[发明专利]一种OFDM网络容量估算方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据通信技术领域，尤其涉及一种用于采用自适应调制和编码及正交频分复用技术的无线网络的容量计算方法，具体的说是一种OFDM网络容量估算方法。

背景技术

为了估算现有网络或者在无线网络规划网络结构时，必须确定整个网络或者部分网络的容量和覆盖以及网络预期的负载。这样一个计算对于设置天线参数，修改和匹配网络元素以及构建一个全新的无线网络都是非常需要的。容量描述了在通信网络中潜在的数据吞吐量以及通过该网络能够服务的用户数。通常，一个无线通信网络包含一些基站或天线台，每个覆盖一个固定区域。当无线网络用户位于这些覆盖区域时，将至少通过一个服务的天线连接到该网络。因此，台站的位置和天线参数设置对网络的容量以及整个网络的效率影响很大。为了优化这些网络参数，各种问题，如用户的数量以及位置，提供的服务类型，用户需求，网络设备间的干扰和噪声以及其他更多问题都要考虑。 

对于数据传输，无线链接的信号被调制到一个载波信号上。这可以通过改变载波的相位，频率或者振幅。如数字调制技术有，移相键控（PSK）、移频键控（FSK）、振幅键控（ASK）。在移相键控中，被传输的信号通过改变参考信号的相位来完成调制。限定数量相位中的每一个对应一个仅有的比特模式，形成一个符号，该符号定义了允许传输一个数字信号包含的比特。接收端的解调器能够通过相位检波或变相来提取原始信号。还有许多相位可用来进行相位调制，如二进制移相键控采用两个相位以及正交移相键控采用四个相位。类似方法，移频键控的数据传输通过改变载波信号的输出频率实现，如，在两个BFSK或更多离散频率之间。振幅键控保持频率和相位不变改变振幅来传输信号, 例如采用两个不同等级的振幅来表示二进制的0和1。 更多众所周知的调制方法如，正交振幅调制（QAM），采用两个不同相位的载波进行振幅调制。术语“正交”指在90°相位时这些载波进行切换 。可以设想进一步的技术和组合。此外，各种编码技术使得信号更加适合传输，这将包括改善传输质量和精确度，修改信号的频谱，增加信息量，提供错误检测和纠正以及数据的安全性。许多编码方案已经比较成熟并广泛地应用于诸如前向纠错等技术。 

每个调制和编码方法都有他本身的优势如带宽的实现，以及容错和抗干扰性。因此调制和编码方案对于无线通信网络的数据传输率有重要的影响。自适应调制和编码（AMC，也叫做链路自适应）充分利用了这个技术特点。通过AMC, 根据当前获得的信号质量和当前的信道情况来确定随后的通信链路中的数据传输的调制和编码方案。这可以通过反馈给发射机传输的信号质量来获得，或者假设接收到的信号近似于发射的信号。一些编码方案可支持高传输率或数据吞吐量，而另一些方案在牺牲比特率的情况下提高了抗干扰能力、降低了误码率。系统可以实时选择合适的调制和编码方案以优化信号与干扰加噪比（SINR），即无线链接的信号质量。当SINR 降低到低于预定义的门限值时，为了获得一个更好的SINR应该改变调制方法。其他一些与通信链路或协议相关的参数也会随着调制和编码方案而改变。 

数据传输的另外一种调制方法OFDM，不仅仅局限于无线通信网络。OFDM是一个基于多个正交子载波的调制方法。每个子载波通过以上介绍的调制方法如 QAM 或 PSK,完成低符号速率的调制。正交可以防止子载波之间的串扰，尽管子载波的频率段非常接近。 

OFDM 的概念同样可用于接入方案，即 OFDMA (正交频分复用多址接入)。这个基本的方法就是将不同的OFDM子载波指定给不同的用户。不过，OFDM 也可以与其他接入方案相结合，如时分多址（TDMA）、频分多址（FDMA）以及码分多址（CDMA）等多址接入。 

典型的采用OFDM/OFDMA 的网络有：LTE（长期演进技术），作为后3G移动通信的主流技术；WiMAX (全球互联微波接入), 目的是提供远距离的无线数据传输；以及Flash-OFDM (快速低延时无缝切换OFDM接入)，基于分组数据交换的移动通信网络。本文对这些通信网络的基本原理以及相关的技术标准不作详细讨论。

以上介绍的AMC 适用于 OFDM 系统, 每个正交子载波都采用自适应调制和编码，这将进一步提高链接的稳定性。当然，AMC 也可同时应用于全部或部分子载波。