作為3G的長期演進，LTE系統(tǒng)采用將OFDM與多天線技術(MIMO)相結合的方案，在20 MHz帶寬下能夠達到上行50 Mb/s,下行100 Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，達到了提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲的目標[1]。在無線通信系統(tǒng)中，為保證通信的有效性和可靠性同時能滿足系統(tǒng)要求，有限頻譜資源以及開放的無線傳播環(huán)境導致干擾成為無線通信系統(tǒng)考慮的首要元素之一，自適應調制編碼技術(AMC)根據(jù)信道環(huán)境質量適當?shù)卣{節(jié)傳輸?shù)恼{制編碼方式，使得系統(tǒng)適應信道環(huán)境變化，即在保證可靠性的同時，吞吐量達到最大[2]。

    LTE系統(tǒng)中自適應調制編碼技術能夠在保證可靠性的前提下提高系統(tǒng)頻譜利用率和系統(tǒng)容量，盡量避免開放的信道環(huán)境對接收信號的影響。接收端采用怎樣的方案將當前信道質量反饋給發(fā)送端是LTE-AMC系統(tǒng)的研究熱點。這些AMC大多都是在接收端計算信道質量，并得出保證BLER達到系統(tǒng)要求的最大MCS，然后以CQI的形式反饋給發(fā)送端，發(fā)送端將其作為下次傳輸?shù)恼{制編碼方式的參考。在AMC技術中存在CQI計算復雜度較高和傳輸延時的問題，而且AMC技術本身對信道變化較為敏感。當SNR隨著時間變化較快而導致BLER較高時，這會導致AMC性能有很大程度的下降，進而影響系統(tǒng)性能。
    針對這種情況，本文介紹了一種在使用相同RB對數(shù)下選擇最低CQI等級的AMC方案，使LTE-AMC系統(tǒng)適應了信道SNR 隨時間變化較快的情況。理論和仿真分析結果表明，該方案降低了傳輸時延帶來的影響,提高了系統(tǒng)吞吐量。
1 LTE系統(tǒng)AMC概述
1.1 LTE系統(tǒng)中AMC結構
    LTE系統(tǒng)中AMC結構如圖1，發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)經過加擾碼、信道編碼、調制、層映射、預編碼、資源映射以及IFFT產生OFDM符號[3]之后經過中頻、射頻、發(fā)射出去。接收端經過發(fā)送端的逆過程，即對于某個資源塊(可以稱為自適應塊)的數(shù)據(jù)，根據(jù)上次SNR估計和信道估計得出對應的MCS，進行相應的解調、譯碼，恢復原始信號。鏈路自適應通過估算系統(tǒng)下行鏈路的信道質量，將其映射成CQI并反饋給發(fā)送端，建議發(fā)送端將其作為下次傳輸?shù)恼{制編碼方式。要選擇不同的自適應調制方式，對系統(tǒng)性能的影響有至關重要的作用。

1.2 LTE-AMC實現(xiàn)過程
    AMC實現(xiàn)的過程是：接收端先獲得鏈路級信噪比，通過建立的SNR與MCS的映射關系，得出MCS，然后以CQI的形式反饋給發(fā)送端[4]。SNR與MCS的映射理論依據(jù)是在滿足規(guī)定的系統(tǒng)誤塊率(一般BLER≤0.1)要求下，選擇使鏈路吞吐量最大的MCS，公式如下：
  
2 本文提出的MCS方案
2.1理論依據(jù)
     在LTE-AMC技術中，發(fā)送端根據(jù)接收端反饋的CQI調節(jié)下次傳輸?shù)恼{制編碼方式，其中CQ是無線信道質量指示，當SNR較大時，CQI等級也較高，對應較高的調制編碼方式，即對應更高的碼率和效率。此時，傳輸相同負荷所用的資源塊(RB)對數(shù)越少。同時，BLER越高，系統(tǒng)丟包率增加，因此選擇的調制編碼方式要兼顧RB和BLER。傳統(tǒng)的AMC技術是接收端根據(jù)不同CQI等級對應的SNR-BLER曲線,找出BLER=0.1得出最大CQ反饋給發(fā)送端，即計算的一定范圍的SNR對應一個CQI等級。在實際資源調度時，傳輸資源塊RB對數(shù)是一個向上取整值，所以對應于相同業(yè)務幀長度時，相鄰若干個CQI可能對應于同一個RB對數(shù)。因此本方案采用在相同資源RB對數(shù)情況下，使用最低的CQI,以抵抗SNR隨時間變化較快的情況。
2.2 方案實現(xiàn)步驟
    (1)接收端測量信道質量SNR
    信噪比估計對于AMC至關重要，決定著AMC的性能。LTE系統(tǒng)中有對接收端已知的參考信號RS，可以利用子載波的參考信號RS進行SNR估計。接收的參考信號可以表示為：

    (4)獲得最低CQI等級
    由式(5)可知，對于一定系統(tǒng)傳輸資源RB對數(shù)，可能對應幾個相鄰的CQI等級。因此，對應特定幀長度，計算相同RB對數(shù)下最低CQI等級步驟為：將步驟(2)獲得的CQI0減1得到CQI1，并將L和CQI1代入式(5)得到對應的RB對數(shù)RB1。比較RB1和RB0，如果不相等，則RB0對應的CQI0為最低CQI等級。否則，將CQI1繼續(xù)減1計算RB對數(shù)，直到RBn-1不等于RB0，則將RBn-1對應的CQIn-1作為最低CQI等級。
    (5)確定MCS
    LTE系統(tǒng)定義了16種CQI組合方式，由CQI序號表示，各個CQI序號所代表的調制編碼方式MCS如表1[8]所示。

3 仿真及結果
3.1仿真條件
    本文采用MATLBA 7.0對LTE系統(tǒng)下行鏈路進行仿真，該仿真基于與LTE協(xié)議相符的鏈路級平臺。為了便于分析，本文在有反饋時延的情景下進行，并在信道模型BLER變化較大時的ETU 70 Hz(如表1)條件下進行仿真，基本仿真參數(shù)如表2所示。

3.2 仿真結果與性能分析
    為了便于比較本文采用傳統(tǒng)的兩種固定的MCS;64QAM調制、3/4編碼速率(稱為MCS1)和QPSK調制、1/4編碼速率(成為MCS2)。并采用兩種AMC，一種是傳統(tǒng)的利用鏈路層的BLER-SNR性能曲線曲線，找到BLER=0.1的最大MCS(稱為AMC1)；另一種是本文提出的在同RB對數(shù)下選擇最低CQI等級的AMC方案(稱為AMC2)。
    從圖3和圖4是以MCS1和MCS2為例，在3.1節(jié)所述信道環(huán)境下的仿真結果。AMC1和AMC2都比固定的MCS1和MCS2吞吐量有明顯的提升。使用AMC1和AMC2在一定程度上比固定的MCS1和MCS2系統(tǒng)吞吐量有所增加。當SNR較低時，AMC1的性能很差，幾乎還不如MCS2的性能,這是由于在當前信道環(huán)境下，SNR隨時間變化導致BLER變化較快，同時系統(tǒng)分組傳輸?shù)臅r候存在時延，從而導致丟包率增加，此時即使使用自適應調制編碼方式AMC1，也不能適應BLER的快速變化，致使系統(tǒng)的吞吐量下降。而AMC2利用一定的RB資源下最低的MCS適應了BLER變化較大的情況，吞吐量則可以得到很好的提高，在SNR只有5 dB時，使用AMC2的吞吐量比使用MCS2提高了1.5 bit/symbol，卻比AMC1提高了8.5 bit/symbol。

    本文提出了一種可靠性好的AMC方案，該方案通過相同資源對數(shù)下選擇最小的CQI，使得分組交換中各分組可承受的SNR變化范圍增大，避免了當前AMC技術在系統(tǒng)SNR變化較快而性能下降的情況。通過仿真分析可知，當SNR變化較大時，該方案方比現(xiàn)有的AMC技術的系統(tǒng)吞吐量大大提高了。
參考文獻
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