專利名稱：多天線系統(tǒng)的跨層聯(lián)合方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線網(wǎng)絡(luò)跨層優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多天線系統(tǒng)的跨層聯(lián)合方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的分層設(shè)計方法由于不允許在各層之間共享信息和各層信息不充分的缺點， 難以適應(yīng)動態(tài)變化的無線環(huán)境(如用戶間干擾、信號衰落、接入沖突等嚴(yán)重)，從而很難保證用戶多樣和可變的服務(wù)質(zhì)量QoS?？鐚釉O(shè)計的本質(zhì)思想是打破傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)框架，以滿足系統(tǒng)服務(wù)要求為目的，將通信系統(tǒng)資源的狀態(tài)參數(shù)(如編碼調(diào)制方式等)和服務(wù)質(zhì)量QoS 參數(shù)(如誤包率等)在協(xié)議層中傳遞，從而達(dá)到各協(xié)議層聯(lián)合設(shè)計，充分利用系統(tǒng)資源，為用戶提供更好的服務(wù)的目的。多輸入多輸出MIMO技術(shù)可以充分開發(fā)空域資源，可以在不額外增加帶寬和功率的條件下，成倍提高傳輸速率和大幅改善鏈路質(zhì)量(系統(tǒng)丟包率及吞吐量等)，因此它被很多無線通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)采納。而空時編碼中的空時分組編碼可以實現(xiàn)發(fā)射天線確定的完全分集，并允許使用基于對接收信號進(jìn)行線性處理的簡單最大似然譯碼算法，所以空時分組編碼在多天線系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。在實際的MIM0-STBC系統(tǒng)中，系統(tǒng)丟包率不僅由系統(tǒng)接收誤差引起，還由鏈路層有限長隊列引發(fā)溢出丟包。傳統(tǒng)分層單純考慮溢出或接收誤差并不能準(zhǔn)確的描述系統(tǒng)的總體性能，只有將這兩方面通過跨層設(shè)計聯(lián)合起來才更適合優(yōu)化實際的多天線系統(tǒng)。本發(fā)明分析了聯(lián)合物理層自適應(yīng)調(diào)制編碼AMC模塊、數(shù)據(jù)鏈路層有限長隊列模塊的多輸入多輸出-空時編碼MIM0-STBC系統(tǒng)。通過優(yōu)化物理層自適應(yīng)調(diào)制編碼AMC目標(biāo)錯誤率，最小化丟包率以及最大化多輸入多輸出MIMO無線鏈路的吞吐量。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述背景技術(shù)中提到的傳統(tǒng)的分層設(shè)計方法不能準(zhǔn)確描述系統(tǒng)性能等不足， 本發(fā)明提出了一種多天線系統(tǒng)的跨層聯(lián)合方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是，多天線系統(tǒng)的跨層聯(lián)合方法，其特征是該方法包括以下步驟步驟1 判斷多天線系統(tǒng)的自適應(yīng)調(diào)制模式的參數(shù)，進(jìn)而確定自適應(yīng)調(diào)制模式的選擇概率；步驟2 通過自適應(yīng)調(diào)制模式的選擇概率求得相鄰模式的轉(zhuǎn)移概率，進(jìn)而得到信道狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；步驟3 在步驟2的基礎(chǔ)上，由信道狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率及數(shù)據(jù)包到達(dá)分布，得到隊列服務(wù)聯(lián)合分布，進(jìn)而求得隊列服務(wù)穩(wěn)態(tài)分布；步驟4 在步驟3的基礎(chǔ)上確定溢出丟包率和系統(tǒng)丟包率，最終確定系統(tǒng)的最優(yōu)誤包率和最優(yōu)吞吐量。
所述自適應(yīng)調(diào)制模式n的選擇概率的計算公式為
權(quán)利要求
1.多天線系統(tǒng)的跨層聯(lián)合方法，其特征是該方法包括以下步驟步驟1 判斷多天線系統(tǒng)的自適應(yīng)調(diào)制模式的參數(shù)，進(jìn)而確定自適應(yīng)調(diào)制模式的選擇概率；步驟2 通過自適應(yīng)調(diào)制模式的選擇概率求得相鄰模式的轉(zhuǎn)移概率，進(jìn)而得到信道狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；步驟3 在步驟2的基礎(chǔ)上，由信道狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率及數(shù)據(jù)包到達(dá)分布，得到隊列服務(wù)聯(lián)合分布，進(jìn)而求得隊列服務(wù)穩(wěn)態(tài)分布；步驟4 在步驟3的基礎(chǔ)上確定溢出丟包率和系統(tǒng)丟包率，最終確定系統(tǒng)的最優(yōu)誤包率和最優(yōu)吞吐量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多天線系統(tǒng)的跨層聯(lián)合方法，其特征是所述自適應(yīng)調(diào)制模式 η的選擇概率的計算公式為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多天線系統(tǒng)的跨層聯(lián)合方法，其特征是所述Prtme(r)的計算公式為
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多天線系統(tǒng)的跨層聯(lián)合方法，其特征是所述相鄰模式的轉(zhuǎn)移概率的計算公式為
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多天線系統(tǒng)的跨層聯(lián)合方法，其特征是所述信道狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣的計算公式為
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多天線系統(tǒng)的跨層聯(lián)合方法，其特征是所述最優(yōu)誤包率為 arg min(P0)其中P。為目標(biāo)誤包率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多天線系統(tǒng)的跨層聯(lián)合方法，其特征是所述最優(yōu)吞吐量為 arg max (P0)。
全文摘要
本發(fā)明公開了無線網(wǎng)絡(luò)跨層優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域中的一種多天線系統(tǒng)的跨層聯(lián)合方法。首先，判斷多天線系統(tǒng)的自適應(yīng)調(diào)制模式參數(shù)，進(jìn)而確定自適應(yīng)調(diào)制模式的選擇概率；然后，通過自適應(yīng)調(diào)制模式的選擇概率求得相鄰模式的轉(zhuǎn)移概率，得到信道狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；并由數(shù)據(jù)包到達(dá)分布、服務(wù)過程和隊列等待數(shù)據(jù)包的狀態(tài)分布，得到隊列服務(wù)聯(lián)合穩(wěn)態(tài)分布；最后，確定溢出丟包率和系統(tǒng)丟包率，確定系統(tǒng)的最優(yōu)誤包率和最優(yōu)吞吐量。本發(fā)明實現(xiàn)了局部最小化系統(tǒng)丟包率和最大化系統(tǒng)的平均吞吐量，以相對簡單的算法取得相對最優(yōu)的跨層性能，最大限度地提升系統(tǒng)頻譜利用率，充分利用有限的頻譜資源。
文檔編號H04L1/06GK102394731SQ20111032960
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者關(guān)欣, 李秀萍, 趙軍輝 申請人:北京交通大學(xué)