[发明专利]一种基于AMC-ARQ跨层的链路自适应方法

权利要求书

1.一种基于AMC-ARQ跨层的链路自适应方法，本方法主要涉及到的变量为物理层目标误包率、数据链路层数据包最大重传次数和数据链路层重排计时器，故将其任一组合定义为一个操作点；每个操作点包含的信息为(P₀,N_r,t_reordering)，其中P₀为物理层目标误包率，N_r为数据链路层数据包最大重传次数， t_reordering为数据链路层重排计时器大小，其特征在于按以下步骤进行：

(1)、在一个无线传输系统中，数据包位于发送端的发送缓存中，经历相应时间的排队等候之后，向接收端发送数据包，此处的时延为排队时延；

(2)、接收端对接收到的数据包进行接收和译码，如果译码正确，将接收到的数据包提交到上层，并反馈肯定应答ACK信息；如果译码错误，将错误的数据包保存在接收端，并反馈否定应答NACK信息；

(3)、接收端估计信道状态，结合数据包传输状态，选择相应的调制编码方式MCS，并将该MCS反馈给发送端；

(4)、发送端根据接收到的ACK或NACK信息以及数据包的传输次数，决定新传或重传数据包，该数据包的调制编码方式会采用接收端反馈的调制编码方式，并且丢弃超过最大重传次数而还没有接收到ACK信息的数据包；

(5)、如果数据包正确接收，会由接收端链路层的MAC层向上提交；如果该数据包是按序到达，则继续向上提交，否则要经历一个整序过程后再向上提交，数据包从开始发送到向上提交中间经历的时间为传输时延。

2.根据权利要求1所述的基于AMC-ARQ跨层的链路自适应方法，其特征在于：接收端估计信道状态，结合数据包传输状态，选择相应的调制编码方式MCS具体步骤为：

(1)对于每个操作点，根据物理层误包率PER与数据链路层最大重传次数得到信噪比SNR与MCS的对照表；时延为等待时延和传输时延之和，误包率为丢弃数据包的概率，有效频谱效率为每个正确传输的数据包调制编码效率的平均值与每个正确传输的数据包所需的平均传输次数的比值；

(2)根据步骤(1)中信息，在满足所述平均时延和误包率要求下，找到使有效频谱效率最大的操作点进行数据传输；

(3)选取步骤(2)中所述操作点对应的SNR-MCS对照表；

(4)接收端根据接收信号的SNR，在所述SNR-MCS对照表中选择对应的MCS，并通过反馈链路告知发送端。

3.根据权利要求2所述的基于AMC-ARQ跨层的链路自适应方法，其特征在于：对于每个操作点(P₀,N_r,t_reordering)，计算出时延、误包率和有效频谱效率，步骤如下：

(1)根据最大重传次数N_r及SNR与PER的关系式，可以得到整体SNR与PER的关系PERNr(γ)=min{1,a‾iexp(-g‾iγ)}]]>，其中a‾i=(Πm=0Nrai(m))1/(Nr+1)]]>，，a_i(n)、g_i(n)是用来描述PER曲线的参数，没有具体的物理意义，a_i(n)、g_i(n)均可通过使用最小二乘法对原PER曲线拟合得到； 

(2)根据步骤（1）中结果可以得到调制编码方式的模式切换点为，

γi=0i=0,1g‾iIn(a‾iP0)i=1,2,...,N_mod,∞i=N_mod+1.---(1.16)]]>

其中P₀为对应操作点中物理层目标误包率的具体取值，和为步骤(1)中所述和，γ_i为第i种编码调制方式的模式切换点，N_mod为调制编码方式的种类；

(3)根据步骤（2）中结果，以及SNR分布的概率密度函数p_r(γ)，可以得到每种调制编码方式被选择的概率；

(4)根据步骤（3）中结果可以得到，当调制编码方式为i、传输次数为n时的平均PER：；

(5)根据步骤（4）中结果可以计算出第n次传输的平均PER：；

(6)根据步骤（5）中结果可以计算出每个数据包传输成功所需要的平均次数和一个数据包传输错误的概率Pr_fail；

(7)通过仿真式U_t=min{K,max{0,U_t-1-C_t}+A_t}，根据利特尔法则可以得到每个数据包的平均排队时延，其中U_t表示在时间t结束时的队列中数据包的数目，K表示发送端缓存大小， C_t表示时间t内传输数据包的数目，A_t表示在时间t内到达包的数目，A_t的取值服从期望为λT_f的泊松分布，T_f为每帧的持续时间；

(8)根据步骤（6）中结果，数据包的平均传输时延为

D_t=E{D_t,succ}Pr_succ+E{D_t,fail}(1-Pr_succ)，式中Dt,succ为影响该数据包时延的其他数据包都正确接收时，该数据包的时延；Pr_succ为影响该数据包时延的其他数据包都正确接收的概率；D_t,fail为影响该数据包时延的其他数据包中有数据包不能正确接收时，该数据包的时延；

(9)根据步骤(7)和(8)中的结果，可以得到数据包的端到端时延D为D(P0,Nr,treordering)=Dw+Dt]]>；

(10)根据步骤（5）、步骤（6）可以得到，频谱效率S为

S(P0,Nr,treordering)=Σi=1N_modRi*Pr(i)N‾(Nr)---(1.23)]]>

式中R_i为MCSi的调制编码效率，即采用MCSi时每个符号中含有的比特数目，Pr(i)为采用MCSi的概率，为数据链路层最大重传次数为N_r时，每个数据包的平均传输次数。