CN102299773B - 一种tdma系统调制编码自适应方法与移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种TDMA系统调制编码自适应方法，该方法包括：计算预设时段内数据帧的每个时隙数据的信噪比，再进行平均运算得到平均信噪比；循环冗余校验每个时隙数据得到校验统计结果；判断校验统计结果是否大于第一校验预设值，如果是，则将预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的上限下调α个单位；判断校验统计结果是否大于第二校验预设值，如果否，则将预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的下限调整为平均信噪比与α个单位之和；根据平均信噪比所处的信噪比区间选择对应的调制编码方案，将选出的调制编码方案回传给基站。本发明还提供了一种移动终端。本发明的实施例提高了TDMA数据吞吐率，改善了TDMA系统性能。

Description

一种TDMA系统调制编码自适应方法与移动终端

技术领域

本发明涉及移动通信的调制编码技术领域，尤其涉及一种基于TDMA系统的调制编码自适应方法与移动终端。

背景技术

TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)技术是移动通信技术领域常用的多址技术之一，它将时间划分为多段等长的时分复用帧，每一个时分复用帧进一步分割成若干个时隙，各移动终端在每个时分复用帧的时隙中占用一个时隙，时分复用帧组装完成后即向基站发送信号。在满足定时和同步的条件下，基站可分别在不同时隙中接收到各移动终端的信号而不混扰。同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在特定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分出来并成功接收。然而，不同的移动终端通常所处的信道环境不同，为提高系统容量和保证信号稳定可靠，基站在发送数据时，针对不同的移动终端可以采用不同的调制编码方式参数：当移动终端靠近基站或存在视距链路等有利的通信地点时，可采用较高阶调制和高速率的信道编码方式，如16QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制)和3/4编码速率，从而得到较高的峰值速率；当移动终端处于小区边缘、信道深衰落等不利通信地点时，则可选取较低阶调制方式和低速率的信道编码方案，如：QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，四相相移键控)和1/2编码速率，从而保证通信质量。这种自适应调制编码方式尽管可以提高通信系统性能，增强移动终端的数据吞吐率，但是，在实际应用场合，具体根据何种标准进行信道判别以及调整调制编码方案的选择，至今没有行之有效的实现方式。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种基于TDMA系统的调制编码方案自适应方法与移动终端，该方法和移动终端根据数据实际传输情况实时调整TDMA系统的调制编码方案，以确保数据传输的质量和提高系统容量。

本发明实施例给出的TDMA系统调制编码自适应方法包括：

接收基站发送的数据帧后，计算预设时段内的数据帧的每个时隙数据的信噪比，将时隙数据的信噪比进行平均运算得到平均信噪比；循环冗余校验预设时段内的数据帧的每个时隙数据，对校验结果进行统计得到校验统计结果；

判断所述校验统计结果是否大于第一校验预设值，如果否，则进入校验统计结果与第二校验预设值的比较步骤；如果是，则将预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的上限下调α个单位；所述预设调制编码方案表包含调制类型、编码类型和信噪比区间的对应关系；

判断所述校验统计结果是否大于第二校验预设值，如果否，则将预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的下限调整为平均信噪比与α个单位之和；

根据所述平均信噪比在调整后的调制编码方案表中所处的信噪比区间选择对应的调制编码方案，并将选出的调制编码方案回传给基站。

优选地，判断所述校验统计结果是否大于第二校验预设值，如果是，则保持预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间不变。

优选地，在进行所述校验统计结果与第一校验预设值比较之前，判断所述校验统计结果是否大于第三校验预设值，如果是，则选择预设调制编码方案表中最高阶和最高速率的调制编码方案向基站回传；如果否，则执行校验统计结果与第一校验预设值的比较步骤。

优选地，所述方法还包括：在得到每个时隙数据的信噪比之后，计算相邻时隙数据的信噪比之差的绝对值；判断所述信噪比绝对值是否大于信噪比预设值，如果是，则选择预设调制编码方案表中最高阶和最高速率的调制编码方案向基站回传；如果否，则执行获取平均信噪比和校验统计结果的步骤。

优选地，从预设调制编码表中选出的调制编码方案通过分配的控制时隙回传给基站。

优选地，所述α取值为1。

本发明实施例还提供了一种移动终端，该移动终端包括：接收模块，以及与所述接收模块连接的信噪比计量器和数据校验器；与所述数据校验器连接的第一比较器，以及与第一比较器相连接的第二比较器；与所述信噪比计量器和第二比较器连接的选择器；与所述第一比较器、第二比较器和所述选择器连接的存储器；发送模块，其中：

所述信噪比计量器，用于在接收模块接收基站发送的数据帧后，计算预设时段内的数据帧的每个时隙数据的信噪比，对时隙数据的信噪比进行平均运算得到平均信噪比，并将平均信噪比传输给选择器；

所述数据校验器，用于在接收模块接收基站发送的数据帧后，循环冗余校验预设时段内的数据帧的每个时隙数据，对校验结果进行统计得到校验统计结果；

所述第一比较器，用于判断所述校验统计结果是否大于第一校验预设值，如果否，则触发第二比较器；如果是，则将位于存储器的预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的上限下调α个单位；所述预设调制编码方案表包含调制类型、编码类型和信噪比区间的对应关系；

所述第二比较器，用于判断所述校验统计结果是否大于第二校验预设值，如果否，则将位于存储器的预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的下限调整为平均信噪比与α个单位之和；

所述选择器，用于根据接收的平均信噪比在调整后的调制编码方案表中所处的信噪比区间选择对应的调制编码方案，并将选出的调制编码方案通过发送模块回传给基站。

本发明实施例所述的技术方案通过对移动终端接收到的数据帧进行循环冗余校验，得到校验统计结果，并根据该统计结果进行二重判断以获知信道变化和数据错误情况，在此基础上，对预设调制编码方案表的信噪比区间进行实时调整，然后，根据移动终端接收到数据帧的平均信噪比从调制编码方案表中选出恰当的调制编码方案，将选出的方案回传给基站以便基站根据新的调制编码方案进行数据传输。与现有技术相比，本发明给出了具体明确的调制编码自适应方法，提高移动终端的数据吞吐率、改善了TDMA系统的数据传输质量和性能。

附图说明

图1是本发明方法的一个实施例的流程图；

图2是本发明方法的又一个实施例流程图；

图3是本发明方法的实施例的一个具体实例流程图；

图4是本发明方法的实施例回传调制编码方案的帧结构图；

图5是本发明移动终端的实施例的组成框图。

具体实施方式

本发明实施例对移动终端接收到的数据帧进行循环冗余校验得到校验统计结果后，根据该统计结果进行二重判断以获知信道变化和数据错误情况，在此基础上，对预设调制编码方案表的信噪比区间进行实时调整，然后，根据移动终端接收到数据帧的平均信噪比从调制编码方案表中选出恰当的调制编码方案，将选出的方案回传给基站以便基站根据新的调制编码方案进行数据传输。下面结合附图及具体实施实例对本发明再做进一步详细说明。

参见附图1，本发明提供的TDMA系统调制编码自适应方法包括：

步骤S101：接收基站发送的数据帧后，计算预设时段内每个时隙数据的信噪比，将时隙数据的信噪比进行平均运算得到平均信噪比；循环冗余校验每个时隙数据，得到校验统计结果；

如前所述，TDMA数据帧包含多个时隙，每个时隙对应一个移动终端的数据，经过传输信道传输后，由于噪声的存在，接收到的数据帧必然在一定程度上出现失真，根据该失真情况即可计算出相应时隙的信噪比，具体计算方式在现有技术中已经存在，这里不予赘述；同时，对接收的数据进行循环冗余校验，循环冗余校验可获得每个时隙的数据是否发生错误，然后统计预设时段内该错误的个数，即校验统计结果；值得注意的是，计算平均信噪比和获取校验统计结果这两个步骤可以同时执行，也可以分先后执行，执行时两即可先计算平均信噪比，也可先进行循环校验获取校验统计结果。

步骤S102：判断所述校验统计结果是否大于第一校验预设值，如果否，则进入S103步骤；如果是，则执行步骤S102(a)：将预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的上限下调α个单位；

这里的预设调制编码方案表包含调制类型、编码类型和信噪比区间的对应关系，不同的调制类型调制的阶数不同，不同的编码类型传输速率不同，不同调制类型和编码类型设定的信噪比区间也存在区别，通常调制阶位高、编码速率高对应的信噪比区间下限高，这些均可根据先前的实际传输效果获得，实际上，该初始的信噪比区间对本实施例的影响并不大，因为本实施例是自适应系统，只要经过基站和移动终端几个来回的数据传输，即可将该编码调制表的信噪比区间设定到合理范围内。

步骤S103：判断所述校验统计结果是否大于第二校验预设值，如果否，则执行S103(a)：将预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的下限调整为平均信噪比与α个单位之和；

这里重点关注的是校验统计结果小于第二预设值的情况，对于校验统计结果大于第二预设值，可以根据实际需要，对信噪比区间进行适当调整，但通常情况下，认为该种情况表示了信道传输质量稳定，没必要对信噪比区间继续更正，因此一般保持预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的不变。

步骤S104：根据所述平均信噪比在调整后的调制编码方案表中所处的信噪比区间选择对应的调制编码方案；

步骤S105：将选出的调制编码方案回传给基站；回传基站时可通过时分复用帧中分配的控制时隙实现。

本实施例通过对移动终端接收到的数据帧进行循环冗余校验，得到校验统计结果，并根据该统计结果进行二重判断以获知信道变化和数据错误情况，在此基础上，对预设调制编码方案表的信噪比区间进行实时调整，然后，根据移动终端接收到数据帧的平均信噪比从调制编码方案表中选出恰当的调制编码方案，将选出的方案回传给基站以便基站根据新的调制编码方案进行数据传输。与现有技术相比，本发明给出了具体明确的调制编码自适应方法，提高移动终端的数据吞吐率、改善了TDMA系统的数据传输质量和性能。

上述实施例中对校验统计结果设定了二重判断，实际上，根据信道传输的实际情况，如果信道极为恶劣，那么此时采取一步一步的判断步骤可能将造成后续数据传输继续出现大量错误，为此，有必要在尽可能短的时间内选择出合理的调制编码方案回传给基站，以便基站迅速调整调制编码方案，从而减少数据传输的错误率。基于此，本发明在上述实施例基础上，进行了进一步改进，该改进的方案构成本发明的又一个实施例，参见附图2，改进的步骤为：

在进行所述校验统计结果与第一校验预设值比较之前，判断所述校验统计结果是否大于第三校验预设值，如果是，则选择预设调制编码方案表中最高阶和最高速率的调制编码方案向基站回传；如果否，则执行校验统计结果与第一校验预设值的比较步骤；

这里的第三校验预设值大于第一、第二校验预设值，由它可以尽可能快地判断出信道情况，进而及时地通知基站更正调制编码方案，这样提高了移动终端的数据吞吐率，进一步改善了TDMA系统的传输质量和性能。

同样地的道理，也可以采用下面的方式来尽可能快地判断出信道的情况：在得到每个时隙数据的信噪比之后，计算相邻时隙数据的信噪比之差的绝对值；判断所述信噪比绝对值是否大于信噪比预设值，如果是，则选择预设调制编码方案表中最高阶和最高速率的调制编码方案向基站回传；如果否，则执行获取平均信噪比和校验统计结果的步骤。这里的信噪比预设值表示对实际传输效果无明显影响的信道变化最大值，可根据实际测试效果获得。

为了对上述实施例有更清楚的理解，这里以一个实例进行阐释：本实例采用4种调制编码方案，预设的调制编码方案表对应的初始信噪比(SNR)区间如下表所示：

【表一：预设调制编码方案表对应的初始SNR区】

本实例在实际传输数据过程中，首次传输采用QPSK调制类型、1/2编码类型的调制编码方案；移动终端实时对数据信道的平均信噪比进行计算，并且统计对数据的CRC校验结果，然后根据信噪比变化情况和CRC校验结果直接选择调制编码方案，或者调整预设调制编码方案所对应的SNR区间，然后根据平均信噪比在调整后的SNR区间中所处的位置调整调制编码方案，以保证信号的传输质量，提高移动终端的数据吞吐率，改善TDMA系统的性能。

参见附图3，本实例基于TDMA的调制编码方案自适应方法具体包括以下步骤：

步骤S301：移动终端对接收到的时隙数据的信噪比进行计算，得到每个时隙的信噪比SNR_est，并对一个时分复用帧周期内的时隙数据信噪比进行平均运算得到平均信噪比SNR_ave；

步骤S302：移动终端对接收到的时隙数据进行循环冗余校验CRC，得到校验结果，并统计这些校验结果得到校验统计结果CRC_Stat_Result；

步骤S303：移动终端对相邻时隙的SNR_est的差求绝对值，得到SNR_{abs_est12}；

步骤S304：将SNR_{abs_est12}和信道比预设值SNR_targe进行比较，如果SNR_{abs_est12}＞SNR_targe，说明信道变化较大，此时执行步骤S304(a)：直接采用传输最可靠的调制解调方案，即选择调制编码方案表中第一个方案(QPSK，1/2)；如果SNR_{abs_est12}＜SNR_targe，则执行步骤S305；

步骤S305：将CRC_Stat_Result和第三校验预设值CRC_Target进行比较，如果CRC_Stat_Result＞CRC_Target，说明采用当前调制编码方案传输数据会产生大量的错误，此时执行步骤S304(a)：直接选择传输最可靠的调制编码方案，即选择调制编码方案表中第一个方案(QPSK，1/2)；如果CRC_Stat_Result＜CRC_Target，则执行步骤S306；

步骤S306：将CRC_Stat_Result和第一校验预设值Wrong_Level1进行比较，如果CRC_Stat_Result＞Wrong_Level1，说明此时通信链路非常好，此时执行步骤S306(a)：把SNR区间门限都下调1dB，相应的调低了各调制编码方案所需达到的信噪比要求，从而达到切换至传输速率更高的调制编码方案的目的；如果CRC_Stat_Result＜Wrong_Level1，则执行步骤S307；

步骤S307：将CRC_Stat_Result和第二校验预设值Wrong_Level2进行比较，如果CRC_Stat_Result＜Wrong_Level2，说明此时通信链路比较差，此时执行步骤S307(a)：把当前采用调制编码方案的SNR区间下限调制为SNR_ave+1，其他区间门限都等间距调整，相应调高了各调制编码方案所需达到的信噪比要求，从而达到切换至可靠性更高的调制编码方案的目的；如果CRC_Stat_Result＞Wrong_Level2，则保持预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的不变；

步骤S308：将SNR_ave和调整后的SNR区间进行比较，根据SNR_ave在区间中的位置选择相应的调制编码方案；

步骤S309：移动终端把选择的调制编码方案通过控制时隙回传给基站，以便基站按照接收到的调制编码方案向移动终端发送数据。

移动终端选择的调制编码方案回传时，可在时分复用帧中分配一个固定的控制时隙来达到该目的，其采用的时隙分配方法情况可参见附图4所示的帧结果。

本实例综合考虑了信道的信噪比估计结果和数据CRC校验结果，当信道变化较大或数据错误较多时，直接选择传输最可靠的调制编码方案；当信道稳定和数据错误数在容忍范围内的情况下，根据CRC统计情况调整调制编码方案对应的SNR区间，从而能够准确选择适合的调制编码方案，保证了系统的通信质量，进而提高系统的性能。

上述实施例是本发明的方法实施例，相应地，本发明还给出了一种对应的移动终端的实施例。参见附图5，该移动终端500包括：接收模块501，以及与所述接收模块连接的信噪比计量器502和数据校验器503；与所述数据校验器连接的第一比较器504，以及与第一比较器相连接的第二比较器505；与所述信噪比计量器和第二比较器连接的选择器506；与所述第一比较器、第二比较器和所述选择器连接的存储器507；发送模块508，其中：

信噪比计量器502，用于在接收模块接收基站发送的数据帧后，计算预设时段内每个时隙数据的信噪比，对时隙数据的信噪比进行平均运算得到平均信噪比，并将平均信噪比传输给选择器；

数据校验器503，用于在接收模块接收基站发送的数据帧后，循环冗余校验每个时隙数据，得到校验统计结果；

第一比较器504，用于判断所述校验统计结果是否大于第一校验预设值，如果否，则触发第二比较器；如果是，则将位于存储器507的预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的上限下调α个单位；所述预设调制编码方案表包含调制类型、编码类型和信噪比区间的对应关系；

第二比较器505，用于判断所述校验统计结果是否大于第二校验预设值，如果否，则将位于存储器507的预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的下限调整为平均信噪比与α个单位之和；

选择器506，用于根据接收的平均信噪比在调整后的调制编码方案表中所处的信噪比区间选择对应的调制编码方案，并将选出的调制编码方案通过发送模块508回传给基站。

该移动终端的工作过程是：接收模块501接收基站发送的数据帧后，将该数据帧传输给信噪比计量器502和数据校验器503，由信噪比计量器502计算预设时段内每个时隙数据的信噪比，将时隙数据的信噪比进行平均运算得到平均信噪比；由数据校验器503对每个时隙数据进行循环冗余校验，得到校验统计结果；然后由第一比较器504判断所述校验统计结果是否大于第一校验预设值，如果否，则进入触发第二比较器505；如果是，则将位于存储器507中的预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的上限下调α个单位；第二比较器505收到触发后，判断所述校验统计结果是否大于第二校验预设值，如果否，则将位于存储器507中的预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的下限调整为平均信噪比与α个单位之和；然后由选择器506根据所述平均信噪比在调整后的调制编码方案表中所处的信噪比区间选择对应的调制编码方案，并将选出的调制编码方案通过发送模块508回传给基站。

同样的道理，上述移动终端的实施例中的α根据实际情况可以有多种取值，但一般而言，为减少计算的复杂度，通常选取取数值1

本移动终端实施例通过对移动终端接收到的数据帧进行循环冗余校验，得到校验统计结果，并根据该统计结果进行二重判断以获知信道变化和数据错误情况，在此基础上，对预设调制编码方案表的信噪比区间进行实时调整，然后，根据移动终端接收到数据帧的平均信噪比从调制编码方案表中选出恰当的调制编码方案，将选出的方案回传给基站以便基站根据新的调制编码方案进行数据传输。与现有技术相比，本发明给出了具体明确的调制编码自适应方法，提高移动终端的数据吞吐率、改善了TDMA系统的数据传输质量和性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种TDMA系统调制编码自适应方法，其特征在于，该方法包括：

接收基站发送的数据帧后，计算预设时段内的数据帧的每个时隙数据的信噪比，将时隙数据的信噪比进行平均运算得到平均信噪比；循环冗余校验预设时段内的数据帧的每个时隙数据，对校验结果进行统计得到校验统计结果；

判断所述校验统计结果是否大于第一校验预设值，如果否，则进入校验统计结果与第二校验预设值的比较步骤；如果是，则将预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的上限下调α个单位；所述预设调制编码方案表包含调制类型、编码类型和信噪比区间的对应关系；

判断所述校验统计结果是否大于第二校验预设值，如果否，则将预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的下限调整为平均信噪比与α个单位之和；

根据所述平均信噪比在调整后的调制编码方案表中所处的信噪比区间选择对应的调制编码方案，并将选出的调制编码方案回传给基站。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：判断所述校验统计结果是否大于第二校验预设值，如果是，则保持预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间不变。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述校验统计结果与第一校验预设值比较之前，判断所述校验统计结果是否大于第三校验预设值，如果是，则选择预设调制编码方案表中最高阶和最高速率的调制编码方案向基站回传；如果否，则执行校验统计结果与第一校验预设值的比较步骤。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：在得到每个时隙数据的信噪比之后，计算相邻时隙数据的信噪比之差的绝对值；判断所述信噪比绝对值是否大于信噪比预设值，如果是，则选择预设调制编码方案表中最高阶和最高速率的调制编码方案向基站回传；如果否，则执行获取平均信噪比和校验统计结果的步骤。

5.根据权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，从调制编码表中选出的调制编码方案通过分配的控制时隙回传给基站。

6.根据权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，所述α取值为1。

7.一种移动终端，其特征在于，该移动终端包括：接收模块，以及与所述接收模块连接的信噪比计量器和数据校验器；与所述数据校验器连接的第一比较器，以及与第一比较器相连接的第二比较器；与所述信噪比计量器和第二比较器连接的选择器；与所述第一比较器、第二比较器和所述选择器连接的存储器；发送模块，其中：

所述信噪比计量器，用于在接收模块接收基站发送的数据帧后，计算预设时段内的数据帧的每个时隙数据的信噪比，对时隙数据的信噪比进行平均运算得到平均信噪比，并将平均信噪比传输给选择器；

所述数据校验器，用于在接收模块接收基站发送的数据帧后，循环冗余校预设时段内的验数据帧的每个时隙数据，得到校验统计结果；

所述第一比较器，用于判断所述校验统计结果是否大于第一校验预设值，如果否，则触发第二比较器；如果是，则将位于存储器的预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的上限下调α个单位；所述预设调制编码方案表包含调制类型、编码类型和信噪比区间的对应关系；

所述第二比较器，用于判断所述校验统计结果是否大于第二校验预设值，如果否，则将位于存储器的预设调制编码方案表中各调制编码方案对应的信噪比区间的下限调整为平均信噪比与α个单位之和；

所述选择器，用于根据接收的平均信噪比在调整后的调制编码方案表中所处的信噪比区间选择对应的调制编码方案，并将选出的调制编码方案通过发送模块回传给基站。

8.根据权利要求7所述的移动终端，其特征在于，所述α取值为1。

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