理论教育 链路自适应介绍:优化网络连接性能

链路自适应介绍:优化网络连接性能

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于单链路和多用户系统,链路自适应是根据不同无线信道在时间和空间发现接近最优容量的先决条件。在一个典型的自适应方案中,接收端估计信道状态,并且通过反馈回路将获得的CSI返回给发送端。最终,发送端用CSI来更新传输参数,诸如调制星座图、错误控制编码和传输能量来适应瞬时信道特性。

链路自适应介绍:优化网络连接性能

对于单链路和多用户系统,链路自适应是根据不同无线信道在时间和空间发现接近最优容量的先决条件。它的原理是使全局输出(频谱有效性)、能量和其他可能的传输参数动态地适应未知信道的状态,来尽可能地接近各态历经的信道容量,同时符合一些给定的设计质量限制。这样就可以避免在非自适应系统所出现的“最差”传输方案,而这种非自适应系统基本上只可以发现理论上的可用性能的一部分。然而,我们多少需要一些从接收端到发送端的反馈机制来在发送端产生自适应。

在一个典型的自适应方案中,接收端估计信道状态,并且通过反馈回路将获得的CSI返回给发送端。在平坦性衰落信道中,反馈的CSI是说明亚信道的瞬时信噪比的主要指标。

最终,发送端用CSI来更新传输参数,诸如调制星座图、错误控制编码和传输能量来适应瞬时信道特性。这些参数整体上被称之为发送端模式,如图3.40所示。这里,n是指发送端所使用的指数,也就是说信道处在状态n,与信道信号信噪比(CSNR)的第n个子信道相对应。

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图3.40 链路自适应方案的通用框图

例如一个发射机设置的选择,需要服从已选的目标BER和平均传输功率限制,以便发送端尝试以瞬时可能的最高频谱利用率传输信息。同时可以用PER来代替BER。因此,为了获得更高的CSNR,发送端将会选择具有最高频谱利用率的传输模式。鉴于它会随信道性能恶化而降低信道频谱利用率,根据手边的应用,其他的设计标准也是可行的。

链路自适性概念的提出至少要追溯到19世纪70年代初期。大多数的研究贡献详尽的概述要追溯到2002年(见参考文献[HaYW02])。在1977年链路自适应有了信息理论基础,当Goldsmith和Varaiya指出对于一个具有平坦性衰落信道的信道性能是可以通过一定的自适应方案完成的,这些方案中传输速率和能量是连续的并瞬时适应信道状态的变化,并假设发送端完全知道信道的状态(见参考文献[GoVa97])。实际的链路自适应包含离散的速率和离散的能量来近似这种理想的和实际中不可能实现的性能方案。可以这样说,自适应的优势、设计选择和可用程度以及链路自适应技术的实际局限性已经被很好地被认知了,并且这些技术正逐渐地被写入几个即将问世的无线通信标准中。在接下来的章节中,我们可以看到链路自适应也可以用于其他的诸如MIMO和OFDM的状态信息无线技术中。

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