链路自适应技术在移动通信系统中的应用

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1、链路自适应技术在移动通信系统中的应用顾昕钰李文宇顾昕钰北京邮电大学信息工程学院博士研究生李文宇信息产业部电信研究院通信标准研究所助理工程师摘要讨论了链路自适应技术在几个有代表性的移动通信系统中的应用情况，并对未来移动通信系统中链路自适应技术的应用前景进行了预测。关键词链路自适应GPRSEDGEHDR一、引言频带是无线通信中最宝贵的资源，随着人们对无线数据业务需求的快速增长，如何在有限的带宽上最大限度地提高数据传输速率，也就是如何最大限度地提高频带利用效率，逐渐成为移动通信的研究热点。而链路自适应技术（LA：LinkA

2、daptation）正是由于在提高数据传输速率和频谱利用率方面有很强的优势，从而成为目前和未来移动通信系统的关键技术之一。传统意义上的链路自适应技术主要是针对时域而言的。也就是说，动态调整的参数主要是调制方式、编码方式等时域参数，因此在这种情况下链路自适应技术通常被称为AMC（自适应调制编码）。随着下一代无线宽带网络的发展和多天线系统（MIMO或者MISO），多载波系统（例如OFDM）的应用，链路自适应技术也从一维扩展到二维甚至多维，即动态调整包括时域、频域和空域在内的各种传输参数以适应信道的变化。例如，在OFDM系

3、统中，根据信道情况和业务需求动态地为每个用户分配子载波数，以及在发分集系统（MIMO/MISO）中动态地将信息比特映射到不同的发射天线上。二、链路自适应技术的应用链路自适应技术凭借其在提高频谱利用率和数据传输速率方面的卓越性能日益赢得了人们的青睐，已成功应用于多种移动通信系统中，应用程度也逐渐从简单到复杂，成为提高系统性能的关键技术之一。1．链路自适应技术在GPRS中的应用GSM作为第二代数字蜂窝移动通信系统，在全世界范围内已得到了广泛的应用。但是它主要以话音业务为主，数据速率仅为9.6kbit/s，远远不能满足移动

4、多媒体数据通信的需求。为了解决这个问题，GSM系统在其PHASE2和PHASE2+规范中提出了两种高速数据业务的模型，即基于高速数据比特率和电路交换的HSCSD（高速电路交换数据）和基于分组交换数据的GPRS（通用分组无线业务）。GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势，最突出的特点是可以灵活地占用无线信道。通过给一个用户分配多个时隙或多个用户共用一个时隙来有效地利用无线资源，特别适合突发性的、频繁的小流量数据传输。它支持的数据传输速率的理论峰值可以达到171.2kbit/s。作为最佳利用信道，GPRS标准

5、定义了4种不同的编码方案：CS-1~CS-4，数据速率分别为9.05kbit/s，13.4kbit/s，15.6kbit/s和21.4kbit/s，对应的码率分别为1/2，2/3，3/4和1。GPRS可根据数据速率要求和无线链路的质量来动态选择编码类型，以达到最大的无线吞吐量。CS1拥有最高的纠错能力和最低的速率，而CS4没有纠错能力，但可提供最高的速率。不同时隙可选择不同的信道编码，当网络传输质量较好时，可采用较高速的编码方式，反之采用较低速的编码方式。链路自适应的概念在这里得到了很好的体现，但应该说GPRS中应用

6、的链路自适应技术是比较基本的，它只涉及到编码方式的动态选择，而调制方式是固定不变的。2．链路自适应技术在EDGE中的应用虽然GPRS采用了多时隙的操作模式和简单的链路自适应技术，但它仍然采用了固定的调制方式，即GMSK（高斯最小频移键控）的调制方式，因此每个时隙能够得到的速率提高是有限的。在这种情况下，由Ericsson公司率先提出并且已经被ETSI（欧洲电信标准协会）采纳的EDGE（EnhancedDataRatesForGSMEvolution）技术应运而生，成为GSM未来的演进方向之一。统一无线通信论坛（UWC

7、C）也已于1998年1月批准把该技术作为TDMA/136的演进方案。EDGE包括增强的电路交换数据（ECSD）和增强的GPRS（EGPRS）两部分，二者分别以电路交换和分组交换为基础。下面提到的EDGE主要是指EGPRS。EDGE技术的核心就是链路自适应，而且与GPRS不同的是，不仅编码方案可以选择，调制方式也不再是固定的一种GMSK方式，而是引入了另一种调制方式，即八进制移相键控（8-PSK）。这种调制方式能提供更高的比特率和频谱效率，且实现复杂度属于中等。GMSK和8-PSK的符号速率都是271kbit/s，但由

8、于8-PSK将GMSK的信号空间从2扩展到8，因此每个符号可以包括的信息是GMSK的4倍。为了保证链路的健壮性，EDGE对两种调制方案和几种编码方案进行组合，形成了9种不同的传输模式。EDGE标准支持的链路自适应算法包括周期性的对下行链路质量的测量和报告以及为下一个要传输的内容选择新的调制和编码方法等。EDGE中另外一种对付链路质量变化的方式是