发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题,并提供一种同时同频全双工系统MCS选择方法和装置。
为了实现上述发明目的,本发明所采用的具体技术方案如下:
第一方面,本发明提供了一种同时同频全双工系统MCS选择方法,所述同时同频全双工系统中5G基站向第一用户设备发送数据,同时在相同频率上接收第二用户设备发送的数据;该方法的步骤如下:
S1:5G基站在第二用户设备发送的探测参考符号中,测量得到5G基站的干扰加底噪的功率
以及第二用户设备到5G基站的路损值PL
20;
S2:第一用户设备在5G基站发送的信道状态信息参考信号中,测量得到第一用户设备的干扰加底噪的功率
以及5G基站到第一用户设备的路损值PL
01;
S3:第一用户设备在第二用户设备发送的探测参考符号中,测量得到第二用户设备到第一用户设备的路损PL21,并上报5G基站;
S4:基于S1~S3的测量结果,结合5G基站发送信号的功率P0和第二用户设备发送信号的功率P2进行MCS选择判决,其中:
若P2-PL21>P0-PL01,则执行S401~S405;
S401:第一用户设备计算接收第二用户设备发送探测参考符号的信干噪比SINR21,以及5G基站发送信道状态信息参考信号的信干噪比SINR01,并将SINR21和SINR01分别映射成信道质量指示CQI21和信道质量指示CQI01,再通过物理上行控制信道发送给5G基站;其中SINR21和SINR01的计算公式为:
S402:5G基站计算接收第二用户设备发送探测参考符号的信干噪比SINR20,并将其映射成信道质量指示CQI20,再通过CQI等级到MCS等级映射,结合上行业务信道MCS指示表,得到MCS等级MCS20;其中SINR20的计算公式为:
S403:5G基站得到第一用户设备上报的信道质量指示CQI21后,通过CQI等级到MCS等级映射,结合下行业务信道MCS指示表,得到MCS等级MCS21;
S404:5G基站比较MCS等级MCS20和MCS等级MCS21等级所对应的频谱效率,选择频谱效率低的MCS等级作为第二用户设备发送信号的MCS等级,并通过物理下行控制信道告知第二用户设备;
S405:5G基站得到第一用户设备上报的信道质量指示CQI01后,通过CQI等级到MCS等级映射,结合下行业务信道MCS指示表,得到5G基站发送信号的MCS等级;
若P0-PL01≥P2-PL21,则执行S411~S412;
S411:第一用户设备计算接收5G基站发送信道状态信息参考信号的信干噪比SINR01,并将其映射成信道质量指示CQI01,再通过物理上行控制信道发送给5G基站;5G基站得到第一用户设备上报的信道质量指示CQI01后,结合下行业务信道MCS指示表,通过CQI等级到MCS等级映射,得到5G基站发送信号的MCS等级;其中SINR01的计算公式为:
S412:5G基站计算接收第二用户设备发送探测参考符号的信干噪比SINR20,并将其映射成信道质量指示CQI20,再通过CQI等级到MCS等级映射,结合上行业务信道MCS指示表,得到MCS等级作为第二用户设备发送信号的MCS等级,最后通过物理下行控制信道告知第二用户设备;其中SINR20的计算公式为:
第二方面,本发明提供了一种同时同频全双工系统MCS选择装置,所述同时同频全双工系统中5G基站向第一用户设备发送数据,同时在相同频率上接收第二用户设备发送的数据;该装置包括:
第一测量模块,用于使5G基站在第二用户设备发送的探测参考符号中,测量得到5G基站的干扰加底噪的功率
以及第二用户设备到5G基站的路损值PL
20;
第二测量模块,用于使第一用户设备在5G基站发送的信道状态信息参考信号中,测量得到第一用户设备的干扰加底噪的功率
以及5G基站到第一用户设备的路损值PL
01;
第三测量模块,用于使第一用户设备在第二用户设备发送的探测参考符号中,测量得到第二用户设备到第一用户设备的路损PL21,并上报5G基站;
以及MCS选择判决模块,用于基于第一测量模块、第二测量模块和第三测量模块的测量结果,结合5G基站发送信号的功率P0和第二用户设备发送信号的功率P2进行MCS选择判决,其中:
若P2-PL21>P0-PL01,则执行S401~S405;
S401:第一用户设备计算接收第二用户设备发送探测参考符号的信干噪比SINR21,以及5G基站发送信道状态信息参考信号的信干噪比SINR01,并将SINR21和SINR01分别映射成信道质量指示CQI21和信道质量指示CQI01,再通过物理上行控制信道发送给5G基站;其中SINR21和SINR01的计算公式为:
S402:5G基站计算接收第二用户设备发送探测参考符号的信干噪比SINR20,并将其映射成信道质量指示CQI20,再通过CQI等级到MCS等级映射,结合上行业务信道MCS指示表,得到MCS等级MCS20;其中SINR20的计算公式为:
S403:5G基站得到第一用户设备上报的信道质量指示CQI21后,通过CQI等级到MCS等级映射,结合下行业务信道MCS指示表,得到MCS等级MCS21;
S404:5G基站比较MCS等级MCS20和MCS等级MCS21等级所对应的频谱效率,选择频谱效率低的MCS等级作为第二用户设备发送信号的MCS等级,并通过物理下行控制信道告知第二用户设备;
S405:5G基站得到第一用户设备上报的信道质量指示CQI01后,通过CQI等级到MCS等级映射,结合下行业务信道MCS指示表,得到5G基站发送信号的MCS等级;
若P0-PL01≥P2-PL21,则执行S411~S412;
S411:第一用户设备计算接收5G基站发送信道状态信息参考信号的信干噪比SINR01,并将其映射成信道质量指示CQI01,再通过物理上行控制信道发送给5G基站;5G基站得到第一用户设备上报的信道质量指示CQI01后,结合下行业务信道MCS指示表,通过CQI等级到MCS等级映射,得到5G基站发送信号的MCS等级;其中SINR01的计算公式为:
S412:5G基站计算接收第二用户设备发送探测参考符号的信干噪比SINR20,并将其映射成信道质量指示CQI20,再通过CQI等级到MCS等级映射,结合上行业务信道MCS指示表,得到MCS等级作为第二用户设备发送信号的MCS等级,最后通过物理下行控制信道告知第二用户设备;其中SINR20的计算公式为:
本发明相对于现有技术而言,具有以下有益效果:
本发明给出的同时同频全双工系统MCS选择方法,既保证了全双工系统,gNB和UE的发送数据选择合适的调制编码方式,在满足业务需求的前提下,又保证了gNB和UE可以发送合适的TBS,基站和用户接收机可以正确的解调数据。而且,本发明方法与现有相关技术明显不同,在工程上易于实现。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下,均可进行相应组合。
如图1所示,同时同频全双工系统中,包含5G基站(gNodeB,gNB)和用户设备(UserEquipment,UE),为了便于描述下面将第一用户设备记为UE1,第二用户设备记为UE2。gNB向UE1发送数据,同时在相同频率上接收UE2发送的数据。因此,gNB发送信号会对接收信号产生自干扰;同时,UE1的接收信号也会受到UE2发送信号的干扰。
上行基站侧接收到的信号y0为
y0=h00x0+h20x2+n0 (1)
其中,h00为gNB发送端到接收端信道衰落系数,h20为UE2到gNB接收端信道衰落系数,n0为gNB底噪和其他干扰,x0为gNB发送信号,x2为UE2发送信号。
基站侧采用自干扰消除的方法检测得到x2,如图2所示,基站侧通过gNB和UE2发送的解调参考信号(Demodulation Reference Signal,DMRS)信道估计得到信道衰落系数h00和h20,同时接收端通过发送端告知自干扰信号x0,即可在接收端将自干扰信号消除,得到自干扰消除后的接收信号y′0为:
y′0=h20x2+n0 (2)
由公式(2)可知,gNB接收UE2发送信号x2的信干噪比(Signal-to-Interferenceplus Noise Ratio,SINR)为:
其中,式中P
2为UE2发送信号x
2的功率,PL
20为UE2到gNB路损值,
为一个整体,表示gNB的其他干扰和底噪的功率,其中I
other0代表gNB的其他干扰功率,
代表gNB的底噪功率。
下行用户侧采用SIC接收机,进行数据解调,如图3所示,SIC接收机将信号按功率由大到小排列,首先将功率大的信号解调出来,其他信号作为干扰;然后将解调出来的信号重构出来,从接收信号中去除,这样依次将其他信号也解调出来。
UE1接收的信号y1为:
y1=h01x0+h21x2+n1 (4)
其中,h01为gNB到UE1信道衰落系数,h21为UE2到UE1信道衰落系数,n1为UE1接收机底噪和干扰,x0为gNB发送信号,x2为UE2发送信号。
若P2-PL21>P0-PL01,则UE1的SIC接收机先解调接收到的UE2的干扰信号x2,再解调出gNB信号x0。
因此,用户UE1接收UE2发送信号x2时的信干噪比为:
其中,P
2为UE2发送信号x
2的功率,PL
21为UE2到UE1的路损值,P
0为gNB发送信号x
0的功率,PL
01为gNB到UE1的路损值,
为UE1接收机其他干扰和底噪的功率值,其中I
other1代表UE1的其他干扰功率,
代表UE1的底噪功率。
UE1通过gNB和UE2发送的DMRS信道估计可以得到h01和h21,将解调出的干扰信号x2带入(4)式,并消除,可以得到:
y′1=h01x0+n1 (6)
因此,UE1接收gNB发送信号x0时的信干噪比为
其中,其他参数含义与前式相同。
若P0-PL01>P2-PL21,则UE1的SIC接收机先解调接收到的gNB信号x0,因此UE1接收gNB发送信号x0时的信干噪比为
式中,参数含义与前式相同。
由此,基于前述的理论,同时同频全双工系统接收机MCS选择流程图如图4所示。在该过程中,将用到CQI表格、上行业务信道MCS指示表、下行业务信道MCS指示表和SINR-CQI映射关系表,其中前三个遵循3GPP协议38.214中规定,SINR-CQI映射关系表由厂商确定。在一个实施例中,CQI表格、上行业务信道MCS指示表、下行业务信道MCS指示表和SINR-CQI映射关系表分别如表1、表2、表3和表4所示。
表1:4-bit CQI表
表2:下行业务信道MCS指示表
表3:上行业务信道MCS指示表
表4 SINR到CQI映射关系表
下面,对前述的选择过程进行展开描述。在本发明的一个优选实现方式中,提供了一种同时同频全双工系统MCS选择方法,参见图1所示,同时同频全双工系统中5G基站(gNB)向第一用户设备(UE1)发送数据,同时在相同频率上接收第二用户设备(UE2)发送的数据。该选择方法的具体步骤如下:
S1:gNB在UE2发送的探测参考符号(Sounding Reference Symbol,SRS)中,测量得到5G基站的干扰加底噪的功率
以及UE2到gNB的路损值PL
20;
S2:UE1在gNB发送的信道状态信息参考信号(Channel State InformationReference Signal,CSI-RS)中,测量得到UE1的干扰加底噪的功率
以及gNB到UE1的路损值PL
01;
S3:UE1在UE2发送的SRS中,测量得到UE2到UE1的路损PL21,并上报5G基站;
S4:基于S1~S3的测量结果,结合gNB发送信号的功率P0和UE2发送信号的功率P2进行MCS选择判决,其中判决方式有1)和2)两种:
1)若P2-PL21>P0-PL01,则执行S401~S405,该过程中按照(9)式计算gNB接收UE2发送SRS信号的信干噪比SINR20;UE1接收UE2发送SRS信号的信干噪比SINR21,以及gNB发送CSI-RS信号的信干噪比SINR01。
S401~S405的具体实现流程如下:
S401:UE1计算接收UE2发送探测参考符号的信干噪比SINR21,以及gNB发送信道状态信息参考信号的信干噪比SINR01,并通过表4的SINR到信道质量指示(Channel QualityIndicator,CQI)映射关系表(下称SINR-CQI映射关系表),将SINR21和SINR01分别映射成信道质量指示CQI21和信道质量指示CQI01,再通过物理上行控制信道发送给gNB;其中SINR21和SINR01的计算公式参见公式(9)。
S402:gNB计算接收UE2发送探测参考符号的信干噪比SINR20,并通过表4的SINR-CQI映射关系表将其映射成信道质量指示CQI20,再通过CQI等级到MCS等级映射,结合表3的上行业务信道MCS指示表,得到MCS等级MCS20;其中SINR20的计算公式参见公式(9)。
S403:gNB得到UE1上报的信道质量指示CQI21后,通过CQI等级到MCS等级映射,结合表2的下行业务信道MCS指示表,得到MCS等级MCS21。
S404:gNB比较MCS等级MCS20和MCS等级MCS21等级所对应的频谱效率,选择频谱效率低的MCS等级作为UE2发送信号的MCS等级,并将其通过物理下行控制信道(PhysicalDownlink Control Channel,PDCCH)告知UE2。根据MCS等级即可确定MCS格式。
S405:gNB得到UE1上报的信道质量指示CQI01后,通过CQI等级到MCS等级映射,结合表2的下行业务信道MCS指示表,得到gNB发送信号的MCS等级。根据MCS等级即可确定MCS格式。
2)若P0-PL01≥P2-PL21,则执行S411~S412,该过程中按照(10)式计算gNB接收UE2发送SRS信号的信干噪比SINR20,和UE1接收gNB发送CSI-RS信号的信干噪比SINR01:
S411~S412的具体实现流程如下:
S411:UE1计算接收gNB发送信道状态信息参考信号的信干噪比SINR01,并通过表4的SINR-CQI映射关系表将其映射成信道质量指示CQl01,再通过物理上行控制信道(Physical Uplink Control Channel,PUCCH)发送给gNB;gNB得到UE1上报的信道质量指示CQI01后,结合下行业务信道MCS指示表,通过CQI等级到MCS等级映射,得到gNB发送信号的MCS等级。其中SINR01的计算公式参见公式(10)所示。
S412:gNB计算接收UE2发送探测参考符号的信干噪比SINR20,并通过表4的SINR-CQI映射关系表将其映射成信道质量指示CQI20,再通过CQI等级到MCS等级映射,结合上行业务信道MCS指示表,得到MCS等级作为UE2发送信号的MCS等级,最后将其通过物理下行控制信道告知UE2;其中SINR20的计算公式参见公式(10)所示。
在上述S402、S403、S405、S411和S412中,均用到了CQI等级到MCS等级映射,其在本实施例中的具体做法如下:
根据表1所示的CQI表格,确定待映射的CQI等级对应的频谱效率,再通过上行业务信道MCS指示表或者下行业务信道MCS指示表(具体选择哪个以相应的业务类型而定),得到该频谱效率对应的MCS等级,完成CQI等级到MCS等级的映射。
当gNB和UE2各自的MCS等级确定后,即可根据等级确定相应的MCS格式,进而按照3GPP38.214协议确定对应的传输块大小进行信号数据的发送。此处,具体的MCS选择执行过程为现有技术。为了便于理解,进一步对其展开如下:
根据前述步骤得到的MCS格式,按照3GPP38.214协议,gNB和UE2选择合适的传输块大小(Transport Block Size,TBS)发送。3GPP38.214中方法简述如下:
1)首先,分配的资源单元(Resource Element,RE)数目NRE=min(156,NRE)·nPRB,
其中,nPRB是总共的物理资源块(Physical Resource Block,PRB)数目,N′RE是每PRB包含的RE数目。
2)然后,分配的信息比特中间数Ninfo=NRE·R·Qm·υNinfo=NRE·R·Qm·υ
其中,R是目标码率,Qm是调制阶数,υ是数据层数。
以上两步中,参数N′RE、υ可以由高层信令得到,nPRB可以由调度算法得到,目标码率R和调制阶数Qm由MCS等级确定,进而可以确定TBS大小。
下面进一步将上述选择方法应用于具体实施例中,以展示本发明的具体实现过程。
实施例1
假设下行信号带宽20MHz,gNB当前发射功率46dBm,UE2当前发射功率22dBm。
第一步:首先,通过测量模块得到相关测量值。
假设:gNB通过UE2发送的SRS,测量得到
以及UE2到gNB的路损值PL
20=102dB;UE1通过gNB发送的CSI_RS,测量得到
以及gNB到UE1的路损值PL
01=126dB;UE1通过测量UE2发送的SRS,可以得到UE2到UE1的路损PL
21=92dB。
第二步:根据上一步测量模块得到相关测量值,由于P2-PL21>P0-PL01,则按照(9)式计算gNB接收UE2发送SRS信号的信干噪比SINR20;UE1接收UE2发送SRS信号的信干噪比SINR21,以及gNB发送CSI-RS信号的信干噪比SINR01
UE1计算接收UE2发送SRS信号的信干噪比SINR21,以及gNB发送CSI-RS信号的信干噪比SINR01,通过表4 SINR到CQI映射关系表,分别映射得到CQI21等级为9和CQI01等级为14,并通过PUCCH发送给gNB。
gNB计算接收UE2发送SRS信号的信干噪比SINR20,并通过SINR到CQI映射表得到CQI20等级为12,gNB通过CQI到MCS映射,根据表3上行业务信道MCS指示表,得到MCS20等级为20。同理,gNB得到UE1上报的CQI21后,根据CQI到MCS映射,根据表2下行业务信道MCS指示表,得到MCS21等级为15。比较MCS20和MCS21等级所对应的频谱效率,选择频谱效率低的MCS等级,因此,判决UE2按照表2中MCS等级15发送数据,并通过PDCCH信道,告知UE2发送信号MCS格式。
同理,gNB得到UE1上报的CQI01后,通过CQI-MCS映射表,根据表2下行业务信道MCS指示表,得到gNB发送信号的MCS等级为26。
第三步:根据上一步得到的MCS等级,即可确定gNB和UE2发送数据的目标码率R和调制阶数Qm,以及由高层信令得到的参数N′RE、υ和调度算法得到的nPRB,进而可以确定gNB和UE2发送数据的TBS大小。
实施例2
假设下行信号带宽20MHz,gNB当前发射功率46dBm,UE2当前发射功率22dBm。
第一步:首先,通过测量模块得到相关测量值。
假设:gNB通过UE2发送的SRS,测量得到
以及UE2到gNB的路损值PL
20=108dB;UE1通过gNB发送的CSI_RS,测量得到
以及gNB到UE1的路损值PL
01=120dB;UE1通过测量UE2发送的SRS,可以得到UE2到UE1的路损PL
21=125dB。
第二步:根据上一步测量模块得到相关测量值,由于P0-PL01≥P2-PL21,则按照(10)式计算gNB接收UE2发送SRS信号的信干噪比SINR20,和UE1接收gNB发送CSI-RS信号的信干噪比SINR01
UE1计算接收gNB发送CSI-RS信号的信干噪比SINR01为24dB,通过SINR-CQI映射表,映射得到CQI01等级为15,并通过PUCCH发送给gNB。gNB得到UE1上报的CQI01后,通过表2中CQI到MCS映射,计算gNB发送信号的MCS等级为28。
gNB计算接收UE2发送SRS信号的信干噪比SINR20为12dB,并通过SINR-CQI映射表得到CQI20等级为10。通过表3中CQI到MCS映射,计算MCS等级为17,并通过PDCCH信道,告知UE2发送信号MCS等级为17。
第三步:根据上一步得到的MCS等级,即可确定gNB和UE2发送数据的目标码率R和调制阶数Qm,以及由高层信令得到的参数N′RE、υ和调度算法得到的nPRB,进而可以确定gNB和UE2发送数据的TBS大小。
由此可见,本发明给出了同时同频全双工系统,接收机为了将上下行发送信号解调出来,gNB和UE进行MCS选择的方法。gNB和UE计算接收参考信号的SINR,并通过SINR到CQI的映射,得到对应的CQI。gNB通过自身测量得到的CQI信息,以及UE上报的CQI信息,根据给定的MCS选择判决方法,选择合适的调制编码方式,并按照该MCS决定自身发送信号的TBS,以及通过PDCCH信道通知UE发送信号的TBS大小。
需要注意的是,本发明的选择方法并不需要包含MCS选择执行过程,前述描述仅仅为了便于理解。
另外,本发明可以进一步提供一种同时同频全双工系统MCS选择装置,该装置与前述的同时同频全双工系统MCS选择方法一一对应,其包括测量模块(分别第一测量模块、第二测量模块、第三测量模块)以及MCS选择判决模块。各模块的具体功能如下:第一测量模块,用于实现S1;第二测量模块,用于实现S2;第三测量模块,用于实现S3;MCS选择判决模块,用于实现S4。
另外,本领域的技术人员应当知道,本发明中所涉及的各模块、功能可以通过电路、其他硬件或者可执行的程序代码来完成,只要能够实现相应功能即可。若采用代码,则代码可存储于存储装置中,并有计算装置中的相应元件执行。本发明的实现更不限制于任何特定的硬件和软件结合。本发明中的各硬件型号均可采用市售产品,可根据实际用户需求进行选择。当然,在上述装置中,必要时也需要配合其他必要硬件或软件、系统,本领域技术人员可根据实际进行设计,此处不再赘述。
另外,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于区分描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案,然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围内。