CN102123012A

CN102123012A - 一种链路错误率预测方法和***

Info

Publication number: CN102123012A
Application number: CN2011100849560A
Authority: CN
Inventors: 孙刚; 周一青; 田霖; 黄伊; 关娜; 李玉凤; 石晶林
Original assignee: Institute of Computing Technology of CAS
Current assignee: Institute of Computing Technology of CAS
Priority date: 2011-04-02
Filing date: 2011-04-02
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2031-04-02
Also published as: CN102123012B

Abstract

本发明公开了一种链路错误率预测方法和***。所述方法，通过计算信道条件和接收机约束的信干噪比，将调制符号信干噪比映射为比特信干噪比，然后通过去速率匹配将比特信干噪比转化为相同的码率，进行有效信干噪比映射并查询错误率曲线，获得最终预测的错误率。其给出了具备较强通用性和较低复杂度的混合自动重传请求链路错误率预测的解决流程，同时，定义了各个步骤的具体操作，通过此方法，可以快速、有效的对多种混合自动重传请求链路的错误率进行预测。

Description

一种链路错误率预测方法和***

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种基于混合自动重传请求技术的链路的链路错误率预测方法和***。

背景技术

链路错误率预测是指根据当前的无线信道响应以及物理链路的发射接收技术来估计信息在当前无线信道情况下，采取当前的发射接收技术的数据块错误概率。链路错误率预测是与动态错误仿真相对的一种技术，主要用于通信***级别的仿真，通过统计的方法，而非蒙特卡洛方法，来预测链路错误率，能够大大的降低通信***级别仿真的时间复杂度，同时，能够取得较高的精度。预测链路的错误率主要用于无线通信的科学研究的***仿真中，***仿真是从一个***的角度来进行***的某些性能的评估和研究，通常会涉及到大量的物理链路，如果每条链路都实际发射信息并经过发射、无线物理信道以及接收的处理的话，时间会很长，无法在有效的时间内得到仿真结果，因此，采用链路的错误率预测的方法来缩短***仿真时间。由于链路的错误率的预测针对的是信息的发射、无线物理信道和接收三个方面的作用，因此，不同类型的发射和接收技术，会有不同的链路错误率预测的方法，一般的计算思路是根据无线物理信道和具体的接收技术计算得到信干噪比，然后根据信干噪比来查表获得错误率，其中的查询的表是可以重用的，在计算前通过大量的仿真得到的一个一般性的表)

混合自动重传请求是一种将前向纠错编码和自动重传请求相结合的差错控制方法，其运用综合了前向纠错编码和自动重传请求的优势，可以自适应地基于无线信道条件提供精确的编码速率调节，并补偿由于采用链路适配所带来的误码以提高***性能。混合自动重传请求技术是一种通过无线通信协议的媒体介入控制层和物理层的联合作用来实现的一种自动重传请求技术，已经在第三代合作伙伴组织(3GPP)的长期演进(Long Time Evolution，LTE)协议和IEEE的WiMAX协议中得到了运用。混合自动重传请求技术的应用大大的提升了***的性能。

在当前的通信相关技术的研究中，尤其在LTE和WiMAX的进一步研究以及LTE-A(LTE Advanced)和WiMAX的后续版本802.16m的标准制定过程中，需要针对具有混合自动重传请求技术的链路进行链路错误率预测，因此，产生了一些针对这种链路的链路错误率预测方法，如文献“Krishna Sayana，Jeff Zhuang，Ken Stewart Link Performance Abstract ion based on Mean Mutual Information per Bit(MMIB)of the LLR Channel IEEE C802.16m-07/0972007-05-03”提到的比特平均互信息有效信干噪比(signal to interference noise ratio，SINR)映射(Mean Mutual Information per Bit Effective SINR Mapping，MMIB-ESM)方法，虽然此方法能够用于混合自动重传请求链路错误率预测，但方法复杂度很高，且文献没有给出具体的应用方法；

另外，文献“Brian Classon，Philippe Sartori，Yufei Blankenship，Kevin Baum，Robert Love，Yakun Sun Efficient OFDM-混合自动重传请求System Evaluation Using a Recursive EESM Link Error Prediction”给出了一种使用迭代形式的指数有效信干噪比映射(Exponential Effective SINR Mapping，EESM)的方法，此方法给出了针对混合自动重传请求链路预测的混合自动重传请求合并的表达式，并采取迭代的方法来对链路的错误率进行预测，但由于指数有效信干噪比映射算法本身的局限性，无法对自适应的混合自动重传请求进行预测，因此，文献给出的方法无法作为一种有效的通用的混合自动重传链路错误率预测的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种链路错误率预测方法和***，其给出了具备较强通用性和较低复杂度的混合自动重传请求链路错误率预测的解决流程，同时，定义了各个步骤的具体操作，通过此方法，可以快速、有效的对多种混合自动重传请求链路的错误率进行预测。

为实现本发明的目的而提供的一种链路错误率预测方法，通过计算信道条件和接收机约束的信干噪比，将调制符号信干噪比映射为比特信干噪比，然后通过去速率匹配将比特信干噪比转化为相同的码率，进行有效信干噪比映射并查询错误率曲线，获得最终预测的错误率。

所述方法，包括下列步骤：

步骤100，获取当前的物理信道响应，根据所述物理信道响应和链路的接收机，计算当前各个信息符号的信干噪比；

步骤200.将不同调制方式下的调制符号的符号信干噪比根据自身的调制方式映射为一个或者多个比特信干噪比；

步骤300.将不同数据编码速率下的比特信干噪比根据自身的数据速率映射为相同的数据速率；

步骤400.将本次传输的比特信干噪比和上次传输的比特信干噪比合并，并将合并后的比特信干噪比映射为有效信干噪比；

步骤500.根据所述有效信干噪比来查询错误率曲线，获得最终预测的错误率。

步骤200中，所述映射方法是采用错误概率相等等价方法，如根据公式：其中λ表示符号信干噪比，将QPSK的调制符号信干噪比映射为BPSK的符号信干噪比。

步骤300中，所述映射方法，采用的是LTE接收的时候进行的去速率匹配的方式。

步骤400中，采用公式：

其中γ代表信干噪比，进行映射。

为实现本发明的目的还提供一种链路错误率预测***，所述***通过计算信道条件和接收机约束的信干噪比，将调制符号信干噪比映射为比特信干噪比，然后通过去速率匹配将比特信干噪比转化为相同的码率，进行有效信干噪比映射并查询错误率曲线，获得最终预测的错误率。

所述***，包括：

符号信干噪比计算单元，用于获取当前的物理信道响应，根据所述物理信道响应和链路的接收机，计算当前各个信息符号的符号信干噪比；

调制方式归一化单元，用于将不同调制方式下的调制符号的符号信干噪比根据自身的调制方式映射为一个或者多个比特信干噪比；

数据速率归一化单元，用于将不同数据编码速率下的比特信干噪比根据自身的数据速率映射为相同的数据速率；

有效信干噪比计算单元，用于将本次传输的比特信干噪比和上次传输的比特信干噪比合并，并将合并后的比特信干噪比映射为有效信干噪比；

错误率匹配单元，用于根据有效信干噪比来查询错误率曲线，获得最终预测的错误率。

所述调制方式归一化单元采用概率相等等价方法，根据公式：

其中λ表示符号信干噪比，将QPSK的调制符号信干噪比映射为BPSK的符号信干噪比。

所述数据速率归一化单元采用LTE接收的时候进行的去速率匹配的方式。

所述有效信干噪比计算单元采用公式：

其中γ代表信干噪比，进行映射。

本发明的有益效果是：

本发明的一种链路错误率预测方法和***，具备高效和对混合自动重传请求链路普适的特点，对通信标准的研究以及相关的标准化工作中的***级别仿真进行了有效的支持，缩短了相关工作的仿真时间，提升了相关工作的效率。

附图说明

图1为本发明的一种链路错误率预测方法的步骤流程图；

图2为本发明的一种链路错误率预测***的结构示意图；

图3为本发明的链路错误率预测方法的一实施例的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的一种链路错误率预测方法和***进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的一种链路错误率预测方法和***，能够适用于混合自动重传请求技术的各个类型，包括但不限于异步混合自动重传请求、同步混合自动重传请求、自适应混合自动重传请求、非自适应混合自动重传请求，同时，本方法能够适用于混合自动重传请求的各种合并技术，包括但不限于跟踪合并(Chase Combining，CC)、增量冗余(Incremental Redundancy，IR)。

自适应混合自动重传请求技术的核心是指数据重传的过程中，采取与初次传送或者上次重传不同的数据调制方式以及数据编码速率，而非自适应混合自动重传请求技术的核心则是指数据重传的过程中，采取与初次传送或者上次重传相同的数据调制方式以及数据编码速率。可以说，非自适应混合自动重传请求技术是自适应重传请求技术的一个特殊情况。因此，对混合自动重传请求的链路错误率预测的核心就是要很好的支持自适应混合自动重传请求，本发明采取将不同的调制方式统一映射为相同的一种基础调制方式、将不同的数据编码速率转化为相同的一种基础数据编码速率的方法来支持自适应混合自动重传请求，同时，在映射的过程中，采取高效的方式，保证本发明的高效性。

下面结合上述目标详细介绍本发明的一种链路错误率预测方法，所述方法首先根据信道条件获得具体的物理信道条件，然后，计算信道条件和接收机约束的信干噪比，接着，将调制符号信干噪比映射为比特信干噪比，然后通过去速率匹配将比特信干噪比转化为相同的码率，然后，进行混合自动重传请求的合并，最后，进行有效信干噪比映射并查询对应的错误率，即为当前信道条件下对应的混合自动重传请求链路的错误率。

图1为本发明的一种链路错误率预测方法的步骤流程图，如图1所示，所述链路错误率预测方法，具体包括如下步骤：

步骤100，获取当前的物理信道响应；

物理信道响应是由根据***仿真研究的需要选取的物理信道模型生成的，比如瑞利信道、赖斯信道、典型城市信道、空间信道模型等，以产生典型城市信道响应为例，首先根据需求设置信道响应的时间等参数，然后运行具体的模型的仿真代码即可以产生出所需要的物理信道响应。

步骤200.根据所述物理信道响应和链路的接收机，计算当前各个信息符号的符号信干噪比；

信号在物理链路会需要经过调制处理，将比特串调制为复数符号，这些复数符号就是信息符号。

步骤300.调制方式归一化：将不同调制方式下的调制符号的符号信干噪比根据自身的调制方式映射为一个或者多个比特信干噪比；

所述调制方式归一化，采用的原理是根据概率相等等价的方法，比如将QPSK的调制符号信干噪比映射为BPSK的符号信干噪比的公式为：

其中λ表示符号信干噪比，也就是说一个QPSK符号的信干噪比可以等效为两个BPSK的符号信干噪比，如此其余调制方式的信干噪比也可以等效为BPSK的符号信干噪比。

再比如，根据公式：

和公式

其中λ表示符号信干噪比，将16QAM的调制符号信干噪比映射为BPSK的符号信干噪比。

步骤400.数据速率归一化：将不同数据编码速率下的比特信干噪比根据自身的数据速率映射为相同的数据速率；

所述步骤400采用的方式是将不同的速率的数据进行统一的去速率匹配，就是将长的数据折叠相加，将短的数据填零，可以采用的方式有很多种，作为一种可实施方式，本发明在实现的过程中采用的是LTE接收的时候进行的去速率匹配的方式。

步骤500.混合自动重传请求合并：将本次传输的比特信干噪比和上次传输的比特信干噪比合并；

步骤600.指数有效信干噪比映射：将合并后的比特信干噪比映射为有效信干噪比；

这个映射的方式为：

其中γ代表信干噪比。

步骤700.错误率查询：根据所述有效信干噪比来查询错误率曲线，获得最终预测的错误率。

所述错误率曲线是在特定调制方式和特定码率下的采用基本接收技术的链路在加性高斯白噪声信道下，在加性高斯白噪声信道下，采用基本发射机和基本接收机，通过蒙特卡洛的仿真方法获得的链路信干噪比与错误率对应的曲线，是错误率预测的基准曲线，通过大量的前期链路仿真得到。

采用的调制方式是BPSK，信道编码速率是1/3，得到的是一条横轴为信干噪比，纵轴为链路错误率的曲线。根据步骤600得到的有效信干噪比查询此条曲线即可得到最终的链路错误率。

相应于本发明的一种链路错误率预测方法，还提供一种链路错误率预测***，所述***通过计算信道条件和接收机约束的信干噪比，将调制符号信干噪比映射为比特信干噪比，然后通过去速率匹配将比特信干噪比转化为相同的码率，进行有效信干噪比映射并查询错误率曲线，获得最终预测的错误率。

作为一种可实施方式，图2为本发明的一种链路错误率预测***的结构示意图，如图2所示，所述的链路错误率预测***，包括：

符号信干噪比计算单元1，用于获取当前的物理信道响应，根据所述物理信道响应和链路的接收机，计算当前各个信息符号的符号信干噪比；

调制方式归一化单元2，用于将不同调制方式下的调制符号的符号信干噪比根据自身的调制方式映射为一个或者多个比特信干噪比；

所述调制方式归一化单元2采用概率相等等价方法，根据公式：

数据速率归一化单元3，用于将不同数据编码速率下的比特信干噪比根据自身的数据速率映射为相同的数据速率；

所述数据速率归一化单元3采用LTE接收的时候进行的去速率匹配的方式。

有效信干噪比计算单元4，用于将本次传输的比特信干噪比和上次传输的比特信干噪比合并，并将合并后的比特信干噪比映射为有效信干噪比；

所述有效信干噪比计算单元4采用公式：

其中γ代表信干噪比，进行映射。

错误率匹配单元5，用于根据有效信干噪比来查询错误率曲线，获得最终预测的错误率。

下面以预测第一次重传的链路的错误率为例详细说明本发明的技术方案，假设发射机包含Turbo信道编码、速率匹配2/3、QPSK调制、OFDM、2发射天线，无线信道模型为SCM模型，接收机为2接收天线、MMSE译码、信道解码。

图3为本发明的链路错误率预测方法的一实施例的流程示意图。如图3所示，具体包括如下步骤：

1、产生1毫秒的第n次混合自动重传请求传输的资源粒子k上的信道响应{h_k}_n，并转化到频域(10M***带宽)；

2、根据2发2收的MMSE译码的公式，然后利用信干噪比的计算公式，计算出来MMSE译码后的第n次混合自动重传请求传输的资源粒子k上的QPSK符号信干噪比{SINR_k}_n；

3、根据QPSK到BPSK的符号信干噪比映射的公式，获得等效的第n次混合自动重传请求传输的资源粒子k上的第b比特的BPSK信干噪比{SINR_b，k}_n；

4、采用LTE的去速率匹配模型来将2/3长度的符号信干噪比添加到1/3长度的符号信干噪比，得到第n次混合自动重传请求传输的资源粒子k上的第b比特的信干噪比{SINR’_b，k}_n，对应的码率为1/3；

5、将此次重传和上次发送的第n-1次混合自动重传请求传输的资源粒子k上的第b比特的信干噪比{SINR’_b，k}_n-1等比相加，得到第n次混合自动重传请求传输的资源粒子k上的第b比特和上一次传输合并后的信干噪比{SINR’_b，k}_n|n-1；

6、根据有效信干噪比的映射方法，将所有的数据的信干噪比映射为一个有效信干噪比SINR_eff；

7、使用步骤6获得的有效信干噪比SINR_eff，以之为横轴，查询错误率曲线，获得的纵轴即为第n次混合自动重传请求传输的错误率BLER_n。

本发明的有益效果在于：

通过结合附图对本发明具体实施例的描述，本发明的其它方面及特征对本领域的技术人员而言是显而易见的。

以上对本发明的具体实施例进行了描述和说明，这些实施例应被认为其只是示例性的，并不用于对本发明进行限制，本发明应根据所附的权利要求进行解释。

Claims

1.一种链路错误率预测方法，其特征在于，计算信道条件和接收机约束的信干噪比，将调制符号信干噪比映射为比特信干噪比，然后通过去速率匹配将比特信干噪比转化为相同的码率，进行有效信干噪比映射并查询错误率曲线，获得最终预测的错误率。

2.根据权利要求1所述的链路错误率预测方法，其特征在于，所述方法，包括下列步骤：

3.根据权利要求2所述的链路错误率预测方法，其特征在于，步骤200中，所述映射方法是采用概率相等等价方法，根据公式：

4.根据权利要求2所述的链路错误率预测方法，其特征在于，步骤300中，所述映射方法，采用的是LTE接收的时候进行的去速率匹配的方式。

5.根据权利要求2所述的链路错误率预测方法，其特征在于，步骤400中，采用公式：

其中γ代表信干噪比，进行映射。

6.一种链路错误率预测***，其特征在于，所述***通过计算信道条件和接收机约束的信干噪比，将调制符号信干噪比映射为比特信干噪比，然后通过去速率匹配将比特信干噪比转化为相同的码率，进行有效信干噪比映射并查询错误率曲线，获得最终预测的错误率。

7.根据权利要求6所述的链路错误率预测***，其特征在于，所述***，包括：

8.根据权利要求7所述的链路错误率预测***，其特征在于，所述调制方式归一化单元采用概率相等等价方法，根据公式：

9.根据权利要求7所述的链路错误率预测***，其特征在于，所述数据速率归一化单元采用LTE接收的时候进行的去速率匹配的方式。

10.根据权利要求7所述的链路错误率预测***，其特征在于，所述有效信干噪比计算单元采用公式：其中γ代表信干噪比，进行映射。