CN1960232A - 提高信道质量指示准确性的方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高信道质量指示准确性的方法及其应用，由基站根据移动终端反馈的ACK/NACK消息对移动终端反馈的信道质量指示参数进行修正，并将修正后的信道质量指示参数作为自适应调制和编码AMC的依据；或者由移动终端根据接收的基站发送的数据块对确定的信道质量指示参数进行修正，将修正后的信道质量指示反馈给基站作为自适应调制和编码AMC的依据。在应用时，基站根据修正后的信道质量指示参数确定基站下一次发送数据的调制和信道编码方式。利用本发明，可以降低实际环境及信道质量指示反馈时延对信道质量指示准确性的影响，使基站准确地确定下一次发送数据块的长度和调制方式，提高系统性能。

Description

提高信道质量指示准确性的方法及其应用

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体涉及一种提高信道质量指示准确性的方法及其应用。

背景技术

为了适应日益增长的数据业务的需求，3GPP Rlease 5(第三代伙伴工程版本5)引入了HSDPA(高速下行分组接入)技术，以提高下行方向的数据传输速率。HSDPA技术同时适用于WCDMA FDD(宽带码分多址频分双工)、UTRA TDD(通用地面无线接入时分双工)和TD-SCDMA(时隙-同步码分多址)三种不同模式。另外，在上行方向也采用与HSDPA类似的原理，在3GPPRlease6版本中开始引入HSUPA(高速上行分组接入)技术，来提高上行方向的数据传输速率。

HSDPA采用的关键技术主要有：AMC(自适应调制编码)和HARQ(混合自动重传请求)。其中，AMC是一种能够通过自适应地调整传输数据的调制和编码方式，来补偿由于信道变化对接收信号所造成的衰落影响，从而提高信号的信噪比性能的物理层链路自适应技术。

AMC在给定数据传输质量要求的前提下，依据信道条件、通信业务量、平均时延、断话概率和数据速率等因素由移动台或基站载干比(C/I)测量结果来选择调制和编码方式。在多媒体业务的可变速率情况下，保证信噪比不变时满足语音、数据等传输质量需求，同时也可控制系统的通信容量。可见，AMC使系统能根据无线信道变化情况，动态选择传输信号的调制编码方式，可以进行快速数据速率选择，给系统带来了很大的灵活性。在3GPP中要求仅采用AMC技术时数据的误块率不超过0.1。

在R5规范中，HSDPA中的调制方式分为QPSK(正交相移调制)和16QAM(16阶正交振幅调制)两种。在有利位置的用户(如离基站较近的用户)会被分配较高的调制等级和较高的编码速率(例如，16QQM和R＝3/4的Turbo编码码率)，而在不利位置的用户(如接近小区边缘的用户)会被分配较低的调制等级和编码速率(例如，QPSK和R＝1/2的Turbo编码码率)。

AMC的实现方式为：移动终端计算信道质量，并将CQI(信道质量指示)和数据的ACK/NAC(接收数据的CRC)消息反馈给基站，基站根据移动终端反馈的信道质量指示和其他信息(如物理资源等)确定下一次数据的MCS(编码调制等级)值。

AMC性能对于测量误差和延迟比较敏感。移动终端反馈的测量信息能否准确、实时地反映信道条件对MCS的正确选择有很大影响。同样，由于移动终端的处理时间、基站处理时间及复用和调度等时延的影响，使得信道测量结果报告迟延(指移动终端获得信道条件到基站选择MCS之间的时间延迟)也会降低信道质量估计的可靠性。因此，仅仅通过移动终端反馈的信道质量指示来确定MCS，可能会出现以下问题：

1.由于信道质量指示反馈时延的影响，使得信道质量指示的准确性降低；

2.由于实际环境的复杂性使得信道质量指示的测量不准确。

这些情况可能会使得数据的误块率超过0.1，降低系统的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高信道质量指示准确性的方法，以克服现有技术中由于实际环境的复杂性以及信道质量指示反馈时延的影响，使得信道质量指示的准确性较低的缺点，降低实际环境及信道质量指示反馈时延对信道质量指示的影响。

本发明的另一个目的是提供一种自适应调制编码方法，以克服现有技术中基站直接根据移动终端反馈的信道质量指示确定下一次数据的MCS值，使得数据的误块率加大的缺点，降低采用AMC技术时的误块率，有效地提高系统效率。

为此，本发明提供如下的技术方案：

一种提高信道质量指示准确性的方法，所述方法包括步骤：

A、基站获取移动终端反馈的信道质量指示；

B、基站根据移动终端反馈的确认ACK/非确认NACK消息对所述信道质量指示参数进行修正；

C、将修正后的信道质量指示参数作为自适应调制和编码AMC的依据。

所述步骤B包括：

B1、基站根据移动终端反馈的ACK/NACK消息计算当前的接收数据误块率；

B2、根据计算出的接收数据误块率对所述信道质量指示参数进行修正。

所述步骤B1包括：

B11、设定基站统计周期；

B12、根据所述基站统计周期内接收到的ACK/NACK消息统计在所述统计周期内基站发送的共享数据块个数Ni；

B13、根据所述ACK/NACK消息的循环冗余校验CRC结果统计在所述统计周期内基站错误接收的数据块个数Ei；

B14、计算当前的接收数据误块率Bler_now＝Ei/Ni。

一种提高信道质量指示准确性的方法，所述方法包括步骤：

a、移动终端计算信道质量，确定信道质量指示参数；

b、根据接收的基站发送的数据块对所述信道质量指示参数进行修正；

c、将修正后的信道质量指示反馈给基站作为自适应调制和编码AMC的依据。

所述步骤b包括：

b1、移动终端计算当前的接收数据误块率；

b2、根据计算出的接收数据误块率对所述信道质量指示参数进行修正。

所述步骤b1包括：

b11、设定终端统计周期；

b12、获取在所述终端统计周期内基站首次发送数据块的个数Ni′；

B13、根据所述首次发送数据块中的循环冗余检验CRC结果统计在所述统计周期内终端错误接收的数据块个数Ei′；

B14、计算当前的接收数据误块率Bler_now＝Ei′/Ni′。

所述根据计算出的接收数据误块率对所述信道质量指示参数进行修正的具体过程为：

(1)对所述计算出的接收数据误块率进行平滑处整；

(2)根据平滑处整后的接收数据误块率调整下一次发送数据的长度增量；

(3)根据调整后的长度增量对所述信道质量指示参数进行修正。

所述步骤(1)具体为：

根据下式对计算出的接收数据误块率进行平滑处理：

Bler(i)＝Bler(i-1)*(1-P)+P*Bler_now，

其中，Bler(i)为当前测量时刻接收数据的误块率，Bler(i-1)为前一测量时刻接收数据的误块率，P为误块率的平滑因子。

当移动终端对计算出的接收数据误块率进行平滑处理时，将数据不连续发送情况下的平滑因子调整为：p＝1-(1-p₀)^N_subframe，其中，P₀是数据连续发送时的平滑因子，N_subframe为数据非连续发送的长度。

所述步骤(2)包括：

(21)设定下一次发送数据的长度增量不发生改变的误块率门限值；

(22)当所述平滑处整后的接收数据误块率超过所述设定的误块率门限值时，按预定步长调整下一次发送数据的长度增量。

一种自适应调制编码方法，所述方法包括步骤：

(I)获取信道质量指示参数；

(II)根据接收数据的循环冗余校验CRC结果对所述信道质量指示参数进行修正；

(III)根据修正后的信道质量指示参数确定基站下一次发送数据的调制和信道编码方式。

所述步骤(II)具体为：

基站根据移动终端反馈的ACK/NACK消息中的CRC结果对所述信道质量指示参数进行修正。

所述步骤(II)具体为：

移动终端根据接收的基站发送的数据块中的CRC结果对所述信道质量指示参数进行修正。

由以上本发明提供的技术方案可以看出，本发明利用接收数据的CRC校验结果和信道质量指示反馈时延和实际环境对信道质量指示的影响的直接关系，根据接收数据的CRC校验结果对信道质量指示进行修正，消弱了信道质量指示反馈时延和实际环境的复杂性对信道质量指示的影响。根据修正后的信道质量指示和系统的其他信息来确定下一次数据的MCS值，可以控制仅采用AMC技术时数据块的误块率不超过0.1，并且有效地提高了系统效率。

附图说明

图1是本发明提高信道质量指示准确性的方法的第一实施例的实现流程图；

图2是本发明提高信道质量指示准确性的方法的第二实施例的实现流程图；

图3是本发明方法中根据接收数据误块率对CQI修正的流程图；

图4是本自适应调制编码方法的实现流程图；

图5是本发明方法在TD-SCDMA系统中的仿真结果；

图6是利用本发明方法进行数据块传输次数测量的仿真结果。

具体实施方式

本发明的核心在于在引入了HSDPA(高速下行分组接入)的移动通信系统中，利用接收数据的CRC校验结果和信道质量指示反馈时延和实际环境对信道质量指示的影响的直接关系，根据接收数据的CRC校验结果对信道质量指示进行修正。当在基站中对终端反馈的信道质量指示参数进行修正时，通过终端反馈的ACK/NACK消息中的CRC校验值修正信道质量指示参数，基站根据修正后的信道质量指示确定基站下一次发送数据的调制和信道编码方式；当在移动终端中对确定的信道质量指示参数进行修正时，直接根据接收的数据块中的CRC校验值修正信道质量指示参数，并将修正后的信道质量指示发送给基站，基站直接根据移动终端反馈的信道质量指示确定基站下一次发送数据的调制和信道编码方式。

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参照图1，图1示出了本发明提高信道质量指示准确性的方法的第一实施例的实现流程，包括以下步骤：

步骤101：基站获取移动终端反馈的信道质量指示。

步骤102：基站根据移动终端反馈的ACK/NACK消息对信道质量指示参数进行修正。

通过前面的描述可以知道，移动终端反馈的测量信息能否准确、实时地反映信道条件对MCS的正确选择有很大影响，而且信道测量结果报告迟延也会降低信道质量估计的可靠性。而由移动终端反馈的信道质量指示是由终端根据信道测量结果直接映射而成，其不可能将信道质量指示反馈时延和实际环境的复杂性对信道质量指示的影响也考虑进去。但是基站接收数据的CRC校验结果却和信道质量指示反馈时延及实际环境的复杂性对信道质量指示的影响有直接关系，因此基站可以根据移动终端反馈的ACK/NACK消息对信道质量指示参数进行修正。

本技术领域人员知道，移动终端反馈的信道质量指示包括两部分：RTBS(推荐数据块长度)和RMF(推荐调制方式)。其中RTBS是一个取值从0到63的整数，与一定的数据块长度相对应。如果接收数据的误块率超过一定的值，说明可能是数据块的长度过长造成的，这时就需要相应地减小数据块的长度；相反，如果接收数据的误块率低于一定的值，说明数据块的长度在容许的误块率之内还可以适当地增加，这时就可以相应地增加数据块的长度，以提高系统数据发送速率。

依据上述原理，基站可以根据移动终端反馈的ACK/NACK消息计算当前的接收数据误块率；然后根据计算出的接收数据误块率对信道质量指示参数进行修正，主要是对其中的RTBS参数进行修正。

本技术领域人员知道，在支持HSDPA技术的无线移动通信系统中，主要是引入了AMC和HARQ技术来增加数据吞吐量。ACK/NACK消息是用于支持HARQ的反馈信息，信息比特为1比特。ACK/NACK需要有可靠度很高的编码来保证其性能，通常采用的方案是大量重复的方法。因此，可以预先设定一个基站统计周期，根据基站统计周期内接收到的ACK/NACK消息统计在基站统计周期内基站发送的共享数据块个数Ni，根据ACK/NACK消息的CRC结果统计在所述统计周期内基站错误接收的数据块个数Ei。这样就可计算出当前的接收数据误块率Bler_now＝Ei/Ni。根据该值即可对信道指示参数进行修正，具体修正方法将在后面详细说明。

步骤103：将修正后的信道质量指示参数作为自适应调制和编码AMC的依据。

参照图2，图2示出了本发明提高信道质量指示准确性的方法的第二实施例的实现流程，包括以下步骤：

步骤201：移动终端根据测量结果计算信道质量，确定信道质量指示参数。

移动终端对信道进行估计，对于TD-SCDMA系统，可以通过测量PCCPCH(基本公共控制信道)的RSCP/ISCP(接收信号码功率/干扰信号码功率)来进行信道估计。根据估计结果，移动终端按照已知的HS-PDSCH(高速物理下行链路共享信道)资源分配状态道直接将信道质量映射到信道质量指示。

由于该质量指示没有考虑终端实际测量环境的影响，因此可以由终端根据接收数据的CRC结果修正直接由测量结果映射的信道质量指示，然后再将修正后的信道质量指示反馈给基站。由于UE所接收的数据的CRC结果受反馈时延的影响，再用CRC来调整CQI，同样可以降低反馈时延对质量指示的影响。

步骤202：根据接收的基站发送的数据块对信道质量指示参数进行修正。

同样，移动终端接收数据的CRC校验结果和实际环境的复杂性对信道质量指示的影响有直接关系，因此移动终端可以直接根据其接收数据的CRC结果对信道质量指示参数进行修正。

比如，可以设定一个终端统计周期。获取在该统计周期内基站首次发送数据块的个数Ni′，根据首次发送数据块中的CRC结果统计在统计周期内终端错误接收的数据块个数Ei′，则当前的接收数据误块率为：Bler_now＝Ei′/Ni′。

例如，终端采用C++编程时计算接收数据误块率的流程如下：

首先，定义如下变量：

Blernow是统计的接收数据误块率；

Pc为统计周期，用于计算Blernow的数据块个数，建议值为20；

F_i是数据块i的重传标志位，如果F_i＝1表示重传；F_i＝0表示初始发送。

假设S_i是基站发送的第i个数据块(包含重发数据块)，相应的接收数据的CRC校验结果是CRC_i。在时刻i，就可以统计出S_i到S_i-Pc+1间首次被发送的数据块个数N以及首次发送的数据块中被错误接收的数据块个数E，Bler_now＝E/N。

在i时刻，当有CQI_in输入时；

初始化E_i＝0；N_i＝0；

for j＝i to i-Pc+1

  if(F_j＝＝0)

     N_i++；

     if(CRC_j＝＝1)

        E_i++；

     endif

   endif

 end for

     Bler_now＝E_i/N_i；

在t时刻可以统计出S_i+1到S_i+Pc间首次被发送的数据块个数N₁以及首次发送的数据块中被错误接收的数据块个数E₁；t+1时刻统计S_i+2到S_i+Pc+1间首次被发送的数据块个数N₂以及首次发送的数据块中被错误接收的数据块个数E₂。可见，终端可以连续进行统计，对CQI进行实时修正。

根据该值即可对信道质量指示参数进行修正。

步骤203：将修正后的信道质量指示反馈给基站作为自适应调制和编码AMC的依据。

不论是在基站中对终端反馈的CQI进行修正，还是在终端中对实际映射的CQI进行修正，都可以采用类似的方法。

比如，在终端中对CQI进行修正时，为了保证实时统计的接收数据误块率具有平滑特性，使修正量更准确稳定，可以先对计算出的Bler_now进行平滑处理。

可以采用以下公式：

Bler(i)＝Bler(i-1)*(1-P)+P*Bler_now                        (1)

其中，Bler(i)为当前测量时刻接收数据的误块率，Bler(i-1)为前一测量时刻接收数据的误块率，P为平滑因子，其值可以通过仿真或者是实际的测量取一个使得系统平均效率最高的值。

当然，根据应用需要，也可以采用其他公式。

Bler的初始值可设为0.1，当共享数据连续发送时，可设定P＝0.6。

本技术领域人员知道，对于TD-SCDMA系统，由于HS-DPSCH信道是共享信道，从某个终端来看，会出现共享数据不连续发送的现象。此时，可以将数据不连续发送情况下的平滑因子调整为：P＝1-(1-P₀)^N_subframe，其中，P₀为数据连续发送时的平滑因子，N_subframe为数据非连续发送的长度。

例如，假设 $p_0=\frac{1}{16},$ 根据公式(1)，平滑因子调整如表1所示：

表1：

N_subframe	p	N_subframe	p
				1	0.0625	9	0.44058
2	0.12109	10	0.47554
				3	0.17603	11	0.50832
4	0.22752	12	0.53905
				5	0.2758	13	0.56786

6	0.32107	14	0.59487
				7	0.3635	15	0.62019
8	0.40328	16	0.64393

根据平滑处整后的接收数据误块率调整下一次发送数据的长度增量TBS，根据调整后的TBS对所述信道质量指示参数进行修正。

假定RTBS_add是计算下一次发送数据的TBS；Bler_up是RTBS_add不发生改变的上限；Bler_down是RTBS_add不发生改变的下限。设定RTBS_add的初始值为0，则其实现流程如图3所示：

首先，在步骤301：获取平滑处理后的接收数据误块率Bler(i)。

然后，在步骤302：判断是否Bler(i)＞Bler_up。

如果是，则进到步骤303：按预定步长调整下一次发送数据的TBS，使RTBS_add＝RTBS_add-0.1。

如果不是，则进到步骤304：进一步判断是否Bler(i)＜Bler_down。

如果是，则进到步骤305：按预定步长调整下一次发送数据的长度增量TBS，使RTBS_add＝RTBS_add+0.1。

RTBS_add的值调整后，相应地，在步骤306：信道质量指示按照新的参数输出，即CQIout＝(RTBSin+Round(RTBS_add)、RMFin)，Round(x)表示对x做四舍五入。

如果不是，则进到步骤307：信道质量指示中的参数保持不变，即CQIout＝(RTBSin、RMFin)。

在实现中，Bler_up和Bler_down参数的建议值如下：Bler_up＝0.2；Bler_down＝0.05。

当然，为了简化实现的复杂度，也可以只设定RTBS_add不发生改变的上限Bler_up，根据该值对信道指示中的参数进行调整。

将本发明方法应用于AMC中，可以有效地提高系统效率，并控制仅采用AMC技术时数据块的误块率不超过0.1。

参照图4，图4示出了本发明自适应调制编码方法的实现流程图：

步骤401：获取信道质量指示参数。

步骤402：根据接收数据的循环冗余校验CRC结果对所述信道质量指示参数进行修正。

可以由移动终端根据接收的基站发送的数据块中的CRC结果对需要反馈的信道质量指示参数进行修正；也可以由基站根据移动终端反馈的ACK/NACK消息中的CRC结果对需要信道质量指示参数进行修正；当然也可以由终端和基站分别对CQI中的参数进行修正，以便更好地消除信道质量指示反馈时延及实际环境对信道质量指示的影响，提高系统AMC性能。

对CQI的具体修正方式前面已有详细说明，在此不再赘述。

步骤403：根据修正后的信道质量指示参数确定基站下一次发送数据的调制和信道编码方式。

通过仿真实验，进一步验证了本发明方法对系统吞吐量的影响。

图5示出了在TD-SCDMA系统中系统吞吐量的仿真结果，其中：

PA3-old-Th代表采用CQI修正方法且P＝0.6的吞吐量仿真结果，信道环境PA3；

PA3-0.6i-At代表没有采用CQI修正方法且P＝0.6的平均传输次数仿真结果，信道环境PA3；

VA30-old-Th代表采用CQI修正方法且P＝0.6的吞吐量仿真结果，信道环境VA30；

VA30-0.6i-At代表没有采用CQI修正方法且P＝0.6的平均传输次数仿真结果，信道环境VA30。

图6示出了利用本发明方法在不同信道条件下进行数据块传输次数测量的仿真结果：

其中，横轴表示信干比，纵轴表示单位时间内每个数据块的平均传输次数，该值表明了数据块的传输时延，从一个方面反映了系统传输性能。

由该图可见，在相同的信道环境下(PA3或是VA30)，利用本发明对CQI的修正方法能够有效地降低数据的平均重传次数，也就降低了数据的平均传输时延，提高了系统性能。

虽然通过实施例描绘了本发明，本领域普通技术人员知道，本发明有许多变形和变化而不脱离本发明的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本发明的精神。

Claims (13)

1、一种提高信道质量指示准确性的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

A、基站获取移动终端反馈的信道质量指示；

B、基站根据移动终端反馈的确认ACK/非确认NACK消息对所述信道质量指示参数进行修正；

C、将修正后的信道质量指示参数作为自适应调制和编码AMC的依据。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：

B1、基站根据移动终端反馈的ACK/NACK消息计算当前的接收数据误块率；

B2、根据计算出的接收数据误块率对所述信道质量指示参数进行修正。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤B1包括：

B11、设定基站统计周期；

B12、根据所述基站统计周期内接收到的ACK/NACK消息统计在所述统计周期内基站发送的共享数据块个数Ni；

B13、根据所述ACK/NACK消息的循环冗余校验CRC结果统计在所述统计周期内基站错误接收的数据块个数Ei；

B14、计算当前的接收数据误块率Bler_now＝Ei/Ni。

4、一种提高信道质量指示准确性的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

a、移动终端计算信道质量，确定信道质量指示参数；

b、根据接收的基站发送的数据块对所述信道质量指示参数进行修正；

c、将修正后的信道质量指示反馈给基站作为自适应调制和编码AMC的依据。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤b包括：

b1、移动终端计算当前的接收数据误块率；

b2、根据计算出的接收数据误块率对所述信道质量指示参数进行修正。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤b1包括：

b11、设定终端统计周期；

b12、获取在所述终端统计周期内基站首次发送数据块的个数Ni′；

B13、根据所述首次发送数据块中的循环冗余检验CRC结果统计在所述统计周期内终端错误接收的数据块个数Ei′；

B14、计算当前的接收数据误块率Bler_now＝Ei′/Ni′。

7、根据权利要求2或5所述的方法，其特征在于，所述根据计算出的接收数据误块率对所述信道质量指示参数进行修正的具体过程为：

(1)对所述计算出的接收数据误块率进行平滑处整；

(2)根据平滑处整后的接收数据误块率调整下一次发送数据的长度增量；

(3)根据调整后的长度增量对所述信道质量指示参数进行修正。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体为：

根据下式对计算出的接收数据误块率进行平滑处理：

Bler(i)＝Bler(i-1)*(1-P)+P*Bler_now，

其中，Bler(i)为当前测量时刻接收数据的误块率，Bler(i-1)为前一测量时刻接收数据的误块率，Bler_now为当前的接收数据误块率，P为误块率的平滑因子。

9、根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当移动终端对计算出的接收数据误块率进行平滑处理时，将数据不连续发送情况下的平滑因子调整为：p＝1-(1-p₀)^N_subframe，其中，p₀是数据连续发送时的平滑因子，N_subframe为数据非连续发送的长度。

10、根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)包括：

(21)设定下一次发送数据的长度增量不发生改变的误块率门限值；

(22)当所述平滑处整后的接收数据误块率超过所述设定的误块率门限值时，按预定步长调整下一次发送数据的长度增量。

11、一种自适应调制编码方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

(I)获取信道质量指示参数；

(II)根据接收数据的循环冗余校验CRC结果对所述信道质量指示参数进行修正；

(III)根据修正后的信道质量指示参数确定基站下一次发送数据的调制和信道编码方式。

12、根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤(II)具体为：

基站根据移动终端反馈的ACK/NACK消息中的CRC结果对所述信道质量指示参数进行修正。

13、根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤(II)具体为：

移动终端根据接收的基站发送的数据块中的CRC结果对所述信道质量指示参数进行修正。

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