[发明专利]一种正交频分复用系统自适应调制和编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信中的调制和编码技术，尤其涉及正交频分复用(OFDM，Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)系统中自适应调制和编码方法。

背景技术

实际中无线信道具有时变特性和衰落特性，当没有系统误码或误比特限制条件时，无线信道容量也是一个时变的随机变量，要最大限度地利用信道容量，只有使发送速率也是一个随信道容量变化的量，也就是使编码和调制方式具有自适应特性。针对物理信道的时变特性进行自适应跟踪将会给系统性能的改善带来很大的好处，链路自适应技术可以有许多方法，如功率控制、自适应调制和编码(AMC，Adaptive Modulation and Coding)等。

AMC根据信道的情况确定当前信道的容量，根据容量确定合适的调制和编码方式，以便最大限度地发送信息，实现比较高的速率。显然，提高比特传输速率的有效方法是采用高码率信道编码和高阶调制。理想情况下，MQAM的最高频谱利用率为log₂Mbits/s·Hz。通过改变正交幅相调制(QAM，Quadrature Amplitude Modulation)调制阶数M，可实现变速率数据传输，适应信道时变特性，提高系统频谱效率。目前，高性能的Turbo码或RS码已被采纳作为高质量业务信道的主流编译码方案，常用的高阶调制方式有8PSK、16QAM、64QAM等。

OFDM本身只是一种频域波形成形及信号处理技术，井非一种调制技术，与MQAM等高阶调制的组合才能更好地体现出它的高频谱利用率。在正交频分多路复用系统中，链路自适应技术常将接收到的符号信噪比(SNR，Signal Noise Ratio)或接收信号场强(RSSI，ReceivedSignal Strength Indicator)作为信道品质信息(CQI，Channel Quaity Indicator)来使用，自适应调制和编码可以在不同SNR或RSSI范围内实施。在自适应调制和编码方式的时间窗内，接收到的RSSI可位于预先定义的RSSI区间的任意一个区段内，对应每一区段有相应的调制和编码方式。

中国专利申请CN200510059500“使用自适应调制方式的无线通信方法及无线通信装置”公开了一种自适应调制和编码方法，该方法在终端站的传输线路推定部中，检测下行线路的RSSI平均值，将其结果通知给基站。而在基站中，从上述终端站接收下行线路的RSSI平均值，同时通过传输线路推定部检测上行线路的RSSI平均值。而且，在自适应调制控制部中，将上述所接收的下行线路的RSSI平均值和上述所检测的上行线路的RSSI平均值中差的一方，与阈值进行比较，确定调制方式，将该确定的调制方式通知给终端站，在调制部及解调部上进行设定，并且同步于该终端站上的设定定时，在基站的调制部及解调部上分别设定上述确定的调制方式。

上述方法能较好地用于慢衰落时变信道下，这时一个固定的时间窗能够跟踪缓慢变化信道的要求。但是在快速时变环境中，固定时间窗可能难以用预先定义的更新周期跟踪快速衰落信道。或者说，更新周期相对较大，且当前CQI对于有实际反馈延迟的下次传送可能无效。

此外，上述方法采用在时间窗内接收到的信号的平均RSSI，并以此确定与变化的信道相对应的调制解调和编码方式(MCS，Modulation and Coding Schemes)，而没有考虑信道波动情况。实际上，接收信号RSSI的波动误差会导致选择不恰当的调制方案，其结果是信号调制和编码方式选择不当，浪费了系统容量或造成误码率的上升。对于多载波的OFDM系统，信道波动是一个不可忽视的问题。某时间窗发送的错误率不仅取决于此时间窗发送时的RSSI，还同此时间窗的信道波动有关，对于OFDM系统也就是所谓的频率选择性衰落。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的在快衰落和频率选择性衰落环境中，系统难以确定合适的调制和编码方式的缺点。提出了一种动态时间窗设计方法，并引入信道波动参数，从而完善调制和编码方法与相关参数的对应关系表设计，得到与信道特性匹配的、精确合理的调制和编码方式。

本发明的核心思想是依据动态选择合适的时间窗来跟踪信道的选择性衰落，使得终端在不同的移动环境下，通过时间窗的切换，保证当前时间窗能更好的跟踪时变信道。

此外，在考虑接收信号平均RSSI的同时，通过估计RSSI的标准差σ来反映信道的波动，避免了因信道波动而采用不合适的调制和编码方式，使得系统错误率过高导致效率下降。