LTE系统中链路自适应技术及信道编译码的研究

摘要

为了应对宽带接入技术的挑战，满足新型业务需求，3GPP标准组织启动了3G长期演进(LTE)技术的标准化工作。在LTE系统的设计中，一个最重要的问题就是如何利用有限的频谱资源来实现高速、可靠的数据传输。可靠性和有效性这两类指标在通信系统设计中往往是相互矛盾的，而链路自适应技术正体现了对通信可靠性和有效性指标的良好结合。LTE系统物理层采用的链路自适应技术包括自适应调制编码技术，自适应MIMO预编码技术和自适应空间复用技术。为了提高通信的可靠性，LTE系统采用了咬尾卷积编码和Turbo编码的信道编码技术。
　　 本文研究的主要内容包括：对LTE系统物理层采用的链路自适应技术的实现，以及对LTE系统中咬尾卷积码的编译码算法的研究，并对其进行仿真分析。首先，本文分析了LTE系统物理层采用的关键技术和处理流程。接着，讨论了链路自适应技术及其在LTE系统中的应用。然后，重点研究了LTE系统中链路自适应技术的实现和仿真，给出了包括链路自适应仿真时用到的LTE链路级仿真器，以及LTE系统链路自适应反馈的实现原理、实现过程和参数确定在内的相关内容。LTE系统链路自适应包括三个反馈参数：信道质量指示(CQI)，预编码矩阵指示(PMI)，秩指示(RI)。其中，CQI反馈的是适合目前信道状态的调制编码方案(MCS)，PMI反馈的是适合目前信道状态的MIMO技术中所用的预编码矩阵，RI反馈的是适合目前信道状态的空间复用的层数。本文研究了CQI反馈过程中衰落信道SINR的计算、有效SINR的映射、MCS门限值的确定，同时也详细给出了根据系统互信息来计算要反馈的PMI和RI的方法。最后，用仿真器对LTE链路自适应反馈的性能进行了大量的仿真。仿真结果表明，本文给出的LTE系统中的链路自适应技术的实现方案，在满足目标BLER的情况下，可以最大化系统的吞吐量，使性能达到最优。在LTE系统中，当长度大于11比特时，CQI采用咬尾卷积编码。因此，本文还给出了LTE系统中咬尾卷积编码的编译码算法及性能仿真。综合考虑几种译码算法的仿真性能和复杂度，两步维特比译码算法最优并将其应用到了TD-LTE无线综合测试仪表的开发中。