CN1875593A - 无线通信装置以及调制编码方案的确定方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种在信道质量的估计精度较低而造成信道质量的估计值的偏差较大时，也可以提高吞吐量的无线通信装置。在该装置中，MCS(SIR)获得单元(201)从MCS表格存储器(202)中获得对应SIR值的MCS等级(MCS(SIR))，并通过比较单元(204)将存储在MCS(p)存储单元(203)的用于上次控制时的MCS等级(MCS(p))与其进行比较，MCS确定单元(205)基于比较结果，确定相对于MCS(p)的预定等级差的MCS等级。确定单元(205)对应于确定下来的MCS等级从MCS表格存储器(202)中获得调制方式以及编码率，并且控制速率匹配单元(103)和调制单元(105)。

Description

无线通信装置以及调制编码方案的确定方法
技术领域
本发明涉及进行AMC(Adaptive Modulation and Channel Coding，自适应调制与信道编码)控制的无线通信装置以及MCS的确定方法。
背景技术
以往如专利文献1所公开的按照传输信道状态自适应地确定调制方式，并利用确定的调制方式来进行通信的技术广为人知。
另外在无线通信领域，多个通信终端装置共享高速大容量的下行信道，将分组由基站装置传输到通信终端装置的下行高速分组传输方式被研究开发。在非专利文献1中，公开了有关该下行高速分组传输方式的HSDPA(HighSpeed Downlink Packet Access，高速下行分组接入)的自适应调制解调、纠错编码和混合ARQ的吞吐量特性。
在HSDPA中，为了提高信息传输速度，正在探讨研究如何适用以下的技术：按照传输信道的状态将调制方式以及纠错码的编码率自适应地进行控制的AMC技术；与纠错编码组合在一起的高效地进行重发的混合ARQ(Automatic Repeat Request，自动重复申请)技术；以及按照传输信道的状态对发送数据的用户快速地进行切换的调度技术。
传输环境越良好，AMC就越可以通过运用高速的调制方式和编码率高的纠错码来提高传输率。具体地说，通信终端装置按每个帧对下行信道的传输信道状态作出估计，并将估计结果通知给基站装置。然后，基站装置基于该估计结果来确定调试方式和编码率，并进行分组传输。另外，调制方式和编码率的组合称为MCS(Modulation and Coding Scheme，调制编码方案)，并在MCS上标注等级。也就是说，低调制阶数(M-ary value)的调制方式和低编码率的组合的MCS等级低，高调制阶数的调制方式和高编码率的组合的MCS等级高。MCS所适用的调制方式，例如QPSK、8PSK、16QAM、64QAM的4种，编码率利用速率匹配，例如在1/3～1之间。
AMC的吞吐量特性受到MCS等级的确定以及该确定方法，继而受到信道质量的估计精度的影响。
[专利文献1]日本专利申请第7-250116号公报。
[非专利文献1]T.Asai，K.Higuchi，and M.Sawahashi“ExperimentalEvaluations on Throughput Performance of Adaptive Modulation and ChannelCoding and Hybrid ARQ in HSDPA，”TECHNICAL REPORT OF IEICERCS2002-178(2002-10)(T.Asai，K.Higuchi，and M.Sawahashi“实验评估在HSDPA中的自适应调制与信道编码以及混合ARQ的吞吐量特性”IEICE的技术报告RCS2002-178(2002-10))。
发明内容
但是，通信终端装置的信道质量的估计精度较低时，因为无法反映出实际的信道质量，所以不能进行最佳的MCS的选择，以致不能提高吞吐量。特别是在信道质量的估计精度较低而造成信道质量估计值的偏差较大时，选择的MCS等级会发生很大的变化。因此，基站装置接收来自通信终端装置的信道质量的估计结果后才确定MCS，会发生控制延迟，不能反映实际的信道质量。于是不能按照信道质量来选择最佳的MCS，更不能提高吞吐量。
本发明旨在提供一种在信道质量的估计精度较低而造成信道质量的估计值的偏差较大时，也可以提高吞吐量的无线通信装置以及MCS的确定方法。
本发明的无线通信装置包括：按可变的编码率将发送数据进行编码的编码单元；通过多个调制方式中的任一个调制方式进行调制的调制单元；以及，控制单元，用于预先确定变动幅度，暂时求出对应于信道质量的MCS等级，将暂时求出的MCS等级和用于上次控制的MCS等级进行比较，当该等级差处于所述变动幅度的范围中时，将MCS等级确定为暂时求出的MCS等级，当该等级差超出所述变动幅度的范围时，将对用于上次控制的MCS等级的差限制在所述变动幅度内来确定MCS等级，并控制所述编码单元以及调制单元使MCS等级成为所确定的MCS等级。
根据该结构，当暂时求出的MCS等级和用于上次控制的MCS等级的差处于所述变动幅度的范围中时，将MCS等级确定为暂时求出的MCS等级；当所述等级差超出所述变动幅度的范围时，将相对于用于上次控制的MCS等级的差限制在所述变动幅度内来确定MCS等级，由此可以使MCS等级的变动变得平缓，在信道质量的估计精度较低而造成信道质量的估计值的偏差较大时，使用对应实际的信道质量的MCS，因此也可以提高吞吐量。另外，因为可以迅速地确定MCS等级，所以可以减少控制延迟。
根据本发明，暂时求出的MCS等级和用于上次控制的MCS等级的差处于所述变动幅度的范围中时，将MCS等级确定为暂时求出的MCS等级；当所述等级差超出所述变动幅度的范围时，将相对于用于上次控制的MCS等级的差限制在规定的变动幅度内来确定用于本次控制的MCS等级，因此即使在信道质量估计值的偏差较大时，也可以提高吞吐量。
附图说明
图1是表示本发明实施例1涉及的无线通信装置结构的方框图。
图2是表示本发明的实施例1的MCS控制单元的内部结构的方框图。
图3是表示本发明的实施例1的MCS表格的图。
图4是表示MCS确定步骤的流程图。
图5是根据MCS确定方法的仿真结果。
图6是表示本发明的实施例2涉及的发送装置结构的方框图。
具体实施方式
以下参照附图详细说明本发明的实施例。
(实施例1)
图1是表示本发明实施例1涉及的无线通信装置结构的方框图。在该图中，Turbo编码器101将发送数据进行Turbo编码处理，并将编码后的信号输出到速率匹配单元103。
MCS控制单元102基于信道质量估计值的SIR(Signal to InterferenceRatio，信号干扰比)值来进行MCS的确定，并控制速率匹配单元103和调制单元105。MCS控制单元102的详情在下文描述。
速率匹配单元103对Turbo编码器101输出的信号进行匹配处理以便使所述信号具有在MCS控制单元102所确定的MCS，并将匹配处理后的信号输出到交织器104。交织器104将速率匹配单元103输出的信号按照预定的模式重新排列(交织处理)，并将交织后的信号输出到调制单元105。另外，Turbo解码器101以及速率匹配单元103用作编码单元。
调制单元105按照MCS控制单元102的控制，将由交织器104输出的信号以QPSK、8PSK、16QAM和64QAM形式中的任一个来进行调制，并将调制后的信号输出到发送处理单元106。发送处理单元106对由调制单元105输出的信号进行预定的发送处理，并经由天线107发送给通信对方。
图2使表示本发明的实施例1涉及的MCS控制单元102的内部结构的方框图。在该图中，MCS(SIR)获得单元201从MCS表格存储器202中获得对应于由通信对方通知的SIR值的MCS等级。将该MCS等级作为暂时的MCS等级(MCS(SIR))，并将MCS(SIR)输出到比较单元204。
MCS表格存储器202存储着调制方式以及编码率组合在一起的表格。表格的具体例子如图3所示。图3是表示实施例1的MCS表格的图。如该图所示，调制方式和编码率，另外还有MCS等级都互相对应。具体地说，以(调制方式、编码率)的形式表示MCS等级，MCS等级1＝(QPSK、1/2)、MCS等级2＝(8PSK、1/2)、MCS等级3＝(16QAM、1/2)、MCS等级4＝(64QAM、1/2)，分别互相对应。作为参考，各个MCS等级的1码元相当的比特数分别对应于MCS等级的1～4，为“1”、“1.5”、“2”、“3”。
MCS(p)存储单元203存储用于上次控制的MCS等级(MCS(p))，并将其输出到比较单元204。
比较单元204将由MCS(SIR)获得单元201输出的MCS(SIR)与由MCS(p)存储单元203输出的MCS(p)进行比较，并将比较结果输出到MCS确定单元205。
MCS确定单元205根据由比较单元204输出的比较结果，确定MCS等级，使其相对MCS(p)的变动，可以落在预先规定的变动幅度范围之内，并将对应于所确定的MCS等级的调制方式以及编码率从MCS表格存储器202中检测出来，并控制速率匹配单元103和调制单元105。另外，MCS确定单元205，将所确定的MCS等级输出到MCS(p)存储单元203；MCS(p)存储单元203将存储的MCS(p)更新为新确定的MCS等级。
接下来，说明关于MCS控制单元102的MCS确定方法。图4是表示MCS确定步骤的流程图。在该图中步骤(以下简称为“ST”)401中，MCS(SIR)获得单元201获得通过通信对方所求出的SIR值；在ST402中，将获得的SIR值和预定的阈值S1、S2、S3(S1＜S2＜S3)进行阈值判断，求出MCS等级(MCS(SIR))。具体来说，当MCS(SIR)获得单元201获得的SIR小于等于阈值S1时，设定MCS(SIR)＝1；当SIR值比S1大且小于等于阈值S2时，设定MCS(SIR)＝2。另外，当SIR值比S2大且小于等于阈值S3时，设定MCS(SIR)＝3；当SIR值比S3大时，设定MCS(SIR)＝4。
在ST403中，比较单元204判断在ST402求出的MCS(SIR)是否大于上次MCS控制时所使用的MCS等级(MCS(p))，当结果为大于时进入ST404。在ST404中，MCS获得单元205将用于本次MCS控制的MCS等级比MCS(p)提高一个等级，并结束MCS的确定步骤。MCS(SIR)小于MCS(p)时进入ST405。
在ST405中，比较单元204判断MCS(SIR)是否与MCS(p)相等，当相等时进入ST406。在ST406中，MCS获得单元205将用于本次MCS控制的MCS等级设定为与MCS(p)相同，并结束MCS的确定步骤。当MCS(SIR)与MCS(p)不相同时，也就是MCS(SIR)小于MCS(p)时，进入ST407。在ST407中，MCS获得单元205将用于本次MCS控制的MCS等级比MCS(p)降低一个等级，并结束MCS的确定步骤。
如上所述，在确定MCS时，基于由通信对方通知的SIR值暂时求出MCS等级(MCS(SIR))，使其与上次所使用的MCS等级(MCS(p))的变动幅度(等级差)落在1以内，根据这样的确定方法，可以使MCS等级的变动变得平缓，在信道质量的估计精度较低而造成信道质量的估计值的偏差较大时，因为实际的信道质量的通常变动小，所以确定对应实际的信道质量的MCS，也可以提高吞吐量。
根据所述MCS确定方法实行的仿真结果如图5所示。在图5中，横轴表示MCS等级，纵轴表示各个MCS等级被确定的次数。另外，中间空白的长条图表示通过理想的SIR值来确定MCS的情形，阴影的长条图表示仅利用MCS(SIR)来确定MCS的情形(以往技术)，另外中间涂黑的长条图表示给变动幅度设定限制的情形，也就是将本次所使用的MCS等级与上次所使用的MCS等级的差限制在1以内的情形。
在此，比如参看MCS等级2可以得知，由理想的SIR值确定MCS等级2的次数大约300次，由以往技术确定MCS等级2的次数大约200次，其相差的100次为错误判断。相比之下，给变动幅度设定限制确定MCS等级2的次数大约250次，错误判断的次数减少了50次。其它的MCS等级也是一样，通过给变动幅度设定限制可以使错误判断的次数减少一半。
如上所述，根据本实施例，假设在信道质量的估计精度较低，信道质量的估计值的偏差较大时，实际的信道质量的变动也并不大，通过使MCS等级的变动幅度处在预定数值以内，在考虑信道质量的同时又不将该影响全都反映出来，另外可以使信道质量的变动变得平缓，因此确定的MCS对应实际的信道质量，由此可以提高吞吐量。另外，因为可以迅速地确定MCS等级，所以可以减少控制延迟。
另外，在本实施例里，说明了设定MCS的等级为4个阶段且将MCS等级的变动幅度限制在1以内的情形，本发明并不限于此，而可以任意地进行设定。
另外，将MCS等级的变动幅度设定为2、3，...、等情形时，MCS(SIR)和MCS(p)的等级差处在限制数值以内时，将MCS(SIR)确定成本次利用的MCS等级。
(实施例2)
在实施例1中，说明了假设信道质量的变动较小，将MCS(SIR)和MCS(p)的等级差限制在预定的变动幅度以内的情形，在本实施例中，说明衰落的影响导致信道质量的变动较大的情形。
图6是表示本发明的实施例2涉及的发送装置结构的方框图。其中，图6和图1共通的部分，标上与图1相同的号码并省略对其说明。
fd检测单元601检测多普勒频率(fd)并将检测出来的fd通知给变动幅度确定单元602。
变动幅度确定单元602基于由fd检测单元601通知的fd来确定MCS的变动幅度，并将确定出的变动幅度通知给MCS控制单元603。具体地说，fd小时将变动幅度减小，fd大时将变动幅度增大。这是表示fd小时衰落慢，信道质量的变动比较平缓；fd大时衰落快，信道质量的变动急剧。
MCS控制单元603将从SIR值暂时求出的MCS等级(MCS(SIR))与上次控制时所使用的MCS等级(MCS(p))进行比较，基于比较结果对MCS(p)通过由变动幅度确定单元602通知的变动幅度进行增加或减少处理来确定MCS。
如上所述，根据本实施例，确定对应于多普勒频率的MCS的变动幅度，通过在上次控制时所使用的MCS等级上增加或减少该变动幅度，在衰落的影响导致信道质量的变动较大时，也可以随着信道质量的变化而变化，所以可以提高吞吐量。
另外，在上述各个实施例中，说明了利用SIR值作为信道质量的例子，本发明不仅限于此，SNR(Signal to Noise Ratio，信躁比)、CQI(ChannelQuality of Indicator，信道质量指数)等，只要是表示信道质量的指标，就都可以利用。
本发明的第一个方面，是一种无线通信装置，包括：通过可变的编码率将发送数据进行编码的编码单元；通过多个调制方式中的任一个调制方式进行调制的调制单元；以及控制单元，用于预先确定变动的幅度，暂时求出对应于信道质量的MCS等级，将暂时求出的MCS等级和上次控制时所使用的MCS等级进行比较，当该等级差处于所述变动幅度的范围中时，将MCS等级确定为该暂时求出的MCS等级，当该等级差超出所述变动幅度的范围时，将对比上次控制时所使用的MCS等级的差限制在所述变动幅度内来确定MCS等级，并控制所述编码单元以及调制单元使MCS等级成为所确定的MCS等级。
根据该结构，当暂时求出的MCS等级和上次控制时所使用的MCS等级的差处于所述变动幅度的范围以内时，将MCS等级确定为暂时求出的MCS等级；当所述等级差超出所述变动幅度的范围时，通过确定MCS等级使其相对上次控制时所使用的MCS等级的差在所述变动幅度内，可以使MCS等级的变动变得平缓，即使在信道质量的估计精度较低而造成信道质量的估计值的偏差较大时，因为使用对应实际的信道质量的MCS，所以也可以提高吞吐量。另外，因为可以迅速地确定MCS等级，所以可以减少控制延迟。
在本发明的第二个方面，如上述方面所述的无线通信装置，其中控制单元根据确定的变动幅度来确定MCS等级，包括：检测多普勒频率的检测单元，以及根据检测的多普勒频率确定相对于上次控制时所使用的MCS等级的变动幅度。
根据该结构，通过对应于多普勒频率的变动幅度来确定MCS等级，在衰落的影响导致信道质量的变动较大时，也可以随着信道质量的变化而变化，并且可以提高吞吐量。
在本发明的第三方面，如上述方面所述的无线通信装置，其中所述确定单元，当多普勒频率高时，增大变动幅度；当多普勒频率低时，减小变动幅度。
根据该结构，因为当多普勒频率高时衰落快，所以信道质量的变动也大，通过增加MCS等级的变动幅度，可以随着信道质量的变化而变化；因为当多普勒频率低时衰落慢，所以信道质量的变动也小，通过减小MCS等级的变动幅度，在信道品质的估计精度较低时也可以提高吞吐量。
本发明的第四方面是一种MCS的确定方法，预先确定变动的幅度，暂时求出对应于信道质量的MCS等级，将暂时求出的MCS等级和上次控制时所使用的MCS等级进行比较，当该等级差处于所述变动幅度的范围以内时，将MCS等级确定为暂时求出的MCS等级；当该等级差超出所述变动幅度的范围时，确定MCS等级以便将相对于上次控制时所使用的MCS等级的差限制在所述变动幅度内。
根据该方法，当暂时求出的MCS等级和上次控制时所使用的MCS等级的差处于所述变动幅度的范围以内时，将MCS等级确定为暂时求出的MCS等级；当所述等级差超出所述变动幅度的范围时，确定MCS等级使其相对上次控制时所使用的MCS等级的差在所述变动幅度内，因此可以使MCS等级的变动变得平缓，在信道质量的估计精度较低而造成信道质量的估计值的偏差较大时，因为使用对应实际的信道质量的MCS，所以也可以提高吞吐量。另外，因为可以迅速地确定MCS等级，所以可以减少控制延迟。
本申请是根据2003年11月7日申请的日本专利第2003-378552号。其内容全部在此合并，作为参考。
工业实用性
本申请的发明涉及的无线通信装置以及MCS控制方法，通过确定MCS使上次控制时的MCS等级和本次控制时的MCS等级的差落在预定的变动幅度以内，当信道品质估计值的偏差较大时，也具有提高吞吐量的效果，并可以适合运用于进行AMC控制的无线通信装置。

Claims (4)

1.一种无线通信装置，包括：
编码单元，用于通过可变的编码率对发送数据进行编码；
调制单元，用于通过多个调制方式中的任一个调制方式进行调制；以及
控制单元，用于预先确定变动的幅度，暂时求出对应于信道质量的MCS等级，将暂时求出的MCS等级和用于上次控制的MCS等级进行比较，当该等级差处于所述变动幅度的范围中时，将MCS等级确定为暂时求出的MCS等级，当该等级差超出所述变动幅度的范围时，将相对于用于上次控制的MCS等级的差限制在所述变动幅度里来确定MCS等级，并控制所述编码单元以及所述调制单元使MCS等级成为所确定的MCS等级。
2.如权利要求1所述的无线通信装置，还包括：
检测单元，用于检测多普勒频率，以及
确定单元，用于根据检测的多普勒频率确定相对于用于上次控制的MCS等级的变动幅度，
其中控制单元根据确定的变动幅度来确定MCS等级。
3.如权利要求2所述的无线通信装置，其中所述确定单元，当多普勒频率高时，增大变动幅度；当多普勒频率低时，减小变动幅度。
4.一种MCS的确定方法，包括：
预先确定变动的幅度，暂时求出对应于信道质量的MCS等级，将暂时求出的MCS等级和用于上次控制的MCS等级进行比较；以及
当等级差处于所述变动幅度的范围中时，将MCS等级确定为暂时求出的MCS等级；当该等级差超出所述变动幅度的范围时，将相对于用于上次控制的MCS等级的差限制在所述变动幅度内来确定MCS等级。
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