第4章 链路自适应及无线资源调度
第4章 链路自适应及无线资源调度
➢ 信道状态信息 ➢ 自适应编码调制 ➢ HARQ混合自动重传请求 ➢ OFDM链路自适应技术 ➢ MIMO自适应调制技术 ➢ 多用户资源调度 ➢ 本章小结
第4章 链路自适应及无线资源调度
➢ 信道状态信息 ➢ 自适应编码调制 ➢ HARQ混合自动重传请求 ➢ OFDM链路自适应技术 ➢ MIMO自适应调制技术 ➢ 多用户资源调度 ➢ 本章小结
信道状态信息
信道状态信息(CSI)就是通信链路的信道属性，在实际 中有很多表示方法。
信道状态信息可分为接收端信道状态信息(CSIR)和发 送端信道状态信息(CSIT)。
从获取时间来看，信道状态信息可以分为瞬时信道状 态信息和平均信道状态信息两种。
瞬时信道状态信息是指信道即时状态，可视为数字滤 波器的脉冲响应。它可以使发送端及时地调整发射信 号。因此它可以取得低的误码率，并且在空间复用系 统中，可能获得最优的接收信号。
信道状态信息
基于信噪比的链路自适应技术
基于信噪比的链路自适应技术的主要思路是：接收端利用 测量的信道状态信息和误比特率自适应门限来选择最佳传输模 式，然后再将最佳传输模式反馈给发射端。
为了测量接收信噪比，首先要选择一个观测窗，该观测窗 应足够短以保持信道恒定无衰落，接收端在该观测窗内测量信 噪比。利用高斯白噪声信道中的信噪比和误比特率的关系式， 把接收端的信噪比映射为每种候选传输模式的误比特率。根据 给定误比特率要求，选出满足要求的传输模式，再从中选择能 够获得最大吞吐量的传输模式作为最佳传输模式。最后接收机 把选定的最优传输模式反馈给发射机。
平均信道状态信息是指信道在一段时间内的统计特性。 它包含了信道衰落的分布、平均信道增益以及空间相 关性等。
信道状态信息
在实际中，可以根据具体情况选择使用信道状态信息实现 链路自适应。为了降低实现复杂度，在实际无线通信中把信噪 比或接收信号强度当做信道状态信息，并将其应用于链路自适 应技术中。
此外，误包率(PER，Packet Error Rate)也常作为信道质量 好坏的指示，用来调整发射机的编码、调制以及发射功率等参 数。
信道状态信息
基于误包率的链路自适应技术
基于误包率的链路自适应通过跟踪接收的数据包错误的概 率来选择最佳模式和参数。采用这种方式的发射机在所有候选 模式下发送一定个数的训练分组，对于收到的所有训练数据包 ，接收机先把它们存储起来，训练过程结束，再计算每个候选 模式的训练数据的误包率，然后在满足条件的候选模式中选择 吞吐量最大的传输模式反馈给发射机。这种链路自适应的方法 运用了训练数据包，直接获得候选模式的链路质量状况，不依 赖理论上的BER曲线。但为了得到比较可靠的误包率的估计， 必须发送一定数量的训练数据包，这样会使自适应的速度减慢 。因此，这种方式比较适合慢变信道。
第4章 链路自适应及无线资源调度
➢ 信道状态信息 ➢ 自适应编码调制 ➢ HARQ混合自动重传请求 ➢ OFDM链路自适应技术 ➢ MIMO自适应调制技术 ➢ 多用户资源调度 ➢ 本章小结
自适应编码调制
自适应编码调制系统框图
QAM星座图
10
00
11
01
QPSK
自适应编码调制
1011 1001 0001 0011 1010 1000 0000 0010 1110 1100 0100 0110 1111 1101 0101 0111
固定的信道编码方式在信道条件恶化时无法保证数据的可 靠传输，在信道条件改善时又会产生冗余，造成频谱资源的浪 费。自适应信道编码将信道的变化情况离散为有限状态(如有 限状态马尔可夫信道模型)，对每一种信道状态采用不同的信 道编码方式，因此可以较好地兼顾传输可靠性和频谱效率。
64QAM
自适应编码调制
由于自适应调制系统是以接收端的瞬时信噪比为判断信道 条件好坏的依据，因此需根据系统目标误比特率的要求将信道 平均接收信噪比的范围划分为N个互补相交的区域，每个区域 对应一种传输模式，这样根据当前信道质量，即可进行传输模 式之间的切换了。在接收端选择最佳调制方式后，就可以反馈 给发送端并重新配置解调译码器。
信道状态信息
如果观测窗内存在信道衰落，测量的信噪比是随机的，那 么计算出的各候选传输Байду номын сангаас式的误比特率也是随机的。在这种情 况下，接收机则需要计算观测窗内的平均误比特率才能确定自 适应门限，这就必须要知道信噪比在该自适应窗口上的概率密 度函数。在实际信道中，接收端信噪比的概率密度函数受很多 因素的影响，如时域中的信道相干时间、观测时长；频域中的 信道相干带宽、观测窗频宽等，要通过简单分析描述这些因素 比较困难。因此，可通过测量信噪比的 阶矩来获取其密度函数 的相关信息。例如，一阶矩反映了接收机接收功率的平均值； 二阶矩反映了信道在自适应窗口内的时间、频域或空间选择性 。更高阶矩会提供更多概率密度信息，但运算复杂度高。由于 基于 阶矩的链路自适应门限是接收端信噪比的多个统计量的函 数，与特定信道条件无关。
16QAM
自适应编码调制
101111 101101 100101 100111 000111 000101 001101 001111 101110 101100 100100 100110 000110 000100 001100 001110 101010 101000 100000 100010 000010 000000 001000 001010 101011 101001 100001 100011 000011 000001 001001 001011 111011 111001 110001 110011 010011 010001 011001 011011 111010 111000 110000 110010 010010 010000 011000 011010 111110 111100 110100 110110 010110 010100 011100 011110 111111 111101 110101 110111 010111 010101 011101 011111