多天線系統的調製及編碼方案的選擇方法
2023-10-04 00:52:29
專利名稱：多天線系統的調製及編碼方案的選擇方法
技術領域：
本發明涉及一種通信系統的調製及編碼方案方法，尤其涉及一種多天線系統的調製及編碼方案的選擇方法。
背景技術：
在無線區域網路Wi-Fi的應用中，例如應用電氣和電子工程師協會(Institute ofElectrical and Electronics Engineers, IEEE)所規範的 802. Iln 規範的系統中， 要求接收端根據傳輸環境而建議發送端的調製及編碼方案(Modulation and Coding Scheme, MCS)，並根據傳輸環境變化實時調整所述調製及編碼方案以達到最大的吞吐量 (throughput)。自動速率退回(Automatic Rate Fallback, ARF)算法是目前實際上相當普遍的 一種算法，其將所應用通信系統的各種調製及編碼方案訂立優先順序，並於接收端觀察固 定時間內的包錯誤率(Packet Error Rate，PER)。如果在固定時間內接收端的包錯誤率 高於某一上臨界值，那麼根據優先順序調整到較低數據速率(data rate)的調製及編碼方 案。如果在固定時間內接收端的包錯誤率低於某一下臨界值，那麼根據優先順序調整到 較高數據速率(data rate)的調製及編碼方案。由於此算法於每次調整均需固定時間統 計包錯誤率而需花費大量時間於較差的調製及編碼方案，因此會影響通信系統的吞吐量 (throughput)。此外，在多天線系統下，各種調製及編碼方案所能提供的數據速率尚需考慮 各天線的信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)而無法像單個天線系統僅依數據速率訂立 優先順序。因此，排列不佳的優先順序將導致通信系統無法調整到最佳的調製及編碼方案。另一種可能的調整方法則根據傳輸環境，即以信噪比而調整發送端的調製及編碼 方案。圖1顯示在IEEE的802. Iln系統下，根據不同信噪比的最佳調製及編碼方案進行實 驗所得的測量圖。如圖1所示，其實驗環境是應用於例如雙天線的多天線系統的傳輸架構， 還在實驗中包括雙發送天線及雙接收天線，並共有16種調製及編碼方案，其中0 7為單 空間串流(single spatial stream)的調製及編碼方案，而8 15則為雙空間串流的調製 及編碼方案。接收端將圖1的測量圖以表格方式存儲，並根據所述表格調整發送端的調製 及編碼方案。然而，如果不能正確地估計信噪比，不管是估計值較實際的信噪比高或低，都 會影響通信系統的表現。此外，所述調整方法所需的表格會佔據接收端極大的存儲空間而 增加其實現成本。甚至，如果應用於三天線以上的傳輸架構，那麼其所需的存儲空間會以等 比級數式增加而使其實現趨近於不可能。因此，有必要針對多天線的通信系統設計一種快速且易於實現的調製及編碼方案 的選擇方法。
發明內容
本發明的調製及編碼方案的選擇方法先根據單個空間串流信號的調製及編碼方 案開始發送信號，逐步增加發送的空間串流信號，直至找到最適合的調製及編碼方案。
本發明的多天線系統的調製及編碼方案的選擇方法的一實施例包含以下步驟將多天線系統發送的空間串流信號的數目設定為1，且利用不同調製及編碼方案發送信號以 決定初始調製及編碼方案；重複將所述空間串流信號的數目加1且利用不同調製及編碼方 案發送信號以更新所述多天線系統的調製及編碼方案，直到更新前的調製及編碼方案等同 於更新後的調製及編碼方案或所述空間串流信號的數目已達到臨界值；如果更新前的調製 及編碼方案等同於更新後的調製及編碼方案，那麼選擇所述更新前的調製及編碼方案作為 所述多天線系統的調製及編碼方案；以及如果所述空間串流信號的數目已達到臨界值，那 麼選擇所述更新後的調製及編碼方案作為所述多天線系統的調製及編碼方案。本發明的多天線系統的調製及編碼方案的選擇方法的另一實施例包含以下步驟 將多天線系統發送的空間串流信號的數目設定為1，且利用不同調製及編碼方案發送信號 以決定初始調製及編碼方案；重複將所述空間串流信號的數目加1且利用不同調製及編碼 方案發送信號以更新所述多天線系統的調製及編碼方案，直到所述多天線系統的數據速率 小於更新前的數據速率或所述空間串流信號的數目已達到臨界值；如果所述多天線系統的 數據速率小於更新前的數據速率，那麼選擇更新前的調製及編碼方案作為所述多天線系統 的調製及編碼方案；以及如果所述多天線系統的數據速率大於更新前的數據速率，且發送 的空間串流信號的數目已達到臨界值，那麼選擇所述更新後的調製及編碼方案作為所述多 天線系統的調製及編碼方案。
圖1顯示根據不同信噪比的最佳調製及編碼方案的測量圖；圖2顯示本發明的一實施例的多天線系統的調製及編碼方案的選擇方法的流程 圖；圖3顯示雙天線系統；圖4顯示本發明的一實施例中各調製及編碼方案所對應的傳輸速率；以及圖5顯示本發明的一實施例中可選擇的調製及編碼方案。
具體實施例方式圖2顯示本發明的一實施例的多天線系統的調製及編碼方案的選擇方法的流程 圖。在步驟201，將多天線系統發送的空間串流信號的數目設定為1，並進入步驟202。在 步驟201，利用所述多天線系統及不同調製及編碼方案發送信號，並進入步驟203。在步驟 203，根據所述發送信號的接收質量比較步驟201所應用的調製及編碼方案以決定最適合 的調製及編碼方案，並進入步驟204。在本實施例中，所述最適合的調製及編碼方案即對應 於最高數據速率的調製及編碼方案。在步驟204，將所述多天線系統發送的空間串流信號的 數目加1，並進入步驟205。在步驟205，根據更新後的空間串流信號數目利用所述多天線系 統及不同調製及編碼方案發送信號，並進入步驟206。在步驟206，根據所述發送信號的接 收質量比較步驟205所應用的調製及編碼方案以及原先所決定的調製及編碼方案決定最 適合的調製及編碼方案，並進入步驟207。在步驟207，判斷更新後的調製及編碼方案是否 仍為原先所決定的調製及編碼方案。如果判斷結果為是，那麼進入步驟208，反之則進入步 驟209。在步驟208，將所述更新前的調製及編碼方案設定為所述多天線系統的調製及編碼方案，並結束本選擇方法。在步驟209，判斷發送的空間串流信號的數目是否已達到臨界值， 例如所述多天線系統所能發送的上限。如果判斷結果為否，那麼回到步驟204，反之則進入 步驟210。在步驟210，將所述更新的調製及編碼方案設定為所述多天線系統的調製及編碼 方案，並結束本選擇方法。在本發明的另一實施例中，步驟206僅通過比較步驟205所應用的調製及編碼方案決定最適合的調製及編碼方案，因此更新前後的調製及編碼方案不會相同。因此，步驟 207的判斷條件可改為判斷所述多天線系統的數據速率是否小於更新前的數據速率。如果 判斷結果為是，那麼進入步驟208，反之則進入步驟209。在本發明的一實施例中，步驟202根據所有單空間串流信號的調製及編碼方案發 送信號。在本發明的另一實施例中，步驟205根據步驟204決定的空間串流信號數目所對應 的所有調製及編碼方案發送信號。在本發明的又一實施例中，步驟205從步驟204決定的 空間串流信號數目所對應的部分調製及編碼方案發送信號。例如如果步驟203或步驟206 所決定的調製及編碼方案所對應的傳輸速率為R，那麼步驟205可選擇在新的空間串流信 號數目下，對應傳輸速率為R至α XR的調製及編碼方案，其中α為正整數。又例如，如果 步驟203或步驟206所決定的調製及編碼方案為MCSk,那麼可根據測量數據選擇在新的空 間串流信號數目下，由所述調製及編碼方案MCSk所延伸的調製及編碼方案。圖3顯示雙天線系統300，其包含發送端310和接收端320。雙天線系統300根據圖 2所述的實施例選擇其將採用的調製及編碼方案。雙天線系統300是根據IEEE的802. Iln 標準所實現的通信系統，其包含MCS 0至MCS 15共16種調製及編碼方案，其中MCS 0至 MCS 7發送單空間信號，而MCS 8至MCS 15發送雙空間信號。圖1顯示雙天線系統300根 據不同信噪比的最佳調製及編碼方案進行實驗所得的測量圖。圖4顯示在雙天線系統300， 各調製及編碼方案所對應的傳輸速率。在步驟201，將雙天線系統300發送的空間串流信號的數目設定為1。在步驟202， 雙天線系統300根據不同調製及編碼方案發送信號。在本發明的一實施例中，雙天線系統 300根據所有單空間串流信號的調製及編碼方案(即MCS 0至MCS 7)發送信號。在步驟 203，雙天線系統300根據所述發送信號的接收質量比較MCS 0至MCS 7，並決定MCS 5為最 適合的調製及編碼方案，其所對應的傳輸速率如圖4所示為52Mbps。在步驟204，將雙天線 系統300發送的空間串流信號的數目加1成為2。在步驟205，根據更新後的空間串流信號 數目，即雙空間串流信號，利用雙天線系統300及不同調製及編碼方案發送信號。在本發明 的一實施例中，雙天線系統300根據所有雙空間串流信號的調製及編碼方案(即MCS 8至 MCS 15)發送信號。在本發明的另一實施例中，從所述雙空間串流信號的調製及編碼方案 中，選取傳輸速率為R至α XR的調製及編碼方案，其中如果α等於3，那麼選取的調製及 編碼方案為MCS IUMCS 12,MCS 13,MCS 14和MCS 15。在本發明的又一實施例中，根據圖 1的測量數據，選擇從MCS 5所延伸的調製及編碼方案MCS IUMCS 12,MCS 13和MCS 14。 在步驟206，根據所述發送信號的接收質量比較步驟205所應用的調製及編碼方案(MCS 8 至MCS 15,MCS 11至MCS 15或MCS 11至MCS 14)以及原先所決定的調製及編碼方案MCS 5，並決定MCS 5仍為最適合的調製及編碼方案。在步驟207，判斷更新的調製及編碼方案仍 為原先的調製及編碼方案MCS 5，因此進入步驟208，將所述更新的調製及編碼方案MCS 5 設定為所述多天線系統的調製及編碼方案，並結束本選擇方法。
圖5顯示雙天線系統300在步驟203所選擇的調製及編碼方案分別為MCS 0至 MCS 7時，步驟205可選擇發送的調製及編碼方案。其中第一行顯示根據所有雙空間串流信 號的調製及編碼方案；第二行顯示選取傳輸速率為R至α XR的調製及編碼方案，其中如果 α等於3 ；第三行顯示根據圖1的測量數據選擇所延伸的調製及編碼方案。綜上所述，本發明的多天線系統的調製及編碼方案的選擇方法可根據簡單的判斷流程，快速地選出最適合的調製及編碼方案，而不會受到各調製及編碼方案排列不佳或是 錯估的信噪比的影響，且能簡單的實現於電路上。以上已揭示了本發明的技術內容及技術特點，然而所屬技術領域的技術人員仍可 能基於本發明的教示及揭示內容而作種種不背離本發明精神的替換及修改。因此，本發明 的保護範圍應不限於實施例所揭示的內容，而應包括各種不背離本發明的替換及修改，並 為上述權利要求書所涵蓋。
權利要求
一種多天線系統的調製及編碼方案的選擇方法，其特徵在於其包含以下步驟將多天線系統發送的空間串流信號的數目設定為1，且利用不同調製及編碼方案發送信號以決定初始調製及編碼方案；重複將所述空間串流信號的數目加1且利用不同調製及編碼方案發送信號以更新所述多天線系統的調製及編碼方案，直到更新前的調製及編碼方案等同於更新後的調製及編碼方案或所述空間串流信號的數目已達到臨界值；如果更新前的調製及編碼方案等同於更新後的調製及編碼方案，那麼選擇所述更新前的調製及編碼方案作為所述多天線系統的調製及編碼方案；以及如果所述空間串流信號的數目已達到臨界值，那麼選擇所述更新後的調製及編碼方案作為所述多天線系統的調製及編碼方案。
2.根據權利要求1所述的選擇方法，其特徵在於其根據發送信號的接收質量決定所述 多天線系統的調製及編碼方案。
3.根據權利要求1所述的選擇方法，其特徵在於其中所述決定調製及編碼方案的步驟 是選取最大數據速率的調製及編碼方案。
4.根據權利要求1所述的選擇方法，其特徵在於其中所述臨界值是所述多天線系統所 能發送的上限。
5.根據權利要求1所述的選擇方法，其特徵在於其中當所述多天線系統發送的空間串 流信號的數目為1時，所述多天線系統根據所有對應單空間串流信號的調製及編碼方案發 送信號。
6.根據權利要求1所述的選擇方法，其特徵在於其中當所述多天線系統發送的空間串 流信號的數目大於1時，所述多天線系統根據所有對應目前空間串流信號數目的調製及編 碼方案發送信號。
7.根據權利要求1所述的選擇方法，其特徵在於其中當所述多天線系統發送的空間串 流信號的數目大於1時，所述多天線系統從對應目前空間串流信號數目的調製及編碼方案 中選取傳輸速率為R至α XR的調製及編碼方案發送信號，其中R為先前選定的調製及編 碼方案的傳輸速率，α為正整數。
8.根據權利要求7所述的選擇方法，其特徵在於其中α等於3。
9.根據權利要求1所述的選擇方法，其特徵在於其中當所述多天線系統發送的空間串 流信號的數目大於1時，所述多天線系統根據測量數據選擇在目前空間串流信號數目下， 由先前選定的調製及編碼方案所延伸的調製及編碼方案發送信號。
10.根據權利要求9所述的選擇方法，其特徵在於其中所述測量數據包含根據不同信 噪比所對應的最佳調製及編碼方案。
11.根據權利要求1所述的選擇方法，其特徵在於其應用於雙天線系統。
12.根據權利要求1所述的選擇方法，其特徵在於其應用於電氣和電子工程師協會所 規範的802. Iln規範的系統。
13.一種多天線系統的調製及編碼方案的選擇方法，其特徵在於其包含以下步驟 將多天線系統發送的空間串流信號的數目設定為1，且利用不同調製及編碼方案發送信號以決定初始調製及編碼方案；重複將所述空間串流信號的數目加1且利用不同調製及編碼方案發送信號以更新所述多天線系統的調製及編碼方案，直到所述多天線系統的數據速率小於更新前的數據速率 或所述空間串流信號的數目已達到臨界值；如果所述多天線系統的數據速率小於更新前的數據速率，那麼選擇更新前的調製及編 碼方案作為所述多天線系統的調製及編碼方案；以及如果所述多天線系統的數據速率大於更新前的數據速率，且發送的空間串流信號的數 目已達到臨界值，那麼選擇所述更新後的調製及編碼方案作為所述多天線系統的調製及編 碼方案。
14.根據權利要求13所述的選擇方法，其特徵在於其根據發送信號的接收質量決定及 更新所述多天線系統的調製及編碼方案。
15.根據權利要求13所述的選擇方法，其特徵在於其中所述決定調製及編碼方案的步 驟是選取最大數據速率的調製及編碼方案。
16.根據權利要求13所述的選擇方法，其特徵在於其中所述臨界值是所述多天線系統 所能發送的上限。
17.根據權利要求13所述的選擇方法，其特徵在於其中當所述多天線系統發送的空間 串流信號的數目為1時，所述多天線系統根據所有對應單空間串流信號的調製及編碼方案 發送信號。
18.根據權利要求13所述的選擇方法，其特徵在於其中當所述多天線系統發送的空間 串流信號的數目大於1時，所述多天線系統根據所有對應目前空間串流信號數目的調製及 編碼方案發送信號。
19.根據權利要求13所述的選擇方法，其特徵在於其中當所述多天線系統發送的空間 串流信號的數目大於1時，所述多天線系統從對應目前空間串流信號數目的調製及編碼方 案中選取傳輸速率為R至α XR的調製及編碼方案發送信號，其中R為先前選定的調製及 編碼方案的傳輸速率，α為正整數。
20.根據權利要求19所述的選擇方法，其特徵在於其中α等於3。
21.根據權利要求13所述的選擇方法，其特徵在於其中當所述多天線系統發送的空 間串流信號的數目大於1時，所述多天線系統根據測量數據選擇在目前空間串流信號數目 下，由先前選定的調製及編碼方案所延伸的調製及編碼方案發送信號。
22.根據權利要求21所述的選擇方法，其特徵在於其中所述測量數據包含根據不同信 噪比所對應的最佳調製及編碼方案。
23.根據權利要求13所述的選擇方法，其特徵在於其應用於雙天線系統。
24.根據權利要求13所述的選擇方法，其特徵在於其應用於電氣和電子工程師協會所 規範的802. Iln規範的系統。
全文摘要
本發明涉及一種通信系統的調製及編碼方案方法。根據本發明的調製及編碼方案的選擇方法，多天線系統先根據單個空間串流信號的調製及編碼方案發送信號，並決定適合的調製及編碼方案。接著，所述多天線系統逐步增加發送的空間串流信號，決定適合的調製及編碼方案，直至找到最適合的調製及編碼方案。
文檔編號H04L1/00GK101807948SQ200910009540
公開日2010年8月18日 申請日期2009年2月18日 優先權日2009年2月18日
發明者廖彥欽, 杜勇賜, 溫俊賢, 陳俊才 申請人:雷凌科技股份有限公司