CN103152754A - 一种lte系统中的链路自适应方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种LTE系统中的链路自适应方法,用于降低链路自适应过程中运算的难度,从而降低产品硬件成本。该方法包括:基站获得来自用户终端中的各个PRB的信道质量指示CQI的集合;基站获得与CQI对应的效率值Eff;基站获得当前调度用户终端内各个PRB的Eff的平均值Eff’;基站获得与Eff’相对应的CQI’后再根据CQI’获得相对应的调制方式和编码速率;基站根据调制方式和编码速率计算并获得与所述CQI’相对应的传输块长度TBS’;基站获得当前调度用户终端的调制编码图阵。本发明还提供实现上述方法的装置。
Description
技术领域
本发明涉及LTE通信系统,尤其涉及一种LTE系统中的链路自适应方法和装置。
背景技术
在移动通信系统中,由于传播环境会因为自然环境的变化或者人为因素的改变而变化,信号质量也随之而改变。长期演进(LongTerm Evolution,LTE)系统作为新一代的无线移动通信系统,提供了更丰富的宽带业务,更高速的数据流量以及更有效的信号质量保证。在LTE系统中,为了保证系统性能的稳定,通常有信道调度、链路自适应和HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request,混合自动请求重传)三种方式。
信道调度是指基站在满足服务质量(Quality ofService,QoS)的前提下,给尽量多的用户终端(User Equipment,UE)分配充足的资源;链路自适应是指基于已分配的资源不变的情况下,对传输参数进行配置,例如选择具体调制方式、编码类型以及多输入多输出(Multi-input Multi-output,MIMO)格式等,以适应信道的变化。HARQ是自动请求重传(Automatic Repeat Request,ARQ)和前向纠错编码(Forward Error Correction,FEC)的结合,是指基站在一次传输失败的情况下,增加冗余度并减小码速后进行重新传输。
而在链路自适应的方式中,AMC(Adaptive Modulation and Coding,自适应调制编码)被广泛运用。AMC是根据信道的实际情况确定当前的信道容量,再根据容量来确定合适的调制编码方式(下面简称为调制方式),以便最大限度地发送信息,实现较高的传输速率,并且能针对每一个用户终端的信道质量变化,提供相应变化的调制编码方案,从而获得更高的传输速率和频谱利用率。
下行AMC,用户终端对信道进行判定,并将该信道的CQI(Channel QualityIndicator,信道质量指示)反馈给基站,基站根据UE所反馈的CQI选择相应的调制方式和编码速率进行下行传输。具体模型如图1所示,UE根据所接收的信号分析确定CQI,并通过反馈通道反馈给基站eNodeB,eNodeB根据该CQI选择出与之相适应的MCS(Modulation and Coding Scheme,调制编码图阵),并根据该MCS所配置的参数进行下行传输。
上行AMC,基站eNodeB对信道进行判定,生成与该信道特性相适应的MCS,并反馈给用户终端,用户终端按照该MCS所配置的参数进行上行传输。具体模型如图2所述,基站根据所接收SRS(Sounding Reference Signal,测量参考信号)确定信道的SINR(Signal to Interference plus Noise Ratio,信号与干扰和噪声比,简称信干噪比)根据SINR确定信道的CQI,再确定与该CQI相适应的MCS,并经反馈通道将该MCS反馈给UE,UE按照根据该MCS所配置的参数进行上行传输。
在LTE系统,每个TTI(Transmission Time Interval,传输时间间隔)同一个UE占用的若干个PRB(Physical Resource Block,物理资源块)的MCS是相同的。但经过信道调度之后,需要重新配置MCS,实现链路自适应。而此时若干个PRB的CQI值各不相同,若此时以所接收到的PRB的CQI直接作为当前调度信道的CQI是不准确的,所以无论是上行AMC还是下行AMC,都必须要重新计算当前调度UE信道的CQI,再根据该CQI确定与之相适应的MCS。如图3所示,常规的做法是根据各个PRB的CQI计算获得其SINR,再通过CCBM(Channel Capacity Based Mapping,信道容量映射)方法或者EESM(Exponential Effective SNR Mapping,指数有效信噪比映射)方法整合获得等效SINR,再通过等效的SINR获得与之对应的等效CQI,此等效CQI表示当前调度信道的信道质量。这种方式的优点在于所获得的当前调度UE的信道的CQI比较准确,但是CCBM的计算参数需要通过链路仿真获得,并且需要进行对数运算;而EESM的计算参数同样需要通过链路仿真获得,并且需要进行指数运算,所以这两种方法都要额外的仿真支持,并且无论是对数运算还是指数运算都需要占用大量的计算资源,对实时系统的硬件运算能力要求较高,导致产品的成本过高。
发明内容
本发明的首要目的提供一种LTE系统中的链路自适应方法,用以解决运算占用资源高以及由此导致的所采用的硬件成本高的问题。
本发明的另一目的是为了提供一种LTE系统中的链路自适应装置,用以解决运算占用资源高以及由此导致的所采用的硬件成本高的问题。
一种LTE系统中的链路自适应方法,包括如下步骤:
(1)基站获得来自用户终端UE中的各个物理资源块PRB的信道质量指示CQI的集合;
(2)所述基站根据CQI与效率值Eff的对应关系获得与所述CQI相对应的Eff;
(3)所述基站计算并获得当前调度UE内各个所述PRB的Eff的平均值Eff’后进行步骤(4)或(4’);
(4)所述基站根据CQI与效率值Eff的对应关系获得与所述Eff’相对应的信道质量指示CQI’,再根据CQI、调制方式和编码速率三者的对应关系获得与所述CQI’相对应的调制方式和编码速率;
(4’)为:所述基站根据效率值Eff、调制方式和编码速率三者的对应关系获得与所述Eff’相对应的调制方式和编码速率;
(5)所述基站根据所述调制方式和编码速率计算并获得传输块长度TBS’;
(6)所述基站根据传输块长度与调制编码图阵的对应关系获得所述当前调度用户终端的调制编码图阵MCS。
一种LTE系统中的链路自适应装置,包括依次连接的接收模块、Eff确定模块、Eff’确定模块和MCS确定模块;所述接收模块,用于获得来自用户终端的各个资源块PRB的信道质量指示CQI的集合;所述Eff确定模块,用于根据CQI与效率值Eff的对应关系获得与所述CQI相对应的Eff;所述Eff’确定模块,用于获得当前调度用户终端内各个所述PRB的Eff的平均值Eff’后根据CQI与效率值Eff的对应关系获得与所述Eff’相对应的CQI’,再根据CQI、调制方式和编码速率三者的对应关系获得与所述的CQI’相对应的调制方式和编码速率;或者获得所述Eff’后根据根据效率值Eff、调制方式和编码速率三者的对应关系获得与所述Eff’相对应的调制方式和编码速率;所述MCS确定模块,用于根据所接收的来自所述Eff’确定模块的调制方式和编码速率计算并获得传输块长度TBS’,再根据所述TBS’通过传输块长度与调制编码图阵的对应关系获得当前调度用户终端的调制编码图阵MCS。
本发明有益效果如下:
引进效率值作为换算媒介,快速获得当前调度用户终端的信道质量指示CQI,可以利用通信协议中现有的CQI、TBS序号与MCS序号三者的依次对应关系,通过简单运算并结合查表的方式获得MCS,算法简单且运算量低,从而节省了硬件运算资源、降低产品成本。
附图说明
图1为现有的下行AMC模型的结构图;
图2为现有的上行AMC模型的结构图;
图3为现有的获得当前调度UE的CQI的流程图;
图4为本发明实施例的LTE系统中下行AMC的链路自适应方法的流程图;
图5为本发明实施例的LTE系统中上行AMC的链路自适应方法的流程图;
图6为一种典型的BLER-SNR曲线图;
图7为本发明实施例的LTE系统中下行AMC的链路自适应装置的结构图;
图8为本发明实施例的LTE系统中上行AMC的链路自适应装置的结构图。
具体实施方式
为了克服当前调度用户的信道质量数据CQI运算占用的资源大、对硬件运算能力要求高以及由此而导致的产品成本高的问题,本发明实施例提供了一种LTE系统中的链路自适应方法和装置,下面从下行AMC和上行AMC两个方面进行说明。
如图4所示的流程图,在下行AMC过程中,包括以下步骤:
步骤10,基站接收至少一个用户终端UE的CQI报告。
这里的基站为eNodeB,本领域内的技术人员理当知晓。每个UE的CQI报告表示为一段连续的频域资源的信道质量,而PRB为无线传输中物理资源基本分配单位,所以UE的CQI报告可以视为每个UE内各个PRB的CQI的集合。
步骤11、基站获得与每个PRB的CQI相对应的效率值Eff;
效率值Eff的单位是bit/symbol,表示每个符号承载的信息比特,即每个RE(资源粒子)所承载的信息比特,其大小由PRB和MCS决定,具体与PRB的CQI和MCS有关。PRB的CQI与效率值Eff的对应的关系见3GPP TS36.213通信协议中表7.2.3-1所示,具体参见表1。可以将该表预先存放在基站中,通过查表的方式获得与CQI对应的效率值Eff。例如PRB的CQI数据为1,那么对应在表格的第三行第四列可查得效率值Eff为0.1523。
表1:
步骤12、基站获得当前调度UE内各个PRB的Eff的平均值Eff’;
Eff’表示一个PRB中平均每个RE承载的信息比特,单位为bit/symbol。通过步骤11获得的每个PRB的CQI对应的Eff,再通过公式计算可获得Eff’,其中NPRB为UE内PRB的数量,该数量由LTE系统的带宽和PRB大小所决定;NREi是第i个PRB中资源粒子RE的数量,在一个小区中TTI每个的PRB中的RE数量是相同的。
步骤13、基站获得与Eff’相对应的CQI’后获得与CQI’相对应的调制方式和编码速率;
基站通过查表方式根据CQI与Eff的对应关系即可获得与Eff’相对应的CQI’,该步骤为步骤11的相反过程;再根据CQI与调制方式和编码速率三者的对应关系查表可以获得与CQI’相对应的调制方式和编码速率。
优选地,由于3GPP TS36.213通信协议中表7.2.3-1既包括CQI、Eff、调制方式和编码速率四者的相对应关系,所以可以将步骤13替换为步骤13’,即基站根据效率值Eff、调制方式和编码速率三者的对应关系获得与Eff’相对应的调制方式和编码速率;具体的效率值Eff、调制方式和编码速率三者的对应关系参见表1,即3GPP TS36.213通信协议中表7.2.3-1。
步骤14,基站根据调制方式和编码速率计算并获得传输块长度TBS’;
具体地,通过公式计算得到,其中表示PRB中用于下行共享信道(PDSCH)的RE数量;Qm表示调制效率,调制方式为QPSK时,Qm=2;16QAM时,Qm=4;64QAM时,Qm=6;Cr表示编码速率。
步骤15,基站获得TBS’对应的传输块序号ITBs;
基站预先存放了传输块长度与传输块序号的对应关系,具体参见3GPP TS36.213通信协议中表7.1.7.2.1-1,ITBS的范围为0~26,NPBS的范围为1~110,表2只示出ITBS0~13,NPRB1~10的情况。基站通过查表方式寻找与TBS’差值最小且满足TBS’≥TBS的传输块长度TBS,该TBS所在行的序号就是ITBS。例如,当NPRB=4,TBS’=150,在NPRB为4的所在列,找到小于或等于150并与150最接近的数值144,其对应的ITBS为2。
表2:
步骤16,基站获得与ITBS对应的MCS序号IMCS;
基站事先设定好ITBS与IMCS的对应关系,具体参见3GPP TS36.213通信协议中表7.1.7.1-1,IMCS的范围为0~31,表3只示出IMCS范围为0~10的情况。基站根据ITBS和Qm通过查表的方式获得相对应的IMCS。
表3:
IMCS | Qm | ITBS |
0 | 2 | 0 |
1 | 2 | 1 |
2 | 2 | 2 |
3 | 2 | 3 |
4 | 2 | 4 |
5 | 2 | 5 |
6 | 2 | 6 |
7 | 2 | 7 |
8 | 2 | 8 |
9 | 2 | 9 |
10 | 4 | 9 |
步骤17:基站确定当前调度UE内各个PRB的MCS;
基站事先存放了IMCS与MCS的对应关系,确定了IMCS就相应确定了MCS,基站在下一次的下行传输根据该MCS配置有关参数,从而完成链路自适应的过程。
本技术方案在下行AMC中,基站以Eff作为换算中介,利用至少一个UE的CQI报告通过查表获得各个PRB的Eff,再通过简单计算快速获得当前调度UE的等效CQI,再通过查表和简单的运算获得当前调度UE的MCS,整个过程不涉及复杂运算,简单高效,对硬件运算能力要求低,产品的成本低。
如图5所示的流程图,在上行AMC过程中,包括以下步骤:
步骤20,基站根据所接收来自当前调度UE的SRS并获得当前调度UE中的多个PRB的信噪比SNR/信干噪比SINR;
如果获得SINR时,可以将SINR转换为SNR后进行如下步骤21。
步骤21,基站通过BLER-SNR曲线图将每个SNR映射为CQI,进而获得对应的每个PRB的效率值Eff;
BLER-SNR曲线图是由链路层仿真获得,随着接收机灵敏度等因素的变化而变化,典型的BLER-SNR曲线图如图6所示,SNR值在满足一定BLER(块误码率,Block Error Ratio)的情况下,典型情况是BLER=0.1的情况,可以确定最适当的调制方式和编码速率,每种调制方式和编码速率对应着具体的CQI数据,即通过BLER-SNR曲线图将SNR映射为CQI;
进而通过与步骤11相同的实现方式,获得对应的每个PRB的效率值Eff。
步骤22,基站获得当前调度UE内各个PRB的Eff的平均值Eff’;
步骤23,基站获得与Eff’相对应的CQI’后获得与CQI’相对应的调制方式和编码速率;
以上两个步骤与步骤12、步骤13实现方式相同,在此不再赘述。
与步骤13原理相同,可以将步骤23替换为步骤23’,即基站根据效率值Eff、调制方式和编码速率三者的对应关系获得与Eff’相对应的调制方式和编码速率;
步骤24,基站根据调制方式和编码速率计算并获得传输块长度TBS’;
具体地,通过公式计算得到,其中表示PRB中用于上行共享信道(PUSCH)的RE数量;Qm表示调制效率,调制方式为QPSK时,Qm=2;16QAM时,Qm=4;64QAM时,Qm=6;Cr表示编码速率。
步骤25,基站获得TBS’对应的序号ITBS;
步骤26,基站获得与ITBS对应的MCS序号IMCS;
步骤25、26与步骤15、16实现方法相同,在此不再赘述。
步骤27,基站确定MCS后反馈给当前调度UE;
UE在下一次的上行数据传输中根据该MCS配置有关参数,从而完成链路自适应的过程。
在上行AMC中,基站利用链路层仿真所得的BLER-SNR曲线图将各个PRB的SNR映射为CQI,再以Eff作为换算中介获得CQI’,再通过查表和简单的运算获得当前调度UE的MCS,整个过程不涉及复杂运算,简单高效,对硬件运算能力要求低,产品的成本低。
无论是上行还是下行AMC过程中的链路自适应方法的各个步骤均由基站实现,具体为该方法通过软件程序的方式加载到基站中的链路自适应装置的各个功能模块中,使各个功能模块按照该链路自适应方法的步骤逻辑关系运作,从而实现链路自适应的效果。下面针对该链路自适应装置分别从下行AMC过程和上行AMC过程两方面进行说明。
一种LTE系统中在下行AMC过程中的链路自适应装置,如图7所示,此装置包括依次连接的接收模块、Eff确定模块、Eff’确定模块和MCS确定模块。接收模块接收至少一个UE通过反馈链路反馈的CQI报告,该CQI报告为每个UE中各个PRB的CQI的集合;接收模块将各个PRB的CQI发送给Eff确定模块。Eff确定模块根据CQI与Eff的对应关系获得与各个PRB的CQI相对应的Eff。Eff’确定模块根据当前调度UE的PRB,选择相应的Eff进行运算获得Eff’,具体通过其中NPRB为PRB的数量,该数量由LTE系统的带宽和PRB大小所决定;NREi是第i个PRB中资源粒子RE的数量;再通过CQI与Eff的对应关系查表获得与Eff’对应的CQI’后通过CQI、调制方式和编码速率三者的对应关系获得与所述的CQI’相对应的调制方式和编码速率。Eff’确定模块也可以获得Eff’后直接根据效率值Eff、调制方式和编码速率三者的对应关系获得与所述Eff’相对应的调制方式和编码速率。MCS确定模块接收来自Eff’确定模块确定的调制方式和编码速率计算并获得传输块长度TBS’,具体通过公式计算得到,其中表示PRB中用于下行共享信道(PDSCH)的RE数量;Qm表示调制效率,调制方式为QPSK时,Qm=2;16QAM时,Qm=4;64QAM时,Qm=6;Cr表示编码速率。再根据传输块长度与传输块序号的对应关系获得ITBS,再根据ITBS与IMCS的对应关系获得IMCS,从而确定当前调度UE的MCS,基站在下一次的下行传输根据该MCS配置有关参数,实现链路自适应的功能。
一种LTE系统中在上行AMC过程中的链路自适应装置,如图8所示,包括依次连接的接收模块、CQI映射模块、Eff确定模块、Eff’确定模块和MCS确定模块。接收模块接收当前调度UE通过上行通道传输的SRS发送给CQI映射模块。CQI映射模块根据SRS计算获得多个PRB的信噪比SNR,再通过BLER-SNR曲线图将每个SNR映射为CQI。Eff确定模块和Eff’确定模块的功能和下行AMC过程中的链路自适应装置中的Eff确定模块和Eff’确定模块相同,在此不再赘述。MCS确定模块接收来自Eff’确定模块确定的调制方式和编码速率并计算获得传输块长度TBS’,具体通过公式计算得到,其中表示PRB中用于上行共享信道(PUSCH)的RE数量;Qm表示调制效率,调制方式为QPSK时,Qm=2;16QAM时,Qm=4;64QAM时,Qm=6;Cr表示编码速率;根据传输块长度与传输块序号的对应关系获得ITBS,再根据ITBS与IMCS的对应关系获得IMCS,最终确定MCS后通过反馈通道反馈给UE,UE在下一次的上行数据传输中根据该MCS配置有关参数,实现链路自适应的功能。
如上所述的下行和上行AMC的链路自适应装置中的CQI与Eff的对应关系,CQI、调制方式和编码速率三者的对应关系,效率值Eff、调制方式和编码速率三者的对应关系具体为3GPP TS36.213通信协议中表7.2.3-1;传输块长度与传输块序号的对应关系,具体参见3GPP TS36.213通信协议中表7.1.7.2.1-1;ITBS与IMCS的对应关系,具体参见3GPP TS36.213通信协议中表7.1.7.1-1。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种LTE系统中的链路自适应方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)基站获得来自用户终端UE中的各个物理资源块PRB的信道质量指示CQI的集合;
(2)所述基站根据CQI与效率值Eff的对应关系获得与所述CQI相对应的Eff;
(3)所述基站计算并获得当前调度UE内各个所述PRB的Eff的平均值Eff’后进行步骤(4)或(4’);
(4)所述基站根据CQI与效率值Eff的对应关系获得与所述Eff’相对应的信道质量指示CQI’,再根据CQI、调制方式和编码速率三者的对应关系获得与所述CQI’相对应的调制方式和编码速率;
(4’)为:所述基站根据效率值Eff、调制方式和编码速率三者的对应关系获得与所述Eff’相对应的调制方式和编码速率;
(5)所述基站根据所述调制方式和编码速率计算并获得传输块长度TBS’;
(6)所述基站根据传输块长度与调制编码图阵的对应关系获得所述当前调度用户终端的调制编码图阵MCS。
2.根据权利要求1所述的链路自适应方法,其特征在于:步骤(1)基站获得来自用户终端UE中的各个PRB的信道质量指示CQI的集合包括:基站接收至少一个用户终端的CQI报告,所述CQI报告包括每个所述用户终端中的各个PRB的信道质量指示CQI的集合。
3.根据权利要求1所述的链路自适应方法,其特征在于:步骤(1)基站获得来自用户终端中的各个PRB的信道质量指示CQI的集合包括:基站接收并根据来自当前调度用户终端的测量参考信号SRS获得所述当前调度用户终端中的各个PRB的信噪比SNR,再通过BLER-SNR曲线图获得各个PRB的CQI;步骤(6)所述基站获得所述当前调度用户终端的调制编码图阵MCS之后反馈给所述当前调度用户终端。
7.一种LTE系统中的链路自适应装置,其特征在于:包括依次连接的接收模块、Eff确定模块、Eff’确定模块和MCS确定模块;
所述接收模块,用于获得来自用户终端的各个物理资源块PRB的信道质量指示CQI的集合;
所述Eff确定模块,用于根据CQI与效率值Eff的对应关系获得与所述CQI相对应的Eff;
所述Eff’确定模块,用于获得当前调度用户终端内各个所述PRB的Eff的平均值Eff’后根据CQI与效率值Eff的对应关系获得与所述Eff’相对应的CQI’,再根据CQI、调制方式和编码速率三者的对应关系获得与所述的CQI’相对应的调制方式和编码速率;或者获得所述Eff’后根据效率值Eff、调制方式和编码速率三者的对应关系获得与所述Eff’相对应的调制方式和编码速率;
所述MCS确定模块,用于根据所接收的来自所述Eff’确定模块的调制方式和编码速率计算并获得传输块长度TBS’,再根据所述TBS’通过传输块长度与调制编码图阵的对应关系获得当前调度用户终端的调制编码图阵MCS。
8.根据权利要求7所述的链路自适应装置,其特征在于:所述接收模块,用于接收至少一个用户终端的CQI报告,所述CQI报告包括每个所述用户终端中的各个物理资源块PRB的信道质量指示CQI的集合。
9.根据权利要求7所述的链路自适应装置,其特征在于:所述接收模块,用于接收并根据来自当前调度用户终端的测量参考信号SRS获得所述当前调度用户终端中的各个资源块PRB的信噪比SNR,再通过BLER-SNR曲线图获得各个PRB的CQI;所述MCS确定模块,用于获得所述MCS后反馈给当前调度用户终端。
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