RU2395909C2 - Method and module of transfer for adaptive coding, modulation and transfer of information words in system of wireless communication - Google Patents
Method and module of transfer for adaptive coding, modulation and transfer of information words in system of wireless communication Download PDFInfo
- Publication number
- RU2395909C2 RU2395909C2 RU2008122352/09A RU2008122352A RU2395909C2 RU 2395909 C2 RU2395909 C2 RU 2395909C2 RU 2008122352/09 A RU2008122352/09 A RU 2008122352/09A RU 2008122352 A RU2008122352 A RU 2008122352A RU 2395909 C2 RU2395909 C2 RU 2395909C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- quality
- subchannel
- channel
- information word
- subchannels
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Detection And Prevention Of Errors In Transmission (AREA)
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к способам и модулям передачи для кодирования, модуляции и передачи информационных слов в системе беспроводной связи и, более конкретно, относится к кодированию, модуляции и передаче информационных слов в приемник по каналу так, чтобы достигалась высокая пропускная способность канала связи. The present invention relates to transmission methods and modules for encoding, modulating, and transmitting information words in a wireless communication system, and more particularly, relates to encoding, modulating, and transmitting information words to a receiver over a channel so that high throughput of the communication channel is achieved.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
Данные, которые должны передаваться из передатчика в приемник в системе связи, в основном кодируются и модулируются перед тем, как передаваться по линии связи между передатчиком и приемником. The data to be transmitted from the transmitter to the receiver in the communication system is basically encoded and modulated before being transmitted over the communication line between the transmitter and the receiver.
В системах беспроводной связи линия связи между передатчиком и приемником представляет собой беспроводную линию связи. Далее в настоящем документе эта линия связи называется каналом. Для передачи данных канал использует некоторый интервал частот. Канал может делиться на подканалы, причем для передачи данных каждый подканал использует некоторую долю интервала частот. Данные кодируются и модулируются перед тем, как передаваться по каналу. В системах связи, в основном, используется одна схема модуляции и кодирования для кодирования и модуляции всех данных, которые должны передаваться по линии связи от передатчика к приемнику в пределах некоторого периода времени, называемого, например, интервал времени прохождения сигнала (TTI), или временной кадр.In wireless communication systems, the communication line between the transmitter and receiver is a wireless communication line. Hereinafter, this link is called a channel. The channel uses a certain frequency range for data transmission. A channel can be divided into subchannels, with each subchannel using a certain fraction of the frequency interval to transmit data. Data is encoded and modulated before being transmitted over the channel. In communication systems, basically, one modulation and coding scheme is used to encode and modulate all the data that must be transmitted over the communication line from the transmitter to the receiver within a certain time period, called, for example, the signal transit time interval (TTI), or time frame.
В системах беспроводной связи, таких как GSM (глобальная система мобильной связи), W-CDMA (широкополосная система множественного доступа с кодовым разделением каналов), CDMA2000 (система множественного доступа с кодовым разделением каналов 2000), WiMAX и т.д., качество канала по интервалу частот может варьироваться гораздо больше, чем качество линии связи в фиксированных системах связи. В результате закодированное информационное слово будет обычно передаваться по подканалам, имеющим различное качество. Качество канала может оцениваться посредством измерения отношения сигнала к помехам и к шуму (SINR) по интервалу частот. Для широкополосных беспроводных систем канал охватывает широкий частотный диапазон, то есть интервал частот является широким. Следовательно, вариация качества канала по всему интервалу частот внутри TTI интервала обычно бывает выше, чем в узкополосных системах. In wireless communication systems such as GSM (Global System for Mobile Communications), W-CDMA (Code Division Multiple Access Broadband), CDMA2000 (2000 Code Division Multiple Access), WiMAX, etc., channel quality over the frequency interval can vary much more than the quality of the communication line in fixed communication systems. As a result, the encoded information word will usually be transmitted over subchannels having different qualities. Channel quality can be estimated by measuring the signal-to-noise and noise (SINR) ratio over a frequency span. For broadband wireless systems, the channel spans a wide frequency range, i.e. the frequency span is wide. Therefore, the variation in channel quality over the entire frequency interval within the TTI interval is usually higher than in narrow-band systems.
По этой причине широко используется адаптация канала, в результате чего схема модуляции и кодирования динамически выбирается для канала в соответствии с состоянием канала, например качеством канала. Указанная процедура осуществляется, например, в технологиях высокоскоростного спутникового пакетного доступа (HSDPA) или множественного доступа с кодовым разделением каналов только для эволюционных данных (CDMA EV-DO). Технология CDMA EV-DO является 1-ым шагом CDMA2000 эволюции с некоторыми каналами только для служебных данных. В существующих системах беспроводной связи адаптация каналов традиционно рассчитывается так, что на один TTI интервал или временной кадр для канала используется один режим модуляции и одна частота кода. То есть, чтобы кодировать и модулировать данные на все подканалы, используемые для передачи на один TTI интервал, используется один и тот же режим модуляции и одна и та же частота кода.For this reason, channel adaptation is widely used, as a result of which the modulation and coding scheme is dynamically selected for the channel in accordance with the state of the channel, for example, channel quality. This procedure is carried out, for example, in technologies of high-speed satellite packet access (HSDPA) or code-division multiple access only for evolutionary data (CDMA EV-DO). CDMA EV-DO technology is the first step in the evolution of CDMA2000 with some overhead channels only. In existing wireless communication systems, channel adaptation is traditionally calculated such that one modulation mode and one code frequency are used per channel TTI interval or time frame. That is, to encode and modulate data on all subchannels used for transmission on one TTI interval, the same modulation mode and the same code frequency are used.
При передаче данных по каналу важно достигать высокой пропускной способности по каналу для некоторого уровня передачи мощности.When transmitting data over a channel, it is important to achieve high channel throughput for some level of power transmission.
Имитационное моделирование, выполненное авторами, показывает, что имеются собственные потери пропускной способности для канала, испытывающего высокую вариацию качества канала. Согласно результатам имитационного моделирования, если канал испытывает высокую вариацию качества канала, то есть необходимость более низкой однородной частоты кода, чем если канал испытывает низкую вариацию качества канала. Или если, по-другому, чем больше вариация качества, тем более высокая мощность передачи нужна для достижения такой же заданной частоты блоков с ошибками (BLER). Указанные результаты имитационного моделирования показаны на диаграмме фиг.1. В имитационном моделировании, каждый подканал одного канала может принимать либо первое, либо второе состояние отношения сигнал/шум (SNR). Иллюстративные цифры даны в виде SNR отношения, поскольку они представляют собой результаты имитационного моделирования линии связи или результаты имитационного моделирования одной сотовой зоны, где SNR отношение равно SINR. Кривые на диаграмме показывают требуемое усредненное SNR отношение и соответствующую частоту кода для достижения некоторой BLER частоты. Каждая кривая соответствует некоторому смещению в дБ между двумя состояниями SNR отношения. Как можно видеть на фиг.1, для некоторого усредненного SNR отношения необходима более низкая частота кодирования для достижения такой же BLER частоты, когда два SNR состояния широко разнесены по сравнению с тем, когда они более близки друг к другу. Например, когда два состояния имеют одинаковый уровень, то есть смещение 0 дБ (кривая 0 дБ), частота кодирования должна быть 0,9 для усредненного уровня SNR отношения 8 дБ, но когда два состояния смещены на 30 дБ (см. кривые 30 дБ, то есть кривая самая дальняя на диаграмме), но по прежнему используется усредненный уровень SNR отношения 8 дБ, то частота кодирования должна быть 0,43. Наоборот, когда два состояния смещены на 0 дБ и используется частота кодирования 0,43, то для достижения такой же BLER частоты должен использоваться усредненный уровень SNR отношения 8 дБ, сравнимый с усредненным уровнем SNR отношения 8 дБ для случая смещения на 30 дБ и с такой же частотой кодирования 0,43.The simulation performed by the authors shows that there are intrinsic losses in throughput for a channel experiencing a high variation in channel quality. According to the results of simulation, if a channel experiences a high variation in channel quality, then there is a need for a lower uniform code frequency than if a channel experiences a low variation in channel quality. Or if, in a different way, the greater the quality variation, the higher the transmit power is needed to achieve the same given block frequency with errors (BLER). The indicated simulation results are shown in the diagram of FIG. 1. In simulation, each subchannel of one channel can receive either the first or the second signal-to-noise ratio (SNR) state. Illustrative figures are given in the form of SNR ratios, because they are the results of a simulation of a communication line or the simulation results of a single cell area, where the SNR ratio is SINR. The curves in the diagram show the required average SNR ratio and the corresponding code frequency to achieve some BLER frequency. Each curve corresponds to a certain offset in dB between two states of the SNR relationship. As can be seen in FIG. 1, for some averaged SNR ratio, a lower coding rate is needed to achieve the same BLER frequency when the two SNR states are widely spaced compared to when they are closer to each other. For example, when two states have the same level, that is, a 0 dB offset (0 dB curve), the coding frequency should be 0.9 for the average SNR of the 8 dB ratio, but when the two states are offset by 30 dB (see 30 dB curves, that is, the curve is the farthest in the diagram), but the average SNR level of 8 dB is still used, then the coding frequency should be 0.43. Conversely, when two states are offset by 0 dB and a coding rate of 0.43 is used, then to achieve the same BLER frequency, the average SNR of the 8 dB ratio should be used, comparable to the average SNR of the 8 dB ratio for the case of a 30 dB offset the same coding rate of 0.43.
Чтобы далее дать некоторые понятия влияния вариации качества канала на пропускную способность канала, на четырех диаграммах фиг.2 приводятся дополнительные результаты имитационного моделирования. Диаграммы фиг.2 показывают нормализованные пропускные способности различных состояний качества канала. На фиг.2 предполагается, что SNR отношение имеет логарифмически нормальное распределение. На верхней левой диаграмме среднеквадратическое отклонение для SNR отношения по каналу составляет 5 дБ, на верхней правой диаграмме оно составляет 10 дБ, на нижней левой диаграмме - 15 Дб, и на нижней правой диаграмме оно составляет 20 дБ. Сплошная линия на каждой диаграмме показывает пропускную способность для совершенной адаптации линии связи, то есть каждому подканалу присваивается индивидуальная схема модуляции и кодирования (MCS), основываясь на ее уровне (или состоянии) SNR отношения. Прерывистая линия на каждой диаграмме показывает пропускную способность для выбора по одной MCS схеме на кадр, то есть когда выбирается одна схема модуляции и кодирования для всех подканалов независимо от уровня SNR отношения. В результатах, полученных имитационным моделированием, для одной MCS схемы и для совершенной адаптации линии связи использовался один и тот же размер кодового блока, так что могут сравниваться способы одной MCS схемы и совершенной адаптации линии связи, независимо от размера блока. Также, не учитывались возможные различия размеров необходимой служебной информации. На фиг.2 была выбрана модуляция из схем модуляции BPSK (двоичная фазовая манипуляция), QPSK (квадратурная фазовая манипуляция), 16QAM (шестнадцатеричная квадратурная амплитудная модуляция), 64QAM (шестидесятеричная квадратурная амплитудная модуляция) как для случая одной схемы, так и для случая совершенной адаптации линии связи. Поскольку для передачи сообщения в приемник того, какая схема модуляции использовалась, нужно было использовать по два бита на один OFDM символ, то нормализованная пропускная способность канала с несколькими состояниями увеличивается от 0 до максимум 6 битов/символ с увеличением математического ожидания SNR отношения в дБ. To further give some concepts of the effect of channel quality variation on channel capacity, the additional results of simulation are given in the four diagrams of Fig. 2. The diagrams of FIG. 2 show the normalized throughputs of various channel quality conditions. 2, it is assumed that the SNR relation has a log-normal distribution. In the upper left diagram, the standard deviation for the channel SNR is 5 dB, in the upper right diagram it is 10 dB, in the lower left diagram 15 dB, and in the lower right diagram it is 20 dB. The solid line in each diagram shows the throughput for perfect adaptation of the communication line, that is, each subchannel is assigned an individual modulation and coding scheme (MCS) based on its SNR ratio level (or state). The dashed line in each diagram shows the throughput for selecting one MCS scheme per frame, that is, when one modulation and coding scheme is selected for all subchannels regardless of the SNR ratio level. In the results obtained by simulation, for the same MCS circuit and for perfect adaptation of the communication line, the same code block size was used, so that the methods of one MCS circuit and perfect adaptation of the communication line can be compared, regardless of the block size. Also, the possible differences in the sizes of the necessary service information were not taken into account. In figure 2, the modulation was selected from the modulation schemes BPSK (binary phase shift keying), QPSK (quadrature phase shift keying), 16QAM (hexadecimal quadrature amplitude modulation), 64QAM (six-decimal quadrature amplitude shift modulation) for both the case of one circuit and the case of perfect adaptation of the communication line. Since it was necessary to use two bits per OFDM symbol to transmit a message to the receiver, the normalized channel capacity with several states increases from 0 to a maximum of 6 bits / symbol with an increase in the mathematical expectation of the SNR ratio in dB.
Фиг.2 показывает, что когда используется предположение об одинаковом размере блока и одинаковой величине служебной информации, имеется разница в пропускной способности между случаем, когда для всего канала используется одна и та же MCS схема, и случаем, когда для каждого подканала выбирается индивидуальная MCS схема. Фиг.2 также показывает, что разница увеличивается с увеличением вариации канала. То есть, результаты имитационного моделирования показали, что имеется явная возможность для улучшения адаптации линии связи, когда канал значительно варьируется во время одного TTI интервала/кадра. Можно отметить, что разница качества функционирования, показанная на фиг.2, имеет отношение к практическим кодам и размерам кодовых блоков. В идеальном случае правильных кодов и бесконечно больших кодовых блоков можно ожидать, что разница качества функционирования исчезнет, когда используется одинаковый размер блока.Figure 2 shows that when the assumption of the same block size and the same amount of overhead information is used, there is a difference in throughput between the case when the same MCS scheme is used for the entire channel and the case when an individual MCS scheme is selected for each subchannel . Figure 2 also shows that the difference increases with increasing channel variation. That is, the results of simulation showed that there is a clear opportunity to improve the adaptation of the communication line when the channel varies significantly during one TTI interval / frame. It can be noted that the difference in the quality of operation shown in FIG. 2 relates to practical codes and code block sizes. In the ideal case of the correct codes and infinitely large code blocks, we can expect that the difference in the quality of functioning will disappear when the same block size is used.
Как показано выше, недостатки выбора по одной MCS схеме на один кадр или TTI интервал включают в себя:As shown above, the disadvantages of selecting one MCS scheme per frame or TTI interval include:
- потери пропускной способности в канале с существенной вариацией качества, поскольку императивная равномерная частота кода и режим модуляции ограничивают пропускную способность для данных, посылаемых по подканалу с высоким качеством (для хороших состояний канала);- loss of bandwidth in the channel with a significant variation in quality, since the imperative uniform code frequency and modulation mode limit the bandwidth for data sent over the subchannel with high quality (for good channel conditions);
- оценка канала более предрасположена к ошибкам для состояний канала с низким качеством. С плохими оценками канала в равномерной адаптации линии связи с MCS схемой, включение состояний низкого качества эффективно вычитает энергию из состояний лучшего качества.- channel estimation is more error prone for low quality channel conditions. With poor channel ratings in the uniform adaptation of the link to the MCS circuit, the inclusion of low quality states effectively subtracts energy from the best quality states.
На фиг.1 и 2 показано, что пропускная способность была бы выше, если бы схема модуляции и кодирования могла адаптироваться к уровню качества канала, или к SNR уровню, если предполагаются одинаковые размеры блоков. Тогда можно предположить, что решение должно использовать способ совершенной адаптации линии связи, где MCS адаптация выполняется для каждого канала, в зависимости от его состояния качества. Хотя есть другие недостатки способа совершенной адаптации линии связи:Figures 1 and 2 show that the throughput would be higher if the modulation and coding scheme could adapt to the channel quality level, or to the SNR level if the same block sizes are assumed. Then it can be assumed that the solution should use the method of perfect adaptation of the communication line, where MCS adaptation is performed for each channel, depending on its quality status. Although there are other disadvantages of the method of perfect adaptation of the communication line:
- качество функционирования или действительная пропускная способность ограничиваются, поскольку кодовые блоки должны быть маленькими, потому что каждая доля информационного слова имеет свою собственную MCS схему. В имитационном моделировании на фиг.2 предполагалось, что в обоих способах был одинаковый размер кодовых блоков, чтобы была возможность сравнивать пропускную способность двух способов, независимо от размера кодовых блоков;- The quality of operation or the actual throughput is limited, because the code blocks must be small, because each fraction of the information word has its own MCS circuit. In the simulation of FIG. 2, it was assumed that both methods had the same code block size so that it was possible to compare the throughput of the two methods, regardless of the size of the code blocks;
- необходимо слишком много служебных данных, чтобы информировать приемник о MCS схеме, используемой в каждом кодовом блоке.- too much overhead is needed to inform the receiver of the MCS scheme used in each code block.
В целом, когда включается размер кодового блока и размер служебной информации, реальная пропускная способность для способа совершенной адаптации линии связи бывает невысокая.In general, when the size of the code block and the size of the service information are turned on, the real throughput for the method of perfect adaptation of the communication line is not high.
Также недавно были предложения смешанной модуляции на один TTI интервал/кадр для адаптации линии связи. Такое предложение описано в поставке программного обеспечения стандартизации, представленной в 3GPP TSG RAN WG1 #42 на LTE Rl-050942 в Лондоне 29 августа - 2 сентября 2005 г. от NTT DoCoMo, NEC, SHARP под названием AMC and HARQ Using Frequency Domain Channel-dependent Scheduling in MIMO Channel Transmission. В указанном документе дается адаптация модуляции для каждого участка данных или подканала в зависимости от его состояния или уровня качества. Такая схема вызывает некоторое улучшение качества функционирования, поскольку для подканалов с высоким отношением SINR используется модуляция более высокого порядка, а для подканалов с низким отношением SINR используется модуляция более низкого порядка. Однако схема смешанной модуляции требует значительных затрат на дополнительную передачу сигналов по сравнению со случаем одной MCS схемы, поскольку для каждой доли передаваемого закодированного и модулированного информационного слова необходимо передавать в приемник информацию того, какая схема модуляции использовалась. Если имеется четыре различные схемы модуляции, из которых можно выбирать, то каждая доля закодированного и модулированного информационного слова должна включать в себя два бита, формулирующих используемую схему модуляции.There have also recently been offers of mixed modulation per TTI slot / frame for link adaptation. Such a proposal is described in the delivery of standardization software presented in 3GPP TSG RAN WG1 # 42 on LTE Rl-050942 in London August 29 - September 2, 2005 from NTT DoCoMo, NEC, SHARP called AMC and HARQ Using Frequency Domain Channel-dependent Scheduling in MIMO Channel Transmission. The specified document gives the adaptation of modulation for each piece of data or a subchannel depending on its status or quality level. Such a scheme causes a slight improvement in performance since higher order modulation is used for subchannels with a high SINR ratio and lower order modulation is used for subchannels with a low SINR ratio. However, the mixed modulation scheme requires significant additional signaling costs compared with the case of one MCS scheme, since for each fraction of the transmitted encoded and modulated information word, it is necessary to transmit information to the receiver which modulation scheme was used. If there are four different modulation schemes from which to choose, then each fraction of the encoded and modulated information word should include two bits formulating the modulation scheme used.
Как показано выше, существует потребность в достижении высокой пропускной способности по каналу, и имеется возможность для улучшения пропускной способности для канала, испытывающего высокую вариацию качества.As shown above, there is a need to achieve high channel throughput, and it is possible to improve throughput for a channel experiencing high quality variation.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы достичь высокой пропускной способности для данных, передаваемых из модуля передачи в модуль приема по каналу в системе беспроводной связи, причем канал испытывает большую вариацию качества по своему частотному диапазону.An object of the present invention is to achieve high throughput for data transmitted from a transmission module to a channel receiving module in a wireless communication system, the channel experiencing a large quality variation in its frequency range.
Вышеупомянутая задача решается посредством некоторого способа, модуля передачи и компьютерного программного продукта, сформулированных в отличительной части независимых пунктов формулы изобретения.The aforementioned problem is solved by means of a certain method, transmission module and computer software product formulated in the characterizing part of the independent claims.
Согласно изобретению пропускная способность для канала, испытывающего высокие вариации качества, увеличивается посредством оценивания качества каждого подканала и классификации подканалов на несколько групп качества, основываясь на оцененном качестве каждого подканала, и посредством выбора одной частоты кода для каждой группы качества. Когда кодируется информационное слово, каждая доля информационного слова должна кодироваться в соответствии с выбранной частотой кода в зависимости от того, для какого подканала должна модулироваться доля информационного слова. Качество канала должно оцениваться путем измерения отношения сигнала к помехам и к шуму (SINR) или отношения сигнала к шуму (SNR) по частотному диапазону канала или путем измерения принятой скорости передачи информации в битах на один подканал в модуле приема и передачи результата в модуль передачи.According to the invention, the throughput for a channel experiencing high quality variations is increased by evaluating the quality of each subchannel and classifying the subchannels into several quality groups, based on the estimated quality of each subchannel, and by choosing one code frequency for each quality group. When an information word is encoded, each fraction of the information word should be encoded in accordance with the selected code frequency, depending on which subchannel the fraction of the information word should be modulated. Channel quality should be assessed by measuring the signal-to-noise-to-noise ratio (SINR) or the signal-to-noise ratio (SNR) over the channel frequency range or by measuring the received bit rate on one subchannel in the receiving and transmitting module to the transmission module.
Результаты имитационного моделирования показали, что пропускная способность, близкая к оптимальной, достигается, когда подканалы канала, испытывающего высокие вариации качества, предпочтительно классифицируются на две, три или четыре группы, если канал испытывает очень высокую вариацию качества, и на две группы, если канал испытывает более умеренную вариацию качества. Также может быть, что все подканалы классифицируются в одну и ту же группу, если канал имеет низкие вариации качества. Хорошее значение для разброса качества канала внутри одной группы составляет разброс 0,3 принятой скорости передачи информации в битах (RBIR).Simulation results have shown that near optimal bandwidth is achieved when the subchannels of a channel experiencing high quality variations are preferably classified into two, three or four groups if the channel is experiencing a very high quality variation, and into two groups if the channel is experiencing more moderate variation in quality. It may also be that all subchannels are classified into the same group if the channel has low quality variations. A good value for the spread of channel quality within one group is the spread of 0.3 received bit rate (RBIR).
Преимущество настоящего изобретения состоит в том, что посредством классификации подканалов на группы в зависимости от их уровня качества подканала и посредством выбора одной частоты кода на одну группу пропускная способность канала для некоторой мощности передачи увеличивается по сравнению с использованием постоянной частоты кода.An advantage of the present invention is that by classifying subchannels into groups depending on their quality level of the subchannel and by selecting one code frequency per group, the channel capacity for a certain transmit power is increased compared to using a constant code frequency.
Еще преимущество настоящего изобретения состоит в том, что может быть достигнуто качество функционирования, подобное таковому при использовании по одной частоте кода на один подканал или одно состояние, но с более низкими затратами на передачу сигналов.Another advantage of the present invention is that a performance similar to that of using one code frequency per subchannel or one state, but with lower signaling costs, can be achieved.
Еще одно преимущество настоящего изобретения состоит в том, что если вариант осуществления настоящего изобретения использует только две, три или четыре различные группы качества, то необходимо только один или два бита для передачи с используемой частотой кода на один кодовый блок, то есть высокая пропускная способность достигается с низкими затратами на передачу сигналов.Another advantage of the present invention is that if an embodiment of the present invention uses only two, three or four different quality groups, then only one or two bits are needed to transmit with the used frequency of the code to one code block, that is, high throughput is achieved with low signaling costs.
Другое преимущество настоящего изобретения состоит в том, что, используя любой из способов, раскрытых в описании для осуществления многих частот кода в пределах одного блока кодирования, дополнительно повышается качество функционирования.Another advantage of the present invention is that using any of the methods disclosed in the description to implement many code frequencies within a single coding unit, the quality of operation is further improved.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:The invention is further explained in the description of specific options for its implementation with reference to the accompanying drawings, in which:
фиг.1 изображает диаграмму результатов имитационного моделирования, проведенного изобретателями, диаграмма показывает SNR отношение, требуемое для декодера в приемнике (ось y), для различных частот кодирования (ось x);figure 1 depicts a diagram of the results of simulation performed by the inventors, the diagram shows the SNR ratio required for the decoder in the receiver (y axis) for various coding frequencies (x axis);
фиг.2 показывает различные диаграммы результатов имитационного моделирования пропускной способности по каналу для различных усредненных значений SNR отношения для четырех случаев, когда среднеквадратичное отклонение SNR отношения составляет 5, 10, 15 или 20 дБ;figure 2 shows various diagrams of the results of the simulation of channel throughput for different averaged values of the SNR of the ratio for four cases when the standard deviation of the SNR of the ratio is 5, 10, 15 or 20 dB;
фиг.3 изображает процедурную блок-схему согласно некоторому варианту осуществления способа настоящего изобретения;Figure 3 depicts a procedural flowchart according to an embodiment of the method of the present invention;
фиг.4 изображает процедурную блок-схему согласно другому варианту осуществления способа настоящего изобретения;4 is a flowchart according to another embodiment of the method of the present invention;
фиг.5 показывает схематическую диаграмму модуля передачи согласно некоторому варианту осуществления настоящего изобретения;5 shows a schematic diagram of a transmission module according to an embodiment of the present invention;
фиг.6 показывает различные диаграммы результатов имитационного моделирования, сравнивающие различные варианты осуществления настоящего изобретения с уровнем техники, диаграммы показывают пропускную способность по каналу для различных усредненных значений SNR отношения, когда среднеквадратичное отклонение SNR отношения составляет 5, 10, 15 или 20 дБ.6 shows various simulation results charts comparing various embodiments of the present invention with the prior art, the charts show channel throughput for various average SNR ratios when the standard deviation of the SNR ratios is 5, 10, 15, or 20 dB.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Настоящее изобретение будет описано далее более подробно со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых показаны предпочтительные варианты его осуществления. Однако настоящее изобретение можно осуществить во многих различных формах, и оно не должно трактоваться как ограниченное приведенными здесь вариантами осуществления, скорее упомянутые варианты осуществления обеспечиваются так, чтобы приведенное описание было основательным и полным, и будет полно передавать для специалистов объем настоящего изобретения.The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which preferred embodiments are shown. However, the present invention can be implemented in many different forms, and should not be construed as limited by the embodiments presented here, rather, the above-mentioned embodiments are provided so that the description is thorough and complete, and will fully convey to the skilled person the scope of the present invention.
В системах беспроводной связи, особенно для широкополосных систем, и даже, более конкретно, для широкополосных систем, которые являются системами, основанными на мультиплексировании с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM), канал может иметь большую вариацию качества канала по его частотному диапазону, так что закодированное и модулированное информационное слово при передаче будет испытывать состояния канала очень варьирующегося качества канала.In wireless communication systems, especially for broadband systems, and even more specifically for broadband systems, which are systems based on orthogonal frequency division multiplexing (OFDM), a channel can have a large variation in channel quality over its frequency range, so that the encoded and modulated information word during transmission will experience channel conditions of very varying channel quality.
Как видно из результатов имитационного моделирования, проведенного изобретателями, показанных на фиг.1 и 2, имеются собственные потери пропускной способности для канала, испытывающего высокую вариацию качества канала. As can be seen from the results of the simulation performed by the inventors shown in FIGS. 1 and 2, there are intrinsic bandwidth losses for a channel experiencing a high variation in channel quality.
Чтобы получить возможность достичь высокой пропускной способности передаваемых данных, даже для канала, испытывающего высокую вариацию качества канала по его частотному диапазону, согласно способу настоящего изобретения предлагается:In order to be able to achieve high throughput of the transmitted data, even for a channel experiencing a high variation in channel quality over its frequency range, according to the method of the present invention, it is proposed:
оценивать качество каждого подканала;evaluate the quality of each subchannel;
классифицировать подканалы на несколько групп качества, основываясь на оцененном качестве каждого подканала; иclassify subchannels into several quality groups based on the estimated quality of each subchannel; and
выбирать некоторую частоту кода на одну группу качества.Choose a certain frequency of code per quality group.
После этого информационное слово, которое должно передаваться, кодируется так, что каждая доля информационного слова кодируется в соответствии с выбранной частотой кода в зависимости от того, для какого подканала должна модулироваться доля информационного слова. То есть, подканалы классифицируются на несколько групп в зависимости от их уровней качестве канала. Для каждой группы частота кода выбирается, чтобы максимизировать или почти максимизировать пропускную способность группы. Информационное слово кодируется так, что доли информационного слова, которые должны передаваться по некоторому подканалу, кодируются с частотой кода, выбранной для класса, на который классифицируется этот подканал.After that, the information word to be transmitted is encoded so that each fraction of the information word is encoded in accordance with the selected code frequency depending on which subchannel the fraction of the information word should be modulated. That is, subchannels are classified into several groups depending on their channel quality levels. For each group, the code frequency is selected to maximize or nearly maximize the bandwidth of the group. The information word is encoded so that the fractions of the information word that must be transmitted over a certain subchannel are encoded with the code frequency selected for the class into which this subchannel is classified.
Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения частота кода для каждой группы может выбираться, чтобы максимизировать или почти максимизировать пропускную способность группы, как если бы группа была постоянным каналом, то есть некоторый канал без вариации. Для оптимальной адаптации линии связи постоянного канала отображение отношения SINR к пропускной способности представляет собой выпуклую кривую. Следовательно, частота кода могла бы выбираться для группы согласно следующей формуле:According to one embodiment of the present invention, the code frequency for each group can be selected to maximize or nearly maximize the bandwidth of the group, as if the group was a permanent channel, that is, some channel without variation. For optimal adaptation of the constant channel link, the mapping of the SINR to capacity is a convex curve. Therefore, the code frequency could be selected for the group according to the following formula:
Среднее (пропускная способность(SINR_i)) ≥ пропускная способность (среднее[SINR_i]).Medium (throughput (SINR_i)) ≥ throughput (average [SINR_i]).
Неравенство утверждает, что среднее значение пропускной способности как функции SINR отношения для каждого индивидуального подканала в группе может быть выше, чем пропускная способность как функция среднего значения для всех SINR отношений подканалов в группе. Частота кода на одну группу может выбираться согласно правой части неравенства. Поскольку отношение SINR к пропускной способности представляет собой выпуклую кривую, то чтобы выбрать частоту кода согласно правой части неравенства, должно быть приближение к оптимальному выбору, который так или иначе не может быть слишком оптимистическим. Следовательно, нет риска того, что применяется слишком высокая частота кода (то есть слишком слабое кодирование).Inequality claims that the average throughput as a function of the SINR ratio for each individual subchannel in a group can be higher than the throughput as a function of the average for all SINR relationships of the subchannels in a group. The frequency of the code per group can be selected according to the right side of the inequality. Since the ratio of SINR to throughput is a convex curve, in order to select the code frequency according to the right-hand side of the inequality, there must be an approximation to the optimal choice, which one way or another cannot be too optimistic. Therefore, there is no risk that the code frequency is too high (i.e., the encoding is too weak).
Подобная формула может быть использована для отображения отношения RBIR к пропускной способности. Также могут использоваться другие способы выбора частоты кода на одну группу, чтобы максимизировать пропускную способность группы.A similar formula can be used to display the ratio of RBIR to throughput. Other methods may also be used to select a code rate per group to maximize group throughput.
Классифицируя подканалы на группы качества и выбирая частоту кода для всех подканалов класса, можно выбрать частоту кода, подходящую для каждого подканала, сравнимую со случаем, когда используется выбор однородной MCS схемы, что может повысить качество функционирования. В то же время размер кодовых блоков может поддерживаться большим. Также, особенно если число групп поддерживается низким, то только небольшое число битов необходимо для передачи сообщения в приемник о выбранной частоте кода. В целом, пропускная способность канала увеличится по сравнению с использованием одной MCS схемы для всего канала. Также, поскольку служебная информация может поддерживаться низкой, пропускная способность должна быть выше по сравнению со случаем, когда для каждого подканала должны использоваться индивидуальные MCS схемы. Результаты имитационного моделирования показали, что лучшим выбором являются две, три или четыре различные группы качества, потому что, как видно в результатах имитационного моделирования, показанных на фиг.6, пропускная способность должна быть высокой, и также дополнительные служебные данные передачи сигналов могут поддерживаться низкими. Например, если выбираются только две группы, то для передачи сообщения в модуль приема о выбранной частоте кода необходим только один дополнительный бит на кодовый блок. Оптимальное число групп должно зависеть от вариации качества канала: чем выше вариация качества канала, тем выше оптимальное число групп качества. Для очень высокой вариации качества канала оптимум должен быть до четырех групп, поскольку выбор лучшей частоты кода должен увеличивать пропускную способность более чем дополнительный бит служебных данных должен снизить пропускную способность. С другой стороны, если вариация качества канала является низкой, то может быть достаточно только одной группы качества.By classifying subchannels into quality groups and choosing a code frequency for all subchannels of the class, it is possible to choose a code frequency suitable for each subchannel, comparable to the case when a uniform MCS scheme is used, which can improve the quality of operation. At the same time, the size of code blocks can be kept large. Also, especially if the number of groups is kept low, then only a small number of bits are needed to send a message to the receiver about the selected code frequency. In general, the channel capacity will increase compared to using one MCS scheme for the entire channel. Also, since overhead information can be kept low, the throughput should be higher than when individual MCS schemes should be used for each subchannel. Simulation results showed that two, three, or four different quality groups are the best choice because, as can be seen in the simulation results shown in Fig. 6, the throughput must be high, and additional signaling overhead can be kept low. . For example, if only two groups are selected, then only one additional bit per code block is needed to send a message to the receiving module about the selected code frequency. The optimal number of groups should depend on the variation in channel quality: the higher the variation in channel quality, the higher the optimal number of quality groups. For a very high variation in channel quality, the optimum should be up to four groups, since the choice of the best code frequency should increase the bandwidth; more than an additional bit of overhead data should reduce the bandwidth. On the other hand, if the variation in channel quality is low, then only one quality group may be sufficient.
Фиг.3 изображает способ согласно некоторому варианту осуществления настоящего изобретения для передачи информационных слов из модуля передачи в модуль приема по каналу в системе беспроводной связи. Способ начинается с оценки 301 качества каждого подканала некоторого канала. Подканал охватывает интервал субгармоник, который является долей интервала частот, используемого каналом передачи. Интервал субгармоник охватывается подканалом в зависимости от способа оценки. Согласно одному из вариантов осуществления качество может оцениваться, основываясь на недавно полученных или мгновенных измерениях качества канала, дискретизированных для каждой субгармоники по интервалу частот, или на статистическом распределении качества. Тогда интервал субгармоники может зависеть от того, как много выборок взято по интервалу частот канала. После выполнения оценки качества подканалы классифицируются 302 на несколько групп качества приема в зависимости от оцененного качества для каждого подканала. Для каждой группы выбирается 303 частота кода, которая максимизирует пропускную способность группы. Затем информационное слово кодируется 304 с выбранной частотой кода так, что в зависимости от того, для какого подканала должна модулироваться доля информационного слова, каждая доля информационного слова кодируется согласно выбранной частоте кода. После этого выбирается 305 способ модуляции. Способ модуляции выбирается, например, посредством выбора способа однородной модуляции для всех каналов, или посредством выбора способа модуляции на одну группу качества, или на один подканал, или любой их комбинации. После этого закодированное информационное слово модулируется 306, и закодированное и модулированное информационное слово передается 307 по каналу в модуль приема.FIG. 3 depicts a method according to an embodiment of the present invention for transmitting information words from a transmission module to a channel receiving module in a wireless communication system. The method begins with an assessment of 301 quality of each subchannel of a channel. The subchannel spans the subharmonic interval, which is a fraction of the frequency interval used by the transmission channel. The subharmonic interval is covered by a subchannel depending on the evaluation method. According to one embodiment, the quality can be estimated based on recently obtained or instantaneous channel quality measurements, sampled for each subharmonic over a frequency interval, or on a statistical quality distribution. Then the subharmonic interval may depend on how many samples are taken over the channel frequency interval. After performing a quality assessment, the subchannels are classified 302 into several reception quality groups depending on the assessed quality for each subchannel. For each group, a 303 code frequency is selected that maximizes the bandwidth of the group. Then, the information word is encoded 304 with the selected code frequency so that depending on which subchannel the information word fraction should be modulated, each information word fraction is encoded according to the selected code frequency. After that, a modulation method 305 is selected. The modulation method is selected, for example, by choosing a uniform modulation method for all channels, or by choosing a modulation method for one quality group, or for one subchannel, or any combination thereof. After that, the encoded information word is modulated 306, and the encoded and modulated information word is transmitted 307 through the channel to the receiving module.
Далее описывается другой способ согласно настоящему изобретению. Способ использует, например, передачу данных из модуля передачи в модуль приема в системе беспроводной связи, основанной на мультиплексировании с ортогональным частотным разделением сигналов (OFDM). Фиг.4 описывает процедурную блок-схему для адаптации линии связи со многими частотами кода согласно упомянутому способу. В способе используется концепция участка данных для задания маленькой области во временном и частном домене с маленькой вариацией качества канала. Он сравним с подканалом фиг.3, по короткому периоду времени, для которого оценивается качество канала. Способ начинается с оценки 401 качества участка данных и сортировки участков данных, соответственно. Оценка может проводиться модулем передачи или модулем приема. Качество участка данных, например, может оцениваться модулем приема, измеряющим качество участка данных и передающим его в модуль передачи. Затем участки данных классифицируются 402 предпочтительно на две, три или четыре группы в зависимости, например, от вариации качества канала. Существуют различные способы классификации участков данных. Один пример основан на нормализованной взаимной информации на один закодированный бит (MIPB), также называемой принятой скоростью передачи информации в битах (RBIR). RBIR является мерой эффективности передачи информации участка данных, к которому применяется некоторая схема модуляции, при некотором уровне шума, если канал был идеальным. Численные исследования показали, что является эффективной мерой качества для использования при задании диапазона меры качества для группы. Классификация выполняется, чтобы ограничить RBIR динамический диапазон некоторым диапазоном для каждой группы. Согласно преимущественному варианту осуществления настоящего изобретения динамический RBIR диапазон ограничивается величиной приблизительно 0,3 для каждой группы. Результаты имитационного моделирования показали, что если каждая группа имеет вариацию качества в пределах RBIR 0,3 или приблизительно RBIR 0,3, то канал может достичь пропускной способности, очень близкой к оптимальной. Соответствующие результаты имитационного моделирования даны на фиг.6. После этого для каждой группы линия связи (или канал) адаптируется 403 посредством выбора режима модуляции или частоты кода, адаптированной для состояния канала, перед тем, как информационное слово кодируется и модулируется с выбранными частотами кода и режимами модуляции и, в конечном счете, передается в приемник. Также, при классификации участков данных или подканалов на группы могут использоваться другие индикаторы качества канала. Индикаторами качества канала могут быть SINR, RBIR, пропускная способность или нормализованная пропускная способность, или любая другая нелинейная функция SINR, или любой другой индикатор качества канала. После выполнения оценки качества канала с целью получить индикатор качества канала классификация основывается на индикаторе качества канала.The following describes another method according to the present invention. The method uses, for example, data transmission from a transmission module to a reception module in a wireless communication system based on orthogonal frequency division multiplexing (OFDM). Figure 4 describes a procedural flowchart for adapting a communication link with many code frequencies according to the method. The method uses the concept of a data region to define a small area in a temporary and private domain with a small variation in channel quality. It is comparable with the subchannel of figure 3, for a short period of time for which the quality of the channel is evaluated. The method begins by assessing 401 the quality of the data region and sorting the data regions, respectively. Evaluation may be conducted by a transmission module or a reception module. The quality of the data section, for example, can be evaluated by the reception module, measuring the quality of the data section and transmitting it to the transmission module. Then the data sections are classified 402 preferably into two, three or four groups depending, for example, on the variation in channel quality. There are various ways to classify data sections. One example is based on normalized mutual information per encoded bit (MIPB), also called received bit rate (RBIR). RBIR is a measure of the information transfer efficiency of a data section to which a certain modulation scheme is applied, at a certain noise level, if the channel was ideal. Numerical studies have shown that it is an effective quality measure to use when setting the range of quality measures for a group. Classification is performed to limit the RBIR dynamic range to a certain range for each group. According to an advantageous embodiment of the present invention, the dynamic RBIR range is limited to about 0.3 for each group. Simulation results showed that if each group has a quality variation within RBIR 0.3 or approximately RBIR 0.3, then the channel can achieve a throughput that is very close to optimal. The corresponding simulation results are given in Fig.6. After that, for each group, the communication line (or channel) is adapted 403 by choosing a modulation mode or code frequency adapted for the channel state, before the information word is encoded and modulated with the selected code frequencies and modulation modes and, ultimately, transmitted to receiver. Also, when classifying data sections or subchannels into groups, other channel quality indicators can be used. Channel quality indicators may be SINR, RBIR, bandwidth or normalized bandwidth, or any other non-linear SINR function, or any other channel quality indicator. After evaluating the quality of the channel in order to obtain a channel quality indicator, the classification is based on the channel quality indicator.
Существуют различные способы применения различной частоты кода к информационному слову. Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения каждая группа имеет индивидуальный кодовый блок с некоторой установленной частотой кода.There are various ways to apply different code frequencies to an information word. According to a first embodiment of the present invention, each group has an individual code block with a predetermined code frequency.
Согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения группы совместно используют один и тот же кодовый блок, но по-прежнему имеют различные частоты кода. Это требует модификаций для алгоритмов согласования частоты и также, вероятно, для конфигурации перемежения. В данном варианте осуществления, чтобы устанавливать различные выбранные частоты кода для различных групп, используется неравномерная защита от ошибок (UEP). Последнее требует некоторых модификаций алгоритмов согласования частоты для так называемого кода турбо, задаваемого телом программы стандартизации 3GPP и опубликованного в виде технической спецификации 3GPP TS 25.212, если используется этот код, и предпочтительно также для конфигурации перемежения. Примеры возможных способов для неравномерной защиты от ошибок следующие:According to a second embodiment of the present invention, the groups share the same code block, but still have different code frequencies. This requires modifications for frequency matching algorithms and also, probably, for the interleaving configuration. In this embodiment, uneven error protection (UEP) is used to set different selected code frequencies for different groups. The latter requires some modifications of the frequency matching algorithms for the so-called turbo code specified by the body of the 3GPP standardization program and published as 3GPP TS 25.212 technical specification if this code is used, and preferably also for the interleaving configuration. Examples of possible methods for uneven error protection are as follows:
- Выполнять повторение в группах, для которых необходима низкая частота кода. В этом случае начальное кодирование выбирается, основываясь на частоте кода для лучшей группы, то есть, группы, которая имеет самую высокую частоту кода. Для групп с более низкими выбранными частотами кода частота кода снижается путем повторения закодированных данных по частному домену, так что способность защиты увеличивается. Такое повторение может выполняться другими реализациями как, например, разброс с некоторой конфигурацией разброса и т.п.;- Repeat in groups that require a low code frequency. In this case, the initial encoding is selected based on the code frequency for the best group, that is, the group that has the highest code frequency. For groups with lower selected code frequencies, the frequency of the code is reduced by repeating the encoded data in the private domain, so that the protection ability is increased. Such a repetition can be performed by other implementations such as, for example, scatter with some scatter configuration, etc .;
- Использовать неравномерную частоту прерывания. В этом случае начальное кодирование основано на группе, которая имеет самую низкую выбранную частоту кода. Для групп с более высокими выбранными частотами кода некоторые из закодированных битов удаляются для достижения более высокой частоты кода. Примером сверточного кода является схема, называемая как неравномерная защита от ошибок, которая основана на совместимом по частоте прошитом сверточном коде (RCPC). RCPC код описан в публикации "Multirate convolutional codes", Frenger и соавторы, в техническом отчете 21 в "Communications Systems Group of Chalmers University of Technology" в апреле 1998. Сверточный код представляет собой код, который принимает решение, какой из битов удалять. Он также основан на некотором материнском коде, например 1/3 частоты, с заданной конфигурацией прерывания в RCPC коде.- Use an uneven interrupt frequency. In this case, the initial encoding is based on the group that has the lowest code frequency selected. For groups with higher selected code frequencies, some of the encoded bits are deleted to achieve a higher code frequency. An example of a convolutional code is a circuit called as non-uniform error protection, which is based on a frequency compatible flash convolutional code (RCPC). The RCPC code is described in the publication "Multirate convolutional codes", Frenger et al., In technical report 21 at the Communications Systems Group of Chalmers University of Technology in April 1998. A convolutional code is a code that decides which bit to delete. It is also based on some mother code, for example 1/3 of the frequency, with a given interrupt configuration in the RCPC code.
- Делить доли информационного слова на различные части, причем первая часть доли информационного слова передается по группам с высоким качеством, а вторая часть доли информационного слова передается по группам с низким качеством. Например, лучшая группа с высокой частотой кода содержит только часть 1-ого передаваемого пакета. Группа с низкой частотой кода содержит часть 1-ого передаваемого пакета и 2-ого передаваемого пакета. Для турбокодов возможна структура, подобная структуре "запрос на гибридную автоматическую повторную передачу - инкрементная избыточность (HARQ-IR)". Порядок передаваемой битовой последовательности может опираться на порядок HARQ-IR структуры.- To divide the shares of the information word into various parts, the first part of the share of the information word being transmitted to high quality groups, and the second part of the share of the information word is transmitted to low quality groups. For example, the best group with a high code rate contains only part of the 1st transmitted packet. The low code rate group contains a portion of the 1st transmitted packet and the 2nd transmitted packet. For turbo codes, a structure similar to the Hybrid Automatic Repeat Request - Incremental Redundancy (HARQ-IR) structure is possible. The order of the transmitted bit sequence may be based on the order of the HARQ-IR structure.
Также могут использоваться комбинации между первым и вторым вариантами осуществления различных частот кода для информационного слова.Combinations between the first and second embodiments of different code frequencies for the information word may also be used.
Режим модуляции может выбираться, например, для каждой группы. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения каждая группа имеет один режим модуляции для всех подканалов группы качества. Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения режим модуляции адаптируется к состоянию каждого подканала, например, режим модуляции выбирается на участок данных в OFDM системе. Если режим модуляции выбирается на участок данных или подканал, то требуется больше передачи служебной информации.The modulation mode can be selected, for example, for each group. According to one embodiment of the present invention, each group has one modulation mode for all subchannels of the quality group. According to another embodiment of the present invention, the modulation mode is adapted to the state of each subchannel, for example, the modulation mode is selected per data section in an OFDM system. If the modulation mode is selected per data section or subchannel, more overhead transmission is required.
Фиг.5 описывает модуль 500 передачи согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения, скомпонованный, чтобы передавать информационные слова в модуль приема по каналу в системе беспроводной связи. Модуль передачи содержит процессор 504, который имеет средство для оценки 506 качества каждого подканала упомянутого канала. Качество каждого подканала можно оценивать, основываясь на измерениях, показывающих качество каждого подканала. Измерения могут приниматься в процессоре 504 через приемник 505 некоторого узла, в котором может быть расположен модуль передачи, такого как мобильная станция. Процессор 504 также имеет средство 507 для классификации подканалов на несколько групп, основываясь на оцененном качестве каждого подканала. Процессор еще имеет средство 508 выбора, скомпонованное для выбора такой частоты кода для каждой группы, которая максимизирует пропускную способность группы. Средство выбора также может быть скомпоновано для выбора способа модуляции для каждой группы или каждого подканала. Модуль 500 передачи содержит кодер 501 для кодирования некоторого информационного слова так, что каждая доля информационного слова кодируется согласно частоте кода, выбранной процессором, в зависимости от того, для какого подканала должна модулироваться доля закодированного информационного слова. По этой причине процессор компонуется, чтобы информировать кодер о выбранной частоте кода. Модуль передачи также содержит модулятор 502, скомпонованный для приема закодированного информационного слова из кодера 501 и для модуляции закодированного информационного слова. Процессор 504 также может быть скомпонован, чтобы информировать модулятор 502 о способе модуляции, который модулятор должен использовать для модуляции закодированного информационного слова. Модуль передачи дополнительно содержит блок 503 передачи, скомпонованный, чтобы принимать закодированное и модулированное информационное слово из модулятора и передавать закодированное и модулированное информационное слово в модуль приема. Средство 506 для оценки, средство 507 для классификации и средство 508 для выбора могут быть отдельными модулями в модуле 500 передачи, а также могут быть расположены в процессоре.5 describes a
Модуль передачи согласно настоящему изобретению в основном описан, как воплощенный в аппаратных средствах. Хотя изобретение также может воплощаться в программном обеспечении, или в комбинации программного обеспечения и аппаратных средств. В этом случае для выполнения этапов согласно пунктам способа настоящего изобретения может быть использовано соответствующее средство с компьютерным программным обеспечением в модуле передачи.The transmission module according to the present invention is mainly described as embodied in hardware. Although the invention may also be embodied in software, or in a combination of software and hardware. In this case, to perform the steps according to the paragraphs of the method of the present invention, appropriate means with computer software in the transmission module can be used.
Фиг.6 показывает результаты имитационного моделирования для OFDM системы. Результаты показывают сравнение между различными решениями адаптации линии связи. Все результаты имитационного моделирования перечислены ниже, где LA1 и LA2 представляют собой идеи, предложенные настоящим изобретением. Иллюстративные фигуры даны в виде отношения сигнал/шум (SNR), поскольку они представляют собой результаты имитационного моделирования линии связи, в которых SNR отношение равно отношению сигнала к помехам и к шуму (SINR).6 shows simulation results for an OFDM system. The results show a comparison between the various link adaptation solutions. All simulation results are listed below, where LA1 and LA2 are ideas proposed by the present invention. The illustrative figures are given in the form of a signal to noise ratio (SNR), since they are the results of a simulation of a communication line in which the SNR ratio is equal to the signal-to-noise-to-noise ratio (SINR).
LA0: Совершенная адаптация линии связи, то есть адаптация модуляции и частоты кода для каждого состояния канала (или каждого подканала, основываясь на его состоянии канала).LA0: Perfect link adaptation, that is, an adaptation of the modulation and code frequency for each channel state (or each subchannel, based on its channel state).
LA1: Многочисленные частоты кода с адаптацией линии связи, то есть адаптация модуляции на участок данных.LA1: Numerous code frequencies with link adaptation, i.e. adaptation of modulation to a data section.
LA2: Многочисленные частоты кода с одним режимом модуляции для каждой частоты кода (адаптация MCS схемы по группам).LA2: Multiple code frequencies with one modulation mode for each code frequency (adaptation of the MCS scheme in groups).
LA3: Единственная частота кода с адаптацией модуляции по участкам данных.LA3: The only code frequency with modulation adaptation over data sections.
LA4: Единственная MCS схема.LA4: The only MCS circuit.
Результаты имитационного моделирования включают в себя:Simulation results include:
Предполагается OFDM система со 100 участками данных на кадр, со 128 символами на участок данных. Передаваемая мощность общая для всех участков данных.An OFDM system with 100 pieces of data per frame, with 128 characters per piece of data is assumed. The transmitted power is common to all data areas.
Канал со многими состояниями моделируется в виде 100 состояний с нормальным распределением SNR_дБ, со среднеквадратичными отклонениями 5 дБ в верхней левой диаграмме, 10 дБ в верхней правой диаграмме, 15 дБ в нижней левой диаграмме и 20 дБ в нижней правой диаграмме. Большая вариация (20 дБ) используется, чтобы моделировать случай с очень широкой полосой, или когда пользователь близок к границе сотовой зоны.A channel with many states is modeled as 100 states with a normal SNR_dB distribution, with standard deviations of 5 dB in the upper left diagram, 10 dB in the upper right diagram, 15 dB in the lower left diagram, and 20 dB in the lower right diagram. A large variation (20 dB) is used to simulate a case with a very wide band, or when the user is close to the border of the cell area.
Предполагаемыми режимами модуляции являются {BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM}. В модуле приема используется алгоритм BICM-logMAX.Estimated modulation modes are {BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM}. The receive module uses the BICM-logMAX algorithm.
Чтобы достичь заданной BLER 1%, адаптация кодирования может выбирать любую частоту кода от 0 до 1. To achieve a given BLER of 1%, the coding adaptation can choose any code frequency from 0 to 1.
В обоих, модуле передачи и модуле приема, предполагается знание совершенного канала.In both, the transmission module and the reception module, knowledge of the perfect channel is assumed.
Классификация участков данных основана на RBIR, посредством ограничения RBIR диапазона каждой группы, обозначенного как DRBIR, в пределах 0,3.The classification of data sections is based on RBIR, by restricting the RBIR range of each group, designated D RBIR , to within 0.3.
Для всех решений адаптации линии связи предполагается одинаковый размер блоков. Также не рассматриваются затраты на передачу сигналов, обусловленные различными размерами служебной информации.For all communication line adaptation decisions, the same block size is assumed. Also, the costs of signal transmission due to various sizes of service information are not considered.
На фиг.6 можно видеть, что когда канал серьезно варьируется в пределах одного кадра, LA1 и LA2 очевидно превосходят LA4. Случай LA1 очень близок к совершенной адаптации линии связи, то есть LA0, LA2 и LA3 достаточно близки друг к другу по качеству функционирования.In FIG. 6, it can be seen that when the channel varies significantly within one frame, LA1 and LA2 are clearly superior to LA4. Case LA1 is very close to perfect adaptation of the communication line, that is, LA0, LA2 and LA3 are quite close to each other in terms of quality of operation.
Ниже сравниваются затраты передачи сигналов для пяти различных решений адаптации линии связи:The following compares signal transmission costs for five different link adaptation solutions:
- LA4 требует только связи MCS схемы между передатчиком и приемником, следовательно затраты составляют наименьшие служебные данные.- LA4 only requires MCS circuit communication between the transmitter and the receiver, therefore the cost is the smallest overhead.
- LA2 - второй наиболее эффективный случай, который требует информации многочисленных MCS схем и дополнительной передачи сигналов, чтобы сообщить каждому участку данных об индексе группы. Если используется только две группы, которых оказывается достаточно для достижения результатов согласно фиг.6, то, чтобы пометить индекс группы, достаточно одного бита.- LA2 is the second most effective case, which requires information from numerous MCS circuits and additional signaling to inform each section of the data about the group index. If only two groups are used, which is enough to achieve the results according to Fig.6, then to mark the group index, one bit is enough.
- LA3 реализует адаптацию модуляции по участкам данных с общей частотой кода, следовательно, его затраты на передачу сигналов близки к LA2. Хотя, если используется только две группы, достаточно одного бита информации частоты кода, то, чтобы пометить режим модуляции из числа BPSK, QPSK, 16QAM и 64QAM для каждого участка данных, необходимо два бита.- LA3 implements adaptation of modulation over data sections with a common code frequency, therefore, its signal transmission costs are close to LA2. Although, if only two groups are used, one bit of code frequency information is enough, then two bits are needed to mark the modulation mode from among BPSK, QPSK, 16QAM and 64QAM for each data segment.
- LA1 требует некоторой дополнительной передачи сигналов по сравнению с LA3, чтобы сообщать каждому участку данных информацию многочисленных частот кода и индекса группы для каждого участка данных.- LA1 requires some additional signaling compared to LA3 in order to communicate to each data region information of multiple code frequencies and group index for each data region.
- LA0 представляет собой наименее эффективный случай, поскольку он требует передавать в модуль приема информацию частоты кода и режима модуляции для каждого участка данных.- LA0 is the least efficient case, because it requires transmitting code frequency information and modulation mode information for each data section to the receiving module.
Как показано выше, полная пропускная способность по каналу, испытывающему высокую вариацию качества канала по его частотному диапазону, будет увеличиваться, если подканалы классифицируются на группы, и в котором каждая группа должна использовать выбранную частоту кода. При использовании по одной частоте кода на группу затраты на передачу сигналов должны быть низкими, особенно, когда используется только ограниченное число групп, например от одной до четырех групп, в зависимости от вариации канала, но пропускная способность должна быть по-прежнему высокой независимо от затрат на передачу сигналов.As shown above, the total bandwidth on a channel experiencing a high variation in channel quality over its frequency range will increase if the subchannels are classified into groups, and in which each group must use the selected code frequency. When using one code frequency per group, signal transmission costs should be low, especially when only a limited number of groups are used, for example, from one to four groups, depending on channel variation, but throughput should still be high regardless of costs to transmit signals.
В чертежах и описании были раскрыты предпочтительные варианты осуществления изобретения, и хотя применяются специфические термины, они используются только в общем и наглядном смысле, а не для целей ограничения, и объем изобретения определен в нижеприведенной формуле изобретения.The preferred embodiments of the invention have been disclosed in the drawings and description, and although specific terms are used, they are used only in a general and visual sense, and not for purposes of limitation, and the scope of the invention is defined in the claims below.
Claims (15)
кодирования (304) информационного слова частотами кода;
модуляции закодированного информационного слова на несколько подканалов, причем одна доля закодированного информационного слова модулируется на один подканал;
передачи (307) закодированного и модулированного информационного слова по каналу в приемник;
отличающийся тем, что также содержит этапы
оценки (301) качества каждого подканала;
классификации (302) подканалов на число групп качества, зависящее от вариации качества канала, основываясь на оцененном качестве каждого подканала; и
выбора (303) частоты кода на группу качества, учитывая ожидаемую частоту ошибок по битам упомянутого оцененного качества;
при этом этап кодирования информационного слова содержит кодирование долей информационного слова, которые должны модулироваться на подканалы, принадлежащие той же самой группе качества с частотой кода, выбранной для группы качества в индивидуальном кодовом блоке группы качества или в кодовом блоке, совместном для множества групп качества.1. A method of transmitting information words from a transmission module to a channel receiving module in a wireless communication system using adaptive channel coding, the channel being divided into several subchannels, the channel being allocated a corresponding frequency interval for transmission and each subchannel being allocated a corresponding subharmonic interval, each the subharmonic interval is a fraction of the frequency interval, the method comprising the steps of
encoding (304) the information word with code frequencies;
modulating the encoded information word into several subchannels, wherein one share of the encoded information word is modulated to one subchannel;
transmitting (307) the encoded and modulated information word over the channel to the receiver;
characterized in that it also contains steps
assessments (301) of the quality of each subchannel;
classifying (302) subchannels by the number of quality groups depending on the variation in channel quality based on the estimated quality of each subchannel; and
selection (303) of the frequency of the code per quality group, taking into account the expected frequency of errors in bits of the mentioned estimated quality;
wherein the encoding step of the information word comprises encoding the fractions of the information word that must be modulated into subchannels belonging to the same quality group with the code frequency selected for the quality group in an individual code block of the quality group or in a code block shared for a plurality of quality groups.
отличающийся тем, что также содержит средство (506) для оценки качества каждого подканала; средство (507) для классификации подканалов на число групп качества, зависящее от вариации качества канала, основываясь на оцененном качестве каждого подканала; и средство (508) выбора, скомпонованное для выбора частоты кода на группу качества, учитывая ожидаемую частоту ошибок по битам оцененного качества; при этом кодер (501) также скомпонован для кодирования долей информационного слова, которые должны модулироваться на подканалы, принадлежащие той же самой группе качества с частотой кода, выбранной из группы качества в индивидуальном кодовом блоке группы качества или в кодовом блоке, совместном для множества групп качества.8. A transmission module (500) in a wireless communication system, adapted to transmit information words to a receiving module using adaptive channel coding over a communication channel in a wireless communication system, the channel being divided into several subchannels, the channel being allocated a corresponding frequency interval for transmission and each subchannel is allocated a corresponding subharmonic interval, each subharmonic interval being a fraction of the frequency interval containing an encoder (501) adapted for encoding information onnogo code word frequencies; a modulator (502) adapted to modulate the encoded information word into several subchannels, the modulator being further adapted to modulate the proportion of the information word to one subchannel; a transmitting unit (503) adapted for transmitting a coded and modulated information word over a channel to a receiver;
characterized in that it also contains means (506) for assessing the quality of each subchannel; means (507) for classifying subchannels by the number of quality groups, depending on the variation in channel quality, based on the estimated quality of each subchannel; and selection means (508) arranged to select a code frequency per quality group, taking into account the expected error rate of the bits of the estimated quality; wherein the encoder (501) is also arranged to encode fractions of the information word that should be modulated into subchannels belonging to the same quality group with a code frequency selected from a quality group in an individual code block of a quality group or in a code block shared for multiple quality groups .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008122352/09A RU2395909C2 (en) | 2005-11-04 | 2005-11-04 | Method and module of transfer for adaptive coding, modulation and transfer of information words in system of wireless communication |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008122352/09A RU2395909C2 (en) | 2005-11-04 | 2005-11-04 | Method and module of transfer for adaptive coding, modulation and transfer of information words in system of wireless communication |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008122352A RU2008122352A (en) | 2009-12-20 |
RU2395909C2 true RU2395909C2 (en) | 2010-07-27 |
Family
ID=41625283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008122352/09A RU2395909C2 (en) | 2005-11-04 | 2005-11-04 | Method and module of transfer for adaptive coding, modulation and transfer of information words in system of wireless communication |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2395909C2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2480918C1 (en) * | 2011-11-18 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" | Adaptive coder of 3d dimension hypercode |
-
2005
- 2005-11-04 RU RU2008122352/09A patent/RU2395909C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008122352A (en) | 2009-12-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4913820B2 (en) | Method and transmission unit for adaptive encoding, modulation and transmission of transmission of data words in a wireless communication system | |
US10887150B2 (en) | Method and apparatus for data transmission in a multiuser downlink cellular system | |
US8254335B2 (en) | Radio communication apparatus and radio communication method | |
KR102141431B1 (en) | Method and apparatus for transmitting and receiving signals using multiple modulation schemes in wireless communications system | |
KR101064828B1 (en) | Wireless communication system and wireless communication device | |
US20170366297A1 (en) | Radio transmission device and method | |
WO2010101805A2 (en) | Transmission of channel quality data in wireless communication systems | |
TW200423761A (en) | Method for data transmission | |
US20090290541A1 (en) | Radio communication base station device and control channel mcs control method | |
KR100959742B1 (en) | Control channel information transmitting method, and base station and terminal using the same | |
CN101651516B (en) | Method and system for encoding modulation | |
RU2395909C2 (en) | Method and module of transfer for adaptive coding, modulation and transfer of information words in system of wireless communication | |
JP5024415B2 (en) | Control channel information transmission method, base station and user terminal using the same | |
WO2006046895A1 (en) | Method and arrangement for power resource allocation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181105 |