CN103684668B - 确定信道质量指示值的方法、装置及lte终端 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种确定信道质量指示值的方法、装置及LTE终端，属于移动通信领域。其中，该确定信道质量指示值的方法包括：终端建立等效信噪比门限值与信道质量指示CQI值之间的对应关系；所述终端获取下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值；所述终端根据所获取的等效信噪比均值和所述对应关系确定向基站发送的CQI值。本发明的技术方案能够适用于各种不同的频率选择性衰落信道及不同的信号发射模式，并且实现方法复杂度低。

Description

确定信道质量指示值的方法、装置及LTE终端
技术领域
本发明涉及移动通信领域，特别是指一种确定信道质量指示值的方法、装置及LTE终端。
背景技术
在无线通信系统中，UE(用户设备)接收到的信号质量取决于服务小区的信道质量、噪声强度和相邻小区的干扰强度。在一定的发射功率下，为了优化系统的容量和覆盖，发射机的传输速率应该尽量匹配每个用户的信道容量，即在UE接收到的信号质量好的情况下多发送数据，反之则少发数据。而传输速率的改变是通过调整调制编码方式实现的。在信道质量差的情况下使用低阶的调制编码方式能够容忍更高强度的干扰和噪声，但传输速率低；而高阶的调制编码方式传输速率高，但对干扰和噪声比较敏感，因此在信道质量好的情况下使用。这种技术被称为基于AMC(Adaptive Modulation Coding，自适应调制编码)的链路自适应技术。
在LTE(Long Term Evolution，长期演进)通信系统中，eNodeB根据UE反馈的CQI(Channel Quality Indicator，信道质量指示)来选择合适的调制方式和编码速率，以提高传输速率和系统的吞吐量。CQI是考虑到当前信道的信噪比水平和接收机的性能，从而给出的一种能够支持的数据速率的指示。所选择的CQI是基于下行链路接收信号的质量通过计算得到。需要注意的是，CQI并不是下行SNR(信噪比)的直接指示，而是在当前信道和噪声条件下，可以保证BLER(Block Error Rate，传输错误率)不超过10％的最高MCS(Modulationand Coding Scheme)。
现有技术中，由于在多径信道中，无线信道具有频率选择性衰落的特性；在基于OFDM的多载波通信系统中，每个子载波上的SNR是不同的。因此，CQI计算的实现复杂度较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种适用于各种不同的频率选择性衰落信道及不同的信号发射模式，并且实现方法复杂度低的确定信道质量指示值的方法、装置及LTE终端。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：
一方面，提供一种确定信道质量指示值的方法，包括：
终端建立等效信噪比门限值与信道质量指示CQI值之间的对应关系；
所述终端获取下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值；
所述终端根据所获取的等效信噪比均值和所述对应关系确定向基站发送的CQI值。
进一步地，所述终端获取下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值包括：
所述终端计算下行子帧指定带宽内的信噪比均值和信噪比标准差；
所述终端根据所述信噪比均值和信噪比标准差计算下行子帧指定带宽内的等效信噪比；
所述终端根据所述等效信噪比确定下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值。
进一步地，当所述终端处于单发射天线或多天线发射分集或空间复用一层模式时，所述终端通过下述公式1和公式2分别计算第i个下行子帧指定带宽内的信噪比均值meanSNR(i)和信噪比标准差stdSNR(i)：
其中，NRx为终端的接收天线数，NTx为基站的发射天线数，hrx,tx(i,k,l)为第i个下行子帧中第l个OFDM符号上第k个子载波的rx-tx天线对上的信道系数；K和L分别为一个下行子帧指定带宽内的用于计算的子载波集合和OFDM符号集合，A为一个下行子帧指定带宽内用于计算信噪比均值及信噪比标准差的子载波数。
进一步地，当所述终端处于空间复用二层模式时，所述终端通过下述公式3和公式4分别计算第i个下行子帧指定带宽内的信噪比均值meanSNR(i)和信噪比标准差stdSNR(i)：
其中，Λ表示第i个下行子帧中的用于计算信噪比均值及信噪比标准差的子载波的集合，其秩为A，SNRl,k表示第k个子载波上第l层的SNR值，l＝0,1。
进一步地，所述终端根据信噪比均值meanSNR(i)和信噪比标准差stdSNR(i)通过下述公式5计算下行子帧指定带宽内的等效信噪比SNReff(i)：
SNReff(i)＝meanSNR(i)-stdSNR(i) 公式5。
进一步地，当所述终端处于单发射天线或多天线发射分集或空间复用一层模式时，所述终端根据所述等效信噪比SNReff(i)通过下述公式6和公式7确定下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值
其中，α、scale为常数。
进一步地，当所述终端处于空间复用二层模式时，所述终端根据所述等效信噪比SNReff(i)通过下述公式6、公式7和公式8确定下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值
其中，scale、α、β为常数。
进一步地，所述终端根据所获取的等效信噪比均值和所述对应关系确定向基站发送的CQI值包括：
当所获取的等效信噪比均值大于等效信噪比门限值M小于等效信噪比门限值N时，所述基站确定与等效信噪比门限值M对应的CQI值为向基站发送的CQI值。
本发明实施例还提供了一种确定信道质量指示值的装置，包括：
建立模块，用于建立等效信噪比门限值与信道质量指示CQI值之间的对应关系；
获取模块，用于获取下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值；
确定模块，用于根据所获取的等效信噪比均值和所述对应关系确定向基站发送的CQI值。
本发明实施例还提供了一种LTE终端，包括如上所述的确定信道质量指示值的装置。
本发明的实施例具有以下有益效果：
上述方案中，终端首先建立等效信噪比门限值与CQI值之间的对应关系，获取下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值，并根据所获取的等效信噪比均值和所述对应关系确定向基站发送的CQI值。本发明的确定CQI值的技术方案适用于各种不同的频率选择性衰落信道及不同的信号发射模式，并且具有实现方法复杂度低的优点，能够满足LTE系统中的高吞吐量的数据传输要求。
附图说明
图1为本发明实施例的确定信道质量指示值的方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的确定信道质量指示值的装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明的实施例针对现有技术中CQI计算的实现复杂度较高的问题，提供一种适用于各种不同的频率选择性衰落信道及不同的信号发射模式，并且实现方法复杂度低的确定信道质量指示值的方法、装置及LTE终端。
图1为本发明实施例的确定信道质量指示值的方法的流程示意图，如图1所示，本实施例包括：
步骤101：终端建立等效信噪比门限值与CQI值之间的对应关系；
步骤102：终端获取下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值；
步骤103：终端根据所获取的等效信噪比均值和对应关系确定向基站发送的CQI值。
本发明实施例中，终端首先建立等效信噪比门限值与CQI值之间的对应关系，获取下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值，并根据所获取的等效信噪比均值和所述对应关系确定向基站发送的CQI值。本发明的确定CQI值的技术方案适用于各种不同的频率选择性衰落信道及不同的信号发射模式，并且具有实现方法复杂度低的优点，能够满足LTE系统中的高吞吐量的数据传输要求。
本发明实施例还提供了一种确定信道质量指示值的装置，如图2所示，本实施例包括：
建立模块20，用于建立等效信噪比门限值与CQI值之间的对应关系；
获取模块22，用于获取下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值；
确定模块24，用于根据所获取的等效信噪比均值和对应关系确定向基站发送的CQI值。
本发明实施例中，终端首先建立等效信噪比门限值与CQI值之间的对应关系，获取下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值，并根据所获取的等效信噪比均值和所述对应关系确定向基站发送的CQI值。本发明的确定CQI值的技术方案适用于各种不同的频率选择性衰落信道及不同的信号发射模式，并且具有实现方法复杂度低的优点，能够满足LTE系统中的高吞吐量的数据传输要求。
本发明实施例还提供了一种LTE终端，包括如上所述的确定信道质量指示值的装置。
下面结合具体的实施例对本发明的确定信道质量指示值的方法进行进一步地介绍：
在基于OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)的多载波通信系统中，每个子载波上的SNR是不同的。由于多径信道中，无线信道具有频率选择性衰落的特性，BLER不仅与整个带宽上的平均SNR有关，还和SNR在子载波上的分布有关。对于相同的平均SNR，频域分布平均的信道所对应的BLER相对较低。因而将子载波上的SNR映射到与BLER有确定的对应关系的等效SNR。
在多载波的传输中，一个编码块的比特分布在一定数量的子载波上，而这些子载波的信道质量是不同的。解码的错误率(BLER)是由SNR较低的子载波的信道质量决定的。而SNR均值和SNR方差的差可以用来表征信道较差的子载波上的SNR值，因此可以作为等效SNR选择CQI。
3GPP技术规范为LTE系统定义了16种MCS组合方式，由CQI值0-15表示。本发明中，对于每一种MCS仿真出一条SNR与BLER的关系曲线。在每一条SNR-BLER曲线中找到BLER等于最大允许误块率(根据3GPP技术规范要求，最大误块率需小于等于0.1)的SNR值，将该SNR值定义为映射到该MCS的SNR门限值，然后类似地仿真出各种MCS的SNR门限值，从而建立SNR门限值与CQI值的对应关系，如表1所示。
表1
这样在计算出下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值时，通过查找表1就可以得到对应的CQI值，具体地，在等效信噪比均值大于等效信噪比门限值M小于等效信噪比门限值N时，确定与等效信噪比门限值M对应的CQI值为需要向基站发送的CQI值。
本发明的技术方案通过以下步骤Step1～3计算得到下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值：
Step1：计算下行子帧指定带宽内的SNR均值和SNR标准差；
具体地，对于传输模式为一层(包括单发射天线，多天线发射分集和空间复用一层模式)与传输模式为二层(空间复用二层模式)的终端，计算SNR的具体方式有所不同，以下分别描述：
(1)在终端处于单发射天线或多天线发射分集(Transmit Diversity，TxD)或空间复用一层模式时，
第i个下行子帧指定带宽内的SNR均值，计算方法如下：
第i个下行子帧指定带宽内的SNR标准差，计算方法如下：
上述公式中，NRx为终端的接收天线数，NTx为基站的发射天线数，hrx,tx(i,k,l)表示i个下行子帧中第l个OFDM符号上第k个子载波的rx-tx天线对上的信道系数。K和L分别表示一个下行子帧指定带宽内的用于计算的子载波和OFDM符号集合，A为一个下行子帧指定带宽内用于计算SNR均值及标准差的子载波数。
(2)在终端处于空间复用二层模式时，
采用MMSE(最小均方误差估计)接收机，两层信号的SNR可计算如下：
SNR0＝1/c00-1
SNR1＝1/c11-1
其中，W为NTx×NL的预编码矩阵，H为NRx×NTx信道系数，N0为噪声功率，I为单位阵，SNR0为第一层信号的SNR值，SNR1为第二层信号的SNR值。这里NTx为基站侧发射天线数，NRx为终端侧接收天线数，NL为信号层数。
第i个下行子帧，每层信号的SNR均值，计算方法如下：
第i个下行子帧，每层信号的SNR标准差，计算方法如下：
其中，Λ表示下行子帧中的用于计算SNR均值及SNR标准差的子载波的集合，其秩为A，SNRl,k表示第k个子载波上第l层的SNR值，l＝0,1。
Step2：根据所获取的SNR均值及SNR标准差计算下行子帧指定带宽内的等效SNR即SNReff(i)；
SNReff(i)＝meanSNR(i)-stdSNR(i) 公式5
Step3：计算等效SNR的均值
对于快衰落信道，根据SNR均值和SNR标准差所确定的等效SNR选择CQI值可以较好地跟踪信道的变化；而对于慢衰落信道，根据SNR均值和SNR标准差所确定的等效SNR选择CQI值同样可以较好地跟踪信道的变化。因为这时是需要跟踪SNR均值的变化，在均值较高(低)的时候选择较大(小)的CQI值。
但对于EPA(Extended Pedestrian A，扩展步行模式A)这种频域选择性弱的信道，根据SNR均值和SNR标准差所确定的等效SNR选择CQI值不能很好地跟踪信道的变化，在高速的条件下会导致选择高于信道所能支持的CQI值，其根本原因在于信道容量是SNR的凸函数(对数函数)，因而平均以后的SNR所对应的容量要高于各个SNR的容量的平均。而较大的SNR值对计算时域上各个子帧上的SNR均值有很大影响，而当SNR值高到一定程度时，BLER为零，即BLER的性能不会进一步提升。因此，可以设定一个BLER＝0时的SNR门限值TSNR，将大于TSNR的高SNR值都取为TSNR。本实施例确定了一个SNR均值的限制方法，即将每个子帧的即时测量值的上限定为高于当前时域平均值的若干比例，同时为了跟踪信道变化而又不会瞬间突变，在时域上采用环路滤波器进行了平滑。即通过以下公式6和公式7计算出等效SNR均值
其中，α、scale为常数。
通过上述Step1-Step3的方法计算出每层信号的等效SNR均值然后可以利用预先保存的SNR门限值与CQI值的对应关系，确定每层信号对应的CQI值。具体地，在大于等效信噪比门限值M小于等效信噪比门限值N时，确定与等效信噪比门限值M对应的CQI值为需要向基站发送的CQI值。
如果终端处于多天线空间复用模式，即两层信号的情况，对于相同的MCS和BLER，由于干扰的影响，相对一层信号而言，同一种信道两层信号情况下的SNR均值及SNR标准差都相应变大了，然而基于SNR均值与SNR标准差计算得到的等效SNR与一层信号时的等效SNR门限有近似固定的线性关系，即相同CQI值下，其中，β≈1.5。故在多天线空间复用模式下，根据上述Step1-Step3计算得到等效SNR均值后还要再乘以β，即β≈1.5，然后再查表1选择CQI值。
本发明确定CQI值的方法适用于各种不同的频率选择性衰落信道及不同的信号发射模式，并且具有实现方法复杂度低的优点，能够满足LTE中的高吞吐量的数据传输要求。
此说明书中所描述的许多功能部件都被称为模块，以便更加特别地强调其实现方式的独立性。
本发明实施例中，模块可以用软件实现，以便由各种类型的处理器执行。举例来说，一个标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或者逻辑块，举例来说，其可以被构建为对象、过程或函数。尽管如此，所标识模块的可执行代码无需物理地位于一起，而是可以包括存储在不同位里上的不同的指令，当这些指令逻辑上结合在一起时，其构成模块并且实现该模块的规定目的。
实际上，可执行代码模块可以是单条指令或者是许多条指令，并且甚至可以分布在多个不同的代码段上，分布在不同程序当中，以及跨越多个存储器设备分布。同样地，操作数据可以在模块内被识别，并且可以依照任何适当的形式实现并且被组织在任何适当类型的数据结构内。所述操作数据可以作为单个数据集被收集，或者可以分布在不同位置上(包括在不同存储设备上)，并且至少部分地可以仅作为电子信号存在于系统或网络上。
在模块可以利用软件实现时，考虑到现有硬件工艺的水平，所以可以以软件实现的模块，在不考虑成本的情况下，本领域技术人员都可以搭建对应的硬件电路来实现对应的功能，所述硬件电路包括常规的超大规模集成(VLSI)电路或者门阵列以及诸如逻辑芯片、晶体管之类的现有半导体或者是其它分立的元件。模块还可以用可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等实现。
在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种确定信道质量指示值的方法，其特征在于，包括：
终端建立等效信噪比门限值与信道质量指示CQI值之间的对应关系；
所述终端获取下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值；
所述终端根据所获取的等效信噪比均值和所述对应关系确定向基站发送的CQI值；
所述终端获取下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值包括：
所述终端计算下行子帧指定带宽内的信噪比均值和信噪比标准差；
所述终端根据所述信噪比均值和信噪比标准差计算下行子帧指定带宽内的等效信噪比；
所述终端根据所述等效信噪比确定下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值。
2.根据权利要求1所述的确定信道质量指示值的方法，其特征在于，当所述终端处于单发射天线或多天线发射分集或空间复用一层模式时，所述终端通过下述公式1和公式2分别计算第i个下行子帧指定带宽内的信噪比均值meanSNR(i)和信噪比标准差stdSNR(i)：
其中，NRx为终端的接收天线数，NTx为基站的发射天线数，hrx,tx(i,k,l)为第i个下行子帧中第l个OFDM符号上第k个子载波的rx-tx天线对上的信道系数；K和L分别为一个下行子帧指定带宽内的用于计算的子载波集合和OFDM符号集合，A为一个下行子帧指定带宽内用于计算信噪比均值及信噪比标准差的子载波数。
3.根据权利要求2所述的确定信道质量指示值的方法，其特征在于，当所述终端处于空间复用二层模式时，所述终端通过下述公式3和公式4分别计算第i个下行子帧指定带宽内的信噪比均值meanSNR(i)和信噪比标准差stdSNR(i)：
其中，Λ表示第i个下行子帧中的用于计算信噪比均值及信噪比标准差的子载波的集合，其秩为A，SNRl,k表示第k个子载波上第l层的SNR值，l＝0,1。
4.根据权利要求2所述的确定信道质量指示值的方法，其特征在于，所述终端根据信噪比均值meanSNR(i)和信噪比标准差stdSNR(i)通过下述公式5计算下行子帧指定带宽内的等效信噪比SNReff(i)：
SNReff(i)＝meanSNR(i)-stdSNR(i) 公式5。
5.根据权利要求2所述的确定信道质量指示值的方法，其特征在于，当所述终端处于单发射天线或多天线发射分集或空间复用一层模式时，所述终端根据所述等效信噪比SNReff(i)通过下述公式6和公式7确定下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值
其中，α、scale为常数。
6.根据权利要求2所述的确定信道质量指示值的方法，其特征在于，当所述终端处于空间复用二层模式时，所述终端根据所述等效信噪比SNReff(i)通过下述公式6、公式7和公式8确定下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值
其中，scale、α、β为常数。
7.根据权利要求1所述的确定信道质量指示值的方法，其特征在于，所述终端根据所获取的等效信噪比均值和所述对应关系确定向基站发送的CQI值包括：
当所获取的等效信噪比均值大于等效信噪比门限值M小于等效信噪比门限值N时，所述基站确定与等效信噪比门限值M对应的CQI值为向基站发送的CQI值。
8.一种确定信道质量指示值的装置，其特征在于，包括：
建立模块，用于建立等效信噪比门限值与信道质量指示CQI值之间的对应关系；
获取模块，用于获取下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值；
确定模块，用于根据所获取的等效信噪比均值和所述对应关系确定向基站发送的CQI值；
所述获取模块具体用于计算下行子帧指定带宽内的信噪比均值和信噪比标准差，根据所述信噪比均值和信噪比标准差计算下行子帧指定带宽内的等效信噪比，根据所述等效信噪比确定下行子帧指定带宽内的等效信噪比均值。
9.一种LTE终端，其特征在于，包括如权利要求8所述的确定信道质量指示值的装置。
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