專利名稱：一種基于sc-fde系統(tǒng)的amc方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線電領(lǐng)域，具體涉及一種新型自適應(yīng)調(diào)制編碼方法。
背景技術(shù)：
無線通信的可用頻譜稀缺、無線便攜設(shè)備催生的多樣化服務(wù)需求的快速增長(zhǎng)，都亟需支持高速信息傳輸和高頻譜效率的傳輸技術(shù)來解決。而傳統(tǒng)的非自適應(yīng)傳輸系統(tǒng)是根據(jù)信道的最差狀態(tài)設(shè)計(jì)的，需要一個(gè)固定的鏈路容限以保持可接受的傳輸性能，因此系統(tǒng)的信道容量無法得到充分地利用。而自適應(yīng)調(diào)制編碼(adaptive modulation and coding,AMC)技術(shù)的基本思想就是通過對(duì)符號(hào)傳輸率、調(diào)制方案、調(diào)制星座大小、編碼方案、編碼效率這些參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整，實(shí)時(shí)地分散和平衡通信的負(fù)載。在信道條件較好時(shí)以較高的速率傳輸，而當(dāng)信道質(zhì)量變差時(shí)，平緩地降低其數(shù)據(jù)吞吐量。這樣可以在不犧牲功率和誤比特率的前提下，根據(jù)信道的時(shí)變性，提供較高的信道頻譜效率?！屋d波頻域均衡(singlecarrier frequency domain equalization, SC-FDE)技術(shù)是由傳統(tǒng)的單載波傳輸技術(shù)結(jié)合正交頻分復(fù)用(orthogonal frequency divisionmultiplexing，0FDM)技術(shù)得到的。SC-FDE系統(tǒng)與OFDM系統(tǒng)，是兩種典型的分塊傳輸系統(tǒng)。SC-FDE系統(tǒng)和OFDM系統(tǒng)所做的運(yùn)算是完全相同的，差別僅在于處理的順序有所不同，因此它們有相同的系統(tǒng)運(yùn)算復(fù)雜度。由于都是在頻域進(jìn)行均衡處理，所以具有相同的抗多徑能力。兩者的區(qū)別在于OFDM在頻域判決，是一個(gè)多載波系統(tǒng)；而SC-FDE在時(shí)域判決，是一個(gè)單載波系統(tǒng)。由于SC-FDE能夠克服OFDM系統(tǒng)峰值平均功率比大、放大器線性范圍要求高、對(duì)相位噪聲和載波頻偏敏感不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決SC-FDE系統(tǒng)在多徑時(shí)變信道條件下，由于信道狀態(tài)的變化，信息傳輸時(shí)要隨時(shí)對(duì)信道進(jìn)行性估計(jì)和更換策略而導(dǎo)致信道開銷增加，頻譜效率低的問題，本系統(tǒng)提出一種基于SC-FDE系統(tǒng)的AMC方法。本發(fā)明所述一種基于SC-FDE系統(tǒng)的AMC方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟為步驟一、根據(jù)SC-FDE自適應(yīng)基帶系統(tǒng)的信道分類模塊采用的信道分類方法對(duì)當(dāng)前信道進(jìn)行分類，由信道類型獲得當(dāng)前信道狀態(tài)信息；步驟二、根據(jù)SC-FDE自適應(yīng)基帶系統(tǒng)的信噪比SNR估計(jì)模塊獲得當(dāng)前接收機(jī)的信噪比SNR信息；步驟三、根據(jù)步驟一獲得的當(dāng)前信道狀態(tài)信息和步驟二獲得的當(dāng)前接收機(jī)的信噪比SNR信息，在傳輸策略切換表格中選取與當(dāng)前信道狀態(tài)匹配的最優(yōu)傳輸策略；步驟四、通過反饋信道將所選最優(yōu)傳輸策略同時(shí)傳遞給接收機(jī)和發(fā)射機(jī)，所述的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)實(shí)施所選最優(yōu)傳輸策略；步驟五、計(jì)算當(dāng)前所選最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間€，得到所述最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間
步驟六、當(dāng)前最優(yōu)傳輸策略的使用時(shí)間超過所述最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間f，返回執(zhí)行步驟一，重新進(jìn)行最優(yōu)傳輸策略的選擇。本發(fā)明提出一種自適應(yīng)AMC方法，引入了策略持續(xù)時(shí)間來約束策略的使用時(shí)長(zhǎng)和策略的切換頻率，使其不僅能夠在策略切換表中搜索到與當(dāng)前信道狀態(tài)匹配的最優(yōu)傳輸策略，還能計(jì)算出所選最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間，只有超過當(dāng)前最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間后，該方法才進(jìn)行下一次最優(yōu)傳輸策略的選擇，同時(shí)合理地降低信道估計(jì)和策略切換處理頻率，有效提高頻譜效率，使系統(tǒng)吞吐量最大化。


圖I為現(xiàn)有SC-FDE非自適應(yīng)系統(tǒng)的框圖。
圖2為本發(fā)明SC-FDE自適應(yīng)基帶仿真系統(tǒng)的框圖。圖3為一種基于SC-FDE系統(tǒng)的新型AMC方法的流程圖。圖4為具體實(shí)施方式
六所述的瑞利信道下各策略的SNR-BER性能曲線，圖中曲線I表示在使用CC-BPSK策略時(shí)的SNR-BER性能曲線，曲線2表示在使用TPC3226-BPSK策略時(shí)的SNR-BER性能曲線，曲線3表示在使用TPC6457-BPSK策略時(shí)的SNR-BER性能曲線，曲線4表示在使用CC-QPSK策略時(shí)的SNR-BER性能曲線，曲線5表示在使用TPC3226-QPSK策略時(shí)的SNR-BER性能曲線，曲線6表示在使用LDPC-QPSK策略時(shí)的SNR-BER性能曲線，曲線7表示在使用TPC6457-QPSK策略時(shí)的SNR-BER性能曲線，曲線8表示在使用CC-16QAM策略時(shí)的SNR-BER性能曲線，曲線9表示在使用TPC3226-16QAM策略時(shí)的SNR-BER性能曲線，曲線10表示在使用TPC6457-16QAM策略時(shí)的SNR-BER性能曲線，曲線11表示在使用LDPC-16QAM策略時(shí)的SNR-BER性能曲線。圖5為具體實(shí)施方式
六所述的所選最優(yōu)傳輸策略的SNR-BER性能曲線，圖中曲線I表示在使用CC-BPSK策略時(shí)的SNR-BER性能曲線，曲線2表示在使用TPC3226-BPSK策略時(shí)的SNR-BER性能曲線，曲線3表示在使用TPC6457-BPSK策略時(shí)的SNR-BER性能曲線，曲線4表示在使用CC-QPSK策略時(shí)的SNR-BER性能曲線，曲線5表示在使用TPC3226-QPSK策略時(shí)的SNR-BER性能曲線，曲線6表示在使用LDPC-QPSK策略時(shí)的SNR-BER性能曲線。圖6為具體實(shí)施方式
六所述的所選最優(yōu)傳輸策略的吞吐量性能曲線，圖中曲線I表示在使用CC-BPSK策略時(shí)的吞吐量性能曲線，曲線2表示在使用TPC3226-BPSK策略時(shí)的吞吐量性能曲線，曲線3表示在使用TPC6457-BPSK策略時(shí)的吞吐量性能曲線，曲線4表示在使用CC-QPSK策略時(shí)的吞吐量性能曲線，曲線5表示在使用TPC3226-QPSK策略時(shí)的吞吐量性能曲線，曲線6表示在使用LDPC-QPSK策略時(shí)的吞吐量性能曲線。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一、本實(shí)施方式所述的基于SC-FDE系統(tǒng)的AMC方法的具體操作步驟如下步 驟一、根據(jù)SC-FDE自適應(yīng)基帶系統(tǒng)信道分類模塊采用的信道分類方法對(duì)當(dāng)前信道進(jìn)行分類，由信道類型獲得當(dāng)前信道狀態(tài)信息；步驟二、根據(jù)SC-FDE自適應(yīng)基帶系統(tǒng)信噪比SNR估計(jì)模塊獲得當(dāng)前接收機(jī)的信噪比SNR信息；步驟三、根據(jù)步驟一獲得的當(dāng)前信道狀態(tài)信息和步驟二獲得的當(dāng)前接收機(jī)的信噪比SNR信息，在傳輸策略切換表格中選取與當(dāng)前信道狀態(tài)匹配的最優(yōu)傳輸策略；步驟四、通過反饋信道將所選最優(yōu)傳輸策略同時(shí)傳遞給接收機(jī)和發(fā)射機(jī)，所述的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)實(shí)施所選最優(yōu)傳輸策略；步驟五、計(jì)算當(dāng)前所選最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間€，得到所述最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間步驟六、如果若當(dāng)前最優(yōu)傳輸策略的使用時(shí)間超過所述最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間%，返回執(zhí)行步驟一，重新進(jìn)行最優(yōu)傳輸策略的選擇。
具體實(shí)施方式
二、本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的基于SC-FDE系統(tǒng)的AMC方法的進(jìn)一步限定，所述的最優(yōu)傳輸策略切換表格是通過下述方法獲得的在所述的SC-FDE自適應(yīng)基帶系統(tǒng)離線狀態(tài)下，對(duì)給定的信道狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)仿真，得到比特誤碼率與信噪比關(guān)系的性能曲線圖，根據(jù)目標(biāo)誤碼率Pe的限制，劃分信噪比衰落區(qū)域[Yi, Y i+1)，并確定傳輸策略的切換門限信噪比Yi ;搜索信噪比衰落區(qū)域內(nèi)所有滿足目標(biāo)誤碼率Pe要求的對(duì)應(yīng)信噪比衰落區(qū)域的最優(yōu)傳輸策略，將所述滿足目標(biāo)誤碼率Pe要求的最優(yōu)傳輸策略組成最優(yōu)傳輸策略集，并依據(jù)該最優(yōu)傳輸策略集確定最優(yōu)傳輸策略切換表格。
具體實(shí)施方式
三、本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
二所述的基于SC-FDE系統(tǒng)的AMC方法的進(jìn)一步限定，所述的信噪比衰落區(qū)域[L，yi+1)是通過下述方法確定的以所述目標(biāo)誤碼率Pe的值在所述比特誤碼率與信噪比關(guān)系的性能曲線圖中做一條平行于橫軸的直線，與每種策略的BER-SNR曲線分別得到交點(diǎn)，所得到的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)即為傳輸策略的切換門限Yi,每?jī)蓚€(gè)門限間的SNR范圍為信噪比衰落區(qū)域[Yi，y i+1) 0具體實(shí)施方式
四、本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
二所述的基于SC-FDE系統(tǒng)的AMC方法的進(jìn)一步限定，所述的最優(yōu)傳輸策略為所述SC-FDE自適應(yīng)基帶系統(tǒng)下一傳輸時(shí)間間隔內(nèi)采用的調(diào)制方式和編碼方式，所述調(diào)制方式和編碼方式是根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器和編譯碼器確定的。
具體實(shí)施方式
五、本實(shí)施方式是對(duì)具體實(shí)施方式
一所述的基于SC-FDE系統(tǒng)的AMC方法的進(jìn)一步限定，所述步驟五中計(jì)算當(dāng)前所選最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間5的具體過程;求解最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間^采用一個(gè)有限狀態(tài)的馬爾可夫模型給出所述解最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間^的近似值，該模型將信噪比的衰落近似為一個(gè)離散時(shí)間的馬爾可夫過程，并且該過程包括由一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到與其毗鄰的狀態(tài)和保持原狀態(tài)不變，其轉(zhuǎn)移概率公式為
權(quán)利要求
1.一種基于SC-FDE系統(tǒng)的AMC方法，其特征在于，具體操作步驟 步驟一、根據(jù)SC-FDE自適應(yīng)基帶系統(tǒng)的信道分類模塊采用的信道分類方法對(duì)當(dāng)前信道進(jìn)行分類，由信道類型獲得當(dāng)前信道狀態(tài)信息； 步驟二、根據(jù)SC-FDE自適應(yīng)基帶系統(tǒng)的信噪比SNR估計(jì)模塊獲得當(dāng)前接收機(jī)的信噪比SNR信息； 步驟三、根據(jù)步驟一獲得的當(dāng)前信道狀態(tài)信息和步驟二獲得的當(dāng)前接收機(jī)的信噪比SNR信息，在傳輸策略切換表格中選取與當(dāng)前信道狀態(tài)匹配的最優(yōu)傳輸策略； 步驟四、通過反饋信道將所選最優(yōu)傳輸策略同時(shí)傳遞給接收機(jī)和發(fā)射機(jī)，所述的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)實(shí)施所選最優(yōu)傳輸策略； 步驟五、計(jì)算當(dāng)前所選最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間得到所述最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間 步驟六、當(dāng)前最優(yōu)策略的使用時(shí)間超過所述最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間，返回執(zhí)行步驟一，重新進(jìn)行最優(yōu)傳輸策略的選擇。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于SC-FDE的AMC方法,其特征在于,所述的最優(yōu)傳輸策略切換表格是通過下述方法獲得的 在所述的SC-FDE自適應(yīng)基帶系統(tǒng)離線狀態(tài)下，對(duì)給定的信道狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)仿真，得到比特誤碼率與信噪比關(guān)系的性能曲線圖，根據(jù)目標(biāo)誤碼率Pe的限制，劃分信噪比衰落區(qū)域[Yi, Y i+1)，并確定傳輸策略的切換門限信噪比Yi; 搜索信噪比衰落區(qū)域內(nèi)所有滿足目標(biāo)誤碼率Pe要求的對(duì)應(yīng)信噪比衰落區(qū)域的最優(yōu)傳輸策略，將所述滿足目標(biāo)誤碼率Pe要求的最優(yōu)策略組成最優(yōu)策略集，并依據(jù)該最優(yōu)傳輸策略集確定最優(yōu)傳輸策略切換表格。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于SC-FDE的AMC方法，其特征在于，所述的信噪比衰落區(qū)域[L，yi+1)是通過下述方法確定的以所述目標(biāo)誤碼率P6的值在所述比特誤碼率與信噪比關(guān)系的性能曲線圖中做一條平行于橫軸的直線，與每種策略的BER-SNR曲線分別得到交點(diǎn)，所得到的交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)即為傳輸策略的切換門限Yi,每?jī)蓚€(gè)門限間的SNR范圍為信噪比衰落區(qū)域[Y i，Y i+1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于SC-FDE的AMC方法,其特征在于,所述的最優(yōu)傳輸策略為所述SC-FDE自適應(yīng)基帶系統(tǒng)下一傳輸時(shí)間間隔內(nèi)采用的調(diào)制方式和編碼方式，所述調(diào)制方式和編碼方式是根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器和編譯碼器確定的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于SC-FDE的AMC方法，其特征在于，步驟五中計(jì)算當(dāng)前所選最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間€的具體過程； 求解最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間€采用一個(gè)有限狀態(tài)的馬爾可夫模型給出所述解最優(yōu)傳輸策略的平均持續(xù)時(shí)間€的近似值，該模型將信噪比的衰落近似為一個(gè)離散時(shí)間的馬爾可夫過程，并且該過程包括由一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到與其毗鄰的狀態(tài)和保持原狀態(tài)不變，其轉(zhuǎn)移概率公式為
全文摘要
一種基于SC-FDE系統(tǒng)的AMC方法，涉及一種AMC調(diào)制編碼方法，屬無線電領(lǐng)域。為了解決SC-FDE系統(tǒng)在多徑時(shí)變信道條件下，目前信息傳輸時(shí)要隨時(shí)對(duì)信道進(jìn)行性估計(jì)和更換策略而導(dǎo)致信道開銷增加，頻譜效率低的問題，結(jié)合AMC技術(shù)和SC-FDE系統(tǒng)理論自身特點(diǎn)提出一種新型的自適應(yīng)調(diào)制編碼方法，引入了策略持續(xù)時(shí)間來約束策略的使用時(shí)長(zhǎng)和策略的切換頻率，使其能夠在策略切換表中搜索到與當(dāng)前信道狀態(tài)匹配的最優(yōu)策略，只有超過當(dāng)前所選最優(yōu)策略的平均持續(xù)時(shí)間后，該方法才進(jìn)行下一次最優(yōu)傳輸策略的選擇和切換，合理地降低了信道估計(jì)和策略切換處理頻率，有效提高頻譜效率，使系統(tǒng)吞吐量最大化。本發(fā)明適用于無線電通信技術(shù)上領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H04L25/02GK102957510SQ20121034125
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者譚學(xué)治, 于洋, 遲永鋼, 馬琳, 葉亮, 賈敏, 李秀華 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)