链路质量估计方法和装置以及链路自适应方法和装置

摘要

本发明公开了一种用于宽带无线通信系统的链路质量估计方法，包括：计算所述系统中的接收机的输入信号中的各子载波的质量指标；对各子载波的质量指标进行削顶；以及对削顶后的各子载波的质量指标求平均以得到平均值，作为所述链路的有效质量指标的估计结果。本申请还公开了一种用于宽带无线通信系统的链路质量估计装置以及一种用于宽带无线通信系统的链路自适应方法和装置。本发明的方法和装置能够实现较低的运算复杂度和较高的精度。

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，更具体而言，涉及一种用于宽带无线通信系统的链路质量估计方法和装置以及链路自适应方法和装置。

背景技术

链路自适应技术，也即自适应调制编码技术(AMC，adaptive modulation and coding)，被广泛的应用于无线通信系统中，以提高数据传输的可靠性和吞吐量。在一个无线通信系统中，链路自适应是指基于对传输信道的检测来自动地为发射链路选择合适的传输配置参数，如调制编码方案(MCS，modulation and coding scheme)、发射功率等，以适应实时变化的信道。其中，信道质量的检测对链路自适应技术来说尤为重要，它的精度直接影响着整个系统的性能。这里，链路指具有一定带宽的无线通信通道，由多个子载波组成。在本说明书的上下文中，术语信道和链路具有相同的含义，但是考虑到本领域技术人员的表达习惯，在不同的地方可能会使用术语信道或链路。

在窄带无线通信系统中，信道中的多个子载波的平均质量，即平均的信道质量，被用来作为发射端的传输配置参数选择的依据。通常，物理信干噪比(PSINR，physical signal to interference and noise ratio)或平均信干噪比被用来作为衡量信道质量的指标。这种方法具有计算简单的优点。

而在宽带无线通信系统，如正交频分复用(OFDM，orthogonal frequency division multiplexing)系统中，信道的有效信干噪比(ESINR，effective SINR)或有效信噪比(ESNR，effective signal to noise ratio)常被作为信道的质量指标(也称为信道的有效质量指标)，用来克服由于多径产生的频率选择性所带来的影响。

图1为一种典型的采用链路自适应技术的闭环OFDM系统的框图。所述OFDM系统包括发射端和接收端。发射端作为发射机，包括天线、射频单元105、逆快速傅立叶变换器(IFFT)104、子载波映射单元103、调制器102、信道编码器101和发射端控制器106等。接收端作为接收机，包括天线、射频单元107、快速傅立叶变换器(FFT)108、子载波解映射单元109、信道估计单元113、均衡单元110、解调器111、信道解码器112和接收端选择器114等。

如图1所示，在发射端，发射端控制器106对发射参数比如链路的编码调制方案进行配置，其中编码调制方案是编码速率(CS，coding scheme)和调制模式(MD，modulation mode)的组合。待发射的数据流经配置好的信道编码器101和调制器102、子载波映射单元103以及逆快速傅立叶变换器104处理后，经射频单元105处理后通过天线发射出去。经无线信道传输后，在接收端，在射频单元107对接收信号进行射频处理，然后将得到的基带数字信号送入快速傅立叶变换器108。快速傅立叶变换器108输出的数据一方面被发送到子载波解映射单元109用于子载波解映射，另一方面还被发送到信道估计单元113用于进行信道估计。在均衡单元110利用信道估计单元113输出的信道估计值对子载波解映射单元109输出的信号进行均衡后，分别在解调单元111和信道解码单元112对均衡后的信号进行解调和解码。信道估计单元113输出的信道估计值也被送到接收端选择器114中，用于计算信道的有效质量指标比如有效信干噪比ESINR或有效信噪比ESNR并进行下一次传输参数的选择，并且将选择结果反馈到发送端控制器106。

这里，有效信干噪比是接收端的输入信号中的各子载波的信干噪比的组合。在实际计算中，各子载波的信干噪比指的是各子载波的处理后信干噪比(也称为瞬时信干噪比)，其组成瞬时信干噪比矢量。如果用γ_n(n＝1∶N)表示基于估计信道值而得到的瞬时信干噪比，其中N为系统使用的有效子载波的数目，则信道的有效信干噪比γ_eff可表示为：

γ_eff＝f(γ₁，γ₂，…，γ_N)    (1)

通常，将等式(1)的映射过程称为有效信干噪比映射(ESM：effective SINR mapping)。传统的ESM方法主要包括互信息-有效信干噪比映射(MI-ESM：mutual information-ESM)、指数有效信干噪比映射(EESM：exponential ESM)和容量有效信干噪比映射(CESM：capacity ESM)等。它们都可以由等式(2)表示：

${\gamma }_{\mathrm{eff}}={\alpha }_1{\Phi }^{-1}\left[\frac{1}{N}\underset{n=1}{\overset{N}{\Sigma }}\Phi \left(\frac{{\gamma }_n}{{\alpha }_2}\right)\right]---\left(2\right)$

其中，α₁和α₂是与当前使用的调制编码方案有关的参数；Φ(*)是一个可逆的映射函数。

不同的ESM方法具有不同的映射函数。以下的等式(3)至(5)分别示出上述传统ESM方法的映射函数Φ(*)。

I.MI-ESM的映射函数：

$\Phi \left({\gamma }_n\right)={\log }_2\left(M\right)-\frac{1}{M}\underset{m=1}{\overset{M}{\Sigma }}{E}_U\left\{{\log }_2\right[1+\underset{k=1,k\ne m}{\overset{M}{\Sigma }}\exp (-\frac{{|X_k-X_m+U|}^2-{\left|U\right|}^2}{1/{\gamma }_n})\left]\right\}---\left(3\right)$

II.EESM的映射函数：

$\Phi \left({\gamma }_n\right)=\exp (-\frac{{\gamma }_n}{\beta })---\left(4\right)$

III：CESM的映射函数：

$\Phi \left({\gamma }_n\right)={\log }_2(1+\frac{{\gamma }_n}{\beta })---\left(5\right)$

其中，在例如国际专利申请WO 2006/046894中记载了对等式(3)的相关描述，在例如国际专利申请WO 2004/098119中记载了对等式(4)的相关描述。对等式(5)的相关描述可以参考例如J.Kim等人的“On Efficient Link Error Prediction based on Convex Metrics”，Proc.IEEEVTC，第4190-4194页，2004年9月。在这三种ESM方法中，MI-ESM的精度高于其他两种ESM方法的精度。

由上可知，传统的ESM方法中使用的映射函数通常是非线性函数，并且在ESINR的计算过程中，要首先将信道中各个子载波的信干噪比γ_n经Φ(*)进行映射后压缩，然后再经Φ(*)的反函数映射成为信道的有效信干噪比γ_eff。因此，上述ESM方法的实时信号处理复杂度较高。此外，以上三个等式中的M和β都是与当前使用的调制编码方案相关的参数，进一步提供了运算复杂度。

发明内容

本发明提出一种低复杂度的链路质量估计技术和链路自适应技术，其可应用于宽带无线通信系统，具有低运算复杂度和高精度的特点。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于宽带无线通信系统的链路质量估计方法。所述方法包括：计算所述系统中的接收机的输入信号中的各子载波的质量指标；对各子载波的质量指标进行削顶；以及对削顶后的各子载波的质量指标求平均以得到平均值，作为所述链路的有效质量指标的估计结果。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于宽带无线通信系统的链路质量估计装置。所述装置包括：子载波质量指标计算单元，配置用于计算所述系统中的接收机的输入信号中的各子载波的质量指标；子载波质量指标削顶单元，配置用于对各子载波的质量指标进行削顶；以及链路有效质量指标估计单元，配置用于对削顶后的各子载波的质量指标求平均以得到平均值，作为所述链路的有效质量指标的估计结果。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于宽带无线通信系统的链路自适应方法。所述方法包括：计算所述系统中的接收机的输入信号中的各子载波的质量指标；对各子载波的质量指标进行削顶；对削顶后的各子载波的质量指标求平均以得到平均值；以及基于所得到的平均值，确定将要返回给所述系统中的发射机的链路的有效质量指标的估计结果以及调制模式和编码速率的选择结果。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于宽带无线通信系统的链路自适应装置。所述装置包括：子载波质量指标计算单元，配置用于计算所述系统中的接收机的输入信号中的各子载波的质量指标；子载波质量指标削顶单元，配置用于对各子载波的质量指标进行削顶；子载波质量指标平均单元，配置用于对削顶后的各子载波的质量指标求平均以得到平均值；以及系统参数选择单元，配置用于基于所得到的平均值，确定将要返回给所述系统中的发射机的链路的有效质量指标的估计结果以及调制模式和编码速率的选择结果。

通过对输入信号中的各个子载波的质量指标进行削顶然后求平均值，根据本发明的方法和装置能够实现较低的计算复杂度和较高的精确度。

根据本发明的另一方面，还提供了一种存储介质。所述存储介质包括机器可读的程序代码，当在信息处理设备上执行所述程序代码时，所述程序代码使得所述信息处理设备执行根据本发明的用于宽带无线通信系统的链路质量估计方法。

根据本发明的另一方面，还提供了一种程序产品。所述程序产品包括机器可执行的指令，当在信息处理设备上执行所述指令时，所述指令使得所述信息处理设备执行根据本发明的用于宽带无线通信系统的链路质量估计方法。

根据本发明的又一方面，还提供了一种存储介质。所述存储介质包括机器可读的程序代码，当在信息处理设备上执行所述程序代码时，所述程序代码使得所述信息处理设备执行根据本发明的用于宽带无线通信系统的链路自适应方法。

根据本发明的又一方面，还提供了一种程序产品。所述程序产品包括机器可执行的指令，当在信息处理设备上执行所述指令时，所述指令使得所述信息处理设备执行根据本发明的用于宽带无线通信系统的链路自适应方法。

附图说明

本发明的以上和其它目的、特征和优点将通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解。在所有附图中，相同或相似的附图标记表示相同或者相似的部件。在所述附图中：

图1是典型的采用链路自适应技术的OFDM系统的示例的框图。

图2是示例性的候选MCS在AWGN信道下的性能衡量结果的示意图。

图3是根据本发明的实施例的链路质量估计方法的流程图。

图4是根据本发明的实施例的链路质量估计装置的示意框图。

图5是根据本发明的实施例的链路自适应方法的流程图。

图6是根据本发明的一个实施例的链路自适应方法的示例。

图7是根据本发明的另一个实施例的链路自适应方法的示例。

图8是根据本发明的实施例的链路自适应装置的示意框图。

图9是根据本发明的图6中的实施例的链路自适应方法的仿真性能曲线。

图10是可用于实施根据本发明实施例的方法和装置的计算机的示意性框图。

具体实施方式

下面参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

图3示出了根据本发明的实施例的链路质量估计方法的流程图。在该方法中，首先计算输入信号的各个子载波的质量指标，接下来对计算得到的子载波的质量指标进行削顶，然后求各个子载波的质量指标的平均值以作为包括所述各个子载波的链路的有效质量指标。

在根据本发明的实施例的方法和装置中，可以根据应用需要而选用子载波的各种质量指标。例如，可以选用子载波的信噪比或信干噪比作为子载波的质量指标。在以下说明书中，为了说明的目的，以子载波的信干噪比作为子载波的质量指标的示例。应当理解，也可以在本发明的其它实施例中使用子载波的其它质量指标例如其信噪比等。根据本说明书中给出的实施例的教导，可以在使用子载波的其它质量指标例如信噪比的情况下容易地实现本发明的方法和装置。

如图3所示，该链路质量估计方法可以包括步骤S310至S330。在步骤S310中，计算宽带无线通信系统的接收机的输入信号中的各子载波的质量指标，即链路的各个子载波的质量指标。可以使用各种现有技术的方法来计算各子载波的质量指标。例如，当采用子载波的信干噪比作为其质量指标时，可以利用宽带无线通信系统提供的信道估计值，包括估计的信号功率、干扰功率和噪声功率，使用以下等式(6)来计算接收机的输入信号中的各子载波的信干噪比γ_i。

${\gamma }_i=\frac{P_{s,i}}{P_{I,i}+P_{N,i}}$(i＝1，…，N)                    (6)

其中P_s，i、P_I，i和P_N，i分别表示子载波i上的估计信号功率、干扰功率和噪声功率，N为信号中的子载波的数目。再例如，当采用子载波的信噪比作为其质量指标时，其信噪比为该子载波上的估计信号功率与估计噪声功率的比，这里不再详细描述。

为了使本发明的链路质量估计方法的计算的量更小且更有效，根据本发明的一个实施例，仅计算接收机的输入信号中的承载导频信号的各子载波的质量指标，而无需计算输入信号中的全部子载波的质量指标。

然后，在步骤S320中，对计算得到的各个子载波的质量指标进行削顶，以使得削顶后的各个子载波的质量指标处于预定范围内。

应当理解，可以根据应用需要而设定子载波的质量指标的预定范围。例如，可以由运营商根据宽带无线通信系统的质量要求来事先设定满足该质量要求的子载波的质量指标范围。

在无线通信中，为保证一定的传输质量，对信道的质量指标有一定的范围要求。当信道质量好于或者更坏于该目标范围时，其对系统传输质量的影响将不再非常显著。因此，通过削顶，将降低对系统性能影响较小的瞬时质量指标在有效质量指标计算中的比重，同时，使得最终得到的有效质量指标更反映实际的信道质量需求。

为了使本发明的链路质量估计方法的精确度更高，根据本发明的一个实施例，对于宽带无线通信系统的一种给定候选调制模式，可以基于该候选调制模式的预定有效工作区的上门限和下门限对各子载波得质量指标进行削顶，以使得削顶后的各子载波的质量指标处于所述预定有效工作区的范围内。更具体而言，基于所述给定候选调制模式的预定有效工作区对得到的各子载波的质量指标进行削顶，使得处于所述给定候选调制模式的预定有效工作区的上门限和下门限之间的子载波的质量指标保持不变，处于所述给定候选调制模式的预定有效工作区的上门限以上的子载波的质量指标改变为所述上门限的值，并且处于所述给定候选调制模式的预定有效工作区的下门限以下的子载波的质量指标改变为所述下门限的值。

在下文中将结合图2的示意图来说明基于宽带无线通信系统的给定候选调制模式的预定有效工作区的上门限和下门限对各子载波的质量指标进行削顶的过程。

接下来，在步骤S330中，对削顶后的各个子载波的质量指标求平均以得到平均值，作为链路的有效质量指标的估计结果。例如，当采用子载波的信干噪比γ_i作为其质量指标时，根据以下等式(7)计算得到的削顶后的各子载波i的信干噪比γ′_i的平均值可以作为链路的有效信干噪比的估计结果γ_eff：

${\gamma }_{\mathrm{eff}}=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}{\gamma }_i^{\prime }(i=1,···,N)---\left(7\right)$

其中N为信号中的子载波的数目。

现在参考图2来描述基于宽带无线通信系统的给定候选调制模式的预定有效工作区的上门限和下门限对各子载波的质量指标进行削顶的过程。这里，预定有效工作区是基于系统的候选调制编码方案在加性高斯白噪声(AWGN)信道下的性能衡量结果而获得的。

图2是示例性的候选MCS在AWGN信道下的性能衡量结果的示意图。图2中的曲线可以通过使用现有技术方法对系统进行仿真而获得。在图2中，X轴是在系统带宽下的信噪比的对数值。由于在AWGN信道下没有干扰，只有噪声，因此信干噪比与信噪比相等。也就是说，用加性高速白噪声信道这种环境下的信噪比来等效信干噪比。Y轴是一种系统性能指标，如误码率(Bit Error Ratio，BER)、误块率(Block Error Ratio，BLER)或误包率(Packet Error Ratio，PER)等。P_target表示系统的目标性能，而系统可接受的性能范围为从P_lower到P_upper。

假设系统的候选调制编码方案、候选调制模式和候选编码速率的数目分别为N_MCS、N_MD和N_CR。如图2所示，对于某种特定的候选调制编码方案MCS_i(i＝1，...，N_MCS)，它是调制模式MD_i′(i′＝1，…，N_MD)和编码速率CR_i″(i″＝1，…，N_CR)的组合，而且只有该候选MCS下的信噪比达到一定门限TH_i或以上时，其对应的性能指标才能满足系统目标性能P_target的要求。例如，候选调制编码方案MCS₁是候选调制模式MD₁和候选编码速率CR₁的组合，而且只有信噪比达到门限TH₁或以上时，性能指标才能达到系统目标性能P_target，即满足系统目标性能P_target的要求。同时，对于所有候选调制编码方案，系统所能接受的总体性能范围可以用[P′_upper，P′_lower]表示，其对应的SNR区间为[TH_L，TH_H]。

这里，由于作为示例的Y轴的性能指标是例如误码率BER、误块率BLER或误包率PER等，因此在给定候选编码调制方案下，随着信噪比的增大，BER、BLER或PER等呈现下降趋势，即随着信噪比的增大，系统的性能变好。当然，在本发明的其它实施例中，Y轴的系统性能指标也可以是例如吞吐量等。可以理解，在这种情况下，图2中的曲线方向会呈现相反的走向。

在图2中，每个候选MCS之后的数字表示该候选调制编码方案MCS的等级，同样，每个候选调制模式MD之后的数字表示该候选调制方式MD的等级。在无线宽带通信系统中，调制编码方案和调制模式的等级通常是以在传输相同大小的信息内容时所需传输资源的多少来进行升序排列的，其中最高调制模式等级或最高调制编码方案等级所需的传输资源最少，最低调制模式等级或最低调制编码方案等级所需的传输资源最多。

在链路自适应技术中，通常采用如下的MCS选择策略：当估计得到的有效信干噪比大于或等于TH_i，同时又小于TH_i+1时，系统选择结果为MCS_i。这样，既能满足系统的目标性能，又使用最少的系统传输资源。也就是说，当未满足系统目标性能时，需要采用更低的MCS等级以提高性能指标。而当性能指标满足系统目标性能后，尽量采用高的MCS等级以减少系统资源的使用。据此，根据本发明的一个实施例，各候选调制编码方案MCS_i的有效工作区可以根据以下等式(8)来确定：

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{TH}}_{\mathrm{Li}}={\mathrm{TH}}_i\\ {\mathrm{TH}}_{\mathrm{Hi}}=\left(\begin{array}{c}{\mathrm{TH}}_{i+1},(i<N_{\mathrm{MCS}})\\ {\mathrm{TH}}_H,(i=N_{\mathrm{MCS}})\end{array}\right)\end{array}\right)---\left(8\right)$

其中，TH_Hi和TH_Li分别为MCS_i的有效工作区的上、下门限。例如，根据等式(8)，在图2中，MCS₁的有效工作区为[TH₁，TH₂)，MCS₂的有效工作区为[TH₂，TH₃)，诸如此类。

基于与MCS选择策略类似的考虑，在该实施例中，可以根据以下原则来确定候选调制模式MD_k的有效工作区：所有调制模式的有效工作区的下门限均为系统能接受的最差性能P′_upper所对应的信噪比门限TH_L。各调制模式的有效工作区的上门限值为所述候选调制模式所对应的调制编码方案的预定有效工作区的上门限中的最大值。这可以由以下的公式(9)来表示：

$\left(\begin{array}{c}{\mathrm{TH}}_{\mathrm{Lk}}={\mathrm{TH}}_L\\ {\mathrm{TH}}_{\mathrm{Hk}}=\underset{i\in I_k}{\max }\left\{{\mathrm{TH}}_{\mathrm{Hi}}\right\}\end{array}\right)(k=1,···,N_{\mathrm{MD}})---\left(9\right)$

其中，TH_Hk和TH_Lk分别为MD_k的有效工作区的上、下门限。I_k(k＝1，…，N_MD)表示候选调制模式MD_k所对应的候选编码调制方案的集合。例如，根据等式(9)，在图2中，MD₁所对应的候选编码调制方案为{MCS₁，MCS₂}，因此，MD₁的有效工作区为[TH_L，TH₃)。MD₂所对应的候选编码调制方案为{MCS₃，MCS₄}，因此，MD₂的有效工作区为[TH_L，TH₅)，诸如此类。

接下来，可以根据预先得到的候选调制模式的有效工作区门限信息，对各子载波的质量指标进行削顶。例如，当计算得到接收机的输入信号中的各个子载波的信干噪比γ_i之后，对于给定的调制模式MD_k，可以使用该调制模式MD_k的有效工作区的上、下门限对各个子载波的信干噪比γ_i进行削顶，削顶的结果如以下等式(10)所示：

${\gamma }_i^{\prime }=\left(\begin{array}{cc}{\gamma }_i& ({\mathrm{TH}}_{\mathrm{Lk}}<{\gamma }_i<{\mathrm{TH}}_{\mathrm{Hk}})\\ {\mathrm{TH}}_{\mathrm{Lk}}& ({\gamma }_i\le {\mathrm{TH}}_{\mathrm{Lk}})\\ {\mathrm{TH}}_{\mathrm{Hk}}& ({\gamma }_i\ge {\mathrm{TH}}_{\mathrm{Hk}})\end{array}\right)---\left(10\right)$

这样，就完成了对各个子载波的信干噪比的削顶处理。削顶后的信干噪比再经上述步骤S330求平均，得到的平均值可以作为链路的有效信干噪比的估计结果γ_eff。

在以上的实施例中，系统的候选调制编码方案和候选调制模式分别指系统可以使用的调制编码方案和调制模式。上述各候选调制模式的有效工作区的门限可以通过仿真实验预先得到并存储在系统中，以备在本发明的链路质量估计处理和链路自适应处理中使用。

由上可见，与现有技术的三种ESM方法相比，在上述实施例中，本发明的链路质量估计方法只需要采用调制模式的有效工作区门限对信道中各个子载波的信干噪比矢量进行削顶和平均就可得到信道的有效信干噪比的估计值，而并不需要复杂的可逆映射函数，这大大降低了运算复杂度。

使用本发明的链路质量估计方法所得到的链路有效质量指标估计结果可以用于为发射机的发射链路选择合适的传输配置参数，如调制编码方案、发射功率等，以适应实时变化的信道。

图4是根据本发明的实施例的链路质量估计装置的示意框图。如图所示，链路质量估计装置400包括子载波质量指标计算单元410、子载波质量指标削顶单元420和链路有效质量指标估计单元430，可用于宽带无线通信系统。

根据本发明的一个实施例，子载波质量指标计算单元410被配置用于计算所述系统中的接收机的输入信号中的各子载波的质量指标。子载波质量指标削顶单元420被配置用于对各子载波的质量指标进行削顶。链路有效质量指标估计单元430被配置用于对削顶后的各子载波的质量指标求平均以得到平均值，作为所述链路的有效质量指标的估计结果。

根据本发明的另一个实施例，所述子载波质量指标计算单元410被进一步配置为计算所述系统中的接收机的输入信号中的承载导频信号的各子载波的质量指标。

根据本发明的另一个实施例，所述子载波质量指标削顶单元420被进一步配置为：基于所述系统的给定候选调制模式的预定有效工作区的上门限和下门限对各子载波的质量指标进行削顶，以使得削顶后的各子载波的质量指标处于所述预定有效工作区的范围内。

根据本发明的另一个实施例，以以下质量指标区域作为所述系统的给定候选调制模式的预定有效工作区，所述质量指标区域为：在加性高斯白噪声信道下的性能衡量结果中，所述系统所能接受的最差性能所要求的质量指标到所述给定调制模式所对应的MCS的预定有效工作区的上门限中的最大值之间的质量指标区域；并且以以下质量指标区域作为所述MCS的预定有效工作区，所述质量指标区域为：在加性高斯白噪声信道下的性能衡量结果中，所述系统采用该MCS能够达到系统目标性能要求且最节省传输资源的质量指标区域。

根据本发明的另一个实施例，所述质量指标是指信噪比或信干噪比。

关于链路质量估计装置的各个单元的操作的进一步细节，可以参考以上所述的链路质量估计方法的各个实施例，这里不再详细描述。

现在结合图5来说明应用上述链路质量估计技术来进行链路自适应的方法。图5是根据本发明的实施例的用于宽带无线通信系统的链路自适应方法的流程图。

如图5所示，在步骤S510中，计算系统中的接收机的输入信号中的各子载波的质量指标。该步骤可以与图3中的步骤S310的步骤相同，这里不再详细描述。

接着，在步骤S520中，对计算出的各个子载波的质量指标进行削顶，以使得削顶后的各个子载波的质量指标处于预定范围内。在步骤S530中，对削顶后的各个子载波的质量指标求平均值。然后，在步骤S540中，基于所得到的平均值，确定将要返回给所述系统中的发射机的调制模式和编码速率的选择结果以及链路的有效质量指标的估计结果，以便发射机利用这些返回参数进行用于下一次发射的链路配置。

发射机可以根据得到的返回参数对信道编码器和调制器进行参数配置，以适应实时变化的动态信道，达到较高的传输可靠性和系统吞吐量。

在根据本发明的实施例的链路自适应方法中，为了能够从系统的候选调制模式中选择出合适的调制模式以进行链路自适应，分别基于系统的各个候选调制模式的预定有效工作区对各个子载波的质量指标进行削顶然后求平均，并基于所得到的各个平均值，选择合适的平均值作为包括所述各个子载波的链路的有效质量指标的估计结果，并确定所要选择的调制模式和编码速率，这将在以下结合附图6和7的具体示例进行描述。

图6是根据本发明的一个实施例的链路自适应方法的示例。在图6所示的示例中，以信干噪比作为质量指标的示例。在步骤610中，计算宽带无线通信系统的接收机的输入信号中的各个子载波i的信干噪比γ_i(i＝1，…，N)。这可以利用以上描述的等式(6)来进行。

接着，在步骤620中，基于所述系统的第k个候选调制模式的预定有效工作区的上门限和下门限(TH_Hk，TH_Lk)对各子载波的信干噪比γ_i进行削顶，以使得削顶后的各子载波的信干噪比γ′_i处于所述预定有效工作区的范围内。

然后，在步骤630中，求削顶后的各子载波的信干噪比γ′_i(i＝1，…，N)的平均值

接下来，在步骤640中，判断所得到的平均值是否大于或等于所述系统的第(k-1)个候选调制模式的预定有效工作区的上门限，或者所述第k个候选调制模式是否为系统的候选调制模式中的最低等级的调制模式(即k＝1)。

如果满足上述任意一个条件，则在步骤660中，可以确定所得到的平均值为将要返回给所述系统中的发射机的链路的有效信干噪比的估计结果γ_eff。同时，当前的第k个候选调制模式MD_k即为所要选择的调制模式MD_out。然后，在步骤670中，用有效信干噪比估计结果γ_eff与所选择的调制模式MD_out所对应的几个MCS的预定门限进行比较，以确定合适的调制编码方案，从而确定要选择的编码速率CR_out。具体而言，可以确定γ_eff所处于的MCS的预定有效工作区，从而确定该MCS所对应的编码速率即为要返回给系统中的发射机的编码速率选择结果CR_out。

如果上述条件都不满足，则在步骤650中，从系统的候选调制模式中选择比当前候选调制模式MD_k低一等级的候选调制模式MD_k-1作为新的当前候选调制模式，然后重复步骤620和步骤630。

作为示例，在图6所示的实施例中，可以首先使用系统的候选调制模式中的最高等级的候选调制模式MD_k(k＝N_MD)的有效工作区门限对各子载波信的干噪比进行削顶。

图6所示的实施例中是针对系统的各个候选调制模式逐级进行削顶、求平均值和判断。根据本发明的其它实施例，也可以先求出所有候选调制模式所针对的子载波信干噪比的平均值，然后逐个平均值进行判断。图7示出这样的一个示例。

如图7所示，在步骤710中，与步骤610相同，计算宽带无线通信系统的接收机的输入信号中的各个子载波i的信干噪比γ_i(i＝1，…，N)。

接着，在步骤720中，基于所述系统的第k个候选调制模式的预定有效工作区的上门限和下门限(TH_Hk，TH_Lk)对各子载波的信干噪比γ_i进行削顶，以使得削顶后的各子载波的信干噪比γ′_i处于所述预定有效工作区的范围内。

然后，在步骤730中，求削顶后的各子载波的信干噪比γ′_i(i＝1，…，N)的平均值

重复执行步骤720和730N_MD次，以基于系统的N_MD个候选调制模式的预定有效工作区求出N_MD个信干噪比平均值

然后，在步骤740，逐个判断所得到的平均值是否大于或等于所述系统的第(k-1)个候选调制模式的预定有效工作区的上门限，或者所述第k个候选调制模式是否为系统的候选调制模式中的最低等级的调制模式(即k＝1)。

如果满足上述任意一个条件，则在步骤760中确定所得到的平均值为将要返回给所述系统中的发射机的包括所述各个子载波的链路的有效信干噪比的估计结果γ_eff，同时，确定当前的第k个候选调制模式MD_k为所要选择的调制模式MD_out。然后在步骤770中确定要发送给发射机的编码速率CR_out。步骤760和770的操作可以与图6所示的实施例中的步骤660和670中的操作相同，这里不再详细描述。

如果上述条件都不满足，则在步骤750中，从系统的候选调制模式中选择比当前候选调制模式MD_k低一等级的候选调制模式MD_k-1作为新的当前候选调制模式，然后重复步骤740。

由于是先对各个子载波的质量指标进行削顶然后求平均值，本发明的链路自适应方法同样具有低计算复杂度的特点。另外，由于基于系统候选调制模式的预定有效工作区的上下门限对子载波的质量指标进行削顶然后求平均，因此本发明的链路自适应方法能够在得到链路的有效质量指标估计结果的同时确定用于下次发射的调制模式。

图8是根据本发明的实施例的链路自适应装置的示意框图。如图8所示，链路自适应装置800包括子载波质量指标计算单元810、子载波质量指标削顶单元820、子载波质量指标平均单元830和系统参数选择单元840。

根据本发明的一个实施例，子载波质量指标计算单元810被配置用于计算所述系统中的接收机的输入信号中的各子载波的质量指标。子载波质量指标削顶单元820被配置用于对各子载波的质量指标进行削顶。子载波质量指标平均单元830被配置用于对削顶后的各子载波的质量指标求平均以得到平均值。系统参数选择单元840被配置用于基于所得到的平均值，确定将要返回给所述系统中的发射机的所述链路的有效质量指标的估计结果以及调制模式和编码速率的选择结果。

根据本发明的另一个实施例，所述子载波质量指标计算单元810被进一步配置为计算所述系统中的接收机的输入信号中的承载导频信号的各子载波的质量指标。

根据本发明的另一个实施例，所述子载波质量指标削顶单元820被进一步配置用于：基于所述系统的当前候选调制模式的预定有效工作区的上门限和下门限对各子载波的质量指标进行削顶，以使得削顶后的各子载波的质量指标处于所述预定有效工作区的范围内。

根据本发明的另一个实施例，所述系统参数选择单元840被进一步配置用于：如果所述子载波质量指标平均单元所得到的平均值大于或等于比所述当前候选调制模式低一等级的候选调制模式的预定有效工作区的上门限，或者所述当前候选调制模式为所述系统的候选调制模式中的最低等级的调制模式，则确定所得到的平均值和所述当前候选调制模式分别为将要返回给所述系统中的发射机的所述链路的有效质量指标的估计结果和调制模式选择结果；以及基于所确定的调制模式所对应的各MCS的预定有效工作区，确定所述平均值所处于的MCS的预定有效工作区，从而确定该MCS所对应的编码速率为将要返回给所述系统中的发射机的编码速率选择结果。

根据本发明的另一个实施例，所述系统参数选择单元840被进一步配置用于：如果所述子载波质量指标平均单元所得到的平均值小于比所述当前候选调制模式低一等级的候选调制模式的预定有效工作区的上门限，并且所述当前候选调制模式不是所述系统的候选调制模式中的最低等级的调制模式，则从所述系统的候选调制模式中选择比所述当前候选调制模式低一等级的候选调制模式作为新的当前候选调制模式。

根据本发明的另一个实施例，所述子载波质量指标削顶单元820被进一步配置用于基于所述系统的各候选调制模式的预定有效工作区，分别对各子载波的质量指标进行削顶。所述子载波质量指标平均单元830被进一步配置用于对所述子载波质量指标削顶单元削顶后的各子载波的质量指标求平均，以得到对应于所述系统的各候选调制模式的预定有效工作区的平均值。所述系统参数选择单元840被进一步配置用于：选择满足以下条件的平均值和所述平均值所对应的调制模式分别作为将要返回给所述系统中的发射机的所述链路的有效质量指标的估计结果和调制模式选择结果，所述条件为：所述平均值大于或等于比所述当前候选调制模式低一等级的候选调制模式的预定有效工作区的上门限，或者所述当前候选调制模式为所述系统的候选调制模式中的最低等级的调制模式；以及基于所选择的调制模式所对应的各MCS的预定有效工作区，确定所述平均值所处于的MCS的预定有效工作区，从而确定该MCS所对应的编码速率为将要返回给所述系统中的发射机的编码速率选择结果。

根据本发明的另一个实施例，以以下质量指标区域作为所述系统的当前候选调制模式的预定有效工作区，所述质量指标区域为：在加性高斯白噪声信道下的性能衡量结果中，所述系统所能接受的最差性能所要求的质量指标到所述当前调制模式所对应的MCS的预定有效工作区的上门限中的最大值之间的质量指标区域；并且以以下质量指标区域作为所述MCS的预定有效工作区，所述质量指标区域为：在加性高斯白噪声信道下的性能衡量结果中，所述系统采用该MCS能够达到系统目标性能要求且最节省传输资源的质量指标区域。

关于链路自适应装置的各个单元的操作的进一步细节，可以参考以上所述的链路自适应方法的各个实施例，这里不再详细描述。

应当理解，在实际应用中，根据本发明的链路质量估计装置和链路自适应装置可以以软件、硬件或固件的形式设置在宽带无线通信系统的接收端中。作为示例，根据本发明的链路质量估计装置和链路自适应装置可以设置在图1所示的OFDM系统的接收端选择器114中。

图9是将本发明的链路自适应方法用于IEEE 802.16e的单天线OFDM系统的性能仿真曲线。在图9中，横坐标为有效信干噪比，纵坐标为误块率，采用PB3信道模型。以实线表示的性能曲线为AWGN性能参考线。以离散的实心三角形、圆形和正方形表示的曲线为采用MI-ESM方法得到的等效性能曲线，其精度较高，基本与AWGN参考性能曲线相吻合。以离散的空心圆形、正方形和三角形表示的曲线为采用本发明的链路自适应方法得到的有效信干噪比估计结果的等效性能曲线。由图9可知，本发明的链路自适应方法具有与MI-ESM相类似的精度。

另外，根据本发明的上述装置中各个组成模块、单元可以通过软件、固件、硬件或其组合的方式进行配置。配置可使用的具体手段或方式为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。在通过软件或固件实现的情况下，从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算机(例如图10所示的通用计算机1000)安装构成该软件的程序，该计算机在安装有各种程序时，能够执行各种功能等。

在图10中，中央处理单元(CPU)1001根据只读存储器(ROM)1002中存储的程序或从存储部分1008加载到随机存取存储器(RAM)1003的程序执行各种处理。在RAM 1003中，还根据需要存储当CPU 1001执行各种处理等等时所需的数据。CPU 1001、ROM 1002和RAM 1003经由总线1004彼此连接。输入/输出接口1005也连接到总线1004。

下述部件连接到输入/输出接口1005：输入部分1006(包括键盘、鼠标等等)、输出部分1007(包括显示器，比如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等，和扬声器等)、存储部分1008(包括硬盘等)、通信部分1009(包括网络接口卡比如LAN卡、调制解调器等)。通信部分1009经由网络比如因特网执行通信处理。根据需要，驱动器1010也可连接到输入/输出接口1005。可拆卸介质1011比如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等可以根据需要被安装在驱动器1010上，使得从中读出的计算机程序根据需要被安装到存储部分1008中。

在通过软件实现上述系列处理的情况下，从网络比如因特网或存储介质比如可拆卸介质1011安装构成软件的程序。

本领域的技术人员应当理解，这种存储介质不局限于图10所示的其中存储有程序、与设备相分离地分发以向用户提供程序的可拆卸介质1011。可拆卸介质1011的例子包含磁盘(包含软盘(注册商标))、光盘(包含光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘(DVD))、磁光盘(包含迷你盘(MD)(注册商标))和半导体存储器。或者，存储介质可以是ROM 1002、存储部分1008中包含的硬盘等等，其中存有程序，并且与包含它们的设备一起被分发给用户。

本发明还提出一种存储有机器可读取的指令代码的程序产品。所述指令代码由机器读取并执行时，可执行上述根据本发明实施例的方法。

相应地，用于承载上述存储有机器可读取的指令代码的程序产品的存储介质也包括在本发明的公开中。所述存储介质包括但不限于软盘、光盘、磁光盘、存储卡、存储棒等等。

在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

此外，本发明的方法不限于按照说明书中描述的时间顺序来执行，也可以按照其他的时间顺序地、并行地或独立地执行。因此，本说明书中描述的方法的执行顺序不对本发明的技术范围构成限制。

尽管上面已经通过对本发明的具体实施例的描述对本发明进行了披露，但是，应该理解，上述的所有实施例和示例均是示例性的，而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本发明的保护范围内。

附记

附记1.一种用于宽带无线通信系统的链路质量估计方法，包括：

计算所述系统中的接收机的输入信号中的各子载波的质量指标；

对各子载波的质量指标进行削顶；以及

对削顶后的各子载波的质量指标求平均以得到平均值，作为所述链路的有效质量指标的估计结果。

附记2.如附记1所述的方法，其中所述计算各子载波的质量指标的步骤进一步包括：

计算所述系统中的接收机的输入信号中的承载导频信号的各子载波的质量指标。

附记3.如附记1所述的方法，其中所述对各子载波的质量指标进行削顶的步骤进一步包括：

基于所述系统的给定候选调制模式的预定有效工作区的上门限和下门限对各子载波的质量指标进行削顶，以使得削顶后的各子载波的质量指标处于所述预定有效工作区的范围内。

附记4.如附记3所述的方法，其中以以下质量指标区域作为所述系统的给定候选调制模式的预定有效工作区，所述质量指标区域为：在加性高斯白噪声信道下的性能衡量结果中，所述系统所能接受的最差性能所要求的质量指标到所述给定候选调制模式所对应的调制编码方案(MCS)的预定有效工作区的上门限中的最大值之间的质量指标区域；并且

以以下质量指标区域作为所述MCS的预定有效工作区，所述质量指标区域为：在加性高斯白噪声信道下的性能衡量结果中，所述系统采用该MCS能够达到系统目标性能要求且最节省传输资源的质量指标区域。

附记5.如附记1-4中任意一项所述的方法，其中所述质量指标是指信噪比(SNR)或信干噪比(SINR)。

附记6.一种用于宽带无线通信系统的链路质量估计装置，包括：

子载波质量指标计算单元，配置用于计算所述系统中的接收机的输入信号中的各子载波的质量指标；

子载波质量指标削顶单元，配置用于对各子载波的质量指标进行削顶；以及

链路有效质量指标估计单元，配置用于对削顶后的各子载波的质量指标求平均以得到平均值，作为所述链路的有效质量指标的估计结果。

附记7.如附记6所述的装置，其中所述子载波质量指标计算单元进一步配置为：

计算所述系统中的接收机的输入信号中的承载导频信号的各子载波的质量指标。

附记8.如附记6所述的装置，其中所述子载波质量指标削顶单元进一步配置为：

基于所述系统的给定候选调制模式的预定有效工作区的上门限和下门限对各子载波的质量指标进行削顶，以使得削顶后的各子载波的质量指标处于所述预定有效工作区的范围内。

附记9.如附记8所述的装置，其中以以下质量指标区域作为所述系统的给定候选调制模式的预定有效工作区，所述质量指标区域为：在加性高斯白噪声信道下的性能衡量结果中，所述系统所能接受的最差性能所要求的质量指标到所述给定调制模式所对应的调制编码方案(MCS)的预定有效工作区的上门限中的最大值之间的质量指标区域；并且

以以下质量指标区域作为所述MCS的预定有效工作区，所述质量指标区域为：在加性高斯白噪声信道下的性能衡量结果中，所述系统采用该MCS能够达到系统目标性能要求且最节省传输资源的质量指标区域。

附记10.如附记6-9中任意一项所述的装置，其中所述质量指标是指信噪比(SNR)或信干噪比(SINR)。

附记11.一种用于宽带无线通信系统的链路自适应方法，包括：

计算所述系统中的接收机的输入信号中的各子载波的质量指标；

对各子载波的质量指标进行削顶；

对削顶后的各子载波的质量指标求平均以得到平均值；以及

基于所得到的平均值，确定将要返回给所述系统中的发射机的链路的有效质量指标的估计结果以及调制模式和编码速率的选择结果。

附记12.如附记11所述的方法，其中所述对各子载波的质量指标进行削顶的步骤进一步包括：

基于所述系统的当前候选调制模式的预定有效工作区的上门限和下门限对各子载波的质量指标进行削顶，以使得削顶后的各子载波的质量指标处于所述预定有效工作区的范围内。

附记13.如附记12所述的方法，其中所述确定将要返回给所述系统中的发射机的调制模式和编码速率的选择结果的步骤进一步包括：

如果所得到的平均值大于或等于比所述当前候选调制模式低一等级的候选调制模式的预定有效工作区的上门限，或者所述当前候选调制模式为所述系统的候选调制模式中的最低等级的调制模式，则确定所得到的平均值和所述当前候选调制模式分别为将要返回给所述系统中的发射机的链路的有效质量指标的估计结果和调制模式选择结果；以及

基于所确定的调制模式所对应的各MCS的预定有效工作区，确定所述平均值所处于的MCS的预定有效工作区，从而确定该MCS所对应的编码速率为将要返回给所述系统中的发射机的编码速率选择结果。

附记14.如附记13所述的方法，进一步包括：

如果所得到的平均值小于比所述当前候选调制模式低一等级的候选调制模式的预定有效工作区的上门限，并且所述当前候选调制模式不是所述系统的候选调制模式中的最低等级的调制模式，则从所述系统的候选调制模式中选择比所述当前候选调制模式低一等级的候选调制模式作为新的当前候选调制模式；以及

重复所述对各子载波的质量指标进行削顶的步骤、对削顶后的各子载波的质量指标求平均的步骤以及确定将要返回给所述系统中的发射机的链路的有效质量指标的估计结果以及调制模式和编码速率的选择结果步骤。

附记15.如附记12所述的方法，进一步包括：

基于所述系统的各候选调制模式的预定有效工作区，分别对各子载波的质量指标进行削顶并对削顶后的各子载波的质量指标求平均，以得到对应于所述系统的各候选调制模式的预定有效工作区的平均值；

选择满足以下条件的平均值和所述平均值所对应的候选调制模式分别作为将要返回给所述系统中的发射机的链路的有效质量指标的估计结果和调制模式选择结果，所述条件为：所述平均值大于或等于比所述平均值所对应的候选调制模式低一等级的候选调制模式的预定有效工作区的上门限，或者所述平均值所对应的候选调制模式为所述系统的候选调制模式中的最低等级的调制模式；以及

基于所选择的调制模式所对应的各MCS的预定有效工作区，确定所述平均值所处于的MCS的预定有效工作区，从而确定该MCS所对应的编码速率为将要返回给所述系统中的发射机的编码速率选择结果。

附记16.一种用于宽带无线通信系统的链路自适应装置，包括：

子载波质量指标计算单元，配置用于计算所述系统中的接收机的输入信号中的各子载波的质量指标；

子载波质量指标削顶单元，配置用于对各子载波的质量指标进行削顶；

子载波质量指标平均单元，配置用于对削顶后的各子载波的质量指标求平均以得到平均值；以及

系统参数选择单元，配置用于基于所得到的平均值，确定将要返回给所述系统中的发射机的链路的有效质量指标的估计结果以及调制模式和编码速率的选择结果。

附记17.如附记16所述的装置，其中所述子载波质量指标削顶单元进一步配置用于：

基于所述系统的当前候选调制模式的预定有效工作区的上门限和下门限对各子载波的质量指标进行削顶，以使得削顶后的各子载波的质量指标处于所述预定有效工作区的范围内。

附记18.如附记17所述的装置，其中所述系统参数选择单元进一步配置用于：

如果所述子载波质量指标平均单元所得到的平均值大于或等于比所述当前候选调制模式低一等级的候选调制模式的预定有效工作区的上门限，或者所述当前候选调制模式为所述系统的候选调制模式中的最低等级的调制模式，则确定所得到的平均值和所述当前候选调制模式分别为将要返回给所述系统中的发射机的链路的有效质量指标的估计结果和调制模式选择结果；以及

基于所确定的调制模式所对应的各MCS的预定有效工作区，确定所述平均值所处于的MCS的预定有效工作区，从而确定该MCS所对应的编码速率为将要返回给所述系统中的发射机的编码速率选择结果。

附记19.如附记18所述的装置，其中所述系统参数选择单元进一步配置用于：

如果所述子载波质量指标平均单元所得到的平均值小于比所述当前候选调制模式低一等级的候选调制模式的预定有效工作区的上门限，并且所述当前候选调制模式不是所述系统的候选调制模式中的最低等级的调制模式，则从所述系统的候选调制模式中选择比所述当前候选调制模式低一等级的候选调制模式作为新的当前候选调制模式。

附记20.如附记17所述的装置，其中

所述子载波质量指标削顶单元进一步配置用于基于所述系统的各候选调制模式的预定有效工作区，分别对各子载波的质量指标进行削顶；

所述子载波质量指标平均单元进一步配置用于对所述子载波质量指标削顶单元削顶后的各子载波的质量指标求平均，以得到对应于所述系统的各候选调制模式的预定有效工作区的平均值；并且

所述系统参数选择单元进一步配置用于：

选择满足以下条件的平均值和所述平均值所对应的调制模式分别作为将要返回给所述系统中的发射机的链路的有效质量指标的估计结果和调制模式选择结果，所述条件为：所述平均值大于或等于比所述当前候选调制模式低一等级的候选调制模式的预定有效工作区的上门限，或者所述当前候选调制模式为所述系统的候选调制模式中的最低等级的调制模式；以及

基于所选择的调制模式所对应的各MCS的预定有效工作区，确定所述平均值所处于的MCS的预定有效工作区，从而确定该MCS所对应的编码速率为将要返回给所述系统中的发射机的编码速率选择结果。