一种自适应秩选择方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102843210 A (43)申请公布日 2012.12.26 C N 1 0 2 8 4 3 2 1 0 A *CN102843210A* (21)申请号 201110175614.X (22)申请日 2011.06.24 H04L 1/00(2006.01) H04L 1/06(2006.01) (71)申请人普天信息技术研究院有限公司 地址 100080 北京市海淀区海淀北二街6号 (72)发明人金明 吕伯轩 (74)专利代理机构北京德琦知识产权代理有限 公司 11018 代理人牛峥 王丽琴 (54) 发明名称 一种自适应秩选择方法 (57) 摘要 本发明提供。

2、了一种自适应秩选择方法，包括 如下步骤：A、获得当前帧的瞬时秩信息；B、判断 当前帧的瞬时秩信息与当前帧实际的秩信息是否 相同，若是，保持秩变化累加器的计数值不变，否 则，将秩变化累加器的计数值累加1；C、判断是否 已累积一个反馈周期的瞬时秩信息，若是，执行步 骤D，否则返回步骤A；D、计算秩变化累加器的计 数值与反馈周期的帧数的比值，判断该比值是否 大于预先设定的第一门限值，若是，在下一个传输 周期中将秩信息更新，否则在下一个传输周期中 秩信息保持不变。本发明方案可以精确选择合适 的秩。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书8页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (1。

3、2)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 3 页 1/1页 2 1.一种自适应秩选择方法，其特征在于，包括如下步骤： A、获得当前帧的瞬时秩信息； B、判断当前帧的瞬时秩信息与当前帧实际的秩信息是否相同，若是，保持秩变化累加 器的计数值不变，否则，将秩变化累加器的计数值累加1； C、判断是否已累积一个反馈周期的瞬时秩信息，若是，执行步骤D，否则返回步骤A； D、计算秩变化累加器的计数值与反馈周期的帧数的比值，判断该比值是否大于预先设 定的第一门限值，若是，在下一个传输周期中将秩信息更新，否则在下一个传输周期中秩信 息保持不变。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第。

4、一门限值为60。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A进一步包括： A1、估计当前信道的信噪比，根据信噪比分别计算当前信道的秩为1仙农容量以及当 前信道的秩为2仙农容量； A2、计算当前信道的秩为2仙农容量与当前信道的秩为1仙农容量的差值相对于当前 信道的秩为1仙农容量的百分比； A3、判断所述百分比值是否大于预先设定的第二门限值，若是，判定瞬时秩信息为2，否 则判定瞬时秩信息为1。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二门限值为20。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B所述判断结果为是，执行如下步 骤： 判断是否秩为2且双流可传输数据小于alpha倍。

5、单流可传输数据，若是，将秩变化累加 器的计数值累加1，否则，保持秩变化累加器的计数值不变。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述alpha取值为1.05。 7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，步骤D所述将秩信息更新为秩 由1变为2，秩信息更新之后进一步包括： 两个流中较好数据流的CQI等级下调3，设为CQI1，AMC外环调整因子定为原来的m倍； 在较好数据流CQI等级基础上，根据公式CQI2CQI1-SNR/2调整另一个流的CQI 等级CQI2，SNR为这两个流的信噪比的差值。 8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述m取值为1。 9.根据权利要求1至6任一项所。

6、述的方法，其特征在于，步骤D所述将秩信息更新为秩 由2变为1，秩信息更新之后进一步包括： 单流CQI等级在双流传输时最大CQI等级基础上上调2，同时AMC外环调整因子定为原 来的n倍。 10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述n取值为1.2。 权 利 要 求 书CN 102843210 A 1/8页 3 一种自适应秩选择方法 技术领域 0001 本发明涉及无线通信系统，尤其涉及一种自适应秩选择方法。 背景技术 0002 秩，在通信系统中一般用于描述系统传输的数据流数。在LTE系统中，目前R9版 本协议支持8种传输模式，即传输模式1(TM1，Transmission Mode1)至传输模。

7、式8(TM8)。 其中，TM5属于多用户，暂不考虑；TM1、TM2、TM6、TM7只支持单流数据传输，TM3、TM4、TM8既 支持单流数据传输，又支持双流数据传输。TM3可以支持双流的循环延迟分集(CDD，Cyclic DelayDiversity)传输，也可以支持单流的空频分组编码(SFBC，space-frequencyblock codes)传输；TM4属于闭环空间复用模式，可以支持单流和双流传输。TM8同样既可以支持 单流也支持双流传输，对于时分双工(TDD)LTE系统来说，秩指示(RI，Rank Information) 上报是可配的，不是必须的。 0003 对于TM3来说，SFB。

8、C模式采用发送分集的方式可以提高信号接收性能，尤其在低 信噪比时，相对于用于大时延系统的CDD模式，SFBC模式的系统性能更好。对于TM4来说， TM4双流传输在较差的信道环境下(如存在流间干扰等情况)，由于每个流的功率减小，同 时预编码也无法做到完全的正交性，所以其性能可能不如单流传输的性能好；但在好的信 道环境下，由于传输数据流数的增加，可以比单流传输达到更高的系统容量。由于信道环境 是变化的，那么如何根据当前的信道环境，确定一个合理的传输流数也成为LTE系统需要 解决的重要问题。 0004 自适应秩选择方法用来研究如何根据当前的信道状态确定合理的传输秩，即数据 流数；同时，考虑与之相关的。

9、参数(调制编码方式(MCS)等)调整，来保证系统整体吞吐量 最大化及系统稳定性。目前LTE系统中，一般自适应秩选择方法用于TM3、TM4中。用于TM3 来进行发送SFBC和CDD模式的切换，用于TM4时进行空分复用单双流的切换。 0005 现有的自适应秩选择方法主要是基于容量最大化的自适应秩选择方法，基本做法 是：通过判断当前信道条件下的信道状态，得到秩为1或2传输的信道容量；比较所述信道 容量的大小，根据比较结果决定下次传输使用的秩。该方法尽可能的体现了容量最大化准 则。然而根据协议，基于物理上行控制信道(PUCCH)的RI的反馈上报是周期性的，单纯考 虑单一帧的信道信息，无法体现一段时间(。

10、如一个周期内)的信道状态，进行秩选择也就无 法达到合理的精度。 发明内容 0006 本发明提供了一种自适应秩选择方法，可以精确选择合适的秩。 0007 本发明实施例提出的一种自适应秩选择方法包括如下步骤： 0008 A、获得当前帧的瞬时秩信息； 0009 B、判断当前帧的瞬时秩信息与当前帧实际的秩信息是否相同，若是，保持秩变化 累加器的计数值不变，否则，将秩变化累加器的计数值累加1； 说 明 书CN 102843210 A 2/8页 4 0010 C、判断是否已累积一个反馈周期的瞬时秩信息，若是，执行步骤D，否则返回步骤 A； 0011 D、计算秩变化累加器的计数值与反馈周期的帧数的比值，判断。

11、该比值是否大于预 先设定的第一门限值，若是，在下一个传输周期中将秩信息更新，否则在下一个传输周期中 秩信息保持不变。 0012 较佳地，所述第一门限值为60。 0013 较佳地，所述步骤A进一步包括： 0014 A1、估计当前信道的信噪比，根据信噪比分别计算当前信道的秩为1仙农容量以 及当前信道的秩为2仙农容量； 0015 A2、计算当前信道的秩为2仙农容量与当前信道的秩为1仙农容量的差值相对于 当前信道的秩为1仙农容量的百分比； 0016 A3、判断所述百分比值是否大于预先设定的第二门限值，若是，判定瞬时秩信息为 2，否则判定瞬时秩信息为1。 0017 较佳地，所述第二门限值为20。 001。

12、8 较佳地，步骤B所述判断结果为是，执行如下步骤： 0019 判断是否秩为2且双流可传输数据小于alpha倍单流可传输数据，若是，将秩变化 累加器的计数值累加1，否则，保持秩变化累加器的计数值不变。 0020 较佳地，所述alpha取值为1.05。 0021 较佳地，步骤D所述将秩信息更新为秩由1变为2，秩信息更新之后进一步包括： 0022 两个流中较好数据流的CQI等级下调3，设为CQI1，AMC外环调整因子定为原来的 m倍； 0023 在较好数据流CQI等级基础上，根据公式CQI2CQI1-SNR/2调整另一个流的 CQI等级CQI2，SNR为这两个流的信噪比的差值。 0024 较佳地，所。

13、述m取值为1。 0025 较佳地，步骤D所述将秩信息更新为秩由2变为1，秩信息更新之后进一步包括： 0026 单流CQI等级在双流传输时最大CQI等级基础上上调2，同时AMC外环调整因子定 为原来的n倍。 0027 较佳地，所述n取值为1.2。 0028 从以上技术方案可以看出，该方案充分考虑秩反馈周期性特点，增加秩信息变化 累加器，通过限定累加器触发条件并统计一个周期内秩信息变化，最后基于统计权重的判 断准则，确定下个周期的反馈秩信息。其技术效果为在进行下一周期秩反馈的过程中，考虑 了本周期内所有下行子帧的信道状态，并通过一定的准则确定下次传输秩信息是否改变， 秩选择算法精度高，更能体现一个。

14、反馈周期内信道状态。 0029 本发明的较佳实施例给出的方案中，在计算当前瞬时秩信息的过程中，引入干扰 影响因子，将多流传输可能存在的流间干扰包含在多流传输仙农容量统计中，通过增加瞬 时秩信息判决门限，进行瞬时秩信息判断。其技术效果为考虑了双流传输可能存在的干扰 等因素的影响，避免每子帧确定的初始秩信息不准，跳动频繁。 0030 本发明的较佳实施例方案还根据反馈秩信息相对上个周期传输秩信息变化，动态 调整下个传输周期每个数据流的初始状态：调制方式，编码速率，外环调节因子等，使其尽 说 明 书CN 102843210 A 3/8页 5 可能逼近当前秩信息特性。其技术效果为：同时考虑了自适应秩选择。

15、算法涉及的其它参数 调整，比如秩由1变为2时，新增数据流的初始状态如何确定，且原始数据流由于增加了一 个数据流，每个数据流功率减半并且会相互干扰，其之前的状态信息也应该做相应的调整。 同理，当秩由2变为1时，由于减少了一个数据流，那么剩余数据流将功率增加并且不再受 到其干扰，接下来的传输状态也应该及时的调整，避免通过AMC选择进行慢调节，一方面可 以缩短数据流传输稳定时间，另一方面，也能相应的提高系统数据传输的稳定性及其吞吐 量。 附图说明 0031 图1为本发明实施例提出的自适应秩选择方法的基本流程示意图； 0032 图2为本发明实施例提出的一种获得瞬时秩的流程示意图； 0033 图3为仅应。

16、用改进一的方案与现有技术的仿真实验的结果对比示意图； 0034 图4为仅应用改进二的方案与现有技术的仿真实验的结果对比示意图； 0035 图5为仅应用改进三的方案与现有技术的仿真实验的结果对比示意图； 0036 图6为应用改进一、改进二与改进三的技术方案与现有技术的仿真实验的结果对 比示意图。 具体实施方式 0037 本发明提出的自适应秩选择方法相对于现有技术的改进主要包括三个方面： 0038 改进一、在计算当前瞬时秩信息的过程中引入干扰影响因子，将多流传输可能存 在的流间干扰包含在多流传输仙农容量统计中，通过增加瞬时秩信息判决门限，进行瞬时 秩信息判断。 0039 改进二、将单纯考虑单一帧的。

17、的秩信息改为统计一个周期内秩信息变化，基于统 计结果确定下个周期的反馈秩信息。 0040 改进三、根据反馈秩信息相对上个周期传输秩信息变化，动态调整下个传输周期 每个数据流的初始状态：调制方式，编码速率，外环调节因子等，使其尽可能逼近当前秩信 息特性。 0041 为使本发明技术方案的特点及技术效果更加清楚，以下通过具体实施例对本发明 进行详细说明。 0042 本发明实施例提出的自适应秩选择方法的基本流程如图1所示，包括如下步骤： 0043 步骤101：获得当前帧的瞬时秩信息。 0044 瞬时秩是指根据信道容量最大化原则，通过判断当前帧的秩的各个可能取值对应 的信道容量推算出来的。获得瞬时秩的具。

18、体方法有很多，图2示出了其中一种方式，包括如 下步骤： 0045 步骤201：终端根据信道估计，获得当前等效信道状态信息。 0046 以下举例说明如何进行信噪比(SNR)的估计。 0047 s 为信号功率，M为信道的秩 0048 其中HUV H ，diag( 1 ， 2 . n )是对角矩阵所以当秩为1时，可得： 说 明 书CN 102843210 A 4/8页 6 0049 当秩为2时，分别得到这两个流的信噪比： 0050 步骤202：根据所述等效信道状态信息，分别计算当前信道的秩为1以及秩为2的 仙农容量。 0051 仙农容量公式为： 0052 CB*log2(1+SNR) 0053 其中。

19、，C为信道的仙农容量，B为信道带宽。 0054 通过仙农容量公式可以分别计算秩为1和2时的系统容量C1和C2。 0055 步骤203：引入干扰影响因子，判断当前合适的瞬时秩信息。 0056 由于双流传输存在一定的流间干扰，所以进行相关秩选择时，引入干扰影响因子 作为瞬时秩信息的一个判决门限，如果得到的双流容量小于、等于或略大于单流容量，那么 判决当前帧的秩信息仍为1；当双流容量与单流容量的差值相对于单流仙农容量的百分比 (即(双流容量-单流容量)/单流容量100)大于门限值A时，才判定瞬时秩信息为 2，否则判定瞬时秩信息为1。本发明实施例中，该门限值A设为20。在实际应用中，也可 以根据实际情。

20、况将该门限值A设置为其他值。 0057 考虑到双流传输两个码字无法做到完全正交性以及接收端算法的不完善，根据上 述准则，只有(C2-C1)/C120，才判断当前帧的瞬时秩信息为2，否则瞬时秩信息为1。 0058 步骤102：判断当前帧的瞬时秩信息与当前帧实际的秩信息是否相同，若是，执行 步骤103；否则转至步骤104。 0059 步骤103：判断是否秩为2且双流可传输数据小于alpha倍单流可传输数据，若 是，则执行步骤104，否则执行步骤105。 0060 其中，双流可传输数据通过当前CQI等级对应的调制方式和码率确定，例如CQI8 对应16QAM(每个符号4bit)，0.4785码率，即每。

21、个流一个符号有效传输数据为4*0.4785 1.914；双流可传输数据为2*1.9143.828。同理，单流可传输比特根据双流最好一流的 CQI等级和CQI调整门限threshold2确定(单流CQImax(CQI1，CQI2)+threshold2)，本 实施例中，alpha和threshold2分别取值为1.05及3。 0061 步骤104：将秩变化累加器的计数值累加1。所述秩变化累加器为一个初值为0的 计数器，其计数值表明有多少个帧的秩需要进行调整。 0062 根据以上步骤可以看出，有两种情况下需要累加秩变化累加器的计数值：第一种 情况是当前帧的瞬时秩信息与当前帧实际的秩信息不同；第二种。

22、情况是当前帧的瞬时秩信 息与当前帧实际的秩信息相同且秩为2，但双流可传输数据不大于alpha倍单流可传输数 据。 0063 步骤105：判断是否已累积一个反馈周期的瞬时秩信息，若是，执行步骤106，否 则，返回步骤101。 0064 步骤106：统计一个反馈周期内秩信息变化数与秩信息统计数的比值，判断该比 值是否大于预先设定的门限值C，若是，执行步骤107下一个传输周期中将秩信息更新，即 原来秩为1则变为2，原来秩为2则变为1；否则，执行步骤108，在下一个传输周期中秩保 说 明 书CN 102843210 A 5/8页 7 持不变。较佳地，所述门限值C取为60。在实际应用中，也可以根据实际情。

23、况将门限值C 设置为其他值。所述传输周期可以等于反馈周期，也可以大于反馈周期。 0065 所述秩信息变化数即为当前的秩变化累加器的计数值；秩信息统计数即为一个累 积周期中的秩信息的数目，等于一个累积周期中的有效下行子帧数目。步骤206执行完毕 后，将秩变化累加器的计数值归零。 0066 秩的改变对其它通信指标也存在一定的影响，比如调制方式，编码速率，以及相关 的自适应调制编码方法等。以单流向双流切换为例，单流传输由于该流使用全部的功率资 源，无流间干扰，其支持的调制方式，编码速率也较高；然而双流传输时，两个流分享功率资 源，所以进行数据传输实际支持的调制编码方式有所下降。现有技术中未考虑到自适。

24、应秩 选择方法的改变对其他通信指标的影响。例如，切换到双流时两个流都使用单流传输时较 高的调制编码方式，虽然通过后续自适应调制编码(AMC)选择方法最终可以收敛于一个相 对稳定值，但每次秩更改后的初始传输，会受到信道质量指示(CQI)不准等因素的影响导 致一个传输周期内性能下降，尤其在信道复杂，秩切换频繁的情况下，该影响尤甚。 0067 基于上述因素，本发明实施例方案在步骤107之后，还可以进一步包括如下步骤： 0068 步骤109：根据秩信息变化情况，调整下个传输周期的其它初始状态信息，如MCS 等。 0069 步骤109的目的是根据最新反馈秩信息，动态调整其它相关参数使其尽可能逼近 当前秩。

25、特征，保证系统尽快稳定，提高系统性能。 0070 当数据流数发生变化，如从1变为2，或由2变为1，原来使用的调制编码方式不再 适用于新的传输条件，确定合理的调制编码方式不仅可以尽可能的提高系统性能，同时能 够增强系统数据传输的稳定性，对于节约系统开销也有很大帮助，尤其在信道条件复杂，秩 信息变化频繁的情况下，该优势应该体现的会更明显。 0071 通过对基于MI-ESM的自适应调制编码算法分析，每个CQI等级间变化对应的相关 SNR的变化约为2dB，单流变为双流时，每个流功率认为减半，那么会有约3dB左右的功率损 失；同时对固定秩为1和2时MCS变化的统计变化情况分析，进行双流传输时，综合考虑干。

26、 扰等的影响，对每个数据流初始传输状态进行调节。具体如下： 0072 如果秩由1变为2，进行如下调整： 0073 步骤一：两个流中较好数据流的CQI等级下调3，设为CQI1，自适应调制与编码 (AMC，Adaptive Modulation and Coding)外环调整因子定为原来的m倍，来避免CQI等级 下调不当对系统吞吐量的影响。 0074 步骤二：根据两个流的差异(通过两个流的SNR的差值SNR反映)，在较好数据 流CQI等级基础上，按照CQI等级变化进行相应CQI2调整；即CQI2CQI1-SNR/2。 0075 如果秩由2变为1，进行如下调整： 0076 单流CQI等级在双流传输时。

27、最大CQI等级基础上上调2(相当于考虑了约4dB的 SNR变化)，同时AMC外环调整因子定为原来的n倍，来避免CQI等级上调不当对系统吞吐 量的影响。 0077 注意，CQI经过调整后，最低为1，最高位15。 0078 目前实施例的仿真中，取m1；n1.2。 0079 本方案各门限各参数是基于目前的仿真条件和算法给出的经验值，如果算法或其 说 明 书CN 102843210 A 6/8页 8 它条件发生改变，相关的门限值也应该做相应的调整。 0080 可以看出，本发明技术方案相对于现有技术的改进主要包括三个方面，这三个方 面分别可以达到如下有益效果： 0081 1、在利用仙农容量计算当前瞬时秩。

28、信息的过程中，引入干扰影响因子，将多流传 输可能存在的流间干扰包含在多流传输仙农容量统计中，通过增加瞬时秩信息判决门限， 进行瞬时秩信息判断。其技术效果为考虑了双流传输可能存在的干扰等因素的影响，避免 每子帧确定的初始秩信息不准，跳动频繁； 0082 2、充分考虑秩反馈周期性特点，增加秩信息变化累加器，通过限定累加器触发条 件并统计一个周期内秩信息变化，最后基于统计权重的判断准则，确定下个周期的反馈秩 信息。其技术效果为在进行下一周期秩反馈的过程中，考虑了本周期内所有下行子帧的信 道状态，并通过一定的准则确定下次传输秩信息是否改变，秩选择算法精度高，更能体现一 个反馈周期内信道状态； 0083。

29、 3、根据反馈秩信息相对上个周期传输秩信息变化，动态调整下个传输周期每个数 据流的初始状态：调制方式，编码速率，外环调节因子等，使其尽可能逼近当前秩信息特性。 其技术效果为：同时考虑了自适应秩选择算法涉及的其它参数调整，比如秩由1变为2时， 新增数据流的初始状态如何确定(调制方式，编码速率，进行MCS选择的外环调节因子等)， 且原始数据流由于增加了一个数据流，必然会对其产生干扰，其之前的状态信息也应该做 相应的调整。同理，当秩由2变为1时，由于减少了一个数据流，那么剩余数据流将不再受到 其干扰，接下来的传输状态也应该及时的调整，避免通过AMC选择进行慢调节，一方面可以 缩短数据流传输稳定时间，。

30、另一方面，也能相应的提高系统数据传输的稳定性及其吞吐量。 0084 以下通过仿真实验的结果证明上述有益效果。基本仿真参数和信道参数分别如表 1和表2所示： 0085 参数名称 取值 DL_Nt 8 DL_Nr 2 载波频率 2.6GHz 系统带宽 20MHz CP类型 正常CP UL/DL配置(UL_DL_Config) 1 特殊子帧配置 7 CFI 3 说 明 书CN 102843210 A 7/8页 9 用户占用资源块数 8RB ChanEstiType_Cell (MMSE) ChanEstiType_UE (LS) ChanMeasureType (non-ideal) SRS信道估计。

31、 LSPP 均衡算法 MMSE 编码方式 Turbo UE移动速度 3km/h 0086 表1 0087 参数名称 取值 ChanModel SCME DisOfMsAntennas 0.65 DisOfBsAntennas 0.65 ChannelScenario UMa ScmOptions polarized FixedAnglesUsed yes FixedPdpUsed yes BsUrbanMacroAS eight ChannelContinuity 0 LowerSampling 1 0088 表2 0089 在信道基本保持稳定，变化非常缓慢的环境，由于RI信息长期处于一个稳定。

32、状 态，采用本发明方案对系统性能提升效果不是很明显。但在信道变化较快的场景下，由于RI 变换较为频繁，该算法涉及到干扰因子、周期状态统计以及MCS相关调整模块的影响会体 说 明 书CN 102843210 A 8/8页 10 现的较为明显。下面以此为例给出几个仿真结果(method0表示现有技术，methodl表示本 发明实施例)，其中图3-5分别给出了单独应用本发明技术方案中一个方面的改进方案相 对现有技术的增益，图6给出了这三个方面同时应用后相对现有技术的增益。 0090 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。 说 明 书CN 102843210 A 10 1/3页 11 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102843210 A 11 2/3页 12 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102843210 A 12 3/3页 13 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102843210 A 13 。