自适应编码调制

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DFT-S-OFDM系统中自适应调制技术分析及仿真

DFT-S-OFDM系统中自适应调制技术分析及仿真何紫燕，桑林北京邮电大学电信工程学院，北京 (100876)E-mail：heziyan1117@摘要: 本文在阐明DFT-S-OFDM自适应调制系统架构原理以及详细分析DFT-S OFDM系统中不同调制技术的适用场合及对系统性能影响的基础上，给出了一种基于SNR门限值的适用于DFT-S OFDM系统的自适应调制技术。

理论及仿真结果都表明，调度的引入总能带来性能的增益，而这个增益随着信道质量的不同而不同。

关键词：DFT-S OFDM；自适应调制；SNR门限；快速傅里叶变换1．引言为了满足未来移动通信对上行链路的要求，如支持可升级带宽，适中的PAPR/CM，保证上行传输的正交性等，3GPP LTE计划组建议首选单载波传输方案SC-FDMA。

而作为SC-FDMA实现方案之一，DFT-S OFDM技术与下行的OFDM方案具有类似的结构，于是上下行链路可以共用很多参数，因此，DFT-S OFDM将成为未来上行传输中最具发展前景的物理层技术。

2．DFT-S-OFDM系统介绍通用陆地无线接入(UTRA)演进的目标是构建出高速率、低时延、分组优化的无线接入系统。

演进的UTRA致力于建立一个上行速率达到50 MHz、下行速率达到100 MHz、频谱利用率为3G R6的3～4倍的高速率系统。

为达到上述目标，多址方案的选择应该考虑在复杂度合理的情况下，提供更高的数据速率和频谱利用率。

在上行链路中，由于终端功率和处理能力的限制，多址方案的设计更具挑战性，除了性能和复杂度，还需要考虑峰值平均功率比(PAPR)对功率效率的影响。

在3GPP LTE的标准化过程中，诺基亚、北电等公司提交了若干多址方案，如多载波(MC)-WCDMA，MC-TD-SCDMA，正交频分多址接入(OFDMA)，交织频分复用(IFDMA)和基于傅立叶变换扩展的正交频分复用(DFT-S OFDM)。

OFDMA已成为下行链路的主流多址方案，并且是上行链路的热门候选方案。

基于平均频谱效率的自适应编码调制优化设计

新选择判决门限的方案。笔者提出了一种基于ＡＥＳ的方法，优化了判决门限，提高的相应编码的频谱
效率，从而提高了最大ＡＥＳ。
效率同时满足通信目标的ＢＲＥ要求的编码。通信系
统在低ＳＲＮ时，频谱效率较低，在高ＳＲＮ时，能达到较高的频谱效率，那么，对于给定的ＢＲＥ要求，总能得到系统的平均频谱效率（Ｓ）。ＡＥ在一个ＡＭ系统中有ＮＣ种编码调制方案，在满
ｔｒｕｈｕｌｓｅｃｐｃｔｆＷＧＮ．ｈｏｇｏｔｏｅｔｔａａｉｏｃｏｈｙＡ
ＫｙｒｓａａｔｅｏｅｄｌｔｎＡＭ）ａｅａｅｐｃｒｌｆｃｅｃ（Ｓ）Ｒｙｅｈｆｄｎｈｎｅｅｗｏｄｄｐｉｄｄｍｏｕａｏ（Ｃ；ｖｒｇｅｔｉｉｎｙＡＥ；ａｌｉｉｇｃａｎｌｖｃｉｓａｅｇａ
ＢＲＢＲＥＥ。这样，ＢＲ的平均值必将小于ＥＢＲＥ。而ＢＲＥ取值的极限是ＢＲ，且 Байду номын сангаас接近Ｅ。
系统限制范围内和信道条件相适应，而信道条件则
可以通过发送反馈来估计。在设计平缓衰落无线信
道的自适应编码调制系统时，通常采用一系列具有不同频谱效率的信道编码和调制方案。在加性高斯白噪声（ＷＧ）信道的情况下，每种编码都能保ＡＮ证当信噪比（Ｎ）在一定范围内变化时，误比特ＳＲ率（Ｅ）满足通信目标的要求。在通信过程中，ＢＲ
ｅｃｅｃ．ｉｇｔｉｍｅｈｄＡＣＭｙｔｍｅｄｎｙａｓｌｎｍｂｒｏｐｉｌｙｄｓｇｅｏｅ，ｈｓｍａｉｇｔｅｉｆｉｎｙＵｓｈｓｎｔｏ，ｓｓｅｎｅｓｏｌｍａｌｕｅｆｏｔｍａｌｅｉｎｄｃｄｓｔｕｋｎｈ

自适应增量调制

PCM在通信中的应用
PCM在通信中的应用
• 1. 2. 3. 4. 5. 6. • 1. 2. 3. 4. 5. 6. 24路制的重要参数如下：每秒钟传送8000帧，每帧125 m s。 12帧组成1复帧(用于同步)。每帧由24个时间片(信道)和1位同步位组成。每个信道每次传送8位代码，1帧有24 × 8 ＋1＝193位(位)。数据传输率R＝8000×193＝1544 kb/s。每一个话路的数据传输率＝8000×8=64 kb/s。 30路制的重要参数如下：每秒钟传送8000帧，每帧125 m s。 16帧组成1复帧(用于同步)。每帧由32个时间片(信道)组成。每个信道每次传送8位代码。数据传输率：R＝8000×32×8＝2048 kb/s。每一个话路的数据传输率＝8000×8=64 kb/s。

声音数字化有两个步骤：第一步是采样，就是每隔一段时间间隔读一次声音的幅度；第二步是量化，就是把采样得到的声音信号幅度转换成数字值。但那时并没有涉及如何进行量化。量化有好几种方法，但可归纳成两类：一类称为均匀量化，另一类称为非均匀量化。采用的量化方法不同，量化后的数据量也就不同。因此，可以说量化也是一种压缩数据的方法。
中参数编码,源编码 (Production model-based 差 compression ) 模型编码（源编码）坏 benefits : highest possible compression 2.4Kb/s 码率(kb/s) drawbacks : signal source(s) must be know 1 2 4 8 16 32 64 极中 Examples : vocoder 低低
PCM 与音频编码
第3章话音编码

amc是什么意思

amc是什么意思
AMC有4个意思。

1，amc（资产管理公司）
AMC（Asset Management Companies）即资产管理公司。

凡是主要从事此类业务的机构或组织都可以称为资产管理公司（Asset management companies）。

2，amc（自适应调制编码）
AMC（Adaptive Modulation and Coding，自适应调制编码）是无线信道上采用的一种自适应的编码调制技术，通过调整无线链路传输的调制方式与编码速率，来确保链路的传输质量。

3，amc（全美数学竞赛）
全美数学竞赛（American Mathematics Competition， AMC）。

AMC 分为AMC12、AMC10与AMC8，参加者分别为12年级，10年级与8年级的中学生。

AMC一般在每年2月份举行，分为两次（A、B）（两次知识点基本一样，但没有重题），考试时间75分钟，共25道题，全为单项选择题，使用2B铅笔填涂答题卡，答对一题得6分，答错得0分，不答得1.5分，满分 150分。

4，amc（澳大利亚海洋学院 Australian Maritime College）
澳大利亚海洋学院隶属塔斯马尼亚大学（University of Tasmania）位于澳大利亚南端塔斯马尼亚岛（Tasmania）第二大城市朗塞斯顿（Launceston)。

是一所有着丰富教学科研培训经验的专业海洋类学院。

是全世界海事大学国际联合会的7个创建成员院校之一。

基于信道分类和自适应调制编码的认知无线电决策引擎

ａｎｄＡｄａｐｔｉｖｅＭｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄＣｏｄｉｎｇ
ＹｕＹａｎｇＴａｎＸｕｅ — ｚｈｉ
（ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５００８０，Ｃｈｉｎａ）
第３６卷第２期
电
子
与
信
息
学
报
Ｖｏ１．３６Ｎｏ．２Ｆｅｂ．２０１４
２０１４年２月
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄＣｏｄｉｎｇＳｃｈｅｍｅ（ＭＣＳ）ｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄｉｎｔｈｅＭＣＳｓｗｉｔｃｈｉｎｇｔａｂｌｅａｃｃｏｒｄｉｎｇｔ０ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｃｈａｎｎｅｌｓｔａｔｅ，ａｎｄｉｔｓＭｏｄｕｌａｔｉｏｎａｎｄＣｏｄｉｎｇＳｃｈｅｍｅＤｕｒａｔｉｏｎ（ＭＣＳＤ）ｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．ＯｎｃｅｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔＭＣＳｌａｓｔｓｌｏｎｇｅｒ

宽带卫星通信系统关键技术研究

宽带卫星通信系统关键技术研究宽带卫星通信系统关键技术研究引言宽带通信技术作为信息社会的基础设施，为人们提供了高速、稳定的数据传输服务。

然而，在地面传输网无法覆盖的地区或远洋深海等特殊场景中，广域范围的宽带通信需求难以满足。

因此，卫星通信作为一种能够实现全球范围覆盖的通信手段，日益受到重视。

为了解决宽带卫星通信的诸多挑战，人们对其关键技术进行了深入研究。

一、宽带卫星通信系统架构宽带卫星通信系统由地面端、空中端和卫星三个部分组成。

地面端负责信号的发送和接收，空中端是地面和卫星之间的信号传输中介，卫星则起到信号中转和承载的作用。

在宽带卫星通信系统中，关键技术主要集中在信号传输、调制解调和信道编码等方面。

二、卫星多波束技术卫星多波束技术是实现宽带卫星通信的重要手段。

传统的通信卫星通过单个波束进行数据传输，无法满足宽带通信的高速、高容量需求。

而采用多波束技术可以将卫星的覆盖范围划分为多个小区域，每个小区域通过独立的波束进行数据传输，大大增加了信号的传输能力。

另外，多波束技术还可以实现对不同地区用户的差异化服务，提高了系统的灵活性和可扩展性。

三、高效调制解调技术宽带卫星通信系统需要在有限的频谱资源下，实现更高的信息传输速率。

在高速、大容量的宽带通信中，调制解调技术起到关键作用。

传统的调制解调技术包括QPSK和16QAM等，而现代宽带通信系统中，采用更高阶的调制解调技术如256QAM和1024QAM，能够更高效地利用频谱资源，提高信息传输速率。

四、高可靠信道编码技术卫星通信中，由于信号传输距离远、环境条件多变等因素的影响，往往会导致信号的丢失和错误。

因此，采用高可靠信道编码技术可以有效地提高传输性能。

目前，常用的信道编码技术包括纠错码和调制码等。

纠错码通过添加冗余信息，在接收端通过纠错算法恢复原始数据；调制码则通过改变信号的结构，提高抗干扰能力。

这些编码技术的应用使得宽带卫星通信系统在不良信道环境下仍然可以稳定传输数据。

ADPCM

ADPCM
• 在较低的数据率的情况下，获得较高质量的重构语音。其记录的量化值不是每个采样点的幅值，而是该点幅值与前一个采样点幅值之差。 • 64 kb/s 32 kb/s 语音的传输速率提高了一倍。 • 思想为：①利用自适应的思想改变量化阶的大小，即使用小的量化阶(step-size)去编码小的差值,使用大的量化阶去编码大的差值；②使用过去的样本值估算下一个输入样本的预测值，使实际样本值和预测值之间的差值总是最小。
ADPCM编码示意图
ADPCM解码示意图
ADPCM能够很好地压缩语音信号，从而大大缩减数据存储空间，并且提高数据的传输速度。与其它编码方式相比， ADPCM能提供跟高的压缩比，提高了频率利用率，因此在频带紧缺的现代通信中具有广泛的应用前景。
自适应差分脉码调制 ADPCM
ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation)是自适应差分脉冲编码调制的简称，最早使用于数字通信系统中。该算法利用了语音信号样点间的相关性，并针对语音信号的非平稳特点，使用了自适应预测和自适应量化，即量化器和预测器的参数能随输入信号的统计特性自适应于或接近于最佳的参数状态。
自适应量化
针对被量化信号的变化状态，随时调节台阶大小，以匹配输入信号的时变方差。其自适应量化步长 (kTS )
2 x 的关系式为与信号方差
分为具有前向估值的自适应量化（AQF）和具有后向估值的自适应量化（AQB)
具有前向估值的自适应量化 AQF
具有后向估值的自适应量化 AQB
自适应预测
对于语音信号系统，由于它是非平稳随机信号，其自相关函数与相应的适应预测也有两种模式，具有前向估值的自适应预测（APF)和具有后向估值的自适应预测（APB)

WiMAX中基于跨层设计的SNR阈值区间可变式自适应调制编码机制

ｗｈｃｒｖｄｄｆｒｙｍｕｔｅｉｅｖｃｏｏｕｐｒｌｙｒＴｈｏｇｅｆｒａｃｖｌａｉｎｉｈｉｐｏｉｅｌｍｄａｓｒｉｅｆｗｓｆｍｐｅｅ．ｒｕｈｐｒｏｎｅｅａｕｔ．Ｓｏｂｉｌｒａｍｏｔｅｒｓｌｈｗ也ａｅｓｈｍｅｏｔｅｏｍｓｔｅｔａｉｏａｈｅｕｔｓｏｓｔｈｃｅｕｐｒｒｄｔｎｌｔｆｈｒｉＡＭＣｓｈｍｅａｄｉｄｆｄｖｒｉｎＴｅｃｅｓｍｏｉｅｅｓｏ．ｈｎｔｉ
ＡｖＡＭＣＮｏｅ＿ＳｃｈｅｍｅｉｈＡｌｅｒｗｔｔａｂｌｅＳＮＴｈｒＲｅｓｈｏｌ＿ｔｖａｌｄｎｅｒｓｂａｓｅｄｏｎＣｒｓｌｏｓ —ａｙｅｒＤｅｓｉｎＷｉＡＸｇｎｉＭ
Ｃｈｎ＂ｎＬｉｎｏｇＬａｇｅｅｒｇ，ｉａｄｎ，ｉｉＪＣｈｎｌ
ＴＥＲｅｕｒｍｅｔｆａｈｃａｓｏｕｔｅｉｅｉｅｆｗ：ＰｒｑｉｅｎｓｏｃｌｓｆｌｍｄａｓｒｃｏｅｍｉｖｌＫｅｒｓｙｗｏｄ：ＷｉＡＸ：ｒｓ．ｙｒｄｓｇ；ｄｐｉｅｍｏｕａｉｎａｄｃｄｎ；ａｋｔｒｏｔＭｃｏｓ１ｅｅｉｎａａｔｄｌｔｏｉｇｐｃｅａｖｏｎｅｒａｅｒ
ｐｏｏｅｒｐｓｄＡＭＣｃｅｒｄｃｓｈｇｅｆｅｔｅｄｔａｓｅａｅａｄａｅｓｍｅｔａｃｉａａｔｎｆｒｒｔｔｈａｍｅｉｓｔｉｖｒｎｔｉｔｓｅｈ

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大作业西安电子科技大学宽带无线接入与无线IP技术课程作业

题目：自适应编码调制技术学院：通信工程学院姓名：

2015年4月28日摘要摘要本文主要介绍了自适应编码调制技术的基本原理，讨论了所用到的信道编码和调制技术，最后对自适应编码调制技术进行了简单的仿真。

关键字：自适应编码仿真 ABSTRACT ABSTRACT This paper begins with an introduction to the basic principle of Adaptive Modulation and Coding(AMC), followed by a presentation of Channel coding and Modulation technology and concludes with a simple simulation for the adaptive modulation and coding technology.

Keywords：Adaptive Modulation and Coding simulation 目录 i 目录第一章引言 ..................................................................................................................... 1 第二章基本原理 ............................................................................................................. 3 2.1 AMC基本原理 .................................................................................................... 3 2.2信道编码 .............................................................................................................. 4 2.3调制 ...................................................................................................................... 4 2.3.1 BPSK 和QPSK调制 ................................................................................. 4 2.3.2 16QAM调制 ............................................................................................. 5 第三章仿真分析 ............................................................................................................. 7 3.1误码率分析 .......................................................................................................... 7 3.2误块率分析 .......................................................................................................... 7 3.3 信息传输速率分析 ............................................................................................. 8 3.4结论 ...................................................................................................................... 9 参考文献 ......................................................................................................................... 11 附录 ................................................................................................................................. 12 ii 目录第一章引言 1 第一章引言随着现代无线通信技术的飞速发展以及人们对无线数据业务需求的快速增长, 高速无线数据传输迫切需要开发出能够有效抗信道衰落的高频谱利用率、高可靠性和智能化的通信技术。其中如何提高系统在衰落信道中的频谱利用率, 逐渐成为无线通信技术的研究热点。而自适应编码调制技术正是以其智能化的传输机制、高效的频谱利用率得到了业界的广泛关注与研究, 从而成为目前和未来无线通信系统的关键技术之一。对于现在的无线通信系统, 假如以最优信道状态来设计系统, 传输将是不稳定的, 因而无法实现要求连续传输的业务, 另一方面, 如果以最差信道状态为基准, 对于较为理想的信道则会造成浪费。针对这种情况, 人们设计了自适应编码调制技术, 在自适应无线通信系统中, 接收端估计信道状态, 并通过反馈信道传回发射端, 针对当前的信道状态, 设计合适的发射功率、调制模式、编码形式等从而使系统的整体传输性能达到最优, 满足高效可靠传输的目的。 2 自适应编码调制技术第二章基本原理 3 第二章基本原理

2.1 AMC基本原理 AMC的基本原理是通过信道估计，获得信道的瞬时状态信息，根据无线信道变化选择合适的调制和编码方式。网络侧根据用户瞬时信道质量状况和目前无线资源，选择最合适的下行链路调制和编码方式，从而提高频带利用效率，使用户达到尽量高的数据吞吐率。当用户处于有利的通信地点时(如靠近基站或存在视距链路)，用户数据发送可以采用高阶调制和高速率的信道编码方式，例如：16QAM和3／4编码速率，从而得到高的峰值速率；而当用户处于不利的通信地点时(如位于小区边缘或者信道深衰落)，网络侧则选取低阶调制方式和低速率的信道编码方案，例如：QPSK和1／2编码速率，来保证通信质量。

图2.1 OFDM系统中自适应编码调制实现原理框图如图2.1，在OFDM系统中发射端，输入的信号经过编码、调制、OFDM信号的产生，然后发射出去，经过时变信道后，在接收端，经过OFDM信号的接收、解调、译码，最后得到所需要的数据。其中的编码采用的是卷积码，调制方式采用的是QPSK或16QAM。当前的信道状态信息可以通过信道估计得到，然后通过一定的自适应算法来控制输入端的编码和调制以及接收端相应的解调和译码。其中编码和译码的自适应调节参数是信道编码的码率，码率根据信道状态来自适应地调整。同样调制和解调的方式也是根据信道状态来确定选择QPSK和16QAM两种中的一种。

编码调制OFDM信号产生时变信道信道估计自适应算法与控制OFDM信号的接收解调译码自适应编码

自适应调制

自适应解调

自适应译码4 自适应编码调制技术 2.2信道编码由于移动通信存在干扰和衰落，在信号传输过程中将出现差错，故对数字信号必须采用纠、检错技术，即纠、检错编码技术，以增强数据在信道中传输时抵御各种干扰的能力，提高系统的可靠性。对要在信道中传送的数字信号进行的纠、检错编码就是信道编码。通常纠错码分为两大类，即分组码和卷积码。本文采用的编译码方式是卷积码，卷积码一般表示为（n,k,m），k为信息组的长度，n表示每组信息对应输出的码长度，m表示与此前输出的m个信息关联。下图为R=1/2的卷积码（2,1,2）编码器框图m1,m2是移位寄存器，加号是模2加法器，如输入数据（8位）D=[11010000]此编码器就会输出码字（16位）C=[1101010010110000]

图2.2 卷积码（2,1,2）框图 2.3调制 2.3.1 BPSK 和QPSK调制在二进制数字调制中，当正弦载波的相位随二进制数字基带信号离散变化时，则产生BPSK（Binary Phase Shift Keying）信号。通常用以调信号载波的0度和180度分别表示数字基带信号的1和0。一个BPSK符号表示一个比特。 QPSK则是用载波的四个相位分别表示00、01、10和11。一个QPSK符号可以表示二个比特。

m1m2数据输入

S1S2S3

c1C2码字输出

卷积码（2,1,2）第二章基本原理 5 下图2.3是QPSK的星座图，

图2.3 QPSK的星座图 2.3.2 16QAM调制 16QAM一个符号可以表示4个比特，如下是16QAM的星座图。QAM调制星座图中的点不再位于单位圆上，而是分布在复平面的一定范围内，各点如果模相同，则相位必不相同，如果相位相同则模必不相同。

图2.4 16QAM星座图 -3-2-10123-3-2-10123

Quadrature

In-Phase

16QAM星座图

S1S00001

1110

I chanel

Q chanel