CN102694608A - 一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选方法和装置，用多径相对强度因子和阴影量化因子作无线链路状态参数描述无线通信信号传输过程中的最强径信号能量大小和阴影遮蔽轻重程度，通过建立无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系、信道模型与物理层传输技术之间的映射关系，结合对无线链路状态参数进行分析，选定信道模型以及物理层传输技术。本发明在实际系统中容易实现，能实时地适应各种无线移动通信系统中无线链路的变化，寻求最优的无线传输技术包括最优的调制、纠错编码、交织、功率控制等，特别是当无线链路处于弱链路状态时能采取有效的技术手段保障通信的正常进行，从而提高系统的通信性能。
Description
技术领域
本发明涉及通信系统，尤其是涉及一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选方法和装置。
背景技术
无线电波的传播特性通常从多径效应和阴影效应两个视角出发开展研究。在移动通信中，由于障碍物阻挡了视距路径，发出的电磁波通常不能直接到达接收天线，接收到的电磁波是由建筑物、树木及其他障碍物导致的反射、衍射和散射而产生的来自不同方向的波叠加而成的，这种现象称为多径传播。阴影效应是发射机和接收机之间的障碍物造成的，在移动通信传播环境中，电波在传播路径上遇到起伏的山丘、建筑物、树林等障碍物阻挡，这些障碍物通过吸收、反射、散射和绕射等方式衰落信号功率，形成电波的阴影区，就会造成信号场强中值的缓慢变化，引起衰落，阴影效应与地形有着十分密切的联系。
移动通信的无线传输信道是一个多径衰落、随机时变的信道，随着接收机和/或发射机的移动，与此相关的多径传播导致了接收信号出现明显且随机的波动。取决于移动单元的速度和载波频率的不同，每秒钟内会出现多次30~40dB之间的衰落和远低于接收信号平均值的信号。克服此类现象的技术之一是自适应调制编码（AMC）技术，AMC技术的本质是根据信道状态信息（CSI）确定合适的编码调制方式等。针对用户的信道质量变化，AMC技术能提供可相应变化的调制编码方案，当信道质量较差时，可以采用性能较好的低阶调制方案，并结合较强的信道编码，以对付信道变差带来的性能恶化。自适应编码调制中编码码率和调制阶数的转换实质上是一种变速率传输控制方式。
AMC技术的核心判决依据是CSI，通常指的是信噪比或误比特率等，但是，CSI本身并不反映无线电波传播过程的物理机制，比如当误码率很高时，从CSI看不出引起高误码率的具体原因，因此，根据CSI决定收发设备的传输技术的取舍容易发生误判。事实上，与物理层传输技术关联密切的是移动衰落信道的统计特性和时变机理，例如在数字通信中，接收信号的明显下降将直接导致误码率的明显增加，为了满足纠错的需要，在对编码系统进行优化时，不仅需要知道设定的测量时间内接收信号通过一个给定信号电平的次数(即电平通过率)，而且需要知道信号低于某一个确定电平的平均时间（即平均衰落持续时间），而这些都属于信道的统计特性范畴。
发明内容
有鉴于此，本发明为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选方法和装置，从无线电波的传播机理出发，通过建立移动衰落信道模型与物理层传输技术之间的映射关系，在信道的统计特性和时变机理与物理层传输技术之间建立联系，结合各种信道下的物理层传输技术的研究成果或开展的新研究，能够根据无线链路状态，充分利用信道的统计特性和时变机理，优选物理层实时传输技术，具有良好可实现性。
为实现上述目的，本发明提供一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选方法，包括下列步骤：
1）建立无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系，所述无线链路状态参数包括多径相对强度因子、阴影量化因子；
所述多径相对强度因子用于描述传输信号传输路径中最强径信号能量大小，为设定的测量时间内最强径相对能量数值大于设定门限值的时间比例，所述最强径相对能量数值为以下数据之一：
（1）接收到的信号最强路径的功率与其余各路径或所有路径的功率的算术或加权平均值之比，或接收到的信号最强路径的有效电平与其余各路径或所有路径的有效电平的算术或加权平均值之比；
（2）接收到的信号最强路径的功率与其余各路径或所有路径的总功率之比，或接收到的信号最强路径的有效电平与其余各路径或所有路径的有效电平的和之比；
（3）接收到的信号最强路径的功率与次强路径的功率之比，或接收到的信号最强路径的有效电平与次强路径的有效电平之比；
所述阴影量化因子用于描述信号在传播过程中经历的阴影遮蔽轻重程度，为在设定的测量时间内接收信号误码率或符号差错率或比特差错率高于预定门限值且接收信号总平均功率低于设定功率门限值的时间比例；
2）建立信道模型与物理层传输技术之间的映射关系；所述物理层传输技术包括调制、编码、功率控制、交织等通信传输技术之一种或多种的组合；
3）对无线链路状态进行测量分析，获取当前无线链路状态参数，所述无线链路状态参数还包括信号误码率、符号差错率、比特差错率、信息传输速率中的一种或几种；
５）根据当前无线链路状态参数，以及无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系选定信道模型；
6）根据步骤5)选定的信道模型，以及信道模型与物理层传输技术之间的映射关系，选取物理层传输技术。
其中步骤1）中建立无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系的方法可以是：设定一个以上的多径相对强度因子门限值，将多径相对强度因子按大小分为两种以上的类别；设定一个以上的阴影量化因子门限值，将阴影量化因子按大小分为两种以上的类别；按所述多径相对强度因子的两种以上的类别和阴影量化因子的两种以上的类别的组合，将信号传输的无线链路状态相应分成不同种类，每种无线链路链路状态分别设定一种对应的移动衰落信道模型。
在步骤3)与步骤5)之间，可以进一步包括步骤4) 根据当前无线链路状态参数，进行无线链路状态成因分析，确定当前信道模型下的无线链路强弱状态以及无线链路状态成因；所述信道模型与物理层传输技术之间的映射关系，还可包括信号传输的无线链路强弱状态、无线链路状态成因与物理层传输技术之间的映射关系；所述步骤6）中的物理层传输技术选取条件，还可包括无线链路强弱状态、无线链路状态成因。
所述无线链路强弱状态是指无线链路的最大信息传输速率、或信号误码率、或符号差错率、或比特差错率与一个以上的设定门限值进行比较的两种以上的结果；
所述无线链路状态成因包括多径衰落、阴影遮蔽、多径衰落加阴影遮蔽三种；所述多径衰落是指阴影量化因子的值在第一预设阴影量化因子门限值以下，所述阴影遮蔽是指阴影量化因子的值在第二预设阴影量化因子门限值以上；所述多径衰落加阴影遮蔽是指阴影量化因子的值在第一预设阴影量化因子门限值和第二预设阴影量化因子门限值之间；
本发明还提供了一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选装置，包括无线链路状态测量单元、信道模型映射单元、物理层传输技术映射单元、无线链路状态成因分析单元、信道模型确定单元、物理层传输技术选取单元。
所述信道模型映射单元，用于建立无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系，所述无线链路状态参数包括多径相对强度因子、阴影量化因子；
所述多径相对强度因子用于描述传输信号传输路径中最强径信号能量大小，为设定的测量时间内最强径相对能量数值大于设定门限值的时间比例，所述最强径相对能量数值为以下数据之一：
（1）接收到的信号最强路径的功率与其余各路径或所有路径的功率的算术或加权平均值之比，或接收到的信号最强路径的有效电平与其余各路径或所有路径的有效电平的算术或加权平均值之比；
（2）接收到的信号最强路径的功率与其余各路径或所有路径的总功率之比，或接收到的信号最强路径的有效电平与其余各路径或所有路径的有效电平的和之比；
（3）接收到的信号最强路径的功率与次强路径的功率之比，或接收到的信号最强路径的有效电平与次强路径的有效电平之比；
所述阴影量化因子用于描述信号在传播过程中经历的阴影遮蔽轻重程度，为在设定的测量时间内接收信号误码率或符号差错率或比特差错率高于预定门限值且接收信号总平均功率低于设定功率门限值的时间比例；
所述物理层传输技术映射单元，用于建立信道模型与物理层传输技术之间的映射关系；所述物理层传输技术包括调制、编码、功率控制、交织等通信传输技术之一种或多种的组合；
所述无线链路状态测量单元，用于获取当前无线链路状态参数，所述无线链路状态参数，还包括信号误码率、符号差错率、比特差错率、信息传输速率中的一种或几种；
所述信道模型确定单元，用于根据当前无线链路状态参数，以及无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系选定信道模型；
所述物理层传输技术选取单元，用于根据选定的信道模型，以及信道模型与物理层传输技术之间的映射关系，选取物理层传输技术。
所述建立无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系可以是指：设定一个以上的多径相对强度因子门限值，将多径相对强度因子按大小分为两种以上的类别；设定一个以上的阴影量化因子门限值，将阴影量化因子按大小分为两种以上的类别；按所述多径相对强度因子的两种以上的类别和阴影量化因子的两种以上的类别的组合，将信号传输的无线链路状态相应分成不同种类，每种无线链路链路状态分别设定一种对应的移动衰落信道模型。
上述的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选装置，还可以包括无线链路状态成因分析单元，用于根据当前无线链路状态参数，进行无线链路状态成因分析，确定当前信道模型下的无线链路强弱状态以及无线链路状态成因；所述信道模型与物理层传输技术之间的映射关系，还可以包括信号传输的无线链路强弱状态、无线链路状态成因与物理层传输技术之间的映射关系；所述物理层传输技术选取单元中的物理层传输技术选取条件，还可以包括无线链路强弱状态、无线链路状态成因。
所述无线链路强弱状态是指无线链路的最大信息传输速率、或信号误码率、或符号差错率、或比特差错率与一个以上的设定门限值进行比较的两种以上的结果；
所述无线链路状态成因包括多径衰落、阴影遮蔽、多径衰落加阴影遮蔽三种；所述多径衰落是指阴影量化因子的值在第一预设阴影量化因子门限值以下，所述阴影遮蔽是指阴影量化因子的值在第二预设阴影量化因子门限值以上；所述多径衰落加阴影遮蔽是指阴影量化因子的值在第一预设阴影量化因子门限值和第二预设阴影量化因子门限值之间；
本发明的有益效果：
（1）本发明提出的物理层传输技术优选方法和装置有严谨的理论基础和因果逻辑关系，“传播特性→信道模型→信道特性→实现技术”的发明路线使得具体传输实现技术的选取有充足的理由，使得无线移动通信系统的设计更科学，更合理。
（2）相对于AMC技术通过测量CSI做为传输技术取舍的判决依据，本发明采用多径相对强度因子和阴影量化因子为测量指标，从这些指标能更准确地分析影响链路质量的具体因素，从而针对性地选取物理层传输技术，更好地应对无线移动环境对链路产生的各种影响。
（3）本发明中的测量指标和多个信道模型建立映射关系，而不是像传统技术一样限定在一个信道范畴内，能够更真实地反映信道特性，因为每一种信道都会存在局限性，而不是“放之四海而皆准”的。根据不同的传播特点采取不同的模型，从而获得更准确的信道特性，无疑是正确的方法。而且，各种信道下的调制、编码等实现技术的研究已经有了大量的可供借鉴和应用的成果，我们在系统设计实现时能更广泛地优选已有的研究成果，提高系统的性能。
本发明所提出的方法和装置可作为一个单独的模块，集成进移动通信系统中，提高移动通信系统的性能。
附图说明
图1，本发明提出的优选方法的流程图；
图2，本发明提出的优选装置结构示意图；
图3，本发明中的物理层传输技术选取过程示意图；
图4，BPSK调制方式的平坦衰落Nakagami信道的比特差错率性能曲线图；
图5，Turbo-coded编码方式的平坦衰落Nakagami信道的比特差错率性能曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述：
如图1所示，本发明提供的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选方法，包括下列步骤：
1）设定一个多径相对强度因子门限值，将多径相对强度因子按大小分为两种类别；设定两个阴影量化因子门限值，将阴影量化因子按大小分为三种类别，按多径相对强度因子的两种类别和阴影量化因子的三种类别的组合，将信号传输的无线链路状态相应分成六个不同种类，每种无线链路状态分别设定一种对应的移动衰落信道模型，建立如表1所示的无线链路状态参数（多径相对强度因子、阴影量化因子）与移动衰落信道模型之间的映射关系。
多径相对强度因子Ｒ用于描述从发射设备到接收设备的传输信号传输路径中，信号功率（或有效电平）明显大于其它路径的信号功率（或有效电平）的最强径信号能量大小，为设定的测量时间T内最强径相对能量数值fm大于门限值的时间比例，其表达式为：
其中ti表示设定的测量时间T内最强径相对能量数值fm大于门限值这一事件发生的第i个时间段，n为设定的测量时间T内最强径相对能量数值fm大于门限值
这一事件发生的次数；
所述最强径相对能量数值fm为以下数据之一：
（1）为接收到的最强路径的功率（或有效电平）与其余各路径或所有路径的功率（或有效电平）的算术或加权平均值之比，其表达式为：
（2）为接收到的最强路径的功率（或有效电平）与其余各路径或所有路径的总功率（或有效电平相加之和）之比，其表达式为：
（3）为接收到的最强路径的功率（或有效电平）与次强路径的功率（或有效电平）之比其表达式为：
所述阴影量化因子Ｓ为描述信号在传播过程中经历的阴影遮蔽轻重程度的数据，所述阴影遮蔽轻重程度的数据为在设定的测量时间Ｔ内接收信号误码率（或符号差错率、或比特差错率）高于预定门限值
且接收信号总平均功率低于设定功率门限值
的时间比例，其表达式为：
其中ti为设定的测量时间T内接收信号误码率（或符号差错率、或比特差错率）高于预定门限值
且接收信号总平均功率低于设定功率门限值这一事件发生的第i个时间段，n为设定的测量时间T内接收信号误码率（或符号差错率、或比特差错率）高于预定门限值
且接收信号总平均功率低于设定功率门限值
这一事件发生的次数，ｐei为第i个测量时间段的接收信号误码率（或符号差错率、或比特差错率），ｐi为第i个测量时间段的接收信号总平均功率，为设定功率门限值。
[0020] 表1
channel1到channel6为预设的6个信道模型。
为衡量多径相对强度大小的多径相对强度因子门限值，当
时，说明多径中存在相对其它路径特别强的路径，如直视路径；当
时，说明多径中最强路径的功率相对于其它路径的功率并不显著；即不存在接收功率明显强于其它路径的路径。
、分别为衡量阴影轻重的阴影量化因子下门限值和上门限值，
对应于重阴影环境，对应于适度阴影环境，对应于轻阴影环境。从阴影量化因子的值可以对当前无线链路发生状况的原因做出判断，当误码率很高时，如果同时阴影量化因子的值很大，说明当前无线环境处于重度遮蔽状态，这时我们需要重点考虑的可能不再是调制、编码、交织等技术手段，而功率控制将更加有效；当误码率很高，但是阴影量化因子的值处于正常水平，说明多径衰落可能是造成通信性能不佳的主要原因，这时我们需要重点考虑的是调制、编码、交织等技术，功率控制技术则次之。
表1中出现了6个信道模型，但在实际应用中，可能并不需要这么多模型，比如轻度遮蔽和适度遮蔽两种环境中可应用同一种信道模型，这样表1进一步简化为表2：
| S≤β1 | β1﹤S≤β2 | S﹥β2 | |
| Ｒ≥α | Ｃhannel1 | Channel1 | Channel2 |
| Ｒ＜α | Channel3 | Channel3 | Channel4 |
表2
2）对于每一种信道模型，在大量的研究成果提供了强有力的支撑下，我们可以获得该信道下的信道统计特性和时变机理，包括接收信号电平和相位的概率密度函数、电平通过率、衰落平均持续时间、多普勒功率延时谱等，接着，我们可以根据这些特性建立信道模型与物理层传输技术之间的映射关系，用于根据信道模型选取物理层传输技术，物理层传输技术选取条件，可以进一步包括无线链路强弱状态、无线链路状态成因，建立如表3所示的信道模型、信号传输的无线链路强弱状态、无线链路状态成因等物理层传输技术选取条件组合与物理层传输技术之间的映射关系，物理层传输技术可包括调制、编码、功率控制、交织以及其他技术的一种或多种的组合。
表3
表3中的channeli为第i种信道模型，Modulation 1到Modulation 9为信号调制方式，Codec 1到Codec 9为信号编码方式，Power control 1到Power control 9为功率控制方式。
无线链路强弱状态是指无线链路的最大信息传输速率、或信号误码率、或符号差错率、或比特差错率与一个以上的设定门限值进行比较的两种以上的结果；
3）对当前无线链路状态进行测量分析，获取当前无线链路状态参数，所述无线链路状态参数包括多径相对强度因子Ｒ、阴影量化因子Ｓ，还包括信号误码率、符号差错率、比特差错率、信息传输速率中的一种或几种；
4）根据当前无线链路状态参数，进行无线链路状态成因分析，确定当前无线链路的无线链路强弱状态以及无线链路状态成因；
无线链路强弱状态是指无线链路的最大信息传输速率、或信号误码率、或符号差错率、或比特差错率与一个以上的设定门限值进行比较的两种以上的结果，具体可以如表3所示，将每一种信道下的无线链路强弱状态分为强链路、一般链路和弱链路三种类型，在这三类无线链路强弱状态下，物理层传输技术应该采取不同的处理方法。强链路、一般链路和弱链路具体可以采取以下分类定义方式：
定义1：根据收发设备采用基准配置时的链路误码率（或符号差错率或比特差错率）小于或等于某个门限条件下的最大信息传输速率确定强弱链路门限和
，当接收的信息速率在门限
以上时为强链路，大于门限并小于时为一般链路，在门限以下时为弱链路，基准配置指由规定的链路误码率（或符号差错率或比特差错率）、调制方式、纠错编码方式等组成的系统物理层传输指标要求和技术配置，可以根据不同的系统和性能要求等进行确定。
定义2：根据收发设备采用基准配置时规定信息传输速率条件下的链路误码率（或符号差错率或比特差错率）确定强弱链路门限
和
，当接收信号的链路误码率（或符号差错率或比特差错率）在门限
以下时为强链路，大于门限并小于时为一般链路，在门限
以上时为弱链路；此时，基准配置指由规定的信息传输速率、调制方式、编码方式等组成的系统物理层传输指标要求和技术配置，可以根据不同的系统和性能要求等进行确定。
定义3：根据当前信道模型自身的参量进行区分，比如当前信道为Rician信道时，可以根据Rician因子K与设定的门限比较的结果区分强链路、一般链路和弱链路，而K的估计方法已有成果可供借鉴应用。
在强链路情形中，由于链路环境很好，误码率很低，可以采取高速率的调制和高效率的编码，物理层传输技术优选的主要目的在于获取高的信息传输速率和频谱利用率；在一般链路情形中，误码率保持在一定范围内，可以采取适度的调制和编码方式，物理层传输技术优选的主要目的在于保持链路状态的稳定和平衡；在弱链路情形中，由于误码率较高，这时物理层传输技术优选的主要目的在于尽可能降低误判，需要采取更多的冗余手段，对调制、编码、功率控制等技术的取舍又有不同的要求。
所述无线链路状态成因主要包括多径衰落、阴影遮蔽以及多径衰落加阴影遮蔽三种。一般情况下，无线链路状态成因主要用于在弱链路情形下判断弱链路形成的原因，从而采取针对性地技术改善弱链路的性能。此时无线链路状态成因可以从阴影量化因子的值做出判断，如果阴影量化因子的值在第一预设阴影量化因子门限值以下，判断当前无线链路状态主要是由多径衰落引起的，如果阴影量化因子的值第二预设阴影量化因子门限值
以上，判断当前无线链路状态主要是由阴影遮蔽引起的，如果阴影量化因子的值处于预设门限
和之间，判断当前无线链路状态是由多径衰落加阴影遮蔽引起的。
５）如图3所示，根据当前无线链路状态参数，以及无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系选定信道模型；
6）如图3所示，根据选定的信道模型、无线链路状态成因分析所获得的无线链路强弱状态、无线链路状态成因等物理层传输技术选取条件，以及信道模型与物理层传输技术之间的映射关系，或者信道模型、无线链路强弱状态、无线链路状态成因等物理层传输技术选取条件组合与物理层传输技术之间的映射关系，选取物理层传输技术。
在以上本发明的具体实施方式中，优选的，多径相对强度因子R采用第二种定义，即多径相对强度因子Ｒ表达式
中的最强径相对能量数值fm为接收到的最强路径的功率（或有效电平）与所有路径的总功率（或有效电平）之比。
优选的，步骤1）中取α=0.5，β1=0.2，β2=0.4，建立表4所示的无线链路状态参数Ｒ、Ｓ与四种常用移动衰落信道模型的映射关系。
| S≤β1 | β1﹤S≤β2 | S﹥β2 | |
| R≥α | Rician | Rician | Suzuki |
| R＜α | Rayleigh | Nakagami | Nakagami |
表4
表4中四种信道模型的信道特性已有大量的研究成果可供借鉴和应用（如果没有可供借鉴的成果，就需要通过开展此方面的研究获取）；
表4中四种信道模型下的物理层传输技术性能也有研究成果可供借鉴和应用（如果没有可供借鉴的成果，就需要通过开展此方面的研究获取）。
优选的，步骤2）中建立如表５所示的四种常用信道模型与调制方式、编码方式的映射关系。
| 信道模型 | 调制方式 | 编码方式 |
| Rician | MPSK | Turbo code |
| Rayleigh | M-QAM | 2-D FTS code |
| Suzuki | GMSK | Walsh |
| Nakagami | BPSK | Turbo code |
表5
本发明的仿真过程中，在某个时刻t，测量得到S=0.26，R=0.22。在步骤4）中的无线链路状态成因分析中，从R和S可以看出，目前无线链路直视分量的信号不是很强，阴影遮蔽程度适中。在步骤５）中应该选取Nakagami信道。在步骤６）中，根据信道模型与物理层传输技术的映射关系，调制方式选取BPSK，编码方式选取Turbo code，仿真结果，BPSK调制方式的平坦衰落Nakagami信道的比特差错率性能如图4所示，Turbo-coded编码方式的平坦衰落Nakagami信道的比特差错率性能如图5所示。
如图２所示，本发明进一步提供的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选装置，包括信道模型映射单元、物理层传输技术映射单元、无线链路状态测量单元、无线链路状态成因分析单元、信道模型确定单元、物理层传输技术选取单元。
信道模型映射单元，用于建立无线链路状态参数（包括多径相对强度因子和阴影量化因子）与移动衰落信道模型之间的映射关系，具体用于：设定一个多径相对强度因子门限值，将多径相对强度因子按大小分为两种类别；设定阴影量化因子上门限值和下门限值，将阴影量化因子按大小分为三种类别；按所述多径相对强度因子的两种类别和阴影量化因子的三种类别的组合，将信号传输的无线链路状态分成六种，每种无线链路链路状态分别设定一种对应的移动衰落信道模型。
所述多径相对强度因子用于描述传输信号传输路径中最强径信号能量大小，为设定的测量时间内最强径相对能量数值大于设定门限值的时间比例，所述最强径相对能量数值为以下数据之一：
（1）为接收到的最强路径的功率（或有效电平）与其余各路径或所有路径的功率（或有效电平）的算术或加权平均值之比；
（2）为接收到的最强路径的功率（或有效电平）与其余各路径或所有路径的总功率（或有效电平之和）之比；
（3）为接收到的最强路径的功率（或有效电平）与次强路径的功率（或有效电平）之比；
所述阴影量化因子为描述信号在传播过程中经历的阴影遮蔽轻重程度的数据，所述阴影遮蔽轻重程度的数据为在设定的测量时间内接收信号误码率（或符号差错率或比特差错率）高于预定门限且接收信号总平均功率低于设定功率门限值的时间所占的比例；
对应的移动衰落信道模型具体包括Suzuki信道、Rician信道、Nakagami信道、Rayleigh信道。
无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系具体是：
Ａ.当多径相对强度因子大于或等于多径相对强度因子门限值时:如果阴影量化因子大于上门限值时，对应的信道模型为Suzuki信道；如果阴影量化因子大于下门限且小于或等于上门限值时，对应的信道模型为Rician信道；如果阴影量化因子小于或等于下门限值时，对应的信道模型为Rician信道；
Ｂ. 当多径相对强度因子小于多径相对强度因子门限值时: 如果阴影量化因子大于上门限值时，对应的信道模型为Nakagami信道；如果阴影量化因子大于下门限且小于或等于上门限值时，对应的信道模型为Nakagami信道；如果阴影量化因子小于或等于下门限值时，对应的信道模型为Rayleigh信道。
多径相对强度因子门限值具体为0.5，阴影量化因子上门限值具体为0.4，阴影量化因子下门限值具体为0.2。
物理层传输技术映射单元，用于建立信道模型与物理层传输技术之间的映射关系，也可以进一步建立如表3所示的信道模型、信号传输的无线链路强弱状态、无线链路状态成因等物理层传输技术选取条件组合与物理层传输技术之间的映射关系，以便根据信道模型、无线链路强弱状态、无线链路状态成因等物理层传输技术选取条件，选取物理层传输技术，物理层传输技术包括调制、编码、功率控制、交织等通信传输技术之一种或多种的组合。
所述的调制具体包括MPSK、M-QAM、GMSK、BPSk等方式，所述的编码具体包括Turbo code、2-D FTS code、Walsh等方式，所述的信道模型与物理层传输技术之间的映射关系的具体是：
Rician信道模型对应的调制方式为MPSK、编码方式为Turbo code；Rayleigh信道模型对应的调制方式为M-QAM、编码方式为2-D FTS code； Suzuki信道模型对应的调制方式为GMSK、编码方式为Walsh；Nakagami信道模型对应的调制方式为BPSK、编码方式为Turbo code。
无线链路状态测量单元，用于获取当前无线链路状态参数，所述无线链路状态参数包括多径相对强度因子和阴影量化因子，还可进一步包括信号误码率、符号差错率、比特差错率、信息传输速率中的一种或几种。
无线链路状态成因分析单元，用于根据当前无线链路状态参数，进行无线链路状态成因分析，确定每一种信道模型下的无线链路强弱状态和无线链路状态成因。
无线链路强弱状态是指无线链路的最大信息传输速率、或信号误码率、或符号差错率、或比特差错率与一个以上的设定门限值进行比较的两种以上的结果，具体可以如表3所示，将每一种信道下的无线链路强弱状态分为强链路、一般链路和弱链路三种类型，在这三类无线链路强弱状态下，物理层传输技术应该采取不同的处理方法。强链路、一般链路和弱链路具体可以采取以下分类定义方式：
定义1：根据收发设备采用基准配置时的链路误码率（或符号差错率或比特差错率）小于某个门限条件下的最大信息传输速率确定强弱链路门限和
，当接收的信息速率在门限以上时为强链路，大于门限并小于时为一般链路，在门限以下时为弱链路，基准配置指由规定的链路误码率（或符号差错率或比特差错率）、调制方式、纠错编码方式等组成的系统物理层传输指标要求和技术配置，可以根据不同的系统和性能要求等进行确定。
定义2：根据收发设备采用基准配置时规定信息传输速率条件下的链路误码率（或符号差错率或比特差错率）确定强弱链路门限和，当接收信号的链路误码率（或符号差错率或比特差错率）在门限
以下时为强链路，大于门限
并小于时为一般链路，在门限以上时为弱链路；此时，基准配置指由规定的信息传输速率、调制方式、编码方式等组成的系统物理层传输指标要求和技术配置，可以根据不同的系统和性能要求等进行确定。
定义3：根据当前信道模型自身的参量进行区分，比如当前信道为Rician信道时，可以根据Rician因子K与设定的门限比较的结果区分强链路、一般链路和弱链路，而K的估计方法已有成果可供借鉴应用。
所述无线链路状态成因主要包括多径衰落、阴影遮蔽以及多径衰落加阴影遮蔽三种。一般情况下，无线链路状态成因主要用于在弱链路情形下判断弱链路形成的原因，从而采取针对性地技术改善弱链路的性能。此时无线链路状态成因可以从阴影量化因子的值做出判断，如果阴影量化因子的值在第一预设阴影量化因子门限值以下，判断当前无线链路状态主要是由多径衰落引起的，如果阴影量化因子的值第二预设阴影量化因子门限值
以上，判断当前无线链路状态主要是由阴影遮蔽引起的，如果阴影量化因子的值处于预设门限和之间，判断当前无线链路状态是由多径衰落加阴影遮蔽引起的。
信道模型确定单元，用于根据当前无线链路状态参数，以及无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系选定信道模型。
物理层传输技术选取单元，用于根据选定的信道模型、无线链路状态成因分析所获得的无线链路强弱状态、无线链路状态成因等物理层传输技术选取条件，以及信道模型与物理层传输技术之间的映射关系，或者信道模型、无线链路强弱状态、无线链路状态成因等物理层传输技术选取条件组合与物理层传输技术之间的映射关系，选取物理层传输技术。
本发明提供的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选方法中的所有技术特征，均可适用于本发明提供的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选装置，达到相同的技术效果，在此不再作重复陈述。
以上仅为通过优选实施例对本发明的主要原则和精神进行的陈述，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选方法，其特征是，包括下列步骤：
1）建立无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系，所述无线链路状态参数包括多径相对强度因子、阴影量化因子；
所述多径相对强度因子用于描述传输信号传输路径中最强径信号能量大小，为设定的测量时间内最强径相对能量数值大于设定门限值的时间比例，所述最强径相对能量数值为以下数据之一：
（1）接收到的信号最强路径的功率与其余各路径或所有路径的功率的算术或加权平均值之比，或接收到的信号最强路径的有效电平与其余各路径或所有路径的有效电平的算术或加权平均值之比；
（2）接收到的信号最强路径的功率与其余各路径或所有路径的总功率之比，或接收到的信号最强路径的有效电平与其余各路径或所有路径的有效电平的和之比；
（3）接收到的信号最强路径的功率与次强路径的功率之比，或接收到的信号最强路径的有效电平与次强路径的有效电平之比；
所述阴影量化因子用于描述信号在传播过程中经历的阴影遮蔽轻重程度，为在设定的测量时间内接收信号误码率或符号差错率或比特差错率高于预定门限值且接收信号总平均功率低于设定功率门限值的时间比例；
2）建立信道模型与物理层传输技术之间的映射关系；所述物理层传输技术包括调制、编码、功率控制、交织等通信传输技术之一种或多种的组合；
3）对无线链路状态进行测量分析，获取当前无线链路状态参数，所述无线链路状态参数还包括信号误码率、符号差错率、比特差错率、信息传输速率中的一种或几种；
５）根据当前无线链路状态参数，以及无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系选定信道模型；
6）根据步骤5)选定的信道模型，以及信道模型与物理层传输技术之间的映射关系，选取物理层传输技术。
2.根据权利要求1所述的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选方法，其特征是，所述步骤1)建立无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系的方法是：
设定一个以上的多径相对强度因子门限值，将多径相对强度因子按大小分为两种以上的类别；设定一个以上的阴影量化因子门限值，将阴影量化因子按大小分为两种以上的类别；按所述多径相对强度因子的两种以上的类别和阴影量化因子的两种以上的类别的组合，将信号传输的无线链路状态相应分成不同种类，每种无线链路状态分别设定一种对应的移动衰落信道模型。
3.根据权利要求1、2所述的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选方法，其特征是，在步骤3)与步骤5)之间，还包括步骤4) 根据当前无线链路状态参数，进行无线链路状态成因分析，确定当前信道模型下的无线链路强弱状态以及无线链路状态成因；
所述无线链路强弱状态是指无线链路的最大信息传输速率、或信号误码率、或符号差错率、或比特差错率与一个以上的设定门限值进行比较的两种以上的结果；
所述无线链路状态成因包括多径衰落、阴影遮蔽、多径衰落加阴影遮蔽三种；所述多径衰落是指阴影量化因子的值在第一预设阴影量化因子门限值以下，所述阴影遮蔽是指阴影量化因子的值在第二预设阴影量化因子门限值以上；所述多径衰落加阴影遮蔽是指阴影量化因子的值在第一预设阴影量化因子门限值和第二预设阴影量化因子门限值之间；
所述信道模型与物理层传输技术之间的映射关系，进一步包括信号传输的无线链路强弱状态、无线链路状态成因与物理层传输技术之间的映射关系；所述步骤6）中的物理层传输技术选取条件，进一步包括无线链路强弱状态、无线链路状态成因。
4.根据权利要求3所述的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选方法，其特征是，所述无线链路强弱状态是指以下定义之一：
定义1：在收发设备采用基准配置，链路误码率或符号差错率或比特差错率小于或等于某个门限条件下，最大信息传输速率与一个以上的传输速率门限值比较的结果，所述基准配置指包括规定的调制方式、编码方式等组成的系统物理层传输技术配置；
定义2：在收发设备采用基准配置条件下，链路误码率或符号差错率或比特差错率与一个以上的门限值比较的结果，所述基准配置指包括规定的信息传输速率、调制方式、编码方式等组成的系统物理层传输指标要求和技术配置。
5.根据权利要求2所述的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选方法，其特征是，所述多径相对强度因子门限值为一个，所述阴影量化因子门限值为2个，所述每种无线链路状态分别设定一种对应的移动衰落信道模型是指：
Ａ.当多径相对强度因子大于或等于多径相对强度因子门限值时:如果阴影量化因子大于上门限值时，对应的信道模型为Suzuki信道；如果阴影量化因子大于下门限且小于或等于上门限值时，对应的信道模型为Rician信道；如果阴影量化因子小于或等于下门限值时，对应的信道模型为Rician信道；
Ｂ. 当多径相对强度因子小于多径相对强度因子门限值时: 如果阴影量化因子大于上门限值时，对应的信道模型为Nakagami信道；如果阴影量化因子大于下门限且小于或等于上门限值时，对应的信道模型为Nakagami信道；如果阴影量化因子小于或等于下门限值时，对应的信道模型为Rayleigh信道。
6.根据权利要求5所述的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选方法，其特征是，所述的信道模型与物理层传输技术之间的映射关系是指：
Rician信道模型对应的调制方式为MPSK、编码方式为Turbo code；Rayleigh信道模型对应的调制方式为M-QAM、编码方式为2-D FTS code； Suzuki信道模型对应的调制方式为GMSK、编码方式为Walsh；Nakagami信道模型对应的调制方式为BPSk、编码方式为Turbo code。
7.根据权利要求5、6之一所述的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选方法，其特征是，所述的一个多径相对强度因子门限值为0.5。
8.根据权利要求5、6之一所述的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选方法，其特征是，所述的阴影量化因子上门限值为0.4，下门限值为0.2。
9.一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选装置，其特征是，包括信道模型映射单元、物理层传输技术映射单元、无线链路状态测量单元、信道模型确定单元、物理层传输技术选取单元；
所述信道模型映射单元，用于建立无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系，所述无线链路状态参数包括多径相对强度因子、阴影量化因子；
所述多径相对强度因子用于描述传输信号传输路径中最强径信号能量大小，为设定的测量时间内最强径相对能量数值大于设定门限值的时间比例，所述最强径相对能量数值为以下数据之一：
（1）接收到的信号最强路径的功率与其余各路径或所有路径的功率的算术或加权平均值之比，或接收到的信号最强路径的有效电平与其余各路径或所有路径的有效电平的算术或加权平均值之比；
（2）接收到的信号最强路径的功率与其余各路径或所有路径的总功率之比，或接收到的信号最强路径的有效电平与其余各路径或所有路径的有效电平的和之比；
（3）接收到的信号最强路径的功率与次强路径的功率之比，或接收到的信号最强路径的有效电平与次强路径的有效电平之比；
所述阴影量化因子用于描述信号在传播过程中经历的阴影遮蔽轻重程度，为在设定的测量时间内接收信号误码率或符号差错率或比特差错率高于预定门限值且接收信号总平均功率低于设定功率门限值的时间比例；
所述物理层传输技术映射单元，用于建立信道模型与物理层传输技术之间的映射关系；所述物理层传输技术包括调制、编码、功率控制、交织等通信传输技术之一种或多种的组合；
所述无线链路状态测量单元，用于获取当前无线链路状态参数，所述无线链路状态参数，还包括信号误码率、符号差错率、比特差错率、信息传输速率中的一种或几种；
所述信道模型确定单元，用于根据当前无线链路状态参数，以及无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系选定信道模型；
所述物理层传输技术选取单元，用于根据选定的信道模型，以及信道模型与物理层传输技术之间的映射关系，选取物理层传输技术。
10.根据权利要求9所述的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选装置，其特征是，所述建立无线链路状态参数与移动衰落信道模型之间的映射关系是指：
设定一个以上的多径相对强度因子门限值，将多径相对强度因子按大小分为两种以上的类别；设定一个以上的阴影量化因子门限值，将阴影量化因子按大小分为两种以上的类别；按所述多径相对强度因子的两种以上的类别和阴影量化因子的两种以上的类别的组合，将信号传输的无线链路状态相应分成不同种类，每种无线链路状态分别设定一种对应的移动衰落信道模型。
11.根据权利要求9、10所述的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选装置，其特征是，还包括无线链路状态成因分析单元，用于根据当前无线链路状态参数，进行无线链路状态成因分析，确定当前信道模型下的无线链路强弱状态以及无线链路状态成因；
所述无线链路强弱状态是指无线链路的最大信息传输速率、或信号误码率、或符号差错率、或比特差错率与一个以上的设定门限值进行比较的两种以上的结果；
所述无线链路状态成因包括多径衰落、阴影遮蔽、多径衰落加阴影遮蔽三种；所述多径衰落是指阴影量化因子的值在第一预设阴影量化因子门限值以下，所述阴影遮蔽是指阴影量化因子的值在第二预设阴影量化因子门限值以上；所述多径衰落加阴影遮蔽是指阴影量化因子的值在第一预设阴影量化因子门限值和第二预设阴影量化因子门限值之间；
所述信道模型与物理层传输技术之间的映射关系，进一步包括信号传输的无线链路强弱状态、无线链路状态成因与物理层传输技术之间的映射关系；所述物理层传输技术选取单元中的物理层传输技术选取条件，进一步包括无线链路强弱状态、无线链路状态成因。
12.根据权利要求11所述的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选装置，其特征是，所述无线链路强弱状态是指以下定义之一：
定义1：在收发设备采用基准配置，链路误码率或符号差错率或比特差错率小于某个门限条件下，最大信息传输速率与一个以上的传输速率门限值比较的结果，所述基准配置指包括规定的调制方式、编码方式等组成的系统物理层传输技术配置；
定义2：在收发设备采用基准配置条件下，链路误码率或符号差错率或比特差错率与一个以上的门限值比较的结果，所述基准配置指包括规定的信息传输速率、调制方式、编码方式等组成的系统物理层传输指标要求和技术配置。
13.根据权利要求10所述的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选装置，其特征是，所述多径相对强度因子门限值为一个，所述阴影量化因子门限值为2个，所述每种无线链路状态分别设定一种对应的移动衰落信道模型是指：
Ａ.当多径相对强度因子大于或等于多径相对强度因子门限值时:如果阴影量化因子大于上门限值时，对应的信道模型为Suzuki信道；如果阴影量化因子大于下门限且小于或等于上门限值时，对应的信道模型为Rician信道；如果阴影量化因子小于或等于下门限值时，对应的信道模型为Rician信道；
Ｂ. 当多径相对强度因子小于多径相对强度因子门限值时: 如果阴影量化因子大于上门限值时，对应的信道模型为Nakagami信道；如果阴影量化因子大于下门限且小于或等于上门限值时，对应的信道模型为Nakagami信道；如果阴影量化因子小于或等于下门限值时，对应的信道模型为Rayleigh信道。
14.根据权利要求13所述的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选装置，其特征是，所述的信道模型与物理层传输技术之间的映射关系是指：
Rician信道模型对应的调制方式为MPSK、编码方式为Turbo code；Rayleigh信道模型对应的调制方式为M-QAM、编码方式为2-D FTS code；Suzuki信道模型对应的调制方式为GMSK、编码方式为Walsh；Nakagami信道模型对应的调制方式为BPSk、编码方式为Turbo code。
15.根据权利要求13、14之一所述的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选装置，其特征是，所述的一个多径相对强度因子门限值为0.5。
16.根据权利要求13、14之一所述的一种无线移动通信系统收发设备传输技术优选装置，其特征是，所述的阴影量化因子上门限值为0.4，下门限值为0.2。
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