CN102377538A

CN102377538A - 一种自适应切换方法及系统

Info

Publication number: CN102377538A
Application number: CN2010102527139A
Authority: CN
Inventors: 姚春峰; 王希维; 张娟; 刘巧艳
Original assignee: ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2010-08-10
Filing date: 2010-08-10
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2030-08-10
Also published as: WO2012019449A1; CN102377538B

Abstract

本发明公开了一种自适应切换方法及系统，所述方法包括：当终端最近一次上报的秩指示符(RI)与前一帧基站发送数据使用的RI不一致时，估算所述终端最近一次上报的RI对应的发送方式的频谱效率，如果估算出的该频谱效率高于前一帧基站使用的RI对应的发送方式的频谱效率，则基站本帧采用所述终端最近一次上报的RI发送数据。本发明根据上一帧基站发送数据的RI与UE最近一次上报的RI的情况，在两者的RI不一致时分别估算并比较两种发送方式对应的频谱效率，选择频谱效率较高的发送方式，有效地提高了系统吞吐量。

Description

一种自适应切换方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地，涉及一种自适应切换方法及系统。

背景技术

LTE(Long Term Evolution，长期演进)系统中的MIMO(Multi-inputMulti-output，多输入多输出)技术是使用多个发射天线(N_T)和多个接收天线(N_R)的无线传输技术，可以有效地提高无线网络的容量和链路传输性能。

对于两天线LTE系统下行传输模式3，可采用发射分集和空间复用两种MIMO技术进行传输。其中RI(Rank Indication，秩指示符)等于1对应发射分集方式，RI等于2对应空间复用方式。发射分集相对于空间复用性能更鲁棒，而空间复用相对于发射分集可以达到更高的峰值速率，因此，需要根据实际信道状况对两种发送方式进行选择。

现有技术中提供了一种传输模式3的切换算法，该算法的基本原理为：当连续出现若干次UE(User Equipment，用户设备)的RI的上报值与当前基站使用的RI不同时，则进行切换。例如：当前基站使用的RI＝1，UE连续上报3次RI＝2，则切换至RI＝2。

上述切换算法存在的主要问题是：RI的切换仅依赖于UE上报RI序列的特性，而没有考虑频谱效率(本文中的频谱效率定义为单位子载波上传输的原始比特数)对MIMO模式切换的影响。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种自适应切换方法及系统，能够选择频谱效率较高的MIMO传输方式，有效提高系统吞吐量。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种自适应切换方法，所述方法包括：

当终端最近一次上报的秩指示符(RI)与前一帧基站发送数据使用的RI不一致时，估算所述终端最近一次上报的RI对应的发送方式的频谱效率，如果估算出的该频谱效率高于前一帧基站使用的RI对应的发送方式的频谱效率，则基站本帧采用所述终端最近一次上报的RI发送数据。

进一步地，当所述终端最近一次上报的RI与前一帧基站发送数据使用的RI一致；或者，所述终端最近一次上报的RI与前一帧基站发送数据使用的RI不一致，但估算出的该频谱效率等于或低于前一帧基站使用的RI对应的发送方式的频谱效率时，基站本帧仍采用前一帧使用的RI发送数据。

进一步地，当外环调整参数的值小于0时，则判定所述估算出的频谱效率高于前一帧基站使用的RI对应的发送方式的频谱效率。

进一步地，根据所述终端最近一次上报的RI和前一帧基站发送数据使用的RI的不同取值情况，分别统计误块率BLER并获取所述的值。

进一步地，统计当所述终端最近一次上报的RI等于2而前一帧基站发送数据使用的RI等于1的次数，当统计的次数超过预定阈值且所述终端最近一次上报的RI对应的发送方式的频谱效率大于分集方式可使用的最大MCS对应的频谱效率时，则基站本帧采用所述终端最近一次上报的RI发送数据。

本发明还提供了一种自适应切换系统，应用于长期演进系统(LTE)下行传输模式3，所述系统包括基站中的秩指示符比较单元和切换决策单元，其中：

所述秩指示符比较单元，用于比较终端最近一次上报的RI与前一帧基站发送数据使用的RI是否一致，若不一致，则将不一致的结果通知切换决策单元；

所述切换决策单元，用于收到所述不一致的结果后，估算所述终端最近一次上报的RI对应的发送方式的频谱效率，如果估算出的该频谱效率高于前一帧基站使用的RI对应的发送方式的频谱效率，则决定基站本帧采用所述终端最近一次上报的RI发送数据。

进一步地，所述秩指示符比较单元还用于，若判断出所述终端最近一次上报的RI与前一帧基站发送数据使用的RI一致，则将一致的结果通知所述切换决策单元；

所述切换决策单元还用于，根据所述一致的结果，决定基站本帧仍采用前一帧使用的RI发送数据。

进一步地，所述切换决策单元还用于，收到所述不一致的结果后，若所述估算出的频谱效率等于或低于前一帧基站使用的RI对应的发送方式的频谱效率，则决定基站本帧仍采用前一帧使用的RI发送数据。

进一步地，所述系统还包括外环调整参数获取单元，

所述外环调整参数获取单元用于，根据所述终端最近一次上报的RI和前一帧基站发送数据使用的RI的不同取值情况，分别统计误块率BLER并获取外环调整参数的值；

所述切换决策单元进一步用于，当外环调整参数的值小于0时，则判定所述估算出的频谱效率高于前一帧基站使用的RI对应的发送方式的频谱效率。

进一步地，所述切换决策单元还用于，统计当所述终端最近一次上报的RI等于2而前一帧基站发送数据使用的RI等于1的次数，当统计的次数超过预定阈值且所述终端最近一次上报的RI对应的发送方式的频谱效率大于分集方式可使用的最大MCS对应的频谱效率时，则决定基站本帧采用所述终端最近一次上报的RI发送数据。

本发明根据上一帧基站发送数据的RI与UE最近一次上报的RI的情况，如果两者的RI不一致，则分别估算并比较两种发送方式对应的频谱效率，并根据比较结果决定是否执行切换；此外，在估算对应的频谱效率时，结合外环调整参数，选择频谱效率较高的发送方式，有效地提高了系统吞吐量。

附图说明

图1为本发明实施例的LTE下行传输模式3内自适应切换的方法流程示意图。

具体实施方式

本发明的基本思路在于，提供一种自适应切换方法，应用于LTE下行传输模式3，其核心内容包括：当上一帧基站发送数据的RI与UE最近一次上报的RI不一致时，分别估算发射分集和空间复用两种发送方式的频谱效率，并选择频谱效率较高的MIMO发送方式，从而能够有效地提高系统吞吐量。

具体地，本发明结合现有的AMC(Adaptive Modulation and Coding，自适应调制编码技术)外环调整参数DeltaMCS(也称ΔMCS)，估计发射分集和空间复用两种发送方式的频谱效率。

现有获取AMC外环调整参数ΔMCS的基本原理为：

第一步：确定ΔMCS的初始值、ΔMCS最大值、ΔMCS最小值、BLER(BlockError Ratio，误块率)上限值和BLER下限值。

其中，ΔMCS的初始值为0，ΔMCS最大值(取值范围1-10)，最小值(取值范围-20到-1)，BLER上限值(取值范围15％到50％)，BLER下限值(取值范围0％到8％)。

第二步：如果BLER的采样值(采样周期10到100个子帧)连续N(取值范围1-10)次低于下限值，则ΔMCS加1，但不超过ΔMCS最大值；如果BLER的采样值连续K(取值范围1-10)次高于上限值，则ΔMCS减1，但不小于ΔMCS最小值；其他情况则ΔMCS保持不变。

本发明中，根据上一帧基站发送数据的RI与UE最近一次上报的RI的情况，分别采用四个AMC外环调整参数来进行MIMO发送模式的切换，分别记为ΔMCS1、ΔMCS2、ΔMCS3和ΔMCS4，并提供相应的外环参数获取流程。且各流程间的算法原理一致，相关参数独立，ΔMCS1、ΔMCS2、ΔMCS3和ΔMCS4分别依据BLER1、BLER2、BLER3和BLER4来获取。而BLER1、BLER2、BLER3和BLER4则通过与之对应的ACK(Acknowledgement，确认)/NACK(Negative Acknowledgement，不确认)计算得到。

基于上述思路，本发明提供一种自适应切换方法，具体采用如下技术方案：

当终端最近一次上报的RI与前一帧基站发送数据使用的RI不一致时，估算所述终端最近一次上报的RI对应的发送方式的频谱效率，如果估算出的该频谱效率高于前一帧基站使用的RI对应的发送方式的频谱效率，则基站本帧采用所述终端最近一次上报的RI发送数据。

进一步地，当终端最近一次上报的RI与前一帧基站发送数据使用的RI一致；

或者，终端最近一次上报的RI与前一帧基站发送数据使用的RI不一致，但估算出的该频谱效率等于或低于前一帧基站使用的RI对应的发送方式的频谱效率时，基站本帧仍采用前一帧使用的RI发送数据。

其中，需要说明的是，终端并非每帧都上报RI，例如：UE在t帧上报RI＝1，UE在t+4帧上报RI＝2，那么，本文中认为在t+1帧到t+3帧终端上报的RI均为1，即UE最近一次上报的RI。

进一步地，当外环调整参数ΔMCS的值小于0时，则判定所述估算出的频谱效率高于前一帧基站使用的RI对应的发送方式的频谱效率。

进一步地，根据所述终端最近一次上报的RI和前一帧基站发送数据使用的RI的不同取值情况，分别统计误块率BLER并获取所述ΔMCS的值。

进一步地，统计当所述终端最近一次上报的RI等于2，前一帧基站发送数据使用的RI等于1的次数，当统计的次数超过预定阈值且所述终端最近一次上报的RI对应的发送方式的频谱效率大于分集方式可使用的最大MCS对应的频谱效率时，则基站本帧采用所述终端最近一次上报的RI发送数据。

具体地，根据前一帧基站发送数据的RI与UE最近一次上报RI的取值情况，分别提供以下四个流程(对于UE第一次被调度，认为前一帧基站发送数据的RI与UE最近一次上报RI的取值相同)。

流程A：

若前一帧基站发送数据的RI等于1且UE最近一次上报的RI等于1，则进入切换流程A。流程A分为以下几个步骤：

步骤A1：某MCS对应的频谱效率与上报CQI(Channel Quality Indicator，信道质量指示符)对应的频谱效率最接近，则将该MCS记为MCS_init。

步骤A2：最终基站发送数据的MCS为：

MCS_use＝max(min((MCS_init+ΔMCS1)，MCS_Max)，MCS_Min)

其中MCS_Max表示协议规定的MCS最大值，对于LTE系统为28。MCS_Min表示协议规定的MCS最小值，对于LTE系统为0。

步骤A3：基站本帧使用RI等于1发送数据。

步骤A4：UE反馈本帧的ACK/NACK用于统计和计算对应该流程的BLER1并获取外环参数ΔMCS1。

流程B：

若前一帧基站发送数据的RI等于2且UE最近一次上报的RI等于2，则进入切换流程B。流程B分为以下几个步骤：

步骤B1：某MCS对应的频谱效率与上报CQI对应的频谱效率最接近，则将该MCS记为MCS_init。

步骤B2：最终基站发送数据的MCS为：

MCS_use＝max(min((MCS_init+ΔMCS2)，MCS_Max)，MCS_Min)

步骤B3：基站本帧使用RI等于2发送数据。

步骤B4：UE反馈本帧的ACK/NACK信息用于计算BLER2并获取外环参数ΔMCS2。

流程C：

若前一帧基站发送数据的RI等于1且UE最近一次上报的RI等于2，则进入切换流程C。流程C分为以下几个步骤：

步骤C1：C_R1R2＝C_R1R2+1；

其中，C_R1R2的初始值为0。

步骤C2：某MCS对应的频谱效率与上报CQI对应的频谱效率最接近时，将该MCS记为MCS_{init_SM}，则

MCS_SM＝max(min((MCS_{init_SM}+ΔMCS2)，MCS_Max)，MCS_Min)

其中MCS_SM表示RI＝2时对应的MCS，MCS_Max表示协议规定的MCS最大值，对于LTE系统为28。MCS_Min表示协议规定的MCS最小值，对于LTE系统为0。

计算MCS_SM对应的频谱效率并乘以2(因为RI＝2)，记为T_R2_tmp1。

步骤C3：计算窗内T_R2_tmp1的均值，记为T_R2，采用滑窗的方式，窗长为M(取值范围5-100)。

若满足以下条件之一，执行步骤C4、C5和C6，否则执行步骤C7、C8和C9。

条件1：若C_R1R2大于等于M且T_R2大于可使用的最大MCS对应的频谱效率T_SFBC(即分集方式MCS＝28对应的频谱效率)。

其中，T_R2大于T_SFBC时，即说明RI＝2估计出的频谱效率高于RI＝1的最高效率，因此，可直接切换到RI＝2。

条件2：ΔMCS4小于0。

其中，ΔMCS4小于0，即说明RI＝1的频谱效率低于RI＝2估计出的频谱效率。

步骤C4：基站本帧使用RI等于2，使用MCS_SM发送数据。

步骤C5：初始化外环参数，即ΔMCS4＝0，BLER4重新统计，与之对应的ACK/NACK清空，C_R1R2＝0，T_R2＝0，并清空步骤C3中的窗内数据。

步骤C6：UE反馈本帧的ACK/NACK信息用于计算BLER2及外环参数ΔMCS2的获取。

步骤C7：基站本帧使用RI等于1发送数据。

步骤C8：根据步骤C2中的T_R2_tmp1确定MCS_{init_SFBC}，原则为某MCS对应的频谱效率与T_R2_tmp1最接近。进而根据下式确定发送数据的MCS。

MCS_use＝max(min((MCS_{init_SFBC}+ΔMCS4)，MCS_Max)，MCS_Min)

步骤C9：UE反馈本帧的ACK/NACK信息用于计算BLER4及外环参数ΔMCS4的获取。

流程D：

若前一帧基站发送数据的RI等于2且UE最近一次上报的RI等于1，则进入切换流程D。流程D分为以下几个步骤：

步骤D1：根据ΔMCS3的取值进一步进行判断，若ΔMCS3大于等于0，则执行步骤D2到D7，若ΔMCS3小于0，则执行步骤D8到D11。

步骤D2：基站本帧使用RI等于2发送数据。

步骤D3：某MCS对应的频谱效率与上报CQI对应的频谱效率最接近，则将该MCS记为MCS_{init_SFBC}。MCS_SFBC由下式得到：

MCS_SFBC＝max(min((MCS_{init_SFBC}+ΔMCS1)，MCS_Max)，MCS_Min)

步骤D4：计算MCS_SFBC对应的频谱效率，并将其除以2，记为T_SM。

步骤D5：某MCS对应的频谱效率与T_SM最接近，则将该MCS记为MCS_{init_SM}。

步骤D6：最终基站发送数据的MCS为：

MCS_use＝max(min((MCS_{init_SM}+ΔMCS3)，MCS_Max)，MCS_Min)

步骤D7：UE反馈本帧的ACK/NACK信息用于计算BLER3及外环参数ΔMCS3的获取。

步骤D8：基站本帧使用RI等于1发送数据。

步骤D9：初始化外环参数，即ΔMCS3＝0，BLER3重新统计，与之对应的ACK/NACK清空。

步骤D10：某MCS对应的频谱效率与上报CQI对应的频谱效率最接近，则将该MCS记为MCS_init。最终基站发送数据的MCS为：

MCS_use＝max(min((MCS_init+ΔMCS1)，MCS_Max)，MCS_Min)

步骤D11：UE反馈本帧的ACK/NACK信息用于计算BLER1及外环参数ΔMCS1的获取。

下面将结合附图及具体实施例对本发明技术方案的实施作进一步详细描述。

图1为本发明实施例的LTE下行传输模式3内自适应切换方法的流程示意图，结合图1，本实施例的自适应切换方法具体描述如下：

步骤101，参数初始化，包括外环调整参数、BLER、窗内的T_R2_tmp1值、C_R1R2和T_R2；

步骤102，判断上帧使用RI是否等于此时UE最近一次上报的RI，如果是，则执行步骤103；否则，执行步骤104；

步骤103，使用UE最近一次上报的RI发送数据；

步骤104，判断是否前一帧基站使用RI＝1且UE最近一次上报的RI＝2，如果是，则执行步骤105，否则，执行步骤108；

步骤105，判断相应DeltaMCS是否非负，且RI＝2的频谱效率不超过RI＝1的最大频谱效率，如果是，则执行步骤106，否则，执行步骤107；

步骤106，决定不执行切换，基站本帧继续使用RI＝1发送数据；

步骤107，决定执行切换，基站本帧采用RI＝2发送数据；

步骤108，此时即说明前一帧基站使用RI＝2而UE最近一次上报的RI＝1，则判断相应DeltaMCS是否非负，如果是，则执行步骤109，否则，执行步骤110；

步骤109，决定不执行切换，基站本帧继续使用RI＝2发送数据；

步骤110，决定执行切换，基站本帧采用RI＝1发送数据。

此外，本发明实施例中还提供了一种自适应切换系统(未图示)，应用于LTE下行传输模式3，本实施例的自适应切换系统包括基站中的秩指示符比较单元和切换决策单元，其中：

进一步地，所述系统还包括外环调整参数获取单元，

所述外环调整参数获取单元用于，根据所述终端最近一次上报的RI和前一帧基站发送数据使用的RI的不同取值情况，分别统计误块率BLER并获取外环调整参数ΔMCS的值；

所述切换决策单元进一步用于，当外环调整参数ΔMCS的值小于0时，则判定所述估算出的频谱效率高于前一帧基站使用的RI对应的发送方式的频谱效率。

以下将结合应用示例对本发明的自适应切换方法作更具体的介绍。

应用示例一

设某一时刻ΔMCS1＝-1，ΔMCS2＝-2，ΔMCS3＝0，ΔMCS4＝0，C_R1R2＝0，滑窗长度M为5，窗内没有数值；基站上一帧向UE发送数据使用的RI＝1，而本帧UE最近一次上报的RI＝1，最近一次上报的CQI＝5。

根据上一帧RI的使用情况以及RI的最近一次上报情况，进入切换算法流程A，流程A分为以下4步：

步骤A1：首先，根据CQI与频谱效率的对应关系查出CQI＝5对应的频谱效率为0.8770；

其中，根据LTE协议规定，CQI与频谱效率的对应关系如下表1所示：

表1CQI与频谱效率的对应关系

再根据频谱效率最接近的原则，确定MCS_init为7；

其中，各MCS(0-28)对应的频谱效率为{0.1970，0.2424，0.3106，0.4167，0.5227，0.6439，0.7652，0.9167，1.0379，1.1894，1.1894，1.3106，1.5227，1.7045，1.9167，2.1591，2.3409，2.3409，2.4621，2.7045，2.9470，3.3106，3.5530，3.7955，4.0379，4.3409，4.7045，4.8864，5.6742}。

步骤A2：最终基站发送数据的MCS为：

MCS_use＝max(min((7+(-1))，28)，0)＝6

步骤A3：基站本帧使用RI等于1发送数据。

步骤A4：UE反馈本帧的ACK/NACK用于计算BLER1和外环参数ΔMCS1。

应用示例二

设某一时刻ΔMCS1＝0，ΔMCS2＝-2，ΔMCS3＝0，ΔMCS4＝-1，C_R1R2＝20，滑窗长度M为5，窗内的5个值分别为{2.4621，2.4621，2.9470，3.3106，3.5530}。基站上一帧向UE发送数据使用的RI＝1，而UE最近一次上报的RI＝2，上报的CQI＝3。

根据上一帧RI的使用情况以及RI的最近一次上报情况，进入切换算法流程C，流程C分为以下几步：

步骤C1：C_R1R2＝C_R1R2+1＝21；

步骤C2：CQI＝3对应的频谱效率为0.3770，根据频谱效率最接近的原则MCS_{init_SM}为3，进一步求得

MCS_SM＝max(min((3+(-2))，28)，0)＝1

MCS1对应的频谱效率为0.2424，乘2后的结果为0.4848，即：T_R2_tmp1为0.4848

步骤C3：采用滑窗的方式计算T_R2。

T_R2等于{2.4621，2.9470，3.3106，3.5530，0.4848}的均值为2.5515。

对比条件，满足条件2，故继续执行C4、C5和C6。

步骤C4：基站本帧使用RI等于2，使用MCS_SM＝1发送数据。

步骤C6：UE反馈本帧的ACK/NACK信息用于计算BLER2并获取外环参数ΔMCS2。

以上仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的各模块/单元可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。本发明不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

Claims

1.一种自适应切换方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

当所述终端最近一次上报的RI与前一帧基站发送数据使用的RI一致；或者，所述终端最近一次上报的RI与前一帧基站发送数据使用的RI不一致，但估算出的该频谱效率等于或低于前一帧基站使用的RI对应的发送方式的频谱效率时，基站本帧仍采用前一帧使用的RI发送数据。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

当外环调整参数ΔMCS的值小于0时，则判定所述估算出的频谱效率高于前一帧基站使用的RI对应的发送方式的频谱效率。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述终端最近一次上报的RI和前一帧基站发送数据使用的RI的不同取值情况，分别统计误块率BLER并获取所述ΔMCS的值。

5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，

统计当所述终端最近一次上报的RI等于2而前一帧基站发送数据使用的RI等于1的次数，当统计的次数超过预定阈值且所述终端最近一次上报的RI对应的发送方式的频谱效率大于分集方式可使用的最大MCS对应的频谱效率时，则基站本帧采用所述终端最近一次上报的RI发送数据。

6.一种自适应切换系统，其特征在于，应用于长期演进系统(LTE)下行传输模式3，所述系统包括基站中的秩指示符比较单元和切换决策单元，其中：

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述秩指示符比较单元还用于，若判断出所述终端最近一次上报的RI与前一帧基站发送数据使用的RI一致，则将一致的结果通知所述切换决策单元；

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述切换决策单元还用于，收到所述不一致的结果后，若所述估算出的频谱效率等于或低于前一帧基站使用的RI对应的发送方式的频谱效率，则决定基站本帧仍采用前一帧使用的RI发送数据。

9.如权利要求6、7或8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括外环调整参数获取单元，

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，

所述切换决策单元还用于，统计当所述终端最近一次上报的RI等于2而前一帧基站发送数据使用的RI等于1的次数，当统计的次数超过预定阈值且所述终端最近一次上报的RI对应的发送方式的频谱效率大于分集方式可使用的最大MCS对应的频谱效率时，则决定基站本帧采用所述终端最近一次上报的RI发送数据。