基于Nakagami-m参数的二维链路自适应方法及通信方法和设备技术

本发明专利技术公开了一种基于Nakagami

【技术实现步骤摘要】
基于Nakagami
‑
m参数的二维链路自适应方法及通信方法和设备


[0001]本专利技术属于通信
，具体涉及一种基于Nakagami
‑
m参数的二维链路自适应方法及通信方法和设备。

技术介绍

[0002]散射通信是利用对流层及电力层的不均匀性对电磁波产生的散射作用进行的超视距通信，由于其在信息对抗领域具有一定的优势，不仅传输距离较远，而且可以无视地形地貌在一些极端条件下进行通信，因此被广泛应用于特殊领域。其中，电离层散射通信作为散射通信的一种，其主要是利用电离层对电磁波的散射作用进行的远距离无线电通信。
[0003]目前，国内外诸多针对散射通信的研究虽然取得了一定的成果，然而在信道建模方面，均存在一个问题，即忽略了电离层散射信道的非平稳性，只考虑了粗略的信道统计模型，这将导致系统对其衰落程度无感知，对链路无法更精准的控制。因而针对电离层散射通信系统开展散射信道衰落估计研究，实现信息传输方案与信道特性模型匹配的链路自适应对提升系统传输性能是非常重要且有意义的。
[0004]链路自适应的基本原理是在接收端获取信道信息，然后将其反馈给发送端，发送端则会根据反馈来的信息，寻找最适合的MCS(Modulation and Coding Scheme调制编码策略)来进行信号传输，并以此来实现信道频谱资源利用的最大化。
[0005]针对散射信道下的链路自适应传输，最早的链路自适应方案是基于查表法进行的，有基于EESM(Exponential Effective SINR Mapping指数有效信干比映射)的查表法，也有基于MIESM(Mutual Information Effective SINR Mapping互信息有效信干比映射)的查表法。该方法的优点是简单明了，易于操作，但是它的缺点也很明显，所有的信道状态混合在一起，同时接受端仅反馈一个统计意义下的平均信噪比，难以表征当前信道的准确特性。针对查表法的不足，相关人员通过改进EESM中的最佳因子实现吞吐量性能提升，但是该方法只考虑了单一的信道场景，如果一个信道在不同时刻下发生了变化，则该算法不再适用。然后又有学者提出了基于贝叶斯算法的链路自适应方案，解决了在统计意义上如何最大化利用资源的问题，并且解决了在CQI量化过程中信道资源的浪费问题，但是它并没有更精确的去划分信道状态以及去挖掘信道信息使得信道资源进一步利用。此外，还有相关学者提出了利用Q学习的机器学习方法或者神经网络方法来实现链路自适应过程、利用KNN(K
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Nearest Neighbor，K最邻近算法)来进行信道分类的算法，并在其基础上实现最大化吞吐量或者最大化节能的链路自适应方案、以及在MIMO信道下根据新指标的基于KNN分类的链路自适应算法等，然而，这些方法仅仅侧重于区分LOS信道和NLOS信道，对衰落程度的划分并未作出严格的说明。
[0006]由此可见，现有散射信道下的链路自适应传输技术均采用了单维度的特征表征信道状态，并没有考虑到实际散射信道下信道衰落的情况。在实际电离层散射通信中，不同时刻下信道的衰落差异是比较大的，对于这种衰落，采用传统的一维信道参数实行链路自适
应无法准确描述信道的状态，从而无法准确的选出最优MCS，这样容易出现传输速率变低、信道资源浪费的情况或者信号传输出错、增加误帧率的情况，降低了系统的吞吐量，影响了系统的传输性能。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于Nakagami
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m参数的二维链路自适应方法及通信方法和设备。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种基于Nakagami
‑
m参数的二维链路自适应方法，包括：
[0009]将系统信道建模为Nakagami信道，并设定表征信道衰落的m参数的估计算法；
[0010]设定信道衰落的m参数范围，并对每个m参数下的信道仿真所有MCS的误帧率曲线，得到MCS二维门限参数表；
[0011]根据所述m参数估计算法对当前信道的m参数进行估计，得到m参数的估计值，并与估计的信噪比一起形成二维信道特征参数；
[0012]基于所述二维信道特征参数和所述MCS二维门限参数表确定系统最佳MCS，以得到链路自适应结果。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述将系统信道建模为Nakagami信道包括：
[0014]基于多载波形式的SC
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IFDMA系统架构，利用PDP参数模型生成信道数据，形成若干个服从Nakagami
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m衰落的采样点H，给定信噪比γ，生成若干高斯白噪声n，得到实际中的衰落其表达式为：
[0015][0016]其中，为实际信道衰落系数，H是理论信道衰落系数，n是信道噪声。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，所述m参数估计算法的公式表示如下：
[0018][0019]其中，为m参数的估计值；
[0020][0021][0022]τ为修正项，N为频域子载波数，为第i个频域子载波上的实际信道系数，m为当前信道设定的m参数值，γ为给定的信噪比。
[0023]在本专利技术的一个实施例中，所述信道衰落的m参数范围设定为0
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10内的整数。
[0024]在本专利技术的一个实施例中，根据所述m参数估计算法对当前信道的m参数进行估计的具体过程如下：
[0025]a)计算其中，m0＝10；
[0026]b)更新i＝i+1，计算新的迭代值和
[0027]c)若判断i＜S，则返回步骤b)；否则，输出作为最终的m参数估计值；其中，S表示最大迭代次数。
[0028]第二方面，本专利技术提供了一种自适应散射通信方法，包括：根据上述实施例所述的基于Nakagami
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m参数的二维链路自适应方法获得系统的最佳MCS，以对当前帧数据进行自适应传输。
[0029]第二方面，本专利技术提供了一种通信设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
[0030]存储器用于存放计算机程序；
[0031]处理器用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述实施例所述的方法步骤。
[0032]本专利技术的有益效果：
[0033]1、本专利技术通过将表征信道衰落的m参数估计和信噪比结合形成了二维信道特征参数，并据此进行信道划分，以控制MCS的选择，实现了散射信道二维链路自适应方案；该方法能够准确的描述信道状态，从而实现信道资源的最大化利用，不仅能够满足误帧率的要求，而且还大大提升了系统的吞吐量，进而提升了系统的整体性能；
[0034]2、本专利技术提供的m参数的估计方法相比现有基于矩的估计算法可以在低信噪比下实现很好的估计性能。
[0035]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Nakagami
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m参数的二维链路自适应方法，其特征在于，包括：将系统信道建模为Nakagami信道，并设定表征信道衰落的m参数的估计算法；设定信道衰落的m参数范围，并对每个m参数下的信道仿真所有MCS的误帧率曲线，得到MCS二维门限参数表；根据所述m参数估计算法对当前信道的m参数进行估计，得到m参数的估计值，并与估计的信噪比一起形成二维信道特征参数；基于所述二维信道特征参数和所述MCS二维门限参数表确定系统最佳MCS，以得到链路自适应结果。2.根据权利要求1所述的基于Nakagami
‑
m参数的二维链路自适应方法，其特征在于，所述将系统信道建模为Nakagami信道包括：基于多载波形式的SC
‑
IFDMA系统架构，利用PDP参数模型生成信道数据，形成若干个服从Nakagami
‑
m衰落的采样点H，给定信噪比γ，生成若干高斯白噪声n，得到实际中的衰落其表达式为：其中，为实际信道衰落系数，H是理论信道衰落系数，n是信道噪声。3.根据权利要求2所述的基于Nakagami
‑
m参数的二维链路自适应方法，其特征在于，所述m参数估计算法的公式表示如下：其中，为m参数的估计值；为m参数的估计值；τ为修正...

【专利技术属性】
技术研发人员：任光亮，邵佳琪，丁建，牛晓明，李欢，王浩，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：