LTE 下行SINR测量

Posted 2022-11-25 yyl_woniu

SINR 是LTE 下行链路进行自适应编码和调制映射的关键参数，即信号与噪声干扰的功率比，通过对接收端接收到信息做SINR 估计，
可以预测信道质量，SINR 是信道质量的表征之一。

SINR 的测量方法从不同的分析角度有不同的分类方法：
(1) 从接收端是否已知发射信号的角度：
 发射信号未知的盲估计法。
 发射信号已知的测量法：包括基于接收端判决结果的 SINR 测量法和基于发射端发射训练序列的SINR 测量法。
(2) 从发射端是否发射训练序列的角度：
 基于发射端训练序列的 SINR 测量法。
 基于接收端接收数据的 SINR 测量法：包括基于接收端判决结果的SINR 测量法和盲估计法。

盲估计法：在发端信息未知，也无训练序列的条件下，接收端仅根据接收到数据本身，提取有效信息进行SINR 估计的方法。本方法的优点是不浪费频谱，缺点是复杂度高，估计准确性相对较差。

基于发射端训练序列的SINR 测量法：在发射端发送训练序列的条件下，接收端根据发送训练和收到的数据信息，联合进行SINR 估计。本方法的优点是相对比较准确，缺点是浪费了频谱。

基于接收端判决的SINR 测量法：即先对接收端接收的信号数据进行判决，然后根据判决结果进行SINR 估计。

随着多载波系统的广泛应用，也衍生出多种应用于多载波系统的SINR 估计方法。如果多载波系统的信道是平坦的，而且每个子载波上面的加性高斯白噪声相互独立，则可以采用单载波系统下的SINR 估计算法进行多载波系统SINR 估计。对于频域选择性信道的多载波系统，最常用的方法是有效SINR 映射法。其基本思想是：首先利用单载波系统的SINR 估计方法，分别估计出多载波系统各个子载波的SINR 值；然后通过一定的映射准则，将各个子载波的SINR 联合起来，映射成一个有效SINR 值。该有效SINR 值即能反映整个多载波系统性能。最常用的有效SINR 映射方法有：EESM、MIESM、基于信道容量的映射方法。

对于LTE 下行链路，调制方案和编码率的选择，由eNode B 根据UE 传输的CQI 反馈指示，进行选择。该反馈指示根据估计的信道质量SINR 给出，同时需要
考虑UE 接收机的特征。在蜂窝通信系统中，UE 接收的信号质量取决于服务小区的信道质量、其他小区的干扰强度和噪声强度。

LTE 下行链路采用OFDMA 的多载波方式，需要考虑一个重要问题，即AMC 映射时选择频率特定的方式，还是选择频率统一的方式更好。经过研究和仿真验证，发现在实际的系统假设和评估模型下，频率特定的AMC 并不会比频率统一的AMC 带来明显的增益，但是会增加系统实现复杂度。因此，最终确定采用频率统一的AMC 映射技术。

对于LTE 上行链路，其链路自适应实现方法与下行链路相似，在eNode B 控制下选择调制方式和编码率方案。上行链路采用的调制方案也是QPSK、16QAM和64QAM。与下行链路的主要区别是eNode B 直接通过信道质量估计，对支持的上行数据速率做出估计。

在LTE 系统中，最常见的AMC 映射方法有2 种：指数有效SINR 映射(EESM)和互信息有效SINR 映射(MIESM)。其基本思想都是通过一定规则，找到一个可以反映一组SINR 值对系统影响的单一的、真实的SINR 。先将该组SINR 值映射成一个有效的SINR 值SINReff ，然后通过SINReff 查找模板，获得系统真实的BLER 。有效SINR 映射方法的具体实现过程如下图 所示。

EESM 和MIESM 的不同在于，在求解时，使用的压缩函数不一样。方程(2-7)给出了这两种方法的通用表达式。

                                                                          

其中，为压缩函数，是的反函数。

EESM 基本原理

EESM的基本思想是：

首先，求出多载波系统每一个子载波的SINR值 。

然后，将 映射成单一的。

最后，利用查找一组模板曲线，找到满足式(2-8)的误块率估计值。这组模板曲线为单发单收、加性高斯白噪声(AdditiveWhite Gaussian Noise,
AWGN)信道下，系统采用不同MCS 时的误块率性能曲线组。

                                                                         = (),

其中为信道条件下，系统的真实误块率。对于不同的信道类型，式(2-8)都成立。映射过程存在一一对应的关系。EESM 映射方法的仿真流
程如图2-8 所示。

EESM映射方法采用的压缩函数为:

                                                           

的反函数为： 

                                                           

这样，EESM 采用的映射函数可表示为：

                                                     

其中， N 为用户使用的子载波数目,表示第n个子载波的信号与干扰加噪声的功率比; 是尺度因子，用作匹配调节。的取值取决于CQI 的选择，不同
的CQI 序号，其取值不同。

对LTE 下行链路，假设系统时域、频域同步理想，CP 的作用完全消除了符号间干扰，则经过FFT 和去CP 后，接收端的接收信号可以表示为:

                                                              

其中，x(i)为发送的第 i 个子载波信号，H(i)表示第 i 个子载波对应的衰落信道系数，n(i)为发送的第 i 个子载波对应的加性高斯白噪声。又假设发送信号功率已经归一化，则对于每一个子载波，其接收端的可以表示为：

                                                             

其中，表示高斯白噪声的方差，Hˆ(i)表示第 i 个子载波对应信道的频率响应。

对于，只能使用同一个 。也就是说，EESM 映射方法只能采用MCS统一的AMC 映射。不同编码和调制方式下，取值不同，如表2-8 所示。

在上表的取值条件下， LTE 下行链路在不同CQI(1~15)下的系统误块率初传性能曲线如下图 所示。由图中可以得到接收端均衡后的、等效单发单收、
AWGN 信道下的SINR 门限值(BLER=0.1)。

MIESM基本原理：

MIESM即互信息有效SINR 映射。在MIESM映射方法中，有效SINR 定义为：

                                                                     

其中， 为第n个数据符号使用大小为的调制符号表时的容量函数；N 是子载波个数； 是的反函数。