作為3G的長期演進，LTE系統采用將OFDM與多天線技術(MIMO)相結合的方案，在20 MHz帶寬下能夠達到上行50 Mb/s,下行100 Mb/s的數據傳輸速率，改善了小區邊緣用戶的性能，達到了提高小區容量和降低系統延遲的目標[1]。在無線通信系統中，為保證通信的有效性和可靠性同時能滿足系統要求，有限頻譜資源以及開放的無線傳播環境導致干擾成為無線通信系統考慮的首要元素之一，自適應調制編碼技術(AMC)根據信道環境質量適當地調節傳輸的調制編碼方式，使得系統適應信道環境變化，即在保證可靠性的同時，吞吐量達到最大[2]。

    LTE系統中自適應調制編碼技術能夠在保證可靠性的前提下提高系統頻譜利用率和系統容量，盡量避免開放的信道環境對接收信號的影響。接收端采用怎樣的方案將當前信道質量反饋給發送端是LTE-AMC系統的研究熱點。這些AMC大多都是在接收端計算信道質量，并得出保證BLER達到系統要求的最大MCS，然后以CQI的形式反饋給發送端，發送端將其作為下次傳輸的調制編碼方式的參考。在AMC技術中存在CQI計算復雜度較高和傳輸延時的問題，而且AMC技術本身對信道變化較為敏感。當SNR隨著時間變化較快而導致BLER較高時，這會導致AMC性能有很大程度的下降，進而影響系統性能。
    針對這種情況，本文介紹了一種在使用相同RB對數下選擇最低CQI等級的AMC方案，使LTE-AMC系統適應了信道SNR 隨時間變化較快的情況。理論和仿真分析結果表明，該方案降低了傳輸時延帶來的影響,提高了系統吞吐量。
1 LTE系統AMC概述
1.1 LTE系統中AMC結構
    LTE系統中AMC結構如圖1，發送端發送的數據經過加擾碼、信道編碼、調制、層映射、預編碼、資源映射以及IFFT產生OFDM符號[3]之后經過中頻、射頻、發射出去。接收端經過發送端的逆過程，即對于某個資源塊(可以稱為自適應塊)的數據，根據上次SNR估計和信道估計得出對應的MCS，進行相應的解調、譯碼，恢復原始信號。鏈路自適應通過估算系統下行鏈路的信道質量，將其映射成CQI并反饋給發送端，建議發送端將其作為下次傳輸的調制編碼方式。要選擇不同的自適應調制方式，對系統性能的影響有至關重要的作用。

1.2 LTE-AMC實現過程
    AMC實現的過程是：接收端先獲得鏈路級信噪比，通過建立的SNR與MCS的映射關系，得出MCS，然后以CQI的形式反饋給發送端[4]。SNR與MCS的映射理論依據是在滿足規定的系統誤塊率(一般BLER≤0.1)要求下，選擇使鏈路吞吐量最大的MCS，公式如下：
  
2 本文提出的MCS方案
2.1理論依據
     在LTE-AMC技術中，發送端根據接收端反饋的CQI調節下次傳輸的調制編碼方式，其中CQ是無線信道質量指示，當SNR較大時，CQI等級也較高，對應較高的調制編碼方式，即對應更高的碼率和效率。此時，傳輸相同負荷所用的資源塊(RB)對數越少。同時，BLER越高，系統丟包率增加，因此選擇的調制編碼方式要兼顧RB和BLER。傳統的AMC技術是接收端根據不同CQI等級對應的SNR-BLER曲線,找出BLER=0.1得出最大CQ反饋給發送端，即計算的一定范圍的SNR對應一個CQI等級。在實際資源調度時，傳輸資源塊RB對數是一個向上取整值，所以對應于相同業務幀長度時，相鄰若干個CQI可能對應于同一個RB對數。因此本方案采用在相同資源RB對數情況下，使用最低的CQI,以抵抗SNR隨時間變化較快的情況。
2.2 方案實現步驟
    (1)接收端測量信道質量SNR
    信噪比估計對于AMC至關重要，決定著AMC的性能。LTE系統中有對接收端已知的參考信號RS，可以利用子載波的參考信號RS進行SNR估計。接收的參考信號可以表示為：

    (4)獲得最低CQI等級
    由式(5)可知，對于一定系統傳輸資源RB對數，可能對應幾個相鄰的CQI等級。因此，對應特定幀長度，計算相同RB對數下最低CQI等級步驟為：將步驟(2)獲得的CQI0減1得到CQI1，并將L和CQI1代入式(5)得到對應的RB對數RB1。比較RB1和RB0，如果不相等，則RB0對應的CQI0為最低CQI等級。否則，將CQI1繼續減1計算RB對數，直到RBn-1不等于RB0，則將RBn-1對應的CQIn-1作為最低CQI等級。
    (5)確定MCS
    LTE系統定義了16種CQI組合方式，由CQI序號表示，各個CQI序號所代表的調制編碼方式MCS如表1[8]所示。

3 仿真及結果
3.1仿真條件
    本文采用MATLBA 7.0對LTE系統下行鏈路進行仿真，該仿真基于與LTE協議相符的鏈路級平臺。為了便于分析，本文在有反饋時延的情景下進行，并在信道模型BLER變化較大時的ETU 70 Hz(如表1)條件下進行仿真，基本仿真參數如表2所示。

3.2 仿真結果與性能分析
    為了便于比較本文采用傳統的兩種固定的MCS;64QAM調制、3/4編碼速率(稱為MCS1)和QPSK調制、1/4編碼速率(成為MCS2)。并采用兩種AMC，一種是傳統的利用鏈路層的BLER-SNR性能曲線曲線，找到BLER=0.1的最大MCS(稱為AMC1)；另一種是本文提出的在同RB對數下選擇最低CQI等級的AMC方案(稱為AMC2)。
    從圖3和圖4是以MCS1和MCS2為例，在3.1節所述信道環境下的仿真結果。AMC1和AMC2都比固定的MCS1和MCS2吞吐量有明顯的提升。使用AMC1和AMC2在一定程度上比固定的MCS1和MCS2系統吞吐量有所增加。當SNR較低時，AMC1的性能很差，幾乎還不如MCS2的性能,這是由于在當前信道環境下，SNR隨時間變化導致BLER變化較快，同時系統分組傳輸的時候存在時延，從而導致丟包率增加，此時即使使用自適應調制編碼方式AMC1，也不能適應BLER的快速變化，致使系統的吞吐量下降。而AMC2利用一定的RB資源下最低的MCS適應了BLER變化較大的情況，吞吐量則可以得到很好的提高，在SNR只有5 dB時，使用AMC2的吞吐量比使用MCS2提高了1.5 bit/symbol，卻比AMC1提高了8.5 bit/symbol。

    本文提出了一種可靠性好的AMC方案，該方案通過相同資源對數下選擇最小的CQI，使得分組交換中各分組可承受的SNR變化范圍增大，避免了當前AMC技術在系統SNR變化較快而性能下降的情況。通過仿真分析可知，當SNR變化較大時，該方案方比現有的AMC技術的系統吞吐量大大提高了。
參考文獻
[1] 沈嘉. 3GPP長期演進(LTE)技術原理與系統設計[M]. 北京：人民郵電出版社，2008.
[2] SCHWARZ S, MEHLFHRER C, RUPP M. Calculation of  the spatial preprocessing and link adaption feedback for 3GPP UMTS/LTE. IEEE Wireless Advanced 2010. London,  UK. June 2010.
[3] 3GPP  TS 36.211 V9.1.0:Physical Channels and Modulation.(Release 9)[S].2010.03.
[4] 陳發堂，游杰，楚楊.基于TD-LTE系統的新型SNR和CQI映射方案[J]. 電訊技術，2011,51(8):1-5.
[5] 張金寶，鄭洪明，談振輝. MIMO，MLD物理層抽象技術[J]. 通信學報，2009,30(11):1-7.
[6] 汪海明，艾薩.圖瑪拉.多載波通信系統仿真中的EESM 和MI-ESM方法[J].電訊技術，2006,46(1):26-30.
[7] 3GPP  TS 36.213 V9.1.0:Physical layer procedures(Release 9)[S].2010.03.
[8] GOLDSMITH A J, VARAIYA P P. Capacity of fading  channels with channel side information[J]. IEEE Translation Information Therory,1997,43(6):1986-11992.