地空宽带通信自适应调制的阈值选择算法研究.pdf

重庆大学硕士学位论文 中文摘要 摘 要 地空宽带通信信道的快时变特性，导致系统服务质量(Quality of Service, QoS) 无法保证，地空通信的频谱利用率无法提升。自适应调制技术可根据信道质量动 态调整调制方式适配信道状态的变化，保证系统 QoS ，提高系统的频谱利用率， 是解决该问题的有效方法。实现地空宽带自适应调制的关键是确定不同调制方式 之间的切换阈值区间，但地空宽带传输业务种类多，不同传输业务的传输特性和 信道特性不同，这给地空宽带自适应调制的阈值确定带来了巨大的挑战。因此， 确定不同传输业务特性下的自适应调制阈值成为了地空宽带自适应调制的关键问 题。论文结合项目 “地空宽带数据链通信系统原型样机研发及测试”，将传输地 空宽带空中交通服务(Air Traffic Service, ATS)业务、航务管理通信(Aeronautical Operational Control, AOC)业务、航空行政管理通信(Aeronautical Administrative Communications, AAC) 业务以及航空旅客通信 (Aeronautical Passenger Communications, APC)业务等四种业务的传输链路分为高QoS 要求的ATS/AOC 链 路和大传输容量要求的AAC/APC 链路，并针对ATS/AOC 链路和AAC/APC 链路 分别设计对应的自适应调制阈值选择算法，保证了系统的 QoS ，提升了系统频谱 利用率。主要工作和成果如下： ①针对 ATS/AOC 传输链路中，信道快时变、系统 QoS 低，现有陆基通信自 适应调制阈值选择算法无法准确确定阈值，保障系统 QoS ，提升频谱利用率的问 题。采用非数据辅助误差矢量幅度(Nondata-Aided Error Vector Magnitude, NDA-EVM)作为地空链路的信道质量评估参量，提出基于NDA-EVM 的瞬时误码 率(Symbol Error Ratio, SER)约束阈值选择算法。根据多进制正交幅度调制(Multiple Quadrature Amplitude Modulation, MQAM) 符号的误码机理，建立衰落信道下 NDA-EVM 与 SER 的联系，并据此设计ATS/AOC 链路的自适应调制阈值的确定 和更新机制。利用调制方式和信道状态的一一对应性，建立马尔科夫信道模型， 分析了阈值选择算法的丢包性能。仿真结果表明，所提算法的算法复杂度较低； 与传统基于信噪比(Signal to Noise Ratio, SNR) 的自适应调制阈值选择算法相比，所 提算法降低了系统丢包率，提升了系统频谱利用率。 ②针对AAC/APC 传输链路中，传输数据量大，瞬时 SER 约束的自适应调制 阈值选择算法严格限定了系统QoS ，限制了吞吐量的提升，无法支撑AAC/APC 业 务大容量传输的问题，提出基于NDA-EVM 的平均SER 自适应调制阈值选择算法。 利用MQAM 自适应调制系统的平均SER 性能限和吞吐量性能限，建立了使系统 吞吐量最大的阈值优化模型，将阈值选择问题转化为优化阈值的确定问题，并设 I 重庆大学硕士学位论文 中文摘要 计了基于平均SER 约束的自适应调制阈值选择算法。仿真结果和分析表明：基于 NDA-EVM 的平均SER 约束算法在保证QoS 的前提下，有更高的频谱利用率。 关键词：地空宽带；NDA-EVM ；自适应调制；切换阈值；频谱利用率 II 重庆大学硕士学位论文 英文摘要 Abstract The ai