CN112383333A - 一种秩试探和赋形权计算的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种秩试探和赋形权计算的方法，其包括如下步骤：步骤1、对取秩自适应模块输出的RI秩试探；步骤2、试探秩下的调度MCS；步骤3、信道降秩时的权值计算；本发明所述秩试探和赋形权计算在终端测量上报的RI偏高的场景下，基站通过本方法实现调度匹配信道条件的秩，有效地提升小区频谱效率,同时也有效地判断信道降秩场景，在不影响现有小区性能的基础上，进一步识别性能提升场景，提升小区性能。

Description

一种秩试探和赋形权计算的方法
技术领域
本发明涉及无线通讯技术领域，尤其是一种秩试探和赋形权计算的方法。
背景技术
在NR通信系统中，多输入多输出(MIMO)技术是提升系统频谱效率的重要技术。终端使用下行参考信号(CSI-RS)进行信道质量的测量，得到当前信道的秩(Rankindication，RI)、码本(Precoding Matrix Indicator，PMI)及信道质量(Channel QualityIndication，CQI)，并反馈给基站。基站基于终端反馈的测量信息，进行下行秩自适应的判决。秩自适应一般根据终端上报的RI进行滤波，选择最近一段时间内概率最大的秩。这样做的好处是从统计意义上选择了最佳秩，同时防止了传输秩的抖动。
根据3GPP协议，在NR中当传输层数不大于4层时，只能使能一个传输块(TransportBlock，TB)。终端进行CSI测量和上报的粒度是TB级的，终端需要从层级的测量SINR(Signalto Interference plus Noise Ratio)平均到TB级的SINR。常用的统计平均方法有：算术平均、几何平均、调和平均，不同的平均算法应用场景不同。
算术平均，常用的平均方法，但是易受极端值的影响，计算公式：
Figure BDA0002716447370000011
几何平均，受极端值的影响较算术平均较小，但易受到负值和零值的影响，计算公式：
Figure BDA0002716447370000012
调和平均，易受极端值得影响，且极小值比极大值的影响大，不允许零值的出现。
Figure BDA0002716447370000013
终端实现SINR折算的算法不同，得出的TB级SINR偏大或偏小，影响终端测量时RI的判决结果。特别当终端测量上报的RI值较高时，调度RI会偏高，收敛后的调度MCS较低，导致小区流量受损。即基站按照终端上报RI进行秩自适应发送数据，导致小区频谱效率不是最优。
如中国专利申请号为：CN201510279901.3的中国发明专利，公开了一种LTE/LTE-A链路级仿真中SNR有效区间的搜索方法，基于二分法搜索算法而设计，利用LTE/LTE-A通信系统链路级的性能随着SNR改变所呈现出的特点，自适应的确定LTE/LTE-A通信系统链路级仿真中仿真的SNR有效区间；根据当前SNR区间端点值的BER不断缩小区间长度并更新端点值，得到新的SNR区间，直到得到满足条件的SNR有效区间，该专利的小区频谱效率并不是最优。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明提供一种秩试探和赋形权计算的方法，其包括如下步骤：
步骤1、对取秩自适应模块输出的RI秩试探，
步骤2、试探秩下的调度MCS，
步骤3、信道降秩时的权值计算。
进一步地，步骤1所述对取秩自适应模块输出的RI秩试探的具体步骤如下：
步骤1.1、读取秩自适应模块输出的RI；
步骤1.2、调度RI在秩自适应得出的RI的基础上，标记为AdaptiveRI；
步骤1.3、向RI＝AdaptiveRI-1试探，当试探条件满足时，调度RI＝AdaptiveRI-1。
进一步地，步骤2所述试探秩下的调度MCS的具体步骤如下：
RI＝AdaptiveRI-1下的信道质量SINR，标记为SINRAdaptiveRI-1；当基站维护了RI＝AdaptiveRI-1下的信道质量SINR，则试探秩下的调度MCS由SINRAdaptiveRI-1映射得到；否则，通过RI＝AdaptiveRI的信道质量折算得到，计算如下式(1)：
SINRAdaptiveRI-1＝SINRAdaptiveRI+Δ……(1)，
上式(1)中，Δ表示偏移量，取值范围不小于零；SINRAdaptiveRI表示基站维护的RI＝AdaptiveRI的信道质量；RI＝AdaptiveRI-1时的调度MCS由SINRAdaptiveRI-1 映射得到。
进一步地，步骤3所述信道降秩时的权值计算步骤如下：
步骤3.1、当基站有有效的RI＝AdaptiveRI-1对应码本，则使用对应码本；
步骤3.2、当基站无有效的RI＝AdaptiveRI-1对应码本，则用权值计算方法。
进一步地，步骤1.3所述试探条件如下：
(1)最近M次RI＝AdaptiveRI的调度中，反馈为NACK的总次数为N，N＝目标BLER*M+offset，其中，BLER表示块误码率(block error rate)，offset表示冗余变量；
(2)最近一次RI＝AdaptiveRI的调度MCS小于门限值MCS_Threshold；
(3)基站无有效RI＝AdaptiveRI-1的SINR。
进一步地，步骤3.2所述权值计算方法按照下式(2)进行计算：
Wobj＝argmax‖H*Wi‖2(Wi∈C)……(2)，
上式(2)中，H表示SRS信道矩阵，C表示RI＝AdaptiveRI-1的码本集。
进一步地，步骤3.2所述权值计算方法按照下式(3)进行计算：
Wobj＝argmaxtrace(G*(H*Wi))(Wi∈C)……(3)，
上式(3)中，G＝HeffH，for MRC(Maximal Ratio Combining)；G＝(HeffH*HeffH+σ2*l)-1*HeffH，For MMSE(Minimum Mean Squared Error)；Heff＝H*Wi；H表示SRS信道矩阵，C表示RI＝AdaptiveRI-1的码本集，I表示单位阵；σ2表示底噪方差。
进一步地，步骤3.2所述权值计算方法按照下式(4)进行计算：
Figure BDA0002716447370000031
上式(4)中，设WAdaptiveRI表示基站维护的RI＝AdaptiveRI的最佳码本，Wi表示WAdaptiveRI的任意AdaptiveRI-1个列向量组成的矩阵，共有
Figure BDA0002716447370000032
种组合矩阵；H表示SRS信道矩阵。
进一步地，步骤3.2中所述权值计算方法按照下式(5)进行计算：
设WAdaptiveRI表示基站维护的RI＝AdaptiveRI的权值，Wi为WAdaptiveRI的第i个列向量，i＝1,…,AdaptiveRI，计算信道矩阵H在Wi的投影能量Pi，其计算式如下：
Pi＝(HH*Wi)H*(HH*Wi)……(5)，
把Pi从大到小排序，选择能量最大的前AdaptiveRI-1个Pi对应的Wi组合生成权值。
本发明的有益效果是：
本发明所述秩试探和赋形权计算的方法在终端测量上报的RI偏高的场景下，基站通过本方法实现调度匹配信道条件的秩，有效地提升小区频谱效率,还有效地判断信道降秩场景，在不影响现有小区性能的基础上，进一步识别性能提升场景，提升小区性能。
附图说明
图1为本发明所述秩试探和赋形权计算的方法流程图；
图2为本发明所述秩试探和赋形权计算的方法中的对取秩自适应模块输出的RI秩试探流程图；
图3为本发明所述秩试探和赋形权计算的方法中的试探秩下的调度MCS流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明所述秩试探和赋形权计算的方法的具体实施方式做进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，其为所述秩试探和赋形权计算的方法流程图，包括以下步骤：
步骤1、对取秩自适应模块输出的RI秩试探，具体步骤如下：
步骤1.1、读取秩自适应模块输出的RI；
步骤1.2、调度RI在秩自适应得出的RI的基础上，标记为AdaptiveRI；
步骤1.3、向RI＝AdaptiveRI-1试探，当试探条件满足时，调度RI＝AdaptiveRI-1；
步骤2、试探秩下的调度MCS，具体步骤如下：
RI＝AdaptiveRI-1下的信道质量SINR，标记为SINRAdaptiveRI-1，当基站维护了RI＝AdaptiveRI-1下的信道质量SINR，则试探秩下的调度MCS由
SINRAdaptiveRI-1映射得到；否则，通过RI＝AdaptiveRI的信道质量折算得到，计算如下式(1)：
SINRAdaptiveRI-1＝SINRAdaptiveRI+Δ (1)，
上式(1)中，Δ表示偏移量，取值范围不小于零，SINRAdaptiveRI表示基站维护的RI＝AdaptiveRI的信道质量，RI＝AdaptiveRI-1时的调度MCS由SINRAdaptiveRI-1映射得到；
步骤3、信道降秩时的权值计算，具体步骤如下：
步骤3.1、当基站有有效的RI＝AdaptiveRI-1对应码本，则使用对应码本；
步骤3.2、当基站无有效的RI＝AdaptiveRI-1对应码本，则使用权值计算方法。
进一步的，步骤1.3所述试探条件如下：
(1)最近M次RI＝AdaptiveRI的调度中，反馈为NACK的总次数为N，N＝目标BLER*M+offset，其中，BLER表示块误码率(block error rate)，offset表示冗余变量；
(2)最近一次RI＝AdaptiveRI的调度MCS小于门限值MCS_Threshold；
(3)基站无有效RI＝AdaptiveRI-1的SINR。
进一步的，步骤3.2中所述权值计算方法按照下式(2)进行计算：
Wobj＝argmax‖H*Wi‖2(Wi∈C)……(2)，
上式(2)中，H表示SRS信道矩阵，C表示RI＝AdaptiveRI-1的码本集。
进一步的，步骤3.2中所述权值计算方法按照下式(3)进行计算：
Wobj＝argmaxtrace(G*(H*Wi))(Wi∈C)……(3)，
上式(3)中，G＝HeffH，for MRC(Maximal Ratio Combining)；G＝(HeffH*HeffH+σ2*l)-1*HeffH，For MMSE(Minimum Mean Squared Error)；Heff＝H*Wi；H表示SRS信道矩阵，C表示RI＝AdaptiveRI-1的码本集，I表示单位阵；σ2表示底噪方差。
进一步的，步骤3.2中所述权值计算方法按照下式(4)进行计算：
Figure BDA0002716447370000051
上式(4)中，设WAdaptiveRI表示基站维护的RI＝AdaptiveRI的最佳码本，Wi为WAdaptiveRI的任意AdaptiveRI-1个列向量组成的矩阵，共有
Figure BDA0002716447370000061
种组合矩阵，H表示SRS信道矩阵；
进一步的，步骤3.2中所述权值计算方法按照下式(5)进行计算：
设WAdaptiveRI表示基站维护的RI＝AdaptiveRI的权值，Wi表示WAdaptiveRI的第i个列向量，i＝1,…,AdaptiveRI，计算信道矩阵H在Wi的投影能量Pi，其计算式如下：
Pi＝(HH*Wi)H*(HH*Wi) (5)，
把Pi从大到小排序，选择能量最大的前AdaptiveRI-1个Pi对应的Wi组合生成权值；
以上四种权值计算方法，公式(2)和(3)的基本原理是从AdaptiveRI-1的码本集中选择最优码本，区别在与，公式(2)选择的是均衡前测量的最佳码本，公式(3)选择的是均衡后测量的最佳码本；公式(4)和(5)的基本原理是从秩为AdaptiveRI的权值中，选择其中AdaptiveRI-1列作为信道降秩后的权值。从计算复杂度上看，公式(5)的复杂度最小。
如图2所示，其为所述秩试探和赋形权计算的方法中的对取秩自适应模块输出的RI秩试探流程图，包括以下步骤：
(1)开始；
(2)读取秩自适应模块输出的RI，记为AdaptiveRI；
(3)判断当前调度时刻是否满足秩试探条件，具体如下：
a、最近M次RI＝AdaptiveRI的调度中，反馈为NACK的总次数为N，N＝目标BLER*M，其中BLER表示块误码率(block error rate)；
b、最近一次RI＝AdaptiveRI的调度MCS小于门限值MCS_Threshold；
c、基站无有效RI＝AdaptiveRI-1对应的SINR；
(4)当不满足秩试探条件时，本次调度RI等于秩自适应模块输出的RI，即RI＝AdaptiveRI，结束；当满足秩试探条件，进入下一步；
(5)计算试探秩下的调度MCS，当基站维护了有效的RI＝AdaptiveRI-1的信道质量，则使用该有效值；当基站没有维护有效的RI＝AdaptiveRI-1的信道质量；
(6)RI＝AdaptiveRI-1的权值计算，根据选择的权值方法，计算试探秩下的权值；
(7)调度RI＝AdaptiveRI-1；
(8)结束。
如图3所示，其为所述秩试探和赋形权计算的方法中的试探秩下的调度MCS流程图，包括以下步骤：
(1)开始；
(2)判断基站是否维护了试探RI(RI＝AdaptiveRI-1)的信道质量SINR，标记为SINRAdaptiveRI-1；当维护了，试探RI下的调度MCS由SINRAdaptiveRI-1映射得到，结束本流程；当没有维护，试探RI下的调度MCS按照以下步骤计算；
(3)读取基站维护的RI＝AdaptiveRI的信道质量SINR，标记为SINRAdaptiveRI；
(4)RI＝AdaptiveRI-1的信道质量SINRAdaptiveRI-1＝SINRAdaptiveRI+Δ，其中，SINRAdaptiveRI为RI＝AdaptiveRI-1的内环值，Δ为RI＝AdaptiveRI-1的外环值；
(5)试探RI下的调度MCS由SINRAdaptiveRI-1映射得到；
(6)结束。
实施例2
与实施例1基本相同，所不同之处在于，RI赋值计算，
(1)开始；
(2)获取秩自适应结果RI＝4；
(3)满足秩试探条件；最近50(M＝50)次RI＝4的调度中，有5(N＝5＝0.1*50)次反馈结果为NACK；最近一次RI＝4的调度MCS小于15，即MCS_Threshold＝15；基站无有效的RI＝3的内环值；
(4)计算RI＝3的调度MCS；获取基站维护的RI＝4的信道质量SINR，标记为SINRRI4，RI＝3的信道质量SINRRI3＝SINRRI4+Δ；RI＝3的调度MCS由SINRRI3映射得到；
(5)计算RI＝3的权值：获取基站维护的RI＝4的码本，标记为w，w的第1,2,3,4列分别记为w1,w2,w3,w4，分别计算信道H在w1,w2,w3,w4上的投影能量P1,P2,P3,P4，计算公式：Pi＝(HH*Wi)H*(HH*Wi)。对投影能量从大到小排序P1>P2>P3>P4，则RI＝3的码本为[w1,w2,w3]；
(6)调度RI＝3；
(7)结束。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种秩试探和赋形权计算的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、对取秩自适应模块输出的RI秩试探；
步骤2、试探秩下的调度MCS；
步骤3、信道降秩时的权值计算。
2.根据权利要求1所述的一种秩试探和赋形权计算的方法，其特征在于，步骤1所述对取秩自适应模块输出的RI秩试探的具体步骤如下：
步骤1.1、读取秩自适应模块输出的RI；
步骤1.2、调度RI在秩自适应得出的RI的基础上，标记为AdaptiveRI；
步骤1.3、向RI＝AdaptiveRI-1试探，当试探条件满足时，调度RI＝AdaptiveRI-1。
3.根据权利要求1所述的一种秩试探和赋形权计算的方法，其特征在于，步骤2所述试探秩下的调度MCS包括：
RI＝AdaptiveRI-1下的信道质量SINR，标记为SINRAdaptiveRI-1，当基站维护了RI＝AdaptiveRI-1下的信道质量SINR，试探秩下的调度MCS由SINRAdaptiveRI-1映射得到；否则，通过RI＝AdaptiveRI的信道质量折算得到，计算公式如下：
SINRAdaptiveRI-1＝SINRAdaptiveRI+Δ，
其中，Δ表示偏移量，SINRAdaptiveRI表示基站维护的RI＝AdaptiveRI的信道质量；RI＝AdaptiveRI-1的调度MCS由SINRAdaptiveRI-1映射得到。
4.根据权利要求1所述的一种秩试探和赋形权计算的方法，其特征在于，步骤3所述信道降秩时的权值计算的具体步骤如下：
步骤3.1、当基站有有效的RI＝AdaptiveRI-1对应码本，则使用对应码本；
步骤3.2、当基站无有效的RI＝AdaptiveRI-1对应码本，则使用权值计算方法。
5.根据权利要求2所述的一种秩试探和赋形权计算的方法，其特征在于，步骤1.3所述试探条件如下：
(1)最近M次RI＝AdaptiveRI的调度中，反馈为NACK的总次数为N，N＝目标BLER*M+offset，其中，BLER表示块误码率，offset表示冗余变量；
(2)最近一次RI＝AdaptiveRI的调度MCS小于门限值MCS_Threshold；
(3)基站无有效RI＝AdaptiveRI-1的SINR。
6.根据权利要求4所述的一种秩试探和赋形权计算的方法，其特征在于，步骤3.2所述权值计算方法的计算公式如下：
Wobj＝argmax‖H*Wi‖2(Wi∈C)，
其中，H表示SRS信道矩阵，C表示RI＝AdaptiveRI-1的码本集。
7.根据权利要求4所述的一种秩试探和赋形权计算的方法，其特征在于，步骤3.2所述权值计算方法的计算公式如下：
Wobj＝argmaxtrace(G*(H*Wi))(Wi∈C)，
其中，G＝HeffH，for MRC(Maximal Ratio Combining)；G＝(HeffH*HeffH+σ2*l)-1*HeffH，For MMSE(Minimum Mean Squared Error)；Heff＝H*Wi；H表示SRS信道矩阵，C表示RI＝AdaptiveRI-1的码本集，I表示单位阵，σ2表示底噪方差。
8.根据权利要求4所述的一种秩试探和赋形权计算的方法，其特征在于，步骤3.2所述权值计算方法的计算公式如下：
Figure FDA0002716447360000021
其中，WAdaptiveRI表示基站维护的RI＝AdaptiveRI的最佳码本，Wi表示WAdaptiveRI的任意AdaptiveRI-1个列向量组成的矩阵，共有
Figure FDA0002716447360000022
种组合矩阵，H表示SRS信道矩阵。
9.根据权利要求4所述的一种秩试探和赋形权计算的方法，其特征在于，步骤3.2所述权值计算方法的计算如下：
WAdaptiveRI表示基站维护的RI＝AdaptiveRI的权值，Wi表示WAdaptiveRI的第i个列向量，i＝1,…,AdaptiveRI，计算信道矩阵H在Wi的投影能量Pi，其计算公式如下：
Pi＝(HH*Wi)H*(HH*Wi)，
把所述Pi从大到小排序，选择能量最大的前AdaptiveRI-1个Pi对应的Wi组合生成权值。
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