CN101807948A - 多天线系统的调制及编码方案的选择方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通信系统的调制及编码方案方法。根据本发明的调制及编码方案的选择方法，多天线系统先根据单个空间串流信号的调制及编码方案发送信号，并决定适合的调制及编码方案。接着，所述多天线系统逐步增加发送的空间串流信号，决定适合的调制及编码方案，直至找到最适合的调制及编码方案。
Description
技术领域
本发明涉及一种通信系统的调制及编码方案方法，尤其涉及一种多天线系统的调制及编码方案的选择方法。
背景技术
在无线局域网络Wi-Fi的应用中，例如应用电气和电子工程师协会(Institute ofElectrical and Electronics Engineers，IEEE)所规范的802.11n规范的系统中，要求接收端根据传输环境而建议发送端的调制及编码方案(Modulation and Coding Scheme，MCS)，并根据传输环境变化实时调整所述调制及编码方案以达到最大的吞吐量(throughput)。
自动速率退回(Automatic Rate Fallback，ARF)算法是目前实际上相当普遍的一种算法，其将所应用通信系统的各种调制及编码方案订立优先顺序，并于接收端观察固定时间内的包错误率(Packet Error Rate，PER)。如果在固定时间内接收端的包错误率高于某一上临界值，那么根据优先顺序调整到较低数据速率(data rate)的调制及编码方案。如果在固定时间内接收端的包错误率低于某一下临界值，那么根据优先顺序调整到较高数据速率(data rate)的调制及编码方案。由于此算法于每次调整均需固定时间统计包错误率而需花费大量时间于较差的调制及编码方案，因此会影响通信系统的吞吐量(throughput)。此外，在多天线系统下，各种调制及编码方案所能提供的数据速率尚需考虑各天线的信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)而无法像单个天线系统仅依数据速率订立优先顺序。因此，排列不佳的优先顺序将导致通信系统无法调整到最佳的调制及编码方案。
另一种可能的调整方法则根据传输环境，即以信噪比而调整发送端的调制及编码方案。图1显示在IEEE的802.11n系统下，根据不同信噪比的最佳调制及编码方案进行实验所得的测量图。如图1所示，其实验环境是应用于例如双天线的多天线系统的传输架构，还在实验中包括双发送天线及双接收天线，并共有16种调制及编码方案，其中0～7为单空间串流(single spatial stream)的调制及编码方案，而8～15则为双空间串流的调制及编码方案。接收端将图1的测量图以表格方式存储，并根据所述表格调整发送端的调制及编码方案。然而，如果不能正确地估计信噪比，不管是估计值较实际的信噪比高或低，都会影响通信系统的表现。此外，所述调整方法所需的表格会占据接收端极大的存储空间而增加其实现成本。甚至，如果应用于三天线以上的传输架构，那么其所需的存储空间会以等比级数式增加而使其实现趋近于不可能。
因此，有必要针对多天线的通信系统设计一种快速且易于实现的调制及编码方案的选择方法。
发明内容
本发明的调制及编码方案的选择方法先根据单个空间串流信号的调制及编码方案开始发送信号，逐步增加发送的空间串流信号，直至找到最适合的调制及编码方案。
本发明的多天线系统的调制及编码方案的选择方法的一实施例包含以下步骤：将多天线系统发送的空间串流信号的数目设定为1，且利用不同调制及编码方案发送信号以决定初始调制及编码方案；重复将所述空间串流信号的数目加1且利用不同调制及编码方案发送信号以更新所述多天线系统的调制及编码方案，直到更新前的调制及编码方案等同于更新后的调制及编码方案或所述空间串流信号的数目已达到临界值；如果更新前的调制及编码方案等同于更新后的调制及编码方案，那么选择所述更新前的调制及编码方案作为所述多天线系统的调制及编码方案；以及如果所述空间串流信号的数目已达到临界值，那么选择所述更新后的调制及编码方案作为所述多天线系统的调制及编码方案。
本发明的多天线系统的调制及编码方案的选择方法的另一实施例包含以下步骤：将多天线系统发送的空间串流信号的数目设定为1，且利用不同调制及编码方案发送信号以决定初始调制及编码方案；重复将所述空间串流信号的数目加1且利用不同调制及编码方案发送信号以更新所述多天线系统的调制及编码方案，直到所述多天线系统的数据速率小于更新前的数据速率或所述空间串流信号的数目已达到临界值；如果所述多天线系统的数据速率小于更新前的数据速率，那么选择更新前的调制及编码方案作为所述多天线系统的调制及编码方案；以及如果所述多天线系统的数据速率大于更新前的数据速率，且发送的空间串流信号的数目已达到临界值，那么选择所述更新后的调制及编码方案作为所述多天线系统的调制及编码方案。
附图说明
图1显示根据不同信噪比的最佳调制及编码方案的测量图；
图2显示本发明的一实施例的多天线系统的调制及编码方案的选择方法的流程图；
图3显示双天线系统；
图4显示本发明的一实施例中各调制及编码方案所对应的传输速率；以及
图5显示本发明的一实施例中可选择的调制及编码方案。
具体实施方式
图2显示本发明的一实施例的多天线系统的调制及编码方案的选择方法的流程图。在步骤201，将多天线系统发送的空间串流信号的数目设定为1，并进入步骤202。在步骤201，利用所述多天线系统及不同调制及编码方案发送信号，并进入步骤203。在步骤203，根据所述发送信号的接收质量比较步骤201所应用的调制及编码方案以决定最适合的调制及编码方案，并进入步骤204。在本实施例中，所述最适合的调制及编码方案即对应于最高数据速率的调制及编码方案。在步骤204，将所述多天线系统发送的空间串流信号的数目加1，并进入步骤205。在步骤205，根据更新后的空间串流信号数目利用所述多天线系统及不同调制及编码方案发送信号，并进入步骤206。在步骤206，根据所述发送信号的接收质量比较步骤205所应用的调制及编码方案以及原先所决定的调制及编码方案决定最适合的调制及编码方案，并进入步骤207。在步骤207，判断更新后的调制及编码方案是否仍为原先所决定的调制及编码方案。如果判断结果为是，那么进入步骤208，反之则进入步骤209。在步骤208，将所述更新前的调制及编码方案设定为所述多天线系统的调制及编码方案，并结束本选择方法。在步骤209，判断发送的空间串流信号的数目是否已达到临界值，例如所述多天线系统所能发送的上限。如果判断结果为否，那么回到步骤204，反之则进入步骤210。在步骤210，将所述更新的调制及编码方案设定为所述多天线系统的调制及编码方案，并结束本选择方法。
在本发明的另一实施例中，步骤206仅通过比较步骤205所应用的调制及编码方案决定最适合的调制及编码方案，因此更新前后的调制及编码方案不会相同。因此，步骤207的判断条件可改为判断所述多天线系统的数据速率是否小于更新前的数据速率。如果判断结果为是，那么进入步骤208，反之则进入步骤209。
在本发明的一实施例中，步骤202根据所有单空间串流信号的调制及编码方案发送信号。在本发明的另一实施例中，步骤205根据步骤204决定的空间串流信号数目所对应的所有调制及编码方案发送信号。在本发明的又一实施例中，步骤205从步骤204决定的空间串流信号数目所对应的部分调制及编码方案发送信号。例如如果步骤203或步骤206所决定的调制及编码方案所对应的传输速率为R，那么步骤205可选择在新的空间串流信号数目下，对应传输速率为R至α×R的调制及编码方案，其中α为正整数。又例如，如果步骤203或步骤206所决定的调制及编码方案为MCSk，那么可根据测量数据选择在新的空间串流信号数目下，由所述调制及编码方案MCSk所延伸的调制及编码方案。
图3显示双天线系统300，其包含发送端310和接收端320。双天线系统300根据图2所述的实施例选择其将采用的调制及编码方案。双天线系统300是根据IEEE的802.11n标准所实现的通信系统，其包含MCS 0至MCS 15共16种调制及编码方案，其中MCS 0至MCS 7发送单空间信号，而MCS 8至MCS 15发送双空间信号。图1显示双天线系统300根据不同信噪比的最佳调制及编码方案进行实验所得的测量图。图4显示在双天线系统300，各调制及编码方案所对应的传输速率。
在步骤201，将双天线系统300发送的空间串流信号的数目设定为1。在步骤202，双天线系统300根据不同调制及编码方案发送信号。在本发明的一实施例中，双天线系统300根据所有单空间串流信号的调制及编码方案(即MCS 0至MCS 7)发送信号。在步骤203，双天线系统300根据所述发送信号的接收质量比较MCS 0至MCS 7，并决定MCS 5为最适合的调制及编码方案，其所对应的传输速率如图4所示为52Mbps。在步骤204，将双天线系统300发送的空间串流信号的数目加1成为2。在步骤205，根据更新后的空间串流信号数目，即双空间串流信号，利用双天线系统300及不同调制及编码方案发送信号。在本发明的一实施例中，双天线系统300根据所有双空间串流信号的调制及编码方案(即MCS 8至MCS 15)发送信号。在本发明的另一实施例中，从所述双空间串流信号的调制及编码方案中，选取传输速率为R至α×R的调制及编码方案，其中如果α等于3，那么选取的调制及编码方案为MCS 11、MCS 12、MCS 13、MCS 14和MCS 15。在本发明的又一实施例中，根据图1的测量数据，选择从MCS 5所延伸的调制及编码方案MCS 11、MCS 12、MCS 13和MCS 14。在步骤206，根据所述发送信号的接收质量比较步骤205所应用的调制及编码方案(MCS 8至MCS 15、MCS 11至MCS 15或MCS 11至MCS 14)以及原先所决定的调制及编码方案MCS 5，并决定MCS 5仍为最适合的调制及编码方案。在步骤207，判断更新的调制及编码方案仍为原先的调制及编码方案MCS 5，因此进入步骤208，将所述更新的调制及编码方案MCS 5设定为所述多天线系统的调制及编码方案，并结束本选择方法。
图5显示双天线系统300在步骤203所选择的调制及编码方案分别为MCS 0至MCS 7时，步骤205可选择发送的调制及编码方案。其中第一行显示根据所有双空间串流信号的调制及编码方案；第二行显示选取传输速率为R至α×R的调制及编码方案，其中如果α等于3；第三行显示根据图1的测量数据选择所延伸的调制及编码方案。
综上所述，本发明的多天线系统的调制及编码方案的选择方法可根据简单的判断流程，快速地选出最适合的调制及编码方案，而不会受到各调制及编码方案排列不佳或是错估的信噪比的影响，且能简单的实现于电路上。
以上已揭示了本发明的技术内容及技术特点，然而所属技术领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示内容而作种种不背离本发明精神的替换及修改。因此，本发明的保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修改，并为上述权利要求书所涵盖。
Claims (24)
1.一种多天线系统的调制及编码方案的选择方法，其特征在于其包含以下步骤：
将多天线系统发送的空间串流信号的数目设定为1，且利用不同调制及编码方案发送信号以决定初始调制及编码方案；
重复将所述空间串流信号的数目加1且利用不同调制及编码方案发送信号以更新所述多天线系统的调制及编码方案，直到更新前的调制及编码方案等同于更新后的调制及编码方案或所述空间串流信号的数目已达到临界值；
如果更新前的调制及编码方案等同于更新后的调制及编码方案，那么选择所述更新前的调制及编码方案作为所述多天线系统的调制及编码方案；以及
如果所述空间串流信号的数目已达到临界值，那么选择所述更新后的调制及编码方案作为所述多天线系统的调制及编码方案。
2.根据权利要求1所述的选择方法，其特征在于其根据发送信号的接收质量决定所述多天线系统的调制及编码方案。
3.根据权利要求1所述的选择方法，其特征在于其中所述决定调制及编码方案的步骤是选取最大数据速率的调制及编码方案。
4.根据权利要求1所述的选择方法，其特征在于其中所述临界值是所述多天线系统所能发送的上限。
5.根据权利要求1所述的选择方法，其特征在于其中当所述多天线系统发送的空间串流信号的数目为1时，所述多天线系统根据所有对应单空间串流信号的调制及编码方案发送信号。
6.根据权利要求1所述的选择方法，其特征在于其中当所述多天线系统发送的空间串流信号的数目大于1时，所述多天线系统根据所有对应目前空间串流信号数目的调制及编码方案发送信号。
7.根据权利要求1所述的选择方法，其特征在于其中当所述多天线系统发送的空间串流信号的数目大于1时，所述多天线系统从对应目前空间串流信号数目的调制及编码方案中选取传输速率为R至α×R的调制及编码方案发送信号，其中R为先前选定的调制及编码方案的传输速率，α为正整数。
8.根据权利要求7所述的选择方法，其特征在于其中α等于3。
9.根据权利要求1所述的选择方法，其特征在于其中当所述多天线系统发送的空间串流信号的数目大于1时，所述多天线系统根据测量数据选择在目前空间串流信号数目下，由先前选定的调制及编码方案所延伸的调制及编码方案发送信号。
10.根据权利要求9所述的选择方法，其特征在于其中所述测量数据包含根据不同信噪比所对应的最佳调制及编码方案。
11.根据权利要求1所述的选择方法，其特征在于其应用于双天线系统。
12.根据权利要求1所述的选择方法，其特征在于其应用于电气和电子工程师协会所规范的802.11n规范的系统。
13.一种多天线系统的调制及编码方案的选择方法，其特征在于其包含以下步骤：
将多天线系统发送的空间串流信号的数目设定为1，且利用不同调制及编码方案发送信号以决定初始调制及编码方案；
重复将所述空间串流信号的数目加1且利用不同调制及编码方案发送信号以更新所述多天线系统的调制及编码方案，直到所述多天线系统的数据速率小于更新前的数据速率或所述空间串流信号的数目已达到临界值；
如果所述多天线系统的数据速率小于更新前的数据速率，那么选择更新前的调制及编码方案作为所述多天线系统的调制及编码方案；以及
如果所述多天线系统的数据速率大于更新前的数据速率，且发送的空间串流信号的数目已达到临界值，那么选择所述更新后的调制及编码方案作为所述多天线系统的调制及编码方案。
14.根据权利要求13所述的选择方法，其特征在于其根据发送信号的接收质量决定及更新所述多天线系统的调制及编码方案。
15.根据权利要求13所述的选择方法，其特征在于其中所述决定调制及编码方案的步骤是选取最大数据速率的调制及编码方案。
16.根据权利要求13所述的选择方法，其特征在于其中所述临界值是所述多天线系统所能发送的上限。
17.根据权利要求13所述的选择方法，其特征在于其中当所述多天线系统发送的空间串流信号的数目为1时，所述多天线系统根据所有对应单空间串流信号的调制及编码方案发送信号。
18.根据权利要求13所述的选择方法，其特征在于其中当所述多天线系统发送的空间串流信号的数目大于1时，所述多天线系统根据所有对应目前空间串流信号数目的调制及编码方案发送信号。
19.根据权利要求13所述的选择方法，其特征在于其中当所述多天线系统发送的空间串流信号的数目大于1时，所述多天线系统从对应目前空间串流信号数目的调制及编码方案中选取传输速率为R至α×R的调制及编码方案发送信号，其中R为先前选定的调制及编码方案的传输速率，α为正整数。
20.根据权利要求19所述的选择方法，其特征在于其中α等于3。
21.根据权利要求13所述的选择方法，其特征在于其中当所述多天线系统发送的空间串流信号的数目大于1时，所述多天线系统根据测量数据选择在目前空间串流信号数目下，由先前选定的调制及编码方案所延伸的调制及编码方案发送信号。
22.根据权利要求21所述的选择方法，其特征在于其中所述测量数据包含根据不同信噪比所对应的最佳调制及编码方案。
23.根据权利要求13所述的选择方法，其特征在于其应用于双天线系统。
24.根据权利要求13所述的选择方法，其特征在于其应用于电气和电子工程师协会所规范的802.11n规范的系统。
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