通信系統(tǒng)中進(jìn)行快速鏈路自適應(yīng)的裝置與計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的各個(gè)方面一般設(shè)及采用鏈路反饋的通信系統(tǒng)，尤其設(shè)及快速鏈路自適應(yīng) 技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著手機(jī)、智能手機(jī)和平板設(shè)備等現(xiàn)代無(wú)線通信設(shè)備的普及，對(duì)流媒體視頻、電 視、音樂(lè)和用戶設(shè)備扣巧或移動(dòng)臺(tái)（M巧的互聯(lián)網(wǎng)接入等大量多媒體數(shù)據(jù)能力的需求也 隨之激增。為滿足運(yùn)種日益增長(zhǎng)的對(duì)更高數(shù)據(jù)速率的需求，基于多輸入多輸出（MIMO)、 正交頻分多址接入（0抑MA)、和比特交織編碼調(diào)制度ICM)等技術(shù)的新通信標(biāo)準(zhǔn)正在開(kāi) 發(fā)。例如，運(yùn)些標(biāo)準(zhǔn)包括第S代合作伙伴計(jì)劃（3GP巧正在研發(fā)的長(zhǎng)期演進(jìn)化T巧和 LTE-Advanced(LTE-A)，電氣電子工程師學(xué)會(huì)（I邸巧維護(hù)的802. 11和802. 16系列無(wú)線寬 帶標(biāo)準(zhǔn)，WiMAX論壇對(duì)IE邸802. 11標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方式WiMAX, W及其他標(biāo)準(zhǔn)。
[0003] 通過(guò)無(wú)線通信信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)質(zhì)量通常由于介質(zhì)的易失性而變得復(fù)雜，會(huì)受到衰 落、來(lái)自其他用戶的干擾和UE設(shè)備之間的變動(dòng)等因素的影響。眾所周知，根據(jù)當(dāng)前信道條 件，對(duì)諸如調(diào)制編碼方案（MC巧或傳輸功率之類的系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)可顯著提升總體吞 吐量。但是，要對(duì)通信鏈路或發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間的鏈路進(jìn)行自適應(yīng)，發(fā)射機(jī)需要準(zhǔn)確了解 鏈路的當(dāng)前信道狀態(tài)信息（CSI)。
[0004] 為了滿足運(yùn)一點(diǎn)，如上所述的那些現(xiàn)代通信系統(tǒng)包括某種類型的反饋機(jī)制，W允 許發(fā)送機(jī)之間的鏈路閉環(huán)自適應(yīng)，發(fā)射機(jī)可位于基站收發(fā)信臺(tái)或eNodeB，而接收機(jī)可位于 MS或者肥上。例如，3GPP LTE和LTE-A標(biāo)準(zhǔn)包括從一個(gè)肥或MS發(fā)送回CSI至發(fā)射機(jī)的 規(guī)定，其中，CSI用于選擇調(diào)制編碼方案（MCS)、和/或者預(yù)編碼矩陣、和/或者秩數(shù)等傳輸 參數(shù)。LTE包括幾種類型的CSI，包括信道質(zhì)量指示（CQI)，秩指示巧I)、及預(yù)編碼矩陣指示 (PMI)。所述CQI是一個(gè)介于1和15之間的整數(shù)值?；\統(tǒng)地說(shuō)，每一個(gè)CQI值與29個(gè)MCS 中的其中一個(gè)對(duì)應(yīng)，運(yùn)29個(gè)MCS用于不包括HARQ重傳的下行共享物理信道（PDSCH)上的 數(shù)據(jù)傳輸。在本方案中，較高的CQI值對(duì)應(yīng)于較高吞吐量的MCS。此后，CQI和MCS可互換 使用。
[0005] 確定接收機(jī)的適當(dāng)CSI值、發(fā)送所述CSI到發(fā)射機(jī)、并基于接收到的CSI來(lái)修改所 述鏈路的過(guò)程稱為鏈路自適應(yīng)（LA),通常用于采用MIMO-OFDM技術(shù)的系統(tǒng)中，例如，3GPP LTE rel-8中定義的PDSCH。LA的目的是調(diào)整傳輸參數(shù)，如MCS和/或預(yù)編碼矩陣和/或秩 數(shù)，運(yùn)樣，在保持塊錯(cuò)誤率度LER)運(yùn)個(gè)在無(wú)線和其他通信系統(tǒng)中使用的典型服務(wù)質(zhì)量QoS 度量低于給定闊值的同時(shí)，最大程度地提高物理層的平均吞吐量。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中使用 的BLER闊值通常約為0. 1，或10%，可根據(jù)所期望的QoS來(lái)調(diào)大或調(diào)小。
[0006] 在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，鏈路自適應(yīng)方案通常是為了實(shí)現(xiàn)從一個(gè)無(wú)線基站到MS的傳 輸，被稱為下行鏈路值L)，但也可W用來(lái)改善上行鏈路扣L)傳輸。為了實(shí)現(xiàn)LA,接收機(jī)接 收包含數(shù)據(jù)包的傳輸數(shù)據(jù)，并基于所接收的信號(hào)計(jì)算鏈路質(zhì)量度量化QM)。然后，接收機(jī)確 定適當(dāng)?shù)腃SI值并將它們發(fā)送給發(fā)射機(jī)，運(yùn)些CSI值用于為隨后的數(shù)據(jù)傳輸選擇鏈路參數(shù)。 無(wú)線鏈路是非常不穩(wěn)定的介質(zhì)，因此當(dāng)計(jì)算一個(gè)CSI值并發(fā)送給發(fā)射機(jī)用于調(diào)整鏈路參數(shù) 時(shí)，該鏈路可能已經(jīng)發(fā)生很大地改變，導(dǎo)致自適應(yīng)無(wú)法達(dá)到理想效果。因此，當(dāng)使用修改后 的傳輸方案時(shí)，接收機(jī)應(yīng)該嘗試預(yù)測(cè)未來(lái)的CSI，而不是僅僅計(jì)算當(dāng)前的CSI值和把其返回 給發(fā)射機(jī)，運(yùn)樣才能提升鏈路吞吐量。因此，LA需要根據(jù)當(dāng)前的和過(guò)去的信道信息來(lái)預(yù)測(cè) 用于下一次的傳輸最佳CSI。由于無(wú)線鏈路是不斷迅速變化的，用于CSI預(yù)測(cè)的LA算法必 須足夠快地調(diào)整，W跟蹤運(yùn)些變化。能夠適應(yīng)運(yùn)些快速的鏈路變化的算法被稱為快速鏈路 自適應(yīng)（FLA)。
[0007] FLA可W是一個(gè)棘手和具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題。在一個(gè)動(dòng)態(tài)和受到各種變化影響的惡 劣環(huán)境下，例如，慢速或快速衰落場(chǎng)景、異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)、干擾和由于運(yùn)動(dòng)、溫度和肥之間的變動(dòng) 而引起的肥條件改變，對(duì)傳輸參數(shù)做出調(diào)整W最大程度地提升平均吞吐量性能并維持可 接受的低BLm?會(huì)遇到許多困難。一個(gè)理想的FLA技術(shù)應(yīng)該滿足一些制約因素，包括W下內(nèi) 容：
[0008] 為了最大程度地提升平均吞吐量，同時(shí)保持BLmH氏于給定闊值，F(xiàn)LA應(yīng)該能夠推 薦一個(gè)適于任何實(shí)際的移動(dòng)環(huán)境的MCS/CQI ;
[0009] 所述FLA技術(shù)應(yīng)該有一個(gè)"快速"自適應(yīng)率，因此它能夠緊密跟蹤信道質(zhì)量的變 化；
[0010] 在不同信道條件下，參數(shù)和/或查找表（LUT)必須保持較小數(shù)量，計(jì)算的復(fù)雜性必 須保持t旦定；
[0011] 該FLA技術(shù)應(yīng)該能夠成功應(yīng)對(duì)線性和非線性信道均衡器，不完美信道和噪聲協(xié)方 差的知識(shí)，W及射頻（R巧缺陷。
[0012] 許多針對(duì)FLA問(wèn)題的解決方案已經(jīng)提出，每個(gè)解決方案都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。經(jīng) 典的方法是使用帶有或不帶有校準(zhǔn)與校正的鏈路質(zhì)量度量化QM)，如平均交互信息每編碼 比特映射（MMIBM)。在運(yùn)種方法中，通過(guò)利用采用的均衡器的一組后處理信號(hào)干擾噪聲比 (SINR)，獲得一個(gè)標(biāo)量鏈路質(zhì)量度量化QM)。然而，只有線性最小均方誤差（LMMS巧類型的 均衡器才了解閉合形式后處理SINR。對(duì)于其他類型的均衡器，如最大似然（ML)型均衡器， 需要一些近似估計(jì)。在獲得各個(gè)傳輸參數(shù)的如MCS之類的標(biāo)量LQM后，經(jīng)典經(jīng)典的方法是 從LQM到BL邸的映射中找到對(duì)應(yīng)的BLER，該映射通常是離線創(chuàng)建的。該離線映射或查找表 (LUT)是在加性高斯白噪聲（AWGN)信道條件下MCS分別獲得的，W及考慮到的傳輸塊大小。 此后，推薦一個(gè)適當(dāng)?shù)念l譜效率最高的MCS方案，運(yùn)樣考慮到的MCS方案的預(yù)測(cè)BL邸就低 于期望的闊值。預(yù)測(cè)的BLER闊值通過(guò)模擬獲得，運(yùn)樣，平均BLER可W滿足期望的QoS要求 的約束條件。運(yùn)種"經(jīng)典"的方法在文獻(xiàn)中進(jìn)行了實(shí)證研究，并在一個(gè)經(jīng)校準(zhǔn)的設(shè)置中有良 好的表現(xiàn)。不巧地是，為每一個(gè)需要的MCS和信道條件找到校準(zhǔn)和校正因子需要進(jìn)行漫長(zhǎng) 而枯燥的模擬。不同的傳輸大小需要若干LUT，因此，基于LTE/LTE - A系統(tǒng)就無(wú)法使用運(yùn) 種方法。當(dāng)使用非線性或ML型均衡器時(shí)，也很難找到合適的校正因子。在實(shí)際系統(tǒng)中，射 頻（R巧缺陷是不可避免的，會(huì)對(duì)性能產(chǎn)生負(fù)面影響，因?yàn)闊o(wú)法調(diào)整校正因子來(lái)適應(yīng)所有類 型的現(xiàn)實(shí)世界中的變化和缺陷。
[001引基于支持向量機(jī)（SVM)的FLA技術(shù)也得W確立。運(yùn)些方法使用SVM為實(shí)時(shí)或在線 的每個(gè)候選MCS獲知均值或有序后處理的SINR和BLER之間的映射。運(yùn)種獲知的映射會(huì)定 期更新，并用于預(yù)測(cè)各組支持的MCS方案的BL邸性能。然后，預(yù)測(cè)的BL邸值可用來(lái)為下一 個(gè)數(shù)據(jù)包選擇和推薦MCS方案?；赟VM的FLA優(yōu)于基于經(jīng)典LQM/LUT的方法，也可W應(yīng) 付某些類型的射頻和非線性缺陷。然而，基于SVM的方法存在內(nèi)存消耗大，復(fù)雜性成本不夠 低，很難在當(dāng)前狀態(tài)下的數(shù)字信號(hào)處理值S巧設(shè)備中應(yīng)用的問(wèn)題?；赟VM的FLA技術(shù)在 非平穩(wěn)的場(chǎng)景下的工作表現(xiàn)如何或它們是否可W適當(dāng)?shù)馗櫹到y(tǒng)的變化，仍不得而知。
[0014] 另外一種LA解決方法是一種被稱為量化內(nèi)核最小均方（QKLM巧的在線內(nèi)核方法 (OKM)。在獲知均值或有序后處理的SINR與BLER之間的映射方面，QKLMS與SVM方法是相 似的，但是QKLMS沒(méi)有那么復(fù)雜，且對(duì)存儲(chǔ)器要求比目前已知的SVM方法要低得多。雖然 QKLMS具有一些優(yōu)勢(shì)，但運(yùn)種方法也存在一些問(wèn)題。QKLMS跟蹤能力較差，其更準(zhǔn)確地特征 為一種"慢"LA技術(shù)。通過(guò)詳盡的和耗時(shí)的離線網(wǎng)格捜索來(lái)尋找QKLMS自由超參數(shù)。需要 額外的捜索來(lái)確定如何從可用的一組MCS中選擇一個(gè)合適的MCS。OKM的輸入是平均后處 理SINR或均衡器中的一組有序后處理SINR，都具有非常高的動(dòng)態(tài)范圍，因而降低由OKM提 供的潛在增益。
[0015] 因此，人們希望找到一種FLA技術(shù)，可W解決至少一些上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 在上述技術(shù)背景下，本發(fā)明的目的是提供設(shè)備和方法，通過(guò)此設(shè)備與方法，能夠提 高采用了鏈路自適應(yīng)反饋的通信鏈路中的數(shù)據(jù)傳輸速率，尤其但不完全是為了在接收機(jī)上 選擇CSI。
[0017] 本發(fā)明的另一目的是提供設(shè)備和方法，使得FLA可用于在動(dòng)態(tài)環(huán)境下調(diào)整或者推 薦適合的CSI值來(lái)最大程度地提高通信鏈路的平均吞吐量，同時(shí)使平均BLER低于期望闊 值。運(yùn)些設(shè)備和方法提供一個(gè)"快速"適應(yīng)率，能密切跟蹤信道狀態(tài)的快速變化。
[0018] 本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供設(shè)備和方法，使得FLA可用于在不同信道條件下保持 參數(shù)和/或查找表（LUT)的數(shù)量較小，并保持恒定的計(jì)算復(fù)雜性。
[0019] 本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供設(shè)備和方法，使得FLA可用于在平穩(wěn)或非平穩(wěn)環(huán)境下 成功應(yīng)對(duì)線性和非線性信道均衡器，不完美的信道和噪聲協(xié)方差知識(shí)，W及射頻（R巧缺 陷。
[0020] 上述和進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)都是依據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使用高斯過(guò)程（GP)的系統(tǒng)模 型，可W調(diào)整和更新其模型參數(shù)來(lái)快速跟蹤通信鏈路的信道狀態(tài)變化。更新后的GP系統(tǒng)模 型用于為期望的一組CSI預(yù)測(cè)將來(lái)傳輸?shù)腂Lm?性能，選擇一個(gè)與最高吞吐量相關(guān)聯(lián)的而且 能夠維持預(yù)測(cè)的BLER低于預(yù)定闊值的CSI。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，上述和進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)一個(gè)可用于選擇通信 鏈路的信道狀態(tài)信息（CSI)收發(fā)信機(jī)獲得的。所述收發(fā)信機(jī)包括：接收機(jī)，用于接收來(lái)自 所述通信鏈路的通信信號(hào)，并產(chǎn)生一個(gè)接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)；處理裝置，與所述接收機(jī)禪合， 用于接收所述數(shù)據(jù)信號(hào)；存儲(chǔ)器，與所述處理裝置禪合。所述處理裝置用于：基于接收到的 數(shù)據(jù)信號(hào)，生成信道估計(jì)值、噪聲協(xié)方差估計(jì)值和一組循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC)結(jié)果；基于信道 估計(jì)值和噪聲協(xié)方差估計(jì)值，生成一組鏈路質(zhì)量度量化QM);緩存所述生成的一組LQM?；?于所述緩存的一組LQM和所述一組CRC結(jié)果，使用高斯過(guò)程（G巧系統(tǒng)模型更新GP系統(tǒng)模 型的模型參數(shù)?；谏傻囊唤MLQM，使用更新后的模型參數(shù)與GP系統(tǒng)模型為支持的一組 CSI中的每一個(gè)CSI預(yù)測(cè)誤塊率度LER)。所述處理裝置從所述支持的一組CSI中選擇具有 最大吞吐量的CSI和低于闊值的預(yù)測(cè)BLER。
[0022] 根據(jù)第一方面，在所述收發(fā)信機(jī)的第一種可能的實(shí)現(xiàn)形式中，使用GP系統(tǒng)模型來(lái) 更新模型參數(shù)包括：基于所述生成的一組CRC結(jié)果，所述緩存的一組LQM和訓(xùn)練數(shù)據(jù)字典， 更新模型參數(shù)?；谒鼍彺娴囊唤MLQM，生成的CRC結(jié)果和所述接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)的CSI， 更新所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)字典。
[0023] 根據(jù)第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)形式，在所述收發(fā)信機(jī)的第二種可能的實(shí)現(xiàn)形 式中，所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)字典包括多組緩存的LQM、與每組LQM關(guān)聯(lián)的至少一組CRC結(jié)果，化及關(guān) 聯(lián)的一組CSI。
[0024] 根據(jù)第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)形式，在所述收發(fā)信機(jī)的第=種可能的實(shí)現(xiàn)形 式中，所述訓(xùn)練數(shù)據(jù)字典通過(guò)W下方式增強(qiáng)：當(dāng)為當(dāng)前CSI生成的CRC結(jié)果為通過(guò)，所述支 持的一組CSI中的所有低吞吐量CSI與所述CRC通過(guò)結(jié)果關(guān)聯(lián)；當(dāng)為當(dāng)前CSI生成的CRC 結(jié)果為失敗，所述支持的一組CSI中的所有高吞吐量CSI與所述CRC失敗結(jié)果關(guān)聯(lián)。
[00巧]根據(jù)第一方面或者第一方面的第一種至第=種可能的實(shí)現(xiàn)形式，在所述收發(fā)信