CN102480761B - Lte调度中确定mcs的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种LTE调度中确定MCS的方法，包括下列步骤：1)测量信道SNR值；2)根据SNR-CQI等级映射关系，确定与SNR对应的CQI等级CQI₀；3)由业务帧的长度L和CQI₀获得RB对数；4)根据RB对数和帧长度L获得相同RB对数下的最低CQI等级；5)根据最低CQI等级确定调制编码方式。采用本发明的方法解决了信道SNR随时间变化导致误块率较高的问题，根据帧长度确定MCS，降低了分组丢包率，减少了分组传输时延，无论对半持续调度方法或动态调度方法，由于在使用资源数相同的情况下选择可靠性较高的调制编码方式，使各分组可以承受的SNR变化范围相应变大，分组可以更加适应SNR随时间的变化。提高了调度业务的性能。

Description

LTE调度中确定MCS的方法

技术领域

本发明涉及一种业务调度中确定调制编码方式MCS的方法，尤其涉及LTE调度中确定MCS的方法，本发明属于通信技术领域。

背景技术

LTE支持各种通讯业务，为提供大容量通信服务并保证业务的服务质量QoS，它采用一定的调度方案，并通过eNodeB实施有效的调度和资源分配。

LTE采用自适应调制编码(AMC)技术，下行由用户测量信道的信噪比SNR，上行由eNodeB测量信道的SNR，eNodeB根据业务传输需求和信道状况确定调制编码方式(MCS)，并分配时频资源。CQI(ChannelQualityIndicator，信道质量指示符)是无线信道通信质量的测量标准，通常，一个高值的CQI表示一个信道有高的质量，因此可以用CQI来表示SNR。SNR大，证明信道情况比较好，故可以选择的CQI等级也就比较高，这是因为信道质量好的话就可以选择更高阶的调制编码方式，达到更高的码率和效率，反之亦然。不同等级的CQI对应不同的调制方式、码率、效率，即MCS。表1是TS36.213标准(E-UTRA，Physicallayerprocedures，Release9)给出的不同等级CQI对应的调制方式、码率、效率。

在不同MCS下SNR与BLER的关系有所不同。同样的SNR条件下，CQI等级越高，传输相同负荷所需的无线资源块RB(Resourceblock)对数越少；同时误块率(BLER)越高，导致丢包率相应增加，因此MCS决策需要兼顾BLER和RB占用数。传统的MCS决策方式是针对一定的SNR，查找能够达到使BLER小于且最接近于0.1的CQI等级，得到类似图1所示的SNR-CQI映射图。从图中可以看出，CQI和SNR的范围有一定的对应关系，在BLER要求相同的情况下，一定范围的SNR对应相同的CQI等级。

在LTE系统中主要采用两种调度方法：动态调度和半持续调度。LTE系统对其中的大部分业务采用动态调度的方法；VoIP业务由于具有周期性特征，为降低信令开销，在LTE系统中对VoIP业务采用半持续调度方法。以LTE系统中的VoIP为例，其原理如图2所示。在传输VoIP激活期的第一个VoIP帧时，采用持续调度，即根据用户的信道质量为VoIP帧选择MCS并分配所需的子载波和传输时隙(即无线资源块RB)，后续的VoIP帧传输均采用固定配置。这样，就不再需要额外的L1/L2控制信令，节省了信令开销。如果发生帧丢失，则采用HARQ重传；而对于重传的HARQ帧，则采用动态调度方式分配信道资源。

表14-bitCQI表

由于eNodeB和用户之间的信号受到大尺度衰落、阴影衰落和快衰落的影响，并与用户的移动性有关，所以在VoIP业务处于语音激活期阶段，上行和下行的SNR都是随时间变化的。半持续调度根据传输激活期第一个VoIP帧时的SNR0反馈CQI并选择MCS，则当此后某个有帧的时刻的SNR大于SNR0时，该帧的误块率(BLER)降低；而当该时刻的SNR小于SNR0时，该帧的误块率增大。一旦出现误块，按照半持续调度算法，就需要实施HARQ重传，即采用动态调度方法分配无线链路资源RB对。这一方面需要eNodeB进行动态调度，占用新的RB资源；另一方面，由于VoIP重传，增加了传输时延。因此，针对LTE系统中VoIP半持续调度的特点，根据信道状况选择适当的MCS以降低误块率，就成为解决问题的关键。

发明内容

为解决由于信道SNR随时间变化导致误块率较高的问题，本发明提出了一种LTE调度中确定MCS的方法，包括步骤：

1)测量信道SNR值；

2)根据SNR-CQI等级映射关系，确定与SNR对应的CQI等级CQI₀；

3)由业务帧的长度L和CQI₀获得RB对数；

4)根据RB对数和帧长度L获得相同RB对数下的最低CQI等级；

5)根据最低CQI等级确定所述SNR的调制编码方式MCS。

由于不同等级CQI的调制方式和效率不同(即对应表1中的efficiency值不同)，所以对相同的L，在不同等级的CQI时会需要不同的RB对数，CQI等级越高，所需RB对数目越少；但与此同时，由于RB对数是一个向上取整的整数值，所以对相同的L，相邻若干个CQI等级可能仍然对应相同的RB对数。因此，获得相同RB对数下的最低CQI等级步骤为：

首先根据L和CQI等级为CQI₀，获得对应的RB对数₀；

然后将CQI₀减1，得到CQI₁＝CQI₀-1，根据CQI₁和L获得RB对数₁；

对比RB对数₁和RB对数₀，如果RB对数₁不等于RB对数₀，则RB对数₀对应的CQI₀为最低CQI等级；

如果RB对数₁＝RB对数₀；继续将CQI1减₁进行计算直到RB对数_n不等于RB对数₀，确定与RB对数₀相等的最后一个CQI等级为最低CQI等级，即RB对数_n-1对应的CQI_n-1为最低CQI等级。

业务帧是指各业务分组打包成帧，其长度为帧长度，帧长度的单位为比特数，因为业务分组的长度一般是在业务生成时就已经确定，因此本发明是针对生成好的各种长度的业务帧进行处理的。

所述SNR-CQI等级映射关系采用下述方法建立：

A、获得SNR值；

B、链路级仿真获得CQI-SNR-BLER的对应图；

C、对于不同的SNR，选择BLER小于0.1且最接近于0.1的CQI等级，构造SNR-CQI等级映射关系。

所述CQI等级与调制编码方式MCS的对应方式采用TS36.213标准规定的对应方式。CQI与MCS的对应关系见表1。

本发明提出的选择最低CQI的方法就是在传统SNR-CQI等级映射关系的基础上，在保持RB数相同的前提条件下，选择该范围内最低CQI等级。由于较低的CQI等级对应较低的BLER，因此可以在保持RB数不变的情况下降低丢包率，提高了业务的性能；与此同时，丢包率的降低也减小了HARQ的几率，从整体上节省了RB对数，并且降低了帧的传输时延。

所述业务帧为VoIP帧及需要进行动态调度的其他业务帧。

所述的VoIP帧是携带VoIP分组的帧。VoIP分组包括暂态期VoIP分组、激活期VoIP分组和静默期VoIP分组。

所述暂态期VoIP分组是原始的未压缩的VoIP分组，成帧后长度为L1。

所述激活期VoIP分组是经过RoHC头压缩的分组，成帧后长度为L2。

所述静默期VoIP分组是是因背景噪声而产生的SID分组，成帧后长度为L3。

各状态下的VoIP帧长度及发送间隔如表2所示：

表2VoIP业务帧长度及发送间隔

根据用户话音的持续程度，将通话过程分为暂态期、激活期和静默期，因此VoIP业务的状态也分为暂态期、激活期和静默期。其业务流模型可参见图4。其中，横轴表示分组产生时刻，纵轴表示分组长度。

在VoIP的暂态期，VoIP分组是原始的未压缩的VoIP分组。在激活期，为了减小开销，VoIP分组是经过压缩的VoIP分组。而在静默期，用户处于不说话的状态，发送的VoIP分组是因背景噪声而产生的SID(SilenceInsertionDescriptor)分组。这几种类型的分组成帧后，L1＞L2＞L3。

所述VoIP业务中激活期的VoIP分组经过RoHC头压缩，压缩态1和压缩态2的VoIP分组长度相等，分组成帧后均为L2(经过压缩后，压缩态1和压缩态2的VoIP分组长度较短，并且压缩态1和压缩态2长度相差较小，分组成帧后认为均为L2)。RoHC头压缩的状态转换图如图3所示。

本发明的有益效果：

采用本发明的方法，根据帧长度，使用RB对数相同情况下的最低CQI等级，解决了信道SNR随时间变化导致BLER较高的问题，在不同帧长度下选择不同的MCS，兼顾RB对数和BLER，在RB数不变的情况下降低分组的丢包率，提高了业务的性能；与此同时，丢包率的降低也减小了HARQ的几率，从整体上节省了RB对数，减少了分组传输时延。

对于半持续调度方法，如果在第一个分组选择MCS的时候就在使用资源数相同的情况下选择可靠性较高(即CQI较低)的调制编码方式，那么此后各分组可以承受的SNR变化范围相应变大，即分组可以更加适应SNR随时间的变化。

对于动态调度方法，每个分组都会依据当时的信道状态决定MCS，所以对于信道的变化不会像半持续调度那么敏感，尽管如此，如果在第一个分组选择MCS的时候就在使用资源数相同的情况下选择可靠性较高(即CQI较低)的调制编码方式，那么此后各分组可以承受的SNR变化范围相应变大，即分组可以更加适应SNR随时间的变化。故本发明的方法对半持续调度和动态调度都可以带来性能的提升。

附图说明

图1是现有技术中的SNR-CQI等级映射图；

图2是现有技术中的半持续调度原理图；

图3是RoHC语音分组压缩状态转换图；

图4是VoIP业务模型图；

图5是不同CQI等级下分配RB对数目图

图6是实施例用本发明的方法得到的SNR和CQI等级的映射关系图；

图7是实施例中不同MCS确定方法单扇区用户容量对比图。

具体实施方式

下面根据具体实施例和附图进一步说明本发明的方法：

一种LTE调度中确定MCS的方法，以下行链路VoIP业务调度为例，包括如下步骤：

1)用户测量SNR值，

2)根据SNR-CQI等级映射关系，获得CQI等级，反馈给基站端，记为CQI₀。SNR-CQI等级映射关系获得方法为：

A、获得SNR值；

B、链路级仿真获得CQI-SNR-BLER的对应图；

C、对于不同的SNR，选择BLER小于0.1且最接近于0.1的CQI等级，构造SNR-CQI等级映射关系。

3)由业务帧的长度L和CQI₀获得RB对数，即：

RB对数＝f(L，CQI)(公式1)

业务帧的长度是指业务分组打包成帧的长度，以VoIP业务分组为例，VoIP分组可以分为暂态期VoIP分组、激活期VoIP分组和静默期VoIP分组。参见图4。

图4中暂态期的未压缩态VoIP分组成帧后长度L1为97字节，激活期的VoIP分组经过RoHC头压缩后为压缩态1和压缩态2，两个压缩态VoIP分组成帧后长度均为40字节，则L2为40字节；同时静默期的VoIP分组为SID，即成帧后的L3为15字节。则在图4所示的业务流模型中，各状态下的VoIP帧长度及间隔如表3所示。

表3VoIP业务帧长度及发送间隔

4)根据RB对数和帧长度L获得相同RB对数下的最低CQI等级；根据上述公式可以计算：

a)根据L计算CQI等级为CQI₀时对应的RB对数₀：

RB对数₀＝f(L，CQI₀)

b)将CQI₀减1，得到CQI₁＝CQI₀-1，将CQI＝CQI₁带入公式1，计算CQI₁时RB对数，即：

RB对数₁＝f(L，CQI₁)

c)判断RB对数₁是否等于RB对数₀，如果不相等则记录CQI₀为CQI_n-1；如果相等则继续将CQI₁减1，将新的CQI带入公式1计算所需的RB对数，直到所需RB对数不再相等，即RB对数_n不等于RB对数₀，记录与RB对数₀相等的最后一个CQI等级为CQI_n-1，CQI_n-1为相同RB对数下的最低CQI等级。

5)按照TS36.213标准中的对应关系，根据最低CQI等级确定所述SNR值时的MCS。即以表1中的CQI等级与MCS的对应关系来确定MCS.

实施例1

以具体的RB对数计算公式来最终确定MCS：

n为一个RB对的所有子载波上用来传输数据业务的OFDM符号数。且得到的RB对数为上述公式得到的数值向上取整的整数值。

表4给出的就是TS36.211(E-UTRA，PhysicalChannelsandModulation，Release9)中规定的一个RB的大小，每个RB在时域上占用7个OFDM符号，在频域上占用12个子载波。RB对指的就是2个在时域上并排的RB，即时域上占用14个OFDM符号，频域上还是12个子载波。

表4RB参数表

SNR因为每一个RB对并不是其中的所有OFDM符号都用来传输数据，还有一些符号上面传的是控制信息，n是在一个RB对的所有子载波上实际可用于传输数据的符号数。假设控制信道在时域上占用3个OFDM符号，则n＝(14-3)*12＝11*12＝132。该公式是一个简化的计算RB对数的公式，可以在此基础上根据情况进行扩展。

对不同状态期的VoIP帧，通过计算可以得到各CQI等级下的RB对分配数，如表5所示：

表5不同CQI等级下分配RB对数目

由上表可以看出，由于RB对数是一个通过计算之后向上取整的整数值，所以对相同的L(在上表中反映为某一种VoIP时期)，相邻若干个CQI等级可能仍然对应相同的RB对数。更为直观的图可参见图5。

a)根据L计算CQI等级为CQI₀时对应的RB对数₀：

RB对数₀＝f(L，CQI₀)

b)将CQI₀减1，得到CQI₁＝CQI₀-1，将CQI＝CQI₁带入公式1，计算CQI₁时RB对数，即：

RB对数₁＝f(L，CQI₁)

c)判断RB对数₁是否等于RB对数₀，如果不相等则记录CQI₀为CQI_n-1；如果相等则继续将CQI₁减1，将新的CQI带入公式1计算所需的RB对数，直到所需RB对数不再相等，即RB对数_n不等于RB对数₀，记录与RB对数₀相等的最后一个CQI等级为CQI_n-1，CQI_n-1为相同RB对数下的最低CQI等级。

根据上述的表5和系列的计算，得到用户测量的SNR和最终确定CQI等级的关系图如图6。根据该图也就是可以获得相应的SNR值的MCS。

分别采用传统MCS确定方法和本发明的最小CQI确定方法(传统的确定方法简称为线性CQI映射，而本发明的确定方法简称为最小CQI映射)，计算在LTE系统的下行链路进行VoIP业务调度时平均RB对占用数和平均丢包率，可以得到如表6所示的结果。

表6不同MCS确定方法单用户测量统计结果

由表6可以看出，与现有技术线性CQI映射相比，本发明具有较小的丢包率和每帧平均RB对数。这是由于本发明在占用相同RB对的CQI等级中选择最小等级，在不增加每帧占用RB对数目的前提下降低了BLER，减少了丢包率，从而减少了HARQ重传帧和长帧的出现概率，因此平均RB对占用比较低。

而从整体上衡量LTE系统中的VoIP业务性能时，主要以用户容量进行评价。系统的VoIP用户容量定义为：使得95％的用户满意的系统中的用户数目。其中，一个满意的VoIP用户定义为：在延时门限为50ms的情况下，该用户的VoIP业务丢包率小于2％。

通过在5MHz带宽，用户只使用VoIP业务，低速移动，轮询调度的条件下进行仿真可以得到不同MCS确定方法下单扇区用户容量，如图7所示。可以看出，采用线性CQI映射的用户容量约为150，本发明提出的最小CQI映射的用户容量约为192，容量提高了约30％。这是由于采用最小CQI映射时，平均RB对占用比和丢包率都比较低；同时，由于减少了重传分组的出现频率，有效降低了分组延时，因此采用最小CQI映射能够增加用户容量。

Claims (8)

1.一种LTE调度中确定MCS的方法，包括下列步骤：

1)测量信道SNR值；

2)根据SNR-CQI等级映射关系，确定与SNR对应的CQI等级CQI₀；

3)由业务帧的长度L和CQI₀获得RB对数；

4)根据RB对数和帧长度L获得相同RB对数下的最低CQI等级，其方法是：

A、由L和CQI₀获得RB对数₀；

B、使CQI₁＝CQI₀-1，根据CQI₁和L获得RB对数₁；

C、对比RB对数₁和RB对数₀，如果RB对数₁不等于RB对数₀，则RB对数₀对应的CQI₀为最低CQI等级；

如果RB对数₁＝RB对数₀，继续将CQI₁减1计算RB对数直到RB对数_n不等于RB对数₀，则RB对数_n-1对应的CQI_n-1为最低CQI等级；

5)根据最低CQI等级确定所述SNR的调制编码方式MCS。

2.根据权利要求1所述的LTE调度中确定MCS的方法，其特征在于所述SNR-CQI等级映射关系采用下述方法建立：

A、获得SNR值；

B、链路级仿真获得CQI-SNR-BLER的对应图；

C、对于不同的SNR，选择BLER小于0.1且最接近于0.1的CQI等级，构造SNR-CQI等级映射关系。

3.根据权利要求1所述的LTE调度中确定MCS的方法，其特征在于采用TS36.213标准中的CQI等级与MCS对应关系确定MCS。

4.根据权利要求1所述的LTE调度中确定MCS的方法，其特征在于所述业务帧为VoIP帧和需要动态调度的帧。

5.根据权利要求4所述的LTE调度中确定MCS的方法，其特征在于所述VoIP帧是携带VoIP分组的帧，VoIP分组包括暂态期VoIP分组、激活期VoIP分组和静默期VoIP分组。

6.根据权利要求5所述的LTE调度中确定MCS的方法，其特征在于所述暂态期VoIP分组是未压缩的VoIP分组。

7.根据权利要求5所述的LTE调度中确定MCS的方法，其特征在于所述激活期VoIP分组是经过RoHC头压缩的分组。

8.根据权利要求5所述的LTE调度中确定MCS的方法，其特征在于所述静默期VoIP分组是因背景噪声而产生的SID分组即静音描述符分组。