联合自适应编码调制器和自适应联合分配编码调制方法技术

本发明专利技术公开了一种联合自适应编码调制器和自适应联合分配编码调制方法，所述联合自适应编码调制器包括：分组编码调制联合单元、自适应分配控制单元、要求误码率下信噪比门限测定单元和信道估计单元；所述自适应分配调制方法包括：在系统发送端，利用已知信道估计结果信道频率响应和要求误码率下信噪比门限，通过自适应二维联合优化判别选取最佳分组编码调制对模式。本发明专利技术将离散分组编码调制对进行二维联合优化，降低系统发射功率、提高系统传输速率、增加系统传输可靠性，特别适用于高速宽带的移动接收。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字信息传输
，特别涉及 一 种用于OF匿(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)系统的联合自适应编码调制(Joint Ad即tive Coding And Modulation, JACM)器和自适应联合分配编码调制(Adaptive Joint Assign CodingAnd Modulation, A JACM)方法。
技术介绍
随着人们对高速无线或有线数据、视频、图像等宽带业务需求的增加，如何利用有限的资源为用户提供高速数据业务的研究具有重要的意义，OFmi技术也因为抗多址干扰技术强、频谱利用率高等优点被广泛采用。 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分)调制可以追 溯到本世纪60年代中期。70年代，人们提出用离散傅里叶变换(DFT)实现多载波调制，简 化了系统结构，才使得OF匿技术实用化。OF匿技术将信道分成若干正交子信道，将高速 数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输，可以使用IFFT/ FFT (Inverse Fast Fourier Transform/Fast Fourier Transform,快速傅里口十逆变换/快 速傅里叶变换)，复杂度大大低于传统多载波系统。0F匿技术也被认为是支持WLAN、DVB-T 和DAB等高速数据传输系统的关键技术，已经被应用于IEEE 802. 11a和HIPERLAN/2等无 线网络标准中。 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。AM(Ad即tive Modulatio，自适应调制)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。目前在一些标准中，如第二代数字蜂窝移动通信系统在其PHASE2和PHASE2+规范中 提出的基于分组交换数据的通用分组无线业务(GPRS)和其增强型EGPRS模型、数字卫星电 视标准DVB-S的升级方案DVB-S2和无线局域网等，都采用了 AM技术。 Czylwik A.于1996年提出在0FDM系统子载波上根据自适应的比特加载进行功率 分配，该AM技术根据各子载波的增益动态地分配传输比特数并选择相应的功率和调制方 式，可以减小发射功率或者提高传输速率，结合0F匿系统显著提高频谱效率等系统性能。 目前在DVB-S2中就采用了基于0F匿系统的AM技术。 目前存在的基于0F匿系统的AM算法根据优化目标的不同总体上分为三类功率 与比特数不变时误码率最小化的MA(MarginAd即tive)算法，功率与误码率上限不变时传 输速率最大化的RA(RateAd即tive)算法和比特数与误码率上限不变时发送功率最小化的 PA(PowerAd即tive)算法。实际上，RA算法和PA算法密切相关，都能转化为在功率受限下 的RA算法解释。下面分别简单介绍MA算法和RA算法的基本原理。 薛金银、焦秉立在一种基于最小误码率的0FDM自适应比特及功率分配算法(电 0，并设定其上限为k^;注水门限初始值为入15子与信息学报，2006，7)中提出了一种优化的MA算法设OF匿子载波数为N，总发射功率为 S，总比特数为R，分配方式基于注水原理，迭代参数为功率注水门限A ，其初值设为具体算法描述如下 步骤S101 :初始化迭代次数k 记其上限AM= A l，下限Am = 0 ; 步骤S102 :k = k+l，如果当前k > k^，转到步骤S106 ;否则令可传输数据的子 载波数N。n = N，对每一个子载波i结合当前注水门限入k值按照以下公式分配比特，如果^ = 0 ，则第i个子载波不分配数据，N。n = N。n-1 <formula>formula see original document page 5</formula> 步骤S103 :统计当前比特数& = Z 6,,如果Rk = R，转到步骤S107 ;否则令入k，如果两次A^都~ =2( _^w。，如果当前和前一次迭代次数下的A^都小于0，记入 大于O，记、=Ak，转到步骤S105; 步骤S104 :如果AK > O，记Am = max(入m， A。，否则记AM = min(AM， A k); 步骤S105 :取n为从1开始增加的整数直到AK+1满足、《Ak+1 = 入k+yn. Ak. (AB-1)《入M，返回步骤S102; 步骤S106 :统计比特量化差值S i = bi_bit，如果Rk > R(Rk < R)，选择S t最小 (大)的子载波，减去(加上)l个比特，重新统计该子载波的Si，重复该过程直到Rk二R; 步骤S107 :功率调整，使总发射功率等于设定功率，Si = Si (1+(S_ E Si)/ E Si)。 算法结束时，所有传输比特的子载波误码率基本相等。 RA算法中比较经典的是Chow算法。Chow算法是根据各个子载波的信道容量分配比特首先确定系统的性能达到最优的门限Ym afg in，然后确定各个子载波的调制方式，最后调整功率。其具体步骤如下 步骤S201 :计算各个子载波i的信噪比SNRi ; 步骤S202 :令Y m arg in = 0，迭代次数Iterate = 0 ; 步骤S203 :从i = 1 N，按以下公式依次计算1^， bit， DIFFi :<formula>formula see original document page 5</formula> 步骤S204 :计算总比特数la,<formula>formula see original document page 5</formula> 步骤S205 :按下列公式计算新的Ym s 其中，Bt g et是期望发送的比特总数，N。n是0F匿系统子载波的个数， 步骤S206 :迭代次数Iterate = Iterate+1 ; 步骤S207 :若Btotal - Bt arg et，且Iterate < Max—则转到步骤S203，否则转到 步骤S208 ; 步骤S208 :若Bt。tal > Bt arg et，则找到最小的DIFF相应的bit减一，DIFFi加一，重 复此步骤直到Bt。tal = Bt arg et，否则转到步骤S209 ; 步骤S209 :若Bt。tal < Bt arg et，则找到最大的DIFF相应的bit加一，DIFFi减一，重 复此步骤直到Btotal = Bt arg et ; 步骤S210 :调整每个子载波上的发射功率； 步骤S211 :调整总发射功率，对所有使用子载波的发射功率乘以相同的比例因 子，使总的信号功率等于要求的总功率。 近年来，一种结合TC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种联合自适应编码调制器，其特征在于，所述联合自适应编码调制器包括：分组编码调制联合单元，所述分组编码调制联合单元包括分组编码单元和调制单元，利用接收到的由所述自适应分配控制单元传送的分组编码调制对模式对信息数据流分别依次进行自适应分组编码和自适应调制；自适应分配控制单元，所述自适应分配控制单元包括分组编码调制对选择单元，利用信道频率响应和要求误码率下信噪比门限自适应二维联合优化判别选取最佳分组编码调制对，根据系统要求计算得到要求速率下的最小功率或者要求功率下的最大速率，将所述分组编码调制对模式传送给所述分组编码调制联合单元；要求误码率下信噪比门限测定单元，所述要求误码率下信噪比门限测定单元利用给定系统误码率在无自适应调制下获得所有分组编码调制对模式下的信噪比门限并将所述信噪比门限传送给所述自适应控制单元；信道估计单元，所述信道估计单元利用系统帧结构携带的信息获得信道估计结果：信道频率响应，并将所述信道频率响应传送给所述自适应分配控制单元。

【技术特征摘要】
一种联合自适应编码调制器，其特征在于，所述联合自适应编码调制器包括分组编码调制联合单元，所述分组编码调制联合单元包括分组编码单元和调制单元，利用接收到的由所述自适应分配控制单元传送的分组编码调制对模式对信息数据流分别依次进行自适应分组编码和自适应调制；自适应分配控制单元，所述自适应分配控制单元包括分组编码调制对选择单元，利用信道频率响应和要求误码率下信噪比门限自适应二维联合优化判别选取最佳分组编码调制对，根据系统要求计算得到要求速率下的最小功率或者要求功率下的最大速率，将所述分组编码调制对模式传送给所述分组编码调制联合单元；要求误码率下信噪比门限测定单元，所述要求误码率下信噪比门限测定单元利用给定系统误码率在无自适应调制下获得所有分组编码调制对模式下的信噪比门限并将所述信噪比门限传送给所述自适应控制单元；信道估计单元，所述信道估计单元利用系统帧结构携带的信息获得信道估计结果信道频率响应，并将所述信道频率响应传送给所述自适应分配控制单元。2. 如权利要求1所述的联合自适应编码调制器，其特征在于，所述分组编码单元采用 LDPC码、RS码分组编码方式，且根据系统要求调节所述分组编码方式。3. 如权利要求1所述的联合自适应编码调制器，其特征在于，所述调制单元采用QAM、 PSK调制方式，且根据系统要求调节所述调制方式。4. 如权利要求2或3所述的联合自适应编码调制器，其特征在于根据系统要求调节所 述分组编码方式和调制方式的组合。5. 如权利要求1所述的联合自适应编码调制器，其特征在于根据系统误码率要求调节 所述要求误码率下信噪比门限测定单元所测定的信噪比门限。6. 如权利要求1所述的联合自适应编码调制器，其特征在于，根据系统误码率要求调 节所述自适应分配控制单元输入的信噪比门限。7. 如权利要求6所述的联合自适应编码调制器，其特征在于，所述自适应分配控制单 元利用所述信道频率响应和所述要求误码率下信噪比门限通过自适应分配控制方法联合 优化二维离散最佳分组编码调制对。8. 如权利要求1所述的联合自适应编码调制器，其特征在于，根据系统固定速率下的 最小功率或者固定功率下的...

【专利技术属性】
技术研发人员：符剑，王晓晴，张辉敏，宋健，王军，王劲涛，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]