关于编码和调制技术发展的探讨(一)

号周期内的所有频率分量都会经历相同的衰减和相移，所以信道对于频率分量来说是平坦的。如果衰落在一个符号周期内变化很慢，则在一个符号周期内仍可以近似为平坦。否则，信道就是快衰落信道。

假设ｘ（ｔ）表示传输时间间隔Ｔ内调制信号的复包络（这就意味着信号是ｘ（ｔ）exp（j2πｆc ｔ）的实信号部分，ｆｃ是载波频率）。然后，经过一个有ＡＷＧＮ噪声的平坦衰落的信道后，信号输出为：

ｒ（ｔ）=Ｒejθｘ（ｔ）+ ｎ（ｔ） （1）

其中，ｎ（ｔ）是复高斯噪声，Ｒｅｊθ是复高斯随机变量，Ｒ是实随机变量，符合莱斯或是瑞利分布。Ｒｅｊθ就是所谓的信道状态信息（ＣＳＩ）。

如果信道变化足够慢，我们就能够以足够的准确度估计信道相位信息θ，并对其进行补偿，通过采用相干检测，模型（１）就可以被进一步简化为：

ｒ（ｔ）=Ｒｘ（ｔ）+ ｎ（ｔ） （2）

由模型（２），对于没有衰落的ＡＷＧＮ信道，输入和输出关系可以表示为：

ｒ（ｔ）=ｘ（ｔ）+ ｎ（ｔ） （3）

在上述信道模型中，信道状态信息（ＣＳＩ），即衰落等级，是一个非常重要的参量。当接收端知道ＣＳＩ时，就可以自适应地采用检测方案。如果发送端知道ＣＳＩ，就可以自动调整传输策略，例如在深衰落时增加信号功率。

比较了二进制非编码相关ＰＳＫ在高斯信道和瑞利衰落信道中，不知道ＣＳＩ的情况下的差错概率。这个例子说明了信道的衰落给系统带来的损失。在功率受限的环境下，尤其是无线信道，增加信号功率来补偿衰落的方法并不可行。而采用编码的方法，确实可以在一定程度上补偿这种损失。对抗衰落的分集技术，也可以被看作是编码的一种特例。事实上，在分集技术中，相同的信息在不同的信道中传输，因此可以被看作是一种简单的“重复”编码，这种编码的汉明距离等于分集的重数。

当信道模型不确定或是不平稳的情况下，在设计编码调制方案时，最好的设计就是选择一种“健壮”的方案，即这种设计针对信道的大幅度变化可以提供次优的性能。最大比合并的天线分集技术，就是可以很好地对抗衰落的一项技术。另一种提高健壮性的方法就是采用比特交织编码调制（ＢＩＣＭ），在编码器和调制器之间引入比特交织器。

2.2 自适应编码和调制技术

因为无线信道的时变性，使用自适应的传输方案可以防止不充分利用信道容量的情况发生。自适应传输方案的基本想法就是给传输条件好的信道分配传输功率和码率，以获得高速传输，同时降低条件恶劣的信道的吞吐量。

自适应技术有两个步骤：

（１）传输信道参数的测量；

（２）在优化预先指定的代价函数的基础上，选择一种或是多种传输参数。

但是有一个假设前提，那就是信道变化不是很快，否则选择的信道参数很难与信道实际情况相匹配。所以自适应技术只适用于多普勒扩展不是很大的情况。自适应技术在室内环境中具有很明显的优势，因为在室内环境中传播时延很小，发射机和接收机间的相对速度也很慢。在这种情况下，自适应技术可以逐帧使用。下面我们罗列了一些自适应技术。

调整功率级别：按照信道的衰减幅度，调整功率级别，也就是传输级别。这种方案增加了发射机的峰值功率，在多用户环境中，增加了同频干扰，从而可能引起信道容量的降低。

调整星座图大小：在自适应传输技术中，自适应调制扮演了一个非常重要的角色，因为它可以在不增加多址接入干扰功率的情况下，提高传输效率。在调整星座图大小时，一定要保证传输的功率不变，从而可以提供一定的ＱｏＳ。当短期的ＢＥＲ近似恒定，但比特率有所改变的时候，就需要调整星座图中的信号数目，反之亦然。在单用户环境中，自适应调制相对于仅有功率控制的固定速率系统来说，可以提供５~１０ｄＢ的增益。

调整码速：为了适应相应信道的状态，可以选择最佳的码速，以实现编码方案的调整。截短的卷积编码就是这种情况，因为它们可以在不改变编码器和译码器结构的情况下，实现自适应编码和译码。

调整功率级别和星座图大小：联合调整调制方案和传输级别可以在单用户环境或是一个多用户信道中实现。这种结合相对于没有功率控制的方案来说，可以明显地提高吞吐量。

调整星座图大小和符号速率：星座图大小和符号速率可以同时调节。系统在满足ＢＥＲ需求的情况下，选择的最佳调制方案可以将比特速率最大化。然而，在具有最大符号传输速率的情况下，也可以获得较低的传输速率，这可以通过连续传输相同的码字做到。

调整功率和传输速率：在满足平均功率和ＢＥＲ约束的情况下，可以选择传输速率和功率，以最大化频