王朋云，倪淑燕

(中國人民解放軍裝備學(xué)院 光電裝備系,北京　101416)

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【信息科學(xué)與控制工程】

自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)研究

王朋云，倪淑燕

(中國人民解放軍裝備學(xué)院 光電裝備系,北京101416)

總結(jié)自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)(AdaptiveModulationandCoding,AMC)中現(xiàn)有的方法對AMC技術(shù)的深入研究具有重要意義。梳理自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)的發(fā)展及主要應(yīng)用，對AMC技術(shù)中涉及的信道狀態(tài)估計、MCS(ModulationandCodingScheme)切換問題中已有算法進行歸納總結(jié)，討論了各自的優(yōu)缺點，在已有結(jié)論的基礎(chǔ)上分析了ACM技術(shù)的發(fā)展趨勢。

自適應(yīng)調(diào)制編碼；信道估計；MCS切換

隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展，通信業(yè)務(wù)逐步多元化，業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)量大幅提升，與此同時信道資源顯得越來越稀缺，研究人員一直致力于尋找在現(xiàn)有頻帶資源條件下能提高傳輸效率的方法。鑒于此，研究人員提出自適應(yīng)傳輸技術(shù)；AMC技術(shù)是自適應(yīng)傳輸技術(shù)家族中的一種，是在帶寬受限的無線通信系統(tǒng)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)高效傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)之一。自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)中編碼方案的設(shè)計、信道狀態(tài)估計以及編碼調(diào)制的切換方式是該項技術(shù)的關(guān)鍵，本文主要針對自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)中涉及的上述3個方面進行歸納，分析自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)的發(fā)展趨勢。

1　自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)概述

1.1AMC技術(shù)介紹

自適應(yīng)傳輸技術(shù)很早就有學(xué)者提出，主要包括自適應(yīng)功率控制技術(shù)、自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)、自適應(yīng)功率控制結(jié)合自適應(yīng)調(diào)制技術(shù)和自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)，由于自適應(yīng)調(diào)制和自適應(yīng)功率控制存在一定程度的缺點(噪聲提升和遠近效應(yīng))，而自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)能夠克服上述的問題，因此自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)在通信領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用；自適應(yīng)調(diào)制編碼基本原理如圖1所示，建立在信道估計的基礎(chǔ)上，基本原理是根據(jù)信道的狀態(tài)信息(CSI)確定調(diào)制編碼的方案，依靠調(diào)整調(diào)制編碼的方式來控制信息的傳輸速率，使得信息的傳輸速率盡可能與信道特性匹配，即在信道條件好的情況下采用高階編碼調(diào)制方式，盡可能多的傳輸信息；在信道條件較差的情況下，為保證信息傳輸?shù)目煽啃?采用低階的編碼調(diào)制方式，降低信息傳輸速率。由于該項技術(shù)是基于跟蹤、預(yù)測信道狀態(tài)來動態(tài)調(diào)整信息傳輸速率的，因此具有良好的信道適應(yīng)特性，適用于地面、衛(wèi)星等無線通信系統(tǒng)。大量的研究成果發(fā)現(xiàn)AMC技術(shù)在不增加信道帶寬和發(fā)射功率的條件下，當信噪比在30dB范圍以內(nèi)，最大可提供近20dB的功率增益，成倍提升通信效率。

圖1　AMC技術(shù)基本原理

1.2AMC技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及主要應(yīng)用

隨著人們對通信領(lǐng)域研究的不斷深入，新的調(diào)制技術(shù)、糾錯編碼技術(shù)不斷出現(xiàn)，自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)也在不斷的更新，AMC技術(shù)已經(jīng)成為4G基帶信號處理的核心技術(shù)。

早期的AMC主要是結(jié)合級聯(lián)碼、卷積碼等，調(diào)制方式也主要是BPSK、QPSK等。多進制調(diào)制(8PSK、16QAM等)以其高效的頻譜效率在目前通信多媒體業(yè)務(wù)中得到廣泛使用，與此同時性能優(yōu)越的糾錯編碼也得到重視。自1993年Turbo碼提出后，由于其良好的糾錯的能力，以及在第三代移動通信高品質(zhì)傳輸業(yè)務(wù)中獲得的優(yōu)越性能，結(jié)合Turbo碼的自適應(yīng)調(diào)制編碼有了很多成果[1-2]，該研究的一個主流方向是將Turbo碼結(jié)合具有高頻譜效率的格狀編碼調(diào)制(TrellisCodedModulation)，使得Turbo碼在良好糾錯能力的基礎(chǔ)上具有更高的頻譜效率，通過對比仿真結(jié)果發(fā)現(xiàn)，自適應(yīng)Turbo編碼調(diào)制技術(shù)可以獲得距衰落信道容量3dB的性能，節(jié)約5～20dB功率，有近2.5dB的編碼增益；隨著Turbo碼提出，LDPC碼的優(yōu)越性能也重新被研究者發(fā)現(xiàn)，隨后出現(xiàn)結(jié)合LDPC碼的自適應(yīng)調(diào)制編碼的研究[3-4]，仿真結(jié)果顯示距香農(nóng)信道容量上限僅4～5dB的吞吐性能。上世紀國外針對衛(wèi)星通信的高效調(diào)制技術(shù)進行了專門研究，先后提出了一系列新型調(diào)制技術(shù)，國內(nèi)也對此展開了相關(guān)研究，以西安電子科技大學(xué)、航天54所為代表的單位，已經(jīng)掌握高速OQPSK和O8PSK，對于新興的調(diào)制技術(shù)(交錯正交相移鍵控IJF-OQPSK、改進的IJF-OQPSK調(diào)制方式FQPSK、多調(diào)制調(diào)相MHPM等)國內(nèi)還處在初步研究階段，后續(xù)研究人員若能在這方面有突破，將會成倍提高通信效率和穩(wěn)定性，對國內(nèi)通信技術(shù)的提高有重大意義。

目前，自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)已經(jīng)有很多重要應(yīng)用，在無線局域網(wǎng)(結(jié)合OFDM)、地面蜂窩網(wǎng)[5](結(jié)合CDMA)和衛(wèi)星通信[6]等領(lǐng)域，自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)是3G中實現(xiàn)高速多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)之一，如高速下行分組接入(HSDPA)，采用自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)，可實現(xiàn)3G多媒體業(yè)務(wù)快速傳輸[7]。

正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)將編碼比特流調(diào)制到正交子載波上進行傳輸，每路子載波帶寬小于傳輸帶寬，可以有效對抗頻率選擇性衰落和多徑時延，OFDM技術(shù)結(jié)合自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)增強了AMC的適應(yīng)性，提高系統(tǒng)的靈活性，已經(jīng)成為LTE的關(guān)鍵技術(shù)[8]。AMC技術(shù)結(jié)合自動請求重傳(ARQ)，AMC通過反饋信道的條件信息來選擇合適的編碼調(diào)制方式MCS(ModulationandCodingScheme,MCS)，然而這對信道估計的精確度提出很高的要求，且時延的影響在深衰落信道中不可忽略，所以一般將AMC與ARQ聯(lián)合使用。AMC提供粗糙的數(shù)據(jù)速率選擇，而H-ARQ根據(jù)信道條件對數(shù)據(jù)速率做出較為細致的調(diào)整，即AMC粗調(diào)而ARQ細調(diào)。MIMO(Multiple-InputMultiple-Output,)技術(shù)通過多個天線實現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加頻譜資源和天線發(fā)射功率的前提下，可以成倍的提高系統(tǒng)的信道容量，MIMO技術(shù)結(jié)合AMC技術(shù)可以使得每條信道達到當前的飽和狀態(tài)，在現(xiàn)有條件下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)更快速地傳輸。從上面的分析可知，AMC結(jié)合其他的技術(shù)手段已經(jīng)成為當前提高傳輸效率的重要方法。目前諸多的技術(shù)標準中已經(jīng)采用自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)，如：我國的LAS-CDMA物理層標準、美國的WCDMA2000-1xEVDV標準、衛(wèi)星廣播電視標準(DVB-S2[9])等多個標準中。

AMC技術(shù)中，編碼調(diào)制方案的設(shè)計、信道狀態(tài)估計以及編碼調(diào)制方式的切換策略是自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)的核心，因此對于上述三方面的研究對于AMC技術(shù)至關(guān)重要。

2　信道狀態(tài)估計

根據(jù)AMC技術(shù)的原理，自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)是基于監(jiān)測、跟蹤信道狀態(tài)信息的特定參數(shù)來自適應(yīng)選擇對應(yīng)的編碼調(diào)制策略。信道狀態(tài)信息(ChannelStateInformation，CSI)決定下一時刻數(shù)據(jù)傳輸將采用的編碼調(diào)制方式。自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)非常依賴CSI[10]，因此準確的CSI是自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)的關(guān)鍵，它將直接影響系統(tǒng)的性能。

2.1信道狀態(tài)估計算法

信道狀態(tài)估計的方法很多。按照發(fā)送端是否有訓(xùn)練序列可將信道估計方法分為盲信道估計、非盲信道估計和半盲信道估計。非盲信道估計是指在發(fā)送信號時域上加入特定的訓(xùn)練序列或者在頻域上加入特定頻率載波(導(dǎo)頻)，根據(jù)接收到的訓(xùn)練序列或者導(dǎo)頻信號情況，對信道進行估計，發(fā)送端根據(jù)反饋結(jié)果對編碼調(diào)制方案進行相應(yīng)調(diào)整[11]；該方法準確性高，但也存在一定的問題,當信道為深衰落信道時，即信道參數(shù)變化幅度較大，由于時延的問題，時域上插入訓(xùn)練碼元的數(shù)據(jù)幀在接受端得到的估計結(jié)果只適合當前幀數(shù)據(jù)。依據(jù)該結(jié)果選擇的編碼調(diào)制方式不一定適合后面?zhèn)鬏數(shù)膸瑪?shù)據(jù)，所以該方法僅適合信道參數(shù)變化緩慢即慢衰落信道。文獻[11]中就是在發(fā)送信號中插入檢測信號，即采用的非盲信道估計方法。

盲信道估計方法沒有在發(fā)送信號中添加任何附加信號，它主要是利用信道的統(tǒng)計信息來估計信道參數(shù)[12]，該方法需要大量的數(shù)據(jù)樣本作為支撐，估計參數(shù)收斂比較慢，計算量大，算法復(fù)雜，所以比非盲信道估計實現(xiàn)起來更為困難；目前的盲信道估計方法主要有子空間法、常模量法和最大似然估計算法[13]。

半盲信道估計[14-15]是綜合分析非盲信道估計和盲信道估計優(yōu)缺點，根據(jù)實際應(yīng)用綜合考慮，在信道條件好的情況下利用盲信道估計，在信道惡化的時候利用非盲信道估計，以此降低算法復(fù)雜度，提升信道估計性能。三類算法的優(yōu)缺點如表1。

表1　信道估計方法比較

2.2信噪比估計算法

信噪比是信道品質(zhì)CSI的表征參數(shù)之一，信噪比能夠很好的反映信道當前所處的環(huán)境，而且計算簡單，是現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中的非常重要參數(shù)之一，是自適應(yīng)調(diào)制編碼方案選擇和切換的重要依據(jù)；它的準確與否直接影響系統(tǒng)能否達到預(yù)期的性能，因此信噪比估計對于AMC技術(shù)非常重要。

信噪比的估計方法按照采用的信號處理方法，可分為基于最大似然(MaximumLikelihood,ML)、基于譜分析和基于統(tǒng)計量3類，下文將按照這三類分別描述。

最大似然估計算法[16]原理是求出I、Q兩路信號的聯(lián)合密度函數(shù)，根據(jù)最大似然估計理論，構(gòu)造關(guān)于信號(S)和噪聲(N)的似然函數(shù)公式，求出使得似然函數(shù)最大所對應(yīng)的信號(S)和噪聲(N)，從而得到信噪比估計值。文獻[17]給出了具體的推導(dǎo)，為了進一步提高估計精度，文獻[18]給出實AWGN和復(fù)AWGN下的低偏差信噪比估計算法。文獻[19]指出在數(shù)據(jù)輔助條件下，ML類算法估計效果接近克拉美羅界，但在沒有數(shù)據(jù)輔助時的估計結(jié)果在高信噪比下較好，低信噪比下由于判決誤差影響，性能較差。為提高低信噪比下的估計性能，研究人員提出一系列降低判決錯誤的改進算法，文獻[20-21]將MPSK信號的信噪比估計問題轉(zhuǎn)化為對幅度估計；文獻[22]提出一種基于迭代大信號幅度和信噪比聯(lián)合估計算法，改善了判決錯誤導(dǎo)致的估計偏差現(xiàn)象，其性能接近有數(shù)據(jù)輔助算法性能。從上述分析發(fā)現(xiàn)，ML類算法能取得良好的性能，但要求較高，需要周期的發(fā)送特定的訓(xùn)練序列；而非數(shù)據(jù)輔助ML類算法不需要周期的發(fā)送訓(xùn)練序列，但算法復(fù)雜，準確度較差。而實際應(yīng)用的多數(shù)場景是沒有數(shù)據(jù)輔助的，基于此，非數(shù)據(jù)輔助ML類算法研究的下一階段的研究重點應(yīng)集中在簡化算法的復(fù)雜度和提高準確度上。

基于譜分析的估計方法是一種簡單實用的信噪比估計算法，基本原理是利用功率分布函數(shù)拐點這個信號頻帶的重要參數(shù)，通過檢測該參數(shù)實現(xiàn)估計信號的帶寬和信噪比。譜分析法適用于大部分通信系統(tǒng)，且估計精度較高；文獻[10]提出一種基于移動信道的功率譜特性的平均信噪比估計算法，文獻[12-13]比較譜分析的信噪比估計算法和其他經(jīng)典方法的性能。與經(jīng)典方法相比，譜分析方法計算量小，實現(xiàn)簡單，能實時估計信號的SNR。

基于統(tǒng)計量的估計方法，常用的是1967年Benedict和Soong提出的二階四階矩M2M4估計算法，后面由Matzner給出詳細的推導(dǎo)[23]，M2和M4分別表示接收信號的二階四階矩。在實際處理中接收信號的統(tǒng)計平均無法直接得到，通常采用時間平均替代統(tǒng)計平均(實平穩(wěn)滿足各態(tài)歷經(jīng)性，則可用時間平均代替統(tǒng)計平均)。該算法只需對觀測信號進行二階矩和四階矩處理即可得到信噪比估計值，計算簡單，不需要載波相位恢復(fù)，也不需要接收端的判決或者發(fā)射符號的信息。研究結(jié)果表明在樣本碼元超過2千個符號以上，SNR估計值的標準差不超過0.2dB?；贛2M4算法具有這些優(yōu)點，并且能夠滿足大多數(shù)系統(tǒng)信噪比的估計要求，因此得到廣泛應(yīng)用。但是當信號采用高階調(diào)制方式時，該方法的估計誤差會隨著信噪比的增大而增加。為克服這個問題，文獻[24]研究基于接收信號的高階統(tǒng)計量的盲信噪比估計新方法，對M2M4算法在高階調(diào)制和高信噪比條件下的性能進行優(yōu)化。高階統(tǒng)計量的估計算法一般是采用高階矩，由于高斯噪聲的n階矩恒為零，因此該方法無法有效抑制高斯噪聲，而且高階統(tǒng)計估計需要更多的統(tǒng)計樣本，相比M2M4估計精度較低，研究結(jié)果表明當SNR低于-5dB時，估計值的均方根誤差最大可達到4.4dB。

低階調(diào)制下基于ML類和基于統(tǒng)計量的信噪比估計算法即使在低信噪比條件下也會有較好的估計性能，但在高階調(diào)制下性能較差，對此可采用綜合分析法，即綜合應(yīng)用統(tǒng)計量工具和最大似然算法，充分利用這個數(shù)學(xué)工具的優(yōu)越性，相互之間進行優(yōu)勢互補，即設(shè)置適當?shù)亩攘?，在低信噪比條件下主要采用統(tǒng)計量估計法，高信噪比時采用最大似然估計法，優(yōu)化信噪比估計；在條件允許時結(jié)合先驗糾錯編碼信息，可實現(xiàn)更優(yōu)的估計結(jié)果。譜分析的方法需要部分先驗信息，但實際通信中信道先驗信息大都未知，且多為時變信道；針對這一問題，有學(xué)者提出將信道劃分為慢衰落和深衰落信道，將慢衰落信道建模為Nikagami-m信道。通過數(shù)學(xué)分析，建立參數(shù)m和信噪比之間的關(guān)系，采用數(shù)學(xué)處理的方法(迭代、擬合等)聯(lián)合估計參數(shù)和信噪比。深衰落信道利用信號空間和干擾空間的差異，將信噪比轉(zhuǎn)化為信干比的求解，采用特征值分解等數(shù)學(xué)方法計算信號和干擾的功率，得到信干比的估計值，間接得到信噪比的估計值[25]。

3　MCS(Modulation and Coding Scheme)切換算法

MCS選擇算法是AMC技術(shù)的重要內(nèi)容，它是根據(jù)信道估計值以及適當?shù)臏蕜t確定切換門限值，通過比對選擇當前條件下的自適應(yīng)調(diào)制編碼方案，獲得最大信息傳輸量。MCS切換門限的準確性對系統(tǒng)性能的提升發(fā)揮著重要作用。切換門限的制定準則主要有傳輸速率最大化準則、誤碼率最小準則和發(fā)射功率最小化準則。傳輸速率最大準則是在保證可接受誤碼的情況以盡可能快的速率傳輸數(shù)據(jù)，即采用高階的編碼調(diào)制方式；誤碼率最小準則是保證碼元傳輸速率和發(fā)射功率不變，調(diào)整MCS盡量減小接收端的誤碼率，該方式適合對通信品質(zhì)要求較高的業(yè)務(wù)；發(fā)射功率最小即在保證系統(tǒng)性能的前提下盡可能最小化發(fā)射功率，這種方式比較適合便攜式移動終端?？偟膩碚f在應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)實際需要在這3個方面去做取舍。

在MCS切換門限值的選取上目前應(yīng)用最為廣泛的是是3GPP推薦的固定閾值法。圖2中MCS1～MCSN表示不同的編碼調(diào)制方式，SNR1-SNR2～SNRN-SNRN+1表示每種編碼調(diào)制方式對應(yīng)的信噪比區(qū)間。在指定誤碼要求下，對于不同的SNR區(qū)間，都具有MCS中最優(yōu)的編碼調(diào)制方式。該算法實現(xiàn)簡單，但是由于在實際應(yīng)用中可能存在曲線漂移以及估計不準確等問題，限制了門限選取的精確性[26]。采用這種方法存在“乒乓切換”問題，常見的解決方法是在門限值處設(shè)定合理的緩沖區(qū)，如圖3所示，S1、S2…SN-1表示設(shè)置在相鄰MCS的緩沖區(qū)。

圖2　固定閾值算法示意圖

圖3　設(shè)置緩沖區(qū)的MCS切換示意圖

圍繞門限優(yōu)化的算法主要包括以下幾類：

基于信道估計類算法包括固定閾值法和自適應(yīng)閾值法兩種，固定閾值法(thresholdfixed，TF)，即預(yù)先計算出固定的MCS切換門限，只要指定參數(shù)到達這個門限即切換到該種編碼調(diào)制方式。固定閾值法是3GPP推薦的“基于SNR的門限判別算法”的典型代表。在保證誤碼的情況下，所選閾值可使系統(tǒng)達到最優(yōu)指標，這類算法適用于實時性不強的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。自適應(yīng)閾值法(thresholdadjustment，TA)在固定閾值的基礎(chǔ)上，根據(jù)信道實際對閾值進行調(diào)節(jié)，使其能夠更好的適應(yīng)信道特性。信道估計類的MCS切換方法主要有兩個方面的誤差。一個是閾值與實際值的差值，另一個是估計信噪比值和實際發(fā)送時刻信噪比的誤差，動態(tài)閾值法較好的解決了該問題。TF算法雖然可以根據(jù)不同QoS需求設(shè)定不同的固定切換點，但其切換門限值與信道有關(guān)。實際無線信道類型多是未知，通常都是由優(yōu)化理論求得特定信道的固定門限，以此研究系統(tǒng)的性能?；诖?，研究人員提出TA算法。TA算法中各切換點均能根據(jù)信道條件自適應(yīng)調(diào)整，能夠跟蹤信道狀態(tài)對切換點做出適時調(diào)整，提升系統(tǒng)性能。文獻[27]仿真結(jié)果表明：在設(shè)定目標誤碼率為10-3時，門限閾值自適應(yīng)能滿足鄉(xiāng)村環(huán)境和開闊地帶的使用要求。文獻[28]首次提出一種基于AR預(yù)測模型的保證實時誤幀率的門限優(yōu)化算法ITA(ImproveThresholdAdjustment)，該算法是根據(jù)移動臺反饋的信道估計值和上一幀數(shù)據(jù)的對錯，實時調(diào)整每種編碼調(diào)制方式的下門限。仿真設(shè)定目標誤幀率為14.28%。結(jié)果表明(ITA)可保持在14.16%以下，與3GPP提出的門限調(diào)整算法相比，能穩(wěn)定保證系統(tǒng)誤幀率保持在目標誤幀率以下。通過上述分析，可以看出門限值優(yōu)化(ITA)類算法有很大的研究空間。

4　AMC存在的問題以及發(fā)展趨勢

通過對自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)的分析和其中關(guān)鍵技術(shù)的分析可以看出，自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)發(fā)展的趨勢是簡捷、高效的數(shù)據(jù)傳輸。自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)的研究過程目前主要存在以下問題：

1) 由于糾錯編碼技術(shù)和調(diào)制技術(shù)發(fā)展的限制，使得AMC技術(shù)在設(shè)計的自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)方案覆蓋面不能滿足通信系統(tǒng)的要求。

2) 自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)中信道估計算法眾多，不同算法對于目標代價函數(shù)的設(shè)定及優(yōu)化算法存在較大差異。各算法難以形成統(tǒng)一的評價體系。

3)MCS切換算法主要是集中在如何避免頻繁的切換和優(yōu)化切換門限上，各算法之間關(guān)系復(fù)雜,相互制約,如何深入剖析各算法性能指標之間的關(guān)系，如何選取限定條件及設(shè)定優(yōu)化代價函數(shù),如何客觀地評價各個參數(shù)對算法性能的影響并實現(xiàn)合理的性能折衷,是算法設(shè)計中面臨的關(guān)鍵問題。

隨著地面通信3G、4G等多媒體業(yè)務(wù)以及衛(wèi)星載荷技術(shù)的快速發(fā)展，通信業(yè)務(wù)類型以及數(shù)據(jù)量與日俱增，對信息傳輸?shù)目煽啃院蛯嵭蕴岢隽烁叩囊?，AMC技術(shù)已經(jīng)成為多媒體數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)之一，通過上述分析，得出自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)的發(fā)展趨勢：

1) 與固定編碼調(diào)制相比，AMC技術(shù)能提供大約20dB的功率增益，但是跟香農(nóng)信道容量限還有約11dB的差距，因此，研究具有更高功率效率，更高頻帶利用率的編碼調(diào)制方案將是下一步研究的重要內(nèi)容。

2) 準確的信道狀態(tài)信息是AMC技術(shù)傳輸速率和信道條件吻合的關(guān)鍵，然而準確的信道狀態(tài)信息往往是以較高的復(fù)雜度為代價的，且當信道處于深衰落時，當前時刻的信道估計值反饋回發(fā)送端，由于反饋時延的存在，當前時刻的估計值并不一定適合下一幀數(shù)據(jù)的傳輸。因此研究實用性更廣泛、準確性高且簡單高效的信道狀態(tài)跟蹤、預(yù)測方法是AMC領(lǐng)域今后研究的核心部分。

3)MCS切換中目前應(yīng)用最為廣泛的是固定門限法。TF算法通常是在一直信道特性的情況下設(shè)定的，而實際應(yīng)用中信道的特性多是未知的?，F(xiàn)在的研究主要集中在TA算法。TA類算法應(yīng)用實際中常常沒法保證誤幀率，本文中提到的ITA算法已經(jīng)進行了部分改進，但算法復(fù)雜度仍較高。研究如何更為簡單、高效優(yōu)化自適應(yīng)切換門限值將是今后AMC技術(shù)的重點研究方向。

自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)不再是單一的應(yīng)用，經(jīng)常結(jié)合其他技術(shù)(如MIMO、OFDM等)綜合應(yīng)用。AMC技術(shù)的編碼調(diào)制方案的設(shè)計建立在適用性和時效性上，信道狀態(tài)估計和MCS的切換算法則需要在準確性、時效性和復(fù)雜度之間進行折中考慮，使AMC技術(shù)具有更廣泛的適用性。因此，對于自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)的研究需要根據(jù)實際應(yīng)用的場景以及要求進行綜合考慮。

[1]敬龍江,羅仁澤,朱維樂.基于LDPC自適應(yīng)編碼調(diào)制的圖像傳輸性能像傳輸性能[J].2005,27(10):1695-1696.

[2]趙新.基于LDPC碼的衛(wèi)星通信自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)研究[D].成都：電子科技大學(xué),2010.

[3]王晶,基于Turbo碼的自適應(yīng)編碼調(diào)制系統(tǒng)[D].西安電子科技大學(xué),2007.

[4]劉冰,石吉利,宋祖勛.空地數(shù)據(jù)鏈自適應(yīng)編碼調(diào)制方法研究[J].航空電子技術(shù),2011,42(3):17-21.

[5]QIUX,CHAWLAK.OnthePerformanceofAdaptiveModulationinCellularSystem[J].IEEE,1999,47(6):884-895.

[6]TARCHID,CORAZZAGE,VANELLI-CORALLIA.AdaptiveCodingandModulationTechniquesforMobileSatelliteCommunications:AStateEstimationApproach[R].2012,6:36-43.

[7]高路,牛凱,吳偉陵.自適應(yīng)調(diào)制編碼及其在WCDMA中的應(yīng)用[J].電訊技術(shù),2002(1):94-100.

[8]周小林,盧屹,宋文濤.無線局域網(wǎng)中高效自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)[J].計算機工程,2003,13:41-42.

[9]ALBERTOMORELLO,ULRICHREIMERS.DVB-S2,theSecondGenerationStandardforSatelliteBroadcastingandUnicasting[J].InternationalJournalofSatelliteCommunicationsandNetworking,2004:22:249-268.

[10]OIENGE,HOLMH,HOLEKJ.ImpactofChannelPredictiononAdaptiveCodedModulationPerformanceinRayleighFading[J].inVehicularTechnology,2004,53(3):758-769.

[11]林鵬,趙洪利.瑞利衰落信道下的自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)[J].裝備指揮技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2005(4):99-102.

[12]賈楠.無線通信系統(tǒng)信道估計技術(shù)研究與實現(xiàn)[D].北京：北京郵電大學(xué),2008.

[13]蔣佳俊.3GLTE下行鏈路自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)研究[D].上海：復(fù)旦大學(xué),2009.

[14]楊煒偉,蔡躍明,李子.MIMO-OFDM系統(tǒng)中的子空間半盲信道估計[J].電路與系統(tǒng)學(xué)報,2006(1):122-127.

[15]薛彬彬.MIMO-OFDM系統(tǒng)半盲信道估計方法研究[D].蘭州：蘭州大學(xué),2014.

[16]TANGF,DENEIREL,ENGELSM,etal.AGeneralOptimalSwitchingSchemeforLinkAdaptation[C]//VehicularTechnologyConference,2001:1598-1602.

[17]李苗.認知無線電中自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)研究與FPGA實現(xiàn)[D].北京：北京理工大學(xué),2015.

[18]BOUJELBENMA,BELLILIF,AFFESS,etal.EMAlgorithmforNon-Data-AidedSNREstimationofLinearly-ModulatedSignalsoverSIMOChannels[J].IEEE,2009:1-6.

[19]張金成,彭華,趙國慶.信噪比估計算法研究[J].信息工程大學(xué)學(xué)報,2011(5):535-543.

[20]顧朝志，張磊，李莉．接收天線選擇對MIMO-OFDM系統(tǒng)信道容量的影響[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué))，2014(2)：72-75.

[21]PAULUZZIDR,BEAULIEUNC.AComparisonofSNREstimationTechniquesfortheAWGNChannelinCommunications[J].IEEETransactionson,2000,48(10):1681-1691.

[22]潘申福,李振東,梁慶林.AWGN信道下PSK信號幅度與信噪比的估計[J].通信學(xué)報,2004,25(3):167-173.

[23]李智信.衛(wèi)星自適應(yīng)傳輸中的關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京：北京理工大學(xué),2014.

[24]ALVAREZDM,LOPEZVR,MOSQUERAC.SNREstimationforMultilevelConstellationsUsingHigher-OrderMomentsinSignalProcessing[J].IEEETransactionson,2010,58(3):1515-1526.

[25]許華,王愛粉,楊曉宇.常規(guī)數(shù)字通信信號信噪比估計綜述[J].信號處理,2013(6):723-733.

[26]TAKEDAD,CHOWYCP,STRAUCHH.ThreholdControllingSchemeforAdaptive,ModulationandCodingSystem[J].inProc.IEEEPIMRC,2004(2):1351-1355.

[27]薛德友.星地鏈路通信自適應(yīng)編碼調(diào)制技術(shù)研究[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué),2012.

[28]范晨,陳美婭,蘇麗君,等.自適應(yīng)調(diào)制編碼系統(tǒng)門限調(diào)整算法研究[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報,2006(4):49-53.

[29]劉勇，周奇，劉盛雄．一種新的基于單片機的滾動編碼算法[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué))，2014(11)：98-101．

(責(zé)任編輯楊繼森)

ResearchonAdaptiveModulationandCoding

WANGPeng-yun,NIShu-yan

(DepartmentofEquipmentAcquisitionofPLA,AcademyofEquipment,Beijing101416,China)

Summaryofadaptivemodulationandcodingtechniqueinexistingmethodsforthefurtherresearchisofgreatsignificance.ThispaperclearedupdevelopmentandthemainapplicationoftechnologyofAMC.Existingchannelstateestimation,MCShandoverofexistingalgorithmswerediscussedandanalyzedintheirrespectiveadvantagesanddisadvantages.Withtheexistingconclusion,thetrendofAMChasbeendeveloped.

adaptivemodulationandcoding;channelestimation;MCShandover

2016-04-12；

2016-06-29

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(2015AA7026085)

王朋云(1991—)，男，碩士，主要從事空間信息獲取與處理研究。

10.11809/scbgxb2016.09.025

format:WANGPeng-yun,NIShu-yan.ResearchonAdaptiveModulationandCoding[J].JournalofOrdnanceEquipmentEngineering,2016(9):105-109.

TN941

A

2096-2304(2016)09-0105-06

本文引用格式：王朋云，倪淑燕.自適應(yīng)調(diào)制編碼技術(shù)研究[J].兵器裝備工程學(xué)報，2016(9):105-109.