LTE下行AMC实现算法研究

摘 要：移动互联网发展对移动无线网络性能和数据速率提出更高要求，自适应调制与编码AMC因其在提高频谱效率方面效果显著，成为LTE系统的一项关键技术。本文提出了LTE系统中下行AMC系统模型，并详细阐述了一种LTE下行链路的AMC算法及实现步骤、方法，最后对该方案在实际部署应用中的适用性进行了讨论。

关键词：AMC；CQI；MCS；LTE

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：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

无线移动通信系统的一个显著特征是，传输信道环境会因为自然条件或人为因素而快速并剧烈地变化。这种变化甚至具有随机性，它存在于每条链路中，会影响系统性能，在系统设计过程中必须予以考虑。为了解决这个问题，通常有三种方法：信道调度、链路自适应和混合自动请求重传（HARQ）。

本文我们关注的是第二种方法：链路自适应。在这种方法里，AMC（Adaptive Modulation and Coding）算法被广泛地运用。AMC能够增强时变信道的坚固性和频谱利用率，增加平均数据吞吐量，节省发射功率以及降低传输错误率。LTE的AMC算法有上行和下行之分，对于上行AMC算法，eNodeB对信道进行判定，将判定结果反馈给UE端，UE使用相应的调制方式和码速进行传输以适应信道特性；对于下行AMC算法，UE对信道进行判定，将反映信道质量的信息反馈给eNodeB，eNodeB根据此信息选择相应的调制方式和码速进行传输以适应信道特性。

1 下行AMC系统模型

LTE的下行AMC模型如图1所示。

可见，UE根据接收信号特性确定CQI报告，并反馈给eNodeB，eNodeB根据此CQI报告（以及其他CSI）进行信道调度，给每一用户分配一组PRB，并为每一用户选择适当的MCS。这里需要注意的是，总的延迟包括反馈路径上的时间延迟和UE确定CQI所需的时间。但是在调用AMC算法时，已经隐性假设链路自适应的可用性，其中包括延迟足够小不影响系统对信道的追踪，以及反馈路径不产生错误等。

2 AMC算法

在下行AMC算法中，eNodeB将对从UE反馈的一组CQI（Channel Quality Indicator）值进行处理，eNodeB将计算其等效CQI值并选择最适当的MCS（Modulation and Coding Scheme）。

根据下行AMC系统模型，下行AMC算法是以eNodeB为发射端，UE为接收端，UE确定CQI并反馈给eNodeB，基本流程图如图2所示。

AMC算法的输入值是一组PRB的CQI值，通过查表A-1得到CQI对应的效率，即可计算这一组PRB的等效CQI值，使用等效CQI值进而计算获得TBS（Transport Block Size），通过TBS获得MCS序号。

2.1 计算等效CQI

计算等效CQI包括三步：

（1）计算CQI对应的效率值Eff；

（2）计算等效效率值Eff’；

（3）根据Eff’查表获得等效CQI。

对于每个CQI值可查表1（3GPP TS36.213，Sect 7.2.3）获得相应效率Eff，单位是bit/symbol。它代表的意思是每个OFDM符号承载的信息比特，也就是每个RE（资源单元）所承载的信息比特。

对于普通CP，每个PRB包含84个RE，即NRE-com =84；对于扩展CP，每个PRB包含72个RE，即NRE-ex=72。等效的CQI’对应的效率Eff ’等于该信道平均每个RE承载的信息比特，计算方法如下：

N是PRB的总数，NREi是第i个PRB中RE的数量。

得到Eff’后，通过表1即可得到相应的等效CQI。

2.2 CQI与MCS的映射

当已知等效CQI值，通过表1可得其对应的调制方式Qm（对于QPSK，Qm=2；对于16QAM，Qm=4；对于64QAM，Qm=6）和码率Cr。通过输入量可知PRB个数NPRB，。对于OFDM每个PRB中用于PDSCH（下行共享信道）的RE个数是，则传输块大小TBS’可由下面公式求得：

根据TBS’按照3GPP LTE协议选择最接近的TBS（注意：须满足TBS≤TBS’），并由此可以确定相应的MCS。

3 结 论

在实际环境中，当信道变化过快而导致无法追踪，UE将不能对信道做出可靠的判定作为反馈，eNodeB显然也无法选取适当的调制方式和编码方式适应信道，这时要使用HARQ进行重传校正。又对于VoIP之类实时性要求高的业务，AMC目标是保持一定传输率，应选择适当的调制方式和编码方式最小化掉线的概率，所以如何设计更合理的下行MAC算法来克服各自干扰因素还需要进一步研究。

参考文献：

[1] 蒋佳俊，胡波.LTE系统下行链路的一种AMC方案 [J].信息与电子工程，2009，7（5）：377-381+394.

[2] 段佩伸，周祖望，俞锦.LTE系统下行链路AMC算法研究 [J].光通信研究，2014（2）：59-62.

[3] 陈发堂，孙鹏，徐炽云.TD-LTE系统中简单易行的AMC方案研究 [J].电视技术，2014，38（13）：135-138.

[4] 王映民，孙韶辉.TD-LTE技术原理与系统设计 [M].北京：人民邮电出版社，2010.

作者简介：陈小荣（1979.12-），男，广东人，硕士研究生。研究方向：移动通信技术研究。