CN1567759A - 一种自适应正交频分复用(ofdm)系统中的反馈信息传输方法 - Google Patents

一种自适应正交频分复用(ofdm)系统中的反馈信息传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种自适应正交频分复用(OFDM)系统中的反馈信息传输方法，在OFDM系统中结合自适应调制和编码(AMC)技术和混合自动重传(HARQ)技术，包括以下步骤：a.移动终端接收到接入点发出的数据后，向所述接入点发送确认/非确认(ACK/NACK)信息，同时测量信道的信道质量并得到信道质量指示符(CQI)；b.所述移动终端判断一段时间内测量到的CQI是否为好的信道质量，如果是，则向接入点发送所述CQI，如果否，则不发送所述CQI。通过本发明方法，能够降低反馈信令开销，由此降低在自适应OFDM系统中的上行链路干扰，提高系统效率。

Description

一种自适应正交频分复用(OFDM)系统中的反馈信息传输方法
                           技术领域
本发明涉及自适应正交频分复用(OFDM)系统，尤其涉及自适应OFDM系统中反馈信息传输方法。
                           背景技术
在OFDM系统中使用自适应调制编码(AMC)，信道质量指示符(CQI)需被反馈给发信端以选择合适的调制编码方案(MCS)。在高级OFDM系统，具有链路自适应技术，例如自适应调制和编码(AMC)、混合自动重传(HARQ)和动态资源分配(DRA)。
应注意的是，在快衰落环境中，由于移动台的高速移动引起相干时间较小，因而AMC在快衰落环境中不能有效地工作。而HARQ对信道估计误差也不是很敏感。因此，在链路自适应系统中，AMC通常与HARQ结合，以改善系统误比特率(BER)。在HARQ方法中，确认/非确认(ACK/NACK)信息需被反馈以提醒发信端需一个新的传输帧或重复帧。目前，类型II的HARQ比类型III的HARQ更普遍。因为III型虽然灵活，但需要相当大的信令开销。一般说AMC和HARQ结合，通常指的是AMC和类型II的HARQ工作在一起，此时发端数据的编码调制方式在一个HARQ的重传过程中保持不变，HARQ工作在“Chase合并模式”或“步进冗余模式”。
在现有的使用AMC和HARQ的移动系统中，信道质量信息和ACK/NACK信息被分别反馈给发信端。根据系统结构，对AMC，子信道使用的CQIs通过上行控制信道被反馈；对HARQ，ACK/NACK信息通过唯一的或独立的上行控制信道被返回。如果应用了DRA，对每个用户，所有子信道上的CQIs都要发送给发信端。
图1显示了传统的OFDM系统中AMC和HARQ结合的反馈机制。当移动终端(MT)正确接收接入点(AP)发出的数据后，向接入点反馈ACK/NACK信息和CQI信息。在这样的反馈机制中，ACK/NACK信息和CQI信息总是被捆绑传输的，导致信令开销增大。而且，接入点(AP)是根据上报的CQI来判断是否需要改变调制编码方案的。如果接收到的CQI没有变化或变化不大，则接入点(AP)的调制编码方案不会改变，那么每次都反馈CQI信息必将使信令开销无端增大，浪费系统资源。
图2显示了传统的OFDM系统的AMC、HARQ和DRA结合的反馈机制。在AMC周期，反馈情况与图1所示相同。在一个DRA周期的末尾，每个用户(移动终端)向接入点上传所有子信道上的CQI信息。如果我们直接反馈前面提到的子信道上的信令信息，那么信令量太大了，尤其是当OFDM系统中的子信道的数目相当大的时候，如512或1024。
                           发明内容
由于太多信令信息将导致系统效率降低以及上行链路干扰加强，本发明提出了OFDM系统中可变速率反馈信息传输方法，能够降低反馈信令开销，由此降低在自适应OFDM系统中的上行链路干扰，提高系统效率。
本发明是通过下述方法实现的：
一种自适应正交频分复用(OFDM)系统中的反馈信息传输方法，在OFDM系统中结合自适应调制和编码(AMC)技术和混合自动重传(HARQ)技术，包括以下步骤：
a、移动终端接收到接入点发出的数据后，向所述接入点发送确认/非确认(ACK/NACK)信息，同时测量信道的信道质量并得到信道质量指示符(CQI)；
b、所述移动终端判断一段时间内测量到的CQI是否为好的信道质量，如果是，则向接入点发送所述CQI，如果否，则不发送所述CQI。
步骤b中，如果CQI超过一个预定阈值，则表示好的信道质量。判断一段时间内测量到的CQI是否为好的信道质量包括：在移动终端设置一个计数器，当测量到的CQI不小于所述预定值，则计数器加一，当测量到的CQI小于所述预定阈值，则计数器减一，如果计数器在一段时间内累计的的值不小于一个设定值，则表示在该一段时间内信道质量是好的。
如果在OFDM系统中再结合动态资源分配(DRA)技术，则在一个DRA周期末期，接收端把信道质量好的子信道上的CQI发送给接入点。接收端选出一部分CQI较好的子信道的方法，可通过降序排列所有子信道上的CQI，并提取前L个CQI。所述L的大小由用户的速率要求和平均系统传输能力决定。
通过本发明方法，可以在OFDM系统中降低反馈信令的开销，由此降低在自适应OFDM系统中的上行链路干扰，提高系统效率。其它具体的效果可从实施例中得到。
                       附图简要说明
图1是传统的OFDM系统中结合AMC和HARQ的反馈机制；
图2是传统的OFDM系统中结合AMC、HARQ和DRA的反馈机制；
图3是根据本发明的OFDM系统中结合AMC和HARQ的例子；
图4是根据本发明的OFDM系统中结合AMC、HARQ和DRA的例子。
                       具体实施方式
在OFDM系统的链路自适应技术中，我们可以把链路自适应技术定义为3个等级。最高的等级为DRA，其可以提高整个系统的吞吐量，即提高单位时间内正确接收的信息量；第二级是AMC，其可以在信道质量变化的情况下，达到目标BER并能节约消耗的功率；第三等级是最低的等级HARQ，其能通过重发源数据改善BER。当AMC，HARQ和DRA结合在自适应OFDM系统中时，每种技术的一个过程所用的时间大小关系如下：
Tdra≥Tamc≥Tharq
在自适应OFDM系统中，DRA的一个主要功能之一是把合适的时频单元(TFU)分配给不同的用户，而AMC负责根据预知的信道质量选择合适的MCS。假设一个DRA过程所用的时间是Tdra，一个AMC过程所用的时间是Tamc，则Tdra为Tamc的整数倍。如果信道时变比AMC过程快，其中AMC甚至已经使用业务许可的最低阶MCS，还是可能由于反馈时延而对下一帧传输为无效，因而需在OFDM系统中结合HARQ来改善BER。
下面是在OFDM系统中同时结合AMC和HARQ的实施例，如图3所示。
在OFDM系统中，假定当前MCS在第二等级链路自适应技术AMC。系统根据当前误码率/误比特率(PER/BER)或来自高层的指示符判断是否需要应用第三等级链路自适应技术HARQ。当需要时，除AMC外还应用II类型的HARQ，并为信道的CQI测量初始化计数器。
移动终端一旦接收到接入点发出的数据，就计算信道的CQI并将其与预定义的阈值Гh进行比较。如果CQI＞Гh，则表示当前信道质量好，计数器加1，否则表示当前信道质量不够好，计数器减1。接着移动终端将计数器值与一个确定的值k比较。设置k的目的是这样的：如果计数器连续加1，则表示在一段时间内信道质量都是好的，当累积到一定的时间长度后，就可以向接入点发送CQI，告知接入点端，信道质量在一段时间内都很好。当然，如果计数器的值一直未能超过设定的值，则表示在一段时间内信道质量是时好时差的，就没有必要向接入点发送CQI。
那么如果计数器值＜＝k，则移动终端解码接收到的数据后根据HARQ协议仅向接入点返回ACK/NACK信息。如果计数器值＞＝k，表明子信道的信道质量在k时段很好，则通过上行链路控制信道返回CQI信息和ACK信息。根据系统情况，接入点将原来的调制编码方案(MCS)更新为MCS’，并返回到本实施例的开头，在OFDM系统中，当前MCS在第二等级链路自适应技术MCS’，继续数据发送。
阈值Гh和k的具体选取原则是这样的：根据本发明的方法建立仿真模型并提取Гh和k两个参数，对两个参数在不同取值的情况下，测量仿真系统的性能。在得到的该组系统性能当中，选取能够使系统吞吐量和BER最好的一组参数，即可确定Гh和k的值。
另外，OFDM系统除了应用AMC、HARQ外，还结合DRA。DRA的主要功能是把用户认为最好的子信道分配给每个用户。为此用户(即移动终端)需要在一个DRA周期向接入点上报所有子信道上的CQIs，接入点选择CQI最高即信道质量最好的子信道，将其分配给用户。当有大量子信道时，信令量无疑是很大的。因此，为每个用户上报每个DRA周期所有子信道上的CQIS是没必要的，只要将较好的信道质量上报给接入点就可以了。如图3所示为OFDM系统除了应用AMC、HARQ外，还结合DRA的例子。首先，在DRA过程末期，移动终端计算系统中所有子信道上的CQI，并按CQI值的大小进行降序排列；然后，移动终端选择前L个子信道和当前子信道的CQI并返回给接入点。L是用户认为具有较好信道质量的子信道数量。L由用户的速率要求和平均系统传输能力决定。假定一个OFDM系统中有128个子信道，且系统总的传输能力是20Mbps，那么每个子信道的平均传输能力为(20/128)Mbps，假设某个用户的速率请求为2Mbps，则该用户最少需要传递2/(20/128)＝12.8个(约为13个)子信道，假定该用户目前占用了10个子信道且不与按降序排列的前13个子信道重合，那么该用户最多只需重传L＝10+13＝23个子信道的CQI信息。这样，该用户只需传递原信令开销的23/128＝17.9％。过此方法，即使当有大量的子信道时，仍可以降低反馈信令开销。
总体看来，CQIS的反馈降低可能引起轻微的系统性能降低，但是与从链路自适应得到的巨大增益相比系统性能的微小损失是可以被忽略的。

Claims (6)

1、一种自适应正交频分复用(OFDM)系统中的反馈信息传输方法，在OFDM系统中结合自适应调制和编码(AMC)技术和混合自动重传(HARQ)技术，其特征在于，包括以下步骤：
a、移动终端接收到接入点发出的数据后，向所述接入点发送确认/非确认(ACK/NACK)信息，同时测量信道的信道质量并得到信道质量指示符(CQI)；
b、所述移动终端判断一段时间内测量到的CQI是否为好的信道质量，如果是，则向接入点发送所述CQI，如果否，则不发送所述CQI。
2、如权利要求1所述的一种自适应正交频分复用(OFDM)系统中的反馈信息传输方法，其特征在于，步骤b中，如果CQI超过一个预定阈值，则表示好的信道质量。
3、如权利要求1所述的一种自适应正交频分复用(OFDM)系统中的反馈信息传输方法，其特征在于，步骤b中，判断一段时间内测量到的CQI是否为好的信道质量包括：在移动终端设置一个计数器，当测量到的CQI不小于所述预定值，则计数器加一，当测量到的CQI小于所述预定阈值，则计数器减一，如果计数器在一段时间内累计的的值不小于一个设定值，则表示在该一段时间内信道质量是好的。
4、如权利要求1，2或3中的任一项所述的一种自适应正交频分复用(OFDM)系统中的反馈信息传输方法，其特征在于，如果在OFDM系统中再结合动态资源分配(DRA)技术，则在一个DRA周期末期，接收端把信道质量好的子信道上的CQI发送给接入点。
5、如权利要求4所述的一种自适应正交频分复用(OFDM)系统中的反馈信息传输方法，其特征在于，接收端选出一部分CQI较好的子信道，可通过降序排列所有子信道上的CQI，并提取前L个CQI。
6、如权利要求5所述的一种自适应正交频分复用(OFDM)系统中的反馈信息传输方法，其特征在于，所述L的大小由用户的速率要求和平均系统传输能力决定。
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