一种适用于LDACS系统的自适应编码和调制方法与流程

本发明涉及通信，特别是涉及一种适用于ldacs系统的自适应编码和调制方法。

背景技术：

1、l波段数字航空通信系统(l-banddigitalaeronauticalsystem，ldacs)的空地通信技术目前正在研究当中。和其他的移动通信的自适应编码调制方法目的相同，ldacs系统需要根据信道实际情况采用合适的编码与调制方案(modulationandcodingscheme，mcs)，实现链路的自适应技术，增加平均吞吐量，降低传输错误的概率，提升有效性和可靠性。

2、现有技术中具体有根据cqi(channelqualityindication，信道质量指示)调整的算法；

3、该算法具体是根据测量信道质量上报cqi，供基站选择合适编码调制方案；但ldacs的帧结构和传输模式和4g/5g等移动通信系统不同，需要根据其系统数据传输特性设计自身的自适应编码和调制技术。

4、ldacs系统数据传输特性：

5、1.ldacs系统前向链路数据一个调度周期内通过4个传输块进行编码调制，最多支持4种编码调制方案，而系统要求一个地面站能同时与数百架飞机进行通信，因此需要根据数百架飞机不同的前向链路信道条件选择4个传输块的最佳编码调制方案，每个传输块传输来自多个不同飞机的多个不同cqi的数据，传输块的mcs方案选择需要满足传输块内所有数据接受时的误码率要求；

6、2.ldacs系统采用ofdm(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，正交频分复用)技术，其ofdm符号占用的时频资源(符号数)是确定的，每次数据传输过程待传数据量的大小是不定的。不同的编码调制方案下，由于调制深度和码效率不同，一定量的待传数据所需要消耗的资源量也不同。在资源充足时需要充分利用资源，避免资源浪费，在资源不足时需要增大吞吐量同时确保满足系统误码率要求。

7、因此，对于ldacs系统，需要设计一种自适应编码调制方案：该方案能够根据数百架飞机不同的链路信道条件选择合适的编码调制方案，且能够根据待传数据量大小自适应调整编码调制方案，充分利用资源同时确保满足系统误码率要求。

8、目前针对ldacs的自适应编码和调制技术还没有提出实际有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种适用于ldacs系统的自适应编码和调制方法，可使地面站能够根据实际前向和反向信道质量情况，选择合适的编码调制方案，提高平均吞吐量，降低传输错误的概率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种适用于ldacs系统的自适应编码和调制方法，包括：

4、地面站获取所有飞机上报的前向数据链路的多个信道质量、每个信道质量对应的待传数据量以及总待传数据量；

5、根据多个信道质量和每个信道质量对应的待传数据量，按照最大吞吐量的策略确定ldacs系统前向链路传输所使用的4个传输块的数据容量上界；

6、计算4个传输块按照数据容量上界所能传输的数据量之和，确定为本次数据传输容量；

7、若本次数据传输容量小于总待传数据量，则将数据容量上界对应的编码调制方案作为4个传输块本次自适应编码调制的结果；

8、若本次数据传输容量大于或等于总待传数据量，则为每个传输块选择冗余信息最多、调制阶数最低的编码调制方案，作为4个传输块本次自适应编码调制的结果；

9、地面站测量每架飞机的反向数据链路信道质量，并根据所述反向数据链路信道质量，获得每架飞机的反向编码调制方案。

10、可选的，所述根据多个信道质量和每个信道质量对应的待传数据量，按照最大吞吐量的策略确定ldacs系统前向链路传输所使用的4个传输块的数据容量上界，具体包括：

11、初始化传输块的序号i等于1；

12、将当前未分配传输块传输的信道质量作为待分配信道质量；

13、根据待分配信道质量和待分配信道质量对应的待传数据量，按照最大吞吐量的策略确定第i个传输块的数据容量上界；

14、确定第i个传输块按照数据容量上界所能传输的待传数据量和对应的信道质量，并将第i个传输块对应的信道质量作为已分配信道质量；

15、令i的数值增加1；

16、若增加1后的i的数值小于或等于4，则返回步骤“将当前未分配传输块传输的信道质量作为待分配信道质量”；

17、若增加1后的i的数值大于4，则输出每个传输块的数据容量上界。

18、可选的，所述根据待分配信道质量和待分配信道质量对应的待传数据量，按照最大吞吐量的策略确定第i个传输块的数据容量上界，具体包括：

19、制定信道质量与编码调制方案映射关系表，以及编码调制方案与数据容量映射表；

20、从所有编码调制方案中按照传输数据量从高到低依次选取一个编码调制方案；

21、根据当前选取的编码调制方案，通过查找信道质量与编码调制方案映射关系表，获得当前选取的信道质量；

22、将当前选取的信道质量的待传数据量与之前所有选取的信道质量的待传数据量之和作为当前待传数据量；

23、根据当前选取的编码调制方案，利用公式t＝f*h计算传输块的当前数据容量；其中，t为传输块的当前数据容量，f为符号数，h为当前选取的编码调制方案对应的码效率；

24、若当前待传数据量小于传输块的当前数据容量，则将下一个编码调制方案作为当前选取的编码调制方案，并返回步骤“根据当前选取的编码调制方案，通过查找信道质量与编码调制方案映射关系表，获得当前选取的信道质量”；

25、若当前待传数据量大于或等于传输块的当前数据容量，则根据当前选取的编码调制方案，通过查找所述编码调制方案与数据容量映射表，获得传输块的数据容量，确定为传输块的数据容量上界。

26、可选的，所述为每个传输块选择冗余信息最多、调制阶数最低的编码调制方案，具体包括：

27、根据总待传数据量，通过查找所述编码调制方案与数据容量映射表，确定大于或等于总待传数据量的4个传输块的总数据容量最小值，并将总数据容量最小值对应的每个传输块的数据容量作为各自传输块的数据容量下界；所述编码调制方案与数据容量映射表为4个传输块选取不同编码调制方案时对应的每个传输块的数据容量及总数据容量；

28、从4个传输块的数据容量下界开始，逐次增大数据容量，并获取每次增大数据容量后对应的4个传输块的编码调制方案；

29、将首次满足最小正确解条件的4个传输块的编码调制方案，作为最终编码调制方案的最小正确解；所述最小正确解条件为：每个传输块的编码调制方案索引号都小于各自传输块的数据容量上界对应的编码调制方案索引号。

30、可选的，根据所述反向数据链路信道质量，获得每架飞机的反向编码调制方案，具体包括：

31、制定信噪比与编码调制方案映射关系表；

32、地面站测量每架飞机的反向数据链路信道质量，并根据反向数据链路信道质量确定每架飞机对应的信噪比；

33、根据每架飞机对应的信噪比，通过查找信噪比与编码调制方案映射关系表，获得每架飞机的反向编码调制方案。

34、可选的，所述制定信噪比与编码调制方案映射关系表，具体包括：

35、对ldacs系统中所有编码调制方案逐一测定系统满足mac层误码率要求的最低信噪比；

36、将最低信噪比与编码调制方案一一对应，制定信噪比与编码调制方案映射关系表。

37、可选的，所述地面站获取所有飞机上报的前向数据链路的多个信道质量、每个信道质量对应的待传数据量以及总待传数据量，之后还包括：

38、根据每个信道质量，通过查找多个信道质量与编码调制方案映射关系表，确定飞机在每个信道质量下的编码调制方案。

39、一种适用于ldacs系统的自适应编码和调制系统，包括：

40、数据获取模块，用于通过地面站获取所有飞机上报的前向数据链路的多个信道质量、每个信道质量对应的待传数据量以及总待传数据量；

41、容量上界确定模块，用于根据多个信道质量和每个信道质量对应的待传数据量，按照最大吞吐量的策略确定ldacs系统前向链路传输所使用的4个传输块的数据容量上界；

42、传输容量确定模块，用于计算4个传输块按照数据容量上界所能传输的数据量之和，确定为本次数据传输容量；

43、第一前向编码调制模块，用于若本次数据传输容量小于总待传数据量，则将数据容量上界对应的编码调制方案作为4个传输块本次自适应编码调制的结果；

44、第二前向编码调制模块，用于若本次数据传输容量大于或等于总待传数据量，则为每个传输块选择冗余信息最多、调制阶数最低的编码调制方案，作为4个传输块本次自适应编码调制的结果；

45、反向编码调制模块，用于通过地面站测量每架飞机的反向数据链路信道质量，并根据所述反向数据链路信道质量，获得每架飞机的反向编码调制方案。

46、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

47、本发明公开一种适用于ldacs系统的自适应编码和调制方法，对前向链路和反向链路的不同传输特性进行不同处理，前向链路结合测量信道质量并上报cqi的方法以及ldacs系统自身的帧结构特性，设计实现自适应编码和调制技术：当待传数据量超出物理层资源量时，按照最大吞吐量选择编码调制方案；当待传数据量小于物理层资源量时，按照最高可靠性，即选择冗余信息最多、调制阶数最低的编码调制方案；反向链路地面站测量每个飞机的信道质量，根据每个飞机的信道质量和待传数据大小计算编码调制方案和分配的传输资源量。本发明使地面站能够根据实际前向和反向信道质量情况，选择合适的编码调制方案，提高平均吞吐量，降低传输错误的概率。