CN102739351A - 处理可适性调制及编码的方法及其通讯装置 - Google Patents

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Abstract

一种决定用于下一个混和自动重传请求传输的一调制及编码方式的方法，用于一无线通讯系统中一接收端，该方法包含有当接收由该无线通讯系统的一传送端于一目前混和自动重传请求传输中所传送的完整信息时，测量该目前混和自动重传请求传输的信号质量；根据该信号质量及准备于该下一个混和自动重传请求传输中接收的该完整信息的其余部分，决定归一化信号质量；以及根据该归一化信号质量决定该调制及编码方式，以根据该调制及编码方式处理该完整信息的该其余部分。

Description

处理可适性调制及编码的方法及其通讯装置
技术领域
本发明关于一种用于一无线通讯系统的方法及其通讯装置，尤指一种用来处理可适性调制及编码的方法及其通讯装置。
背景技术
混合自动重传请求(hybrid automatic repeat request，HARQ)程序是使用于通讯系统中，用来提供高效率及可靠的数据传输。相异于重传请求(ARQ)程序，前向错误更正码(forward error correction code，FEC)会被使用于混合自动重传请求程序中。举例来说，若接收端可正确地解码封包，接收端会回传收讫确认(acknowl edgement，ACK)至传送端，以通知封包已被正确地接收。相反地，若接收端无法正确地解码封包，接收端会回传未收讫错误(negative acknowledgement，NACK)至传送端，以通知封包未被正确地接收。在此情形下，接收端会储存部分或所有的封包于接收端的软性缓冲器(softbuffer)中，于接收端收到重传的封包后，接收端可合并重传的封包及储存的封包，以联合(jointly)解码封包，以提高成功解码的机率。接收端会持续混合自动重传请求程序(即累积重传的封包)直到该封包被正确地解码，或直到重传次数超过一预先设定的上限为止。由于发生少数错误的封包可通过使用前向错误更正码被正确地解码，而不需要回传未收讫错误(即要求重传)，发生大量错误的封包可通过合并重传的封包被正确地解码，在重传次数减少的情形下，可提高通讯系统的输出率。
另一方面，可适性调制及编码(adaptive modulation and coding，AMC)是提高通讯系统输出率的有效方法。当可适性调制及编码运作时，传送端会根据信号质量(如信号对噪声比(signal-to-noise ratio，SNR))，适应地调整使用于一传输(如新传输或重传)中的调制及编码方式(modulation andcoding scheme，MCS)，以最大化输出率。详细来说，当信号质量不良时，传送端会使用具有较多冗余(即低数据速率)的调制及编码方式来处理传输中的数据；当信号质量良好时，传送端会使用具有较少冗余(即高数据速率)的调制及编码方式来处理传输中的数据。
举例来说，请参考图1，其为根据已知技术使用不同调制及编码方式所得接收端的输出率的示意图。于图1中，调制及编码方式MCS1～MCS3表示具有递增数据速率(即递减数量的冗余(redundancy))的调制及编码方式。举例来说，调制及编码方式MCS1表示使用1/2编码速率的四位相位偏移调制(quadrature phase-shift keying，QPSK)，调制及编码方式MCS2表示使用1/2编码速率的16正交振幅调制(quadrature amplitude modulation，QAM)，调制及编码方式MCS3表示使用2/3编码速率的64正交振幅调制。如图1所示，信号对噪声比的范围被分割为3个信号对噪声比区域SR1～SR3。在调制及编码方式MCS1～MCS3分别被使用于信号对噪声比区域SR1～SR3的情形下，接收端可达到由圆圈所标示的最佳输出率。举例来说，若接收端测量到20分贝(dB)的信号对噪声比，接收端会使用调制及编码方式MCS2。
然而，由于传送端及接收端间的信道会持续变化，接收端无法完美地获知信号对噪声比。也就是说，现实信号对噪声比及测量的信号对噪声比间会存在一测量误差。因此，接收端可能会根据测量的信号对噪声比选择一错误的调制及编码方式。举例来说，请参考图2，其为根据已知技术所得接收端的输出率的示意图，包含有根据现实信号对噪声比所得最佳输出率(即图1中圆圈)及根据测量的信号对噪声比所得实际输出率。如图2所示，测量误差会使最佳输出率产生输出率损失，特别是在信号对噪声比区域SR1～SR3的交界处，会产生更大的输出率损失。主要原因可参考图1，在信号对噪声比区域SR1～SR3的交界处，使用不同的调制及编码方式所产生的输出率的差异会最大。此外，信号对噪声比区域SR1～SR3通常根据实验室所得模拟结果来决定，无法完美地匹配持续变化的信道。也就是说，即使接收端可完美地测量信号对噪声比，信号对噪声比区域SR1～SR3仍会产生输出率损失。因此，如何降低信道变化所产生的测量误差及信号对噪声比区域SR1～SR3所产生的不匹配，以正确地根据测量的信号对噪声比来选择调制及编码方式，是一重要的议题。
发明内容
因此，本发明的主要目的即在于提供一种方法及其通讯装置，用于处理可适性调制及编码，以解决上述问题。
本发明揭露一种决定用于下一个(next)混和自动重传请求(hybridautomatic repeat request，HARQ)传输的一调制及编码方式(modulation andcoding scheme，MCS)的方法，用于一无线通讯系统中一接收端，该方法包含有当接收由该无线通讯系统的一传送端于一目前(present)混和自动重传请求传输中所传送的完整信息时，测量该目前混和自动重传请求传输的信号质量；根据该信号质量及准备于该下一个混和自动重传请求传输中接收的该完整信息的其余部分，决定归一化信号质量；以及根据该归一化信号质量决定该调制及编码方式，以根据该调制及编码方式处理该完整信息的该其余部分。
附图说明
图1为根据已知技术使用不同调制及编码方式所得接收端的输出率的示意图。
图2为根据已知技术所得接收端的输出率的示意图。
图3为本发明实施例一无线通讯系统的示意图。
图4为本发明实施例一通讯装置的示意图。
图5为本发明实施例一流程的示意图。
[主要元件标号说明]
30                             无线通讯系统
40                             通讯装置
400                            处理装置
410                            储存单元
414                            程序码
420                            通讯接口单元
50                             流程
500、502、504、506、508        步骤
MCS1～MCS3                     调制及编码方式
SR1～SR3                       信号对噪声比区域
具体实施方式
请参考图3，图3为本发明实施例一无线通讯系统30的示意图，其简略地是由一网络端及多个客户端(user equipments，UEs)所组成，其中网络端及客户端可将可适性调制及编码(adaptive modulation and coding，AMC)使用于混和自动重传请求(hybrid automatic repeat request，HARQ)传输。也就是说，网络端及客户端可根据信号质量，决定(如选择)用于混和自动重传请求传输的调制及编码方式(modulation and coding scheme，MCS)。在图3中，网络端及客户端用来说明无线通讯系统30的架构。于通用移动电信系统(Universal Mobile Telecommunications System，UMTS)中，网络端可为一通用陆地全球无线接入网络(Universal Terrestrial Radio AccessNetwork，UTRAN)，其包含有多个基站(Node-Bs，NBs)。或者，于长期演进(longterm evolution，LTE)系统或先进长期演进(LTE-advanced，LTE-A)系统中，网络端可为一演进式通用陆地全球无线接入网络(Evolved UniversalTerrestrial Radio Access Network，E-UTRAN)，其包含有多个演进式基站(evolved Node-Bs，eNBs)及中继站(relays)。另一方面，于IEEE 802.11系统中，网络端可为一存取点(access point，AP)，不限于此。客户端可为移动电话、笔记本型计算机、平板计算机、电子书及可携式计算机系统等移动装置。此外，根据传输方向，可将网络端及客户端分别视为传送端或接收端。举例来说，对于一上链路(uplink，UL)，客户端为传送端而网络端为接收端；对于一下链路(downlink，DL)，网络端为传送端而客户端为接收端。
请参考图4，图4为本发明实施例一通讯装置40的示意图。通讯装置40可为图3中的客户端或网络端，包含一处理装置400、一储存单元410以及一通讯接口单元420。处理装置400可为一微处理器或一专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)。储存单元410可为任一数据储存装置，用来储存一程序码414，并通过处理装置400读取及执行程序码414。举例来说，储存单元410可为用户识别模块(subscriber identitymodule，SIM)、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random-access memory，RAM)、光盘只读存储器(CD-ROM/DVD-ROM)、磁带(magnetic tape)、硬盘(hard disk)及光学数据储存装置(optical datastorage device)等，而不限于此。通讯接口单元420可为一无线收发器，其根据处理装置400的处理结果，用来传送及接收无线信号。
请参考图5，图5为本发明实施例一流程50的流程图。流程50用于一接收端中，该接收端可为图3的客户端或网络端，用来处理可适性调制及编码，即选择用于下一个(next)混和自动重传请求传输的调制及编码方式。流程50可被编译成程序码414，其包含以下步骤：
步骤500：开始。
步骤502：当接收由该传送端于一目前(present)混和自动重传请求传输中所传送的完整信息时，测量该目前混和自动重传请求传输的信号质量。
步骤504：根据该信号质量及准备于该下个混和自动重传请求传输中接收的该完整信息的其余部分，决定归一化信号质量。
步骤506：根据该归一化信号质量决定该调制及编码方式，以根据该调制及编码方式处理该完整信息的该其余部分。
步骤508：结束。
根据流程50，当接收端接收由传送端于目前混和自动重传请求传输中所传送的完整信息(如一数据单元(data unit)、一封包、一帧(frame)等)时，接收端会测量目前混和自动重传请求传输的信号质量。信号质量可为任何相关于接收端所接收信号的质量的信息，而不限于此。举例来说，信号质量可为接收端所测量的信号对噪声比(signal-to-noise ratio，SNR)。接着，接收端根据测量的信号质量及准备于下个混和自动重传请求传输中接收的完整信息的其余部分，决定归一化信号质量。最后，根据决定的归一化信号质量进一步决定调制及编码方式，以根据调制及编码方式处理完整信息的其余部分。于接收端决定用于其余信息的调制及编码方式后，接收端可将调制及编码方式的信息传送至传送端，使传送端可于下个混和自动重传请求传输中，根据调制及编码方式处理(如调制、编码及/或传送)其余信息。
由上可知，接收端不仅会根据测量的信号质量，也会根据待接收的其余信息，来决定调制及编码方式。因此，可降测量的信号质量所产生的测量误差。如此一来，根据归一化信号质量，接收端可正确地决定调制及编码方式，进而降低接收端的输出率损失。
需注意的是，流程50的精神在于接收端根据归一化信号质量决定调制及编码方式，其中归一化信号质量是相关于测量的信号质量及完整信息的其余部分。流程50的实现方式是未有所限。举例来说，接收端可根据储存于接收端中的累积的信息及排定予接收端的完整信息，决定完整信息的其余部分，此部份于后详述。进一步地，根据于至少一先前的混和自动重传请求传输中所测量的信号质量，接收端可决定累积的信息，即该信号质量是相关于至少一先前的混和自动重传请求传输。更详细来说，根据于至少一先前的混和自动重传请求传输的一对应的混和自动重传请求传输中所测量的该信号质量，接收端可决定该累积的信息中每一部分的累积的信息。此外，决定归一化信号质量的方法是未有所限，只要可降低测量的信号质量所产生的测量误差即可。举例来说，归一化信号质量是接收端所测量的信号质量及完整信息的其余部分的一函数，例如将测量的信号质量除以完整信息的其余部分，以获得归一化信号质量。
以下举例说明流程50的一实现方式。接收端于第n个混和自动重传请求传输中所接收的有效信息可通过方程式表示为：
C n = log 2 ( 1 + ρ ^ n ) (式1)，
其中
Figure BSA00000684240500062
是接收端于第n个混和自动重传请求传输中所测量的接收的信号对噪声比，有效信息Cn可视为接收端于第n个混和自动重传请求传输中，理论上已正确地及有效地接收的信息，即此时完整信息尚未被正确地解码。在一支持多种传输资源尺寸的通讯系统中，接收端可通过对多个资源区块(resource blocks)的信号对噪声比取平均值来获得信号对噪声比
Figure BSA00000684240500063
资源区块是通过时间码元及频带来识别，不限于此。接着，准备于第k个混和自动重传请求传输的其余信息Ck(理论上的)可通过方程式表示为：
C k = R - Σ n = 1 k - 1 C n (式2)，
其中R是待传送至接收端的完整信息(如数据单元、封包、帧等)，是通过k-1个先前混和自动重传请求传输所获得的累积的信息，储存于接收端。因此，用于第k个混和自动重传请求传输的归一化信号对噪声比
Figure BSA00000684240500066
可通过方程式表示为：
ρ ~ k = ρ ^ k C k (式3)，
其中信号对噪声比
Figure BSA00000684240500068
的效应通过其余信息Ck被归一化。需注意的是，由于第k个混和自动重传请求传输此时尚未发生，尚无法于第k个混和自动重传请求传输中测量信号对噪声比
Figure BSA00000684240500069
因此，可使用第k个混和自动重传请求传输发生前刚通过测量而得的信号对噪声比，来取代式3中的信号对噪声比
此外，接收端可通过将归一化信号质量定位于多个质量区域的一质量区域中，以根据该质量区域决定调制及编码方式。较佳地，该多个质量区域是根据至少一临界值来决定。也就是说，使用至少一临界值来分割归一化信号质量的范围，以建立多个质量区域。需注意的是，通常会根据实验室所得模拟结果来决定(如估计)至少一临界值，故至少一临界值无法完美地匹配传送端及接收端间的信道。即使接收端可完美地测量信号质量，仍会产生输出率损失。因此，根据所接收的混和自动重传请求传输，接收端可调整至少一临界值中一临界值。也就是说，可动态地调整至少一临界值(从而决定多个质量区域)，以较佳地匹配信道。如此一来，在同时使用归一化信号质量及动态调整临界值的情形下，可进一步降低输出率损失。
举例来说，接收端可使用J个信号对噪声比区域来决定调制及编码方式，其中每个信号对噪声比区域对应于一调制及编码方式。较佳地，J个临界值{Γn：n＝1，...，J}可用来将归一化信号对噪声比
Figure BSA00000684240500072
的范围分割为J个信号对噪声比区域。于接收端将归一化信号对噪声比定位于J个信号对噪声比区域中一信号对噪声比区域后，即决定
Figure BSA00000684240500074
可决定一对应的调制及编码方式，其用于第k个混和自动重传请求传输。临界值及相关信号对噪声比区域可动态地调整以进一步改善接收端的效能。进一步地，可将调制及编码方式回传至传送端，使传送端可根据该调制及编码方式处理(如调制、编码及/或传送)用于第k个混和自动重传请求传输的其余信息，以上所述的运作持续直到接收端可正确地接收完整信息。
前述的所有流程的步骤(包含建议步骤)可通过装置实现，装置可为硬件、固件(为硬件装置与计算机指令与数据的结合，且计算机指令与数据属于硬件装置上的只读软件)或电子系统。硬件可为模拟微计算机电路、数字微计算机电路、混合式微计算机电路、微计算机芯片或硅芯片。电子系统可为系统单芯片(system on chip，SOC)、系统级封装(system in package，SiP)、嵌入式计算机(computer on module，COM)及通讯装置40。
综上所述，本发明提供一种方法，用于一接收端中，该接收端可为客户端或网络端，用来决定用于下一个混和自动重传请求传输的调制及编码方式，以降低测量的信号质量所产生的测量误差。通过使用其余信息来归一化测量的信号质量，亦可归一化(即降低)测量误差。因此，接收端可正确地决定调制及编码方式，进而降低接收端的输出率损失。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (11)

1.一种决定用于下一个混和自动重传请求传输的一调制及编码方式的方法，用于一无线通讯系统中一接收端，该方法包含有：
当接收由该无线通讯系统的一传送端于一目前混和自动重传请求传输中所传送的完整信息时，测量该目前混和自动重传请求传输的信号质量；
根据该信号质量及准备于该下个混和自动重传请求传输中接收的该完整信息的其余部分，决定归一化信号质量；以及
根据该归一化信号质量决定该调制及编码方式，以根据该调制及编码方式处理该完整信息的该其余部分。
2.根据权利要求1所述的方法，还包含有：
根据储存于该接收端中的累积的信息及该完整信息，决定该完整信息的该其余部分。
3.根据权利要求2所述的方法，其中根据于至少一先前的混和自动重传请求传输中所测量的该信号质量，决定该累积的信息。
4.根据权利要求3所述的方法，其中根据于该至少一先前的混和自动重传请求传输的一对应的混和自动重传请求传输中所测量的该信号质量，该接收端决定该累积的信息的每一部分的累积的信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其中该归一化信号质量是该信号质量及该完整信息的该其余部分的一函数。
6.根据权利要求1所述的方法，其中根据该归一化信号质量决定该调制及编码方式的步骤包含有：
将该归一化信号质量定位于多个质量区域的一质量区域中，以根据该质量区域决定该调制及编码方式。
7.根据权利要求6所述的方法，其中该多个质量区域是根据至少一临界值来决定。
8.根据权利要求7所述的方法，其中根据所接收的一混和自动重传请求传输，该接收端调整该至少一临界值中一临界值。
9.根据权利要求1所述的方法，还包含有：
传送该调制及编码方式的信息至该传送端，以提供该传送端于该下一个混和自动重传请求传输中，根据该调制及编码方式处理该完整信息的该其余部分。
10.根据权利要求1所述的方法，其中该信号质量包含有该接收端所测量的接收的信号对噪声比。
11.根据权利要求1所述的方法，其中该完整信息是一数据单元。
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Date Code Title Description
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20121017