CN104486042A - Lte系统多入多出模式的切换方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种LTE系统多入多出模式的切换方法及系统，该方法包括如下步骤：接收用户设备上报的CQI参数值和RI参数值；统计在预设周期内用户设备连续上报的CQI参数值连续大于信道质量指示阈值的次数、连续小于或等于信道质量指示阈值的次数，以及在预设周期内用户设备连续上报的RI参数值连续大于1的次数、连续等于1的次数；根据统计结果对LTE基站与用户设备间的多入多出模式进行切换。本发明根据用户设备最近上报的CQI和RI，选择最适合其信道状况的传输模式，降低了由于信道反馈时间和反馈误差造成的传输模式调整不能有效适应用户设备信道状况的概率，保证用户设备的误块率维持在合理水平，提高用户的满意度。
Description
【技术领域】
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种LTE系统多入多出模式的切换方法及系统。
【背景技术】
多入多出(Multiple Input Multiple Output)模式自适应算法是LTE(Long TermEvolution)系统中非常重要的无线资源管理算法之一，其主要功能是根据一定的准则判断是否允许用户设备调整其下行链路的传输模式。通常，调整用户设备的下行链路传输模式主要考虑的因素包括基站与用户设备间的下行链路信道质量信息、信道相关性等。
下行链路传输模式可采用发射分集和空间复用这两种传输模式，其中发射分集模式相对于空间复用模式在抗信道干扰及信道衰落方面性能更佳，而空间复用模式相对于发射分集模式则可以达到更高的峰值速率。一般而言，当RI(Rank Indicator，秩指示)为1时，可考虑使用发射分集模式，而当RI大于1时，可考虑使用空间复用模式，但这种控制方法过于粗略，如何根据实际信道状况选择合理的传输模式尤为重要。
现有技术中一般是在一个统计窗内，统计RI等于1的上报次数和RI大于1的上报次数，选择上报次数多的RI作为下发使用的RI，采用终端上报的RI取值比例来选择用户的传输模式。但在整个统计周期中，若上报次数多的RI值与当前用户设备的RI值不匹配，则会导致最终选择的传输模式并不适合用户设备当前的信道环境。现有技术中也有通过估计信道容量、频谱效率等为用户选择传输模式的方法，但这种方法涉及对信道容量、频谱效率的估计，增加了设备复杂度，且相关门限的选择更多依赖于仿真场景。
针对选择的RI值与当前用户的信道相关性不匹配的问题，有一种改良方法，即根据终端上报的CQI(Channel Quality Indicator，信道质量指示)和基站维护的外环调整参数，定时预估两种传输模式的频谱效率，然后选择频谱效率大的传输模式作为当前调度的传输模式，这种方法虽然解决了由于终端上报RI不准确而导致基站为用户终端选择的RI值与当前用户的RI不匹配的问题，但是采用频谱估算的方法，其计算复杂度高，而且系统性能依赖于各场景下的仿真结果。
【发明内容】
基于此，为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种LTE系统MIMO模式的切换方法，仅通过用户设备上报的信息实现MIMO模式切换，在降低复杂度的同时，保证信道质量符合MIMO传输模式，最大程度的匹配信道环境。
本发明实施例的具体内容如下：
一种LTE系统多入多出模式的切换方法，包括如下步骤：
接收用户设备上报的信道质量指示参数值和信道秩指示参数值；
统计在预设周期内用户设备连续上报的信道质量指示参数值连续大于信道质量指示阈值的次数、连续小于或等于信道质量指示阈值的次数，以及在预设周期内用户设备连续上报的信道秩指示参数值连续大于1的次数、连续等于1的次数；
根据统计结果对LTE基站与用户设备间的多入多出模式进行切换。
相应的，本发明实施例提供一种LTE系统多入多出模式的切换系统，包括：
接收模块，用于接收用户设备上报的信道质量指示参数值和信道秩指示参数值；
判断模块，用于判断所述信道质量指示参数值与信道质量指示阈值的大小、所述信道秩指示参数值与1的大小；
统计模块，用于统计在预设周期内用户设备连续上报的信道质量指示参数值连续大于信道质量指示阈值的次数、连续小于或等于信道质量指示阈值的次数，以及在预设周期内用户设备连续上报的信道秩指示参数值连续大于1的次数、连续等于1的次数；
控制切换模块，用于根据统计结果对LTE基站与用户设备间的多入多出模式进行切换。
本发明根据用户设备上报的CQI和RI，为用户选择最适合其信道状况的传输模式，在降低复杂度的同时，最大程度的匹配信道环境。另外由于统计周期的加入，使得在考虑数据时效性的同时，避免了因CQI、RI上报粒度较小时模式频繁切换的问题，也降低了信令开销。本发明提供的LTE系统多入多出模式的切换方法及系统在不增加复杂度的基础上达到了传输模式最大程度匹配用户设备无线环境的目的。
【附图说明】
图1为本发明实施中LTE系统多入多出模式的切换方法的流程示意图；
图2为本发明实施例中多入多出模式切换过程的另一流程示意图；
图3为本发明实施例中五个计数器的更新流程示意图；
图4为本发明实施例中一种具体的MIMIO模式自适应调整方法的流程示意图；
图5为本发明实施例中一种LTE系统多入多出模式的切换系统的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明的内容作进一步描述。
如图1所示，一种LTE系统多入多出模式的切换方法，包括如下步骤：
S1接收用户设备上报的CQI参数值和RI参数值；
S2统计在预设周期内用户设备连续上报的CQI参数值连续大于信道质量指示阈值的次数、连续小于或等于信道质量指示阈值的次数，以及在预设周期内用户设备连续上报的RI参数值连续大于1的次数、连续等于1的次数；
S3根据统计结果对LTE基站与用户设备间的多入多出模式进行切换。
在用户设备接入LTE系统后，用户设备向LTE基站上报CQI和RI，对于不同的用户设备，其CQI上报模式可能不同，一般使用用户设备上报的宽带CQI值作为CQI参数值。特殊地，如开启ICIC(Inter-Cell Interference Coordination，小区间干扰协调)时，若当前用户设备判决为边缘用户，且该用户设备有子带CQI上报，可对该边缘用户分配带宽的子带CQI进行平滑处理，然后将平滑处理后的值作为其上报的CQI参数值，具体平滑方法可以采用现有的各种技术手段，如使用平均值法。
在获取了CQI参数值和RI参数值后，统计在预设周期内用户设备连续上报的CQI参数值连续大于信道质量指示阈值的次数、连续小于或等于信道质量指示阈值的次数，以及在预设周期内用户设备连续上报的RI参数值连续大于1的次数、连续等于1的次数，然后根据最终的统计结果来选择MIMO模式。
根据统计结果进行模式切换时，可选用下列两种策略中的一种或者两种结合：
若LTE基站与用户设备间的MIMO模式为分集模式，当在预设周期内用户设备连续上报的信道质量指示参数值连续大于信道质量指示阈值的次数大于或等于第一门限，且在预设周期内用户设备连续上报的信道秩指示参数值连续大于1的次数大于或等于第二门限时，则将所述分集模式切换为复用模式；
若LTE基站与用户设备间的MIMO模式为复用模式，当在预设周期内用户设备连续上报的信道质量指示参数值连续小于或等于信道质量指示阈值的次数大于或等于第三门限，或者在预设周期内用户设备连续上报的信道秩指示参数值连续等于1的次数大于或等于第四门限时，则将所述复用模式切换为分集模式。
具体的，在接收到用户设备上报的CQI参数值和RI参数值后，本实施例给出一种具体的统计与切换方法，参照图2所示的流程进行多入多出模式的切换，各步骤详细说明如下：
步骤一：根据用户设备上报的CQI参数值和RI参数值，在一定统计周期(此处的统计周期即为上述的预设周期)内为该用户设备设置五个计数器：Ntime、NCQI＞CqiThd、NCQI≤CqiThd、NRI＝1和NRI＞1，其中：
Ntime表示时间计数器，每经过一个传输时间间隔(Transmission Time Interval，TTI)，Ntime加1，根据实际情况，TTI可设为60ms或100ms等。
NCQI＞CqiThd表示CQI参数值大于信道质量指示阈值CqiThd的连续上报次数计数器，当用户设备上报的CQI参数值大于信道质量指示阈值CqiThd时，NCQI＞CqiThd加1，当用户设备上报的CQI参数值小于或等于信道质量指示阈值CqiThd时，清空NCQI＞CqiThd以保证计数器数值为用户设备上报CQI参数值大于CqiThd的连续次数统计。
至于上述的CqiThd，可以采用现有的各种技术手段获取，例如，由于在相同SNR(Signal to Noise Ratio，信噪比)下分集模式和复用模式的吞吐量有所不同，可以采用两种模式的“SNR-吞吐量曲线”的交点作为CqiThd的选取标准；再例如，通过仿真获得模式切换的SNR值，然后得到对应的CQI值并以此作为CqiThd。
NCQI≤CqiThd表示CQI参数值小于或等于CqiThd的连续上报次数计数器，当用户设备上报的CQI参数值小于或等于CqiThd时，NCQI≤CqiThd加1，当用户设备上报的CQI参数值大于CqiThd时，NCQI≤CqiThd清空以保证计数器记录的数值为用户设备上报CQI参数值小于或等于CqiThd的连续次数统计；
NRI＝1表示RI参数值等于1的连续上报次数计数器，当用户设备上报的RI参数值等于1时，NRI＝1自加1，当用户设备上报的RI参数值大于1时，计数器NRI＝1清空；
NRI＞1表示RI参数值大于1的连续上报次数计数器，当用户设备上报的RI参数值大于1时，NRI＞1加1，当用户设备上报的RI参数值等于1时，计数器NRI＞1清空以保证计数器数值为用户设备上报RI参数值大于1的连续次数统计。
图3为上述五个计数器的一种更新流程示意图。
步骤二：判断时间计数器Ntime是否达到统计周期，若未达到统计周期则执行步骤一，否则执行步骤三。
这里通过统计周期的设置，一方面可以控制模式切换的频率，避免由于用户误报或CQI上报粒度小而引起的模式频繁切换，其不能反映信道状况且会产生额外的信令等开销；另一方面也保证了统计数据的时效性，使得模式切换更能反映当前的信道情况。
步骤三：查询用户的当前MIMO模式，根据CQI和RI连续上报次数计数器值NCQI＞CqiThd、NCQI≤CqiThd、NRI＝1、NRI＞1，判断用户是保持当前的MIMO模式或是切换到另一种模式。
具体的，若当前的MIMO模式为分集模式，当NCQI＞CqiThd大于或等于第一门限且NRI＞1大于或等于第二门限时，则将分集模式调整为复用模式，否则保持当前的分集模式；
若当前的MIMO模式为复用模式，当NCQI≤CqiThd大于或等于第三门限或者NRI＝1大于或等于第四门限时，则将复用模式调整为分集模式，否则保持当前的MIMO模式为复用模式。
所述的第一门限、第二门限需根据信道情况及CQI、RI的上报方式来选择，保证LTE基站根据信道质量和CQI上报粒度及时调整用户设备的下行传输模式，同时避免因频繁调整下行传输模式导致吞吐量剧变而影响用户体验。第一门限、第二门限的取值受制于CQI、RI的上报粒度，若CQI和RI的上报粒度相同，则第一门限和第二门限可取相同数值；若CQI和RI的上报粒度不相同，一般的，若RI的上报粒度较大，即在相同时间内RI的上报次数小于CQI的上报次数，则第二门限的取值应小于第一门限的取值。同理，第三门限、第四门限的选取也可以参照上述方法。
步骤四：清空所有计数器信息，本统计周期的模式切换结束，重新统计下一个预设周期内用户设备的CQI和RI。
上述过程中使用的统计方法能保证计数器数值为用户设备对某一范围内数值的连续上报次数，在统计周期结束时，若MIMO模式发生变化，则使用该方法为用户设备选择的MIMO模式中包含的RI与当前用户设备的RI参数值匹配，最大程度上为用户设备选择了适合其传输的MIMO模式，解决了传统技术中仅靠统计比例来选择MIMO模式导致MIMO模式中包含的RI与当前用户设备的RI不匹配的问题。
图4为综合上述内容后形成的一种具体的MIMIO模式自适应调整方法的流程示意图。
综合以上内容，本发明依据用户设备上报的CQI和RI信息，通过对预设周期内上报数值及连续上报次数的统计，为用户设备选择适应无线环境的传输模式，一方面由于统计周期的加入，使得在考虑数据时效性的同时，避免因CQI和RI上报粒度较小时MIMO模式频繁切换的问题；另一方面，在MIMO模式切换时考虑上报数值连续超过门限或低于门限的次数，避免因用户终端误报等带来的模式频繁调整、增加信令负荷及模式选择不合理而降低用户体验的问题。本发明在不增加复杂度的基础上达到了MIMO模式最大程度的匹配用户设备无线环境的目的。
相应的，本发明还提供一种LTE系统多入多出模式的切换系统，如图5所示，包括：
接收模块1，用于接收用户设备上报的信道质量指示参数值和信道秩指示参数值；
判断模块2，用于判断所述信道质量指示参数值与信道质量指示阈值的大小、所述信道秩指示参数值与1的大小；
统计模块3，用于统计在预设周期内用户设备连续上报的信道质量指示参数值连续大于信道质量指示阈值的次数、连续小于或等于信道质量指示阈值的次数，以及在预设周期内用户设备连续上报的信道秩指示参数值连续大于1的次数、连续等于1的次数；
控制切换模块4，用于根据统计结果对LTE基站与用户设备间的多入多出模式进行切换。
对于不同用户设备，其CQI上报模式可能存在不同，接收模块1接收的CQI参数值一般使用用户设备上报的宽带CQI值。特殊地，如开启ICIC(Inter-CellInterference Coordination，小区间干扰协调)时，若当前用户设备判定为边缘用户，且该用户设备有子带CQI上报，接收模块1可对该用户设备分配带宽的子带CQI进行平滑处理，并将平滑处理后的值作为用户设备上报的CQI参数值。
在一种具体实施方式中，统计模块3包括五个计数器，分别为Ntime、NCQI＞CqiThd、NCQI≤CqiThd、NRI＝1和NRI＞1，其中Ntime表示时间计数器，每经过一个传输时间间隔(Transmission Time Interval，TTI)，Ntime加1，例如TTI设为100ms，则每隔100ms，Ntime加1；NCQI＞CqiThd表示CQI参数值大于信道质量指示阈值CqiThd的连续上报次数计数器，NCQI≤CqiThd表示CQI参数值小于或等于CqiThd的连续上报次数计数器，NRI＝1表示RI参数值等于1的连续上报次数计数器，NRI＞1表示RI参数值大于1的连续上报次数计数器。
当接收模块1接收到CQI参数值时，若判断模块2判定CQI参数值大于CqiThd，NCQI＞CqiThd累加，并清空NCQI≤CqiThd；反之，若判断模块2判定CQI参数值小于或等于CqiThd，则NCQI≤CqiThd累加，并清空NCQI＞CqiThd。
当接收模块1接收到RI参数值时，若判断模块2判定RI参数值大于1，则NRI＞1累加，并清空NRI＝1；若判断模块2判定RI参数值等于1，则NRI＝1累加，并清空NRI＞1。
在一种具体实施方式中，若LTE基站与用户设备间的MIMO模式为分集模式，当所述统计模块统计出的在预设周期内用户设备连续上报的信道质量指示参数值连续大于信道质量指示阈值的次数大于或等于第一门限，且在预设周期内用户设备连续上报的信道秩指示参数值连续大于1的次数大于或等于第二门限时，则所述控制切换模块将所述分集模式切换为复用模式。
在一种具体实施方式中，若LTE基站与用户设备间的MIMO模式为复用模式，当所述统计模块统计出的在预设周期内用户设备连续上报的信道质量指示参数值连续小于或等于信道质量指示阈值的次数大于或等于第三门限，或在预设周期内用户设备连续上报的信道秩指示参数值连续等于1的次数大于或等于第四门限时，则所述控制切换模块将所述复用模式切换为分集模式。
上述各个模块其具体功能的实现，可采用上述LTE系统MIMO模式切换方法实施例中的方法，此处不再一一赘述。
与现有的MIMO模式自适应系统相比，本发明实施例中LTE系统MIMO模式的切换系统其优点在于：根据用户最近上报的CQI和RI，为用户选择最适合其信道状况的传输模式，在信道质量良好和信道相关性低的情况下使用复用模式，提高用户的吞吐量；在信道质量较差或信道相关性高的情况下使用分集模式，提高用户传输的可靠性。本发明降低了由于信道反馈时间和反馈误差造成的MIMO模式的调整不能有效适应用户设备信道状况的概率，保证用户设备的误块率维持在合理水平，从而提高了用户体验。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种LTE系统多入多出模式的切换方法，其特征在于，包括如下步骤：
接收用户设备上报的信道质量指示参数值和信道秩指示参数值；
统计在预设周期内用户设备连续上报的信道质量指示参数值连续大于信道质量指示阈值的次数、连续小于或等于信道质量指示阈值的次数，以及在预设周期内用户设备连续上报的信道秩指示参数值连续大于1的次数、连续等于1的次数；
根据统计结果对LTE基站与用户设备间的多入多出模式进行切换。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据统计结果对LTE基站与用户设备间的多入多出模式进行切换的过程包括如下步骤：
若LTE基站与用户设备间的多入多出模式为分集模式，当在预设周期内用户设备连续上报的信道质量指示参数值连续大于信道质量指示阈值的次数大于或等于第一门限，且在预设周期内用户设备连续上报的信道秩指示参数值连续大于1的次数大于或等于第二门限时，则将所述分集模式切换为复用模式。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据统计结果对LTE基站与用户设备间的多入多出模式进行切换的过程包括如下步骤：
若LTE基站与用户设备间的多入多出模式为复用模式，当在预设周期内用户设备连续上报的信道质量指示参数值连续小于或等于信道质量指示阈值的次数大于或等于第三门限，或者在预设周期内用户设备连续上报的信道秩指示参数值连续等于1的次数大于或等于第四门限时，则将所述复用模式切换为分集模式。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若开启小区间干扰协调且当前用户设备为边缘用户设备，则对该用户设备上报的分配带宽的子带信道质量指示进行平滑处理，将平滑处理后的值作为用户设备上报的信道质量指示参数值。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若用户设备上报所述信道质量指示参数值和信道秩指示参数值的粒度相同，则所述第一门限与所述第二门限相同。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若用户设备上报所述信道质量指示参数值和信道秩指示参数值的粒度相同，则所述第三门限与所述第四门限相同。
7.一种LTE系统多入多出模式的切换系统，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收用户设备上报的信道质量指示参数值和信道秩指示参数值；
判断模块，用于判断所述信道质量指示参数值与信道质量指示阈值的大小、所述信道秩指示参数值与1的大小；
统计模块，用于统计在预设周期内用户设备连续上报的信道质量指示参数值连续大于信道质量指示阈值的次数、连续小于或等于信道质量指示阈值的次数，以及在预设周期内用户设备连续上报的信道秩指示参数值连续大于1的次数、连续等于1的次数；
控制切换模块，用于根据统计结果对LTE基站与用户设备间的多入多出模式进行切换。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，若LTE基站与用户设备间的多入多出模式为分集模式，当所述统计模块统计出的在预设周期内用户设备连续上报的信道质量指示参数值连续大于信道质量指示阈值的次数大于或等于第一门限，且在预设周期内用户设备连续上报的信道秩指示参数值连续大于1的次数大于或等于第二门限时，则所述控制切换模块将所述分集模式切换为复用模式。
9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，若LTE基站与用户设备间的多入多出模式为复用模式，当所述统计模块统计出的在预设周期内用户设备连续上报的信道质量指示参数值连续小于或等于信道质量指示阈值的次数大于或等于第三门限，或者在预设周期内用户设备连续上报的信道秩指示参数值连续等于1的次数大于或等于第四门限时，则所述控制切换模块将所述复用模式切换为分集模式。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，若开启小区间干扰协调且当前用户设备为边缘用户设备，则所述接收模块对该用户设备上报的分配带宽的子带信道质量指示进行平滑处理，将平滑处理后的值作为该用户设备上报的信道质量指示参数值。
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