CN1976535A - 信道自适应装置与信道自适应方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信道自适应装置，包括修正参数设置模块和与之连接的CQI调整模块。还公开了一种信道自适应方法，用户终端对当前的信道状况进行评估，获取CQI数据；根据预设的修正参数调整CQI数据，并发送给基站；基站根据调整后的CQI数据选择调制编码方式，向用户终端发送数据。还公开了另一种信道自适应方法，用户终端对当前的信道状况进行评估，获取CQI数据，并发送给基站；基站根据预设的修正参数调整接收到的CQI数据，选择调制编码方式，并向用户终端发送数据。本发明公开的装置及方法，有效的弥补了CQI与实际信道质量不匹配的问题，降低了重传次数和数据传输时延，保证了较小的误块率，提高了通信链路的吞吐量。

Description

信道自适应装置与信道自适应方法

技术领域

本发明属于移动通信领域，尤其涉及信道自适应装置与信道自适应方法。

背景技术

在无线信道上传输数据时，由于信道传输特性不理想及加性噪声的影响，在发送端和接收端之间，不可避免地会发生误传、漏传数字信号的情况，发生传输错误的数字信号与所传输全部数字信号之比，即误比特率，被用来作为衡量数据传输质量的一个指标。在一定信噪比情况下，需要进行基带信号设计，选择调制解调方式，以及采用时域、频域均衡等技术使误比特率尽可能地降低，从而满足数据的传输质量。如果采取了上述措施，仍不能满足数据传输质量的要求，则必须应用差错控制编码技术来进一步降低误比特率，所谓差错控制编码技术的基本思路是：发送端在被传输的信息码元上附加一些冗余的监督码元，这些监督码元与信息码元之间以某种既定规则相互关联；接收端按照这种既定规则校验接收到的数据，一旦传输发生差错，信息码元与监督码元的关系就会遭到破坏，接收端通过校验就可以发现错误，甚至于纠正错误。当前，常用的差错控制编码有：卷积码，级联码，Turbo码和低密度校验(Low Density Parity Check，简称LDPC)码。

目前的无线数字通信系统中，通常都选择使用一种简单的调制方式外加复杂的差错控制编码，该差错控制编码都是以最差情况时的信道为目标进行设计的，因此在无线数字通信系统中包含了很多用来克服最差条件的开销，即使是在信道条件较好的时候，这些开销也依然存在。而在实际传输中，无线信道具有时变特性和衰落特性，时变特性是由终端、反射体、散射体之间的相对运动或者传输媒体的细微变化引起的，因此，无线信道的信道容量是一个有时变特性的随机变量。尤其对于无线网络，由于无线资源相对有线资源而言更加有限，因此必须有效地利用信道容量，以提高信息的传输速率，那么以最差情况时的信道为目标进行设计的差错控制编码显然不符合要求，而需要使链路调制方式具有自适应特性，从而实现传输数据的速率能够随信道容量的变化而变化，信道自适应技术正是适应这种需要而产生的。

信道自适应技术能够根据信道的变化自适应地改变调制方式、编码率以及发送功率等参数，以便最大限度地发送信息，从而有效提高传输效率，这一点在无线通信中尤其重要。近年来信道自适应技术已经成为无线通信研究中的一个热点，例如在通用移动通信系统(Universal MobileTelecommunications System，简称UMTS)中的高速下行分组接入(High SpeedDownlink Packet Access，简称HSDPA)业务和码分多址(Code DivisionMultiple Access，简称CDMA)2000 1X EVDO/DV业务，都将自适应技术作为关键技术之一。

现有信道自适应技术主要是将自适应调制和编码方式(AdaptiveModulation and Coding Schemes，简称AMC)和混合自动重传请求(HybridAutomatic Retransmission Request，简称HARQ)技术结合起来使用。

AMC根据接收信号的质量和信道情况来改变编码调制方式，是一种快速且明显的信道自适应技术。AMC需要通过来自接收端的反馈来估计当前的信道状况，从而自适应地改变编码调制方式以适应信道的变化，所以对于AMC来说，进行无线信道估计的精度是非常重要的。尤其对于WCDMA而言，其上下行链路功率控制的动态范围分别为70dB、20dB，且下行链路的动态范围由小区内的干扰和NodeB也称基站的实现方法决定；这意味着对于接近NodeB的用户终端来说，功率控制不能最大限度的将功率降低，即使功率调整幅度达到20dB以上，容量的提高也是有限的；这种情况下，由于AMC技术是根据信道情况的变化来改变调制、编码方式以及码块大小的，其技术特点在于它通过改变调制方式而不是通过传输功率的改变来适应干扰的变化和信道条件的变化，因此在使用AMC技术的系统里，处于有利位置的用户，例如接近基站的用户可以使用高阶调制和码率，如16QAM(正交幅度调制，quadrature amplitude modulation)和较大的数据块尺寸，而处于不利位置的用户，例如远离基站的用户其调制阶数和码率则要小一些，如正交相移键控(quadrature phase shift keying，，quadrature phase modulation，QPSK)以及较小的数据块尺寸，从而使具有好的信道条件的用户可以得到更高C/I载干比(carrier-to-interference ratio)的编码调制组合，这就提高了用户的吞吐量。

具体的，AMC调整码率和调制方式，主要是通过用户设备UE测量下行主公共导频信道获得环境质量信息，根据下行信道质量确定应该选择的编码调制方式和传输块大小，然后通过上行信道传递信道质量指示(ChannelQuality Indicator，简称CQI)给NodeB；NodeB根据CQI指示选择对应的传输块大小、编码调制方式以及可使用的码道数量等。参见表1，给出了一个5bit的CQI映射表，对于每一个CQI，该表列出了相关的传输块大小(TransportBlock Size，简称TBS)、循环冗佘校验信息(Cyclical Redundancy Check，简称CRC)、调制类型(Modulation)和HS-PDSCH的码道数(number of codes)，以及由前述参数推导出的编码率(Code Rate)。

表1 CQI映射表

CQI	TBS+CRC	Number ofCodes	Modulation	Code Rate
					0	N/A	OOR
1	200	1	QPSK	021
					2	260	1	QPSK	0.27
3	340	1	QPSK	035
					4	400	1	QPSK	042
5	480	1	QPSK	050
					6	680	2	QPSK	035
7	820	2	QPSK	043
					8	960	2	QPSK	050
9	1290	3	QPSK	045
					10	1520	3	QPSK	053
11	1780	3	QPSK	0.62

12	2300	4	QPSK	060
					13	2610	4	QPSK	068
14	3330	5	QPSK	069
					15	3590	5	16-QAM	037
16	4200	5	16-QAM	044
					17	4700	5	16-QAM	049
18	5300	5	16-QAM	0.55
					19	5910	5	16-QAM	062
20	6600	5	16-QAM	069
					21	7200	5	16-QAM	075
22	9750	7	16-QAM	073
					23	11500	8	16-QAM	075
24	14400	10	16-QAM	075
					25	17300	12	16-QAM	075
26	21600	15	16-QAM	075
					27	RSVD
28	RSVD
					29	RSVD
30	RSVD
					31	RSVD

可以看出，AMC能够提高系统的平均吞吐量，且由于采用调整编码调制方式而不是调整发射功率方式，因此可以降低干扰水平。但是，AMC需要UE进行准确信道测量并且受到相应延迟的影响，因此对测量误差和延迟比较敏感：首先，对信道的估测的错误可能会使系统选择错误的数据传输速率，如果速率过低就会浪费系统容量，反之如果速率过高就会使误码率升高；其次，由于移动信道的时变特性，信道测量报告的延迟降低了信道质量估计的可靠性；因此在AMC系统中，选择合适的调制方式所要求的条件比较苛刻。

HARQ也是一种信道自适应技术，是将前向纠错编码(Forward ErrorCorrection，简称FEC)和自动重传请求(Automatic Retransmission Request，简称ARQ)相结合的技术。FEC技术提高了传输的可靠性，但当信道情况较好时，降低了吞吐量，ARQ在误码率不是很高的情况下可以得到理想的吞吐量，但会引入时延；将FEC和ARQ相结合形成了HARQ。HARQ并不是对调制和编码方式作调整，而是当接收方在解码失败的情况下，将接收到的数据保存，并要求对方重传，因此能够自动适应信道的变化。

HARQ同AMC自适应编码调制技术相结合，由AMC提供粗略的数据速率选择，而HARQ在解码失败的情况下进行数据重传，保证误码率的降低，因此能够得到较好的效果。

但是，即使将HARQ同AMC相结合，仍然存在着固有的缺陷：由于移动信道的时变特性，信道测量报告仍然存在延迟；特别是在终端高速移动情况下，接收信号会快速的随机变化，即出现快衰落，由于终端根据测量的信噪比确定的CQI进行上报，因此信道的快衰落会导致基站根据终端上报的CQI进行传输的速率偏高，必然导致HARQ多次重传，从而带来时延的增加和吞吐量的下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是降低信道自适应方案中的时延，提高吞吐量，以克服现有技术中CQI反馈的时延和信道衰落带来的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种信道自适应装置，包括：

修正参数设置模块，用于进行修正参数的设置；

CQI调整模块，与所述修正参数设置模块连接，用于调用所述修正参数，对CQI数据进行调整。

其中，所述信道自适应装置可设置在用户终端中，用于对用户终端中生成的CQI数据进行调整并发送给所述基站。

或者，所述信道自适应装置可设置在基站中，用于接收用户终端发送的CQI数据并进行调整。

本发明还提供了一种信道自适应方法，包括以下步骤：

用户终端对当前的信道状况进行评估，获取CQI数据；

所述用户终端根据预设的修正参数调整所述CQI数据，并发送给基站；

基站根据所述调整后的CQI数据选择调制编码方式，并根据所述调制编码方式向所述用户终端发送数据。

在本信道自适应方法中，所述预设的修正参数包括用户终端的移动速度级别参数，单位时间内用户终端连续上报的非确认消息阈值，单位时间内用户终端的重传率和/或预设的CQI数据。

较佳的技术方案为，调整所述信道质量指示数据为调整所述信道质量指示数据的值，使调整后的信道质量指示数据的值小于原信道质量指示数据的值。

本发明还提供了一种信道自适应方法，包括以下步骤：

用户终端对当前的信道状况进行评估，获取CQI数据，并发送给基站；

所述基站根据预设的修正参数调整所述接收到的CQI数据，根据所述调整后的CQI数据选择调制编码方式，并根据所述调制编码方式向所述用户终端发送数据。

在本信道自适应方法中，所述预设的修正参数包括用户终端的移动速度级别参数，单位时间内用户终端连续上报的非确认消息阈值，单位时间内用户终端的重传率和/或预设的CQI数据

较佳的技术方案为，调整所述信道质量指示数据为调整所述信道质量指示数据的值，使调整后的信道质量指示数据的值小于原信道质量指示数据的值。

由上述技术方案可知，本发明通过设置修正参数弥补CQI反馈的时延和信道衰落带来的影响，采用根据修正参数调整CQI数据的方法，具有以下有益效果：

有效的弥补了移动信道的时变特性和信道测量反馈时延带来的CQI与实际信道质量不匹配的问题，降低了重传次数和数据传输时延，保证了较小的误块率，提高了通信链路的吞吐量。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明提供的信道自适应装置实施例1的系统框图；

图2为本发明提供的信道自适应装置实施例2，信道自适应装置设置在用户终端中的系统示意图；

图3为本发明提供的信道自适应装置实施例3，信道自适应装置设置在基站中的系统示意图；

图4为本发明提供的一种信道自适应方法的实施例流程图；

图5为图4所示信道自适应方法的一个具体实施例的流程图；

图6为本发明提供的另一种信道自适应方法的实施例流程图；

图7为图6所示信道自适应方法的一个具体实施例的流程图。

具体实施方式

为了克服移动信道的时变特性和信道测量反馈时延带来的CQI与实际信道质量不匹配的问题，本发明的实施例提供了信道自适应装置和信道自适应方法，下面分别进行说明。

参见图1，为本发明提供的信道自适应装置实施例1的系统框图，包括修正参数设置模块1，用于进行修正参数的设置；CQI调整模块2，与所述修正参数设置模块1连接，用于调用所述修正参数，对CQI数据进行调整。

其中，修正参数设置模块1中还可以包括人机接口(图中未示)，由终端用户或者管理员进行修正参数的实际设置；或者，修正参数设置模块1中的修正参数可以固化在模块中，由生产商按照统一的标准进行设定。

在修正参数设置模块中，修正参数可以包括但不限于用户终端的移动速度级别参数，用户终端连续上报的非确认消息阈值、单位时间内用户终端的重传率以及预设的CQI数据等。

可以看出，由于CQI是非实时的，且由于移动信道的时变特性和信道测量反馈时延，CQI可能和实际信道情况存在较大差别，则为了保证误码率和吞吐量，通过修订参数的调整，能够在一定程度上弥补移动信道的时变特性和信道测量反馈时延所带来的影响。

参见图2，为本发明所提供的信道自适应装置的实施例2的示意图，该信道自适应装置设置在用户终端a中。该用户终端a中包括下行数据接收模块a1，信道质量评估模块a2以及上行数据发送模块a3，其中，信道质量评估模块a2用于测量接收数据的信噪比，并将其和CQI值的曲线比较，得到相应的CQI值；由CQI调整模块2根据信道实际数据，调用修正参数调整模块1进行调整，比如，修正参数调整模块1中提供了移动速度级别参数，则CQI调整模块2获取用户终端实际的移动速度，查看其所属的级别，并根据所述级别对CQI值进行相应调整，然后通过上行数据发送模块a3将调整后的CQI发送给基站b，具体的连接关系为下行数据接收模块a1与基站b中的下行数据发送模块(图中未示)通信连接，上行数据发送模块a3与基站b中的上行数据接收模块(图中未示)通信连接，由基站b中的调制编码控制模块(图中未示)确定所采用的调制编码方式；本实施例中基站为NodeB，本领域技术人员应当了解，本发明的实施例2同样适用于其他类型的基站。

在本实施例2中，CQI调整模块2与信道质量评估模块a2连接，用于根据信道质量评估模块a2中接收到的信道实际数据，调用修正参数，进行CQI调整。

参见图3，为本发明所提供的信道自适应装置的实施例3的示意图，该信道自适应装置设置在基站b中，这里基站为NodeB，本领域技术人员应当了解，本发明的实施例2同样适用于其他类型的基站。该基站b中包括上行数据接收模块b1，调制编码控制模块b2以及下行数据发送模块b3，该上行数据接收模块b1接收用户终端a发送的CQI值，并发送给CQI调整模块2进行调整；调整后的CQI值被发送给调制编码控制模块b2，根据该CQI值确定所采用的调制编码方式，通过下行数据发送模块b3按照该调制编码方式发送数据。具体的，基站b与用户终端a的连接关系为：上行数据接收模块b1与用户终端a中的上行数据发送模块(图中未示)通信连接，下行数据发送模块b3与用尸终端a中的下行数据接收模块(图中未示)通信连接，由用户终端a中的信道质量评估模块(图中未示)测量接收数据的信噪比，并将其和CQI值的曲线比较，得到相应的CQI值，并通过上行数据发送模块发送给基站b。

在本实施例3中，CQI调整模块2与调制编码控制模块b2连接，用于根据信道实际数据，调用修正参数，进行CQI调整。

参见图4，为本发明提供的一种信道自适应方法的实施例流程图，包括以下步骤：

步骤11、用户终端对当前的信道状况进行评估，获取CQI数据；

步骤12、所述用户终端根据预设的修正参数调整所述CQI数据；

步骤13、用户终端将所述调整后的CQI数据发送给基站；

步骤14、基站根据所述调整后的CQI数据选择调制编码方式，并根据所述调制编码方式向所述用户终端发送数据。

由于快衰落的影响，一般情况下，CQI值都偏高，因此在步骤12中，根据预设的修正参数调整所述CQI数据为将CQI调整为一小于原CQI的值。包括以下情况：

(1)根据用户终端的移动速度级别参数对CQI值进行调整：

对用户终端的移动速度进行级别划分，不同级别的移动速度对应CQI的不同调整级别；比如，分为高速和低速两级，相应的设置CQI的调整级别也为两类；或者，分为高速、中速和低速三级，相应的CQI的调整级别也分为三类。

当用户终端通过测量接受信号的信噪比获得CQI值，并根据用户终端的实际移动速度对该CQI值进行调整：按照实际移动速度所属的不同级别，确定相应的CQI调整级别并对CQI值进行幅度调整；调整后的CQI值为

上报给基站的为

(2)根据单位时间内用尸终端连续上报的非确认消息阈值对CQI值进行调整：

用户终端在收到基站发送的数据后，对数据进行解码，如果解码成功，则向基站发送确认应答消息ACK，否则发送非确认应答消息NACK。因此，可以根据一段时间内用户终端连续上报的NACK对CQI值进行调整，即，如果单位时间内用户终端连续上报的非确认消息NACk超过预设的阈值，则将CQI调整为一小于原CQI的值，调整后的CQI值为 上报给基站的为

(3)根据单位时间内用户终端的重传率对CQI值进行调整：

重传率为用户终端在单位时间内上报的确认消息ACK和非确认消息NACK总数之比，如果重传率高于一定的门限值，则将CQI调整为一小于原CQI的值，调整后的CQI值为

上报给基站的为

(4)根据预设的CQI数据对CQI值进行调整：

可以将CQI值分为不同的级别，不同的级别对应于不同的调整量；当用户终端获得的CQI值大于某一级别的CQI值时，将该CQI值调整为该级别的CQI值。

上述修正参数可以根据实际需要任意选择，可以全部选择，也可以选择其中之一或者其中的几个。当然，本领域技术人员也可以根据实际需要添加新的修正参数。

可以看出，通过修正参数对CQI的调整，可以克服快衰落所带来的CQI不匹配，尤其是CQI过高的问题；从而克服CQI过高导致的重传次数过多的问题和数据传输时延问题。

参见图5，为以高速下行分组接入HSDPA时，图4所示信道自适应方法实施例的具体流程图，包括以下步骤：

步骤101、用户终端测量高速下行共享信道HS-DSCH接收信号的信噪比，并通过高速下行链路共享信道(High Speed Downlink Shared Channel，简称HS-PDSCH)接收信号的信噪比和CQI值的曲线比较，得到相应的CQI值；

步骤102、用户终端对CQI值进行调整得到 值；

步骤103、用户终端将 值上报给NodeB；

步骤104、NodeB确定HS-PDSCH下行发射功率；

步骤105、N0deB根据得到的

值确定发送数据的传输块大小、调制方式以及HS-PDSCH码道数，并根据这些参数向用户终端发送数据。

参见图6，为本发明提供的另一种信道自适应方法的实施例流程图，包括以下步骤：

步骤2l、用户终端对当前的信道状况进行评估，获取CQI数据；

步骤22、用户终端将该CQI数据发送给基站；

步骤23、所述基站根据预设的修正参数调整所述接收到的CQI数据；

步骤24、基站根据所述调整后的CQI数据选择调制编码方式，并根据所述调制编码方式向所述用户终端发送数据。

由于快衰落的影响，一般情况下，CQI值都偏高，因此在步骤23中，根据预设的修正参数调整所述CQI数据为将CQI调整为一小于原CQI的值。包括以下情况：

(1)根据用户终端的移动速度级别参数对CQI值进行调整：

对用户终端的移动速度进行级别划分，不同级别的移动速度对应CQI的不同调整级别；比如，分为高速和低速两级，相应的设置CQI的调整级别也为两类；或者，分为高速、中速和低速三级，相应的CQI的调整级别也分为三类。

基站接收用户终端上报的CQI值，并根据用户终端的实际移动速度对该CQI值进行调整；按照实际移动速度所属的不同级别，确定相应的CQI调整级别并对CQI值进行幅度调整；调整后的CQI值为

基站根据 向用户终端发送数据。

(2)根据单位时间内用户终端连续上报的非确认消息阈值对CQI值进行调整：

用户终端在收到基站发送的数据后，对数据进行解码，如果解码成功，则向基站发送确认应答消息ACK，否则发送非确认应答消息NACK。因此，基站根据单位时间内连续收到的NACK对CQI进行调整，即，如果单位时间内连续接收的非确认消息NACK超过预设的阈值，则将CQI调整为一小于原CQI的值，调整后的CQI值为

基站根据 向用户终端发送数据。

(3)根据单位时间内用户终端的重传率对CQI值进行调整：

重传率为基站在单位时间内接收的确认消息ACK和非确认消息NACK总数之比，如果重传率高于一定的门限值，则将CQI调整为一小于原CQI的值，调整后的CQI值为

基站根据

向用户终端发送数据。

(4)根据预设的CQI数据对CQI值进行调整：

可以将CQI值分为不同的级别，不同的级别对应于不同的调整量；当基站接收到的CQI值大于某一级别的CQI值时，将该CQI值调整为该级别的CQI值

基站根据 向用户终端发送数据。

上述修正参数可以根据实际需要任意选择，可以全部选择，也可以选择其中之一或者其中的几个。当然，本领域技术人员也可以根据实际需要添加新的修正参数。

可以看出，通过修正参数对CQI的调整，可以克服快衰落所带来的CQI不匹配，尤其是CQI过高的问题；从而克服CQI过高导致的重传次数过多的问题和数据传输时延问题。

参见图7，为以高速下行分组接入HSDPA时，图6所示信道自适应方法实施例的具体流程图，包括以下步骤：

步骤20l、用户终端测量高速下行共享信道HS-DSCH接收信号的信噪比，并通过HS-PDSCH接收信号的信噪比和CQI值的曲线得到相应的CQI值；

步骤202、用户终端将CQI值上报给NodeB；

步骤203、NodeB根据修正参数对获取的CQI值进行调整得到 值；

步骤204、NodeB确定HS-PDSCH下行发射功率；

步骤205、N0deB根据得到的 值确定发送数据的传输块大小、调制方式以及HS-PDSCH码道数，并根据这些参数向用户终端发送数据。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1、一种信道自适应装置，其特征在于包括：

修正参数设置模块，用于进行修正参数的设置；

信道质量指示调整模块，与所述修正参数设置模块连接，用于调用所述修正参数，对信道质量指示数据进行调整。

2、根据权利要求1所述的信道自适应装置，其特征在于所述信道自适应装置设置在用户终端中，用于对用户终端中生成的信道质量指示数据进行调整并发送给所述基站。

3、根据权利要求1所述的信道自适应装置，其特征在于所述信道自适应装置设置在基站中，用于接收用户终端发送的信道质量指示数据并进行调整。

4、一种信道自适应方法，其特征在于包括以下步骤：

用户终端对当前的信道状况进行评估，获取信道质量指示数据；

所述用户终端根据预设的修正参数调整所述信道质量指示数据，并发送给基站；

基站根据所述调整后的信道质量指示数据选择调制编码方式，并根据所述调制编码方式向所述用户终端发送数据。

5、根据权利要求4所述的信道自适应方法，其特征在于所述预设的修正参数包括用户终端的移动速度级别参数，单位时间内用户终端连续上报的非确认消息阈值，单位时间内用户终端的重传率和/或预设的信道质量指示数据。

6、根据权利要求4或5所述的信道自适应方法，其特征在于调整所述信道质量指示数据为调整所述信道质量指示数据的值，使调整后的信道质量指示数据的值小于原信道质量指示数据的值。

7、一种信道自适应方法，其特征在于包括以下步骤：

用户终端对当前的信道状况进行评估，获取信道质量指示数据，并发送给基站；

所述基站根据预设的修正参数调整所述接收到的信道质量指示数据，根据所述调整后的信道质量指示数据选择调制编码方式，并根据所述调制编码方式向所述用户终端发送数据。

8、根据权利要求7所述的信道自适应方法，其特征在于所述预设的修正参数包括用户终端的移动速度级别参数，单位时间内用户终端连续上报的非确认消息阈值，单位时间内用户终端的重传率和/或预设的信道质量指示数据。

9、根据权利要求7或8所述的信道自适应方法，其特征在于调整所述信道质量指示数据为调整所述信道质量指示数据的值，使调整后的信道质量指示数据的值小于原信道质量指示数据的值。

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