CN111566964B - 选择传输模式的方法、通信实体、电信系统和信息介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于选择通信信号的传输模式的方法，该传输模式旨在用于包括各种传输模式(MODEⁱ)的第一电信实体，该通信信号旨在用于第二电信实体，每种模式(MODEⁱ)确定以比特/秒为单位的物理比特率(Dⁱ)。该方法包括：针对给定传输模式(MODEⁱ)，确定(2)由第二度量(v1)校正的第一度量(αⁱ)的值，该第一度量(αⁱ)测量给定距离d上的由用于发射该通信信号的介质引入的相对降级，该相对降级是由相对于高斯信道的与链路级的多径效应(MCM)相关联的相对降级引起的，并且是由相对于自由空间中的衰减模型的与传输介质的衰减效应(MCBE)相关联的相对降级引起的，该第二度量(vⁱ)确定此相同传输模式的平均比特率(Dⁱmoy)与该物理比特率(Dⁱ)之间的比率；针对各种传输模式(MODEⁱ＝1,…N)比较该校正的第一度量(αⁱ)的值以针对给定距离d选择至少一种传输模式({MODEⁱ,...})的步骤(3)。

Description

选择传输模式的方法、通信实体、电信系统和信息介质

技术领域

本发明涉及电信领域。在这个领域，本发明更具体地涉及其有用比特率可以变化的所谓数字通信。有用比特率表示与通过至少一个传输接口的PHY层传输的信息比特相关联的比特率。这些数字通信尤其包括无线通信；这些数字通信还包括例如有线通信。用于通信的传输介质通常被称为传输信道或传播信道，传输信道或传播信道最初指的是空中信道，并且可扩展为指任何信道。

作为示例，这些有线系统可以具有PLT(电力线传输)类型的传输接口，该传输接口具有使用电网的有线传输信道，或者具有光学传输接口，该光学传输接口具有可以同样是有线的(光纤的)或者例如在二极管的输出端处是空中的传输信道。当无线系统是具有位于无线电频带内的信号的空中传输的(例如，GSM、UMTS、802.11x、802.16e类型的)电信系统时，这些无线系统具有所谓的RF传输接口。

背景技术

电信系统通常根据架构来构建，该架构遵循根据OSI通信模型(由ISO(国际标准化组织)标准化)的分层组织。

OSI通信模型通过七个堆叠的协议层来定义数据传输服务的管理：物理层(第1层)、数据链路层(第2层)、网络层(第3层)、传输层(第4层)、会话层(第5层)、表示层(第6层)和应用层(第7层)。

前三层1、2和3称为低层，与连接的实施和数据的传输相关。接下来的四层称为高层，负责数据的处理。因此，此组织允许电信系统实施与所处理的数据相关联的服务。

数据链路协议响应于源自网络层的服务请求并通过向物理层发送服务请求来执行其功能。

由传输信道分隔开的两个通信实体之间的信令交换在数据链路层通过称为MAC(媒体访问控制)帧的帧结构来控制。参考图1，在通过传输信道传输之前，物理层PHY将MAC帧封装在称为物理帧PPDU(PHY协议数据单元)的帧结构中。这种物理帧包括报头PHY·HDR、数据字段PSDU(PHY服务数据单元)、尾部字段TAIL和填充字段PAD。数据字段PSDU是所谓的MAC帧MPDU(MAC协议数据单元)。MPDU帧包括报头MAC HDR、数据字段MSDU(MAC服务数据单元)和帧校验字段FCS(帧校验序列)。

这些电信系统面向PHY/MAC传输机制的灵活性，以便在发射机-接收机距离d上以由最佳的目标TEB(误比特率)(TEBc)保证的PHY层级别服务质量QoS(服务质量)传送给定比特率。这些灵活的系统包括一个或多个传输接口。

传输接口包括物理层PHY，该物理层包含一种或多种传输模式和用于实施这些传输模式的特定传输协议(MAC)。

在下文的文档中，传输模式表示与纠错编码(利用CBS信号的二进制编码)与数字调制方案(即被称为MCS(调制与编码方案，通常为16-QAM 1/3、64-QAM3/4等)的方案)和传输频带大小Bw相关联并且与传输载波频率(光、RF等，可能是零值)相关联的传输技术(OFDM、MIMO技术(映射空间、空分复用等)、扩展等)，使得能够在专用于信号的传输的频谱带(基带、无线电带、红外带、光带)中生成信号，从而传送比特率。

比特率的概念很宽泛并且需要指定上下文。

物理比特率D(PHY数据速率)和平均比特率D_moy(吞吐量)是有区别的。

物理比特率D是给定传输模式的最大比特率。影响物理比特率D的参数有：调制与编码方案、带宽、空间流的数量、载波频率。此比特率是在包含在PSDU(物理服务数据单元)单元中的数据字段(通常表示为数据有效载荷或帧有效载荷)上计算的，并且不考虑在MAC层级别的帧格式。

平均比特率D_noy是给定传输模式在特定时间段内传送的信息量。对平均比特率D_moy的计算是在物理层级别(PPDU帧)进行的，并考虑了几个因素，包括信道条件、所采用的协议类型(TCP/UDP)、与数据重传时的确认和非确认机制相关联的数据的非传输时间(停止并等待[SAW]、选择性重传[SR](塔南鲍姆(Tanenbaum)，安德鲁·塞(Andrew S.)，《计算机网络》，第4版，ISBN 0-13-066102-3)、与Chase(蔡斯)合并和增量冗余类型的HARQ(混合自动重传请求)机制相关联的分组的重传(A.M.西普里亚诺(A.M.Cipriano)，P.加尼厄(P.Gagneur)，G.菲菲尔(G.Vivier)和S.塞兹吉内尔(S.Sezginer)，“3G之后的ARQ和HARQ概述”，2010，PIMRC研讨会)等。

因此，为了在距离d上以QoS传送特定比特率，可以从所谓的“灵活”电信系统的同一个通信实体的几种传输模式中选择一种传输模式。因此，该选择涉及最合适的传输模式，以保证距离d上的比特率和QoS。

专利申请WO 2011083238披露了一种方法，该方法用于从同一个电信设备的几种传输模式中选择一种模式，以在距离d上以QoS传送目标物理比特率D，同时使辐射功率最小化。该方法确定度量α，该度量测量给定环境下通信信号传输介质引入的距离d上的相对降级(相对于传输介质的参考模型)。该降级是多径效应和/或传输介质的衰减效应的结果。所选择的模式是该度量最小的模式。使用参考度量α(其值不直接取决于与给定传输模式相关联的传输接口的技术)使得能够相互比较针对度量α获得的值，因为此度量具有不同传输模式共有的变化范围，特别是与第二实体接收的功率无关。

因此，这种方法是特别有利的，因为其使得能够选择传输模式，而与由相关联接口实施的技术无关。特别有利的是，度量α的表达式消除了通信信号的特定分量，并且允许共同的变化范围，而不管接收功率电平如何，该特定分量对应于与特别是RF(射频，即信号在所谓的射频频带中传输)、光学或有线类型的传输相关联的载波频率。

通信实体同样可以是移动或固定终端或接入网络的(任何类型的)接入点。

发明内容

本发明提出了一种技术，该技术使得能够通过考虑所传输帧的丢失和(HARQ类型的)重复请求机制(取决于模式和通信信号的传播条件在超出特定距离阈值时出现)来改善对适合于保证包括不同传输模式的通信实体在距离d上的最佳比特率和服务质量QoS的传输模式的选择。

因此，本发明的主题是一种用于选择通信信号的传输模式的方法，该传输模式旨在用于包括不同传输模式的第一电信实体，该通信信号旨在用于第二电信实体，每种模式确定以比特/秒为单位的物理比特率。该方法包括：

-针对给定传输模式，确定由第二度量校正的第一度量的值，该第一度量测量给定距离d上的由通信信号传输介质引入的相对降级，该相对降级是相对于高斯信道的与链路级的多径效应相关联的相对降级的结果以及相对于自由空间中的衰减模型的与传输介质的衰减效应相关联的相对降级的结果，该第二度量确定此相同传输模式的平均比特率与该物理比特率之间的比率，

-针对不同的传输模式比较该校正的第一度量的值以针对给定距离d选择至少一种传输模式的步骤。

本发明的主题还在于一种通信实体，该通信实体包括确保以比特/秒为单位的物理比特率的至少两种不同的传输模式。

因此，根据本发明的通信实体包括：用于确定给定传输模式的第一度量α的值的计算机，该第一度量测量给定距离d上的由通信信号传输介质引入的相对降级，该相对降级是相对于高斯信道的与链路级的多径效应相关联的相对降级的结果以及相对于自由空间中的衰减模型的与传输介质的衰减效应相关联的相对降级的结果，

-用于至少超过距离阈值来确定由第二度量校正的该第一度量的值的计算机，该第二度量确定相同给定传输模式的平均比特率与该物理比特率之间的比率，

-用于比较不同模式的该第一度量α的值或该第一度量α被校正后的α’的值以在这些模式中选择至少一种传输模式的模块。

第二度量v是对于同一传输模式在距离d上的物理比特率与平均比特率之间的相对比特率损失的标准化测量。

在用此第二度量v(其为平均比特率的函数并且因此为在PPDU帧级实际可用的比特率的函数)校正度量α时，根据本发明的通信方法和实体考虑了由帧丢失以及HARQ(蔡斯合并、增量冗余)类型的重复机制的实施所引入的比特率的变化，同时保证包括不同传输模式的通信实体在距离d上的最佳比特率和服务质量QoS。已知超过距离阈值(其与显著的帧丢失和重复机制的引入相对应)，平均比特率开始偏离目标物理比特率，低于此阈值，度量α经历很少校正或不经历校正并且该方法保留了基本上基于此度量α的选择方法的优点。

更具体地，度量α的使用使得能够通过比较针对分别与不同的通信信号传输载波频率相关联并且因此隐含地与不同的通信接口(例如，无线电、光学或PLT(电力线传输)类型的)相关联的传输模式中的每一个所计算的该度量的不同值来比较这些模式。该选择涉及该度量的值满足阈值标准的传输模式。

根据本发明的一个实施例，通过具有确定的系数a，b和c的形式D_moy＝ad²+bd+c的多项式关系来估计该平均比特率D_moy。例如，这些系数在模拟期间通过线性回归来确定。

根据本发明的一个实施例，仅保留该度量的值满足针对给定距离d的阈值的那些传输模式，该给定距离通常与第一电信实体与第二电信实体之间的距离相对应。此阈值(超过该阈值，模式被拒绝)是动态的并且取决于通信实体中可用的模式。

根据本发明的一个实施例，该第一度量α是与该多径效应MCM(多径信道余量)相关联的相对降级和与传输介质的衰减效应MCBE(窄带信道余量)相关联的相对降级的加权和的结果。典型地，在给定两个实体通信的环境，这些效应中只有一个(多径或传输介质的衰减)是可感知的情况下，加权使得能够通过选择加权值来限制无意义的计算。

根据本发明的一个实施例，通过取该传输模式的多径灵敏度阈值与该传输模式的灵敏度阈值之间的差来确定多径效应MCM，该灵敏度阈值与以目标误比特率TEB确保比特率D所需的最小功率相对应，该目标误比特率表示高斯传输介质上的服务质量QoS。根据此模式，对多径效应的测量是简单的，因为该测量是通过减去两个值而得到的，这两个值通常以与实体相关联的技术文档中的曲线的形式或者以针对无线电设备中可用的每种传输模式预先建立的质量表的形式来获得。

根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括，针对该所选择的传输模式：

-确定第三度量β的值的步骤，该第三度量测量在距离d上可用的过剩功率，即接收时可用的功率与针对所考虑的传输模式MT给出的辐射功率(PIRE)、传播条件、接收时天线增益和QoS所需的最小功率之间的差，

-选择该第三度量β越过给定阈值的传输模式。

根据此实施例，该方法确定第三度量β，该度量考虑了可用功率与根据α’的值选择的传输模式所需的功率之间的过剩功率。此实施例是特别有利的，因为其使得能够检查所选择的模式是以超过第二实体(接收实体)的多径灵敏度阈值的足够功率发射的，并且功率余量根据传播条件进行调整。没有一个模式提供足够的功率来超过阈值的情况反映了第二实体(接收实体)在第一实体的覆盖范围之外并且需要更大的辐射功率的事实。在选择传输模式之后，该方法可以根据由第三度量β测量的过剩功率来调整辐射功率。因此，在这种情况下，该方法进一步包括针对在发射机处选择的传输模式对辐射功率(PIRE)进行校正，以便限制过剩功率并减小度量β的值。

根据本发明的一个实施例，第三度量β由第二度量校正。

根据本发明的一个实施例，该方法在于针对不同的距离d_j重复根据本发明的选择方法。此实施例使得能够覆盖几个距离。

根据本发明的一个实施例，根据以下关系计算该第三度量β：β＝Gr+PIRE-α-S-PL_FS(d)，其中，PIRE(等效辐射各向同性功率)是在发射实体的发射天线的输出端处辐射的功率，Gr是接收时天线的增益，S是以高斯信道的给定QoS确保该比特率D所需的最小功率，PL_FS(d)是自由空间中传播的衰减。

根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括传输专用前导帧的步骤，该专用前导帧包括专用于针对至少两种不同传输模式对第一度量α和/或第二度量β进行估计的序列。此实施例使得能够针对作为选择候选者的不同传输模式准同时地简单地获得与多径效应相关联的降级的测量。

根据本发明的一个实施例，该方法进一步包括基于对由两个实体之间的通信信号传输的数据(PSDU字段)进行的对第一度量α和第三度量β的估计来更新第一度量α和第三度量β的值。此实施例允许准实时地更新这些度量的值，因为此更新是基于数据帧的数据字段来执行的。这种更新特别有利地使得能够根据环境的变化来调整对传输模式的选择。当电信实体中的一个正在移动时，这种变化会发生。因此，此实施例是有利的，因为其确保了选择方法的动态操作。

根据本发明的一个实施例，传输模式与传输接口I_j相关联，该方法进一步包括一旦更新的第一度量α的值离开给定间隔α_min<αj<α_max并且基于更新的第三度量β选择的模式与不同于与先前选择的模式相关联的传输接口的传输接口相关联，就触发专用前导帧的传输，该专用前导帧包括专用于对系统的至少两个传输接口的传输介质的估计的序列。根据环境的变化，度量α的值可以显著变化，并且例如在模拟结束时越过设置的阈值。对这些越过和接口变化的检测触发专用前导帧，这使得能够针对不同模式执行对该度量的测量并且有可能选择另一种传输模式。因此，此实施例是有利的，因为其确保了选择方法的动态操作并且确保了对传输模式的选择适应环境的变化，而无需任何操作者的干预。

根据本发明的一个实施例，该通信实体包括几个传输接口，这些传输模式与这些传输接口之一相关联，使得这些传输接口属于包括以下各项的列表：

-PLT(CPL)类型的接口，

-RF无线电类型的接口，

-光学类型的接口。

前述各种实施例可以与这些实施例中的一个或多个结合或不结合，以定义另一个实施例。

本发明的另一个主题是一种具有多种传输模式的电信系统，该电信系统适合于实施根据本发明的方法。

因此，根据本发明的电信系统包括根据本发明的通信实体。

根据优选实施方式，根据本发明的选择方法的步骤由包含在电子电路(比如芯片)中的程序的指令来确定，该电子电路本身可以设置在接入点、基站或终端等电子设备中。根据本发明，当此程序(或其模块)被加载到计算构件(比如处理器或其操作随后由程序的执行控制的等价物)中时，该选择方法同样可以被实施。

因此，本发明也适用于适合于实施本发明的计算机程序(或其不同模块)，特别是信息介质上或信息介质中的计算机程序。此程序可以使用任何编程语言并且采用源代码、目标代码或源代码与目标代码之间的中间代码的形式，比如是部分编译形式，或是实施根据本发明的方法所需的任何其他形式。

该信息介质可以是能够存储程序的任何实体或设备。例如，该介质可以包括ROM(例如，CD ROM或微电子电路ROM)等存储装置、或甚至磁性存储装置(例如，USB密钥或硬盘)。

替代性地，该信息介质可以是结合了该程序的集成电路，该电路被适配成执行或用于执行有关方法。

此外，该程序可以转换为可经由电缆或光缆、通过无线电或通过其他手段路由的可传输形式，比如电信号或光信号。根据本发明的程序可以具体通过互联网类型的网络进行下载。

附图说明

本发明的其他特征和优点将从以下根据附图给出的特定示例的描述中变得显而易见，附图以非限制性示例的方式给出。

图1是第一级别的物理层的PPDU帧和第二级别的MAC(媒体访问控制)层的相应MPDU帧的结构的示意性表示，参考OSI模型。当在MAC级别在协议中实施ARQ机制以重传数据时，FCS字段包含称为循环冗余校验的位。

图2是根据本发明的选择方法的特定实施例的流程图。

图3是根据本发明的通信实体的简化结构图。

图4表示从针对通信实体的不同传输模式的模拟获得的作为距离的函数的平均比特率的曲线。

图5表示对于15至50m距离范围，针对与图3的曲线相对应的平均比特率值获得的校正的度量α′的值。

具体实施方式

根据本发明的选择方法利用由度量v校正的度量α来比较用在不同传输模式下获得的性能，同时考虑比特率变化，每种模式根据定义与不同模式之间可以相同和/或不同的传输接口相关联。

度量α测量给定环境中给定电信实体的传输信道引入的相对降级(相对于传输介质的参考模型)，一方面考虑多径效应，并且另一方面考虑传播信道的衰减(PL(d))。

距离d的度量α通常是与多径效应相关联的MCM降级和与传输介质的衰减效应相关联的MCBE(窄带信道余量)降级的加权和的结果，单位为dB：

α＝η₁MCM+η₂MCBE (9)

加权系数η₁、η₂具有默认值一。

相对于在所谓的理想信道上的传输，传播信道的多径效应影响物理层级别的性能(无线电性能)。对于给定的传输模式，多径效应由限制链路的可靠性的相对降级反映。通过给定传输模式的多径灵敏度阈值S_M与相同比特率下此相同模式的灵敏度阈值S的差(单位为dB)来获得对此降级的测量。此测量用缩写MCM表示，MCM意指“多径信道余量”。此MCM参数使得能够在链路级比较不同传输模式的性能。

用于传播场景的传输模式的多径灵敏度阈值S_M是当传播信道具有多条路径时以目标误比特率TEB(QoS)确保目标物理传输比特率D(单位为比特/秒)所需的最小功率。多径灵敏度阈值S_M取决于：

-传输模式达到目标物理比特率D和与QoS相关联的目标误比特率TEB(目标误比特率通常为10^-5)所需的信噪比，

-热噪声P_b。

以dBm表示的热噪声P_b描述了通信实体的RF(射频)级的组件的缺陷。作为传输带宽、接收机的噪声温度T、和频谱效率的函数，此热噪声P_b表现出从所考虑的一种传输模式到另一种传输模式的非常不同的变化。热噪声P_b通常表示为等于-114dBm(与设定在290K的参考噪声温度T₀和1MHz的传输频带相对应)的参考值的函数。热噪声贡献由下式给出：

P_b＝10Log(kTB_w)+L₀＝10Log(kT₀)+10Log(T/T₀)+10Log(B_w)+L₀

P_b＝-114dBm+10log₁₀(B_wMHz)+NF+L₀(dBm) (1)

P_b＝-114dBm+10log₁₀(D)-10log₁₀(Eff)+NF+L₀(dBm)

Eff＝D/B_wMHz)

其中，T是通信实体的噪声温度，NF是噪声因子(10log₁₀(T/T₀))，B_w是传输模式的有效带宽，L₀是电缆损耗，k是玻尔兹曼(Boltzmann)常数，并且Rff是传输模式的频谱效率。灵敏度阈值S不取决于发射功率或天线增益。

多径灵敏度阈值S_M取决于传输模式、所期望的质量(目标误比特率)、热噪声贡献、从与传播场景相关联的多径环境中的链路级模拟推导出的信噪比；其可以表示如下：

S_M＝SNR+P_b

S_M＝SNR+kTB_w+L₀＝SNR+10Log(kT)+10Log(B_w)+L₀

S_M＝SNR+10Log(kT₀)+10 Log(T/T₀)+10 Log(B_w)+L₀ (2)

考虑的上述等式，多径灵敏度阈值S_M可以表示为比特率D的函数：

传输模式的灵敏度阈值S与以目标误比特率(TEBc)确保在数据字段上计算的物理比特率D所需的最小功率相对应，该目标误比特率表示高斯信道(受噪声贡献AWGN(加性高斯白噪声)影响的理想信道)(也就是说没有多径(通常是狄拉克(Dirac)函数))上的QoS。使用下列符号，S的表达式与S_M的表达式相同：

和/>

多径信道余量MCM是可以根据以下表达式从几个变量(SNR、Ebu/N₀或最小所需功率)中推导出来的无量纲数据：

MCM＝S_M-S

其中，(Ebu/N₀)_c是每个有用比特的平均能量除以目标误比特率TEBc所需的噪声频谱密度，SNR_c是相应的信噪比，并且S_M是对于此相同TEBc所需的最小接收功率。

对于给定的传输模式，该MCM参数与在多径环境中实现与高斯情况相同的误比特率所必需的额外功率(或信噪比ΔSNR的变化(单位为dB)，或每有用比特的能量除以噪声频谱密度ΔEbu/N₀的变化(单位为dB))相对应。

对于一个相同的误比特率和一个相同的模式，多径信道余量MCM是分别在高斯信道与多径信道之间获得的SNR差。

依次考虑理想的没有阻挡的点对点传输和在包括阻挡链路并由于传播信道而增加衰减的障碍物的环境中的传输，多径环境中和部分阻挡或被阻挡的链路中的传播信道的衰减效应引入额外的衰减，并导致传输接口的无线电覆盖(范围)的减小。由PL(d)类型的方程建模的传播信道引起的衰减是表示从实验测量中推导出的物理环境的物理变量。传播信道引起的相对衰减效应仅取决于环境和部署场景(距离、天线等)，并且除了在衰减计算中传输载波频率的影响之外，不取决于电信实体。在距离d上，用功率Pt发射的信号用功率Pr接收，Pr<Pt。Pt与Pr之间的比率表示天线增益等于零时的传播衰减(为了提供给定环境的衰减模型，不考虑天线(天线增益GT和Gr)的影响)。

最简单的衰减模型是从本领域技术人员已知的弗里斯(Friis)传输方程推导出的自由空间中的模型。该模型与当没有障碍物阻挡链路时的衰减相对应。衰减的距离相依性以(d/d₀)²变化，其中，d是两个测量点之间的距离，并且d₀是通常设置为1m的参考距离。弗里斯传输方程的公式如下：

PL_FS(d,fc)_dB＝-27,55+20log(fc_MHz)+20log(d_m/d₀＝1m) (5)

其中，d_m是用m表示的距离，并且fc_MHz是用MHz表示的载波频率。

当链路被阻挡或轻微阻挡时，修改传输方程，并且作为距离的函数的衰减与(d/d₀)ⁿ成正比，其中n>2。修改后的公式具有以下形式：

PL_FS(d,fc)_dB＝PL_FS(d₀,fc)_dB+10×n×log₁₀(d/d₀)+σ (6)

PL_FS(d₀,fc)_dB＝PL_FS(d₀,fc₀)_dB+20×Log(fc/fc₀) (7)

其中，fc₀是参考频率，并且σ是与传播模型相关联的标准偏差。

MCBE(窄带信道余量)参数与两种配置之间的额外衰减相对应：障碍空间和自由空间；其使得能够量化传输介质对传输接口选择的影响。对于相同的距离和相同的模式，窄带信道余量MCBE是分别在自由空间与障碍空间之间获得的衰减差。

此MCBE偏差不再明确地取决于频率RF并且因此使得能够只考虑介质的相对降级，而与频率和发射功率的明确衰减无关(针对发射机与接收机之间的给定距离d对MCBE进行计算)。该MCBE参数以下列形式表示：

针对有与之相关联的衰减模型的给定环境计算MCBE参数。

针对目标QoS(通常是目标误比A特率TEBc(例如，TEBc＝10^-5))确定MCM参数。

度量α对于给定环境给出了通信信号的传输介质相对于传输介质的参考模型所引入的相对降级的良好测量，因为MCM与多径信道相对于参考高斯信道实现相同的误比特率所需的额外功率相对应，并且MCBE与针对障碍空间中的衰减模型所获得的额外衰减(相对于针对自由空间中的参考衰减模型所获得的衰减)相对应。

对于每种环境，衰减模型是本领域技术人员已知的。

度量ν是以dB表示的标准化的子度量，无量纲，其反映给定距离d的平均比特率D_moy与物理比特率D之间的比率：

该度量校正了相同传输模式的平均比特率D_moy与物理比特率D之间的比率的度量α的表达式：α’＝α-v。

当没有重传或任何分组丢失时，度量v的值接近于零，这不会显著改变度量α。然后，只要距离d小于距离阈值d₀，就简单地基于度量α进行选择，超过该距离阈值，度量v变得有意义。超过距离阈值d₀，比特率会降级，这增加α’的值。因此，将度量v考虑在内可以致使先前针对小于阈值d₀的距离选择的传输模式被排除，并致使选择决策被修改。模式降级的距离阈值d₀取决于此模式和引起质量(BER)降级的传播条件，并且如果合适，还取决于接收功率电平RSSI(接收信号强度指示符)的降低。

图2是根据本发明的选择方法的特定实施例的流程图。

对于所考虑的距离d和来自不同模式MODEⁱ i＝1,…N中的所考虑的每种模式，方法1包括确定2由第二度量vⁱ校正的第一度量αⁱ的值：α’ⁱ＝αⁱ-vⁱ,vⁱ确定此相同传输模式的平均比特率与物理比特率Dⁱ之间的比率。

对于所考虑的距离d，方法1进一步包括比较3针对所考虑的不同传输模式MODEⁱ i＝1,…N获得的校正的第一度量α’ⁱ的值，以选择至少一种传输模式{MODE^j,…}，j∈[1,…,N]。

根据比较步骤3的一个实施例，选择方法1根据校正的第一度量的增加值α’^q≤α’^p…或减少值α’^q≥α’^p…(p和q∈[1，...，N])来执行调度，以选择至少一种传输模式。该方法可以选择校正的第一度量的值为最小(变化范围为10％)的模式{MODE^j,…}。

对于针对距离d考虑的每个新值，重复确定步骤2和比较步骤3。

对于每种传输模式MODEⁱ，都有距离阈值，超过该阈值，用此模式获得的平均比特率/>将偏离用此相同模式获得的物理比特率Dⁱ。

当所考虑的距离d小于每种传输模式MODEⁱ的阈值时，选择方法可以确定与不同传输模式MODE¹，MODE²…，MODE^N一样多的校正的度量α’ⁱ的值。

当所考虑的距离d大于传输模式MODEⁱ的阈值时，可以在比较步骤中基于校正的第一度量α’ⁱ在所考虑的模式之间的相对值来丢弃此模式。至少，当模式获得的平均比特率接近零时，该模式被丢弃。

根据一个实施例，对于所选择的传输模式或不同的所选择的传输模式{MODE^j,…}，选择方法1针对所选择的传输模式确定4由第二度量v^j校正的第三度量β^j的值：β′^j＝β^j+ν^j。

第三度量β测量在距离d上可用的过剩功率，也就是说可用功率与所需最小功率之间的差：β＝Pa(d)-S_M。确保给定传输模式的传输比特率D所需的最小功率S_M与多径灵敏度阈值相对应。可用功率Pa(d)取决于所考虑的环境、发射天线的输出端处的辐射功率PIRE以及接收时天线增益。

第三度量β的值随着给定传输频带中的噪声贡献而显著变化，当其增加时，该频带需要更强的传输功率。可用功率Pa(d)应该至少等于根据基于第一度量α选择的传输模式建立通信所需的最小功率S_M。

对于多径传播模型，Pa(d)由下式给出：

Pa(d)＝PIRE-PL_MFS(d)+Gr 单位为dBm (10)

其中，Gr是接收天线的增益，PIRE是发射实体的发射天线的输出端处的辐射功率，该辐射功率由以下表达式给出：

PIRE＝Pt+Gt 单位为dBm (11)

其中，Pt是发射天线输入的功率，Gt是发射天线的增益。

此外：α＝MCM+MCBE＝(S_M-S)+(PL_MFS(d)-PL_FS(d))，

即：-PL_MFS(d)-S_M＝-PL_FS(d)-α-S，

其中，S是确保高斯信道(受AWGN噪声贡献影响的理想信道)的物理比特率D所需的最小功率。

因此，β＝Pa(d)-S_M＝PIRE-PL_MFS(d)-S_M+Gr

第三度量β可以根据以下关系来表示：

β＝PIRE-PL_FS(d)-α-S+Gr (12)

假设平均比特率可以作为距离的函数而变化，则第三度量β由第二度量的值来校正：β′＝Pa(d)-S_M+v

因此，此校正的第三度量β′可以根据以下关系来表示：

β′＝PIRE-PL_FS(d)+Gr-α-S+v

β′＝PIRE-PL_Fs(d)+Gr-(α-v)-S

β′＝PIRE-PL_FS(d)+Gr-α′-S

因此，可用功率Pa(d)必须至少等于所需的最小功率S_M，在该最小功率上加上了由于比特率降低引起的功率损耗，该损耗被第二度量考虑在内，以根据基于校正的第一度量α′选择的传输模式建立通信：

Pa(d)>S_M-v即：β′>0。

校正的第一度量α’确保实现特定质量，即目标QoS，通常是目标误比特率TEBc＝10^-5，以在距离d上传送比特率，并且校正的第二度量β′使得能够检查所选择的模式在距离d上可用的功率确实足够。

基于校正的第一度量α’选择的其校正的第二度量β′小于零的传输模式{MODE^j,…}(j∈[1,…,N])被丢弃，因为这些传输模式不能确保在距离d上有足够的功率。

如果几种传输模式{MODE^k,…}(k∈[1,…,N])产生大于零的校正的第二度量β′，则选择方法从这些模式{MODE^j,…}中选择6模式MODE^m(m∈[1,…,N])。选择的模式MODE^m是校正后的第二度量在两个值β′_min与β′_max之间最大的模式。β′_min等于零加上(可能)2/3dB的余量，并且β′_max大约为35dB。考虑β′_max是可选的，并且其目的是限制传输功率并改善存在于同一覆盖区域中的通信实体之间的共存。

用于选择传输模式的方法由通信实体(接入点、基站、终端等)实施。这种实体的简化结构在下文中描述，并由图3示出。

此实体STA包括使得能够实现特定比特率的几种传输模式MODE¹，MODE²，…，MODE^N。每种传输模式与传输接口相关联。该实体包括一个或多个不同的接口。当与另一个通信实体(接入点、基站、终端等)建立通信时，必须由这些实体做出对共同传输模式MODE^m的选择。此选择MODE^m由发射实体通过具体实施根据本发明的选择方法来做出。

实体STA包括：存储器MEM，该存储器包括缓冲存储器；和处理单元μP，该处理单元例如配备有微处理器并由计算机程序Pg驱动以实施根据本发明的选择方法。

在初始化时，在计算机程序Pg的代码指令由处理单元μP的处理器执行之前，这些代码指令例如被加载到快速存储器中。

根据计算机程序Pg的指令，处理单元μP的微处理器实施前面描述的根据本发明的选择方法。

该方法的实施由从模拟得到的图4和图5示出。

所考虑的模拟系统是单一技术系统。该系统包含IEEE 802.11ad类型的单一传输接口，该接口工作频率为60GHz，带宽为2160MHz。针对这样的系统，考虑相隔距离d的通信实体(接入点、基站)和终端。可以选择不同的传输模式来传送目标比特率D。

根据模拟，接入点AP根据CSMA/CA(具有冲突避免的载波侦听多路访问)类型的通信协议在模拟时间T_sim期间以给定传输模式向终端发送数据分组，使得能够在给定距离上传送比特率。所考虑的两个设备之间的距离d是可变的，以获得不同距离的比特率值。

在接收时，针对给定距离d并且作为传播模型的参数的函数来计算接收功率。此接收功率使得能够确定信噪比SNR。知道了信噪比SNR并通过使用为每种模式TM(传输模式)预定义的质量表，确定每比特错误概率BER以及因此的分组错误概率PER。在分组错误概率为零(即PER＝0)的情况下，所有传输的分组都被正确接收，并且提供的比特率是目标物理比特率。当分组错误概率大于零(即PER>0)时，即一些分组是错误的或者在接收时不存在，则请求重传，这引入了等待时间并因此引入了比特率的损失。

因此，对于每个距离值d，比特率被计算为正确接收的分组数量的函数，这使得能够绘制出给出比特率随距离d的变化的曲线。

可参数化配置使得能够区分不同的传输模式。第一种类型的配置依赖于单天线技术SISO(单输入单输出)，并且第二种类型的配置依赖于MISO技术(2，1)(多输入单输出)。这第二种类型的配置与使用阿拉莫提(Alamouti)码的空时块编码(STBC)相关联。对于这第二种类型的配置，考虑单个空间流：编码符号在两个发射天线上发送，并由单个接收天线接收。因此，没有重传或确认过程的比特率PPDU(PPDU层上的最大比特率D_M)在这两种类型的配置之间不变。根据该示例，这两种类型的配置各自与三种不同的调制与编码方案(MCS)相关联：

以根据该示例区分六种不同的模式MODE¹，MODE²，…，MODE⁶，N＝6。

使用的传播模型称为OLOS(阻挡视线)。此模型表示障碍物阻挡主路径的情况。此模型的参数如下：d₀＝参考距离，通常取为等于1m，f_c＝载波频率，σ＝表示屏蔽效应和由于传播信道中障碍物的移动而引起的损耗变化的高斯随机变量的标准偏差。下表回顾了由于传播模型而导致的损耗的参数。

	OLOS
		PLFS(d0,fc)dB	59.83
N	2.56
		σ	5.04

图4表示在模拟结束时获得的作为距离d的函数的平均比特率D_moy的值。两种类型的配置中的每一种都与三种MCS 15、16和17相结合，以定义六种不同的传输模式：

MODEⁱ＝{SISO QPSK1/2，SISO QPSK3/4，SISO16 QAM1/2，MISO QPSK1/2，MISOQPSK3/4，MISO 16 QAM1/2}。

低于取决于模式MODEⁱ的距离阈值时，平均比特率基本上是恒定的，并且基本上等于与没有HARQ或SAW和SR机制的PPDU比特率相对应的比特率D_M。比特率PHY是PSDU字段中数据有效载荷字段的比特率(物理比特率D)。高于该阈值/>时，平均比特率D_moy会发生变化。

对于SISO 16 QAM1/2模式和SISO QPSK3/4模式，阈值具有介于20m与25m之间的值。对于MISO 16 QAM1/2模式，阈值具有介于30m与35m之间的值。对于SISO QPSK1/2模式和MISO QPSK3/4模式，阈值大约等于40m。对于MISO QPSK1/2模式，阈值具有接近50m的值。

至少大约从d＝30开始，SISO QPSK3/4模式和SISO 16 QAM1/2模式具有零平均比特率，并且因此导致无效的α'值。由此可见，对于此距离和更大的距离，对传输模式的选择排除了已经超出无线电范围的这两种模式并且对仍然有效的模式进行比较。至少大约从d＝40m开始，MISO 16 QAM1/2模式具有零平均比特率，并且因此导致无效的α'值。由此可见，至少对于此距离和更大的距离，对传输模式的选择排除了已经超出无线电范围的此模式并且对仍然有效的模式进行比较。

图5示出了当距离超过阈值时模式选择的变化。此图给出了作为距离的函数的校正的度量α-v(称为α′)的值。α′的值是针对与产生图4中所表示的比特率值的模拟相同的模拟获得的。

给定图4中表示的比特率值，对于小于大约25m的距离，基于第一度量，选择方法致使在SISO 16 QAM1/2模式与MISO 16 QAM1/2模式之间进行选择。超过25m，SISO 16 QAM1/2模式将基于校正的度量α无效，因为越过了此模式的距离阈值。因此，对于d≥25m，根据本发明的基于校正的度量α的选择方法致使选择MISO 16 QAM1/2模式。根据图5的图示，此MISO16 QAM1/2模式的阈值的值接近33m。因此，超过此阈值，根据本发明的基于校正的度量α的选择方法致使此MISO 16 QAM1/2模式被排除，而采用与针对MISO 16 QAM1/2模式获得的值相比具有小于α′的值的模式。根据图示，超过大约36m，SISO QPSK1/2模式、MISO QPSK3/4模式和MISO QPSK1/2模式产生小于针对MISO 16 QAM1/2模式获得的值的α′值。超过大约36m，所选择的模式因此形成这三种模式之一的一部分。基于度量α′选择产生具有最低值的度量α′的MISO QPSK1/2模式。

根据依赖于模拟工具ns-3对PPDU比特率的有效模拟和测量的实施例，在以HARQ机制重传分组之后，通过具有系数a，b和c的形式D_moy＝ad²+bd+c的多项式关系来对平均比特率D_moy进行近似，这些系数是在模拟期间通过多元线性回归确定的。目的是通过由g(x)＝ax²+bx+c描述的二阶多项式函数来近似表示测量的函数y＝f(x)。在本发明的背景下，这是对被认为是表示发射机-接收机距离d的每个点x的函数的传输模式的比特率D_moy的测量。为此，该近似方法依赖于最小二乘法，其中函数Rx＝(Y-G(X))²的最小化使得能够确定该多项式函数的系数a、b和c。最小化在于针对要确定的系数a、b和c中的每一个计算函数Rx的偏导数以及考虑使用这些偏导数来消除这三个方程。然后得到具有三个未知数(a、b和c)的三个方程(克莱默(Kramer)系统)，这些方程可以用常规方法求解。

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Claims (11)

1.一种用于选择通信信号的传输模式的方法，该传输模式旨在用于包括各种传输模式(MODEⁱ)的第一电信实体，该通信信号旨在用于第二电信实体，每种传输模式(MODEⁱ)确定以比特/秒为单位的物理比特率(Dⁱ)，其特征在于，该方法包括：

-针对给定传输模式(MODEⁱ)，确定由第二度量(vⁱ)校正的第一度量(αⁱ)的值，该第一度量(αⁱ)测量给定距离d上的由通信信号传输介质引入的相对降级，该相对降级是相对于高斯信道的与链路级的多径效应相关联的相对降级的结果以及相对于自由空间中的衰减模型的与传输介质的衰减效应相关联的相对降级的结果，该第二度量(vⁱ)确定此相同传输模式的平均比特率与该物理比特率(Dⁱ)之间的比率，所述物理比特率(Dⁱ)是给定传输模式的最大比特率，所述平均比特率/>是给定传输模式在特定时间段内传送的信息量，

-针对不同的传输模式(MODEⁱ)比较该校正的第一度量(αⁱ)的值以针对给定距离(d)选择至少一种传输模式的步骤。

2.如权利要求1所述的用于选择传输模式的方法，其中，通过形式D_moy＝ad²+bd+c的多项式关系来估计该平均比特率D_moy，所述系数a、b和c在模拟期间通过线性回归来确定，所述系数d是距离。

3.如前述权利要求之一所述的用于选择传输模式的方法，其中，该第一度量(αⁱ)是与该多径效应相关联的相对降级和与传输介质的衰减效应相关联的相对降级的加权和的结果。

4.如权利要求1所述的用于选择传输模式的方法，其中，对于小于距离阈值的距离(d)，基于针对确定以比特/秒为单位的相同物理比特率(Dⁱ)的不同传输模式计算的该第一度量(αⁱ)来进行该选择和比较。

5.如权利要求1所述的用于选择传输模式的方法，其中，通过取该传输模式的多径灵敏度阈值与该传输模式的灵敏度阈值之间的差来确定该多径效应，该灵敏度阈值与以目标误比特率确保该物理比特率(Dⁱ)所需的最小功率相对应，该目标误比特率表示高斯传输介质上的服务质量。

6.如权利要求1所述的用于选择传输模式的方法，进一步包括，针对该所选择的传输模式：

-确定由该第二度量(vⁱ)的值校正的第三度量β的值的步骤，此第三度量β测量在该距离(d)上可用的过剩功率，即可用功率与该所需最小功率之间的差，

-选择该校正的第三度量β越过给定阈值的传输模式。

7.如权利要求6所述的用于选择传输模式的方法，其中，根据以下关系计算该第三度量β：β＝Gr+PIRE-α-S-PL_FS(d)，其中，PIRE是该实体的发射天线的输出端处的辐射功率，Gr是接收时天线的增益，S是以高斯信道的给定服务质量确保该物理比特率(Dⁱ)所需的最小功率，PL_FS(d)是自由空间中传播的衰减，α是第一度量。

8.一种通信实体，该通信实体包括确保以比特/秒为单位的物理比特率(Dⁱ)的至少两种不同的传输模式，其特征在于，该通信实体包括：

-用于确定给定传输模式的第一度量(αⁱ)的值的计算机，该第一度量测量由通信信号传输介质引入的给定距离(d)上的相对降级，该相对降级是相对于高斯信道的与链路级的多径效应相关联的相对降级的结果以及与相对于自由空间中的衰减模型的与传输介质的衰减效应相关联的相对降级的结果，

-用于至少超过距离阈值来确定由第二度量(vⁱ)校正的该第一度量(αⁱ)的值的计算机，该第二度量确定相同给定传输模式的平均比特率/>与该物理比特率(Dⁱ)之间的比率，所述物理比特率(Dⁱ)是给定传输模式的最大比特率，所述平均比特率/>是给定传输模式在特定时间段内传送的信息量，

-用于比较不同模式的该第一度量(αⁱ)的值或该校正的第一度量(αⁱ)的值以从这些模式中选择至少一种传输模式的模块。

9.如前一权利要求所述的通信实体，包括几个传输接口，这些传输模式与这些传输接口之一相关联，使得这些传输接口属于包括以下各项的列表：-电力线传输类型的接口，

-无线电类型的接口，

-光学类型的接口。

10.一种包括如权利要求8所述的通信实体的电信系统。

11.一种信息介质，该信息介质包括程序指令，这些程序指令适用于当所述程序在旨在用于实施用于选择传输模式的方法的通信实体中被加载并被运行时实施如权利要求1至7中任一项所述的用于选择传输模式的方法。