CN101969418A - 自适应调制编码的一种门限切换判决方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了自适应调制编码的一种门限切换判决方法。根据最大化吞吐量准则获得信噪比判决区间之后，在进行自适应判决的过程中，首先按照预先得到的信噪比判决区间进行调制编码模式的判决和切换，并对调制编码模式按优选等级排序；再在当前信噪比数值下，对各优选等级调制编码模式对应的各自误码率预估计值与最大误码率指标值进行比较；最后根据系统对最大吞吐量要求和误码率要求选择调制编码模式进行数据的编码和调制。本发明提供的方法，在最大化吞吐量判决的基础上对相应调制编码模式下的误码率进行预估计和比较，逐级比较将要采用的调制编码模式的误码率性能，使系统在追求高吞吐量的同时有效保证系统小的误码率，以提高系统的整体性能。

Description

自适应调制编码的一种门限切换判决方法

技术领域

本发明涉及自适应调制编码技术，是一种利用实时反馈所得到的信噪比参数及不同调制编码模式下误码率估计结果对调制编码方案进行逐级比较判决调整的方法。

背景技术

新一代超高速无线局域网可以通过采用链路自适应技术来实现物理层数据速率的大幅提高。在无线局域网技术的领域，当前主流的技术中802.11a/g/n协议采用了OFDM技术，其中，802.11a/g针对单天线，802.11n针对多天线。在室内通信环境下，由于受多径影响，会使无线局域网物理层性能的提高受到限制，为了克服信道的噪声和频率选择性衰落的影响，可在物理层采用链路自适应技术。链路自适应技术分为自适应编码、自适应调制等技术。通过采用链路自适应技术，无线局域网可以在实现复杂度增加有限的情况下，使物理层的性能和数据速率得到显著提高。

在实际应用中，基于信噪比区间的门限判决方法主要采用的是基于最大化吞吐量方法来确定信噪比的切换门限。虽然单纯的根据这种方法确定的信噪比门限进行调制编码方式判决的时候能够最大化系统的吞吐量，但是这种方法并没有考虑最大误码率指标的限制，当系统指定的最大误码率数值比较低，达到10^-5以上的时候，在某些信噪比区间内如果单纯采用相对应的调制编码模式对数据进行编码和调制，在实际数据传输的过程中，往往会出现达不到系统指定误码率指标的现象，系统的数据传输质量也就无法得到保证。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供自适应调制编码的一种门限切换判决方法，在固定信噪比门限判决的基础上引入误码率性能的预比较，根据逐级比较的结果调整选择所要使用的调制编码模式，使系统在追求最大化吞吐量的同时保证系统误码率小于目标误码率，进而提高系统的整体性能。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

自适应调制编码的一种门限切换判决方法，根据最大化吞吐量准则获得信噪比判决区间之后，在进行自适应判决的过程中，首先按照预先得到的信噪比判决区间进行调制编码模式的判决和切换，并对调制编码模式按优选等级排序；再在当前信噪比数值下，对各优选等级调制编码模式对应的各自误码率预估计值与最大误码率指标值进行比较；最后根据系统对最大吞吐量要求和误码率要求选择调制编码模式进行数据的编码和调制。

所述系统对最大吞吐量要求和误码率要求，按如下方式确定调制编码模式：判断最优等级调制编码模式对应的当前误码率预估计值是否小于最大误码率指标值：若判断结果为是，则确定使用该最优等级调制编码模式进行数据的编码和调制；若判断结果为否，则判断次优调制编码模式对应的当前误码率预估计值是否小于最大误码率指标值，直至得到的一个调制编码模式对应的当前误码率预估计值小于最大误码率指标值，并确定该调制编码模式进行数据的编码和调制。

我们在下述表1中，给出了基于超高速无线局域网技术所采用的10级可供选择的调制编码方案，在表1的编码方案中数字“1/2”是表示总共传输2比特，其中1比特为信息比特，剩余另外一个必特为冗余比特；同理，“3/4”表示总共传输4比特，3比特为信息比特，1比特为冗余比特；其它均以此类推。

表1

本发明提供的方法具体包括如下步骤：

(1)根据最大化吞吐量准则，利用相邻级别的调制编码模式吞吐量性能曲线交点将整个信噪比范围划分为和调制编码模式相对应的信噪比判决区间；

(2)发送端获得接收端反馈的当前信噪比数值信息，所述当前信噪比数值在信噪比判决区间范围内；在当前信噪比数值下，根据误码率上界计算公式或者链路仿真环境下的误码率统计数据，通过计算或者搜索查找的方法获得各优选等级调制编码模式对应的各自当前误码率预估计值；

(3)按照如下步骤对预先得到的信噪比判决区间进行调制编码模式的判决和切换，并对调制编码模式按优选等级排序：

(3a)判断当前信噪比数值是否高于上一次自适应调制编码模式的信噪比判决区间：

(3b)若判断结果为是，则执行由低级调制编码模式向高级调制编码模式切换；

(3c)若判断结果为否，则执行由高级调制编码模式向低级调制编码模式切换；

(4)判断最优等级调制编码模式对应的当前误码率预估计值是否小于最大误码率指标值：若判断结果为是，则确定使用该最优等级调制编码模式进行数据的编码和调制；

(5)若步骤(4)中的判断结果为否，则判断次优调制编码模式对应的当前误码率预估计值是否小于最大误码率指标值，直至得到的一个调制编码模式对应的当前误码率预估计值小于最大误码率指标值，并确定该调制编码模式进行数据的编码和调制。

所述步骤(3)中，设定上一次信噪比判决区间为[SNR_i，SNR_i+1)，则步骤(3b)中，低级调制编码模式向高级调制编码模式切换流程具体包括如下步骤：

(3b-1)确定当前信噪比数值在最大吞吐量方法下的切换区间[SNR_i+h，SNR_i+h+1)，其中h＞0，且SNR_i+h≤SNR_curr＜SNR_i+h+1，SNR_curr表示当前信噪比数值；

(3b-2)在当前信噪比数值下，计算调制编码模式MCS_i+h对应的误码率估计数值BER_i+h，并判断其是否小于等于最大误码率指标值，若判断结果为是，则将调制编码模式MCS_i切换为调制编码模式MCS_i+h；若判断结果为否，则计算低一级的调制编码模式MCS_i+h-1对应的误码率估计数值BER_i+h-1，并判断其是否小于等于最大误码率指标值，若判断结果为是，则将调制编码模式MCS_i切换为调制编码模式MCS_i+h-1；若判断结果为否，则计算再低一级的调制编码模式对应的误码率估计数值，直至得到一个调制编码模式对应的当前误码率预估计值小于等于最大误码率指标值，并将调制编码模式MCS_i切换为该得到的调制编码模式；若当前信噪比数值下，所有高于MCS_i级别的调制编码模式对应的误码率估计值都大于最大误码率指标值，则放弃对调制编码模式MCS_i的切换；

步骤(3c)中，高级调制编码模式向低级调制编码模式切换流程具体包括如下步骤：

(3c-1)确定当前信噪比数值在最大吞吐量方法下的切换区间[SNR_i-k，SNR_i-k+1)，其中k≥0，且SNR_i-k≤SNR_curr＜SNR_i-k+1，SNR_curr表示当前信噪比数值；

(3c-2)在当前信噪比数值下，计算调制编码模式MCS_i-k对应的误码率估计数值BER_i-k，并判断其是否小于等于最大误码率指标值，若判断结果为是，则将调制编码模式MCS_i切换为调制编码模式MCS_i-k；若判断结果为否，则计算低一级的调制编码模式MCS_i-k-1对应的误码率估计数值BER_i-k-1，并判断其是否小于等于最大误码率指标值，若判断结果为是，则将调制编码模式MCS_i切换为调制编码模式MCS_i-k-1；若判断结果为否，则计算再低一级的调制编码模式对应的误码率估计数值，直至得到一个调制编码模式对应的当前误码率预估计值小于等于最大误码率指标值，并将调制编码模式MCS_i切换为该得到的调制编码模式；若当前信噪比数值下，所有低于MCS_i级别的调制编码模式对应的误码率估计值都大于最大误码率指标值，则将调制编码模式MCS_i切换为最低一级调制编码模式MCS₀。

有益效果：本发明提供的自适应调制编码的一种门限切换判决方法，综合考虑了最大化吞吐量算法目前所存在的无法保证系统误码率指标的缺点，通过在最大化吞吐量判决的基础上对相应调制编码模式下的误码率进行预估计和比较，逐级比较将要采用的调制编码模式的误码率性能，使系统在追求高吞吐量的同时有效保证系统误码率小于目标误码率，针对具有不同误码率指标要求的传输环境，可以有效地控制系统传输误码率，进而提高系统的整体性能。

附图说明

附图为本发明中对调制编码模式进行的判决和切换的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明所采用自适应调制编码的一种门限切换判决方法：根据将要采用的几种调制编码模式，将信噪比区间按照最大化吞吐量方法划分成对应的判决区间，然后根据实际的信道增益状况对调制编码模式的选取进行初步判定，找到能够使吞吐量最大化的调制编码模式和对应的信噪比判决区间，再计算当前信噪比数值下，在该调制编码模式下对应的当前误码率预估计值，比较该调制编码模式下对应的当前误码率预估计值与最大误码率指标的大小，从而决定是否采取向较低一级的调制编码模式切换。具体包括如下步骤：

(1)根据最大化吞吐量准则，利用相邻级别的调制编码模式吞吐量性能曲线交点将整个信噪比范围划分为和调制编码模式相对应的信噪比判决区间；

(2)发送端获得接收端反馈的当前信噪比数值信息，所述当前信噪比数值在信噪比判决区间范围内；在当前信噪比数值下，根据误码率上界计算公式或者链路仿真环境下的误码率统计数据，通过计算或者搜索查找的方法获得各优选等级调制编码模式对应的各自当前误码率预估计值；

(3)按照如下步骤对预先得到的信噪比判决区间进行调制编码模式的判决和切换，并对调制编码模式按优选等级排序，流程图如附图所示，其中BER_max表示系统最大误码率指标值：

(3a)判断当前信噪比数值是否高于上一次适应调制编码模式的信噪比判决区间，并设定上一次信噪比判决区间为[SNR_i，SNR_i+1)：

(3b)若判断结果为是，则按如下方式执行由低级调制编码模式向高级调制编码模式切换；

(3b-1)确定当前信噪比数值在最大吞吐量方法下的切换区间[SNR_i+h，SNR_i+h+1)，其中h＞0，且SNR_i+h≤SNR_curr＜SNR_i+h+1，SNR_curr表示当前信噪比数值；

(3b-2)在当前信噪比数值下，计算调制编码模式MCS_i+h对应的误码率估计数值BER_i+h，并判断其是否小于等于最大误码率指标值，若判断结果为是，则将调制编码模式MCS_i切换为调制编码模式MCS_i+h；若判断结果为否，则计算低一级的调制编码模式MCS_i+h-1对应的误码率估计数值BER_i+h-1，并判断其是否小于等于最大误码率指标值，若判断结果为是，则将调制编码模式MCS_i切换为调制编码模式MCS_i+h-1；若判断结果为否，则计算再低一级的调制编码模式对应的误码率估计数值，直至得到一个调制编码模式对应的当前误码率预估计值小于等于最大误码率指标值，并将调制编码模式MCS_i切换为该得到的调制编码模式；若当前信噪比数值下，所有高于MCS_i级别的调制编码模式对应的误码率估计值都大于最大误码率指标值，则放弃对调制编码模式MCS_i的切换；

(3c)若判断结果为否，则按如下方式执行由高级调制编码模式向低级调制编码模式切换：

(3c-1)确定当前信噪比数值在最大吞吐量方法下的切换区间[SNR_i-k，SNR_i-k+1)，其中k≥0，且SNR_i-k≤SNR_curr＜SNR_i-k+1，SNR_curr表示当前信噪比数值；

(3c-2)在当前信噪比数值下，计算调制编码模式MCS_i-k对应的误码率估计数值BER_i-k，并判断其是否小于等于最大误码率指标值，若判断结果为是，则将调制编码模式MCS_i切换为调制编码模式MCS_i-k；若判断结果为否，则计算低一级的调制编码模式MCS_i-k-1对应的误码率估计数值BER_i-k-1，并判断其是否小于等于最大误码率指标值，若判断结果为是，则将调制编码模式MCS_i切换为调制编码模式MCS_i-k-1；若判断结果为否，则计算再低一级的调制编码模式对应的误码率估计数值，直至得到一个调制编码模式对应的当前误码率预估计值小于等于最大误码率指标值，并将调制编码模式MCS_i切换为该得到的调制编码模式；若当前信噪比数值下，所有低于MCS_i级别的调制编码模式对应的误码率估计值都大于最大误码率指标值，则将调制编码模式MCS_i切换为最低一级调制编码模式MCS₀。

(4)判断最优等级调制编码模式对应的当前误码率预估计值是否小于最大误码率指标值：若判断结果为是，则确定使用该最优等级调制编码模式进行数据的编码和调制；

(5)若步骤(4)中的判断结果为否，则判断次优调制编码模式对应的当前误码率预估计值是否小于最大误码率指标值，直至得到的一个调制编码模式对应的当前误码率预估计值小于最大误码率指标值，并确定该调制编码模式进行数据的编码和调制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.自适应调制编码的一种门限切换判决方法，其特征在于：根据最大化吞吐量准则获得信噪比判决区间之后，在进行自适应判决的过程中，首先按照预先得到的信噪比判决区间进行调制编码模式的判决和切换，并对调制编码模式按优选等级排序；再在当前信噪比数值下，对各优选等级调制编码模式对应的各自误码率预估计值与最大误码率指标值进行比较；最后根据系统对最大吞吐量要求和误码率要求选择调制编码模式进行数据的编码和调制。

2.根据权利要求1所述的自适应调制编码的一种门限切换判决方法，其特征在于：所述系统对最大吞吐量要求和误码率要求，按如下方式确定调制编码模式：判断最优等级调制编码模式对应的当前误码率预估计值是否小于最大误码率指标值：若判断结果为是，则确定使用该最优等级调制编码模式进行数据的编码和调制；若判断结果为否，则判断次优调制编码模式对应的当前误码率预估计值是否小于最大误码率指标值，直至得到的一个调制编码模式对应的当前误码率预估计值小于最大误码率指标值，并确定该调制编码模式进行数据的编码和调制。

3.根据权利要求1所述的自适应调制编码的一种门限切换判决方法，其特征在于：所述方法具体包括如下步骤：

(1)根据最大化吞吐量准则，利用相邻级别的调制编码模式吞吐量性能曲线交点将整个信噪比范围划分为和调制编码模式相对应的信噪比判决区间；

(2)发送端获得接收端反馈的当前信噪比数值信息，所述当前信噪比数值在信噪比判决区间范围内；在当前信噪比数值下，根据误码率上界计算公式或者链路仿真环境下的误码率统计数据，通过计算或者搜索查找的方法获得各优选等级调制编码模式对应的各自当前误码率预估计值；

(3)按照如下步骤对预先得到的信噪比判决区间进行调制编码模式的判决和切换，并对调制编码模式按优选等级排序：

(3a)判断当前信噪比数值是否高于上一次自适应调制编码模式的信噪比判决区间：

(3b)若判断结果为是，则执行由低级调制编码模式向高级调制编码模式切换；

(3c)若判断结果为否，则执行由高级调制编码模式向低级调制编码模式切换；

(4)判断最优等级调制编码模式对应的当前误码率预估计值是否小于最大误码率指标值：若判断结果为是，则确定使用该最优等级调制编码模式进行数据的编码和调制；

(5)若步骤(4)中的判断结果为否，则判断次优调制编码模式对应的当前误码率预估计值是否小于最大误码率指标值，直至得到的一个调制编码模式对应的当前误码率预估计值小于最大误码率指标值，并确定该调制编码模式进行数据的编码和调制。

4.根据权利要求3所述的自适应调制编码的一种门限切换判决方法，其特征在于：所述步骤(3)中，设定上一次信噪比判决区间为[SNR_i，SNR_i+1)，则步骤(3b)中，低级调制编码模式向高级调制编码模式切换流程具体包括如下步骤：

(3b-1)确定当前信噪比数值在最大吞吐量方法下的切换区间[SNR_i+h，SNR_i+h+1)，其中h＞0，且SNR_i+h≤SNR_curr＜SNR_i+h+1，SNR_curr表示当前信噪比数值；

(3b-2)在当前信噪比数值下，计算调制编码模式MCS_i+h对应的误码率估计数值BER_i+h，并判断其是否小于等于最大误码率指标值，若判断结果为是，则将调制编码模式MCS_i切换为调制编码模式MCS_i+h；若判断结果为否，则计算低一级的调制编码模式MCS_i+h-1对应的误码率估计数值BER_i+h-1，并判断其是否小于等于最大误码率指标值，若判断结果为是，则将调制编码模式MCS_i切换为调制编码模式MCS_i+h-1；若判断结果为否，则计算再低一级的调制编码模式对应的误码率估计数值，直至得到一个调制编码模式对应的当前误码率预估计值小于等于最大误码率指标值，并将调制编码模式MCS_i切换为该得到的调制编码模式；若当前信噪比数值下，所有高于MCS_i级别的调制编码模式对应的误码率估计值都大于最大误码率指标值，则放弃对调制编码模式MCS_i的切换；

步骤(3c)中，高级调制编码模式向低级调制编码模式切换流程具体包括如下步骤：

(3c-1)确定当前信噪比数值在最大吞吐量方法下的切换区间[SNR_i-k，SNR_i-k+1)，其中k≥0，且SNR_i-k≤SNR_curr＜SNR_i-k+1，SNR_curr表示当前信噪比数值；

(3c-2)在当前信噪比数值下，计算调制编码模式MCS_i-k对应的误码率估计数值BER_i-k，并判断其是否小于等于最大误码率指标值，若判断结果为是，则将调制编码模式MCS_i切换为调制编码模式MCS_i-k；若判断结果为否，则计算低一级的调制编码模式MCS_i-k-1对应的误码率估计数值BER_i-k-1，并判断其是否小于等于最大误码率指标值，若判断结果为是，则将调制编码模式MCS_i切换为调制编码模式MCS_i-k-1；若判断结果为否，则计算再低一级的调制编码模式对应的误码率估计数值，直至得到一个调制编码模式对应的当前误码率预估计值小于等于最大误码率指标值，并将调制编码模式MCS_i切换为该得到的调制编码模式；若当前信噪比数值下，所有低于MCS_i级别的调制编码模式对应的误码率估计值都大于最大误码率指标值，则将调制编码模式MCS_i切换为最低一级调制编码模式MCS₀。

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