СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СХЕМЫ МОДУЛЯЦИИ ДЛЯ ПОВТОРНОЙ ПЕРЕДАЧИ В СИСТЕМЕ СВЯЗИ Российский патент 2005 года по МПК H04L1/16 

Область изобретения

Настоящее изобретение относится, в общем, к системе связи, адаптивно определяющей схему модуляции и кодирования, а более конкретно к способу и устройству для определения оптимальной схемы модуляции для повторной передачи в данной среде.

Предшествующий уровень техники

В системе мобильной связи будущего (3GPP2 1×EV-DV: стандарт 1×EV-DV передачи данных и речи 2-ого проекта Партнерства по проектам третьего поколения связи (ППТП), или 3GPP HSDPA: высокоскоростной пакетный доступ по нисходящей линии связи ППТП), если задано количество доступных кодов Уолша, то есть доступное пространство кодов Уолша, то размер пакета кодера (ПК), который должен быть передан, и количество слотов на под-пакет определяют в соответствии с состоянием канала и данными, обработка которых не завершена. Слот является блоком передачи, имеющим предварительно определенную длительность, а данные, обработка которых не завершена, служат индикатором состояния буфера, который хранит данные, принятые с более высокого уровня. Если определены размер ПК и количество слотов на под-пакет, то это подразумевает, что определена скорость передачи данных. Затем осуществляют передачу ПК путем выбора одной из комбинаций схем модуляции и скоростей кодирования, причем количество комбинаций соответствует количеству модуляций, поддерживаемых в системе связи. Для эффективной передачи пакета важно выбрать оптимальную схему модуляции и кодирования, минимизирующую частоту появления ошибочных битов (ЧОБ, BER) и частоту появления ошибочных пакетов (ЧОП, PER), поскольку частота появления ошибок для каждой схемы модуляции и кодирования различна.

В соответствии с предложенной схемой модуляции, определяющей способ для находящегося в процессе стандартизации 3GPP2 1xEV-DV, схему модуляции выбирают в соответствии с таблицей соответствия, содержащей перечень скоростей передачи данных, взаимно однозначно сопоставленных схемам модуляции, для каждого размера ПК в заданном пространстве кодов Уолша. Таблица соответствия была создана для обеспечения оптимальной схемы модуляции и кодирования только для первоначальной передачи, при этом минимизируя ЧОБ или ЧОП при заданном условии. Однако даже при необходимости повторной передачи под-пакета из-за неудачной предыдущей передачи этого под-пакета продолжают использовать таблицу соответствия. Следовательно, без учета предыдущих передач под-пакета может быть выбрана неподходящая схема модуляции, что приводит к снижению эффективности системы связи.

Сущность изобретения

Следовательно, задачей настоящего изобретения является обеспечение устройства и способа для определения оптимальной схемы модуляции для повторной передачи с учетом предыдущих передач под-пакета в системе мобильной связи, использующей переменную схему модуляции и инкрементальную избыточность (ИИ, IR), в качестве способа гибридного автоматического запроса на повторную передачу (ГАЗП, HARQ).

Для решения указанных выше и других задач, согласно одному аспекту настоящего изобретения, в системе связи, использующей две схемы модуляции, информацию для первоначальной передачи модулируют согласно схеме модуляции более низкого порядка, если первое ПМС произведение порядка модуляции на кодовую скорость (ПМС, ПМС) меньше первого порогового значения, и согласно схеме модуляции более высокого порядка, если первое ПМС не меньше первого порогового значения. Здесь ПМС определяет спектральную эффективность передачи и определяется размером ПК, количеством доступных кодов Уолша и количеством слотов на под-пакет, которые используют для передачи. Для выбора одной из схем модуляции для повторной передачи вычисляют второе ПМС с использованием размера ПК, количества доступных кодов Уолша и количества слотов на под-пакет, которые используют для повторной передачи. Если второе ПМС не превышает второго порогового значения, большего первого порогового значения, то выбирают схему модуляции более низкого порядка. Если второе ПМС больше второго порогового значения, то выбирают схему модуляции более высокого порядка.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, в системе связи, использующей по меньшей мере три схемы модуляции, информацию при начальной передаче модулируют согласно схеме модуляции самого низкого порядка, если первое ПМС меньше первого порогового значения, и согласно схеме модуляции, имеющей порядок модуляции, превышающий самый низкий порядок модуляции, если первое ПМС не меньше первого порогового значения. Здесь ПМС служит индикатором спектральной эффективности передачи и определяется размером ПК, количеством доступных кодов Уолша и количеством слотов на под-пакет, которые используют для передачи. Для выбора одной из доступных схем модуляции для повторной передачи вычисляют второе ПМС, служащее индикатором спектральной эффективности для повторной передачи, с использованием размера ПК, количества доступных кодов Уолша и количества слотов на под-пакет, которые используют для повторной передачи. Если второе ПМС не превышает второго порогового значения, большего первого порогового значения, то выбирают схему модуляции самого низкого порядка. Если второе ПМС больше второго порогового значения и не превышает третьего порогового значения, большего второго порогового значения, то вычисляют эквивалентное ПМС (ПМС_э) с использованием первого ПМС и второго ПМС. Если ПМС_э меньше четвертого порогового значения, то из схем модуляции, исключая схему модуляции самого низкого порядка, выбирают схему модуляции низкого порядка. Если ПМС_э не меньше четвертого порогового значения, то из схем модуляции, исключая схему модуляции самого низкого порядка, выбирают схему модуляции высокого порядка. Если второе ПМС больше третьего порогового значения, то выбирают схему модуляции самого высокого порядка.

Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения, в системе связи, использующей две схемы модуляции, информацию при первоначальной передаче модулируют согласно одной из схем модуляции. Устройство для определения схемы модуляции для повторной передачи содержит множество модуляторов, использующих разные схемы модуляции, селектор модулятора и демультиплексор. Селектор модулятора вычисляет ПМС для каждой передачи и сравнивает это ПМС с пороговым значением. В соответствии с результатом сравнения селектор модулятора выбирает одну из схем модуляции и выдает сигнал выбора модулятора, служащий индикатором определенной схемы модуляции. Демультиплексор выводит входные данные на модулятор, выбранный в соответствии с сигналом выбора модулятора.

Перечень фигур

Указанные выше и другие задачи, отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидны из последующего подробного описания, поясняемого приложенными чертежами.

Фиг.1 изображает графики спектральной эффективности относительно отношения E_c/N_t сигнал/шум (дБ) при квадратурной фазовой манипуляции (КФМ, QPSK), восьмипозиционной фазовой манипуляции (8ФМ, 8PSK) и шестнадцатипозиционной квадратурной амплитудной модуляции (16КАМ, 16QAM) для повторной передачи, где MPR₂=1.5 и ПМС_э=0.75.

Фиг.2 изображает графики спектральной эффективности относительно отношения E_c/N_t сигнал/шум (дБ) при КФМ, 8ФМ и 16КАМ для повторной передачи, где MPR₂=1.5 и ПМС_э=0.5.

Фиг.3 изображает графики спектральной эффективности относительно отношения E_c/N_t сигнал/шум (дБ) при КФМ, 8ФМ и 16КАМ для повторной передачи, где MPR₂=2.0 и ПМС_э=0.545.

Фиг.4 изображает графики спектральной эффективности относительно отношения E_c/N_t сигнал/шум (дБ) при КФМ, 8ФМ и 16КАМ для повторной передачи, где MPR₂=2.4 и ПМС_э=0.571.

Фиг.5 изображает графики спектральной эффективности относительно отношения E_c/N_t сигнал/шум (дБ) при КФМ, 8ФМ и 16КАМ для повторной передачи, где MPR₂=2.667 и ПМС_э=1.412.

Фиг.6 изображает графики спектральной эффективности относительно отношения E_c/N_t сигнал/шум (дБ) при КФМ, 8ФМ и 16КАМ для повторной передачи, где MPR₂=3.0 и ПМС_э=0.6.

Фиг.7 изображает графики спектральной эффективности относительно отношения E_c/N_t сигнал/шум (дБ) при КФМ, 8ФМ и 16КАМ для повторной передачи, где MPR₂=3.2 и ПМС_э=1.548.

Фиг.8 изображает графики спектральной эффективности относительно отношения E_c/N_t сигнал/шум (дБ) при КФМ, 8ФМ и 16КАМ для повторной передачи, где MPR₂=6.0 и ПМС_э=2.0.

Фиг.9 изображает графики спектральной эффективности относительно отношения E_c/N_t сигнал/шум (дБ) при КФМ, 8ФМ и 16КАМ для повторной передачи, где MPR₂=6.0 и ПМС_э=1.2.

Фиг.10 - блок-схема алгоритма, поясняющая операцию определения схемы модуляции для повторной передачи, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.11 - блок-схема алгоритма, поясняющая операцию определения схем модуляции для первоначальной передачи и повторной передачи, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.12 - блок-схема алгоритма, поясняющая операцию определения схемы модуляции для повторной передачи, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.13 - блок-схема алгоритма, поясняющая операцию определения схем модуляции для первоначальной передачи и повторной передачи, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.14 - структурная схема передатчика в системе связи, использующей множество схем модуляции.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Ниже будут описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на приложенные чертежи. В последующем описании известные функции или конструкции не описаны подробно, чтобы не затенить само изобретение ненужными подробностями.

Ниже будет проанализирована зависимость между схемой модуляции и кодирования для первоначальной передачи и схемой модуляции и кодирования для повторной передачи и будет описано, как определить оптимальные схемы модуляции для первоначальной передачи и повторной передачи. Термины "схема модуляции" и "порядок модуляции" используются в одинаковом смысле. Используемые здесь переменные определены следующим образом.

N: размер ПК,

W_k: количество доступных кодов Уолша для k-ой передачи,

S_k: количество слотов на под-пакет при k-ой передаче,

MPR_k: произведение порядка модуляции на кодовую скорость (ПМС) для k-ой передачи,

m_k: порядок модуляции для k-ой передачи и

r_k: кодовая скорость для k-ой передачи.

Определение схемы модуляции для первоначальной передачи

В системе цифровой связи с уменьшением порядка модуляции и кодовой скорости ЧОБ и ЧОП также уменьшаются. Если задана доступная ширина полосы частот, то произведение порядка модуляции и кодовой скорости фиксировано и порядок модуляции и скорость кодирования не могут уменьшаться одновременно. Следовательно, с учетом компромиссного соотношения между порядком модуляции и кодовой скоростью должна быть выбрана схема модуляции и кодирования, минимизирующая частоту появления ошибок системы связи в данной среде.

Способ выбора схемы модуляции для первоначальной передачи описан в заявке на патент Кореи за номером 2001-41884, называемой "Apparatus and Method for Determining Modulation Scheme in a Communication system", поданной заявителем настоящей заявки. Согласно указанной заявке, для первоначальной передачи оптимальную схему модуляции и кодирования определяют путем вычисления ПМС (произведения порядка модуляции на кодовую скорость), своего рода энтропии, отражающей спектральную эффективность. ПМС определяется как среднее количество информационных битов на символ модуляции.

Основываясь на предположении, что размер ПК, пространство кодов Уолша и количество слотов на под-пакет определены предварительно, ПМС для первоначальной передачи, MPR₁, определяют, как указано выше, следующим образом:

где 1536 и 32 соответственно количество символов псевдошумовой последовательности (ПШ чипов, PN chips) на слот (1.25 мс) и длина кода Уолша, назначенного для пакетного канала в 3GPP2 1xEV-DV. Количество ПШ чипов на слот и длина кода Уолша зависят от системы связи. Следовательно, при использовании другого количества ПШ чипов и другой длины кода Уолша числа 1536 и 32 заменяют на соответствующие значения. Как видно из уравнения (1), ПМС можно выразить как произведение порядка модуляции и кодовой скорости. Самому высокому порядку модуляции и кодовой скорости, доступным для первоначальной передачи, соответствует следующий диапазон MPR₁:

Так как в 3GPP2 1xEV-DV самый высокий порядок модуляции и кодовая скорость составляют соответственно 4 и 4/5, то MPR₁ больше 0 и не превышает 3.2, согласно уравнению (2).

Основываясь на MPR₁, порядок модуляции m₁ для первоначальной передачи определяют следующим образом:

Таблица 1Если MPR₁ <TH_E,m1=2 (Выбрать КФМ)Иначе,m1=4 (Выбрать 16КАМ)

В таблице 1 TH_E является пороговым значением ПМС, которое в 3GPP2 1xEV-DV эмпирически определено как 1.5.

Определение схемы модуляции для повторной передачи

Система мобильной связи будущего (3GPP2 1xEV-DV или 3GPP HSDPA) поддерживает ГАЗП в части повторной передачи ПК при неудачной передаче. Способы ГАЗП включают в себя КЧ (комбинирование по Чейзу) и ИИ (инкрементальную избыточность). ИИ обеспечивает более высокую эффективность, чем КЧ, поскольку под-пакет первоначальной передачи отличен от под-пакета повторной передачи, и при ИИ достигается эффективность кодирования из-за уменьшения суммируемой нарастающим итогом кодовой скорости.

Как и для первоначальной передачи, для повторной передачи должна быть выбрана оптимальная схема модуляции и кодирования, однако другим способом. В то время, как для первоначальной передачи схему модуляции определяют в соответствии с размером ПК, пространством кодов Уолша и количеством слотов на под-пакет, согласно таблице 1, при определении схемы модуляции для повторной передачи должны быть учтены ранее переданные под-пакеты.

В особенности, в системе связи, использующей ИИ в качестве способа ГАЗП, спектральная эффективность уменьшается с увеличением количества передач. Следовательно, для выбора оптимальной схемы модуляции для повторной передачи должна быть определена эквивалентная спектральная эффективность с учетом ранее переданных под-пакетов.

При первоначальной передаче кодовая скорость ниже 1.0. Например, в 3GPP2 1xEV-DV кодовая скорость ниже 4/5. Однако, ввиду наличия под-пакета первоначальной передачи, предпочтительно, чтобы самая высокая кодовая скорость не была ограничена при повторной передаче. Следовательно, при повторной передаче кодовая скорость может быть выше 1.0. В этом случае частота появления ошибок существенно увеличивается по сравнению с случаем, где кодовая скорость ниже 1.0. Если некоторые схемы модуляции и кодирования имеют кодовую скорость выше 1.0, а другие имеют кодовую скорость, не превышающую 1.0, то предпочтительно, чтобы при повторной передаче была исключена схема модуляции и кодирования, имеющая кодовую скорость выше 1.0. Если все доступные для повторной передачи схемы модуляции и кодирования имеют кодовую скорость выше 1.0, то предпочтительно использовать схему модуляции, имеющую самый высокий порядок модуляции, допускаемый в системе связи.

Таблица 2 иллюстрирует доступные схемы модуляции в соответствии с диапазоном ПМС для повторной передачи, MPR_k (k) и соответствующим ему диапазоном кодовой скорости.

Таблица 2

Если (то есть, ),

Иначе, если (то есть, ),

Иначе, то есть, ,

Если определен диапазон MPR_k, то доступные схемы модуляции получают из таблицы 2. В результате одну из доступных схем модуляции выбирают в соответствии с эквивалентной спектральной эффективностью ПМС_э, отражающей ранее переданные под-пакеты и текущий под-пакет повторной передачи. Согласно настоящему изобретению, порядок модуляции и кодовую скорость для повторной передачи в результате определяют на основе ПМС_э.

Когда первоначальная передача неудачна и должна быть выполнена повторная передача, спектральную эффективность для первой повторной передачи MPR₂ вычисляют так же, как MPR₁

Как отмечено выше, для выбора оптимальной схемы модуляции для первой повторной передачи требуются MPR₂ и ПМС_э. При условии, что пространство кодов Уолша W₂ и количество S₂ слотов на под-пакет для первой повторной передачи заданы,

Из уравнения (4) видно, что эквивалентную спектральную эффективность ПМС_э, отражающую две передачи, вычисляют с использованием размера N, ПК пространств W₁ и W₂ кодов Уолша и количества S₁ и S₂ слотов или MPR₁ и MPR₂, вычисленных посредством уравнения (1) и уравнения (3). Здесь следует отметить, что для выбора схемы модуляции для повторной передачи на основе ПМС_э, вычисленного посредством уравнения (4), кодовая скорость для первоначальной передачи и кодовая скорость для повторной передачи не должны превышать 1.0. Если кодовая скорость для повторной передачи выше 1.0, то повторная передача оказывает большее влияние, чем первоначальная передача. В таких условиях определение схемы модуляции для повторной передачи в соответствии с ПМС_э не подходит. По той же причине доступные схемы модуляции ограничены в соответствии с диапазоном MPR₂.

С другой стороны, если как кодовая скорость для первоначальной передачи, так и кодовая скорость для повторной передачи не превышают 1, то выгодно использовать ПМС_э при выборе оптимальной схемы модуляции для повторной передачи. Как описано в упомянутой выше заявке на патент Кореи за номером 2001-41884, если ПМС_э меньше порогового значения TH_E, то частота появления ошибок уменьшается с понижением порядка модуляции. Если ПМС_э больше порогового значения TH_E, то частота появления ошибок уменьшается с повышением порядка модуляции. Соответственно, для минимизации частоты появления ошибок в системе связи в первом случае предпочтительно выбрать доступную схему модуляции с самым низким порядком, а во втором случае - доступную схему модуляции с самым высоким порядком. В трех случаях, указанных в таблице 2, оптимальную схему модуляции для повторной передачи выбирают следующим образом.

(1) 0<MPR₂.0 (доступные порядки m₂ модуляции равны 2, 3 и 4): так как 0<MPR₁.2,

Следовательно, в качестве m₂ выбирают самый низкий порядок 2 независимо от MPR₁.

(2) 2.0<MPR₂.0 (доступные порядки m₂ модуляции равны 3 и 4): так как 0<MPR₁.2,

Так как при таких диапазонах MPR₁ и MPR₂ в большинстве случаев ПМС_э будет меньше 1.5, то обычно в качестве m₂ будет выбран более низкий порядок 3. Однако в случаях, где ПМС_э не меньше 1.5, в качестве m₂ выбирают более высокий порядок 4. Следовательно, этот случай разветвляется на два под-случая в зависимости от диапазона MPR₂, как описано непосредственно ниже:

(2-1) 2.0<MPR₂2.823:

Следовательно, в качестве m₂ выбирают более низкий порядок 3 независимо от MPR₁.

(2-2) 2.823<MPR₂.0: Здесь уравнение для ПМС_э зависит от значения MPR₁. Если ПМС_э меньше 1.5, то в качестве m₂ выбирают более низкий порядок 3, а при ПМС_э, не меньшем 1.5, в качестве m₂ выбирают более высокий порядок 4.

(3) MPR₂>3.0 (доступный порядок модуляции m₂ равен 4). Доступен единственный порядок модуляции 4. Следовательно, m₂ всегда 4 независимо от MPR₁.

Для охвата возможности двух или большего количества повторных передач описанный выше способ для определения схемы модуляции для повторной передачи обобщен следующим образом.

Сначала с использованием приведенного ниже уравнения вычисляют ПМС для текущей повторной передачи, MPR_k.

Если 0<MPR_k.0, то выбирают КФМ, а если MPR_k>3.0, то выбирают 16КАМ.

Если 2.0<MPR_k.0, то с использованием последующего уравнения вычисляют эквивалентное ПМС, отражающее передачи, сделанные ранее до текущего момента времени, ПМС_э.

где

В уравнении (6) MPR_p – это ПМС, отражающее все сделанные ранее передачи под-пакета, начиная с первой попытки до попытки k-1, если текущая попытка равна k. Пока повторная передача под-пакета не будет успешной, MPR_p обновляют при каждой повторной передаче и хранят в приемнике подвижной станции.

Таблица 3, приведенная ниже, суммирует выбор оптимальной схемы модуляции для повторной передачи в соответствии с MPR_k (k) и ПМС_э.

Таблица 3Если 0<MPR_kTH_L,m_k=2 (Выбрать КФМ)Иначе, если TH_L<MPR_kTH_H, если ПМС_э <TH_E,m_k=3 (Выбрать 8ФМ)иначе,m_k=4 (Выбрать 16КАМ)Иначе,m_k=4 (Выбрать 16КАМ)

Где TH_L, TH_H и TH_E являются эмпирическими значениями, равными 2.0, 3.0 и 1.5 соответственно. Если 2.0<MPR_k.0, то 8ФМ обеспечивает наименьшую частоту появления ошибок по сравнению с КФМ и 16КАМ. Разница в эффективности между 8ФМ и КФМ не превышает 1.0 дБ. Здесь TH_E представляет 1.5 в качестве значения, полученного при первоначальной передаче. Однако TH_E может иметь значение, отличное от 1.5. Следовательно, даже если 8ФМ исключена при выборе схемы модуляции для повторной передачи, то эффективность системы существенно не ухудшится. При исключении 8ФМ таблица 3 упрощается к виду таблицы 4.

Таблица 4Если 0<MPR_kTH_M,m_k=2 (Выбрать КФМ)Иначеm_k=4 (Выбрать 16КАМ)

Хотя TH_M установлено в среднее значение TH_L и TH_H, равное 2.5, оно может быть оптимизировано эмпирически.

Для проверки эффективности описанного выше способа определения схемы модуляции для повторной передачи выполнялось моделирование в условиях, перечисленных ниже в таблице 5.

Таблица 5Физический каналканал аддитивного белого гауссового шума (АБГШ, AWGN)Размер ПК2304Количество чипов на слот1536Длина кода Уолша в канале передачи пакета32Канальный перемежительПеремежитель Р-BRO, реализующий обращение порядка битовОтображение при модуляцииИспользовано систематическое отображениеПервичная кодовая скорость1/5 Турбо КодАлгоритм декодированияMax LogMAPМаксимальное количество итераций8Схема ГАЗПИИМаксимальное количество повторных передач1

Модельные эксперименты 1, 2 и 3 относятся к случаю, где 0<MPR₂.0. В таблице 6 перечислены условия моделирования для первоначальной передачи и повторной передачи в модельных экспериментах 1, 2 и 3. Фиг.1, 2 и 3 изображают графики спектральной эффективности относительно E_c/N_t (дБ), соответствующие схемам модуляции, используемым для повторной передачи в модельных экспериментах 1, 2 и 3 соответственно. Следовательно, фиг.1 изображает график для модельного эксперимента 1, фиг.2 изображает график для модельного эксперимента 2, а фиг.3 изображает график для модельного эксперимента 3. Отношение E_c/N_t (дБ) является отношением сигнал/шум (ОСШ), представляющим отношение энергии на чип к плотности мощности шума. Согласно фиг.1, 2 и 3, отношение E_c/N_t (дБ), требуемое для достижения одинаковой спектральной эффективности, меньше при использовании КФМ (порядок модуляции=2), чем при использовании 8ФМ (порядок модуляции=3) или 16КАМ (порядок модуляции=4) для повторной передачи. То есть, согласно таблице 3, КФМ является оптимальной для повторной передачи.

Таблица 6Модельный эксперимент 11-ая передача (k=1)2-ая передача (k=2)Пространство кодов Уолша1616Количество слотов на под-пакет22MPR_k1.51.5ПМС_э0.75 Модельный эксперимент 21-ая передача (k=1)2-ая передача (k=2)Пространство кодов Уолша168Количество слотов на под-пакет44MPR_k0.751.5ПМС_э0.5 Модельный эксперимент 31-ая передача (k=1)2-ая передача (k=2)Пространство кодов Уолша166Количество слотов на под-пакет44MPR_k0.752.0ПМС_э0.5

Модельные эксперименты 4, 5 и 6 относятся к случаю, где 2.0<MPR₂.0. В таблице 7 перечислены условия моделирования для первоначальной передачи и повторной передачи в модельных экспериментах 4, 5 и 6. Фиг.4, 5 и 6 изображают графики спектральной эффективности относительно E_c/N_t (дБ), соответствующие схемам модуляции, используемым для повторной передачи в модельных экспериментах 4, 5 и 6 соответственно. Как видно из фиг.4, 5 и 6, отношение E_c/N_t (дБ), требуемое для достижения одинаковой спектральной эффективности, меньше при использовании 8ФМ (порядок модуляция=3), чем при использовании КФМ (порядок модуляции=2) или 16КАМ (порядок модуляции=4) для повторной передачи. То есть, согласно таблице 3, схема 8ФМ является оптимальной для повторной передачи в указанных случаях, где ПМС_э<1.5. Однако разница эффективности между 8ФМ и 16КАМ меньше 0.1 дБ.

Таблица 7Модельный эксперимент 11-ая передача (k=1)2-ая передача (k=2)Пространство кодов Уолша165Количество слотов на под-пакет44MPR_k0.752.4ПМС_э0.571 Модельный эксперимент 21-ая передача (k=1)2-ая передача (k=2)Пространство кодов Уолша1618Количество слотов на под-пакет11MPR_k3.02.667ПМС_э1.412 Модельный эксперимент 31-ая передача (k=l)2-ая передача (k=2)Пространство кодов Уолша164Количество слотов на под-пакет44MPR_k0.753.0ПМС_э0.6

Модельные эксперименты 7, 8 и 9 относятся к случаю, где MPR₂>3.0. В таблице 8 перечислены условия моделирования для первоначальной передачи и повторной передачи в модельных экспериментах 7, 8 и 9. Фиг.7, 8 и 9 изображают графики спектральной эффективности относительно E_c/N_t (дБ), соответствующие схемам модуляции, используемым для повторной передачи в модельных экспериментах 7, 8 и 9 соответственно. Как видно из фиг.7, 8 и 9, отношение E_c/N_t (дБ), требуемое для достижения одинаковой спектральной эффективности, меньше при использовании 16КАМ (порядок модуляции=4), чем при использовании КФМ (порядок модуляции=2) или 8ФМ (порядок модуляции=3) для повторной передачи. То есть, согласно таблице 3, схема 16КАМ является оптимальной для повторной передачи.

Таблица 8Модельный эксперимент 11-ая передача (k=1)2-ая передача (k=2)Пространство кодов Уолша1615Количество слотов на под-пакет11MPR_k3.03.2ПМС_э1.548 Модельный эксперимент 21-ая передача (k=1)2-ая передача (k=2)Пространство кодов Уолша168Количество слотов на под-пакет11MPR_k3.06.0ПМС_э2.0 Модельный эксперимент 31-ая передача (k=1)2-ая передача (k=2)Пространство кодов Уолша164Количество слотов на под-пакет22MPR_k1.56.0ПМС_э1.2

Структура и действие настоящего изобретения основаны на описанном выше принципе, ниже будут описаны результаты моделирования.

Фиг.10 - блок-схема алгоритма, поясняющая операцию определения схемы модуляции (или порядка модуляции) для повторной передачи, когда КФМ, 8ФМ и 16КАМ доступны для повторной передачи в системе связи, использующей схему повторной передачи, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Эту операцию выполняют в селекторе 1407 модулятора в соответствии с таблицей 3, изображенном на фиг.14.

Согласно фиг.10, селектор 1407 модулятора на этапе 1001 вычисляет текущую спектральную эффективность MPR_k посредством уравнения (5), используя размер ПК, количество доступных кодов Уолша и количество слотов на под-пакет для текущей повторной передачи. На этапе 1003 селектор 1407 модулятора сравнивает MPR_k с предварительно определенным первым пороговым значением TH_L. Пороговое значение TH_L, здесь равное 2.0, определяют эмпирически. Если MPR_k не превышает TH_L, то селектор 1407 модулятора на этапе 1005 определяет порядок m_k модуляции для текущей повторной передачи как 2, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает КФМ.

Если MPR_k больше TH_L, то селектор 1407 модулятора на этапе 1007 сравнивает MPR_k с предварительно определенным вторым пороговым значением TH_H. TH_H, здесь равное 3.0, также определяют эмпирически. Если MPR_k не превышает TH_H, то селектор 1407 модулятора на этапе 1009 вычисляет, применяя уравнение (6), эквивалентную спектральную эффективность ПМС_э, отражающую сделанные ранее передачи с первой попытки до попытки (k-1) включительно и текущую повторную передачу, соответствующую k-ой попытке, с использованием MPR_k и спектральной эффективности MPR_p сделанных ранее передач под-пакета.

На этапе 1011 селектор 1407 модулятора сравнивает ПМС_э с предварительно определенным третьим пороговым значением TH_E. Пороговое значение TH_E, здесь равное 1.5, определяют эмпирически. Если ПМС_э меньше TH_E, то селектор 1407 модулятора на этапе 1013 определяет m_k как 3, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает 8ФМ. Если ПМС_э не меньше TH_E, то селектор 1407 модулятора на этапе 1015 определяет m_k как 4, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает 16КАМ.

Если на этапе 1007 MPR_k больше TH_H, то селектор 1407 модулятора на этапе 1015 определяет m_k как 4, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает 16КАМ.

Фиг.11 - блок-схема алгоритма, поясняющая операцию определения схемы модуляции (или порядка модуляции) для первоначальной передачи и повторной передачи, когда КФМ, 8ФМ и 16КАМ доступны в системе связи, поддерживающей повторную передачу, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Эту операцию выполняют в селекторе 1407 модулятора в соответствии с таблицей 1 и таблицей 3.

Согласно фиг.11, селектор 1407 модулятора на этапе 1101 вычисляет текущую спектральную эффективность MPR_k посредством уравнения (5), используя размер ПК, количество доступных кодов Уолша и количество слотов на под-пакет для текущей передачи. На этапе 1103 селектор 1407 модулятора определяет, является ли переменная k, служащая индикатором количества передач, равной 1.

Если k=1, то есть в случае первоначальной передачи, селектор 1407 модулятора на этапе 1105 сравнивает MPR_k с TH_E (определенным эмпирически как 1.5). Если MPR_k меньше TH_E, то селектор 1407 модулятора на этапе 1107 определяет m_k как 2, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает КФМ. С другой стороны, если MPR_k не меньше TH_E, то селектор 1407 модулятора на этапе 1119 определяет m_k как 4, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает 16КАМ.

В случае повторной передачи (то есть k>1) селектор 1407 модулятора на этапе 1109 сравнивает MPR_k с TH_L. Если MPR_k не превышает TH_L, то селектор 1407 модулятора на этапе 1107 определяет m_k как 2, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает КФМ. Если MPR_k больше TH_L, то селектор 1407 модулятора на этапе 1111 сравнивает MPR_k с TH_H. Если MPR_k больше TH_L, то селектор 1407 модулятора на этапе 1119 определяет m_k как 4, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает 16КАМ.

С другой стороны, если MPR_k не превышает TH_H, то селектор 1407 модулятора на этапе 1113 вычисляет, применяя уравнение (6), эквивалентную спектральную эффективность ПМС_э, отражающую сделанные ранее передачи с первой попытки до попытки (k-1) включительно и текущую повторную передачу, соответствующую k-ой попытке, с использованием MPR_k и спектральной эффективности MPR_p сделанных ранее передач под-пакета.

На этапе 1115 селектор 1407 модулятора сравнивает ПМС_э с TH_E. TH_E, здесь равное 1.5, определяют эмпирически. Если ПМС_э меньше TH_E, то селектор 1407 модулятора на этапе 1117 определяет m_k как 3, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает 8ФМ. Если ПМС_э не меньше TH_E, то селектор 1407 модулятора на этапе 1119 определяет m_k как 4, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает 16КАМ.

Фиг.12 - блок-схема алгоритма, поясняющая операцию определения схемы модуляции (или порядка модуляции) для повторной передачи, когда КФМ и 16КАМ доступны для повторной передачи в системе связи, использующей схему повторной передачи, согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения. Эту операцию выполняют в селекторе 1407 модулятора в соответствии с таблицей 4.

Согласно фиг.12, селектор 1407 модулятора на этапе 1201 вычисляет текущую спектральную эффективность MPR_k посредством уравнения (5), используя размер ПК, количество доступных кодов Уолша и количество слотов на под-пакет для текущей повторной передачи. На этапе 1203 селектор 1407 модулятора сравнивает MPR_k с предварительно определенным четвертым пороговым значением TH_M. Пороговое значение TH_M, здесь среднее значение TH_H и TH_L, равное 2.5, определяют эмпирически. Если MPR_k не превышает TH_M, то селектор 1407 модулятора на этапе 1205 определяет m_k как 2, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает КФМ.

Если MPR_k больше TH_M, то селектор модулятора на этапе 1207 определяет m_k как 4, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает 16КАМ.

Фиг.13 - блок-схема алгоритма, поясняющая операцию определения схемы модуляции (или порядка модуляции) для первоначальной передачи и повторной передачи, когда КФМ и 16КАМ доступны в системе связи, поддерживающей повторную передачу, согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Эту операцию выполняют в селекторе 1407 модулятора в соответствии с таблицей 1 и таблицей 4.

Согласно фиг.13, селектор 1407 модулятора на этапе 1301 вычисляет текущую спектральную эффективность MPR_k посредством уравнения (5), используя размер ПК, количество доступных кодов Уолша и количество слотов на под-пакет для текущей передачи. На этапе 1303 селектор 1407 модулятора определяет, является ли переменная k, служащая индикатором количества передач, равной 1. Если k=1, то есть в случае первоначальной передачи, селектор 1407 модулятора на этапе 1305 сравнивает MPR_k с TH_E. Если MPR_k меньше TH_E, то селектор 1407 модулятора на этапе 1307 определяет m_k как 2, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает КФМ. С другой стороны, если MPR_k не меньше TH_E, то селектор 1407 модулятора на этапе 1311 определяет m_k как 4, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает 16КАМ.

В случае повторной передачи (то есть k>1) селектор 1407 модулятора на этапе 1309 сравнивает MPR_k с TH_M. Если MPR_k не превышает TH_M, то селектор модулятора 1407 на этапе 1307 определяет m_k как 2, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает КФМ. Если MPR_k больше TH_M, то селектор 1407 модулятора на этапе 1311 определяет m_k как 4, или в качестве оптимальной схемы модуляции выбирает 16КАМ.

Фиг.14 - структурная схема передатчика в системе связи, использующей несколько схем модуляции, согласно настоящему изобретению.

Согласно фиг.14, кодер 1401 канала формирует коды прямого исправления ошибок (ПИО, FEC) для исправления ошибок в канале. По запросу на повторную передачу селектор 1402 избыточности выбирает предварительно определенную информацию избыточности, соответствующую кодовой скорости, согласно предварительно определенному способу выбора избыточности. ИИ реализована в селекторе 1402 избыточности. Селектор 1407 модулятора выбирает оптимальную схему модуляции для текущей передачи посредством заданного алгоритма и выдает соответствующий сигнал выбора на демультиплексор 1403. Демультиплексор 1403 подает информацию избыточности на один из модуляторов 1404-1-1404-N в соответствии с сигналом выбора. Модуляторы 1404-1-1404-N модулируют входные данные согласно соответствующим им схемам модуляции. Схемами модуляции могут быть КФМ (порядок модуляции=2), 8ФМ (порядок модуляции=3) и 16КАМ (порядок модуляция=4). Блок 1405 расширения спектра, наличие которого не является обязательным, расширяет спектр модулированных символов, если системой связи является система связи множественного доступа с кодовым разделением каналов (МДКР, CDMA). Высокочастотный (ВЧ) передатчик передает сигнал расширенного спектра.

Согласно настоящему изобретению, как описано выше, представлены критерии для адаптивного выбора схемы модуляции и кодирования (то есть АМК: Адаптивных Модуляции и Кодирования (АМС)) для повторной передачи с учетом переданных ранее под-пакетов в системе связи, использующей переменную схему модуляции и ИИ в качестве способа ГАЗП. Следовательно, использование оптимальной схемы модуляции и кодирования максимизирует эффективность передачи.

Хотя изобретение было показано и описано в отношении некоторых предпочтительных вариантов его осуществления, они являются просто возможными вариантами применения. Например, доступные схемы модуляции для передачи не ограничиваются КФМ, 8ФМ и 16КАМ, и настоящее изобретение также применимо для других схем модуляции. Следовательно, для специалистов в данной области техники очевидно, что, не отходя от сущности и объема изобретения, определяемых приложенной формулой изобретения, можно сделать различные изменения в его форме и в деталях.

Изобретение относится к системам связи. Технический результат заключается в определении оптимальной схемы модуляции для повторной передачи. Когда доступны две схемы модуляции, информацию модулируют согласно схеме модуляции более низкого порядка, если первое ПМС (произведение порядка модуляции на пиковую скорость) меньше первого порогового значения, и согласно схеме более высокого порядка, если первое ПМС не меньше первого порогового значения. Здесь ПМС определяется размером ПК, количеством кодов Уолша и количеством слотов на под-пакет. Второе ПМС вычисляют с использованием размера ПК, количества кодов Уолша и количества слотов на под-пакет. Если первое ПМС не превышает второго порогового значения, большего первого порогового значения, то выбирают схему модуляции более низкого порядка. Если второе ПМС больше второго порогового значения, то выбирают схему модуляции более высокого порядка. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 табл., 14 ил.

1. Способ определения схемы модуляции для повторной передачи в системе связи, использующей по меньшей мере три схемы модуляции, где при первоначальной передаче информацию модулируют согласно схеме модуляции самого низкого порядка, если первое произведение порядка модуляции на кодовую скорость (ПМС) меньше первого порогового значения, и согласно схеме модуляции, имеющей порядок модуляции более высокий, чем самый низкий порядок модуляции, если первое ПМС не меньше первого порогового значения, причем первое ПМС служит индикатором спектральной эффективности для первоначальной передачи и определяется размером пакета кодера (ПК), количеством доступных кодов Уолша и количеством слотов на под-пакет, которые используют для первоначальной передачи, причем данный способ содержит этапы, на которых вычисляют второе ПМС, служащее индикатором спектральной эффективности для повторной передачи, используя размер ПК, количество доступных кодов Уолша и количество слотов на под-пакет, которые используют для повторной передачи, выбирают схему модуляции с самым низким порядком, если второе ПМС не превышает второе пороговое значение, большее первого порогового значения,

вычисляют эквивалентное ПМС (ПМС_э), используя первое ПМС и второе ПМС, если второе ПМС больше второго порогового значения и не превышает третьего порогового значения, большего второго порогового значения, выбирают среди схем модуляции, за исключением схемы модуляции самого низкого порядка, схему модуляции низкого порядка, если ПМС_э меньше четвертого порогового значения, и выбирают среди схем модуляции, за исключением схемы модуляции самого низкого порядка, схему модуляции высокого порядка, если ПМС_э не меньше четвертого порогового значения, и выбирают схему модуляции самого высокого порядка, если второе ПМС больше третьего порогового значения.

где MPR_k - текущая спектральная эффективность для k-ой передачи, вычисленная с использованием размера ПК, количества доступных кодов Уолша и количества слотов на под-пакет, которые используют для k-ой передачи, а MPR_p – предшествующая спектральная эффективность, отражающая спектральные эффективности под-пакетов, переданных перед текущей передачей той же самой информации.

селектор модулятора для определения схемы модуляции для каждой передачи посредством алгоритма, выраженного в виде следующих уравнений, и выдачи сигнала выбора модулятора, служащего индикатором определенной схемы модуляции:

Если 0<MPR_k≤TH_L, выбрать схему модуляции самого низкого порядка,

иначе, если TH_L<MPR_k≤TH_H,

если ПМС_э<ТН_Е, выбрать схему модуляции среднего порядка,

иначе, выбрать схему модуляции самого высокого порядка,

иначе, выбрать схему модуляции самого высокого порядка,

где TH_L, TH_H, и TH_E - предварительно определенные эмпирические пороговые значения, MPR_k - текущая спектральная эффективность для k-ой передачи, вычисленная с использованием размера пакета кодера (ПК), количества доступных кодов Уолша и количества слотов на под-пакет, которые используют для k-ой передачи, а ПМС_э - спектральная эффективность, отражающая символы модуляции, переданные до текущей передачи той же самой информации, и демультиплексор для выдачи входных данных на модулятор, выбранный согласно сигналу выбора модулятора.

Если 0<MPR_k≤TH_M, выбрать схему модуляции более низкого порядка,

иначе, выбрать схему модуляции более высокого порядка,

где TH_M - предварительно определенное эмпирическое пороговое значение, MPR_k - текущая спектральная эффективность для k-ой передачи, вычисленная с использованием размера пакета кодера (ПК), количества доступных кодов Уолша и количества слотов на под-пакет, которые используют для k-ой передачи; и демультиплексор для выдачи входных данных на модулятор, выбранный согласно сигналу выбора модулятора.