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必須開(kāi)發(fā)更高層的協(xié)議允許發(fā)送方和接收方之間通報(bào)分組接收的情況，這就是實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議(RTP)。如果接收到的數(shù)據(jù)分組的數(shù)量低于某個(gè)門(mén)限值，接收方需要向發(fā)送方報(bào)警，發(fā)送方則需要降低發(fā)送速率。這種方法是應(yīng)用層組幀的一個(gè)例子。另一類(lèi)問(wèn)題以白板應(yīng)用為代表。白板數(shù)據(jù)必須可靠傳送，這就需要可伸縮的可靠的組播。這類(lèi)應(yīng)用與多方通信類(lèi)似，需要決定如何處理失序的數(shù)據(jù)。對(duì)于白板來(lái)說(shuō)，不需要將一條線(xiàn)嚴(yán)格地按一段一段地順序傳送，只要所有的數(shù)據(jù)都能被收到就可以。白板應(yīng)用可以緩存收到的線(xiàn)段，然后要求重傳那些沒(méi)有收到的線(xiàn)段，在成功接收之后，把這些線(xiàn)段再組成一條線(xiàn)。無(wú)線(xiàn)通信引入了額外的復(fù)雜性。因?yàn)檫@些實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)流需要通過(guò)易丟失的、帶寬有限的無(wú)線(xiàn)信道。上面提到的這些方案都能很好地工作，因?yàn)樗鼈儾灰鞔_的網(wǎng)絡(luò)支持。這些應(yīng)用可以很平穩(wěn)地適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的帶寬和誤碼率。

支持移動(dòng)性的文件系統(tǒng)

為了適應(yīng)移動(dòng)應(yīng)用，需要專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)一種將應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)連接的變化隔離開(kāi)來(lái)的文件系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)較好的情況也需要斷開(kāi)操作，因?yàn)檫@樣可以保存能量而且維持無(wú)線(xiàn)靜默。一個(gè)典型的支持移動(dòng)性的文件系統(tǒng)(如Coda)具有如下功能。(1)客戶(hù)機(jī)應(yīng)用程序使用本地的文件緩存。采用這樣的設(shè)計(jì)，可以在與文件服務(wù)器的連接斷開(kāi)之后，仍可以進(jìn)行操作。在保持連接的時(shí)候，本地保存所需的文件。在客戶(hù)機(jī)與網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)的情況下，緩存服務(wù)可以在沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)連接的時(shí)候訪(fǎng)問(wèn)文件。緩存丟失會(huì)提示應(yīng)用程序出現(xiàn)了錯(cuò)誤。一旦客戶(hù)機(jī)重新接入了網(wǎng)絡(luò)，更新的緩存文件將會(huì)傳送給其他的用戶(hù)，從而解決出現(xiàn)的沖突。(2)沖突的檢測(cè)和解決。對(duì)于文件目錄這樣的結(jié)構(gòu)，可以解決多種同步更新問(wèn)題。這種同步更新有時(shí)是明顯的，有時(shí)可能不太明顯，均需要合理對(duì)待。例如，同時(shí)插入不同名字的文件就是很明顯的。當(dāng)一個(gè)用戶(hù)更新一個(gè)已經(jīng)被另一個(gè)用戶(hù)刪除的文件，也需要解決沖突，這就不太明顯。(3)支持一些特殊的機(jī)制。例如，特別適于用客戶(hù)機(jī)通過(guò)一個(gè)低帶寬鏈路與它的服務(wù)器相連。它可以提供一小段一小段的組合，將本地緩存中的變化一點(diǎn)點(diǎn)地通過(guò)異步的方式發(fā)送給服務(wù)器。它也提供一個(gè)容忍模式，允許用戶(hù)為緩存丟失指定一個(gè)服務(wù)時(shí)間門(mén)限，因?yàn)樵谝欢蔚退冁溌飞系却螺d一個(gè)文件是可以容忍的。

移動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

個(gè)人可能會(huì)利用他們的信息應(yīng)用程序獲得信息，如獲取最新的新聞或去圖書(shū)館的道路。經(jīng)常請(qǐng)求的信息經(jīng)過(guò)選擇和過(guò)濾后，放到廣播信息信道中，稱(chēng)為推(Push)通信。廣播需要仔細(xì)的日程安排、一定量的帶寬保留，以免出現(xiàn)過(guò)長(zhǎng)的延時(shí)。如果很多用戶(hù)都希望知道最新的籃球比分，這些信息的更新安排就需要頻繁一些。如果很少的用戶(hù)希望知道水球的比分，就希望這些信息更新的頻率低一些，使用更少的帶寬，但是這樣也會(huì)增加獲得最新消息的延時(shí)。用戶(hù)可能不希望等待那些不太常被查詢(xún)的消息的廣播，或者他們所要求的信息太個(gè)性化了，不能合到一個(gè)用戶(hù)群體中。這樣，信息就需要用戶(hù)主動(dòng)地拉(Pull)，或者說(shuō)，主動(dòng)到數(shù)據(jù)庫(kù)中去查詢(xún)。由于有移動(dòng)性，位置對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)來(lái)說(shuō)可能是一個(gè)重要的屬性。游客不僅關(guān)心他們旅館1km范圍內(nèi)的出租車(chē)的數(shù)量，他們也關(guān)心當(dāng)前位置lkm范圍內(nèi)出租車(chē)的數(shù)量。

用戶(hù)接口

因?yàn)楸銛y設(shè)備對(duì)于鍵盤(pán)有很大的限制，用圖標(biāo)或筆輸入的接口可能更好。一些設(shè)備沒(méi)有鍵盤(pán)，而只有一些具有特定功能的按鈕。這些設(shè)備仍然支持特定的功能虛擬鍵盤(pán)，它們可以在觸摸式顯示器上顯示，通過(guò)小格子進(jìn)行選擇。不同類(lèi)型的手寫(xiě)筆輸入設(shè)備的性能是不同的。一些支持手寫(xiě)識(shí)別，而其他一些則只是記錄筆畫(huà)，手寫(xiě)識(shí)別相對(duì)困難些。一些設(shè)備支持修改過(guò)的字母表，更容易識(shí)別，但是需要用戶(hù)改變手寫(xiě)方式。數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)等設(shè)備的視頻和圖像捕捉功能已很普遍了。電荷耦合設(shè)備(CCD)也因?yàn)楸銛y式攝像機(jī)的出現(xiàn)而漸漸普及。高度集成的CCD攝像機(jī)在價(jià)格上逐漸下降，而且可以集成到PDA中。0引言在地面LTE標(biāo)準(zhǔn)中采用了AMC技術(shù)［1，2］。AMC技術(shù)會(huì)根據(jù)UE測(cè)量并反饋的CQI［3］變化及系統(tǒng)資源使用情況，動(dòng)態(tài)地選擇調(diào)制編碼方式，來(lái)提高系統(tǒng)容量和信息傳輸速率。如果要在衛(wèi)星系統(tǒng)中使用AMC技術(shù)，衛(wèi)星信道的長(zhǎng)時(shí)延特性會(huì)使得eNo-deB接收到的CQI是過(guò)期的，降低AMC的性能。因此在LTE-based衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中，通過(guò)預(yù)測(cè)給出合理的CQI數(shù)值供AMC使用是非常必要的。一般的線(xiàn)性預(yù)測(cè)模型，如ARIMA等，都是依靠時(shí)間序列的相關(guān)性進(jìn)行預(yù)測(cè)。而衛(wèi)星信道的時(shí)延過(guò)長(zhǎng)，往往遠(yuǎn)大于信道相關(guān)時(shí)間，因此對(duì)CQI數(shù)值進(jìn)行預(yù)測(cè)存在較大困難。現(xiàn)階段在衛(wèi)星信道質(zhì)量長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)方面的相關(guān)文章也較少。文獻(xiàn)［4－5］給出了含有大尺度衰落和小尺度衰落的衛(wèi)星信道模型。其中大尺度衰落主要由陰影衰落造成［6－7］，陰影衰落的相關(guān)模型也已給出。從文獻(xiàn)結(jié)果看，大尺度衰落的相關(guān)時(shí)間要遠(yuǎn)大于小尺度衰落的相關(guān)時(shí)間。因此本文主要對(duì)信號(hào)的大尺度部分進(jìn)行了分析，并用來(lái)對(duì)實(shí)際的CQI數(shù)據(jù)進(jìn)行近似。

1GEO衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)和AMC

1．1衛(wèi)星通信系統(tǒng)模型衛(wèi)星通信系統(tǒng)中終端之間的衛(wèi)星通信的典型應(yīng)用就是雙跳模式，如圖1所示。雙跳模式引起端到端的時(shí)延為540ms［8］。

1．2AMC和CQI自適應(yīng)編碼調(diào)制AMC技術(shù)根據(jù)信道狀況調(diào)整調(diào)制方式及編碼速率，能夠使得處于有利位置的用戶(hù)得到更高的數(shù)據(jù)速率，提高小區(qū)平均吞吐量;通過(guò)使用不同調(diào)制方案來(lái)代替原來(lái)改變發(fā)射功率的方案，可以減少干擾。地面LTE標(biāo)準(zhǔn)使用了AMC技術(shù)［2］。同樣，在LTE-based衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)中，也需要AMC技術(shù)來(lái)提高系統(tǒng)容量和信息傳輸速率，提高用戶(hù)信號(hào)質(zhì)量。對(duì)于地面LTE通信系統(tǒng)，終端根據(jù)從下行鏈路接收到的信號(hào)計(jì)算出信道質(zhì)量指數(shù)CQI，然后通過(guò)上行鏈路上報(bào)給eNodeB。eNodeB接收到CQI之后，根據(jù)小區(qū)資源情況和當(dāng)前用戶(hù)的CQI，分配合適的下行調(diào)制編碼方案(ModulationandCodingScheme，MCS)。用戶(hù)接收到基站的調(diào)整指示，按照指示進(jìn)行上行傳輸。因此AMC是個(gè)嚴(yán)格的閉環(huán)過(guò)程。

1．3衛(wèi)星環(huán)境下AMC存在的問(wèn)題在GEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，AMC過(guò)程的與地面系統(tǒng)的差異主要是CQI信號(hào)經(jīng)歷的鏈路變成了衛(wèi)星雙跳鏈路。信道的傳輸時(shí)延、多普勒頻移等特性都與地面不同。在這種通信環(huán)境下，地面站用來(lái)決定AMC策略的CQI數(shù)據(jù)是過(guò)期的，UE接收到地面站的調(diào)整指令也是過(guò)期的。因此需要利用過(guò)期的CQI進(jìn)行預(yù)測(cè)，使得到達(dá)UE的AMC指示是比較符合接收時(shí)刻的信道質(zhì)量要求。由于一般的預(yù)測(cè)模型都存在預(yù)測(cè)能力的限制，其主要參考指標(biāo)是數(shù)據(jù)的相關(guān)時(shí)間，而信道的相關(guān)時(shí)間與UE的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，往往遠(yuǎn)小于需要預(yù)測(cè)的時(shí)間范圍，所以要對(duì)CQI數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地預(yù)測(cè)存在很大困難。如果不進(jìn)行預(yù)測(cè)，又會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)有效性的大幅下降，因此需要找到一個(gè)折中的AMC策略，實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的預(yù)測(cè)。

2衛(wèi)星移動(dòng)通信系統(tǒng)信道特性分析

2．1衛(wèi)星信道模型大尺度衰落主要是由陰影效應(yīng)造成的，其變化主要是由于終端移動(dòng)造成的所在環(huán)境陰影程度的變化引起的。小尺度衰落主要是由于終端所在環(huán)境的障礙物散射導(dǎo)致的，其變化也是由于終端移動(dòng)造成的環(huán)境障礙物相對(duì)位置的變化導(dǎo)致散射回來(lái)的信號(hào)變化引起的。事實(shí)上終端運(yùn)動(dòng)引起的遮擋情況變化在一段時(shí)間內(nèi)都可能保持不變或較小變化，而豐富的多徑信號(hào)則可能隨終端移動(dòng)發(fā)生劇烈變化，因此一般來(lái)說(shuō)大尺度衰減的變化速度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于小尺度衰減的變化速度。文獻(xiàn)［10］指出大尺度衰落會(huì)在1～3m的范圍內(nèi)基本保持不變。實(shí)際信號(hào)的波動(dòng)速度主要由小尺度衰落決定，有理由相信，如果去掉小尺度衰落的影響，信號(hào)波動(dòng)速度將大大降低。文獻(xiàn)［11］對(duì)重度陰影環(huán)境下含有小尺度衰落的信號(hào)和去掉小尺度衰落的信號(hào)進(jìn)行了對(duì)比，也證實(shí)了文獻(xiàn)［10］中的結(jié)論。

2．2相關(guān)時(shí)間分析文獻(xiàn)［6］中對(duì)大尺度衰落信號(hào)的相關(guān)特性進(jìn)行了總結(jié)，根據(jù)不同情況可以選擇不同的相關(guān)模型進(jìn)行建模，從實(shí)際情況和方便分析的角度，選擇文獻(xiàn)［7］中給出的相關(guān)模型。文獻(xiàn)［9］中給出了實(shí)際測(cè)量的大尺度衰落信號(hào)相關(guān)數(shù)據(jù)及擬合的相關(guān)模型，對(duì)于L-band，80°情況下的相關(guān)距離是20m，60°情況下的相關(guān)距離是16m，并且S-band情況下與此有類(lèi)似結(jié)果。與上表對(duì)比相關(guān)距離大大增加。因此如果用僅含有大尺度衰落的信號(hào)來(lái)近似實(shí)際信號(hào)，那么進(jìn)行預(yù)測(cè)是比較有實(shí)現(xiàn)意義的。

2．3近似的信道質(zhì)量合理性分析雖然經(jīng)過(guò)上述近似之后可以進(jìn)行預(yù)測(cè)，但是如果這種近似信號(hào)與實(shí)際信號(hào)相差過(guò)大，那么即使做了預(yù)測(cè)，由于輸入數(shù)據(jù)本身存在的較大偏差，其預(yù)測(cè)結(jié)果也是沒(méi)有意義的，因此重點(diǎn)討論的是這種近似信號(hào)與實(shí)際信號(hào)的差距。由于無(wú)法獲得實(shí)際測(cè)量信號(hào)，只分析現(xiàn)有文獻(xiàn)中給出的實(shí)際信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性。選擇的是ITU-RM1225［12］中的衛(wèi)星信道模型。此模型中的多徑數(shù)目較少，而且多徑的功率相對(duì)于直射徑來(lái)說(shuō)也很低。如果去掉小尺度衰落的影響，也就是將多徑的效應(yīng)進(jìn)一步減弱，結(jié)果與含有多徑的信號(hào)質(zhì)量之間的差距，直觀上也不會(huì)很大。

3仿真分析

通過(guò)仿真對(duì)利用大尺度衰落對(duì)信號(hào)質(zhì)量CQI進(jìn)行分析的方法進(jìn)行了分析。產(chǎn)生大尺度衰落的模型采用了文獻(xiàn)［9］中的模型。其中低通濾波器的參數(shù)選擇反映的是信道的特性，與輸入信號(hào)的具體帶寬和其他特性沒(méi)有關(guān)系，因此在產(chǎn)生大尺度衰減窄帶信號(hào)和大尺度衰減寬帶信號(hào)時(shí)，可以使用相同的大尺度衰減模型及參數(shù)。由于無(wú)法獲得具體的參數(shù)，本文仿真參照了文獻(xiàn)［9］中關(guān)于衰落相關(guān)距離的數(shù)據(jù)進(jìn)行了LPF的參數(shù)選擇。下面本文利用上述模型對(duì)僅含有大尺度衰落信號(hào)和加入小尺度衰落信號(hào)的情況進(jìn)行了仿真。圖3是對(duì)含有小尺度衰落的CQI數(shù)據(jù)和只含有大尺度衰落的CQI數(shù)據(jù)的對(duì)比仿真，從圖中可以看出，僅含有大尺度衰落的CQI數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)要明顯慢于含有小尺度衰落的CQI數(shù)據(jù)。

4結(jié)束語(yǔ)

本文分析了在GEO衛(wèi)星通信系統(tǒng)中進(jìn)行AMC調(diào)整存在的問(wèn)題，為保證高效的AMC，CQI預(yù)測(cè)是非常必要的。同時(shí)對(duì)實(shí)際CQI進(jìn)行預(yù)測(cè)的困難也進(jìn)行了分析。為了能夠獲得有實(shí)現(xiàn)意義的預(yù)測(cè)，提出利用僅含有大尺度衰落的CQI數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。使用近似后的CQI數(shù)據(jù)，能夠滿(mǎn)足一般預(yù)測(cè)模型關(guān)于相關(guān)時(shí)間的要求，可用于實(shí)現(xiàn)有意義的預(yù)測(cè)。仿真結(jié)果表明僅含有大尺度衰落的CQI數(shù)據(jù)與原始的帶有小尺度衰落的CQI數(shù)據(jù)差別不大，不會(huì)顯著影響AMC效率。

作者：鄭雅丹徐曉燕司贏董明科金野吳建軍單位：北京大學(xué)息科學(xué)技術(shù)學(xué)院衛(wèi)星與無(wú)線(xiàn)通信實(shí)驗(yàn)室