专利名称：基于信道参量和模糊算法的链路自适应传输方法
技术领域：
本发明涉及移动通信领域，具体涉及一种基于信道参量和模糊算法的链路自适应传输方法。
背景技术：
信号在无线移动场景中的传播主要有两种效应，一是多径效应，二是阴影遮蔽效应。当电波在传播过程中，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，就会发生多径效应。当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，引起信号衰落，就会发生阴影遮蔽效应。因此，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3(T40dB之间的衰落和远低于接收信号平均值的信号。在移动通信系统中，由于无线衰落信道时变的特点，使通信过程存在大量的不确定性。采用链路自适应技术可以获得更高的带宽效率和系统容量。链路自适应技术的核心思想是在不牺牲误比特率性能的前提下，根据无线通信环境和服务质量要求，通过动态的改变发送端的发送功率、波特率、星座图的大小、编码方案、编码效率等，在较好的无线信道条件下获得较大的吞吐量；而当无线信道质量下降时，相应地降低传输速率，最终达到提高系统资源的利用率，获得较高的系统吞吐量和容量的目的。因此，在许多无线分组数据传输系统的国际标准中都采用了链路 自适应技术，例如作为WCDMA增强技术的高速下行分组接入系统(HSDPA)、无线局域网(WLAN)标准802.1la,以及宽带无线接入系统ffiEE802. 16等都建议采用链路自适应技术来提高系统的吞吐量以及频谱效率。在现有系统中，链路自适应技术的核心判决依据是信道状态信息(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，仅仅根据CSI进行无线链路的自适应传输容易发生误判。此外，由于链路自适应技术需要通过信道估计获得信道的瞬时状态信息，因此会增加系统实现的复杂度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于信道参量和模糊算法的链路自适应传输方法。该方法具有简单明了、容易实现的特点，有利于降低系统的复杂度和能耗，是一种绿色通信技术，适用于各种无线移动通信系统，对无线移动通信系统的设计有较大的科学意义和应用价值。本发明所述的一种基于信道参量和模糊算法的链路自适应传输方法，该方法包括以下步骤(I)根据信号在传播过程中的信道参量，定义信道状态因子和信道状态辅助因
子;
(2)测量和计算信道状态因子和信道状态辅助因子；
(3)根据模糊准则和模糊算法进行信道状态的判定；
(4)根据判定的信道状态确定传输技术。所述信道状态因子为设定的测量时间段内多径信号的相对能量数值大于设定门限值的时间比例，该相对能量数值为以下数据之一
(I)接收到的最强路径信号的有效电平的绝对值与次强路径信号的有效电平的绝对值之比，或接收到的最强路径信号的功率与次强路径信号的功率之比。
(2)接收到的最强路径信号的有效电平的绝对值与其余各路径或所有路径信号的有效电平的绝对值的算术或加权平均值之比，或接收到的最强路径信号的功率与其余各路径或所有路径信号的功率的算术或加权平均值之比。(3)接收到的最强路径信号的有效电平的绝对值与其余各路径或所有路径信号的有效电平的绝对值的总和之比，或接收到的最强路径信号的功率与其余各路径或所有路径信号的总功率之比。所述信道状态辅助因子为设定的测量时间段内接收到的最强路径信号的有效电平的绝对值低于设定电平门限值Tt的时间比例，或者是在设定的测量时间段内接收到的最强路径信号的功率低于设定功率门限值rP的时间比例。所述模糊准则包括以下两种
第一种
(1)如果是且&(■*)是,则信道状态为CU；
(2)如果/ )是且/ )是，则信道状态为αι；
(3)如果是·且/^)是4,则信道状态为C14 ；
(4)如果办Cr)是J /且&(*)是1^,则信道状态为CU或02 ;
(5)如果/ #■(/)是且是M1,则信道状态为CO或03 ;
(6)如果ArCf)是是Aa,则信道状态为α4;
(7)如果办(/)是￡/且是乙，则信道状态为CI3;
(8)如果是￡/且ftrW是"Mi，贝1H目道状态为αι；
(9)如果，则信道状态为04。其中
αι、co as和cw为信道的四种状态,αι代表具有低误码率特性的良好信道，C 代表具有较高误码车特性的较差信道， 2代表误码率特性介于σι和CB之间的一般信道，cw代表具有高误码率特性的差信道。第二种
(I)如果々(/_)是〃/且七(-)是￡,，则信道状态为C21 ；(2)如果iO/)是且#4)是吳，则信道状态为Ol;
(3)如果/vlf)是flZ且而⑷是晃，则信道状态为CS;
(4)如果办⑴是且是、,则信道状态为CM或C22；
(5)如果是且而⑴是,则信道状态为Cl2；
(6)如果是辫且(5)是&,则信道状态为αι ;
(7)如果j%(/)是￡/且是，贝1H目道状态为CU;
(8)如果~Cr)是％且是Mi,则信道状态为CU ；
(9)如果是且/ 4)是晃，则信道状态为CM。其中
C21、02、CB为信道的三种状态Ol代表具有低误码率特性的良好信道，CB代表具有高误码率特性的差信道，CM代表误码率特性介于Cll和CB之间的一般信道。以上两种模糊准则中，F为信道状态因子模糊集，S为信道状态辅助因子模糊集，其隶属函数如下式所示
权利要求
1.一种基于信道参量和模糊算法的链路自适应传输方法，包括以下步骤(1)根据信号在传播过程中的信道参量，定义信道状态因子和信道状态辅助因子;(2)测量和计算信道状态因子和信道状态辅助因子；(3)根据模糊准则和模糊算法进行信道状态的判定；(4)根据判定的信道状态确定传输技术。
2.根据权利要求1所述的传输方法，其中所述的信道状态因子为设定的测量时间段内多径信号的相对能量数值大于设定门限值的时间比例，该相对能量数值为以下数据之一(1)接收到的最强路径信号的有效电平的绝对值与次强路径信号的有效电平的绝对值之比，或接收到的最强路径信号的功率与次强路径信号的功率之比；(2)接收到的最强路径信号的有效电平的绝对值与其余各路径或所有路径信号的有效电平的绝对值的算术或加权平均值之比，或接收到的最强路径信号的功率与其余各路径或所有路径信号的功率的算术或加权平均值之比；(3)接收到的最强路径信号的有效电平的绝对值与其余各路径或所有路径信号的有效电平的绝对值的总和之比，或接收到的最强路径信号的功率与其余各路径或所有路径信号的总功率之比。
3.根据权利要求2所述的传输方法，其中所述的信道状态辅助因子为设定的测量时间段内接收到的最强路径信号的有效电平的绝对值低于设定电平门限值 &的时间比例，或者是在设定的测量时间段内接收到的最强路径信号的功率低于设定功率门限值G的时间比例。
4.报据权利要求3所述的传输方法，其中所述的模糊准则包括两种第一种(1)如果/Of)是·》/且#0*)是I则信道状态为αι；(2)如果是且ΛτΜ是,则/[目道状态为Cii；(3)如果是1iZ且外⑷是馬，则信道状态为C14；(4)如果/ ,(/)是且是a,则信道状态为CU或02(5)如果是·**·/且/ )是K,则信道状态为CO或as ；(6)如果是馬*且是· 3,则/[目道状态为a4；(7)如果,则信道状态为CH;(8)如果是~且# 5(·*)是·^,则信道状态为CO ;(9)如果是I/是見，则信道状态为CM ;其中CU、CI2、CK和CM为信道的四种状态，ai代表具有低误码率特性的良好信道， α 代表具有较高误码率特性的较差信道,Cu代表误码率特性介于Co和as之间的一般信道，04代表具有高误码率特性的差信道；第二种(1)如果是七且#0*)是4，则信道状态为OI;(2)如果/Of)是 且是K,则信道状态为CT;(3)如果是巧且而⑷是晃，则信道状态为CB;(4)如果/*#■(/*》是财/且/·:(*)是·tJ,则彳目道状态为CM或02 ;(5)如果/Or)是辫且/ )是昊，则信道状态为Ci2;(6)如果~(/1是《/且而(*)是&,则信道状态为Q3 ;(7)如果/*|^)是~且/^)是则信道状态为CM;(8)如果是￡/且是<,则彳目道状态为C22 ；(9)如果是&且是· a，则/[目道状态为Oi；其中αι、Cu、CB为信道的三种状态,οι代表具有低误码率特性的良好信道，cm代表具有高误码率特性的差信道，CS代表误码率特性介于C21和C 之间的一般信道；以上两种模糊准则中，F为信道状态因子模糊集，S为信道状态辅助因子模糊集，其隶属函数如下式所示
5.根据权利要求4所述的传输方法，其中所述的模糊算法由下述数学式表达对于第一种模糊准则，其算法数学式为
6.根据权利要求5所述的传输方法，其中所述的根据判定的信道状态确定传输技术， 包括两种方案第一种方案(1)信道状态为Ca时，采用64-QAM调制；(2)信道状态为CS3时，采用16-QAM调制；(3)信道状态为⑶时，采用4-QAM调制；(4)信道状态为GS4时，同时采用4-QAM调制和功率控制；第二种方案(1)信道状态为051时，采用16-QAM调制；(2)信道·状态为CS2时，采用4-QAM调制；(3)信道状态为CS3时，同时采用4-QAM调制和功率控制。
全文摘要
本发明公开了一种基于信道参量和模糊算法的链路自适应传输方法，包括以下步骤(1)根据信号在传播过程中的信道参量，定义信道状态因子和信道状态辅助因子；(2)测量和计算信道状态因子和信道状态辅助因子；(3)根据模糊准则和模糊算法进行信道状态的判定；(4)根据判定的信道状态确定传输技术。该方法具有简单明了、容易实现的特点，有利于降低系统的复杂度和能耗，是一种绿色通信技术，适用于各种无线移动通信系统，对无线移动通信系统的设计有较大的科学意义和应用价值。
文档编号H04L1/00GK103051425SQ201310015679
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月16日 优先权日2013年1月16日
发明者肖琨, 张毅 申请人:广西师范大学