CN102281119A - 一种上行链路自适应编码调制方法及实现该方法的基站 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上行链路自适应编码调制方法及实现该方法的基站。其中方法包括以下处理过程：基站在本地配置上行SINR与上行调制编码方式之间的对应关系；由测量获得上行SINR；对该上行SINR进行滤波平滑处理，获得上行SINR平滑值；利用该平滑值及上述对应关系确定上行链路使用的调制编码方式。基站包括：配置上行SINR与上行调制编码方式之间的对应关系模块、上行SINR滤波处理模块、调制编码方式映射模块、误块率Bler统计模块、外环调整值计算模块、调制编码方式修正模块。采用本发明所述技术方案解决了吞吐量波动问题，还可以利用外环误块率Bler的调整值真实地反映信道状况并快速做出响应。

Description

一种上行链路自适应编码调制方法及实现该方法的基站

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，尤其涉及一种上行链路自适应编码调制方法及实现该方法的基站。

背景技术

随着移动通讯系统的迅速发展，在数字移动通讯系统中备受关注的OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)技术，由于具有频谱效率高、扩展性强、抗多径衰落、频域自适应调度及实现MIMO(Multiple Input Multiple Output，多输入多输出)技术较简单等特点，将成为未来蜂窝移动通信系统、无线宽带接入系统的物理层核心技术。

无线信道一个很重要的特点就是具有很强的时变性，目前的OFDM系统中，通常采用AMC(Adaptive Modulation Coding，自适应调制编码)来克服这种时变性。常用的方法为：基站预先为每一阶调制编码方式设定一个上行SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio，信号与干扰加噪声比)门限，在数据传输过程中基站实时地监控上行信道传输，并测量出上行信道质量(即反映为上行SINR)，再将其与每阶调制编码方式对应的上行SINR门限值进行对比，最终确定出该用户所使用的调制编码方式。

上述现有技术中的AMC方式存在以下两个问题：其一是，稳定性差，由于无线信道具有很强的时变性，基站测量出的上行SINR频繁变化，若直接采用测量出的上行SINR与每阶调制编码方式对应的上行SINR门限值进行比较，会导致调制编码方式频繁地改变，从而引起上行吞吐量的波动；其二是，可靠性低，每阶调制编码方式所对应的SINR门限值一般通过测试获得，但由于物理层测量方法及测试场景存在差异，导致测量得到的SINR门限值没有达到理想的效果，依据此门限值来确定用户最终使用的调制编码方式，无法真实地反映用户当前的信道状况，也就无法快速的对系统做出响应。

发明内容

本发明提供一种上行链路自适应编码调制方法及实现该方法的基站，用以解决现有技术中直接采用上行SINR的测量值来调制编码方式导致编码方式频繁地改变，从而引起上行吞吐量波动的问题，进一步解决因测试获得的上行SINR门限值的不理想导致依据此门限值确定的编码方式无法真实地反映用户当前的信道状况，无法快速的响应系统的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案，

一种上行链路自适应编码调制方法，包括：

基站在本地配置上行SINR与上行调制编码方式之间的对应关系；

测量上行SINR，获得上行SINR测量值；

对所述上行SINR测量值进行滤波平滑处理，获得上行SINR的滤波平滑值；

利用所述上行SINR滤波平滑值及所述对应关系确定上行链路使用的调制编码方式。

所述滤波平滑处理的方法是在判断信道变化趋势的基础上，对历史滤波值和本帧测量值采用加权因子进行加权处理，得到本帧滤波平滑值。

所述加权因子分别影响历史滤波值和本帧测量值的权重系数；若信道处于上升的趋势，通过调整所述加权因子，加大历史滤波值的权重系数，降低本帧测量值的权重系数；若信道处于下降的趋势，通过调整所述加权因子，降低历史滤波值的权重系数，加大本帧测量值的权重系数。

所述判断信道变化趋势的方法是将信道上一帧的SINR滤波值和上一个MCS生效延时周期对应的SINR滤波值进行比较，若所述上一帧的SINR滤波值大于所述上一个MCS生效延时周期对应的SINR滤波值，则信道此时处于上升的趋势；若所述上一帧的SINR滤波值小于所述上一个MCS生效延时周期对应的SINR滤波值，则信道此时处于下降的趋势。

进一步，还包括利用外环上行误块率Bler计算调整值ΔMCS，通过所述调整值ΔMCS对所述上行链路使用的调制编码方式进行调整得到调整后的上行链路使用的调制编码方式。

若所述上行误块率Bler不满足预设的误块率Bler许可范围，则在本调整周期时的上行误块率Bler对编码方式的调整值ΔMCS将保持上一调整周期的调整值ΔMCS不变；若所述上行误块率Bler大于所述误块率Bler上限，则本调整周期的调整值ΔMCS将在上一周期的调整值ΔMCS的基础上按照预设的调整幅度下调。

设定连续次数阈值N，若所述上行误块率Bler连续小于预设的误块率Bler下限的次数大于所述阈值N时，则本调整周期的调整值ΔMCS将在上一周期的调整值ΔMCS的基础上按照预设的调整幅度上调；若所述上行误块率Bler连续小于预设的误块率Bler下限的次数小于所述阈值N时，则本调整周期的调整值ΔMCS将保持上一调整周期的调整值ΔMCS不变。

预设所述调整值ΔMCS上调的幅度是每次一级。

所述调整值ΔMCS需下调时，若所述上行误块率Bler与所述误块率Bler上限之间的差值大于预设的误块率Bler最大偏移量，则所述调整值ΔMCS下调的幅度是上一周期的调整值ΔMCS与所述预设的误块率Bler最大偏移量对应的调制编码方式之差；若所述上行误块率Bler与所述误块率Bler上限之间的差值处于所述预设的误块率Bler最大偏移量与预设的误块率Bler最小偏移量之间，则所述调整值ΔMCS下调的幅度是上一周期调整值ΔMCS与所述预设的误块率Bler最小偏移量对应的调制编码方式之差；若所述上行误块率Bler与所述误块率Bler上限值之间的差值小于所述预设的误块率Bler最小偏移量，则所述调整值ΔMCS下调一级。

所述的上行误块率Bler为在预先设定的误块率Bler统计窗长内CRC校验错误的包数与总包数的比值。

一种实现上行链路自适应编码调制方法的基站，包括配置上行SINR与上行调制编码方式之间的对应关系模块、上行SINR滤波处理模块、调制编码方式映射模块，其中：

所述对应关系模块用于配置上行SINR与上行调制编码方式之间的对应关系；

所述上行SINR滤波处理模块用于对由测量得到的上行SINR做滤波平滑处理，从而得到上行SINR的滤波平滑值；

所述调制编码方式映射模块根据所述上行SINR滤波处理模块输出的上行SINR滤波平滑值、和预先在本地配置好的上行SINR与上行调制编码方式之间的对应关系确定上行链路使用的调制编码方式。

进一步，所述实现上行链路自适应编码调制方法的基站，还包括误块率Bler统计模块、外环调整值计算模块、调制编码方式修正模块，其中：

所述误块率Bler统计模块用于统计终端的误块率Bler；

所述外环调整值计算模块用于根据所述误块率Bler统计模块得到的误块率Bler来计算调整值ΔMCS；

所述调制编码方式修正模块用于所述调整值ΔMCS对所述上行链路使用的调制编码方式的调整，并获得调整后的上行链路使用的调制编码方式。

由于本发明采用了以上技术方案，因此具有以下有益效果是：

采用本发明所述技术方案后，在进行上行调制编码方式选择时，不是直接采用测量得到的上行SINR进行门限值比较，而是将其测量值做滤波平滑处理，得到其测量值的滤波平滑值，再利用该滤波平滑值进行门限值比较，有效防止在信号突变时调制编码方式频繁地改变，解决了由此带来的上行吞吐量的波动问题。进一步，引入外环误块率Bler(Block Error Ratio，误块率)的调整，由误块率Bler的变化来修正内环映射出的调制编码方式，降低了对于上行SINR与调制编码方式之间对应关系的依赖，可以更为真实地反映当前的信道状况，快速地做出响应，有效保证了系统的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明所述上行链路自适应编码调制方法的流程图；

图2为本发明所述利用外环上行误块率Bler计算调整值ΔMCS的流程图；

图3为本发明所述实现上行链路自适应编码调制方法的基站结构框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一：

请参考图1，该图为本发明所述上行链路自适应编码调制方法的流程图，其主要实现过程为：

测量上行SINR，获得上行SINR测量值，将上行SINR测量值做滤波平滑处理，获得上行SINR的滤波平滑值，利用上行SINR滤波平滑值和基站上配置好的上行SINR与调制编码方式之间的对应关系确定上行链路使用的调制编码方式。

进一步，统计上行误块率Bler，利用该上行误块率Bler计算调整值ΔMCS，通过调整值ΔMCS对上行链路使用的调制编码方式的调整得到调整后的上行链路使用的调制编码方式。

上述滤波平滑处理的方法可以是：假定当前测量得到的上行SINR为SINR_measure ^(t)，为了得到本帧的滤波值SINR_smoothing ^(t)，采取的方法是将它上一帧滤波值SINR_smoothing ^(t-1)及上一个MCS生效延时周期对应的滤波值SINR_smoothing ^(t-mcsdelay)进行比较，若该SINR_smoothing ^(t-1)大于该SINR_smoothing ^(t-mcsdelay)，则认为信道此时处于上升趋势，对于上升沿的处理采用α权重进行滤波，则上行SINR的本帧滤波值SINR_smoothing ^(t)＝α×SINR_smoothing ^(t-1)+(1-α)×SINR_measure ^(t)，此种情况规定α影响因子权重较大些，对于上升的趋势应该保守估计，削弱当前测量值对本帧滤波值的影响，防止因为突变过高的上行SINR映射出较高的编码方式导致误码率Bler过高的情况，同时也可以降低因为上行SINR突变引起的吞吐量波动，两者得以兼顾；若SINR_smoothing ^(t-1)小于SINR_smoothing ^(t-mcsdelay)，则认为信道此时处于下降趋势，对于下降沿的处理采用β权重进行滤波，则SINR_smoothing ^(t)＝β×SINR_smoothing ^(t-1)+(1-β)×SINR_measure ^(t)，此种情况规定β影响因子权重较小些，对于下降的趋势应该尽快响应，加重当前上行SINR测量值对本帧滤波值的影响，防止因为突然进入深衰落信道质量变差后编码方式没能及时降低的情况，同时也可以降低因为上行SINR突变引起的吞吐量波动，两者得以兼顾。

MCS有一个生效延时，对于目前的系统来说MCS生效延时周期是8帧，上一个MCS生效延时周期对应的滤波值是指从当前时刻向前找一个MCS生效延时周期那一帧的滤波值；若选取相邻时刻的SINR滤波值来判断信道变化趋势，两个连续时刻SINR的差值都不会太大，加上测量的误差，使得这种判断方法很不准确，为了避免这种情况，采用(t-1)与(t-McsDelay)时刻的滤波值来比较，因为本身就是滤波值，所以已经消除了因为测量或波动带来的小误差，另外，又因为t时刻的测量值是使用t-McsDelay时刻SINR滤波值计算出的MCS所产生的，所以用这两个时刻的值进行比较更能反映信道的真实变化趋势，当然本方案不限于此方法。

上述基站在本地配置上行SINR与调制编码方式之间的对应关系的方法可以是在实际测试中获得的，包括：设置固定的调制编码方式，再调节上行链路信道质量，使得在该调制编码方式下上行误块率Bler维持在10％，此时记录下测量的上行SINR，该上行SINR即为该调制编码方式对应的进入门限值，而后遍历其他调制编码方式，得到上行SINR与调制编码方式之间的对应关系，将此对应关系制成表格保存于基站中。

上述统计上行误块率可以通过以下方法实现：统计当下的上行误块率Current_Bler，采用滑窗式的计算方法，每次收到一个上报的CRC(CyclicRedundancy Check，循环冗余校验码)，结果则滑窗向前滑动一次，窗口向前移动时抛弃掉最旧的一帧的CRC校验结果，同时保存最新上报的CRC校验结果，在设定的误块率统计窗长内统计CRC校验错误的包数和窗口内的总包数，Current_Bler就是错误的包数占窗口内的总包数的比值。

实施例二：

请参考图2，该图为本发明所述利用外环上行误块率Bler计算调整值ΔMCS的流程图，其主要实现过程为：

步骤21，设置上行误块率Bler的许可范围、最大偏移量Bler_big_deviation和最小偏移量Bler_small_deviation、设定连续次数阈值N，上行误块率Bler的许可范围包括上限Bler_up_limit和下限Bler_low_limit，连续次数阈值N尽量大些。

步骤22，统计当下的上行误块率Current_Bler，采用滑窗式的计算方法，每次收到一个上报的CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验码)，结果则滑窗向前滑动一次，窗口向前移动时抛弃掉最旧的一帧的CRC校验结果，同时保存最新上报的CRC校验结果，在设定的误块率统计窗长内统计CRC校验错误的包数和窗口内的总包数，Current_Bler就是错误的包数占窗口内的总包数的比值。

步骤23，判断Current_Bler是否低于预设的误块率下限Bler_low_limit，若是，则执行步骤24，若否，则执行步骤27。

步骤24，继续统计Current_Bler。

步骤25，统计Current_Bler低于预设的误块率下限Bler_low_limit的次数，若次数大于设定的连续次数阈值N，执行步骤26，若小于连续次数阈值N，执行步骤28。

步骤26，本周期调整值ΔMCS上升一级。

步骤27，判断Current_Bler是否大于预设的误块率上限Bler_up_limit，若是，执行步骤29，若否，执行步骤28。

步骤28，本周期调整值ΔMCS不变，即本周期的调整值ΔMCS将保持上一调整周期的调整值ΔMCS不变。

步骤29，计算Current_Bler与所述误块率上限Bler_up_limit之间的差值Bler_deviation。

步骤30，判断步骤29中的差值Bler_deviation是否在最大偏移量Bler_big_deviation和最小偏移量Bler_small_deviation之间，若是，则执行步骤31，若不是，则执行步骤32或33。

步骤31，本周期调整值ΔMCS等于上一调整周期的调整值ΔMCS_old减去误块率Bler最小偏移量Bler_small_deviation对应的调制编码方式MCS_dev_small_step。

步骤32，若步骤29中的差值Bler_deviation大于最大偏移量Bler_big_deviation，则本周期调整值ΔMCS等于上一调整周期的调整值ΔMCS_old减去误块率Bler最大偏移量Bler_big_deviation对应的调制编码方式MCS_dev_big_step。

步骤33，若步骤29中的差值Bler_deviation小于最小偏移量Bler_small_deviation，则本周期调整值ΔMCS等于上一调整周期的调整值ΔMCS_old减1。

在下一个调整周期进行上行调制编码方式的选择时，重复步骤21至33。请参考图3，该图为本发明所述实现上行链路自适应编码调制方法的基站机构框图，其主要实现过程为：

实施例三：

请参考图2，计算调整值ΔMCS：

步骤1，在高斯白噪声信道下，上行设置单发单收模式，固定为某一阶调制编码  方式时调整上行链路信道质量使得上行误块率Bler维持在10％，遍历所有的调制编码方式得到上行信噪比与调制编码方式的对应关系。根据上述测试得到的实际测量结果在本地配置上述对应关系；

步骤2，上行误块率统计窗长为100，窗口内已有CRC校验错误的包数为32个，此时收到上行HARQ的CRC校验结果为NACK，同时去掉离最旧的一个反馈ACK，则本帧计算出的Curr_Bler为33％；

步骤3，收到上行测量的SINR_measure为6dB，从保存的数据中查看上一帧的滤波值为7dB，上一个MCS生效时延周期保存的滤波值为9dB，由此可以判断此时信道处于下降沿趋势，那么根据β滤波法得到本帧的滤波值6.25；

步骤4，将得到的上行SINR送入调制编码方式映射模块，根据在本地设置的对应关系得到基准MCS为12；

步骤5，若本帧到了计算ΔMCS周期时，判断Curr_Bler大于Bler_upperlimit(Curr_Bler＝33％，Bler_Upper_Limit＝20％)，则进一步计算得到Curr_Bler与Bler_upperlimit之间的差值为0.13，再将其与Bler_bigdeviation，和Bler_{smalldeviation}比较(Bler_big_deviation＝0.3，Bler_small_deviation＝0.1)，判断其处于Bler_bigdeviation，和Bler_{smalldeviation}之间，则根据公式ΔMCS＝ΔMCS  MCS_dec_small_step，计算得到本次周期的ΔMCS＝-2(上个周期的ΔMCS为0，MCS_dec_small_step＝-2)；

步骤6，由基准MCS和ΔMCS得到最终该用户使用的调制编码方式为10。

实施例四：

请参考图3，该图为本发明所述实现上行链路自适应编码调制方法的基站结构框图，其主要包括配置上行SINR与上行调制编码方式之间的对应关系模块、上行SINR滤波处理模块、调制编码方式映射模块，其中各模块的主要作用如下：

对应关系模块用于配置上行SINR与上行调制编码方式之间的对应关系，；

上行SINR滤波处理模块用于对由测量得到的上行SINR做滤波平滑处理，从而得到上行SINR的滤波平滑值；

调制编码方式映射模块根据上行SINR滤波处理模块输出的上行SINR滤波平滑值、和预先在本地配置好的上行SINR与上行调制编码方式之间的对应关系确定上行链路使用的调制编码方式。

进一步，上述实现上行链路自适应编码调制方法的基站，还包括误块率Bler统计模块、外环调整值计算模块、调制编码方式修正模块，其中：

误块率Bler统计模块用于统计终端的误块率Bler；

外环调整值计算模块用于根据误块率Bler统计模块得到的误块率Bler来计算调整值ΔMCS，若误块率Bler小于预设的误块率下限，则在本调整周期将所述调整值ΔMCS上调；若误块率Bler大于预设的误块率Bler上限，则在本调整周期将所述调整值ΔMCS下调；

调制编码方式修正模块用于调整值ΔMCS对上述上行链路使用的调制编码方式的调整，并获得调整后的上行链路使用的调制编码方式。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种上行链路自适应编码调制方法，其特征在于，包括：

基站在本地配置上行SINR与上行调制编码方式之间的对应关系；

测量上行SINR，获得上行SINR测量值；

对所述上行SINR测量值进行滤波平滑处理，获得上行SINR的滤波平滑值；

利用所述上行SINR滤波平滑值及所述对应关系确定上行链路使用的调制编码方式。

2.如权利要求1所述的上行链路自适应编码调制方法，其特征在于，所述滤波平滑处理的方法是在判断信道变化趋势的基础上，对历史滤波值和本帧测量值采用加权因子进行加权处理，得到本帧滤波平滑值。

3.如权利要求2所述的上行链路自适应编码调制方法，其特征在于，所述加权因子分别影响历史滤波值和本帧测量值的权重系数；若信道处于上升的趋势，通过调整所述加权因子，加大历史滤波值的权重系数，降低本帧测量值的权重系数；若信道处于下降的趋势，通过调整所述加权因子，降低历史滤波值的权重系数，加大本帧测量值的权重系数。

4.如权利要求2所述的上行链路自适应编码调制方法，其特征在于，所述判断信道变化趋势的方法是将信道上一帧的SINR滤波值和上一个MCS生效延时周期对应的SINR滤波值进行比较，若所述上一帧的SINR滤波值大于或等于所述上一个MCS生效延时周期对应的SINR滤波值，则信道此时处于上升的趋势；若所述上一帧的SINR滤波值小于所述上一个MCS生效延时周期对应的SINR滤波值，则信道此时处于下降的趋势。

5.如权利要求1至4任一所述的上行链路自适应编码调制方法，其特征在于，还包括利用外环上行误块率Bler计算调整值ΔMCS，通过所述调整值ΔMCS对所述上行链路使用的调制编码方式进行调整得到调整后的上行链路使用的调制编码方式。

6.如权利要求5所述的上行链路自适应编码调制方法，其特征在于，若所述上行误块率Bler不满足预设的误块率Bler许可范围，则在本调整周期时的上行误块率Bler对编码方式的调整值ΔMCS将保持上一调整周期的调整值ΔMCS不变；若所述上行误块率Bler大于所述误块率Bler上限，则本调整周期的调整值ΔMCS将在上一周期的调整值ΔMCS的基础上按照预设的调整幅度下调。

7.如权利要求5所述的上行链路自适应编码调制方法，其特征在于，设定连续次数阈值N，若所述上行误块率Bler连续小于预设的误块率Bler下限的次数大于所述阈值N时，则本调整周期的调整值ΔMCS将在上一周期的调整值Δ MCS的基础上按照预设的调整幅度上调；若所述上行误块率Bler连续小于预设的误块率Bler下限的次数小于所述阈值N时，则本调整周期的调整值ΔMCS将保持上一调整周期的调整值ΔMCS不变。

8.如权利要求7所述的上行链路自适应编码调制方法，其特征在于，预设所述调整值ΔMCS上调的幅度是每次一级。

9.如权利要求6所述的上行链路自适应编码调制方法，其特征在于，所述调整值ΔMCS需下调时，若所述上行误块率Bler与所述误块率Bler上限之间的差值大于预设的误块率Bler最大偏移量，则所述调整值ΔMCS下调的幅度是上一周期的调整值ΔMCS与所述预设的误块率Bler最大偏移量对应的调制编码方式之差；若所述上行误块率Bler与所述误块率Bler上限之间的差值处于所述预设的误块率Bler最大偏移量与预设的误块率Bler最小偏移量之间，则所述调整值ΔMCS下调的幅度是上一周期调整值ΔMCS与所述预设的误块率Bler最小偏移量对应的调制编码方式之差；若所述上行误块率Bler与所述误块率Bler上限值之间的差值小于所述预设的误块率Bler最小偏移量，则所述调整值ΔMCS下调一级。

10.如权利要求5所述的上行链路自适应编码调制方法，其特征在于，所述的上行误块率Bler为在预先设定的误块率Bler统计窗长内CRC校验错误的包数与总包数的比值。

11.一种实现上行链路自适应编码调制方法的基站，其特征在于，包括配置上行SINR与上行调制编码方式之间的对应关系模块、上行SINR滤波处理模块、调制编码方式映射模块，其中：

所述对应关系模块用于配置上行SINR与上行调制编码方式之间的对应关系；

所述上行SINR滤波处理模块用于对由测量得到的上行SINR做滤波平滑处理，从而得到上行SINR的滤波平滑值；

所述调制编码方式映射模块根据所述上行SINR滤波处理模块输出的上行SINR滤波平滑值、和预先在本地配置好的上行SINR与上行调制编码方式之间的对应关系确定上行链路使用的调制编码方式。

12.如权利要求11所述的实现上行链路自适应编码调制方法的基站，其特征在于，还包括误块率Bler统计模块、外环调整值计算模块、调制编码方式修正模块，其中：

所述误块率Bler统计模块用于统计终端的误块率Bler；

所述外环调整值计算模块用于根据所述误块率Bler统计模块得到的误块率Bler来计算调整值ΔMCS；

所述调制编码方式修正模块用于所述调整值ΔMCS对所述上行链路使用的调制编码方式的调整，并获得调整后的上行链路使用的调制编码方式。

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