自适应调制编码实现原理和应用

自适应技术是通过自身与外界环境的接触来改善自身对信号处理的性能。自适应系统可以分为开环自适应系统和闭环自适应系统两种类型。开环自适应系统的工作主要为：对输入信号或信号环境进行测量，并用测量所得到的信息形成公式或算法，用以调整自适应系统自身。闭环自适应系统还利用系统调整所得结果去优化系统的某种性能，就是我们所说的性能反馈。

在LTE系统中，自适应技术主要是应用在调制编码中，这就是我们所说的自适应调制编码。自适应技术在信息交互过程中主要体现在以下几方面：CQI/PMI/RI的测量、上行反馈CQI/PMI/RI、调制编码信息的获取。由于CQI/PMI/RI信息的获取来自于对环境的测量，因此，LTE系统中自适应调制编码是闭环自适应。

如果只是根据最坏信道质量所选择调制编码方式，那么完全不能充分利用信道容量。而采用自适应调制编码技术，根据信道质量的变化，动态选择调制编码方式，以满足在一定误码率下的最高频谱利用率。自适应调制和编码就是根据信道条件的变化，动态地选择适当的调制和编码方式（Modulation and Coding Scheme，MCS），变化的周期为一个TTI。简单地说就是在信道质量好时，选择高阶的调制方式，高速的传输速度；在信道质量差时，选择低阶的调制方式，低速的传输速率。上下行信道质量的反馈是自适应调制编码的核心。

自适应调制和编码（AMC）有两种：频率特定（Frequency-specific）的AMC和频率统一（Frequency-common）的AMC。

频率特定的AMC即对分配给一个用户的不同的频率资源采用不同的AMC。优点是可更好地适应频率选择性信道，理论上可实现最大的系统容量；不足是需对每个RB测量并反馈CQI，带来较大的开销，增加系统的复杂度。

频率统一的AMC即对分配给一个用户的所有频率资源采用相同的AMC。优点是只需测量并反馈所有频带的平均CQI，减小了信令开销，降低了系统的复杂度；不足是损失了一定的自适应灵活性。

通过仿真研究，LTE系统最终确定采用频率统一的AMC技术。

1.CQI的测量

CQI即信道质量指示，反映了在不同信道质量下，建议使用的最佳调制方式和码率。下行信道的CQI通过UE端测量，并反馈给基站；上行信道的CQI由基站获取。

CQI的测量：上行通过测量DMRS的SINR，通过算法获得对应的CQI index，基站经过查表获得CQI的测量信息；下行通过测量Cell specific reference signal在非MBSFN子帧和MBSFN参考信号在MBSFN子帧的SINR，再通过算法获得对应的CQI index，反馈给基站CQI index，基站经过查表获得信道信息。

2.PMI的测量

PMI即预编码矩阵指示。在LTE中使用的是基于码书的预编码，PMI就是将根据信道状态信息得到的最优预编码矩阵的索引值反馈给发射端，发射端根据索引值选出对应的预编码矩阵，更好地实现分集和空间增益。(www.xing528.com)

PMI测量：

首先，确定预编码本子集。上层配置的比特映射的参数CodebookSubsetRestriction限定了上报的PMI和RI的码本的子集范围，体现在映射序列，…，a₃，a₂，a₁，a₀，每一位的值都对应于一个或一组预编码矩阵。

其次，根据选择准则和算法选择最优的预编码矩阵，预编码矩阵的选择主要有两种准则：

根据性能指标来选择，如总吞吐量、SINR和误帧率等，可以根据信道状态信息，分别计算码本中的每一个矩阵的性能指标，以决定使用的预编码矩阵。

基于量化的选择，可以通过对于信道矩阵进行奇异值分解，其中的右奇矩阵V量化来获得预编码矩阵，在码本中选择与V均方误差最小的矩阵作为选择的预编码矩阵。

3.RI的测量

RI表示当时的信道下，UE可以支持的空间层数。基站通过RI值和PMI值，确定预编码矩阵。

RI的测量：首先确定预编码本子集，方法同PMI测量，根据量化的预编码矩阵，选择预编码矩阵的秩就是RI。

4.CQI/PMI/RI的上报

对于频率选择性的调度模式，周期性上报较少的信息时使用PUCCH，较多信息时，用PUSCH非周期地上报；而非频率选择调度，本身反馈的信息很少，只用PUCCH进行周期上报。相同子帧中周期和非周期上报同时发生时，UE仅仅在那个子帧中传输非周期上报。