專利名稱：多天線系統的跨層聯合方法
技術領域：
本發明屬于無線網絡跨層優化技術領域，尤其涉及一種多天線系統的跨層聯合方法。
背景技術：
傳統的分層設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， 難以適應動態變化的無線環境(如用戶間干擾、信號衰落、接入沖突等嚴重)，從而很難保證用戶多樣和可變的服務質量QoS。跨層設計的本質思想是打破傳統的通信系統框架，以滿足系統服務要求為目的，將通信系統資源的狀態參數(如編碼調制方式等)和服務質量QoS 參數(如誤包率等)在協議層中傳遞，從而達到各協議層聯合設計，充分利用系統資源，為用戶提供更好的服務的目的。多輸入多輸出MIMO技術可以充分開發空域資源，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量(系統丟包率及吞吐量等)，因此它被很多無線通信系統標準采納。而空時編碼中的空時分組編碼可以實現發射天線確定的完全分集，并允許使用基于對接收信號進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中被廣泛應用。在實際的MIM0-STBC系統中，系統丟包率不僅由系統接收誤差引起，還由鏈路層有限長隊列引發溢出丟包。傳統分層單純考慮溢出或接收誤差并不能準確的描述系統的總體性能，只有將這兩方面通過跨層設計聯合起來才更適合優化實際的多天線系統。本發明分析了聯合物理層自適應調制編碼AMC模塊、數據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。通過優化物理層自適應調制編碼AMC目標錯誤率，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。
發明內容
針對上述背景技術中提到的傳統的分層設計方法不能準確描述系統性能等不足， 本發明提出了一種多天線系統的跨層聯合方法。本發明的技術方案是，多天線系統的跨層聯合方法，其特征是該方法包括以下步驟步驟1 判斷多天線系統的自適應調制模式的參數，進而確定自適應調制模式的選擇概率；步驟2 通過自適應調制模式的選擇概率求得相鄰模式的轉移概率，進而得到信道狀態轉移矩陣；步驟3 在步驟2的基礎上，由信道狀態轉移概率及數據包到達分布，得到隊列服務聯合分布，進而求得隊列服務穩態分布；步驟4 在步驟3的基礎上確定溢出丟包率和系統丟包率，最終確定系統的最優誤包率和最優吞吐量。
所述自適應調制模式n的選擇概率的計算公式為
權利要求
1.多天線系統的跨層聯合方法，其特征是該方法包括以下步驟步驟1 判斷多天線系統的自適應調制模式的參數，進而確定自適應調制模式的選擇概率；步驟2 通過自適應調制模式的選擇概率求得相鄰模式的轉移概率，進而得到信道狀態轉移矩陣；步驟3 在步驟2的基礎上，由信道狀態轉移概率及數據包到達分布，得到隊列服務聯合分布，進而求得隊列服務穩態分布；步驟4 在步驟3的基礎上確定溢出丟包率和系統丟包率，最終確定系統的最優誤包率和最優吞吐量。
2.根據權利要求1所述的多天線系統的跨層聯合方法，其特征是所述自適應調制模式 η的選擇概率的計算公式為
3.根據權利要求1所述的多天線系統的跨層聯合方法，其特征是所述Prtme(r)的計算公式為
4.根據權利要求1所述的多天線系統的跨層聯合方法，其特征是所述相鄰模式的轉移概率的計算公式為
5.根據權利要求4所述的多天線系統的跨層聯合方法，其特征是所述信道狀態轉移矩陣的計算公式為
6.根據權利要求1所述的多天線系統的跨層聯合方法，其特征是所述最優誤包率為 arg min(P0)其中P。為目標誤包率。
7.根據權利要求1所述的多天線系統的跨層聯合方法，其特征是所述最優吞吐量為 arg max (P0)。
全文摘要
本發明公開了無線網絡跨層優化技術領域中的一種多天線系統的跨層聯合方法。首先，判斷多天線系統的自適應調制模式參數，進而確定自適應調制模式的選擇概率；然后，通過自適應調制模式的選擇概率求得相鄰模式的轉移概率，得到信道狀態轉移矩陣；并由數據包到達分布、服務過程和隊列等待數據包的狀態分布，得到隊列服務聯合穩態分布；最后，確定溢出丟包率和系統丟包率，確定系統的最優誤包率和最優吞吐量。本發明實現了局部最小化系統丟包率和最大化系統的平均吞吐量，以相對簡單的算法取得相對最優的跨層性能，最大限度地提升系統頻譜利用率，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 優先權日2011年10月26日
發明者關欣, 李秀萍, 趙軍輝 申請人:北京交通大學