專利名稱：移動(dòng)通信系統(tǒng)中基于最佳傳輸幀長(zhǎng)的鏈路自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種應(yīng)用在移動(dòng)通信系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)鏈路的方法，屬于移動(dòng)通信鏈路技術(shù)研究領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自適應(yīng)鏈路技術(shù)是移動(dòng)通信系統(tǒng)中提高傳輸質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一，其根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)確定適合的鏈路參數(shù)如調(diào)制階數(shù)、編碼碼率、傳輸幀長(zhǎng)、擴(kuò)頻增益等，從而克服移動(dòng)通信系統(tǒng)中由于信道不理想帶來(lái)的性能的降低。隨著人們對(duì)移動(dòng)通信要求的不斷提高，多媒體、流媒體等業(yè)務(wù)的發(fā)展和應(yīng)用，移動(dòng)通信系統(tǒng)的信道狀態(tài)將更加復(fù)雜，自適應(yīng)調(diào)節(jié)單一的參數(shù)不能更好地滿足移動(dòng)通信發(fā)展的要求，必須將多種技術(shù)結(jié)合起來(lái)研究新的自適應(yīng)鏈路算法，更好地提高系統(tǒng)鏈路性能。當(dāng)前眾多實(shí)現(xiàn)鏈路自適應(yīng)的技術(shù)中，自適應(yīng)編碼調(diào)制是應(yīng)用較多的一種技術(shù)，WCDMA(寬帶碼分多址)系統(tǒng)中為實(shí)現(xiàn)高速下行分組接入采用了自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)，IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)中物理層也提供多種傳輸模式供鏈路層選擇，并實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)傳輸。但這些方案在實(shí)現(xiàn)鏈路自適應(yīng)時(shí)，只對(duì)物理層編碼調(diào)制方式變化控制，不考慮上層傳輸幀長(zhǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響。因此本發(fā)明給出一種對(duì)物理層編碼調(diào)制方式和傳輸幀長(zhǎng)進(jìn)行聯(lián)合控制的自適應(yīng)鏈路實(shí)現(xiàn)方法，以進(jìn)一步提高自適應(yīng)鏈路技術(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的提高。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明旨在提供一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中基于最佳傳輸幀長(zhǎng)的自適應(yīng)鏈路實(shí)現(xiàn)方法，該方法能提高系統(tǒng)的吞吐量性能，適應(yīng)高速傳輸?shù)男枰?br> 技術(shù)方案本發(fā)明的基于最佳傳輸幀長(zhǎng)的實(shí)現(xiàn)鏈路自適應(yīng)的方法，聯(lián)合自適應(yīng)編碼調(diào)制和自適應(yīng)傳輸幀長(zhǎng)兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，預(yù)先分析用于系統(tǒng)傳輸?shù)母鞣N編碼調(diào)制方式的吞吐量和誤碼率性能，依據(jù)使系統(tǒng)傳輸要低于一定誤碼率的準(zhǔn)則劃分信道狀態(tài)，確定各編碼調(diào)制方式對(duì)應(yīng)的信道狀態(tài)區(qū)間，并以查找表的形式存儲(chǔ)在系統(tǒng)中。傳輸過(guò)程中，根據(jù)無(wú)線移動(dòng)通信傳輸信道狀態(tài)以及已經(jīng)確定的區(qū)間劃分，選擇編碼調(diào)制方式，并由系統(tǒng)吞吐量與傳輸幀長(zhǎng)、信道狀態(tài)及編碼調(diào)制方式的關(guān)系式，計(jì)算滿足吞吐量最大的傳輸幀長(zhǎng)。具體為將自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)和最佳傳輸幀長(zhǎng)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)預(yù)先設(shè)定多種編碼調(diào)制方式，并建立與信道狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的判決門限，根據(jù)當(dāng)前無(wú)線物理信道狀態(tài)，依據(jù)判決門限與信道狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系選擇編碼調(diào)制方式，并根據(jù)當(dāng)前信道狀態(tài)下采用的編碼調(diào)制方式的傳輸比特錯(cuò)誤概率，確定滿足吞吐量最大的傳輸幀長(zhǎng)，然后將已確定編碼調(diào)制方式和傳輸幀長(zhǎng)用于系統(tǒng)傳輸參數(shù)的設(shè)定。
無(wú)線傳輸系統(tǒng)的編碼調(diào)制方式是根據(jù)系統(tǒng)中預(yù)先存儲(chǔ)在系統(tǒng)中的各種工作方式的判決門限與信道狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系的表格中信道狀態(tài)門限值確定的。確定各種編碼調(diào)制方式的門限值滿足的條件是當(dāng)信道狀態(tài)值高于門限值時(shí)，系統(tǒng)在采用該門限值對(duì)應(yīng)的編碼調(diào)制方式傳輸?shù)谋忍劐e(cuò)誤概率低于系統(tǒng)傳輸質(zhì)量要求。
傳輸幀長(zhǎng)并非任意給定，而是根據(jù)當(dāng)前信道狀態(tài)下誤碼率性能傳輸幀長(zhǎng)依據(jù)規(guī)則1L=-H+H2-4H/ln(1-Pb)2]]>計(jì)算得到，以滿足最大化系統(tǒng)吞吐量，Pb為傳輸誤碼率，H為信道狀態(tài)值，L為傳輸幀長(zhǎng)。
方案運(yùn)行具體流程如下編碼調(diào)制方式和傳輸幀長(zhǎng)確定的步驟包括以下幾步第一步，信道估計(jì)器估計(jì)信道狀態(tài)，輸出信道狀態(tài)值和接收信號(hào)信噪比；第二步，與系統(tǒng)中存儲(chǔ)的各種工作方式的判決門限與信道狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表的信噪比門限值相比較，判決接收信號(hào)信噪比所處區(qū)間；第三步，依據(jù)信噪比所處的區(qū)間，選擇用于傳輸?shù)木幋a調(diào)制方式；第四步，根據(jù)選定的編碼調(diào)制方式的誤碼率性能和信道狀態(tài)值，利用權(quán)利要求3中的規(guī)則1計(jì)算傳輸幀長(zhǎng)；第五步，將第三步和第四步得到的編碼調(diào)制方式和傳輸幀長(zhǎng)表示為比特序列形式的控制字，并傳給發(fā)送端，發(fā)送端將采用相應(yīng)編碼調(diào)制方式和傳輸幀長(zhǎng)調(diào)整系統(tǒng)的傳輸參數(shù)。
有益效果本發(fā)明的基于最佳傳輸幀長(zhǎng)的自適應(yīng)鏈路實(shí)現(xiàn)方法，能夠在各種信道狀態(tài)條件下獲得較好的吞吐量性能，該方法需要的主要工作為對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)吞吐量性能的分析和查表判決過(guò)程，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中復(fù)雜性不高，適應(yīng)高速傳輸?shù)男枰?br>

圖1是本發(fā)明的鏈路自適應(yīng)方案的實(shí)現(xiàn)中所采用的鏈路幀結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是實(shí)現(xiàn)基于最佳傳輸幀長(zhǎng)的自適應(yīng)鏈路方法的主要組成部分，由信道估計(jì)、編碼調(diào)制方式選擇、傳輸幀長(zhǎng)計(jì)算、控制字生成等幾部分組成。
圖3是本發(fā)明方案運(yùn)行具體流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的移動(dòng)通信系統(tǒng)中基于最佳傳輸幀長(zhǎng)的鏈路自適應(yīng)實(shí)現(xiàn)方法是將現(xiàn)已在移動(dòng)通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用的自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)和最佳傳輸幀長(zhǎng)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，通過(guò)預(yù)先設(shè)定多種編碼調(diào)制方式，并建立與信道狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的判決門限，根據(jù)當(dāng)前無(wú)線物理信道狀態(tài)，依據(jù)判決門限與信道狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系選擇編碼調(diào)制方式，并根據(jù)當(dāng)前信道狀態(tài)下采用的編碼調(diào)制方式的傳輸比特錯(cuò)誤概率，確定滿足吞吐量最大的傳輸幀長(zhǎng)，然后將已確定編碼調(diào)制方式和傳輸幀長(zhǎng)用于系統(tǒng)傳輸參數(shù)的設(shè)定。編碼調(diào)制方式是根據(jù)信道狀態(tài)與編碼調(diào)制方式表格中存儲(chǔ)的信道狀態(tài)門限值之間的關(guān)系來(lái)選擇的，而表格中各種編碼調(diào)制方式的門限值滿足的條件是當(dāng)信道狀態(tài)值高于門限值時(shí)，系統(tǒng)采用該門限值對(duì)應(yīng)的編碼調(diào)制方式傳輸?shù)谋忍劐e(cuò)誤概率低于系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量要求。
本發(fā)明在具體實(shí)施過(guò)程中包含兩個(gè)方面一是在方案運(yùn)行前分析系統(tǒng)吞吐量與編碼調(diào)試方式、信道狀態(tài)及傳輸幀長(zhǎng)的關(guān)系，確定編碼調(diào)制方式的判決門限表格和傳輸幀長(zhǎng)計(jì)算公式；二是方案在系統(tǒng)中的運(yùn)行。
圖1中給出了實(shí)際系統(tǒng)中的一種幀結(jié)構(gòu)，媒體接入控制(MAC)層幀由幀頭、數(shù)據(jù)、幀校驗(yàn)等組成，其中幀頭包含地址、控制、傳輸幀長(zhǎng)指示等信息。一幀長(zhǎng)度為(L+H)比特，其中L為數(shù)據(jù)信息長(zhǎng)度，H為幀頭和其他一些信息長(zhǎng)度。MAC層幀信息經(jīng)過(guò)編碼調(diào)制映射為物理層傳輸符號(hào)，并加上引導(dǎo)符號(hào)等信息后組成物理層信息結(jié)構(gòu)。
圖2給出了方案的實(shí)現(xiàn)裝置，由信道估計(jì)裝置估計(jì)出信道狀態(tài)參數(shù)，如信噪比(SNR)，編碼調(diào)制方式選擇裝置接收信道狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的判決門限確定編碼調(diào)制方式，傳輸幀長(zhǎng)計(jì)算裝置首先計(jì)算系統(tǒng)的誤碼率，再根據(jù)預(yù)先分析的公式計(jì)算用于傳輸?shù)膸L(zhǎng)。將編碼調(diào)制方式和傳輸幀長(zhǎng)信息生成鏈路控制字送至發(fā)送端進(jìn)行系統(tǒng)傳輸參數(shù)設(shè)定。
這里判決門限及傳輸幀長(zhǎng)計(jì)算關(guān)系式的確定是算法實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，通過(guò)分析研究系統(tǒng)及信道特征得到。
判決門限的確定方法為當(dāng)信道狀態(tài)好于判決門限時(shí)，該編碼調(diào)制方式的誤碼率要低于某一特定的值，以保證系統(tǒng)的具有一定的誤碼率性能；若某一信道條件下多種編碼調(diào)制方式滿足系統(tǒng)誤碼率性能要求，選擇傳輸速率較大即調(diào)制階數(shù)較高、編碼碼率較大的方式。
最佳傳輸幀長(zhǎng)的確定為分析系統(tǒng)吞吐量與系統(tǒng)誤碼率Pb、傳輸幀長(zhǎng)(L，H)等參數(shù)的關(guān)系式，具有函數(shù)形式G＝f(Pb，L，H，...)，通常使H保持不變，因此要求得最佳L使G最大，只需解出方程G/L＝0即可得到，顯然，L為系統(tǒng)誤碼率等參數(shù)的函數(shù)，可方便計(jì)算得到。
下面給出基于最佳傳輸幀長(zhǎng)自適應(yīng)鏈路的一種具體實(shí)施方案。
假設(shè)系統(tǒng)采用5種編碼調(diào)制方式(方式1R＝1/2，BPSK調(diào)制；方式2R＝1/2，QPSK調(diào)制；方式3R＝3/4，QPSK調(diào)制；方式4R＝1/2，16QAM調(diào)制；方式5R＝3/4，16QAM調(diào)制。這里，R為卷積編碼碼率，BPSK為二進(jìn)制移相鍵控，QPSK為四相絕對(duì)移相鍵控，16QAM為16進(jìn)制正交振幅調(diào)制)，在高斯噪聲信道條件下分析系統(tǒng)誤碼率性能和吞吐量性能。首先保證系統(tǒng)誤碼率性能達(dá)到10-4，5種編碼調(diào)制方式對(duì)應(yīng)的信噪比區(qū)間分別為2～5dB、5～9dB、9～11dB、11～15dB、大于15dB。吞吐量可表示為G=LL+H·(1-Pb)L+H·RcS]]>其中，Rc為系統(tǒng)物理層符號(hào)傳輸速率，S為編碼調(diào)制方式每符號(hào)對(duì)應(yīng)比特?cái)?shù)。根據(jù)上式通過(guò)解方程G/L＝0求得在編碼調(diào)試方式和誤碼率條件一定的情況下滿足吞吐量G最大的傳輸幀長(zhǎng)L。
因此，自適應(yīng)鏈路方法的運(yùn)行步驟如下編碼調(diào)制方式和傳輸幀長(zhǎng)確定的步驟包括以下幾步第一步，信道估計(jì)器估計(jì)信道狀態(tài)，輸出信道狀態(tài)值和接收信號(hào)信噪比；第二步，與系統(tǒng)中存儲(chǔ)的各種工作方式的判決門限與信道狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表的信噪比門限值相比較，判決接收信號(hào)信噪比所處區(qū)間；第三步，依據(jù)信噪比所處的區(qū)間，選擇用于傳輸?shù)木幋a調(diào)制方式；第四步，根據(jù)選定的編碼調(diào)制方式的誤碼率性能和信道狀態(tài)值，利用權(quán)利要求3中的規(guī)則1計(jì)算傳輸幀長(zhǎng)；第五步，將第三步和第四步得到的編碼調(diào)制方式和傳輸幀長(zhǎng)表示為比特序列形式的控制字，并傳給發(fā)送端，發(fā)送端將采用相應(yīng)編碼調(diào)制方式和傳輸幀長(zhǎng)調(diào)整系統(tǒng)的傳輸參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中基于最佳傳輸幀長(zhǎng)的自適應(yīng)鏈路實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于將自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)和最佳鏈路層傳輸幀長(zhǎng)結(jié)合起來(lái)。預(yù)先設(shè)定多種編碼調(diào)制工作方式，并建立各種工作方式的判決門限與信道狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表格，根據(jù)當(dāng)前無(wú)線物理信道狀態(tài)通過(guò)查表的方法選擇編碼調(diào)制方式，進(jìn)一步根據(jù)當(dāng)前信道狀態(tài)下所采用的編碼調(diào)制方式傳輸?shù)谋忍劐e(cuò)誤概率，確定滿足系統(tǒng)傳輸吞吐量最大的鏈路層傳輸幀長(zhǎng)，然后將已確定編碼調(diào)制方式和傳輸幀長(zhǎng)用于系統(tǒng)傳輸參數(shù)的設(shè)定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信系統(tǒng)中基于最佳傳輸幀長(zhǎng)的自適應(yīng)鏈路實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于無(wú)線傳輸系統(tǒng)的編碼調(diào)制方式是根據(jù)系統(tǒng)中預(yù)先存儲(chǔ)在系統(tǒng)中的信道狀態(tài)與編碼調(diào)制方式對(duì)應(yīng)關(guān)系表格中的信道狀態(tài)門限值確定。確定各種編碼調(diào)制方式的門限值滿足的條件是當(dāng)信道狀態(tài)值高于門限值時(shí)，系統(tǒng)在采用該門限值對(duì)應(yīng)的編碼調(diào)制方式傳輸?shù)谋忍劐e(cuò)誤概率低于系統(tǒng)傳輸質(zhì)量要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)通信系統(tǒng)中基于最佳傳輸幀長(zhǎng)的自適應(yīng)鏈路實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于傳輸幀長(zhǎng)依據(jù)規(guī)則1L=-H+H2-4H/1n(1-Pb)2]]>計(jì)算得到，以滿足系統(tǒng)吞吐量最大化的要求，Pb為傳輸誤碼率，H為信道狀態(tài)值，L為傳輸幀長(zhǎng)。
4.一種移動(dòng)通信系統(tǒng)中基于最佳傳輸幀長(zhǎng)的自適應(yīng)鏈路算法及其實(shí)現(xiàn)，其特征在于編碼調(diào)制方式和傳輸幀長(zhǎng)確定的步驟包括以下幾步第一步，信道估計(jì)器估計(jì)信道狀態(tài)，輸出信道狀態(tài)值和接收信號(hào)信噪比；第二步，與系統(tǒng)中存儲(chǔ)的各種工作方式的判決門限與信道狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表的信噪比門限值相比較，判決接收信號(hào)信噪比所處區(qū)間；第三步，依據(jù)信噪比所處的區(qū)間，選擇用于傳輸?shù)木幋a調(diào)制方式；第四步，根據(jù)選定的編碼調(diào)制方式的誤碼率性能和信道狀態(tài)值，利用權(quán)利要求3中的規(guī)則1計(jì)算傳輸幀長(zhǎng)；第五步，將第三步和第四步得到的編碼調(diào)制方式和傳輸幀長(zhǎng)表示為比特序列形式的控制字，并傳給發(fā)送端，發(fā)送端將采用相應(yīng)編碼調(diào)制方式和傳輸幀長(zhǎng)調(diào)整系統(tǒng)的傳輸參數(shù)。
全文摘要
移動(dòng)通信系統(tǒng)中基于最佳傳輸幀長(zhǎng)的自適應(yīng)鏈路實(shí)現(xiàn)方法是一種可提高移動(dòng)通信系統(tǒng)鏈路性能和傳輸質(zhì)量的自適應(yīng)鏈路方法，該方法將自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)和最佳鏈路層傳輸幀長(zhǎng)結(jié)合起來(lái)，預(yù)先設(shè)定多種編碼調(diào)制工作方式，并建立各種工作方式的判決門限與信道狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系表格，根據(jù)當(dāng)前無(wú)線物理信道狀態(tài)通過(guò)查表的方法選擇編碼調(diào)制方式，進(jìn)一步根據(jù)當(dāng)前信道狀態(tài)下所采用的編碼調(diào)制方式傳輸?shù)谋忍劐e(cuò)誤概率，確定滿足吞吐量最大的鏈路層傳輸幀長(zhǎng)，然后將已確定編碼調(diào)制方式和傳輸幀長(zhǎng)用于系統(tǒng)傳輸參數(shù)的設(shè)定。
文檔編號(hào)H04L1/00GK1642064SQ200510037618
公開日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2005年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月6日
發(fā)明者趙新勝, 高西奇, 尤肖虎, 薛德志 申請(qǐng)人:東南大學(xué)