CN105471550A - 自适应信道调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了自适应信道调整方法，根据无线信道在时间、频率和空间上的变化,估算出信道的传输质量,然后自适应的调整传输参数:编码方式和调制方式,使得系统在信道条件较好时提供较高的传输效率,信道质量较差时提高传输单元的抗干扰能力,调整信道的编码方式和调制方式,保证信道的误码率在可接受的水平,保证其上传输信息的正确接收，该技术的优点是在保证传输信息的正确接收的前提下,根据目前信道的质量自适应的调整信道的编码方式和调制方式,提高系统的信道的利用率,提高系统容量。

Description

自适应信道调整方法
技术领域
本发明涉及无线通信中视频数据的传输，尤其涉及自适应信道调整方法。
背景技术
如图2所示，无线视频监控系统由2部分组成,发送机端和接收机端,与有线系统不同,发送机端和接收机端之间的传输通道不再由同轴电缆和光纤提供,变为依靠电磁荷可以在空气中进行传播的原理,使用天线进行传播,天线将发送机发送的信号传播到空气环境中,经过空气传播到接收机端的天线进行接收,接收端接收到天线的信号后进行处理,然后恢复出发送机端发送的视频和数据.
发送机端与接收机端之间的空气传播，由于距离、地貌、人工建筑、气候特征、电磁干扰、通信终端移动速度、频段等,它们都直接影响着无线系统的通信能力和质量。由于无线信道的复杂性，信道在传输的过程中时刻在变化，必将导致数据在无线信道传输时的误码和丢包，引起传输错误，少量的误码和丢包可能造成视频性能的急剧下降，而持续丢包会使视频质量不可接受，对用户有破坏性的感知影响。
衡量无线信道的主要指标主要有:误码率,信道容量,信噪比,带宽,传输速率等指标来表示,要保证信道两端的发送机和接收机之间的正常传输,信道的误码率必须保持在一定的水平之下,否则误码高将导致发送和接收机之间的通信中断,无法实现通信.无线信道的复杂性和时变性的特别,决定了在发送机端和接收机端内部需要做一些机制,可以实时的去了解信道的状态,根据信道的状态选择合适的传输方式进行传输,保证系统的误码率,保证通信的正常进行。
发明内容
针对上述技术缺陷，本发明提出自适应信道调整方法。
为了解决上述就是问题，本发明的技术方案如下：
自适应信道调整方法，所述接收机端中设置有信道估计模块，信道估计模块对信道目前的状态进行估计，从而根据目前的状态去预测下一个时间的状态的信道情况；
包括如下步骤：
发送机端发射数据，接收机端接收发送机端发射的数据，所述信道估计模块对信道目前的状态进行估计，从而根据目前的状态去预测下一个时间的状态的信道情况，然后将信息反馈至发送机端，发送机端再对其内部的调制和编码模块进行调整。
进一步的，接收机端接收发送机端发射的数据,所述信道估计模块对信道目前的状态进行估计，同时提取数据的调制和编码模式，进行解调制和解码，然后输出接收的数据；在无线视频系统中的数据为视频和规定的业务数据。
进一步的，当发送机端要占用通道向接收机端进行传输数据时,会先发RTS帧给接收机端,接收机端接收到后会发送CTS帧给到发送机端，然后发送机端再发送正式的数据；接收机端收到数据后发送ACK确认该接收机端已收到该数据包，接收机端接收到发送机的数据后,会对信道的传输质量，使用计算信道的信噪比的方法进行估计；通过上述会话机制的CTS帧将信道的质量反馈传输给发送机端，发送机端根据该结果调整要发送的数据的调制方式和编码码率。
进一步的，调整的调制和编码组合采用以下5种方式：1/2QPSK,3/4QPSK,1/216QAM,3/416QAM,3/464QAM。
进一步的，调整的调制和编码的判断依据包括如下步骤：
51)定义发送机端的数据中，包含导频序列，接收机端根据导频序列中的数据计算出当前接收信道的信噪比，第一次接收到的SNR为SNR(1)，第二次接收到的信道信噪比为SNR(2)，以此类推，一直到SNR(n)；所述n为数据分段的数量；
52)接收机端计算已接收的数据的信噪比的平均值：
53)第i个数据的信噪比为SNR(i)；接收机端将SNR(i)与SNRavg进行对比，如果|SNR(i)-SNRavg|＜3db，则要求发送机端的调制编码方式保持不变；而其他情况下均要进行调整发送机端的调制编码方式。
进一步的，当出现3次连续变化时才进行调整发送机端的调制编码方式。
进一步的，所述调整的调制和编码包括如下步骤：发送机端开始的时候采用的调制编码方式为码率为1/2的编码，调制方式为16QAM；
a.当SNR(i)-SNRavg＜3db时，发送机端的调制编码方式不变，仍然使用1/216QAM的方式传输；
b.当3db＜SNR(i)-SNRavg＜5db时，信噪比增加，提高码率，调整编码方式为3/416QAM；
c.当SNR(i)-SNRavg>5db时，信噪比持续增加，增加调制阶数，调整
调制方式为3/464QAM；
d.当-3db＜SNR(i)-SNRavg＜‐5db时，信噪比减小，降低调制阶数，调制方式要降阶为3/4QPSK；
e.当SNR(i)-SNRavg>‐5db时，信噪比继续减小，还需要继续降低码率为1/2QPSK。
本发明的有益效果在与:本发明的信道自适应调整方法是根据无线信道在时间、频率和空间上的变化,估算出信道的传输质量,然后自适应的调整传输参数:编码方式和调制方式,使得系统在信道条件较好时提供较高的传输效率,信道质量较差时提高传输单元的抗干扰能力,调整信道的编码方式和调制方式,保证信道的误码率在可接受的水平,保证其上传输信息的正确接收.该技术的优点是在保证传输信息的正确接收的前提下,根据目前信道的质量自适应的调整信道的编码方式和调制方式,提高系统的信道的利用率,提高系统容量。
附图说明
图1本发明的带有信道估计模块的无线系统基本组成；
图2传统的无线视频监控系统；
图3数据链路层反馈机制。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的说明。
无线信道根据前段接收机端所使用的调试和编码方式不同,所得到的信道所需的信噪比,以及误码率也各不相同,且不同的编码速率,对与误码率的影响也是不同的,信道的编码码率越大,纠错码可以被纠错的概率就越小,出错的可能性就越大；调制方式中,采用的调制阶数不同,所需的信噪比不同,且阶数越大,所需信噪比越大.根据上面的特点以及工作原理,设计了本发明的自适应信道调整系统。
如图1所示，本发明根据无线信道的特点,设计了本发明的无线系统地组成框图,在无线信道的接收机端中带有信道估计模块,信道估计模块可以估计出信道目前的状态,根据目前的状态去预测下一个时间的状态的信道情况,然后发送端再对内部的调制和编码模块进行调整,以实现发送机可以根据信道的质量情况进行调整的目的,最大的利用信道的容量,保证无线传输系统的正常工作。
接收机端接收到发送机端天线发送的数据后,对接收的数据进行信道的估计,同时提取数据的调制和编码模式,然后进行解调制和解码,然后输出接收的数据,在无线视频系统中的数据为视频和相关的业务数据。
如图3所示，接收机端进行信道估计后,在数据链路层使用带有RTS/CTS机制的CSMA/CA机制进行传输。当发送机端要占用通道向接收机进行传输数据时,会先发一个RTS帧给到接收机,接收机端接收到后会发送CTS帧给到发送机端，然后发送机端再发送正式的数据，接收机端收到数据后发送ACK确认接收机端已收到该数据包.接收机端接收到发送机端的数据后，会对信道的传输质量，使用计算信道的信噪比的方法进行估计，然后通过上述会话机制的CTS帧将信道的质量传输给发送机端，然后发送机端根据该结果调整要发送的数据的调制方式和编码码率。
本专利的编码和调制组合选用下面的5种:1/2QPSK,3/4QPSK,1/216QAM,3/416QAM,3/464QAM；
具体调整的判断依据方法如下:
1.定义发送机端的数据中，包含导频序列，接收机端根据导频序列中的数据计算出当前接收信道的信噪比，第一次接收到的SNR为SNR(1)；
2.第二次接收到的信道信噪比为SNR(2)，以此类推，一直到SNR(n)；n为数据分段的数量；
3.接收机计算已接收的数据的信噪比的平均值：
4.第i个数据的信噪比为SNR(i)；接收机将SNR(i)与SNRavg进行对比，如果|SNR(i)-SNRavg|＜3db，要求发送机的调制编码方式保持不变；其他情况下均要进行调整发送机的调制编码方式。
如果SNR(i)与SNRavg比较一次之后就进行调制编码方式的调整,这种调整的方法应该不准确,很可能只是一次突发的信道变化；本专利使用的判断方式为，当出现3次连续变化时才进行编码调制方式的调整。
调整步骤为:
定义发送机端开始的时候采用的调制编码方式为码率为1/2的编码，调制方式为16QAM；
a、当SNR(i)-SNRavg＜3db时，发送机的调制编码方式不变，仍然使用1/216QAM的方式传输；
b、当3db＜SNR(i)-SNRavg＜5db时，信噪比增加，可以提高码率，调整编码方式为3/416QAM；
c、当SNR(i)-SNRavg>5db时，信噪比持续增加，可以增加调制阶数，调整调制方式为3/464QAM；
d、当-3db＜SNR(i)-SNRavg＜-5db时，信噪比减小，可以降低调制阶数，调制方式要降阶为3/4QPSK；
e、当SNR(i)-SNRavg>-5db时，信噪比继续减小，这时还需要继续降低码率为1/2QPSK。
通过上述的自适应的调制算法，可以实现系统的带宽不变的无线监控系统中，为了保证系统的平均误码率基本不变和稳定的情况下，最大限度地利用传输信道，提高信道的利用率，优化信道的传输能力。
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，在不脱离本发明构思的前提下，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保护范围内。

Claims (7)

1.自适应信道调整方法，其特征在于，所述接收机端中设置有信道估计模块，信道估计模块对信道目前的状态进行估计，从而根据目前的状态去预测下一个时间的状态的信道情况；
包括如下步骤：
发送机端发射数据，接收机端接收发送机端发射的数据，所述信道估计模块对信道目前的状态进行估计，从而根据目前的状态去预测下一个时间的状态的信道情况，然后将信息反馈至发送机端，发送机端再对其内部的调制和编码模块进行调整。
2.根据权利要求1所述的自适应信道调整方法，其特征在于，接收机端接收发送机端发射的数据,所述信道估计模块对信道目前的状态进行估计，同时提取数据的调制和编码模式，进行解调制和解码，然后输出接收的数据；
在无线视频系统中的数据为视频和规定的业务数据。
3.根据权利要求2所述的自适应信道调整方法，其特征在于，当发送机端要占用通道向接收机端进行传输数据时,会先发RTS帧给接收机端,接收机端接收到后会发送CTS帧给到发送机端，然后发送机端再发送正式的数据；接收机端收到数据后发送ACK确认该接收机端已收到该数据包，接收机端接收到发送机的数据后,会对信道的传输质量，使用计算信道的信噪比的方法进行估计；通过上述会话机制的CTS帧将信道的质量反馈传输给发送机端，发送机端根据该结果调整要发送的数据的调制方式和编码码率。
4.根据权利要求3所述的自适应信道调整方法，其特征在于，调整的调制和编码组合采用以下5种方式：1/2QPSK,3/4QPSK,1/216QAM,3/416QAM,3/464QAM。
5.根据权利要求4所述的自适应信道调整方法，其特征在于，调整的调制和编码的判断依据包括如下步骤：
51)定义发送机端的数据中，包含导频序列，接收机端根据导频序列中的数据计算出当前接收信道的信噪比，第一次接收到的SNR为SNR(1)，第二次接收到的信道信噪比为SNR(2)，以此类推，一直到SNR(n)；所述n为数据分段的数量；
52)接收机端计算已接收的数据的信噪比的平均值：
53)第i个数据的信噪比为SNR(i)；接收机端将SNR(i)与SNRavg进行对比，如果|SNR(i)-SNRavg|＜3db，则要求发送机端的调制编码方式保持不变；而其他情况下均要进行调整发送机端的调制编码方式。
6.根据权利要求5所述的自适应信道调整方法，其特征在于，当出现3次连续变化时才进行调整发送机端的调制编码方式。
7.根据权利要求5所述的自适应信道调整方法，其特征在于，所述调整的调制和编码包括如下步骤：发送机端开始的时候采用的调制编码方式为码率为1/2的编码，调制方式为16QAM；
a.当SNR(i)-SNRavg＜3db时，发送机端的调制编码方式不变，仍然使用1/216QAM的方式传输；
b.当3db＜SNR(i)-SNRavg＜5db时，信噪比增加，提高码率，调整编码方式为3/416QAM；
c.当SNR(i)-SNRavg>5db时，信噪比持续增加，增加调制阶数，调整调制方式为3/464QAM；
d.当-3db＜SNR(i)-SNRavg＜‐5db时，信噪比减小，降低调制阶数，调制方式要降阶为3/4QPSK；
e.当SNR(i)-SNRavg>‐5db时，信噪比继续减小，还需要继续降低码率为1/2QPSK。
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