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CN1468012A - 在一个移动系统中增加下行链路吞吐量的趋势分析 - Google Patents

在一个移动系统中增加下行链路吞吐量的趋势分析 Download PDF

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CN1468012A
CN1468012A CNA031232949A CN03123294A CN1468012A CN 1468012 A CN1468012 A CN 1468012A CN A031232949 A CNA031232949 A CN A031232949A CN 03123294 A CN03123294 A CN 03123294A CN 1468012 A CN1468012 A CN 1468012A
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威尔海姆・迈克尔
威尔海姆·迈克尔
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Abstract

本申请涉及在一个移动系统中增加下行链路吞吐量的趋势分析。具体来说，涉及一种用于选择调制和编码方案(MCS)的方法，所述方案包括包含多个编码方案和至少一种调制方案的方案，该方案(MCS)应用于蜂窝无线电系统中的下行链路连接，该方法包括：基于至少一个被测无线电链路参数，从一个表格(MCS表格)中选择一个MCS值；监测该至少一个参数，确定该至少一个参数的变化趋势，并考虑被确定的该趋势修改该表格中的至少一个MCS值。通过修改现有MCS表格中的MCS值，该表格可以适应当前无线电状态。这样，增加了下行链路的吞吐量。

Description

在一个移动系统中增加下行链路吞吐量的趋势分析
技术领域
本发明涉及一种用于选择调制和编码方案(MCS)的方法，其方案包括多个编码方案和一个或多个调制方案，并且该方案(MCS)应用于蜂窝无线电系统中的一个下行链路连接。在本说明书中，术语调制和编码方案(MCS)包括仅具有一种调制的系统(这样就没有调制的选择)和具有多种调制的系统。
背景技术
使用具有字段的表格，每个字段包含一个MCS值是已知的。每个字段与无线电链路参数值的一个组合相关，通常与meanBEP即用于某一无线电链路的一个无线电码块的平均误码概率值相关，并与cvBEP，即一个无线电码块(radio block)的误码概率值的变化系数相关。
GSM(全球移动通信系统)标准GPRS(通用分组无线业务)[1]仅使用一种调制，也就是GMSK(高斯最小频移键控)，E-GPRS(增强型通用分组无线业务)使用两种调制，GMSK和8PSK(8相移键控)。如果使用两种调制，则建议无线电接入网中的链路适应过程使用两个表格(分别用于每种调制)[1]来导出下一个MCS。
在蜂窝无线电系统中，下行链路连接是从BTS(基站收发信机)到用户终端，通常是MT(移动终端)，该术语用于进一步的描述，但也应该包括具有同MT相同的电子结构，但目的不是为移动使用的非移动终端。在现有技术中，该基站收发信机实际上将该MCS直接应用于其到一个专用移动终端的下行链路连接。MCS值在所述表格中，在由无线电链路参数表明的字段中，所述参数是为到刚提到的移动终端的无线电链路连接确定的。如果无线电链路参数改变，那么表格中的另外一个字段就被指定，并且BTS将该另一个字段的MCS值(该MCS值可以与前面的MCS值相同也可以不同)用于下行链路连接。根据当前的标准，无线电链路参数由移动终端对cvBEP例如在0到7的范围内，对meanBEP例如在0到31的范围内来确定。只有整数值被确定用于到BTS的发射。如果参数值以分数被发送，尤其是十进制小数发送，本发明也适用。
MCS表格的目的是为了具有好的下行链路吞吐量。如果无线电链路连接非常好，那么就可能使用一个MCS，该MCS提供一个相对高的数据速率和使用相对低的纠错能力。相反，如果无线电链路状态相对差，则在这种情况下使用一个高纠错能力但提供相对低的数据速率是有用的，从而导致下行链路吞吐量小于第一种情况但仍然尽可能的大。
在一个MCS表格中已经基于例如模拟设置了MCS值，并且通常与实际上最好的MCS值不对应。因此，下行链路吞吐量达不到最大可能值。
发明内容
本发明的一个目的是提高无线电系统中，例如移动系统中的下行链路(DL)吞吐量。下述的方法可以实现该目的，该方法包括：
基于至少一个被测无线电链路参数，从一个表格(MCS表格)中选择一个MCS值；
监测该至少一个参数；
确定该至少一个参数的变化趋势，
以及考虑所确定的趋势修改该表格中的至少一个MCS值。
通过在现有MCS表格中修改MCS值，该表格可适用于现有的无线电条件。这样，下行链路吞吐量就被提高了。下面结合一个BTS来描述本发明。一个移动系统通常有许多BTS。
本发明的方法最好与上述已知的将从上述表格中得到的MCS应用到具体下行链路连接的方法一同实施。本发明同该已知的方法一起工作，并且监视每个单独的MT，看其在第一次发送参数值后，是否再一次发送相同的值或发送在该表格中指定一个不同字段的参数值。检测发送要求其它字段参数值的MT和没有要求其它字段的MT的数量或百分比，并且当达到要求某一其它字段的一个相关百分比时，改变该第一MCS值。在本发明的一个变体中，如果另外一个被要求的字段包含不同于第一次提到的字段的一个MCS值，则改变到该另外的被要求字段的MCS值。改变MCS值的其它原则在本发明的其它变体中附加地或单独地提供。
由于用于统计目的的足够大数量的行为被观测，所以多个MT的改变到另一个字段的要求能被看作一种被观测的趋势或倾向。这种趋势可以在很多情况下指出实际的表格将以何种方式在最近的将来改变它的MCS值。
与上述不同，本发明的方法的实施还可以不立即或以短时间间隔改变表格。
刚刚被描述的变体的另一个优点如下：与本发明的方法例如在一天的早晨执行时的初始表格相比较，在表格中的很多字段的MCS值可能已经被改变了，在基站收发信机的当前状态中，用于一个或更多个基站收发信机的表格的MCS值可以按特定时间(正常工作日和非工作日中的某些时间，并且独立于特殊事件，例如运动会)被存储起来。本发明提供了一种可能性，即连续或非连续地确定整个无线电系统的无线电链路状态，并且存储用于那种状态的实际MCS值或MCS表格的备份。可以在适当的时候使用以这种方式被存储的表格。
通过改变表格中的单个MCS值，本发明允许在任何需要的时间将表格修改到当前无线电状态，被修改的表格通常要比预先设置的表格更好地与无线电状态相符合，这样与现有技术相比较，已修改的表格的下行链路吞吐量将被提高。这种提高使服务供给商和移动用户两者都受益。下行链路吞吐量尤其在靠近基站收发信机(BTS)覆盖的地理区域的边界处被提高，在那里吞吐量的损耗要比在BTS附近高得多。
能很快实现本发明所修改的表格的改变，如果需要可自动进行，或能通过操作者手动操作。在上述最后一种情况中，由至少一个无线电链路参数(通常两个参数)定义的单个字段的大量可能MCS值的组合的优点呈现出来。
除本发明之外，服务提供商也有可能快速加载或设置反映移动网络中反应用户行为的各种方案的MCS选择表格。
在本发明的例子中使用的数据或参数值(meanBEP，cvBEP)在例如由GSM标准所给定的链路适配过程中已经是可用的，所以，为获得用于本发明的趋势分析和衍生的MCS选择表格的适应的有关输入，没有执行额外的通信。而且，没有必要执行一个复杂的链路适应算法。基于meanBEP和cvBEP选择新MCS的基本算法就足够了。
根据不同的标准，移动终端按照短时间间隔(例如大约0.5秒)确定cvBEP和meanBEP的值，并且将它们发送到基站收发信机(BTS)。为了确定将被使用的MCS值的变化的趋势，根据本发明，这种由移动终端发送的所述参数值组合是以如下方式在本发明的一个优选变体中被使用：对于每个移动终端来说，由该终端发送的实际无线电链路参数的组合与旧的参数值比较，并使用于各比较结果的计数器增值。而且通过计数已发送参数的组合而观测其它移动终端，仅当，例如当预定时间间隔内有关数量或百分比的被观测移动电话已经发送同样的偏差参数组合(deviating combination of parameters)时，该MCS值的改变才是有用的，可以发生。
从下面对本发明的优选实施方案结合反映本发明本质特征的附图以及结合权利要求的描述中，本发明进一步的特征和优点将显而易见。各特征可以单独实现或在本发明的实施方案中以任何组合实现。
附图说明
在附图中：
图1是表示一个移动系统的一部分。
图2是获取趋势数据的一个流程图。
图3是与吞吐量[kbps]相关的距离的一个比较。
图4是与利用趋势分析的吞吐量损耗[％]相关的距离的一个比较。
具体实施方式
图1呈现了有关的系统部件并且示出了该移动系统的一部分。
从GSM标准[1]，已知所接收的信号质量应该通过移动终端(MT)1来测量以便计算参数meanBEP(值：0到31)和cvBEP(值：0到7)。这些值(基于误码概率(BEP))将被所有的移动终端提供/发送1a到基站收发信机(BTS)2，并且在移动网络例如分组控制单元(PCU)4中被用来从表格[1]中选择调制和编码方案(MCS)。然后新的(被选择的)MCS将被用来发送DL数据4a。该PCU4经过基站控制器(BCS)3与BTS2耦合。单元2、3、4一起形成基站系统(BSS)。
除其他功能外，分组控制单元(PCU)4还包括访问MCS选择表格的链路适应算法(link adaptation algorithm)，所述MCS选择表格用于GMSK和8PSK传输模式。
链路适应算法以及本发明提出的趋势分析和MCS表格适应过程也可位于例如BTS中。
链路适应算法用来使各吞吐量与信道状态适应。系统模拟表明达不到最大吞吐量(表格1)。平均吞吐量损耗在大约12％和15％之间(关于大约20％的模拟结果的其他注释)。
                E-GPRS
  调制和编码方案   最大吞吐量[kbps]
   GMSK        MCS1         8，8
       MCS2        11，2
       MCS3        14，8
       MCS4        17，6
   8PSK        MCS5        22，4
       MCS6        29，6
       MCS7        44，8
       MCS8        54，4
       MCS9        59，2
表格1：MCS最大吞吐量
增加下行链路(DL)吞吐量的原则是：
a.存储MCS表格选择行为(见图2)
b.导出选择趋势并且根据各表格趋势区域(表格3)的结果修改相关的MCS选择表格元素(表格2)
这在PCU4中完成，因为优点是非常容易执行并且各个数据信息(参数meanBEP，cvBEP)已经被链路适应过程处理。
链路适应过程可以位于在其他合适的单元中(而不在PCU4中)，例如在基站收发信机(BTS)2或BSC3中。
首先，简短地呈现了MCS选择表格(表格2)[1]，所需MCS选择趋势表格(GMSK，8PSK，表格3)及其关系。
通过本发明的方法，在从一个普通的MCS表格(这里称为开始表格)开始的一段时间内(在该例中大约一个小时)得到表格2，开始表格每行中的MCS值对于所有的cvBEP是相同的，仅随meanBEP变化。行1到5(对于meanBEP1到5)的MCS值是1；行6到9的MCS值是2；行10到21的MCS值是3；行22到23的MCS值是4；行24到31的MCS值是5(后者表明切换到另一种调制)。MeanBEP越高，通常信道质量就越好。
在表格2中，例如对于meanBEP＝5，cvBEP＝0和1，通过本发明，初始的MCS值已经从1变到2，这样就提高了。对于meanBEP＝6，cvBEP＝4到6，通过本发明，初始的MCS值已经从2变到1，这样就降低了。
表格2中的每个元素，例如meanBEP＝21，cvBEP＝7(当前设置到MCS3)具有一个相应的如表格3(表格趋势区域)所给出的具有9个计数器(LU，U，RU，L，E，R，LD，D，RD)的3×3矩阵。
   cvBEPmeanB    0    1    2    3    4    5    6    7
    0    1    1    1    1    1    1    1    1
    1    1    1    1    1    1    1    1    1
    2    1    1    1    1    1    1    1    1
    3    1    1    1    1    1    1    1    1
    4    1    1    1    1    1    1    1    1
    5    2    2    1    1    1    1    1    1
    6    2    2    2    2    1    1    1    2
    7    2    2    2    2    2    2    2    2
    8    2    2    2    2    2    2    2    2
    9    2    2    2    2    2    2    2    3
    10    3    3    3    3    2    3    3    3
    11    3    3    3    3    3    3    3    3
    12    3    3    3    3    3    3    3    3
    13    3    3    3    3    3    3    3    3
    14    3    3    3    3    3    3    3    3
    15    3    3    3    3    3    3    3    3
    16    3    3    3    3    3    3    3    3
    17    3    3    3    3    3    3    3    3
    18    3    3    3    3    3    3    3    3
    19    3    3    3    3    3    3    3    3
    20    3    3    3    3    4    3    3    3
    21    3    3    4    3    4    3    3    3
    22    3    4    4    4    4    4    4    4
    23    3    4    4    4    4    4    4    4
    24    5    5    5    5    5    5    5    5
    25    5    5    5    5    5    5    5    5
    26    5    5    5    5    5    5    5    5
    27    5    5    5    5    5    5    5    5
    28    5    5    5    5    5    5    5    5
    29    5    5    5    5    5    5    5    5
    30    5    5    5    5    5    5    5    5
    31    5    5    5    5    5    5    5    5
表格2：用于GMSK的MCS选择表格实例
例如，在表格2中，meanBEP＝21并且cvBEP＝7导致MCS＝3。覆盖meanBEP＝24到31且cvBEP＝0到7(所有是5的MCS)的下部区域表明，要改变到另一种调制(在本例中从GMSK到8PSK)。对于8PSK，提供具有用于8PSK的MCS值且具有用于切换到GMSK的一个区域的另一个表格。这不适用于GSM，但例如适用于E-GPRS。与本发明的方法创建的其他表格相比，最后提到的两个表格对于特定无线电系统可视为一个表格。
表格2结合基本链路适应算法BASIC而使用。
表格3：MCS选择趋势表格
此外，取决于传输模式GMSK和8PSK，将MCS表格选择趋势存储在2个表格中。每个表格的大小是96×24个元素(计数器)。根据旧的BEP值(meanBEPo ldMT1/cvBEP o ldMT1)与新的BEP值(meanBEPnewMT1/cvBEP newMT1)的比较，使选择趋势表格中相应的表格元素增加。每个计数器的增加取决于MT测量值meanBEP和cvBEP，如下所述：
表格4：MCS选择趋势表格设置条件
该趋势表格指数基于旧的BEP值。
图2示出了获取趋势数据(算法A)的原则的流程图。在图2中同样示出了在分析期间可能执行的各步骤A.1到A.7。
A.1 趋势表格(GMSK，8PSK)初始化
A.2 从一个MTx接收新的meanBEP和cvBEP值
A.3 是来自MTx的第一个meanBEp和cvBEP吗？
         是：转到7
         否：转到4
A.4 传输模式(txModeOldMRx)等于GMSK吗？
         是：转到6
         否：转到5
A.5  8PSK：根据Mrelation和Crelation(见表格4)使相应的趋势表格计数器增值
A.6 GMSK：根据Mrelation和Crelation(见表格4)使相应的趋势表格计数器增值
A.7 设置：meanBEPo ldMTx＝meanBEPnewMTx
    cvBEP o ldMTx＝cvBEP newMTx
    存储相应的传输模式
    txModeOldMTx＝txModeNewMTx
    并转到2
执行这些步骤的设备被安置在PCU4(图1)中。
下面举例说明如何利用趋势分析和MCS选择表格适应来提高系统吞吐量。这个过程可以在线(自动地)进行自动操作，或者例如由操作员经由OMC(操作维护中心)离线进行。
在下面的描述中，仅考虑一种关系即一个MCS选择表格元素(来自表格2)和一个在表格5中示出的相应的MCS选择趋势表格区域来演示该算法。表格5示出了来自表格3的9个计数器。将被执行的步骤是：
  LU  U   RU
   L  E   R
  LD  D   RD
表格5：MCS选择趋势表格区域
B.1.该9个计数器(表格5)求和并且
B.2.确定每个计数器的百分比
B.3.根据策略(例如考虑一个域值)，根据具有最高百分比的计数器设置相应的MCS选择表格元素(表格2)。如果，例如，LD计数器的值占全部区域的75％，这指出了一种到更高MCS的趋势，那么应该改变在表格2中的相应的MCS选择表格元素。
此外，它依赖于如何修改该表格元素(表格2)的当前MCS的策略(strategy)，设置相应的表格元素的MCS的方法可能是：
根据例如百分比值和隐含地给出方向(+，-)的计数器，只增加或减少1，2
-设置到最近(或隔一个)元素的相同的值，例如在上面的例子中是左下方(LD)(从MCS3变为MCS4)
-等等。
作为举例，一个MCS改变过程以下述方式进行：一个MT当它刚刚被接通时发送BEP参数，例如meanBEP＝21，cvBEP＝7，这在表格2中相应于MCS值3。该MCS值正被MT使用。接下来，该MT可能发送指示表格2中的一个字段的BEP参数并且指定一个大1的MCS值(即4)，该字段在最初指定的字段的正下方(比较表格2)。如果在所述的字段中“保持”或要求改变到其他字段，那么就观测最初指定第一次提到的字段的多个MT。如果要求改变字段的MT的数量或百分比足够高，比方说大于80％，那么根据先前设定的规则改变第一次提到的字段的MCS值。在本发明的一个变型中，所述字段中的MCS值被变为由要求改变的参数值指定的另一个字段中的MCS值。假定在这个例子中，80％的MT要求改变到meanBEP＝22、cvBEP＝7(MCS＝4)的字段。在这种情况下，使第一次所提到的字段的MCS值，与所述meanBEP＝22的字段中的相同，也就是说4。发送指定第一次提到的字段(MCS值刚刚变为4)的参数值的下一个MT将被提供一个根据该新的、增加了的MCS值的MCS。最可能的是，该MCS将符合这些MT的要求。因此，这些MT要比没有本发明的情况下更早的得到一个好的下行链路连接，这样就增加了系统的下行链路吞吐量。
倘若使用在线(自动的)发明变型，这个过程可由例如操作员、定时器和/或所达到的趋势计数器值触发。
此外，在表格2中示出的称为切换区域的一个特殊区域(对于8PSK存在允许从8PSK切换到GMSK的同样的区域，但位于表格的顶部)能以不同的MCS值被初始化。为了处理GMSK和8PSK两者的区域：
● 可以使用不同的适应策略，例如，如果可能，减少从8PSK到GMSK的切换并且增加从GMSK到8PSK的切换，以便从具有更高吞吐量的MCS获益。
● 可以修改切换区域大小。
用基本适应算法BASIC进行的模拟表明，在密集的城市的情况中，以3km/h的移动速度，平均吞吐量损耗能从14.2kbps降到11.4kbps，在住宅区情况下，以50km/h的移动速度，平均吞吐量损耗能从12.1kbps降到6.3kbps，这些与理想算法IDEAL相对照。
下面的图3和4分别示出了在住宅区情况下相对于距离的BASIC算法的吞吐量增益和损耗减少。曲线BASIC示出了使用小区级模拟的最优化MCS选择表格的情况，曲线BASIC_trend示出了使用已修改的MCS表格的增益。IDEAL算法用作对照。显然，小区边界上的吞吐量增益(大约12％)大于基站附近的增益(图4)。
● 根据本发明的一个变体，可以仅仅修改某些MCS选择表格元素(选择性适应)，这些元素在相应的趋势区域中可能具有高于其他的计数器值。这种策略可加速适应进程。
在此处使用的术语“表格”意在包含任何能够存储和提取数据的手段，例如，在表格字段中插入数字的通常表格，或者例如实际计数值为有用值例如MCS值的计数器。
本发明适用于其他的无线电系统，而不仅是上面提到的，例如适用于HSDPA(高速下行链路分组接入)。
参考文献
[1]GSM0508“3GPP TS 05.08 V8.13.0(2002-02)”，“无线电子系统链路控制(Radio subsystem link control)”

Claims (9)

1.一种用于选择调制和编码方案(MCS)的方法，所述方案包括包含多个编码方案和至少一种调制方案的方案，所述方案(MCS)应用于蜂窝无线电系统中的下行链路连接，该方法包括：
基于至少一个被测无线电链路参数，从一个表格(MCS表格)中选择一个MCS值；
监测该至少一个参数，
确定该至少一个参数的变化趋势，
考虑被确定的该趋势，修改该表格中的至少一个MCS值。
2.根据权利要求1中的方法，其中MCS表格包含多个字段，每个字段由所述至少一个参数来定义，该方法进一步包括：
为每个字段提供一个计数器字段，该计数器字段在多个计数器或包括一个中心计数器子字段的计数器子字段中被细分，在一个MT(移动终端)在第一次发送无线电链路参数之后下一次发送无线电链路参数的情况下，确定新发送的参数是否与先前发送的参数一样，若是，则增加中心计数器子字段的计数，若否，则增加下述非中心子字段的计数：该非中心子字段由新发送参数与先前发送参数不同的方向来指示，如果在相关的若干情况下，被监测的至少一个用于MCS表格的特定字段的参数位于该计数器字段中的一个非中心子字段，而位于朝向邻近计数器字段的方向上，则确定需要改变该MCS，例如将其改变到分配给所述邻近计数器字段的MCS。
3.根据权利要求1的方法，其中根据下面至少一个原则改变MCS值：
根据百分比值和由计数器指明的改变方向(+/-)，变化至少一个；
设置到与其中一个最接近元素相同的值；
设置到与其中一个最接近元素相同的值。
4.根据权利要求1的方法，其中该至少一个参数是误码概率(BEP)值。
5.根据权利要求1的方法，其中该至少一个参数包括至少两个误码概率(BEP)值(meanBEP，cvBEP)，进一步包括步骤：
a)求当前参数值，
b)将索引到一个特定表格字段的当前参数值与索引到同一特定表格字段的旧参数值相比较，
其中步骤a)和b)执行N次(N＞1)，这取决于对当前和旧的参数值之间的不同的计数，并取决于执行该特定表格字段的修改的计数结果。
6.适合于无线电系统的基站系统(BSS)(2+3+4)，其中该基站系统被设置用于执行权利要求1的方法。
7.适合于执行权利要求1的方法的基站控制器(BSC)。
8.适合于执行权利要求1的方法的移动通信系统。
9.适合于根据权利要求8的通信系统的移动终端，该移动终端被设置用于连续地，包括在不同的时间，发送所述至少一个参数。
CNA031232949A 2002-06-14 2003-04-25 在一个移动系统中增加下行链路吞吐量的趋势分析 Pending CN1468012A (zh)

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