCS中的低阶调制高码率MCS而得到的，所述性能交错的MCS指在仿真图中对应的性能曲线出现交叉的MCS。

2.如权利要求1所述的MCS调度方法，其特征在于：

所述业务QoS要求是指误码率或误块率要求，误码率或误块率要求越小业务QoS要求越高，所述设定的QoS参数值为误码率或误块率值，所述信道质量信息是指信道的载波干扰噪声比CINR。

3.如权利要求1或2所述的MCS调度方法，其特征在于：

所述预设QoS门限是一误码率门限，取值范围为10^-3～10^-4。

4.一种适应于多种用户状态的调制编码方式MCS调度系统，包括存储模块、信道质量获取模块和MCS调度模块，其特征在于，还包括状态判定模块，其中：

所述存储模块，用于保存多种与用户运动状态和/或业务QoS要求相关的用户状态各自对应的MCS调度配置信息，所述MCS调度配置信息包括设定的QoS参数值及其对应的可调度使用的MCS和调度门限；其中，所述用户状态包括第一用户状态、第二用户状态及第三用户状态，所述第一用户状态，指用户处于第一运动状态，所述第一运动状态是指用户移动速度小于或小于等于预设速度门限时的运动状态；第二用户状态，指用户处于第二运动状态，且误码率或误块率要求大于或大于等于预设误码率或误块率门限，所述第二运动状态是指用户移动速度大于等于或大于所述预设速度门限时的运动状态；所述第三用户状态，指用户处于所述第二运动状态，且误码率或误块率要求小于等于或小于预设误码率或误块率门限；所述存储模块中保存的所述第三用户状态对应的MCS调度配置信息是根据对用户处于所述第二运动状态下MCS调度的定点仿真或测试的结果，从对MCS调度的加性高斯白噪声AWGN仿真得到的MCS调度配置信息包含的MCS中，筛除所述定点仿真或测试的结果中出现性能交错的MCS中的低阶调制高码率MCS而得到的，所述性能交错的MCS指在仿真图中对应的性能曲线出现交叉的MCS；

状态判定模块，用于根据获取的用户当前的运动状态和业务QoS要求，判定出所述用户当前的用户状态，并将判定结果传送到MCS调度模块；

信道质量获取模块，用于获取所述用户当前的信道质量信息，并传送给MCS调度模块；

MCS调度模块，用于根据所述用户当前的信道质量信息、所述用户状态以及与所述用户状态对应的MCS调度配置信息对所述用户进行MCS调度。

5.一种用户移动状态下的调制编码方式MCS调度方法，包括：

通过定点仿真或测试获取用户移动速度大于设置的速度门限时系统可调度使用的各MCS对应的性能曲线，确定对应性能曲线出现交叉的MCS中的低阶调制高码率MCS，从系统可调度使用的MCS中筛除所述低阶调制高码率MCS，将筛除交叉的低阶调制高码率MCS后余下的MCS作为用户移动速度大于或大于等于设置的速度门限且误码率或误块率要求小于等于或小于预设误码率或误块率门限时可调度使用的MCS；

基站检测用户当前的移动速度并获取所述用户当前的误码率或误块率要求以及信道质量信息，在所述用户的移动速度大于或大于等于所述速度门限且误码率或误块率要求小于等于或小于所述预设误码率或误块率门限时，使用筛除交叉的低阶调制高码率MCS后余下的MCS进行调度。

6.如权利要求5所述的MCS调度方法，其特征在于：

用户的移动速度大于或大于等于所述速度门限且误码率或误块率要求大于等于或大于所述预设误码率或误块率门限时，使用的MCS调度门限仍采用对MCS调度的加性高斯白噪声AWGN仿真得到的所述MCS的调度门限。

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