lte系统的跨层amc设计与实现

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1、武汉理工大学硕士学位论文第1章绪论1.1研究背景无线通信技术的飞速发展使得通信服务质量的提升与无线通信资源有限之间的矛盾日趋加剧。因此，采用更加智能的技术使通信系统自适应使用资源的需求更加迫切。而传统的七层通信模型存在着缺陷，各协议层的系统参数设置都是预先设定的，在通信过程中不会自调整；然而无线通信信道是多径衰落信道，具有时变性，另外，无线通信业务的QoS（QualityofService）是丰富多样的。如果依据传统通信模型设计进行固定的参数设置，必将造成宝贵的无线频谱资源浪费，因此，无线通信系统应设计为具备自适应特性的系统，也即根据据不同业务的不同要求和当前可使用的系统资源，系统以最小的系统

2、开销自适应地分配资源来满足通信需求。换言之，目前的关键问题归结于在完成业务要求的QoS指标下，如何提高系统资源利用率。显然，这就需要对现有通信系统各协议层联合优设计化，将系统的各协议层之间有用的系统参数进行互传，使整个系统具备自适应特性。在此背景下，打破传统无线通信协议分层设计的跨层设计方法被提出了，并成为新一代无线通信中一项关键的理论创新。实际上，无线通信跨层设计概念自提出以来，便迅速引起了学术界和工业界的关注，并逐渐成为未来通信网络标准中的重要组[1]成部分。[2]跨层设计机制，是为了使系统满足不同业务的不同需求，而进行协议栈各层间的协调工作，通过协议栈的各层间的相关信息互传形式完成对无线

3、通信环[3]境的自适应。可以说，根据无线环境的变化，实现对无线资源的自适应合理配置是跨层设计的核心。另一方面，通信系统性能和系统业务多样性是存在矛盾的。如果通信系统设计以最大化业务多样性和扩展为目标，那么分到每个业务的资源势必减少，导致系统某些业务性能变差，无法满足服务需求；另一种场景：如果通信系统专属于某几种业务，这几种关键业务的性能肯定是有所保障的，但是系统的功能扩展和所支持的服务类型必定受限。引入跨层设计在一定程度上可以同时解决这两种场景，提供最大程度的满足业务多样性和性能的需求的设计。1万方数据武汉理工大学硕士学位论文目前，根据研究方法的不同，国内外研究将跨层设计大致分为两种：[4]B

4、ottom-Up型和Top-Down型。前者针对系统的某个QoS的最大化，对所有可利用的资源进行优化。QoS是系统高层中反映整体系统性能的量，层间信息的传递方向由下往上，因此称为Bottom-Up型。Top-Down则与前者完全相反，层间消息息从高层传向低层，依据高层设定的QoS，由协议栈高层依次往下对系统各层进行系统优化调整。另一方面，现代通信日益增长的对数据传输速率的提高的需求，最直接的方式即增大通信系统所使用的传输带宽，然而，对于3000GHz以上频段，人类目前还未能进行有效地开发使用，这表明无线通信系统带宽无限增大是不现实的，因此解决此问题的另一种方式——在现有可使用的频谱内，提高频谱

5、效率[5]成为当下的研究热点。对于提高频谱效率，链路自适应技术是其中的主要技术之一，同样也是4G[6]基带处理的核心技术之一。其实现主要通过接收端反馈的信道状态信息，自适应调整发送端的发射参数，以适应信道变化，从而达到提高系统传输可靠性和频谱利用率的目的。由于链路自适应技术在保证系统传输可靠性的前提下可显[7]著提高系统频谱利用率的优势，从而受到业界关注。自适应调制编码技术（AdaptiveModulationandCoding,AMC）是链路自适[8]应技术中的典型实例之一，AMC的基本内容是根据信道环境的变化，自适应的调整调制编码方式（ModulationandCodingScheme,M

6、CS），在信道条件较好时采用高阶MCS，反之选用低阶MCS。目前LTE和LTE-Advance等通信系统广泛采用AMC技术。1.2研究现状[9]传统有线通信设计和优化是基于OSI结构，不同层之间的接口协议已经预先定义好，每个协议层内部的技术和算法都是相对独立的。因此，对这种通信系统的优化设计工作都是在各个协议层内独立进行的。不过这种设计还是在通[10]信系统中发挥了重要作用，例如第二代移动通信GSM就是使用了这种设计方法。而当前的无线通信业务正从过去单一的低速语音业务转向各种多媒体数据[11]业务。因此，为了满足不同QoS指标需求的各种业务，原有固定不变的协议分层架构需被打破，系统的各项性能也

7、需根据需求进行大幅提高，如系统吞吐量、传输延时等指标。2万方数据武汉理工大学硕士学位论文跨层设计作为新一代移动通信的关键技术，已经引起国内外跨层设计的研究机构关注和研究。通过使用使用自适应机制，跨层设计的主要内容是在现有协议栈分层结构基础上，进行层间优化设计，以满足通信系统对可靠性、有效性的更高要求。目前，3G的设计就有采用跨层设计。例如，WCDMA中高速下行分组接入(HSDPA)业务，其采用了跨