[发明专利]分布式天线系统中基于平均BER约束的自适应调制方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信领域，涉及无线通信的自适应调制方案设计，更具体的说涉及分布式天线系统中自适应调制切换门限优化算法以及相应的离散率自适应调制方案设计。

背景技术

移动internet和计算机通信的迅速崛起，宽带多媒体业务为代表的数据业务逐渐上升为核心业务；这种快速发展的数据业务需要高速率数据接入，使得无线频谱资源日益紧张，所以国内外研究机构正不断寻求更高频谱效率的传输技术以缓解有限的频谱资源。未来无线通信技术需要支持高质量和高速率的数据传输，近年来，随着频谱资源的日益紧张和用户需求的持续增长，MIMO和OFDM等高频效的传输技术虽然大大提高了系统容量，但其仍然无法满足人们对宽带高质量网络服务的需求。MIMO-OFDM技术提供的宽带传输能力可以提高点对点的传输容量，但由于采用了更高的频段，导致系统覆盖范围和覆盖率受到限制。要达到4G系统所要求的传输速率，如果继续采用现有的蜂窝系统，只有通过缩小小区半径或小区裂化来解决，但这无疑增加了4G系统的运营成本。另外，由于高大建筑物越来越多，导致蜂窝小区存在大量的覆盖盲区，如果采用单纯的提高发射功率的方法，不仅对基站的建设提出更高的要求，同时也会带来小区间通信干扰，导致频谱资源的利用率降低。所以，传统蜂窝系统出现的这些切换频繁，干扰增加，成本提高等问题，已无法适应未来通信系统的发展要求。

分布式天线技术作为未来无线通信的开放式架构，提供了对空间资源更有效的利用。目前，已有研究表明与集中式天线系统相比，分布式天线系统具有更高的容量、小区平均覆盖率、更低的发送功率、抗阴影衰落的能力和增加多种无线业务等需求。

自适应传输技术可以根据无线通信环境和服务质量(QoS)的要求，动态地改变发送端的各种参数来提高系统资源利用率，以获得较高的系统吞吐量和容量，已被应用到无线通信系统中作为提高传输系统频谱效率的一种强有力技术。

由于天线的分布特性提供了对空间资源更有效的利用的同时也对先进的资源分配技术提出了更加严峻的挑战。目前，已有很多文献针对分布式MIMO系统进行功率分配方案研究；然而AM作为提高系统频谱效率的一个关键技术在分布式天线系统中的研究相对较少。

在未来的无线通信网络中，无线链路在保证业务QoS的前提下，更高的传输速率一直是人们追求的目标。为了严格保证QoS，通常的自适应调制(AM)方案一般是基于瞬时误比特率(BER)约束而设计，这样可以简化设计，而且可保证系统每时每刻的BER都能满足目标BER要求，但是，这种严格的要求会使得切换门限值不能根据信道信息进行自适应优化(即门限值是固定的)，将不可避免带来系统频谱效率(SE)的损失。

为此，本专利给出基于平均BER约束条件的自适应门限值优化算法和相应的AM方案设计，以期满足系统服务质量(目标BER)要求的同时获得统SE极大提高。

目前，已有文献针对自适应切换门限优化问题进行了研究。在这些AM方案设计中，Torrance等人提出使平均BER和ASE同时与目标值的差值最小的方法，建立相应的代价方程并搜索最优AM门限值。Lai给出了一种Two-mode方法来优化门限值，该方法仍然需要采用Torrance提出的代价方程，实质上是Torrance方法的一种变型，但每次只考虑相邻两种调制方式。学者Chung和Choi提出了采用Lagrange优化方法以最大化平均SE为代价方程求得最优自适应门限，其求解同样需要通过大量的计算机数值搜索。此外，课题组成员针对空时编码，采用Lagrange方法以最大化ASE求取最优自适应门限值，其在解非线性方程组的时候，采用了一种简化Newton迭代法求解，虽然可以避免原有文献通过大量的数值搜索来求解门限值，但其迭代Jacobi矩阵只与初值有关，没有根据迭代中间量实时替换，最终导致求取的门限值是一组次优解。在这些优化方法中，Torrance方法与Lagrange方法类似，只是在代价函数中以不同的形式来表示平均BER约束条件。基于以上问题，本发明将针对无线分布式天线系统特点，设计其在平均BER约束条件下的自适应调制方案，可最大化系统频谱效率；并提出一种联合Karush-Kuhn-Tucker(KKT)优化条件和Newton法的自适应门限优化算法，可以在求得最优门限的同时，降低Lagrange等算法需要大量数值搜索求解引起的高复杂度。

以下将通过具体实例结合附图对本发明的目的及特性进行详细描述，这些具体实施例是说明性的，不具有限制性。

发明内容