专利名称：用于通信系统的调制与编码机制合适性的检验方法
技术领域：
本发明指一种用于通信系统的传送端检验调制与编码机制合适性的方法，具体是指一种根据接收到的分组数据的响应信息，得知传输信道的状况并据以判断调制与编码机 制的合适性的方法。
背景技术：
在无线通信系统，如IEEE 802. Iln无线局域网络系统中，为了达成预设的通信功 能，在相关规范中定义多组调制与编码机制(Modulation and Coding Scheme，MCS)，包含 有调制技术及编码率等设定，不同的调制与编码机制以索引号作为区别。根据相关规范所 定义的多种调制与编码机制，无线局域网络系统可选择合适的一组调制与编码机制，以得 到最佳的传输速率。对无线通信系统而言，传输信道并非理想的，可能受到各种因素，如多路径传播、 噪声或其它电子系统的干扰，导致传输错误。当无线通信系统的传送端无法得知传输通道 的状态时，传送端仅能根据数据分组的传输结果，即无线通信系统的接收端所回传的确认 收讫信息(Acknowledgement, ACK)或未收讫信息(Negative-acknowledgement, NACK),来 判断传输通道的状态，并据以选择合适的调制与编码机制以因应传输通道的环境变化，这 就是通常所说的传输速率适应(Rate Adaptation)。已知应用于IEEE 802. Iln无线局域网络系统的传输速率适应方法，包括了 Onoe 算法、适应性多重速率重试(Adaptive Multi Rate Retry，AMRR)算法、Madwifi (Multiband Atheros Driver for WiFi)算法及强健式速率调整算法(Robust Rate Adaptation Algorithm, RRAA)等。Onoe算法是在一段时间中，以特定传输速率传输数据分组，如果在该 时间中的分组错误率低于临界值，即提高传输速率至下一层级，反之则降低传输速率的层 级。适应性多重速率重试算法及Madwifi算法同样是发送探测分组，并以两个分组接收成 功率的临界值，来决定提高或降低传输速率。强健式速率调整算法则是根据传输信号的确认 收讫信息及分组接收成功率(Packet Correct Rate)，来决定传输速率。如果传送端使用的是 一组可达到最佳传输吞吐量的调制与编码机制，分组接收成功率将位于可接受的范围内。以上述传输速率适应方法来说，如果想要知道分组接收成功率是否位于可接受的 范围，传送端必须检测固定长度的时间内所有已传送的分组数及接收成功的分组数，将接 收成功的分组数除以已传送的分组数，才能得知分组接收成功率。由上可知，现有方法的缺 点有二，一是传送端仅能定时而非实时地得知分组接收成功率，二是系统必须进行除法运 算，增加了系统复杂度。如果传输信道变化剧烈，在系统计算分组接收成功率所需的时间 内，分组接收成功率可能经历了极大值与极小值的变化，而传送端却无法实时地因应变化， 改变传输速率。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供一种用于通信系统的调制与编码机制合适性的检验方法。本发明公开了一种用于通信系统的传送端检验调制与编码机制的合适性的方法， 包含有设定虚拟信噪比的范围，该虚拟信噪比的范围对应于该传送端可接受的分组接收成 功率的范围，该虚拟信噪比对应于该通信系统的传输信道的状况；根据该虚拟信噪比的范 围及该分组接收成功率的范围，取得对应于确认收讫信息的第一增量及对应于未收讫信息 的第二增量；在接收到该确认收讫信息及该未收讫信息其中之一的响应信息时，对第一虚 拟信噪比及对应于该响应信息的增量进行权重比例的分配，以产生对应于该响应信息的第 二虚拟信噪比，该第一虚拟信噪比对应于该传送端已接收的前一响应信息；以及根据对应 于该响应信息的该第二虚拟信噪比，判断该调制与编码机制的合适性。本发明另外公开了一种用于通信系统的传送端检验的调制与编码机制的合适性 的方法，包含有设定虚拟信噪比的范围，该虚拟信噪比的范围对应于该传送端可接受的分 组接收成功率的 范围，该虚拟信噪比对应于该通信系统的传输信道的状况；根据该虚拟信 噪比的范围及该分组接收成功率的范围，取得对应于确认收讫信息的第一增量及对应于未 收讫信息的第二增量；在接收到该确认收讫信息及该未收讫信息其中之一的响应信息时， 根据累计已接收的确认收讫信息的第一数量、累计已接收的未收讫信息的第二数量、该第 一增量及该第二增量，取得对应于该响应信息的第一虚拟信噪比；以及根据对应于该响应 信息的该第一虚拟信噪比，判断该调制与编码机制的合适性。
图1及图3为本发明实施例的流程的示意图。图2为本发明实施例的IEEE 802. Iln无线局域网络系统的传送端的分组接收成 功率对信噪比的关系图。主要组件符号说明10、30 流程100、102、104、106、108、110、300、302、304、306、308、310 步骤
具体实施例方式在无线通信系统中，信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)的大小显示了传输信 道质量的优劣。本发明的概念在于将通信系统中分组接收成功率(Packet Correct Rate) 与信噪比的关系作进一步的转换，使分组接收成功率对应于传输通道的相对状况，定义为 虚拟信噪比(Pseudo SNR)，而非对应于实际的信噪比，并且根据虚拟信噪比，实时地判断所 使用的调制与编码机制(Modulation and Coding Scheme, MCS)是否合适。请参考图1，图1为本发明实施例的流程10的示意图。流程10用于通信系统的传 送端，用来检验调制与编码机制的合适性，流程10包含以下步骤步骤100:开始。步骤102 设定虚拟信噪比的范围，其对应于传送端可接受的分组接收成功率的 范围。步骤104:根据该虚拟信噪比的范围及该分组接收成功率的范围，取得 对应于确认收讫信息(Acknowledgement，ACK)的第一增量及对应于未收讫信息(Negative-acknowledgement, NACK)的第二增量。步骤106 在接收到该确认收讫信息及该未收讫信息其中之一的响应信息时，对 该传送端已接收的前一响应信息所对应的虚拟信噪比及对应于该响应信息的增量进行权 重比例的分配，以产生对应于该响应信息的虚拟信噪比。步骤108 根据对应于该响应信息的该虚拟信噪比，判断该调制与编码机制的合 适性。步骤110:结束。
在详细描述流程10之前，请先参考图2，图2为本发明实施例的IEEE802. Iln无 线局域网络系统的传送端使用特定的调制与编码机制时，分组接收成功率对信噪比的关系 图。在图2中，传送端可接受的分组接收成功率的范围为0. 67 0. 9,0. 67为分组接收成功 率下限值，对应的信噪比为15dB ；0. 9为分组接收成功率上限值，对应的信噪比为20dB。换 句话说，传送端使用该调制与编码机制时，信噪比必须在15dB 20dB之内，分组接收成功 率才能相应地达到可接受的范围，因此15dB 20dB也被视为可接受的信噪比的范围。上 述分组接收成功率的范围是传送端使用该调制与编码机制之下可接受的范围，如果使用不 同的调制与编码机制，则传送端可接受的分组接收成功率的范围可能不同。如果无线通信 系统的传输信道状况佳，则分组接收成功率大于范围的上限值，传输端宜提高传输速率；如 果传输通道状况恶化，则分组接收成功率小于范围的下限值，传输端则必须降低传输速率。 简而言之，当分组接收成功率超出可接受的范围，不论是过大或过小，传输端都必须重新选 择调制与编码机制，以达到最佳的传输效率。在图2中，信噪比的坐标轴的下方标示有另一坐标轴，这就是本发明所定义的虚 拟信噪比。值得注意的是，虚拟信噪比并非实际的信噪比，仅是一表示等级的分数，是传输 信道的状况指针，或可视为对信噪比的评分。虚拟信噪比的数值仅有相对的意义，因此范围 的大小与始末点可自行设定。以图2为例，分组接收成功率的下限值0. 67所对应的虚拟信 噪比为0，分组接收成功率的上限值0.9所对应的虚拟信噪比为100。换句话说，虚拟信噪 比必须在0 100之间，分组接收成功率才能相应地达到传送端可接受的范围。在图2中， 对应于分组接收成功率的下限值及上限值的两点A、B相连形成的直线，可以下列方程式表 示S_ACK X PCR+S_NACK X (1 -PCR) = SNRp (1)其中，PCR为分组接收成功率，SNRp为虚拟信噪比。S_ACK及S_NACK是常数，分别 表示传送端接收到确认收讫信息及未收讫信息时，对应于虚拟信噪比的增量，影响虚拟噪 声比上升或降低。增量S_ACK为正值，而增量S_NACK为负值。当传送端送出分组数据之 后，接收端会回传响应信息，如果传送端接收到的响应信息为确认收讫信息，表示此时传输 通道的状况良好，接收端可成功接收到分组数据，根据等式(1)，此时分组接收成功率PCR 增加，增量S_ACK对虚拟信噪比SNRp的影响随之增加，因此虚拟信噪比上升。相对地，如果 传送端收到的响应信息为未收讫信息，表示传输信道的状况可能变差以使得接收端无法成 功接收到分组数据，根据等式⑴，此时分组接收成功率PCR降低，增量S_NACK对虚拟信噪 比SNRp的影响随之增加，因此虚拟信噪比降低。回到流程10，详述如下。根据步骤102，传送端首先设定虚拟信噪比的范围，由下 限值SNRPj至上限值SNRp ，虚拟信噪比的范围对应于传送端可接受的分组接收成功率的范围，由下限值PCl至上限值PCRu,可接受的分组接收成功率的范围在进行流程10前即已知 了。以图2为例，传送端可设定虚拟信噪比的范围为0 100，对应于可接受的分组接收成 功率的范围0. 67 0. 9。步骤104是上述等式(1)的实现，传送端根据虚拟信噪比的范围及可接受的分组 接收成功率的范围，取得对应于确认收讫信息的第一增量，即增量S_ACK，以及对应于未收 讫信息的第二增量，即增量S_NACK。根据等式(1)，想要计算增量S_ACK&S_NACK，须将可 接受的分组接收成功率的范围的上下限值PcrpPCRu，及对应的虚拟信噪比的 范围的上下限 值SNRp p SNRp u带入等式(1)求得，如下S_ACKX PCRl+S_NACKX (I-PCRl) = SNRpl (2)S_ACKXPCRu+S_NACKX (I-PCRu) = SNRpu (3)更确切地说，步骤104是上述等式(2)及等式(3)的实现，传送端根据可接受的 分组接收成功率的范围的上下限值PCRp PCRu,以及对应的虚拟信噪比的范围的上下限值 SNRp l, SNRP—u，取得对应于确认收讫信息的增量S_ACK及对应于未收讫信息的增量S_NACK。 以图2为例，可接受的分组接收成功率的范围的上下限值对应于曲线中的A、B两点，将A、B 两点坐标带入等式(1)，如下S_ACKX0. 67+S_NACKX (1-0. 67) = 0 (4)S_ACKX0. 9++S_NACKX (1-0. 9) = 100 (5)根据等式(4)及等式(5)，可计算出增量S_ACK及S_NACK，如下
Γ S_ ACK ]_
步骤302 设定虚拟信噪比的范围，其对应于该传送端可接受的分组接收成功率 的范围。步骤304 根据该虚拟信噪比的范围及该分组接收成功率的范围，取得对应于确 认收讫信息的第一增量及对应于未收讫信息的第二增量。步骤306 在接收到该确认收讫信息及该未收讫信息其中之一的响应信息时，根 据累计已接收的确认收讫信息的第一数量、累计已接收的未收讫信息的第二数量、该第一 增量及该第二增量，取得对应于该响应信息的虚拟信噪比。步骤308 根据对应于该响应信息的该虚拟信噪比，判断该调制与编码机制的合 适性。步骤310:结束。流程30的步骤302及步骤304的目的是取得对应于确认收讫信息的第一增量S_ ACK及对应于未收讫信息的第二增量S_NACK。步骤302及步骤304与图1的流程10的步 骤102及步骤104完全相同，请参考前述及相关等式(1)至等式(6)，在此不赘述。根据步 骤306，传送端在接收到响应信息时，根据累计已接收的确认收讫信息的第一数量NA。K、累计 已接收的未收讫信息的第二数量^ 、第一增量S_ACK及第二增量S_NACK，取得对应于响应 信息的虚拟信噪比SNRp。步骤306可以下列式子表示 其中，Nram为累计已接收的响应信息的数量，Ntotal = Nack+Nnacko等式⑶等于前 述的等式⑴，NACX/NTOm即分组接收成功率PCR，Nnack/Ntotal即分组接收错误率，等于1-PCR。 由此可知，根据步骤306，传送端在每接收到响应信息时都计算分组接收成功率，以取得虚 拟信噪比SNRP，也就是取得传输通道的状况。接下来，根据步骤308，传送端根据取得的虚拟 信噪比SNRP，判断目前所使用的调制与编码机制是否合适。步骤308与流程10的步骤108 相同，相关操作请参考前面所述。通过流程30，传送端在接收到分组数据的响应信息时，实 时地取得对应于该响应信息的虚拟信噪比，并根据虚拟信噪比是否位在可接受的范围内，判断调制与编码机制的合适性。流程30改进了现有技术中传送端仅能定时地调整传输速 率的缺点，但以系统运算的复杂度而言，流程30仍然使用除法运算得知分组接收成功率， 相较之下，流程10更能精简传送端的系统复杂度。综上所述，本发明提出虚拟信噪比的概念，以表示传输信道的状况，并且通信系统 的传送端在每次接收到响应信息时取得虚拟信噪比，根据虚拟信噪比所在的范围检验调制 与编码机制的合适性。相较于现有技术，本发明无须费时等候系统计算分组接收成功率，也 能降低系统运算的复杂度，使传送端更灵敏地选择合适的传输速率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡根据本发明权利要求所做的等效的变化与 改进，都应属于本发明的范围。
权利要求
一种检验调制与编码机制的合适性的方法，包含有设定虚拟信噪比的范围，所述虚拟信噪比的范围对应于可接受的分组接收成功率的范围；根据所述虚拟信噪比的范围及所述分组接收成功率的范围，取得对应于确认收讫信息的第一增量及对应于未收讫信息的第二增量；在接收到所述确认收讫信息及所述未收讫信息其中之一的响应信息时，对第一虚拟信噪比及对应于所述响应信息的增量进行权重比例的分配，以产生对应于所述响应信息的第二虚拟信噪比，所述第一虚拟信噪比对应于已接收的前一响应信息；以及根据对应于所述响应信息的所述第二虚拟信噪比，判断所述调制与编码机制的合适性。
2.如权利要求1所述的方法，其中，根据所述虚拟信噪比的范围及所述分组接收成功 率的范围取得所述第一增量及所述第二增量的步骤，是根据所述虚拟信噪比的范围的上限 值及下限值以及所述分组接收成功率的范围的上限值及下限值，取得所述第一增量及所述 第二增量，表示如下式S_ACKXPCRl+S_NACKX (1-PCRl) = SNRpl S_ACKXPCRu+S_NACKX (l-PCR。= SNRP 其中，SNRPj表示所述虚拟信噪比的范围的所述下限值，SNRP U表示所述虚拟信噪比的 范围的所述上限值，PC&表示所述分组接收成功率的范围的所述下限值，PCR 表示所述分 组接收成功率的范围的所述上限值，S_ACK表示所述第一增量，以及S_NACK表示所述第二增量。
3.如权利要求1所述的方法，其中，在接收到所述响应信息时，对所述第一虚拟信噪比 及对应于所述响应信息的所述增量进行权重比例的分配，以产生所述第二虚拟信噪比的步 骤，表示如下式Current_SNRP = 01d_SNRPX w+S_NEff X (1-w)其中，01d_SNRP表示所述第一虚拟信噪比，Current_SNRP表示所述第二虚拟信噪比，S_ NEW表示对应于所述响应信息的所述增量，以及w表示权重值。
4.如权利要求1所述的方法，其中，在所述响应信息为所述确认收讫信息时，对应于所 述响应信息的所述增量是所述第一增量。
5.如权利要求1所述的方法，其中，在所述响应信息为所述未收讫信息时，对应于所述 响应信息的所述增量是所述第二增量。
6.如权利要求1所述的方法，其中，根据对应于所述响应信息的所述第二虚拟信噪比 判断所述调制与编码机制的合适性的步骤，另外包含有在所述第二虚拟信噪比位于所述虚拟信噪比的范围内时，判定所述调制与编码机制可 继续使用。
7.如权利要求1所述的方法，其中，根据对应于所述响应信息的所述第二虚拟信噪比 判断所述调制与编码机制的合适性的步骤，另外包含有在所述第二虚拟信噪比位于所述虚拟信噪比的范围外时，判定所述调制与编码机制必 须进行更新。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述虚拟信噪比对应于传输通道的状况。
9.一种用于检验调制与编码机制的合适性的方法，包含有设定虚拟信噪比的范围，所述虚拟信噪比的范围对应于可接受的分组接收成功率的范围；根据所述虚拟信噪比的范围及所述分组接收成功率的范围，取得对应于确认收讫信息 的第一增量及对应于未收讫信息的第二增量；在接收到所述确认收讫信息及所述未收讫信息其中之一的响应信息时，根据累计已接 收的确认收讫信息的第一数量、累计已接收的未收讫信息的第二数量、所述第一增量及所 述第二增量，取得对应于所述响应信息的第一虚拟信噪比；以及根据对应于所述响应信息的所述第一虚拟信噪比，判断所述调制与编码机制的合适性。
10.如权利要求9所述的方法，其中，根据所述虚拟信噪比的范围及所述分组接收成功 率的范围取得所述第一增量及所述第二增量的步骤，是根据所述虚拟信噪比的范围的上限 值及下限值以及所述分组接收成功率的范围的上限值及下限值，取得所述第一增量及所述 第二增量，表示如下S_ACKXPCRl+S_NACKX (1-PCRl) = SNRpl S_ACKXPCRu+S_NACKX (l-PCR。= SNRP 其中，SNRPj表示所述虚拟信噪比的范围的所述下限值，SNRP U表示所述虚拟信噪比的 范围的所述上限值，PC&表示所述分组接收成功率的范围的所述下限值，PCR 表示所述分 组接收成功率的范围的所述上限值，S_ACK表示所述第一增量，以及S_NACK表示所述第二增量。
11.如权利要求9所述的方法，其中，在接收到所述响应信息时，根据累计已接收的确 认收讫信息的所述第一数量、累计已接收的未收讫信息的所述第二数量、所述第一增量及 所述第二增量，取得对应于所述响应信息的所述第一虚拟信噪比的步骤，表示如下式 其中，NACK为所述第一数量，Nnack为所述第二数量，Ntotal等于所述第一数量与所述第二 数量的总和，S_ACK为所述第一增量，S_NACK为所述第二增量，以及SNRP为所述第一虚拟信 噪比。
12.如权利要求9所述的方法，其中，根据对应于所述响应信息的所述第一虚拟信噪比 判断所述调制与编码机制的合适性的步骤，另外包含有在所述第一虚拟信噪比位于所述虚拟信噪比的范围内时，判定所述调制与编码机制可 继续使用。
13.如权利要求9所述的方法，其中，根据对应于所述响应信息的所述第一虚拟信噪比 判断所述调制与编码机制的合适性的步骤，另外包含有在所述第一虚拟信噪比位于所述虚拟信噪比的范围外时，判定所述调制与编码机制必 须进行更新。
14.如权利要求9所述的方法，其中，所述虚拟信噪比对应于传输通道的状况。
全文摘要
用于通信系统的传送端检验调制与编码机制的合适性的方法，包含有设定虚拟信噪比的范围，其对应可接受的分组接收成功率的范围，该虚拟信噪比对应于该通信系统的传输信道的状况；根据该虚拟信噪比的范围及该分组接收成功率的范围，取得对应的确认收讫信息的第一增量及对应的未收讫信息的第二增量；当接收到响应信息时，对已接收的前一响应信息所对应的第一虚拟信噪比及对应于该响应信息的增量进行权重比例的分配，以产生对应于该响应信息的第二虚拟信噪比；以及根据该第二虚拟信噪比，判断该调制与编码机制的合适性。
文档编号H04L1/16GK101873191SQ20091013540
公开日2010年10月27日 申请日期2009年4月23日 优先权日2009年4月23日
发明者吴承轩, 杜勇赐, 温俊贤, 陈俊才 申请人:雷凌科技股份有限公司