CN101616115A - 一种链路自适应方法、数据传输装置及通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种链路自适应方法，运用于无线通信领域，包括：接收并解调所接收到的数据；估计干扰噪声和信道衰落参数，计算最佳交织模式；由与所述最佳交织模式对应的解交织器对数据进行解交织；对解交织后的数据进行解码。同时，本发明实施例公开了与该链路自适应方法相应的数据接收装置和数据发射装置及一种通信系统。该链路自适应方法根据信道状态的变化自适应的改变交织器的模式，降低了传输数据的相关性，使得邻近码元同时被噪声淹没的可能性大大减小，信道性能达到最优化。

Description

一种链路自适应方法、数据传输装置及通信系统

技术领域

本发明涉及通信领域，具体地说，涉及一种链路自适应方法、数据传输装置及通信系统。

背景技术

在无线传输环境下，信道噪声和由于移动性带来的衰落以及其他用户带来的干扰使得信道传输质量很差，而且信道状态会随着时间的变化而变化。根据信道状态随时间变化的变化的快慢分为快衰落和慢衰落信道。在正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiple，OFDM)系统中，每个不同的子载波(子信道)的衰落起伏是相对独立的，各个子载波(子信道)经历着不同的频选衰落。在无线通信系统中，通常采用链路自适应技术来提升系统的吞吐率和容量。链路自适应技术的基本思想是根据信道状态自适应的调整链路配置(如调制阶数、编码速率或发射功率等)来提高系统的容量。链路自适应技术主要包括自适应调制编码(Adaptive Modulation and Coding，AMC)、功率控制和混合自动重传(Hybrid Automatic Repeat Request，HARQ)技术。

AMC是一种常用的链路自适应方法，根据当时的信道状况自适应的调整调制方式(如QPSK、16QAM、64QAM)和编码速率来最大化系统的吞吐率，进而提高系统的容量。在实际系统中，通常会设计好一组MCS表，每个MCS对应不同的信道质量指示(Channel Quality Indication，CQI)值。系统根据CQI状况选择对应的MCS值，来调整调制方式和编码速率。AMC属于链路自适应的范畴。在信道增益高的子载波上分配高阶调制和编码速率提高系统容量，在信道增益低的子载波上传输低阶调制和编码速率甚至不传。

功率控制技术主要是利用调整发射功率的大小来自适应信道的衰落来提高系统的容量。根据反馈的方式的不同，功率控制又分为开环功率控制和闭环功率控制。开环功率控制是根据估计到的信道状态的变化来自动调整发射功率来应对信道的变化。闭环功率控制需要根据反馈回来的传输数据的接收质量来调整发射功率，需要反馈信道的支持。

AMC的成功应用同样需要精确的信道增益估计和信道质量反馈来保证。信道质量可以通过每个子信道的载干噪比CINR或接收信号强度RSSI等来进行表征。

基站(Bse Station，BS)利用移动台(Mobile Station，MS)反馈回来的CINR或RSSI的估计值来调整相应发射信道的调制编码方式来提高系统的容量，所以CINR或RSSI的估计值的精确度会影响到AMC的实际效果。同时，现有的链路自适应技术没有考虑到不同的交织器对系统的影响，因不同的交织器带来的链路性能增益是不同的，整个系统链路中只使用了一种固定的交织器，往往链路性能增益不能最大化。

发明内容

本发明实施例基于现有技术中提到的不足，提出一种基于多个交织模式的链路自适应方法、数据传输装置及通信系统。

本发明实施例提供一种链路自适应方法，包括：

接收并解调接收到的数据；

估计干扰噪声和信道衰落参数，计算最佳交织模式；

反馈所述最佳交织模式给发射机；

由与所述最佳交织模式对应的解交织器对数据进行解交织；

对解交织后的数据进行解码。

本发明实施例提供一种链路自适应方法，包括：

发射机接收接收机反馈的最佳交织模式，所述最佳交织模式根据干扰噪声和信道衰落参数计算得到；

由与所述最佳交织模式对应的交织器对数据进行交织；

对交织后的数据进行调制并发送。

相应地，本发明实施例还提供一种基于上述链路自适应方法的数据接收装置，包括：

数据接收模块，用于接收发射机发送的数据；

解调模块，用于对所述数据接收模块接收到的数据进行解调制；

交织模式计算模块，用于对解调模块解调后的数据估计干扰噪声和信道衰落参数，计算最佳交织模式，从至少两种解交织器中选择与所述最佳交织模式对应的交织器；

解交织器，用于对数据进行解交织。

解码模块，用于对所述解交织模块解交织后的数据进行解码。

同时，本发明实施例还提供一种数据发送装置，包括：

交织模式选择模块，用于根据接收到的数据接收装置反馈的交织模式，选择与所述交织模式对应的交织器；

交织器，用于对数据进行交织处理；

调制模块，用于对所述交织模块交织处理后的数据进行调制；

数据发送模块，用于发送所述调制模块调制后的数据。

另外，本发明实施例还提供一种通信系统，包括数据接收装置，与数据发射装置以可通信方式连接，所述数据接收装置，用于解调制接收到的数据，根据干扰噪声和信道衰落参数计算最佳交织模式，反馈所述最佳交织模式给所述数据发射装置，并由与所述最佳交织模式对应的解交织器对数据进行解交织，对所述解交织后的数据进行解码。

本发明实施例提供了一种基于多个交织模式的链路自适应方法，根据信道状态的变化自适应的改变交织器的模式，降低了传输数据的相关性，使得邻近码元同时被噪声淹没的可能性大大减小，信道性能达到最优化。

附图说明

图1为本发明实施例通信系统示意图；

图2为本发明实施例接收机数据流图；

图3为本发明实施例发射机数据流图；

图4为本发明实施例接收机结构框图；

图5为本发明实施例发射机结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述：

在移动通讯系统中，由于无线信道的变化，传输数据经常受到突发性干扰的影响而导致错误，这种错误由于是连续性的，有可能超出了纠错码的纠错能力而导致数据传输失败。使用交织器可以最大可能地置乱输入信息序列的顺序，降低传输数据的相关性，使得邻近码元同时被噪声淹没的可能性大大减小，从而增强了抗突发噪声的能力。

常用的交织器有块交织器、卷积交织器、截断比特反转交织器或者频率交织器等。不同的交织模式带来的链路性能增益是不同的，所以可以根据不同的信道环境来选择不同的交织模式，自适应地改变交织模式。

本发明实施例提供的链路自适应方法，具体为：

预先定义好至少两种交织模式，这些交织模式对发射机和接收机都是可知的。如发射机有m种交织模式，模式1对应块交织器，模式2对应卷积交织器，模式3对应截断比特反转交织器，模式4对应频率交织器。对每一种交织器，接收机都有对应的解交织器，如接收机的解交织模式1对应块交织器的解交织器。

接收机对接收到的数据进行解调，估计干扰噪声，估计信道衰落参数，并根据干扰噪声和信道衰落参数计算最优交织模式，将计算得到的最优交织模式反馈给接收机。接收机根据接收到的最优交织模式，选择交织器，对数据进行交织并解码。接收机对发射机发送的数据进行解交织，解交织采用的交织器为与发射机选择的交织器对应的解交织器，见图1。

在接收端，见图2，接收机根据干扰噪声和信道衰落参数，计算最佳交织模式；

反馈所述最佳交织模式给发射机；

由与所述最佳交织模式对应的解交织器对数据进行解交织。

在发送端，发射机接收接收机反馈的最佳交织模式，所述最佳交织模式根据干扰噪声和信道衰落参数计算得到；

由与所述最佳交织模式对应的交织器对数据进行交织。

这里，接收机可以周期性的进行信道参数估计和交织模式选择，即隔一段时间反馈一次交织模式，发射机也隔一段时间更新交织模式，同时可以根据信道状态变化的快慢来决定反馈交织模式的频率。

下面以OFDM系统为例介绍完整的基于多交织模式的链路自适应处理流程。

接收机接收发射机发送的OFDM符号，首先进行解调制处理；

接着进行交织模式选择，一种交织模式选择算法可以如下：

假定h_i是在发送的第i个符号的信道增益；h_i ^m是第i个符号在第m种交织模式下的信道增益。这里共有K个发送符号。注意接收机可以检测干扰，假定被放到被干扰的子载波的符号对应的信道增益为0。因此，接收机可以选择一个交织模式来最大化每个符号的互信信和，也就是：

$\underset{m=1}{\overset{M}{\max }}\underset{i=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\log }_2(1+\frac{{\left|h_i^m\right|}^2}{{\mathrm{\σ}}_x^2}p)---\left(1\right)$

这里p是发送功率，σ_x ²是噪声功率，最多有M种交织模式，K个符号。

假设模式m能使式(1)最大化，则选择模式m对应的解交织器进行解交织；

接收机将模式m反馈给发射机，可以反馈索引或序号m而不是整个交织器信息，这样节省了数据传输量。

利用该最大化互信信和算法，可以选择出最佳的交织模式，然后接收机把该交织模式反馈给发射机，发射机利用该交织模式进行交织处理。

需要指出的是，本发明不限于该最大化互信信和算法，其他交织模式选择算法也同样适用。而且本发明同样适合MIMO，CDMA等通信系统。

接收机进行解交织后再进行解码，可以正确恢复出发射机发送的数据。

发射机接收到反馈m后，采用新的交织模式m进行数据交织，调制后发送给接收机。另外，发射机对数据交织之前还要进行编码。

相应地，本发明实施例提供一种数据接收装置，如图3，

包括数据接收模块、交织模式计算模块、交织模式反馈模块、解调模块、解码模块，其中：

数据接收模块，用于接收发射机发送的数据；

交织模式计算模块，用于根据干扰噪声和信道衰落参数，计算最佳交织模式，从至少两个解交织器中选择一个与所述最佳交织模式对应的解交织器；

交织模式反馈模块，用于反馈交织模式计算模块计算的最佳交织模式给发射机；

解交织器，用于对数据进行解交织；

解调模块，用于对数据接收模块接收到的数据进行解调制，将解调制后的数据发送给交织模式计算模块；

解码模块，用于对解交织模块解交织后的数据进行解码。

交织模式反馈模块可以采用上面介绍的最大化互信信和算法，也可以采用其他算法。该数据接收装置可以周期性进行交织模式计算，周期性反馈最佳交织模式给发射机。

与接收对应，本发明实施例提供一种数据发射装置，如图4，包括交织模式选择模块、交织模块、编码模块、调制模块、数据发送模块，其中：

交织模式选择模块，用于根据接收到的数据接收装置反馈的交织模式，选择与交织模式对应的交织器；

交织器，用于对数据进行交织处理；

调制模块，用于对交织模块交织处理后的数据进行调制；

数据发送模块，用于发送调制模块调制后的数据；

编码模块，用于对接收到的数据进行编码，并将编码后的数据发送至交织模式选择模块。

另外，本发明实施例还提供一种通信系统，包括接收机即数据接收装置，与发射机即数据发射装置以可通信方式连接，见图5，该通信系统中的数据接收装置，用于解调制接收到的数据，根据干扰噪声和信道衰落参数计算最佳交织模式，反馈最佳交织模式给数据发射装置，并由与所述最佳交织模式对应的解交织器对数据进行解交织，对解交织后的数据进行解码。

该通信系统的数据发送装置根据数据接收装置反馈的最佳交织模式对编码后的数据进行交织处理，调制后发送给数据接收装置。

本发明实施例根据信道的变化自适应地改变交织模式，降低了传输数据的相关性，使得邻近码元同时被噪声淹没的可能性大大减小，使得信道性能达到最优化。

本发明实施例中的模块可以分布于一个装置，也可以分布于多个装置。上述模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块并不一定是实施本发明所必须的。

权利要求的内容记载的方案也是本发明实施例的保护范围。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例方法中的全部或部分处理是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (14)

1、一种链路自适应方法，其特征在于，包括：

接收并解调接收到的数据；

估计干扰噪声和信道衰落参数，计算最佳交织模式；

由与所述最佳交织模式对应的解交织器对数据进行解交织；

对解交织后的数据进行解码。

2、根据权利要求1所述的链路自适应方法，其特征在于，反馈所述最佳交织模式给发射机。

3、根据权利要求1所述的链路自适应方法，其特征在于，所述估计干扰噪声和信道衰落参数之前，进一步包括：

预定义至少两种交织模式。

4、根据权利要求3所述的链路自适应方法，其特征在于，所述交织模式包括块交织器、卷积交织器、截断比特反转交织器或者频率交织器。

5、根据权利要求1所述的链路自适应方法，其特征在于，所述估计干扰噪声和信道衰落参数，计算最佳交织模式，具体为周期性估计干扰噪声和信道衰落参数，计算最佳交织模式。

6、一种链路自适应方法，其特征在于，包括：

接收接收机反馈的最佳交织模式，所述最佳交织模式根据干扰噪声和信道衰落参数计算得到；

由与所述最佳交织模式对应的交织器对数据进行交织；

对交织后的数据进行调制并发送。

7、根据权利要求6所述的链路自适应方法，其特征在于，所述接收接收机反馈的最佳交织模式前，进一步包括：对数据进行编码。

8、根据权利要求6所述的链路自适应方法，其特征在于，所述接收接收机反馈的最佳交织模式之前，进一步包括：

预定义至少两种交织模式。

9、根据权利要求6所述的链路自适应方法，其特征在于，所述接收接收机反馈的最佳交织模式具体为接收接收机反馈的与所述最佳交织模式对应的序号或索引。

10、一种数据接收装置，其特征在于，包括：

数据接收模块，用于接收发射机发送的数据；

解调模块，用于对所述数据接收模块接收到的数据进行解调制；

交织模式计算模块，用于对解调模块解调后的数据估计干扰噪声和信道衰落参数，计算最佳交织模式，从至少两种解交织器中选择与所述最佳交织模式对应的交织器；

解交织器，用于对数据进行解交织。

解码模块，用于对所述解交织模块解交织后的数据进行解码。

11、一种数据发射装置，其特征在于，包括：

交织模式选择模块，用于根据接收到的数据接收装置反馈的交织模式，选择与所述交织模式对应的交织器；

交织器，用于对数据进行交织处理；

调制模块，用于对所述交织模块交织处理后的数据进行调制；

数据发送模块，用于发送所述调制模块调制后的数据。

12、根据权利要求11所述的数据发射装置，其特征在于，进一步包括：

编码模块，用于对数据进行编码，将编码后数据发送至所述交织模块。

13、一种通信系统，包括数据接收装置，与数据发射装置以可通信方式连接，其特征在于，

所述数据接收装置，用于解调制接收到的数据，估计干扰噪声和信道衰落参数，计算最佳交织模式，反馈所述最佳交织模式给所述数据发射装置，并由与所述最佳交织模式对应的解交织器对数据进行解交织，对所述解交织后的数据进行解码。

14、根据权利要求13所述的通信系统，其特征在于，所述数据发送装置根据所述数据接收装置反馈的所述最佳交织模式对编码后的数据进行交织处理，调制后发送给数据接收装置。

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