（通信与信息系统专业论文）移动通信中自适应传输技术研究.pdf

摘要 自适应传输技术怒新一代移动通信和宽带无线传输系统的核心技术之一，它 蔽援黠绩遴戆蠢效售诗窥盟务瓣动态嚣求实露羹鳌调整转臻参数，麸瑟鼓充分挖 掘信道传输潜力，以求得最大的传输昝量和最高的可熊性。自适应传输技术的研 究残鬃已镀广泛遮痤瘸予瑗秀系统懿改进以及寒寒移凌逶售系绞麴设计。本文对 自适应传输的瓣干关键技术进彳亍了研究，其主臻内容与创新性成果如下： l 。对多转童适应传竣宠寨性进毒子了分提、吃较。提爨了一耱基于m - q a m 瓣鑫 适殿t c m 调制a t c m q a m 与引导码元辅助调制( p s a m ) 相结合的自适应传 输方案。a t c m q a m 以一个固定的( 2 ，l ，7 ) 6 4 状态卷积玛为内孩，采用不 同的分割予集，实现了可变速率的t c m 方案。通j 过对p s a m 进行衰落补偿的 研究，提出了基于判决反馈的正交拟合表攒簿法。该算法可以有效 鑫计每个信 息码元的衰落，并对衰落进行补偿。建立了数据容鬣分析模型。该模型可以综 合分析信道估计误蓑、用户穆动性和请求重传等因素对自适应传输系统整体性 能的影响，可用于对自适戚方案的性能进行分析、比较。 2 。对倍道的馈噪比以及时延扩展等参数的实时估计与预测方法进行了研究。深入 分析和眈较了予空间分解和信号投影这两种信嗓魄估计方法的稳健性、复杂 性、实时性等方面的性能。根据移动通信倍道的特点，设计了适合傣道估计的 帻缔构戳及调练序列，实现了对信道时延写信嗓比的联合储计。提出通过采用 最t , b - 乘算法实现实时信道多径相对功率和时延扩展的估计，从而幼态改变传 输逮率静自适应簧输方案。提出一释基于s v d - t l s 的线穗预测算法来对移动 信邋的信噪比进行预测。该算法采用a r 模型逼近倍噪比变化，采用总体最小 二菜算法确定预测滤波器系数馥及预溺数据重掏，扶两实现了在有估计误豢情 况下的信噪比预测。 3 提懑了基予蜜遥瘦佟输静髓态p r m a 旃议。绥议为每个照务分澈一对控翻徽 时隙完成自适应传输所需的反馈控制通道以及时隙状态广播和接入控制。间时 涛分类羹装螽豹数据整务播入到语啻盈务健簸豹空溅中转输，焉系统辛“鑫由” 时隙的数目作为语街业务量的标志，并据据此动态改变数搬业务的接入策略。 该按议可敷兖分发撵叁逶痰传羧数褥点，圈辩簿决了语音、数据稳融合熬目题。 关键词：自适成传输信道估计t c m 引导码元辅助调制分组预约多址数据 容量 a b s t r a c t a so n eo ft h ek e yt e c h n i q u e so fn e wg e n e r a t i o nm o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m s a n db r o a d b a n dw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n ss y s t e m s ， a d a p t i v et r a n s m i s s i o n t e c h n i q u e c a l l e x p l o i tp o t e n t i a l c h a n n e lt r a n s m i s s i o na b i l i t ys u f f i c i e n t l ys ot h a ti t e n a b l e st h e s y s t e m st or e a c ht h em a x i m u mt r a n s m i s s i o nc a p a c i t ya n dr e l i a b i l i t yb yd y n a m i c a l l y a d j u s t i n gt r a n s m i s s i o np a r a m e t e r sa c c o r d i n gt o c h a n n e le s t i m a t i o na n dt r a f f i cq o s r e q u i r m e n t i t h a sb e e n w i d e l yu s e d i nr e n o v a t i o no f t h ee x i s t i n gm o b i l ec o m m u n i c a t i o n s y s t e m sa n dd e s i g no f f u t u r em o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m s t h i s p a p e r d e a l sw i t hs o m e k e yt e c h n i q u e so f a d a p t i v et r a n s m i s s i o n 。t h em a i n r e s e a r c hw o r k sa n dr e s u l t sa r el i s t e da sf u l l o w s 1 。b a s e do nt h ea n a l y s i sa n dc o m p a r i s o no f s e v e r a la d a p t i v et r a n s m i s s i o ns c h e m e s ， an e wa d a p t i v es c h e m ei s p r o p o s e d ，w h i c h c a s c a d e s p s a m ( p i l o ts y m b o l a i d e d m o d u l a t i o n ) a n da t c m q a m ( a d a p t i v et r e l l i s c o d em o 如l a t i o n ( t c m ) b a s e do n m a r yq a m ) a ( 2 ，1 ，7 ) 6 4 - s t a t e s c o n v o l u t i o nc o d ei su s e da st h ec o r ec o d ei n a t c m q a m 。v a r i a b l e r a t et c ms c h e m e s a r e i m p l e m e n t e db ys e l e c t i n g d i f f e r e n t p a r t i t i o ns e t s f o l l o w e dt h ei n v e s t i g a t i o no f s e v e r a li n t e r p o l a t i o na l g o r i t h m so fp s a m ， a ne f f e c t i v em e t h o df o r r a y l e i 醢f a d i n gc o m p e n s a t i o n d e c i s i o n f e e d b a c kb a s e d o r t h o g o n a lc u r v ef i t ( d f o ni n t e r p o l a t i o na l g o r i t h mi sp r e s e n t e df o rr a y l e i g hf a d i n g p a r a m e t e re s t i m a t i o n a n dc o m p e n s a t i o no fe v e r yi n f o r m a t i o ns y m b o l ，a na n a l y s i s m o d e lo fd a t ac a p a c i t yi se s t a b l i s h e dt oa n a l y z et h ee f f e c to fc h a n n e le s t i m a t i o ne r r o r , m o b i l i t yo fu s e r , a n da r q o nt h ee f f i c i e n c yo f a d a p t i v et r a n s m i s s i o ns y s t e m s ，s ot h a t d i f f e r e n ta d a p t i v et r a n s m i s s i o ns c h e m e sc a nb ec o m p a r e d 2 m e t h o d so fe s t i m a t i o na n dp r e d i c t i o no fs n r ( s i g n a lt on o i s er a t i o ) a n dp o w e r d e l a ys p r e a d ( p d f ) p r o f i l eo fc h a n n e la r ei n v e s t i g a t e d t h ep e r f o r m a n c eo ft w o e f f e c t i v ea l g o r i t h m sf o rs n r e s t i m a t i o n 一s u b s p a c eb a s e d ( s b ) a l g o r i t h ma n ds i g n a l p r o j e c t i o n ( s p ) a l g o r i t h m a r ea n a l y z e da n d c o m p a r e di nt e r m so f r o b u s t n e s s ，s i m p l i c i t y , i n s t a n t a n e i t y a c c o r d i n g t o p r o p a g a t i o n c h a r a c t e r i s t i c so fm o b i l ec o m m u n i c a t i o n c h a n n e l ，n e wf r a m ec o n s t r u c t i o na n dt r a i ns e q u e n c ef o rc h a n n e lr e a l * t i m ee s t i m a t i o na r e d e s i g n e dt oa c c o m p l i s hj o i n t l ye s t i m a t i o no fs n r a n dp d f a na d a p t i v et r a n s m i s s i o n s c h e m eb a s e do nr e l a t i v em u l t i p a t hp o w e rr a t i oa n dd e l a ys p r e a de s t i m a t e db yl e a s t s q u a r e ( l s ) a l g o r i t h m i sp r e s e n t e d t o t a ll e a s ts q u a r ea l g o r i t h mb a s e do n s i n g u l a rv a l u e d e c o m p o s i t i o n ( s v d t l s ) i sp r o p o s e d t o p r e d i c t t h es n rv a r i a t i o ni nm o b i l e c o m m u n i c a t i o nc h a n n e l ，i nw h i c ha na rf i l t e ri su s e dt oa p p r o x i m a t et h ev a r i a t i o no f s n ra n dt l sa l g o r i t h mi s a p p l i e d t od e t e r m i n et h e p r e d i c t i o np a r a m e t e r s a n d r e c o n s t r u c t p r e d i c t i o n d a t aw i t he s t i m a t i o ne r r o r , 3 a na d a p t i v e - t r a n s m i s s i o n - b a s e dd y n a m i cp a c k e tr e s e r v a t i o nm u l t i p l ea c c e s s p r o t o c o l ( a d p r m a ) i sp r o p o s e d ，i nw h i c h m i n i s l o tp a 妇8f o re a c ht r a f f i cf l o wa r e a s s i g n e dn o to n l yf o rf e e d b a c kc o n t r o ln e e d e df o ra d a p t i v et r a n s m i s s i o nb u ta l s o f o rs l o ts t a t u sb r o a d c a s ta n da c c e s sc o n t r o l ，d i f f e r e n t l ye n c a p s u l a t e dd a t as e g m e n t a r ei n s e r t e di ni d i es l o t sd u r i n gv o i c et r a f f i ct r a n s m i s s i o n 朝1 ed a t aa c c e s ss t r a t e g y c a r lb ed y n a m i c a l l yc h a n g e d a c c o r d i n gt ot h en u m b e r o ff r e es l o t si nt h es y s t e m t h ec r i t e r i o no f s y s t e mt r a t 嚣ci o a du s e d i nt h i sp a p e r a d p r m ac a nn o to n l yt a k e 如i 】a d v a n t a g eo fa d a p t i v et r a n s m i s s i o nb u ta l s ol e td a aa n dv o i c et r a f f i cs h a r et h e c h a n n e l e f f i c i e n t l y k e y w o r d s ：a d a p t i v et r a n s m i s s i o n ，c h a n n e le s t i m a t i o n ，t c m ，p i l o ts y m b o la i d e d m o d u l a t i o n ，p a c k e t r e s e r v a t i o t lm u l t i p l ea c c e s s ，d a t ac a p a c i t y 截磁性声骥 誊久声甓赝呈交瓣硷文跫我令人褒譬瓣搬导下逶行的秽楚1 l ：袋敬搿的辨_ i ： 戏袋。尽我所疑，除了文中攮以标注释致濑申掰梦别鹩内骞以 ，沦交；弘誊毽螽 箕稳凡已经蕊寝或攒驽遥的磷究成粟；也不截含为获褥掰安电子科搜大学或葜它 簸穹缀稳瓣攀箍躐谖书蠢缆舔遥豹车雩辩。与黢一潜z 露鹈同恚对零联究所徽鹧强 露贡献均已在论文中皴了噬确靛邀爨雾表承了落意。 零久签名孪要 皤瓤兰竺竺兰：望 关予论文使用授权的说明 本人完全了解趟安电子科技大学有关保辫和缆明学波沦文的规定，即：掌校 有权保留送交沧文的蹙印件，允诲查丽和借瓣论文：学陵可以公布论交魄仝簿或 魏分内容，可珏允许采爝辫印、臻印或其它复铆手段保存沦史。操塞瓣跑芟燕 缎密蜃遵守此飒定 枞签名一盔量。 蹶塑型! 譬师签袈： 疆麓：竺曼兰：鱼 。 第一章绪论 第一章绪论 1 1 自适应传输的背景及概念 目前已经投入实用的蜂窝移动通信系统主要是为有连接话音业务服务。互联网 的迅猛发展，人们日益增长的各种无线服务( 语音和数据) 需求，都对无线通信 系统提出了更高的要求。其本质是要求通信系统具有更高的通信速度。高速数据 传输能够提供除现行蜂窝系统所提供的传统语音服务外的更广泛的服务。如何在 现有的频带内更快地传递信息( 即如何通过提高信道利用率来提高系统容量) 就 成为广大通信工程技术人员面临的一大挑战。从技术上讲，信道利用率可以用蜂 窝频谱利用率表示，其定义为单位时间、单位频率单位频谱重复利用单元所传输 的比特数量。在这个意义上c d m a 与t d m a 系统的蜂窝频谱利用率大致相当只 有0 0 3 0 0 5 b s h z r e u s e ，但是由于采用了话音激活检测技术，c d m a 拥有更大的 语音容量。 只有自适应传输技术才能根本上解决上述问题。其系统设计的思想与以往不 同：不是以系统内最差通信环境为系统参数设计依据，而是根据信道的实时状态 以及不同业务特性动态调整传输参数，以充分挖掘信道的传输潜力，提高频谱利 用率。自适应传输系统可以动态调整的参量包括：发送功率、调制方式、传输的 波特率、纠错码方式、帧长度以及每个用户占用的时隙数目( 如果一个用户可以 占用的时隙超过1 个，就称为时隙聚合) 或者发射时采用的伪码个数等等。主要 集中于物理层、链路层以及网络层。其中基于发送功率的功率控制机制已经在g s m 等第二代移动通信系统中应用。g p r s 等为了与g s m 相兼容，普遍采用了原有的 g m s k 调制，利用f e c 的自适应变化来调整传输速率。 本文主要对自适应传输的核心关键技术进行研究。主要包括各种自适应技术及 其适用范围，并不仅仅局限在某一种特定系统。即可以为新的的通信系统时提供 用户移动性 快速 慢速 可移动 固定 f i 回回 i e e e s 0 2 口1 1 固 l 回 ib圃-isdni 9 6 k6 4 k1 2 8 k2 m2 0 m1 5 5 m 数据速率( b p s ) 图1 1 几种典型通信系统 西安电子科技太学博士学位论文：移动通信中自适威传输技术研究 2 设计思路也可以用于原有系统的改造。不同的通信系统设计服务的目标不同，应 用范圈不一样。图1 1 从两个关键的搬标( 移动性和数据速率) 出发，对几个比较 英壅静逶信系统翡进行了滋较。实际健甭时霹黻缀攥每萃孛系统的特纛灵滔逡铎鸯 适应传输方案。 灰现有通售系统特嶷是移动逶售系统中袋螺基远寝技术w 瑷有效地提亵系统 性能，这主要是因为： 1 ) 信道的位置特性和时交特性 1 为了避一步键高系统容量，新的系统 温 可以采用微蜂窝小区结构以及小区重 ! 7 叠技术，这样不丽小区的信邋质量会誊咕 有很大的差异；同时在一个小区内靠 嚣 近基辩与小嚣边缘处豹信道壤会有穰 娃 大差别。而各种信道场测试的结果也 。 证鞠了这一熹，倒魏教i m t 2 0 0 0 僖遂 标准为例：共有四种模型( 分别对应 予室斑，室强弱室痰、低速移动和褰 速移动) ，它们的时延扩展分别为： 7 0 n s 、6 0 n s 、4 0 0 n s 、4 5 u s 激大藏 s l n 瓣 匡玉垂窭豳 图1 2 典测蜂窝小隧中s n r 的分布 延为4 9 0 n s ，4 9 0 n s 、2 7 u s 、2 0 u s 。同时，信道衰落县有时变特性，在大部分时间 售道处予 衰落装态。诲多天线场测试缝暴纛涯明了这一熹m 3 。嗣露，这些殇测 依据来确定各种技术参数。鹾前 ( c ) 的蜂窝移动通信系统设计霹橼是 在小送面积的9 0 9 5 n n , 用p 图1 3 基于信噪比的自适应传输 提供优质语音服务，键就是说用户在任何位鬣，实际的数据链路的质爨要满艇要 求。例如：在g s m 标准中s n r 最低为1 2 d b ，而在一个标准1 3 、4 1 2 重用g s m ，j 区簇串鹩一个小区审，有3 0 0 、5 0 的面积的部分s n r 大于2 1 d b t 6 l 。如图j 2 所示。如果只考虑信噪比随接收发射之间的距离而变化，我们可以设计一种囱适 第一章绪论 应健簸系统，它擐摄接收信号瓣绩噪毙皇逶激改交调铡方式，英结构翔灏1 3 蘑示。 ( a ) 对应固定调锖8 传输，整个小嚣只使用一种q p s k 调制：丽( b ) 图将小酝分为两部 分，分别采用q p s k 以及8 p s k 调制；( c ) 图熙进一步采用了1 6 q a m 。从图中可以 知觉她看出，与( a ) 的固定调制方案相比，无论( b ) 方案还怒( c ) 方案都以提高频谱利 爰率，瑟置汹魄) 效率更毫。 3 ) 业务类型的改变 随蒲用户需求的改变，业务种类也发生了报大变化，由单一的纯话酱为代表的固 定速率业务 惫务耱多媒体戈代表戆可变速攀嬗务发展。扩大瓣业务蕊阑号l 入夔不 同静信道要求，例如在空中接豳处，语音与数据要求的传输误码率为l o 3 、1 0 4 。 同时数据链路由分组数据交换逐步代替了电路交换。所肖业务均以数据分组的形 式发送，不同业务酶对分组传输质量的要求大不一样。例如：语音业务要求分组 辩惩尽薰短，对准确往要求不离；瑟数豢渡务要求豹分缌辩延魄较宽羧，僵是对 准确性要求高。所以以往在第二带移动通信系统中不常用的a r q 机制在新的标准 中被采用。 遗遘怼最瑟移动逶整标港瓣醪究裁霉敬了簿谗多鸯遥应黉竣磺突方瑟粒最蓑 进髓。 1 2 现有皇适应传输王业标准 在撩近提出的增强型二代和第三代移动通信标准中都体现了自适应的思想。主 要体现在7 层协议中的底三层。 增强型第二代蜂窝系统，霹以获得高数攥速率和毫蜂窝频谱效率。这些增强箨 藏纛在c d m a 鞍t d m a 系统中标准纯。遮戆标准静共麓特征是： ( 1 ) 分组数据共享的信道允许很高的峰值数据速率； ( 2 ) 数搌速率自适应技术充分刹用覆盖区内大部分区域较高的信噪 篦： ( 3 ) 时隙和帧格式与第二代语音标准兼容，允许漫游和越聪切换： ( 4 ) 当无数据传输时，移动站处于休眠状态，以减少空中按口资源的 损失，有数据传输辩，移动站迅速从休s 是状态激活到数撂发送状态； ( 5 ) 均采用专霜或通用控割信道，缩短分组数据传输中接入和建立的 延时。 其中自适应技术是提高传输速率的一个关键。世界上蛇主要蜂窝系统标准都在 并发彝逶痤技术。 髓前，各标准中采用了许多自适应传输方案，表l _ 1 列出了些常用的技术： 西安电子科技大学博士学位论文：移幼通信中自适成传输技术研究 袭 1 第二我、第三代蜂窝标糖孛分缀鼗摇韭务转速率自适或方案 无论时分多址还是码分多址其自适廒思想基本一敬。基于时分多址的皂适应技 零方案范较多，矍吴有枝焱往，辑虢本文醭究静主簧内容攘耋予蒸予对分多蟪豹 囱适应技术。 基于时分多址的自适威技术主要有：时隙聚合；囱适应调制与编码。时隙聚会 褥予多址接入层技术，可以将多个时黢湖孵指派绘一令瘸户，以援瘫其传辕速攀； 稳适应编码调镑i 和冗余递增技术是物壤层或数据链路层的范围。翻适应编码、调 制的基础是接收端对信道质甓的精确估计，并且尽快地反馈给发邀端。 在t d m a 系统中在接收端进行信邋质量估计，并屈通过适当定义的消息将傣 憨捷镶绘发送方。锫诗僖邋质量翡摇器翔下： 谈帧率 谈符号率( s e r ) 和误码率( b e r ) 的均馕和标准偏熬 警均s n r ( 霹黻在v i t e r b i 译鹈孛使用欧氏距离溅度诗雾，或者使髑予 空闻投影技术计算) 在g p r s 和e g p r s 系统中测量结果包含在监控a r q 状态消息中。g p r s 的测 爨结果包含 毒计的b e r ，以及b e r 的估计值在一个短的滑动窗翻上的变化。在 g p r s 1 3 6 串狻浚溃捂示溺潮方案 睾努鼹供靛癌遒璜篷反镶信惑，灞裁方案基予绩 计的s i n r 确定。 在t d m a 系统中，遴时隙数据速率自适应变化可以通过自适_ 陂调制和编码获 褥，霹时符号速率霹块约大，l 、不交。g p r s t 3 6 穗e g p r s 遣专门袋蕊冗余度遴矮 传输来取得熨离的数据通邋蠹。初次传输数据时，不进行编码或稍微编码。接收 端译码失败时，增加的冗余持续发送直到接收端成功译码。这个邋程使编码速帛 与信道s n r 糍效地匹配，褥不需s n r 传计和反馈。此外，冗余傣息的发送分数 农不嚣豹时麓肉，这为译褥疆供了分集侥势。 用自适应编码，自适应调制和冗余度递增来获得不同的数据速率，这些概念_ 融 缀存在了几十颦。但作为一个体系提出涞还是第一次。自适应可变速率非常适禽 第一章绪论 于分组数据传输，但链路层协议为其实现还需改进。估计错误和反馈延时都会使 性能下降。在慢变化信道中这两条要求都很容易满足。 实际要考虑的问题是，在自适应调制中，发送端如何迅速地改变调制方式。因 为调制方式是与信道质量估计相适应的，几个符号时间内就可取得良好估计。另 外，考虑到硬件和脉冲波形变换，每一调制方式必须保持恒定达几十至几百个符 号时间。 基于t d m a 的分组数据业务有：g p r s 1 3 6 、g p r s 、e g p r s 。下面分别加以 介绍。在g s m 和i s 一1 3 6 t d m a 标准中已经定义了分组数据业务，它们分别被称为 g p r s ( g e n e r a l p a c k e t r a d i os e r v i c e ：g p r s ) 和g p r s 1 3 6 。为了实现规模经济和 简化向第三代系统的进化，i s 1 3 6 的分组数据协议体系的上层( 3 层以上) 和g s m g p r s 相同。这样，g p r s 1 3 6 是t d m a 分组数据标准，这一标准基于g p r s ，但 是物理层使用3 0 k h z 带宽。 为了t d m a 系统向第三代进化，正在确定e d g e ( e n h a n c e dd a t ar a t e sf o rg s m e v o l u t i o n ) 标准。e d g e 包括两部分，e c s d ( e n h a n c e dc i r c u i t s w i t c h e dd a t a ) 和 e g p r s 。这两部分分别定义了对电路模式和分组模式数据传输方案的改进。 通过使用自适应编码、自适应调制以及冗余递增来实现可变数据速率。速率自 适应非常适用于分组数据，但是要真正实现还需要对链路层协议设计的创新。 g p r s 1 3 6 g p r s 一1 3 6 使用自适应调制和冗余递增以实现较高的吞吐量。如果使用冗余递 增，接收的数据块和校验块必须和以前接收到的数据、校验块相结合来成功译码。 这就是说包含序列号的分组头必须单独编码以便接收端识别是数据块还是校验 块。接收端必须首先译出分组头以决定如何把接收到的块和以前储存的信息软结 合来成功地译出数据段。 g p r s - 1 3 6 确定了一种更为常规的固定编码方式1 7 1 。在g p r s 1 3 6 中不需要对 分组头单独编码。分组头和数据使用相同的卷积码共同编码。 g p r s 1 3 6 中的自适应调制是调制阶数作为s i n r 的函数在4 ，8 ，1 6 阶调制 制式中转换。目前标准中只有d q p s k 和8 - p s k ，以后可能会把1 6 阶的调制制式 纳入标准。这些调制制式分别对应着2 、3 、4 比特每符号。为在帧中的符号数固 定的情况下实现2 、3 、4 比特每符号，要把2 、3 、4 个r l p ( r a d i ol i n kp r o t o c o l 、 段或r l p 数据校验块映射到t d m a 时隙中。 登塞曼置熬垫盔堂熊生堂垡擦塞! 壁麴爨笪空塑煎堡壁麴垫查逐塞= ! 二 袭1 2 ，g p r s , - | 3 6 数豢遮率；嚣佘逯蠛攘蔑 l 蒋输方襄轴瓣 c r c 获黜零抉灞耩剿蕊 每争p d u c d s h 长f d u 长3 薅爨蜂蒜 长纛 发畿篪 孛鲢r i p壤( b i t s ) 熊( b i t s )霹酵囊 ( c c t c t s ) ( b i t s ) ( h i b ) 块数 ( k w s ) 下静链疑 毒t 6 1 0 毒 # t 4 - i k * $ 莪 2 档2 s2 9 蓐 墓- p s k3 3 s3 4 8t 旗聿 + 鲫肾祷路 3 8 1 4掬略 # 1 4 - 躜s 莪 25 02 6 , 2 2 9 | 7 8 - p s k 33 93 5 7j4 5 6 主好链建 3 01 58 5 夸龟黜2 躔2 1 t i 2 4 a b b r e , c i a t e a娜k33 si 塞彳l3 6 褒1 3 ，旗擎r s t l 3 s 一爨定魏礴骞裳 t 梅榆方向 调制制式p l p 般数p d u 太小1 2 码率的信息删余辚积码3 时嗽峰值p c t t 眷 ( m r s )壤耩嚣靛趣( 1 x i t s )蛙懿糠h 辩 t 弦群镰菇 e 1 4 - i k 妒s k皇瓣s 2 s 6鬟8 ，4 譬_ p s k 32 6 33 垂83 孽8 # 4 一辅髂k 22 。5辅2 2 8 r 4 r ”“k p s k 32 端 3 5 73 孽6 # 砖曲簿鬻 2l ? 耄冀拣 毫l + 器 r 3 ”氧母s l ( 32 唾s黔l 3 2 ， 淡1 2 、1 3 徐察了在3 0 k z 蓊蘩遘主努3 个聚合瓣豫躲撩菠下爵进巍鼢潆德数攥 遮攀。莓骧案斑嚣衾遴攀挺溪熬嚣醚爨臻滏5 6 翡遮攀鬻意壤褥壤式下丈爨勰 1 1 。 0 p r s - 1 3 6 标准翅有以下特点； 蔑衾遂矮 绩牧端将髅瀵潆鳖疲撩嵇惑( c q f ) 窜鼹一个2 魄特熟溺鬻镶慧及给歉送端， 这令穗辫髂爨骥窆了发送壤程考虑爨糖藩靛s 1 n r 下辩使震蕊激瘫潺剿黔数。 p c f ( p a c k e t c h a n n e lf e e d b a c k ) 中的c o f 域是根摆预约髓上行媾输寇义的。上、 下孬羲黯游a r q 装态溪患( a r qb i t m a pf e e d b a c k ) 牵连餐篷禽c q f 。 通过馕粥褥个褥瑗层秧审分稍编筠的2 b i t 瀚d f t ( d a t af i e l dt y p e ) 域为接牧端 器暴数据遴攀( 谓豢l 播藏) 。这撵藏兔谤攘霪鼹经辍鹣程衰落黪瀵变豫按露黢 涟嚣谜裁转换。 搽黻s g p r s 镶糟蠢瀵寝编礴灏g m s k 褥+ 傻怒不傻麓冗佘递增。黼贬，分缀头张 数瓣焚彝缡妈。程各个绽瓣遮枣土分裂确镦了辱令不搿熬r l c ( r a d i o l i n t ：c o n t r 0 1 ) 块太夺燕袭1 碡m 簿令r l c 势戆在4 令物毽墨突爱乏交织簧浚。r l c 分缀必矮 以稳酋次褥输搠两勰硝率蕊鼹。o p r s 没煮搬寇分缎戆褥分割鞍秀霸镍涎程。这襻， 警髅道慈德对露黼滗法滚裁数耀。嚣盈+ 瓣予不雨驹r l c 静缓长德誉样英遮 率自适应不如g p r s 1 3 6 灵活。g p r s 和g p r s 1 3 6 一样可以使用时隙聚合以达到 较高的数据率。在g p r s 中通过使用单独编码的“比特借用”( s t e a l i n gb i t s ) 为接 收端指示数据速率和格式。测量结果包含在a r q 的状态反馈消息中用来提供信道 质量反馈。 表1 4 g p r s 中的峰值数据速率和r l c 块大小 方案峰值速率( k b s )r l c 块大t j 、( b i t ) 码率 c s 42 0 o 4 0 01 c s 一31 4 42 8 8 3 4 c s 一21 2 o2 4 0 2 3 c s 1 8 01 6 0l ，2 在e g p r s 中定义了f 9 中调制编码方案l (m c s s) 躬刨 m c s 1 ，m c s 9 ，有四1 种码率与g m s k 调制结 l 合，五种码率与8 - p s k 调制 f 结合【8 1 。m c s 9 是未进i 行编码的8 p s k 调制。 b 类 m c s 8 这种8 p s k 方案l 进行了轻度编码( 码率i 为o 9 2 ) ，这是由于考虑， 到第一代移动台使用未i 进行编码的8 - p s k 能实c 类j 现高吞吐量。可以看出l 存在相位噪声、功率放l e g p r s 坠今 争 专专 m c s - 9 m c s - 2 哼 m r s e 嘞c s 7 专 专 m c s - l 争 _ 号 大器非线性以及相邻信道 图l4e g p r s 中3 种r l c 块大小与9 种m c s 的关系 干扰的情况下m c s 8 比 m c s - 9 的性能好。但是当射频r f ( r a d i of r e q u e n c y ) 硬件提高后，m c s 一9 可以提 供最高的峰值速率。 这9 种调制和编码格式定义了3 种r l c 分组长度。这样做是为了便于根据变 化的s i n r 重传，如图1 4 所示。一个r l c 分组根据链路质量选择一个初始m c s 。 对于重传，可以在同一个m c s s 族中选同一个或另一个m c s 。例如，m c s 9 载有 西安魄予科技大学搏士带位论文：移幼通信中自适皮传缒查研窭 鞭令7 4 b y t e s 大夺魄r l c 分缀，熟暴s i n r 瑟纯，这掰令7 4 b y t e s 黪r l c 分绻凌会 谯灞m c s - 6 ( s p s k 鹂率为i 2 ) 重转。对- t - m c s v 6 每个分缀农4 令g s m 躲疆 滕突发上交织。如果需要增加的编码，这个7 4 b y t e s 的r l c 数据分熄可以进步 转成掰个3 7 b 姆s 的予分缎，繇个子分缀馊餍m c s - 3 ( g m s k 避率为4 5 ) 传输。 其头瓣瘟该捂汞这是一个7 4 b y t e s r l c 分缀豹分割部分嚣不是霞焉3 7 b y t e s 分缀蠡萼 一个掰的传输。这样，e g p r s 为按分缀豹速率皇造成缀供了遐够黝灵活性。 e g p r s 允许在纯链路爨逑虚和冗佘递增阕无缝转换，饺仪受翔接收端蛉襻德 器熬大枣憋袋镧。数豢分缀荫凳镬熏秘攀愆1 3 魏卷积璐送行壤秘。在逸爱静m c s 中分组首次传输时包含一些比特，这擞比特是通过在1 ，3 编码器中使用信息删余方 鬃p i ( 铮对f i t 选戆m c s ) 获褥豹。一蕊羧故捌r 王分缀豹嚣定威餐就蓰簸额羚 戆已浚疆毙酶( 这载楚毽，1 1 3 速率绽璐器瓣骧基凌热镑薅器藩蹙露懿m c s 懿戮 蠢寨逶簿售惑麓余) 。翔鬃翳鸯豹痿惑剩余方鬃都试：l 霪遮是苓簿裁瀑获p l 嚣始。 对于冗余递增的操作，如果接收端没商充足的内存，落只能使用p 1 、p 2 、p 3 的信 慰译爨数据；这穗当予纯粹的链路垒逶殿。对于冗余遂增戆撵律，接收遮登须露 炎是静凌存虢襻褚还撩有菠确译码豹r l c 分缀魏软诘惑。接收端镣次获得增热的 已编戳比特媛试图软刿决谬磷，译码孵熔了馒躅议裁绺德戆嗣一个r 氮e 分组瓣敬 俗息外还要使髑这个冗余信惑。 表1 5 e g p r s 串黪编薅速攀、覆裁专寨潋疑蜂毽数攘速攀 方案调制每时隙最犬谯率碣摩帧头编码速率每2 0 m s 中 类( f a m i l y ) ( k b s )鹑块数 i 醚s c - 9g 串s k5 9 2l ；00 3 52 a i m s o 85 , 1 50 ，9 20 鍪2a m s c 74 4 80 7 60 3 52b h 僦2 拿。6理4 9l ，3矗 m s c 52 2 、40 、3 7l ，3 lb m s c _ 4g m s k1 7 610l ，2lc m s c - 3l ，嚣0 8 0l 芷l矗 m s c 矗l l20 6 6i ，2lb m s c - l8 8o ，5 3l ，2le 冗杂递增嚣簧使霜翠独编璃翡梭头。头部瓣编码要热蠢稳熬经，鞠搜不镌译粥 分疆斡有效鼗耱靛猿溅下，接收辊才能够诞翻这个分缀虢传输标谈。链路自逶藏 和冗余递增都使用相同的帧撤和传输格式。一挟定义丁三种头格式，弗且g s m 的 飘= 鐾鱼堡 ，。，：! ：二 每个突发孛毽含戆“媸罴魄特”据拳头疆或。头枣包含缡鹅方寨、数攒横渡襄 袭2 个努鬣痔甍麓。黎量臻黎慧禽捷a r q 靛凝态臻怠枣。表1 5 鲶爨了e g p r s 中的编码速率、调制方案以及峰值数据速率。 g p r s - 13 6 、g p r s 戳爱e g p r s 瓣囊适应方案帮最薅崮逡戏镄裁、巍避虑镳避， 整爨调裁专壤羁努辩镬蘧，会鼹甑蠢簸转赣遮搴，占麓籁簿带宽；冗余递壤会逢 成储输对延变长；掰有自适应张寨只是剥爝了傣道德噪比躺变化，没纛考虑信道 多饺倦输环境的变饿：为了保姆与藤有系统的兼容。多址方式还采用t n 姒，并没 毒受癌逶空转输设诗套适戆多黻褥谈。 1 3 鑫遴赡健输系统的关键技术 夺鑫逶遴赞瓣系统嚣美键技零主要怠戆；垂逡癍费输俸裁；蘩道敞恋躲惩诗 与碳测：以及对成的多址接入协议。 t 3 1 自邋应多避铡调制 逡居冬慕诲多警者获不嚣穷霹嚣缝羞塞邋瘫蹙耱鹭翼簿藏建簸了诲多王释，秀 了避步提高信道删用率，殿考虑将多进制溅交调制虚髑予无线通信。以援交疆 度调襁( q a m ) 为代表的多避制正交调制充分利用疆座黼的空间，可以同l l 寸进行 福嶷、辐整援裁，频谱裂臻搴菇，爨经在肖线簧赣美及数字鞋渡逶售串褥蘩l 广泛 嚣亵糯。毽爨多遴溺灞爨薅穗豫褊转、疆凄辩交诧鞍鞍黪。传统褥惑潞议为扩颓 通信体制本身就能抗多径干扰，而鬻带通信浆铳虽然采用了分集、自邋应均衡、 交织姆策略毽是代龄太大。竣毅褥巍试为，骚苍背遥度熬臌巷扩频遗搿懿转输遥 率缀滚霉大疆凄键麓。我熟款舅一个囊褒迸发，搽索一转辩蕊蓑疆，露降蘸渡特 率馊簿遂等簸旁r a y l e i g h 衰落，再采用一辫简单静袋落补襁方法，进疹使信道 变化近似高斯白噪声信道，邀时就可以将的多进制正交调制移植予光线移动通 痞系缝孛。运群系统褪薅篱攀，嚣撵莓殴遮鼷高速鼗撂传埝黪嚣黪。褒遮耱方秦 孛，撩输波特率的确定有两释方法；每次祷输翦话计信邋辩延再根据储计馕调整 传戆遴率翻，或豢癌小嚣器态绣添试褥蘩黪傣灌露戆髂静镳确定不弱小蕊黟波特 率，邀榉是户在不鼬小区中使掰瓣波特率出嫠蛄指寇l 1 0 1 。遽时如何 偿r a y t e i g h 衰落警 莛戆舞蕊臻转专撩霞媾变蔽秀多滋灏谖蘩鑫露熬荚键。w , t w e b b 帮 r s t e e l e 在文献( 1 1 - 1 5 提出了种蘑于多滋制星型q a m 的自邋成调制方案 v r o q a m ，菸嚣搿粥元之强酌穗健与辐度都袋爆差分方式，馘搂浚倍砖纳强度或 误鹃攀镑鸯楼道熬绩诗豢探。这褥璧座圈惑可激了簿为一秘d a p s k ( 夔势蠛凄、 穗霞裁会调铡) 灏剡，强睿莓程【 鼠i 7 孛对上述夔方案邀行了遴一多渫入靛羲舅究， 提出了星座圈的锻忧化方案以及新的信道质嫩估计策略。佩是平均功率相同的条 西安电子科技大学博士学位论文：移动通信中自适应传输技术研究 - - 1 0 - 件下，星型星座图中最小欧氏距离比方型星座图要小，而且无法利用网格编码调 制，对高斯加性噪声比较敏感。文献【1 8 ，1 9 】对方型q a m 或其t c m 变形在无线移 动环境下的性能作了许多工作，分析了时延扩展对t c m 的影响，时延扩展较小时 t c m 可以有效的工作，但是时延扩展会降低t c m 的性能。文献 2 0 】分析了r a y l e i g h 衰落信道下编码调制的性能限。从以上研究结果可以看出：如果只是单独使用t c m 方法，高斯信道下表现出色的t c m 调制在频率选择性衰落或r a y l e i g h 衰落信道下 性能会有很大的下降。我们提出另一种思路：通过使用训练序列来估计衰落并对 信息码元进行补偿，同时采用方型q h m 以及基于方型q h m 的网格编码调制进一 步提高传输性能。这样可以在无线信道中充分发挥了t c m 较高的频普利用率。对 r a y l e i g h 衰落信道或r i e i a n 信道的补偿方法基本有两类：1 ) 导频辅助调制( p o l i t t o n ea i d e dm o d u l a t i o n ：p t a m ) ：2 ) 时域中引导码元辅助调制( p o l i t s y m b o la i d e d m o d u l a t i o n ：p s a m ) 。导频辅助调制类的方法有：单音校准( t o n ec a l i b r a t i o n t e c h n i q u e ：t c t ) 【2 1 】、双音校准( d u a lt o n ec a l i b r a t i o nt e c h n i q u e ：d t c t ) p 2 、带 内透明单音( t r a n s p a r e n t t o n e i n b a