專利名稱：高速下行分組接入中基于信干噪比預測的鏈路自適應方法
技術領域：
本發明涉及一種高速下行分組接入中基于信干噪比預測的鏈路自適應方法，特別涉及一種適用于1.28Mcps TDD(Time Division Duplex，時分雙工)HSDPA(High Speed Downlink Packet Access，高速下行分組接入)系統的高速下行分組接入中基于信干噪比預測的鏈路自適應方案。
背景技術：
從3GPP(3rd Generation Partnership Project，三代合作伙伴關系)技術標準的R5版開始，HSDPA作為3G移動通信系統的一種增強技術已經正式被標準化。1.28Mcps TDD HSDPA主要采用了AMC(Adaptive Modulation andCoding，自適應調制編碼)、FCS(Fast Cell Selection，快速小區選擇)、多天線傳輸、短TTI(Transmission Time Interval，傳輸時間間隔)(5ms)以及HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request，混合自動重傳請求)等一些新穎的技術來提高系統的吞吐量(Throughput)。
AMC(Adaptive Modulation and Coding，自適應調制編碼)屬于一種鏈路自適應技術，其基本原理就是根據信道的狀況自適應調整系統的傳輸速率，當信噪比比較高時，采用較高的調制階數和編碼速率，反之即采用較低的調制階數和編碼速率。
AMC的實現要面臨幾個挑戰。首先，過多的調制、編碼方案(MCS)的組合會增加系統的復雜度。在3GPP技術標準25.321(Technical SpecificationGroup Radio Access Network；Medium Access Control(MAC)protocolspecification V5.10.0.)中，已經明確規定了1.28Mcps HSDPA只采用QPSK(Quadrature Phase Shift Keying，四相移位鍵控)和16QAM(QuadratureAmplitude Modulation，正交幅度調制)兩種調制方式，并且將UE的接入能力劃分為三類，每一類在一個TTI中的傳輸塊大小確定為64種選擇，這有效地減少了系統設計的復雜度。其次，AMC對信道測量的誤差和延時非常敏感。為了選擇合適的調制和編碼速率，上層的調度必須對信道的質量有著準確的了解。否則有可能會因為采用了過高的調制、編碼速率而造成誤幀率過高，或采用了較低的調制、編碼速率而造成系統容量的損失。在1.28McpsHSDPA系統中，標準已經規定由UE通過HS-SICH(Shared InformationChannel for HS-DSCH，HS-DSCH專用共享信息信道)信道向基站推薦所應該采用的調制方式和每個TTI中傳輸塊的大小。由于移動通信的物理信道具有時變的特點，即使UE對信道的測量是準確的，但由于UE向基站報告所產生的滯后性，同樣會產生所采用的調制、編碼方案和信道不匹配的現象。針對這種現象，信道預測的概念被提了出來，信道預測的理論基礎在于信道是連續變化的，不會出現突變的現象，也就是說連續變化的信道采樣點之間是相關的(見圖1)。而相關的強弱是和系統的多普勒頻移大小有關，也就是說當車速由慢變快時(對應多普勒頻移比較大)，同樣采樣間隔的信道采樣點之間的相關性由強變弱，顯然當車速非常快時，信道預測的精度變得難以保證，所以所有的預測方法都只能在一定的車速范圍內滿足系統的性能需求。目前的信道預測方案都具有復雜度比較高或者所采用的物理信道模型脫離實際的缺點。例如文獻“Prediction of Mobile Radio Channels”，T.Ekman，Licentiate thesis，Department of Signals and Systems，Uppsala University ofTechnology，Dec.2000.和“Prediction of Fast Fading Parameters by Resolvingthe Interference Pattern，”T.Eycoez，A.Duel-Hallen，H.Hallen，Signals，Systems& Computers，Conference Record of the Thirty-First Asilomar Conference on，Volume1，2-5 Nov 1997 Page(s)167-171中針對抽頭延遲信道模型的每一個信道系數采取AR(Autoregressive，自回歸)或ARMA(Autoregressive-movingAverage，自回歸滑動平均)模型模擬，并通過維納濾波或卡爾曼濾波進行逼近，最后再通過帶限為多普勒頻率的低通濾波器進行平滑，這種方法需要估計信道抽頭系數的一階和二階統計量，并且要對每一個抽頭系數都要進行估計，計算復雜度非常高，特別對TDD系統，由于采用的是插入導頻的方式，這對維納濾波或卡爾曼濾波的最終收斂造成了非常大的困難。文獻“Channelprediction for adaptive coded modulation in Rayleigh fading，”G.E.ien，H.Holm，and K.J.Hole，in Proc.European Signal Processing Conference(EUSIPCO)，(Toulouse，France)，Sept.2002和“An analysis of pilot symbolassisted modulation for Rayleigh fading channels，”J.K.Cavers，IEEETransactions on Vehicular Technology，vol.40，pp.686-693，November 1991進行信道預測的前提是已經假定了信道抽頭的自相關函數已知，這在實際的系統中顯然是不可行的。
發明內容
本發明從預測系統的SINR(信干噪比)變化出發，通過計算信干噪比局部變化的斜率，以此預測未來的信干噪比，并根據預測所得的結果確定基站所應該采用的編碼、調制方案，由此在一定的車速范圍內通過復雜度不高的預測方案獲得系統吞吐量的提高。
為達到上述目的，本發明提供的高速下行分組接入中基于信干噪比預測的鏈路自適應方法，其主要包含以下步驟步驟1，針對3GPP技術標準25.321，V5.10.0.中規定的每一個傳輸快大小(TB size)，通過仿真確定高斯信道下與之相對應的信干噪比，其依據的準則是在保證誤幀率小于0.01的基礎上，信干噪比最低；這將作為后面步驟中根據信干噪比選擇傳輸塊大小的依據；步驟2，利用當前TTI(Transmission Time Interval，傳輸時間間隔)的TS0、HS-DSCH(High Speed Downlink Shared Channel，高速下行共享信道)所占據時隙的midamble(時隙中導頻)部分以及DwPTS(Downlink Pilot Time Slot，下行導頻時隙)估計在這些時隙的信干噪比；步驟3，計算這些時隙上的信干噪比變化的斜率，并加權平均以得到當前TTI的平均信干噪比；步驟4，根據所獲得的斜率預測下一幀的信干噪比，然后利用信干噪比和傳輸塊大小之間的對應關系獲得下一個TTI所應采用的調制、編碼方案；本發明的計算復雜度低，其通過計算信干噪比局部變化的斜率，以此預測未來的信干噪比，并根據預測所得的結果確定基站所應該采用的編碼、調制方案，由此在一定的車速范圍內通過復雜度不高的預測方案獲得系統吞吐量的提高。
圖1 PA3信道，DPCH(專用物理信道)碼道數為2，DPCH0(專用干擾物理信道)碼道數為8是信干噪比隨時間的變化，其中橫軸n代表n倍時隙時間。
圖2.a為一個采用了四個下行時隙HS-DSCH的TTI結構示意圖；圖2.b是一個時隙的結構示意圖；圖3則是本發明的實現流程圖。
具體實施例方式
以下根據圖2.a，2.b，圖3，說明本發明的一個較佳實施方式。可以進一步準確的了解本發明的內容。
本發明提供的一種高速下行分組接入中基于信干噪比預測的鏈路自適應方法，其包括如下步驟(如圖3所示)步驟1，通過仿真制定信干噪比和傳輸塊大小之間的對應關系表，其依據的準則是在保證一定誤幀率誤幀率小于0.01的基礎上，信干噪比最低；步驟2，估計第m(m＝1，2，3，…)個TTI上不同時隙的信干噪比SINR3、SINR4、SINR5、SINR6(如圖2.a，圖2.b所示)；其中SINR3、SINR4、SINR5和SINR6表示第m個TTI上根據TS3、TS4、TS5、TS6的midamble估計獲得的信干噪比；步驟3，首先，包含步驟31，判斷當前的TTI(傳輸時間間隔)是否是第一個；即m是否等于1；如是，則進行步驟32，如不是，則直接跳到步驟33；步驟32計算第m(m＝1，2，3，…)個TTI上的信干噪比斜率(步驟321)和平均信干噪(步驟322)，分別可以用公式(1)和(2)分別表示為S1=(SINR4-SINR3t34+SINR5-SINR4t45+SINR6-SINR5t56)/3---(1)]]>SINR1＝(SINR3+SINR4+SINR5+SINR6)/4 (2)其中S1第1個TTI上獲得的信干噪比斜率；t34，t45，t56分別表示TS3和TS4之間的時間間隔，TS4和TS5之間的時間間隔，TS5和Ts6之間的時間間隔；請注意這些時間間隔的起點和終點都是以時隙的中心作為參考點；SINR1第1個TTI上獲得的平均信干噪比。
步驟33計算第m(m＝2，3，…)個TTI上的信干噪比斜率(步驟331)和平均信干噪(步驟332)，分別可以用公式(3)和(4)分別表示為Sm=F*Sm-1+(1-F)*(SINR4-SINR3t34+SINR5-SINR4t45+SINR6-SINR5t56)/3---(3)]]>SINRm＝(SINR3+SINR4+SINR5+SINR6)/4 (4)其中Sm-1第m-1個TTI上獲得的信干噪比斜率；Sm第m個TTI上獲得的信干噪比斜率；t34，t45，t56分別表示TS3和TS4之間的時間間隔，TS4和TS5之間的時間間隔，TS5和Ts6之間的時間間隔；請注意這些時間間隔的起點和終點都是以時隙的中心作為參考點；F取值為0到1之間的遺忘因子。
SINRm第m個TTI上獲得的平均信干噪比。
步驟4，根據Sm和SINRm可以預測第m+1個TTI的SINRm+1；SINRm+1＝Sm*tTTI+SINRm(3)其中tTTI表示一個TTI持續的時間，SINRm+1表示第m+1個TTI上獲得的平均信干噪比；步驟5，根據第一步得到的表格，確定第m+1個TTI的傳輸塊大小；步驟6，判斷傳輸是否結束，如否，則跳轉到步驟2；如是，則結束計算過程(步驟7)。
本發明主要適用于1.28Mcps TDD(Time Division Duplex，時分雙工)HSDPA(High Speed Downlink Packet Access，高速下行分組接入)系統，但其也可用于3GPP(3rd Generation Partnership Project，三代合作伙伴關系)的FDD(Frequency Division Duplex，頻分雙工)和3.84Mcps TDD HSDPA系統中。針對VA30信道，以及1.4Mbps UE傳輸能力，在I^orIoc=10dB]]>(or表示下行接收信號在UE端的功率譜密度，Ior表示下行在UE天線處測量所得的帶限白噪聲功率譜密度)時沒有采用信道預測時仿真所得的吞吐量為200kbps，而采用了本發明之后為234kbps，取得了明顯的效果。
權利要求
1.一種高速下行分組接入中基于信干噪比預測的鏈路自適應方法，其主要包含以下步驟步驟1，通過仿真制定信干噪比和傳輸塊大小之間的對應關系表，其依據的準則是在保證一定誤幀率基礎上，信干噪比最低；步驟2，估計第m個TTI上不同時隙的信干噪比SINR3、SINR4、SINR5、SINR6；m＝1，2，3，…，其中SINR3、SINR4、SINR5和SINR6表示第m個TTI上根據TS3、TS4、TS5、TS6的時隙中導頻估計獲得的信干噪比；步驟3，首先，包含步驟31，判斷當前的TTI是否是第一個；即m是否等于1；如是，則進行步驟32，如不是，則直接跳到步驟33；步驟32計算第m個TTI上的信干噪比斜率和平均信干噪，分別可以用以下公式表示為S1=(SINR4-SINR3t34+SINR5-SINR4t45+SINR6-SINR5t56)/3]]>SINR1＝(SINR3+SINR4+SINR5+SINR6)/4其中S1第1個TTI上獲得的信干噪比斜率；t34，t45，t56分別表示TS3和TS4之間的時間間隔，TS4和TS5之間的時間間隔，TS5和Ts6之間的時間間隔；SINR1第1個TTI上獲得的平均信干噪比；步驟33計算第m個TTI上的信干噪比斜率和平均信干噪，分別可以用以下公式表示為Sm＝F*Sm-1+(1-F)*(SINR4-SINR3t34+SINR5-SINR4t45+SINR6-SINR5t56)/3]]>SINRm＝(SINR3+SINR4+SINR5+SINR6)/4其中Sm-1第m-1個TTI上獲得的信干噪比斜率；Sm第m個TTI上獲得的信干噪比斜率；t34，t45，t56分別表示TS3和TS4之間的時間間隔，TS4和TS5之間的時間間隔，TS5和Ts6之間的時間間隔；F遺忘因子；SINRm第m個TTI上獲得的平均信干噪比；m＝2，3，4，…；步驟4，根據Sm和SINRm可以預測第m+1個TTI的SINRm+1；SINRm+1＝Sm*tTTI+SINRm其中tTTI表示一個TTI持續的時間，SINRm+1表示第m+1個TTI上獲得的平均信干噪比；步驟5，根據步驟1得到的表格，確定第m+1個TTI的傳輸塊大小。
2.如權利要求1所述的高速下行分組接入中基于信干噪比預測的鏈路自適應方法，其特征在于，還包含步驟6判斷傳輸是否結束，如否，則跳轉到步驟2；如是，則結束計算過程。
3.如權利要求1或2所述的高速下行分組接入中基于信干噪比預測的鏈路自適應方法，其特征在于，步驟1中，誤幀率小于0.01。
4.如權利要求3所述的高速下行分組接入中基于信干噪比預測的鏈路自適應方法，其特征在于，t0D，tD3，t34，t45，t56的起點和終點都是以時隙的中心作為參考點。
5.如權利要求3所述的高速下行分組接入中基于信干噪比預測的鏈路自適應方法，其特征在于，遺忘因子F的取值為0到1之間。
全文摘要
本發明提供一種高速下行分組接入中基于信干噪比預測的鏈路自適應方法，其主要包含以下步驟步驟1，針對3GPP技術標準25.321，V5.10.0.中規定的每一個傳輸快大小(TB size)，通過仿真確定高斯信道下與之相對應的信干噪比；步驟2，利用當前TTI的TS0、HS－DSCH所占據時隙的midamble部分以及DwPTS估計在這些時隙的信干噪比；步驟3，計算這些時隙上的信干噪比變化的斜率，并加權平均以得到當前TTI的平均信干噪比；步驟4，根據所獲得的斜率預測下一幀的信干噪比，然后利用信干噪比和傳輸塊大小之間的對應關系獲得下一個TTI所應采用的調制、編碼方案。
文檔編號H04L1/00GK1710849SQ20051002716
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月27日 優先權日2005年6月27日
發明者陳琦帆, 曾嶸, 冉曉龍 申請人:凱明信息科技股份有限公司