第十二章 链路自适应技术
链路自适应技术33页PPT
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
链路自适应技术 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，Байду номын сангаас管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
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浅析第四代移动通信关键技术
浅析第四代移动通信关键技术在当今科技飞速发展的时代，移动通信技术的不断革新为人们的生活带来了极大的便利。
从最初的简单语音通话到如今的多媒体信息传输，移动通信技术的每一次进步都深刻地改变着我们的沟通方式和生活习惯。
其中，第四代移动通信技术（4G）的出现更是具有里程碑式的意义。
4G 移动通信技术并非一蹴而就，它是在之前几代通信技术的基础上逐步发展而来。
与以往的通信技术相比，4G 具有更高的数据传输速率、更低的延迟、更好的频谱利用率以及更强大的多媒体支持能力。
首先，正交频分复用（OFDM）技术是 4G 移动通信中的关键技术之一。
OFDM 技术将高速的数据流分解为多个低速的子数据流，并通过多个相互正交的子载波进行并行传输。
这种方式有效地对抗了多径衰落，提高了频谱利用率。
简单来说，就好比把一条宽阔的高速公路分成了许多条并行的小道，车辆（数据）可以在这些小道上同时行驶，从而提高了通行效率。
多输入多输出（MIMO）技术也是 4G 中的核心技术。
MIMO 技术通过在发射端和接收端使用多个天线，实现了空间分集和空间复用。
空间分集可以增加信号的可靠性，降低误码率；空间复用则能够大大提高数据传输速率。
想象一下，多条信息通道同时传输数据，就像多条管道同时输水，自然能提高整体的传输量。
智能天线技术在 4G 中也发挥着重要作用。
智能天线能够根据信号的到达方向自适应地调整天线波束，从而增强有用信号，抑制干扰信号。
这就好像一个智能的信号接收和发送“指挥官”，能够准确地指挥信号的流向，提高通信质量。
软件无线电技术的应用为4G 通信带来了更大的灵活性和可扩展性。
软件无线电通过软件来定义和控制无线通信系统的功能，使得不同的通信标准和协议可以在同一硬件平台上实现。
这意味着运营商可以更轻松地升级和维护网络，用户也能够在不同的网络环境中实现无缝切换。
此外，链路自适应技术也是 4G 通信的重要组成部分。
链路自适应技术能够根据信道条件实时调整传输参数，如调制方式、编码速率等，以实现最佳的传输性能。
宽带无线通信系统中的链路自适应技术研究
来的。它根据信道质量状况的变化， 自适应的调整
物理层 模式 ， 以达 到尽 可 能大 的 网络 吞 吐量 ， 并且
收到本 文时间 ：０５年 ７月 ４日 ２０
２ 算 法描 述
链路 自适应算法就是研究如何采用一种 自适
应 的调制技术 ， 根据 当前的信道质量来调整物理层
模式 ， 满足服务 的 Ｑ Ｓ需求。其 主要存在两个 问 Ｏ 题 ：１如何根据 已知 的参数 （ （） 本算法 中是 Ｐ Ｒ 来 Ｅ） 估计 当前 的信道质量 ；２ 确定对物理层模式调整 （）
ｔｎｍ ｓｏ ，ｔ ａ ｂａ ｅｈ ｈｒ ｈ ｕｈｕ ａｄｓｖ ｅｓｅｔｍ ｒ ｏｌｅ Ｍｏ ｏｅ，ｈ ｃｎｌ ｙｉｃａａｔ ｓｃａ ｓ ａ ａｒ ｒ ｓ ｉ ｉ ｉＣ ｏｔｎｔ ｉ ｅ ｔｒ ｇｐｔ ａｅｔ ｃ ｕ ｅ １ ． ｒ ｖｒ ｔｅｔ ｈｏ ｇ ｈｒｃ ｒｔ ｓ ｍ ｌｊ ｅ ａ ｓ ｎ ｎ ｉ ｈ ｇ ｏ ｎ ｈ ｐ ｒ ｓ． １ ￣ ｅ ｅ ｏ ｓ ｅ ｉ ｌｉ ｉ
误差 ， 这可能导致物理层模式的误 判 ， 而引起吞吐 量 的损失。因此 ， 后来又有很 多从另一个侧 面 Ｐ Ｒ Ｅ
来估计当前信道质量 ， 根据 当前 Ｐ Ｒ值与 Ｐ Ｒ门 Ｅ Ｅ
限值的比较来确定物理层 的模式。不过前人大 多 采 用 固定 门 限值 的方案 ， 即对 于所 有可 能 的物 理层
最大限度的节约系统资源 。 在链路 自 适应方面 ， 前人 已经做出了大量 的有
基于HARQ的水声信道链路自适应技术
２ ０ １ ３ 年ｇ ｌ Ｏ 期
文章编号 ： １ ０ ０ ９— ２ ５ ５ ２ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０— ０ ０ ２ ２— ０ ５ 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ ３ 文 献标 识 码 ： Ａ
基于 Ｈ Ａ Ｒ Ｑ的水 声 信 道链 路 自适应 技 术
周泽锋 ，周卫星 ，丁 良辉
Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ， ｈｉ ｔ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ｎ ｅ Ｌ Ａ ａ ｎ ｄ ＨＡ Ｒ Ｑ ．Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｉ ｆ ｒ ｓ ｔ ｌ ｙ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ Ｆ Ｅ Ｒ（ Ｆ ｒ ａ ｍ ｅ Ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ Ｒ ａ ｔ ｅ ）ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ＭＣ Ｓ（ Ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎｄ ａ Ｃ ｏ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ）ｉ ｎ ａ ｃ ｏ ｕ ｓ ｉ ｔ ｃ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ １ ．Ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍ ｂ ｉ ｎ ｅ ｄ Ｌ Ａ ａ ｎ ｄ Ｈ Ａ Ｒ Ｑ ｗ ｅ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｎ ｐ ｕ ｔ ｉ ｎ ｔ ｏ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｏ ｕ ｓ ｉ ｔ ｃ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ ，ａ ｎ ｄ ａ ｎ ｅ ｗ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ Ｌ Ａ ａ ｎ ｄ ＨＡ Ｒ Ｑ ｗ ａ ｓ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｖ ｅ ｔ ｏ ａ ｃ ｏ ｕ ｓ ｔ ｉ ｃ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ １ ．Ｉ ｔ ａ ｉ ｍｓ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｈｅ ｔ ｅ ｘ ｐ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｐ ｕ ｔ ａ ｎ ｄ
链路自适应技术
3.5.1 链路自适应技术概述及关键技术
链路自适应技术虽然是对物理层的传输参数进行调整， 但它不仅仅需要物理层，也需要其他各层之间紧密配 合。
链路自适应技术需要物理层提供调制、编码和发射功 率等参数信息；需要链路层提供一条可靠的信令链路， 以便在发射参数改变时通知接收机和发射机，以协调 它们之间的工作；
③Chow算法
该算法是为了减少自适应比特和功率分配算法中 的迭代次数和每次迭代中复杂的排序操作而被提 出来的。其优化准则与Hughes-Hartogs算法相 同算法首先经过迭代计算得到参数Г，然后直接通 过闭式解为各子信道分配比特速率。
（2）自适应差错控制技术
差错控制技术一般分为前向纠错（信道编码）和 自动请求重发（ARQ）两类。信道编码可以保证 系统具有稳定的传输效率，但编译码器的实现复 杂度较高；ARQ的硬件实现简单，但当信道条件 恶化时，数据包重传次数增多，导致传输效率下 降。
链路自适应技术的关键点在于定义一个信道 质量指示，或者称为信道状态信息（CSI），然后 基于CSI在信号传输域（时域、频域和空域）上的 变化，动态调整信号传输参数。
在物理层，可以使用测得的信噪比（SNR）或 信号干扰噪声比（SINR）作为CSI。在链路层， 可以使用从循环冗余校验（CRC）得到的误包率 （PER）来指示信道质量。
信源
Turbo 编码
调制
凿孔矩阵表
信宿
信道信息
Turbo 译码
解调
衰落信道 和高斯白
噪声
图3-28 RCPT的结构
图3-28显示了RCPT的结构，其中的凿孔矩阵表是比较 重要的，发送端和接收端都要存储此表，以决定每种编 码率对应的凿孔矩阵形式，决定需要发送的分组大小。
②反馈信令设计
LTE上行链路自适应功率控制切换技术
LTE上行链路自适应功率控制切换技术TD 与LTE 技术创新论坛1背景在LTE 系统中，各个子信道严格正交，因此不存在小区内干扰的问题。
即使由于子载波频率或相位偏移造成信道间干扰，也可以通过信号处理的方法将干扰降到最低。
OFDM 系统内的主要干扰为小区间干扰，并在很大程度上影响着系统的性能。
相比之下，小区边缘用户的发射功率对相邻小区的干扰要比中心用户大得多。
对于频率复用因子为N =1的小区，上行链路的小区间干扰主要由相邻小区的边缘用户使用相同频带资源产生。
抑制小区间干扰的主要方法有部分频率复用（fractionalfrequency reuse ，FFR ）或者功率控制（power control ，PC ）。
部分频率复用主要通过将小区边缘用户所使用的频率资源相互错开，降低小区边缘用户的同频干扰，但这种方法同时也会降低频谱利用率；功率控制则通过合理控制用户的发射功率，抑制小区间的干扰。
目前，已经提出了很多LTE 的功率控制算法，本文中涉及的两个通用算法原理如下。
第一种，根据用户上报的功率余量（power headroom ，PH ），提升用户的发射功率，以提高接收的用户信号质量并选择阶数较高的调制编码方式（modulation and codingscheme ，MCS ），达到提高小区吞吐量的目的。
由于每个用户使用的发射功率都较大，因此小区间干扰会比较大。
第二种，基于接收到的功率谱密度（power spectraldestiny ，PSD ）来进行功率控制，系统通过控制所有用户的接收信号的PSD 来稳定系统的小区间干扰水平[1]。
使用这种功控方法，对于处在小区中心的用户，虽然其对相邻小区的干扰较小，但由于其接收的PSD 被限制，将会导致其不能使用较大的发射功率，不能选择较高阶数的MCS ，最终造成小区的整体吞吐量下降。
本文基于对以上两种算法的分析，提出了自适应功率控制算法，该算法结合两种算法所长，确保小区边缘用户性能的同时，尽量最大化小区吞吐量。
数据链路层技术中的信道训练与自适应调整(四)
数据链路层技术中的信道训练与自适应调整引言：在现代通信技术中，数据链路层起着重要的作用。
它负责建立和管理物理层之上的通信链路，为上层提供可靠的数据传输服务。
而在数据链路层中，信道训练与自适应调整是关键技术，能够提高数据传输的性能和可靠性。
一、信道训练的概念及作用信道训练的定义信道训练是指在通信过程中，通过发送特定的训练序列来对信道进行估计和校正，以达到更好的信号传输效果。
信道训练的作用信道训练可以通过估计信道的特性和状态，帮助系统进行自适应调整，提高信号的接收质量和传输速率。
同时，它还能够对信道的变化进行预测，从而降低误码率和丢包率。
二、信道估计和校正技术信道估计技术信道估计是指通过训练序列的发送和接收，从接收信号中提取出信道的特性参数。
常用的信道估计技术包括最小二乘法、卡尔曼滤波等，能够实时获取信道的反射衰减、多路径传播等信息。
信道校正技术信道校正是指根据信道估计的结果，对接收信号进行纠正和处理，尽量消除信道的干扰和失真。
常用的信道校正技术包括等化器、前向纠错编码等，能够恢复信号的原始特征，提高信号的质量和可靠性。
三、自适应调整技术在数据链路层中的应用自适应调整的原理自适应调整是指系统根据实时的信道估计结果，应用合适的算法进行参数调整，以达到最佳的传输性能。
它可以根据信道的状况和变化情况，调整发送功率、编码方式、调制方式等参数。
自适应调整在数据链路层中的应用自适应调整技术在数据链路层中广泛应用于提高数据传输的可靠性和效率。
例如，在无线通信中，自适应调整可以根据用户的移动速度和信道状态，自动选择最适合的传输速率，以保证数据的稳定传输。
同时，在有线通信中，自适应调整可以根据信道的负载情况，动态调整发送功率和带宽分配，以平衡不同用户间的传输质量。
结论：数据链路层技术中的信道训练与自适应调整是提高传输性能的关键技术。
通过信道训练，系统能够准确估计和校正信道的特性；而自适应调整技术能够根据实时的信道状态，对系统参数进行优化调整，以提高数据传输的可靠性和效率。
链路自适应技术在HSDPA中的应用
链路 自适应技术在 Ｈ Ｄ Ａ中的应用 ＳＰ
Ａ ｐ ａｉｎ ｏ ｉｋＡ ｔａ ａ ｔｔ ｎ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｐ ｌ ｔ ｆＬｎ ｕｏ ｄ ｐａｉ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｏ ｃ ｏ ｉ Ｓ Ｐ Ｈ Ｄ Ａ ｎ
周 鹏
调 制 和 编码 方 式 不 同 的调 制 编 码 方 案 （ Ｓ 在 不 同 的载 干 比区 间 ＭＣ ）
摘要： 高速 下 行 分 组 接 入 ｆ Ｓ Ｐ 作 Ｈ Ｄ Ａ）
为 ＷＣ ＭＡ 的 增 强 技 术 ， 大 提 高 了 Ｄ 大
町以使 信 道达 到最 大 的吞 吐 量 。
下 行数 据 速 率 。 论 了其 中 自适 应调 讨 制 编码 （ Ｃ） 混合 重 传 （ Ａ Ｑ） ＡＭ 和 Ｈ Ｒ 等 关 键 技 术 的 链 路 自 适 应 技 术 在
据 峰值 速 率 提 高 到 ｌ ． Ｍｂ ／。链 路 自适 应 技 术 作 为其 关 键 技 术 Ｏ４ ｉｓ ｔ 之一 ， 主要 包 含 自适 应 凋 制 编 码 （ Ｍ 和快 速 混合 重 传 （ Ａ Ｑ） Ａ Ｃ） Ｈ Ｒ 。
信 道环 境 发 生变 化 时 保持 发 射 功 率不 变 ，而 随 信道 环 境 变 化 改 变
量 。 Ｈ Ｄ Ａ 中数据 帧 长 较 短 时 ，Ａ Ｃ技 术 可 以 同 时克 服 平 均路 当 ＳＰ Ｍ
一
５Ｉ一
维普资讯
帧 内 的 比特 数 。第 二 速 率 匹配 子
模 块 也 是 采 用 Ｒ ９的 速 率 匹 配 ９
算 法 ， 是 速 率 匹配 只是 考 虑 没 但 有 被第 一 速 率 匹配 阶段 被 打孔 的
ｉ ＤＰ ｎ ＨＳ Ａ． Ｋｅ ｒ ｓ Ｗ ＣＤＭＡ ＨＳ Ｐ ｙ ｗｏ ｄ ： Ｄ Ａ ＡＭＣ
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0 1 2 3 4 5
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1个功控组（1.25ms）=24个比特符号*
*帧长 调制符号速率 20ms 19.2 kbit 24bit / 每个功控组 16 16
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第十二章 链路自适应技术
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§ 12.1 引言
• 12.1.1 自适应传输的必要性
• 尽管有很多信号处理技术，但是信道是时变的，需要 采取一些自适应的方法（自适应均衡）
– 提高无线资源的最优配置
– 归根结底：注水定理（waterfilling）
• 传播环境和信道特性两个主要特点：
– 慢时变性与传播环境的差异性。
• 1. 慢时变性
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在IS-95中由于上行(反向)采用的是异步码分体制，其性能比 同步码分的差，所以在功控要求方面要高一点；上行(反向) 功率控制方案由初控、精控与外环控制三个基本部分组成。 • (1)初控：由移动台完成开环入网功率控制以实现初控功能； • (2)精控：由移动台与基站之间相互配合共同完成闭环功率 修正的精控功能，采用精控是由于IS-95是CDMA/FDD体制， 其上、下行频段相差45MHz，远远大于800MHz频段上的相 干带宽200kHz，因此上，下行链路衰落是不相关的，仅仅 采用单向开环是实现不了精确功率控制功能的； • (3)外环控制：利用外环传送在一定误帧率质量指标下，闭 环精控中的门限阈值。
• 根据不同类型的业务需求，自适应技术可以分为两大类型。
– 适应于分组交换型业务，特别是数据业务的速率自适应技术。
– 因为voice和data业务本质的不同
• 自适应：功率控制、速率控制、调制与编码方式自适应等
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自适应传输的物理模型
时变信道 发射机
g(t)
n(t)
接收机
输入
自适应 编码、调 制
自适应 功率控制
反馈信道
输出 解调、解码
分配、调度算 法
信道估计
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§12.2 功率控制原理
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• 1. 开环功率控制算法
• 确切地说开环功控主要是完成入网信道的功率初控，每次 用户移动台入网尝试都要通过多次入网探测，每次根据额 定开环功率 步长增加发射功率，一直到用户移动台 0.5dB 接收到基站发送认可消息探测序列才结束发送。
2. 下行(前向)功控
下行链路中的功控实质上是根据接收不同用户(移动台)导频信 号的强弱，对基站发射机功率的再分配，即为自适应(慢变化)功率分 配。
下行(前向)功控是根据信道，慢变化自适应的分配各业务信道 的功率份额，使小区中所有用户(移动台)收到的导频信号功率或信号 干扰比SIR基本相等。
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§12.3功率控制在移动通信系统中的 应用
• 12.3.1 IS-95系统中的功率控制
• IS-95中采用的功率控制方案，按方向可分为上行 (反向)和下行(前向)功控，若按在功控过程中基站 和移动台是否同时参与，又可分为开环(不同时参 与)与闭环(同时参与)两类。 • 在IS-95中下行(前向)链路优于上行(反向)链路，这 是由于下行采用同步码分体制，而上行采用的是异 步码分体制。在IS-95中下行(前向)链路的功率控制 是非重点，它可以采用较简单的慢速闭环功率控制 方案。下行功控实质上是对下行功率的最优分配。
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1、功率平衡准则 功率平衡是指在接收端，对各用户收到的信号功率应相等。 2、信号干扰比SIR平衡准则 SIR平衡是指接收到的信号干扰 比SIR应相等。 3、功率平衡和SIR平衡混合体制 为了克服SIR的正反馈而带来的系统不稳定性，将功率平衡 与SIR平衡相结合的混合体制准则。 4、误码率BER平衡准则 以误码率BER平衡作为功控准则，但是具体实现存在下列 困难：BER与SIR或信号功率之间不存在简单的线性对应关 系，且与信道性质有关，所以很难建立具体分析模型；存 在一定时延，与求BER平均值的时间段是相互矛盾的。
• 2. 传播环境的差异性
• 上行(反向)链路的“远近”效应，在上行链路中，若小区内 各用户发射功率相同，则到达基站后信号强度不一样，离 基站近的用户比离基站远的用户信号强，这样在基站接收 端将会产生以强压弱的现象，同时由于通信系统中的非线 性将进一步加强这一过程，这就是所谓的“远近”效应。
• 下行(前向)链路的“角”效应，在下行链路中，当用户移动 台位于小区边缘交界处，它接收到所属基站的信号比较弱， 但同时还会受到邻近小区基站信号的较强干扰，特别是在 六角形拐角边缘地区尤为严重，故称它为“角”效应。
p0 , ( Eb / N 0 )
外环功 控处理
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上行(反向)功率控制比特传输的原理示意图
每个话音帧20ms=96Walsh调制符号=16×6功控组
反向 业务信道
0
1.25ms
• 12.2.1 引入功率控制的必要性 引入功率控制的目的主要有： 1、克服“阴影”效应带来的慢衰落； 2、克服由于多径传播、空间选择性衰落而引入的慢平 坦衰落，它也可以称为窄带多径干扰； 3、克服上行链路中“远近”效应； 4、克服下行链路中“角”效应； • 12.2.2 功率控制准则 • 所谓功率控制是指在移动通信系统中根据信道变化情 况以及接收到的信号电平通过反馈信道，按照一定准 则控制，调节发射信号电平。 • 功率控制准则从原理上看，可以大致分为：功率平衡 准则、信噪比平衡准则、混合平衡准则以及误码率平 衡准则。
1
2
3
4 基站
5
6
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（1）测量信号强度 （2）将测量值变成功控比特 （3）发送功控比特 2.5ms
正、反向链路延时
前向 业务信道
0
1
2
3
4
5
6
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每个功控组含 24个比特符号 功控比特占用两个调制比特
用于定位的长码比特
20 21 22 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 16种可能开始的功控位置 不用于功控的比特
• 当上行(反向)链路采用门控发射技术时，上、下行功控速率 均可减少到400bps和200bps，而且上行(反向)功率控制子信 道还可以分成两条独立的控制流，其速率可以分别为 400bps或者一条600bps另一条200bps，这样在不同切换配 置中，下行(前向)信道可以有各自独立的功控。
• 开环功控有两个主要功能：其一是调整移动台初始接入时 发射功率，其二是补偿和弥补由于路径慢时变损耗包含 “阴影”与“远近”效应引入的衰耗。 • 开环入网功控主要由移动台完成，为了能补偿上行传播中 的“阴影”效应和“远近”效应，开环需要有较大的动态 范围：大约 。 32dB
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• 移动信道的慢时变特性可分为两个层次
– 慢阴影衰落:受到大型建筑物和相应障碍物阻挡造成的“阴影” 效应而引起的衰落现象，统计特性服从对数正态分布模型 – 慢平坦衰落:
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• 12.3.2 CDMA2000中的功率控制
• CDMA2000 1x中，上、下行RC1与RC2由于与IS-95相互兼 容，所以功控方案基本上一致。与IS-95不同的是， CDMA2000中的800bps的快速功率控制不仅可以用于上行 (反向)链路，也可以用下行(前向)链路中，这样上、下行两 个方向上的功率控制速率都可以达到快速的800bps。
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