LTE下行AMC實現算法研究

摘 要：移動互聯網發展對移動無線網絡性能和數據速率提出更高要求，自適應調制與編碼AMC因其在提高頻譜效率方面效果顯著，成為LTE系統的一項關鍵技術。本文提出了LTE系統中下行AMC系統模型，并詳細闡述了一種LTE下行鏈路的AMC算法及實現步驟、方法，最后對該方案在實際部署應用中的適用性進行了討論。

關鍵詞：AMC；CQI；MCS；LTE

中圖分類號：TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）07-0082-02

Abstract：The development of mobile internet puts forward higher requirements for the performance and data rate of mobile wireless networks. Adaptive modulation and coding AMC has become a key technology in LTE system because of its remarkable effect on improving the spectrum efficiency. In this paper，a downlink AMC system model in LTE system is proposed，and a AMC algorithm for LTE downlink and its implementation steps and methods are described in detail. Finally，the applicability of the scheme in practical deployment is discussed.

Keywords：AMC；CQI；MCS；LTE

0 引 言

無線移動通信系統的一個顯著特征是，傳輸信道環境會因為自然條件或人為因素而快速并劇烈地變化。這種變化甚至具有隨機性，它存在于每條鏈路中，會影響系統性能，在系統設計過程中必須予以考慮。為了解決這個問題，通常有三種方法：信道調度、鏈路自適應和混合自動請求重傳（HARQ）。

本文我們關注的是第二種方法：鏈路自適應。在這種方法里，AMC（Adaptive Modulation and Coding）算法被廣泛地運用。AMC能夠增強時變信道的堅固性和頻譜利用率，增加平均數據吞吐量，節省發射功率以及降低傳輸錯誤率。LTE的AMC算法有上行和下行之分，對于上行AMC算法，eNodeB對信道進行判定，將判定結果反饋給UE端，UE使用相應的調制方式和碼速進行傳輸以適應信道特性；對于下行AMC算法，UE對信道進行判定，將反映信道質量的信息反饋給eNodeB，eNodeB根據此信息選擇相應的調制方式和碼速進行傳輸以適應信道特性。

1 下行AMC系統模型

LTE的下行AMC模型如圖1所示。

可見，UE根據接收信號特性確定CQI報告，并反饋給eNodeB，eNodeB根據此CQI報告（以及其他CSI）進行信道調度，給每一用戶分配一組PRB，并為每一用戶選擇適當的MCS。這里需要注意的是，總的延遲包括反饋路徑上的時間延遲和UE確定CQI所需的時間。但是在調用AMC算法時，已經隱性假設鏈路自適應的可用性，其中包括延遲足夠小不影響系統對信道的追蹤，以及反饋路徑不產生錯誤等。

2 AMC算法

在下行AMC算法中，eNodeB將對從UE反饋的一組CQI（Channel Quality Indicator）值進行處理，eNodeB將計算其等效CQI值并選擇最適當的MCS（Modulation and Coding Scheme）。

根據下行AMC系統模型，下行AMC算法是以eNodeB為發射端，UE為接收端，UE確定CQI并反饋給eNodeB，基本流程圖如圖2所示。

AMC算法的輸入值是一組PRB的CQI值，通過查表A-1得到CQI對應的效率，即可計算這一組PRB的等效CQI值，使用等效CQI值進而計算獲得TBS（Transport Block Size），通過TBS獲得MCS序號。

2.1 計算等效CQI

計算等效CQI包括三步：

（1）計算CQI對應的效率值Eff；

（2）計算等效效率值Eff’；

（3）根據Eff’查表獲得等效CQI。

對于每個CQI值可查表1（3GPP TS36.213，Sect 7.2.3）獲得相應效率Eff，單位是bit/symbol。它代表的意思是每個OFDM符號承載的信息比特，也就是每個RE（資源單元）所承載的信息比特。

對于普通CP，每個PRB包含84個RE，即NRE-com =84；對于擴展CP，每個PRB包含72個RE，即NRE-ex=72。等效的CQI’對應的效率Eff ’等于該信道平均每個RE承載的信息比特，計算方法如下：

N是PRB的總數，NREi是第i個PRB中RE的數量。

得到Eff’后，通過表1即可得到相應的等效CQI。

2.2 CQI與MCS的映射

當已知等效CQI值，通過表1可得其對應的調制方式Qm（對于QPSK，Qm=2；對于16QAM，Qm=4；對于64QAM，Qm=6）和碼率Cr。通過輸入量可知PRB個數NPRB，。對于OFDM每個PRB中用于PDSCH（下行共享信道）的RE個數是，則傳輸塊大小TBS’可由下面公式求得：

根據TBS’按照3GPP LTE協議選擇最接近的TBS（注意：須滿足TBS≤TBS’），并由此可以確定相應的MCS。

3 結 論

在實際環境中，當信道變化過快而導致無法追蹤，UE將不能對信道做出可靠的判定作為反饋，eNodeB顯然也無法選取適當的調制方式和編碼方式適應信道，這時要使用HARQ進行重傳校正。又對于VoIP之類實時性要求高的業務，AMC目標是保持一定傳輸率，應選擇適當的調制方式和編碼方式最小化掉線的概率，所以如何設計更合理的下行MAC算法來克服各自干擾因素還需要進一步研究。

參考文獻：

[1] 蔣佳俊，胡波.LTE系統下行鏈路的一種AMC方案 [J].信息與電子工程，2009，7（5）：377-381+394.

[2] 段佩伸，周祖望，俞錦.LTE系統下行鏈路AMC算法研究 [J].光通信研究，2014（2）：59-62.

[3] 陳發堂，孫鵬，徐熾云.TD-LTE系統中簡單易行的AMC方案研究 [J].電視技術，2014，38（13）：135-138.

[4] 王映民，孫韶輝.TD-LTE技術原理與系統設計 [M].北京：人民郵電出版社，2010.

作者簡介：陳小榮（1979.12-），男，廣東人，碩士研究生。研究方向：移動通信技術研究。