专利名称：一种无线通信系统自适应编码调制方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种无线通信系统编码调制方法与相应
直O
背景技术：
早期的无线通信系统通常按照最差的信道条件和最低的标准设计系统，采用高发射功率、低阶调制方式确保通信质量。即使信道条件变好仍按照信道条件最差条件进行通信，极大浪费了频带、功率、容量等无线系统资源。为解决该问题，出现了链路自适应技术。 该技术在接收信道状态反馈信息后根据信道变化情况自适应调整传输参数，以便在信道条件好时提供高传输速率，信道较差时适当降低传输速率确保传输可靠性，从而保证在一定可靠性前提下最大限度的利用无线信道资源。以LTE (LTE =Long Term Evolution，长期演进项目)系统为例，LTE下行链路在一个传输时间间隔(Transmission Time Interval, TTI) 内，UE(User Equipment，用户设备)通过信道估计算法评估当前TTI时刻的信道质量指示 (CQI,Channel Quality Indicator)，并将该CQI反馈给基站，基站对信道状况进行判别，如果信道条件好，则采用高阶编码调制方案以获得较高的传输吞吐量；如果信道条件差，则采用低阶的编码调制方案，低阶调制虽降低了传输速率，但误码率较少，总体上保证了传输吞吐量不发生大的变化。这种根据CQI进行自适应算法选择下一个TTI采用的编码调制方式实现了数据传输的自适应调整目的。然而，由于各种原因，CQI可能出现错误或者不准确， 在失误的CQI基础上进行的自适应调整将导致信道状况误判，由此影响到数据的传输，以致不能合理地利用无线系统资源。
发明内容
有鉴于现有技术中信道状况误判导致自适应调整出现错误的问题，本发明实施例的发明目的在于提供一种新的无线通信系统自适应编码调制的方法和装置，该方法和装置通过统计数据传输的误块率，利用误块率校正编码调制机制，以解决现有技术中自适应调整存在的误判信道状况、影响数据传输的问题。本发明实施例提供的无线通信系统自适应编码调制方法包括获取信道传输的当前信噪比；获取数据传输的误块率；判断所述误块率是否大于第一预设阈值，如果否，则增加信噪比偏移量，增加量为预设步长与上调因子的乘积；如果是，则判断所述误块率是否大于第二预设阈值，若大于， 则减小信噪比偏移量，减小量为预设步长与下调因子的乘积，所述上调因子、下调因子取值范围为O到1 ；根据当前信噪比与信噪比偏移量之和从预设编码调制表中选择编码调制等级，所述编码调制表包含编码调制等级与信噪比的对应关系；根据选择的编码调制等级对应的编码调制格式进行编码调制。
优选地，所述获取信道传输的当前信噪比包括获取当前信道质量指示；根据信道质量指示获取信道传输的当前信噪比。进一步优选地，获取的信道质量指示为多个，则所述方法包括对信道质量指示进行过滤处理，根据过滤后的信道质量指示获取信道传输的当前信噪比。进一步优选地，所述过滤处理包括对获取的多个信道质量指示进行平均运算获得平均值；将每个信道质量指示与所述平均值进行比较，如果信道质量指示与平均值差的绝对值小于第三预设阈值，则保留该信道质量指示；将保留的质量信道指示进行平均运算，将运算结果作为过滤后的信道质量指示。优选地，所述预设步长为编码调制表的编码调制等级最高级对应的信噪比与最低级对应的信噪比的平均步长。优选地，所述第一预设阈值为千分之三，所述第二预设阈值为千分之七。本发明还提供了一种无线通信系统自适应编码调制装置，该装置包括获取单元、 统计单元、第一判断单元、第二判断单元、选择单元和编码调制单元，其中所述获取单元，用于获取信道传输的当前信噪比；所述统计单元，用于获取数据传输的误块率；所述第一判断单元，用于判断所述误块率是否大于第一预设阈值，如果否，则增加信噪比偏移量，增加量为预设步长与上调因子的乘积，所述上调因子取值范围为0到1 ；如果是，则触发第二判断单元；所述第二判断单元，用于判断所述误块率是否大于第二预设阈值，若大于，则减小信噪比偏移量，减小量为预设步长与下调因子的乘积，所述下调因子取值范围为0到1 ；所述选择单元，用于根据当前信噪比与信噪比偏移量之和从预设编码调制表中选择编码调制等级，所述编码调制表包含编码调制等级与信噪比的对应关系；所述编码调制单元，用于根据选择的编码调制等级对应的编码调制格式进行编码调制。优选地，所述获取单元包括第一获取子单元和第二获取子单元，其中
所述第一获取子单元，用于获取当前信道质量指示；所述第二获取子单元，用于根据信道质量指示获取信道传输当前信噪比。进一步优选地，所述第一获取子单元获取多个信道质量指示，则所述装置还包括过滤单元，用于对信道质量指示进行过滤处理，所述第二获取子单元用于根据过滤后的信道质量指示获取信道传输的当前信噪比，进一步优选地，所述过滤单元包括第一运算子单元、比较子单元和第二运算子单元，其中所述第一运算子单元，用于对获取的多个信道质量指示进行平均运算获得平均值；所述比较子单元，用于将每个信道质量指示与所述平均值进行比较，如果信道质量指示与平均值差的绝对值小于第三预设阈值，则保留该信道质量指示；所述第二运算子单元，用于将保留的质量信道指示进行平均运算，将运算结果作
5为过滤后的信道质量指示。本发明实施例通过统计正确接收的数据块获得数据传输的误块率，利用误块率与第一预设阈值、第二预设阈值的关系，求取更新后的信噪比偏移量，将求得的信噪比偏移量与当前信噪比进行累加，再根据累加的信噪比从预设编码调制表中选择相应的编码调制等级，然后依据选择的编码调制等级对应的编码调制方案进行编码调制。与现有技术相比，本发明实施例不仅考虑当前信噪比进行编码调制方案的选择，还在误块率的基础更新信噪比偏移量，根据当前信噪比与信噪比偏移量之和选择编码调制方案，由于误块率也反映了当前信道的状况，经过这样校正后信噪比可较为真实地体现信道状态，根据校正后的信噪比选择的编码调制的格式将更加符合实际需要，从而避免了当前信噪比出现错误导致编码调制方案误选影响数据传输的问题，增强了无线通信系统的数据传输性能。
图1为本发明的一个方法实施例的流程图；图2为图1所述实施例的一个实例的流程图；图3为本发明的装置实施例的组成框图。
具体实施例方式本发明的实施例提供了一种新的无线通信系统自适应编码调制方法及相应装置， 该方法和装置不仅考虑当前信噪比进行编码调制方案的选择，还在误块率的基础获得信噪比偏移量，根据当前信噪比与信噪比偏移量之和选择编码调制方案，由此避免了当前信噪比出现错误导致编码调制方案误选影响数据传输的问题，增强了无线通信系统的数据传输性能。为便于理解本发明的技术方案和技术特征，下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细介绍。自适应编码调制技术(Adaptive Modulation and Coding，简写为AMC)是链路自适应的关键技术之一，它在保证系统性能的前提下，根据传输信道状况的变化动态地改变发送端的调制和编码方式，从而提高系统资源的利用率或者传输速率，以此获得较高的吞吐量。自适应编码调制技术具体过程是接收端通过信道估计算法评估当前的信道质量指示(Channel Quality Indicator，CQI)，并将估计的信道质量指示反馈给发送端，发送端根据信道质量指示对应的信噪比从预设的编码调制表中选择相应的编码调制方案，更新发送使用的编码调制方式，从而实现了链路自适应。但是，正如前述所说，由于各种原因，CQI的值可能不准确，甚至发生错误，在此基础上进行的编码调制方案选择将不能适应真实的信道状况。为此，本发明实施例提供了一种无线通信系统编码调制方法，该方法解决了仅仅依靠CQI值可能出现的问题。参见附图1，该图示出了本发明的一个实施例。该实施例包括步骤SlOl 获取信道传输的当前信噪比；信噪比SNR是信号与噪声的比值，该物理量反映了数据传输的信道的状况，信噪比SNR高，则信道状况好，否则反之。获取信道传输的当前信噪比有多种方式，可以采用专门的监测器得到，也可以通过其他指标进行换算得到，比如对CQI值进行换算，将当前的信道质量指示换算得到信道传输的当前信噪比，通常宽带CQI由4bit构成，如果信噪比定义为Sbit的整数，则只需将获得的CQI值左移四位即可得到当前信道传输的信噪比。步骤S102 统计正确接收数据块的次数以获得数据传输的误块率；自适应编码调制技术常与混合自动重传技术(Hybird Automatic Repeatn reQuest，简写为HARQ)结合使用。HARQ技术包括前向纠错编码(i^orward Error Correction，简写为FEC)与自动重传(Automatic Repeat reQuest，简写为ARQ)两部分。接收端通过FEC对编码传输错误进行纠正，从而降低误码率，减少重传次数。接收端通过ARQ 进行重传指示，当数据块到达接收端时，对其进行检错，如果接收正确，则返回确认(ACK， Acknowledgement)信号；如果错误，则返回否定确认(NACK，Negative Acknowledgement) 信号。因此，接收端的接收误块率一定程度上反映了信道状况，如果误块率低，则通常表明信道较好，如果误块率高，则通常表明信道较差。本实施例统计一定数量的接收块内的ACK 与NACK的个数，NACK个数除以ACK与NACK个数之和，即为误块率。统计过程可以是累计统计，即统计当前传输时间间隔之前的一定时期内的正确接收数据块的次数，也可以是仅统计当前传输时间间隔内的局部统计，这种统计方式可适用于采用并发数据传输机制的数据通信系统中。获得正确接收数据块后，用传输的总数据块减去正确接收的数据块，然后将给结果比上总数据块，即为误块率。为了更加真实地反映信道状况，统计的总次数可以根据实际情况尽可能地大，比如1000次，或者更多。步骤S103 判断所述误块率是否大于第一预设阈值，如果否，则增加信噪比偏移量，增加量为预设步长乘以上调因子；如果是，则判断所述误块率是否大于第二预设阈值， 若大于，则减小信噪比偏移量，减小值为预设步长乘以下调因子，所述上调因子、下调因子取值范围为0到1 ；按照上述步骤获得的误块率后，将误块率与第一预设阈值进行比较，如果小于该阈值，说明信道质量较好，编码调制时应当采用更高阶的编码调制方案，则将预设步长乘以一个上调因子，相乘的结果与前次得到的信噪比偏移量之和作为更新后的信噪比偏移量， 如果是第一次，则这里的前次信噪比偏移量可以预设为零；如果大于第一预设阈值，则将所述误块率与第二预设阈值进行比较，如果大于第二预设阈值，说明信道质量较差，编码调制时应当采用更低阶的编码调制方案，则将当前信噪比偏移量减去预设步长与下调因子的积作为更新后的信噪比偏移量。这里的预设步长通常以信噪比为单位，可根据实际情况或经过多次试验后设定，本发明优选编码调制方案中最高级对应的信噪比与最低级对应的信噪比的平均步长，即用最高级对应的信噪比与最低级对应的信噪比之差除以总的等级数。这里的第一预设阈值、第二预设阈值可根据实际情况进行设置，本发明优选第一预设阈值为千分之三，第二预设阈值为千分之七。这里的上调因子、下调因子也可根据实际情况或经验进行选取，但该调制因子的范围通常应当在0到1之间。步骤S104 根据当前信噪比与信噪比偏移量之和从预设编码调制表中选择编码调制等级，所述编码调制表包含编码调制等级与信噪比的对应关系；将当前信噪比与信噪比偏移量进行求和，将求和结果等效为新的当前信噪比，该新的当前信噪比在初次获得信噪比(当前信噪比)基础上根据误块率进行了微调，比较真实地反映了当前信道传输的真实情况。根据获得的等效信噪比查询预设编码调制表，选择对应的编码调制等级。这里的编码调制表包含编码调制等级与信噪比的对应关系。步骤S105 根据选择的编码调制等级对应的编码调制格式进行编码调制。按照上述步骤获得编码调制等级后，根据该编码调制格式对下次需要发送的数据进行编码调制， 然后发送给接收端。本实施例通过统计一定接收数据块内的NACK个数获得数据传输的误块率，利用误块率与第一预设阈值、第二预设阈值的关系，更新信噪比偏移量，将更新后的信噪比偏移量与当前信噪比进行累加，再根据累加的信噪比从预设编码调制表中选择相应的编码调制等级，然后依据选择的编码调制等级对应的编码调制方案进行编码调制。与现有技术相比， 本实施例不仅考虑当前信噪比进行编码调制方案的选择，还在误块率的基础获得信噪比偏移量，根据当前信噪比与信噪比偏移量之和选择编码调制方案，由于误块率也反映了当前信道的状况，经过这样校正后信噪比可较为真实地体现信道状态，根据校正后的信噪比选择的编码调制的格式将更加符合实际需要，从而避免了当前信噪比出现错误导致编码调制方案误选影响数据传输的问题，增强了无线通信系统的数据传输性能。上述实施例获取信道传输的当前信噪比可通过获得CQI的方式转换得到，这里的 CQI可以是某次获得的CQI，也可以是对多次获得的CQI进行过滤处理后的CQI。本发明优选后者，这种对CQI进行过滤处理可以排除某些明显不正确的CQI值，使得根据CQI对当前信道的信噪比进行估计更接近真实信道情况。具体的过滤方式存在多种，本发明优选按照下述方式进行对获取的多个信道质量指示进行平均运算获得平均值；将每个信道质量指示与所述平均值进行比较，如果信道质量指示与平均值差的绝对值小于第三预设阈值，则保留该信道质量指示；将保留的质量信道指示进行平均运算，将运算结果作为过滤后的信道质量指示。为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面以一个具体的实例进行说明。该实例是LTE系统中下行链路的AMC过程。参见附图2，该图示出了本实例提供的LTE系统下行链路的AMC方法的步骤。步骤S201 初始化信噪比和信噪比偏移量，信噪比初始化为较低值以提高系统接入能力，信噪比偏移量初始化为0。步骤S202 初始化CQI上报次数和累加值；即令cqi_cnt = 0，CQI累加值cqi_sum=0。步骤S203 =CQI统计更新；基站侧等待CQI上报，一旦发现UE上报了 CQI就记下此次UE发送的CQI的值cqi [cqi_cnt]，并将上报次数cqi_cnt加1。步骤S204 判断CQI次数是否达到N，如果否，则返回步骤S203 ；如果是，则执行步骤S204 (a)对CQI进行过滤处理；下一次再有CQI上报时，判断上报次数是否小于N，如小于N，记下此次UE发送的 CQI值cqi [cqi_cnt]，并将其与上次收到的CQI值进行累计得到cqi_Sum，上报次数cqi_ cnt力Π 1。当cqi_cnt达到N次时，将累计的N次的CQI的值求平均avg = cqi_sum/N。将记下的这N次CQI的值逐一和平均值做比较，当某次CQI的上报值与平均值差别大于设置的门限即avg-cqi [cqi_cnt] | > th时，将这些CQI值丢弃。步骤S205 对保留的CQI进行平均运算，将运算结果作为当前信道质量指示，根据该信道质量指示得到当前信噪比；将满足I avg-cqi [cqi_cnt] | < th条件的那些CQI值求平均，并将得到的平均值折合成t_SNR。本实例使用LTE系统中的宽带CQI上报，20ms上报一次，因此N的取值不能过大，否则t_SNR需要较长的时间才更新一次，不利于实时跟踪信道变化。前述步骤之所以当上报CQI次数达到N次时再进行处理，且将某些CQI值丢弃，目的在于防止某次UE上报的CQI有错。因为CQI是每20ms上报一次，在20ms内信道的变化不会特别大。若在N次 CQI上报中，某次CQI的值偏离N次CQI的平均值很远说明这次的CQI上报出错，因此需要舍弃。 步骤S206 统计ACK/NACK以获得误块率BLER ；首先基站侧会统计UE反馈的ACK/NACK的个数。由于BLER在大量统计的基础上获得比较准确，因此每次估计BLER时需保证ACK的个数与NACK的个数的和是一个较大的数。 换句话说，每次基站侧在收到测量消息后会判断UE是否上报了 ACK/NACK，若有ACK/NACK上报就累计。当ACK、NACK的个数和达到1000次时就估计BLER。BLER的估计为NACK的个数与1000的比值。步骤S207 判断误块率BLER是否大于3%。，如果否，则执行步骤S207 (a)更新信噪比偏移量，将其加大，增加量为预设步长乘以上调因子，进入步骤S209 ；如果是，则执行步骤S208。步骤S208 判断所述误块率是否大于7%。，若大于，则执行步骤S208 (a)更新信噪比偏移量，将其减小，减小值为预设步长乘以下调因子；当BLER很小如BLER < 3%。时，说明信道质量较好，MCS可以采取更高阶。因此将 snr_offset上调，上调的步长值为δ kp = tmp_offset*g_rise_factor式中tmp_0ffSet = (th58_thl)/28,为相邻两个MCS级别的平均信噪比间隔，g_ riSe_faCt0r是上调因子，用来控制上调的步长大小，一般取值0到1之间，如此一来，将 snr_offset上调一个步长不足以使得MCS上升一阶，提高系统的稳健性。当BLER较大如 BLER > 7%。时或者基站侧统计ACK/NACK时发现UE连续3次上报NACK，说明信道质量不好， 发送端需要采取较低的编码速率，MCS要采取更低阶。因此要将snr_0ffset下调，下调的步长为δ down = tmp_offset*lower_snr_offset_factor式中l0Wer_Snr_0ffSet_faCt0r是下调因子，用来控制下调的步长，一般取值 0到1之间，为了系统的稳定性，通常上调因子小于下调因子。当BLER符合预期时即3%。 < BLER < 7%0时，不更新 snr_offset0步骤S209 将当前的t_SNR和snr_offset求和得到等效的SNR ；步骤S2010 根据等效SNR查找编码调制表，即SNR和MCS的对应表，获得下一个 TTI应该使用的MCS。表1是LTE系统中常用编码调制表，该表反映了编码调制方式与信噪比之间的对应关系。表IMCS和SNR的对应表格
权利要求
1.一种无线通信系统自适应编码调制方法，其特征在于，该方法包括 获取信道传输的当前信噪比；获取数据传输的误块率；判断所述误块率是否大于第一预设阈值，如果否，则增加信噪比偏移量，增加量为预设步长与上调因子的乘积；如果是，则判断所述误块率是否大于第二预设阈值，若大于，则减少信噪比偏移量，减少量为预设步长与下调因子的乘积，所述上调因子、下调因子取值范围为0到1 ；根据当前信噪比与信噪比偏移量之和从预设编码调制表中选择编码调制等级，所述编码调制表包含编码调制等级与信噪比的对应关系；根据选择的编码调制等级对应的编码调制格式进行编码调制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取信道传输的当前信噪比包括 获取当前信道质量指示；根据信道质量指示获取信道传输的当前信噪比。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，获取的信道质量指示为多个，则所述方法包括对信道质量指示进行过滤处理，根据过滤后的信道质量指示获取信道传输的当前信噪比。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述过滤处理包括 对获取的多个信道质量指示进行平均运算获得平均值；将每个信道质量指示与所述平均值进行比较，如果信道质量指示与平均值差的绝对值小于第三预设阈值，则保留该信道质量指示；将保留的质量信道指示进行平均运算，将运算结果作为过滤后的信道质量指示。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，所述预设步长为编码调制表的编码调制等级最高级对应的信噪比与最低级对应的信噪比的平均步长。
6.根据权利要求1至4中任何一项所述的方法，其特征在于，所述第一预设阈值为千分之三，所述第二预设阈值为千分之七。
7.一种无线通信系统自适应编码调制装置，其特征在于，该装置包括第一获取单元、 第二获取单元、第一判断单元、第二判断单元、选择单元和编码调制单元，其中所述第一获取单元，用于获取信道传输的当前信噪比； 所述第二获取单元，用于获取数据传输的误块率；所述第一判断单元，用于判断所述误块率是否大于第一预设阈值，如果否，则增加信噪比偏移量，增加量为预设步长与上调因子的乘积，所述上调因子取值范围为0到1 ；如果是， 则触发第二判断单元；所述第二判断单元，用于判断所述误块率是否大于第二预设阈值，若大于，则减小信噪比偏移量，减小量为预设步长与下调因子的乘积，所述下调因子取值范围为0到1 ；所述选择单元，用于根据当前信噪比与信噪比偏移量之和从预设编码调制表中选择编码调制等级，所述编码调制表包含编码调制等级与信噪比的对应关系；所述编码调制单元，用于根据选择的编码调制等级对应的编码调制格式进行编码调制。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一获取单元包括第一获取子单元和第二获取子单元，其中所述第一获取子单元，用于获取当前信道质量指示；所述第二获取子单元，用于根据信道质量指示获取信道传输当前信噪比。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第一获取子单元获取多个信道质量指示，则所述装置还包括过滤单元，用于对信道质量指示进行过滤处理，所述第二获取子单元用于根据过滤后的信道质量指示获取信道传输的当前信噪比，
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述过滤单元包括第一运算子单元、比较子单元和第二运算子单元，其中所述第一运算子单元，用于对获取的多个信道质量指示进行平均运算获得平均值； 所述比较子单元，用于将每个信道质量指示与所述平均值进行比较，如果信道质量指示与平均值差的绝对值小于第三预设阈值，则保留该信道质量指示；所述第二运算子单元，用于将保留的质量信道指示进行平均运算，将运算结果作为过滤后的信道质量指示。
全文摘要
本发明实施例提供了一种无线通信系统自适应编码调制方法。该方法包括获取信道传输的当前信噪比和误块率；判断误块率是否大于第一预设阈值，如果否，则增加信噪比偏移量，增加量为预设步长与上调因子之积；如果是，则判断误块率是否大于第二预设阈值，若大于，则减小信噪比偏移量，减小量为预设步长与下调因子之积；根据当前信噪比与信噪比偏移量之和从预设编码调制表中选择编码调制等级；根据选择的编码调制等级对应的编码调制格式进行编码调制。本发明实施例避免了仅仅依赖CQI进行自适应调制可能出现的问题，提高了自适应系统的数据传输效率。
文档编号H04L1/00GK102523074SQ20111043599
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日
发明者牛桂新 申请人:北京北方烽火科技有限公司