OFDM系统中动态子信道和功率的分配
基于NC-OFDM的最优功率分配
基于NC-OFDM的最优功率分配摘要:本文深入研究最优功率分配的算法,旨在最大化基于NC-OFDM的认知无线电系统中的信道容量。
在传统的注水算法的基础上,把每个子信道功率控制也引入到NC-OFDM系统中,提出了一种基于凸优化理论的迭代分块注水算法。
关键词:认知无线电功率分配非连续载波的正交频分复用(NC-OFDM) 注水算法在传统的OFDM系统中,最优功率分配算法的目标是在总功率受限的前提下,最大化通信系统的信道容量,为了避免次要用户对主要用户的恶意干扰,次要用户的接收机感知模块没有检测到主要用户的存在,对这类次要用户进行功率控制也是必不可少的。
基于此,每个子信道功率控制被引入到基于NC-OFDM的认知无线电系统,如果我们想获得次要用户信道容量最大化的最优的功率,传统的OFDM系统的注水算法需要重新考虑。
本文在文献[1]的基础上,提出了一种基于凸优化理论NC-OFDM 的功率分配问题的模型,并命名为迭代分块注水算法( IPW)。
1 基于NC-OFDM的认知无线电系统和每一个子信道的功率限制在传送前,认知用户先检测每一个子信道。
如果在这个子信道中检测到授权用户发射机,这个子信道上的所有子载波在传输过程中都被调制为零,否则,认知用户就可以使用这个子信道,但是要有一定的功率限制。
假设表示次用户第j子信道的发射功率门限值,则根据以上条件限制,功率约束如下:3 IPW算法仿真假定NC-OFDM系统的最大总发射功率为=160e-6w,把这一频带分成均匀的4个子信道,每个子信道对应于一个主用户的授权频谱。
在瑞利衰减信道中,各子信道的发射功率约束门限为G=[80e-6 120e-6 25e-6 120e-6],单位为瓦特。
采用IPW算法所得到的功率分配结果相当于在每一个子信道中单独应用传统注水算法进行功率分配。
子信道1、2、4有着相同的注水水平,因为它们所分配的功率低于所在子信道的功率约束;而子信道3有着自己独特的注水水位,这是因为迭代的过程中,子信道3所分配的功率超过了该信道的功率门限值,所以以该信道的功率门限进行注水。
OFDM自适应调制技术综述
-10-OFDM自适应调制技术综述武警工程大学 刘超群【摘要】OFDM（正交频分复用）技术可以有效对抗频率选择性衰落克服窄带干扰，提高频谱利用率，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输，在通信领域得到了广泛的应用，但是固定调制解调技术并不能有效实现频带资源的充分利用。
OFDM自适应调制技术是根据各子信道的状况对比特与功率进行动态分配以实现系统整体性能的提高。
本文对OFDM自适应调制解调的基本原理及传统OFDM自适应调制算法进行了较为全面系统的综述，并介绍了一些国内学者在OFDM自适应调制算法改进发面的研究成果。
【关键词】OFDM；自适应调制；动态分配正交频分复用(OFDM)的概念是由B.R.Sal-tzberg在20世纪60年代提出的，它的原始思想是将高速数据转化为并行低速数据并调制到相互正交的子信道上传输，在充分利用可用带宽的同时，信道均衡也变得相对容易，而且可以有效对抗突发噪声和多径失真。
OFDM技术应用已有40年历史，主要用于军用的无线高频通信系统，但由于受当时硬件条件的限制一直未得到进一步推广，由于OFDM 各个子载波之间相互正交，采用FFT实现这种调制，但在实际应用中，实时傅立叶变换设备的复杂度、发射机和接收机振荡器的稳定性以及射频功率放大器的线性要求等因素都成为OFDM技术实现的制约条件。
在二十世纪80年代，MCM获得了突破性进展，大规模集成电路让FFT技术的实现不再是难以逾越的障碍，一些其它难以实现的困难也都得到了解决，自此，OFDM走上了通信的舞台，逐步迈向高速数字移动通信的领域。
80年代后，OFDM的调整技术再一次成为研究热点，如今已被普遍认为是第四代移动通信系统的核心技术。
1.OFDM自适应调制基本原理自适应调制技术和OFDM技术相结合，可以根据移动无线信道的瞬时质量状况决定子信道的调制方式，使信道的传输能力在任何时刻都能达到最大，自适应调制技术可以使通信系统获得较高的频谱利用率和比特传输速率。
注水算法解决信道功率分配问题
注水算法解决信道功率分配问题严红，学号：9340023，2012级，***摘要：无线通信技术的日新月异是人类文明发展和社会进步的一个重要展现。
自从1948年香农建立信息论开始，到现在通信已经进入飞速发展的年代，短短的几十年间，无线通信技术在人类社会的各个方面得到了无处不在的应用。
无线通信过程中，在具有多径衰落的短波无线电信道上，即使传输低速（1200波特）的数字信号，也会产生严重的码间串扰。
为了解决这个问题，除了采用均衡器外，途径之一就是采用多个载波，将信道分成许多个子信道。
将基带码元均匀的分散地对每个子信道的载波调制。
随着要求传输的码元速率不断提高，传输带宽也越来越宽。
今日多媒体通信的信息传输速率要求已经达到若干Mb/s，并且移动通信的传输信道可能是在大城市中多径衰落严重的无线信道。
为了解决这个问题，并行调制的体制再次受到重视。
正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）就是在这种形式下得到发展的。
在有限的频谱资源的条件下，由于电磁环境是复杂多变的，不同信道的质量也是不同的，如果直接将信号发射出去，信道的容量将不会很高。
因此，在系统中增加资源调度模块根据信道增益自适应地进行资源配置，可明显提高系统吞吐量。
文章介绍了使用MATLAB的cvx工具箱来解决注水算法的功率分配的凸优化问题。
关键字：正交频分复用（OFDM），信道容量，功率分配，凸优化一、OFDM发展史OFDM技术是由多载波调制技术发展而来的，既可以看作是一种调制技术，也可看作是一种复用技术。
OFDM最早起源于二十世纪五十年代中期，早先主要应用在军用无线通信系统中；二十世纪七十年代，Weinstein和Ebert提出了使用离散傅里叶变换来实现多载波调制，但当时还没有出现实时傅里叶变换的设备，OFDM技术没有在实际中得到广泛应用；二十世纪八十年代，Cimini使得FFT技术可以快速简单地实现，OFDM在无线移动通信中的应用得到了快速发展；二十世纪九十年代以來，OFDM技术开始在欧洲国家广泛应用，在1999年，IEEE802.11a通过了一个５GHz的无线局域网标准，其中就采用了OFDM技术作为物理层标准，OFDM技术的实用化加快了脚部[1]。
MIMO-OFDM系统功率分配研究
这里 ，设是 Ⅳ 个子载波 的调制，将 串行输入的数据划 分为并行的 Ⅳ 段 ，得到信 号的时域序列 ：
ｓｔ＝［ （ ， ｆ． （ ，， （］ （ Ｓ ｆ （，． ｆ． ｆ ，其 中 Ｓ（ 是第 ｔ 时 间块 在 第 ｋ个 子 载 波 上 要 传输 的信 息 符 号 ；之 后 ） Ｏ ） ）． ）． ， ． ） ｋｆ ） 个 Ⅳ 个 并 行 的 数 据 进 入波 束 形 成 器 ，与 该波 束 形成 器 的加 权 矢 量 ａ ａ（） ，． ］ 乘 ，再 经 过 ＝［ ， （）． （） ａ ．ａ ， 相
比，ＭＩ ＭＯ在 不增 加带 宽的情 况下 增加 了频谱 的利用 率 ，从 而增 大 了无 线通信 系 统 的容 量 ，改善 了无线通 信系 统 的性
能 。本 文介绍 了传 统的 自适应 功率分 配算法 ，提 出 了一 种新 的最 大化 Ｓ ＮＲ的调和 平均值 的 ＭＩ ＯＦ ＭＯ・ ＤＭ 功率 分配 算
的发的发 送 端 结构 。在 发 送 端 ，串行 输 入 的数 据 经过 串 并转 换 之 后 ，通 过 波 ＭＯ ＯＦ 束 形 成 器加 权 ，再 进 行 ＩＦ Ｆ Ｔ变 换 ，并 串转换 ，然 后 加 入 循 环 前 缀 Ｃ ，最 后 送 至 天线 发 送 。 Ｐ
不 太 理 想 。为 解 决 这 一 问题 ，借 鉴 ＯＦ ＤＭ 自适 应 功 率 分 配 算 法 ，研 究 具 有 较低 运 算量 和 复杂 度 的高 性 能 的 ＭＩ ＭＯ． Ｆ Ｏ ＤＭ 自适应 功 率 分 配 算 法 。本 文 在 闭环 ＭＩ ＭＯ． ＤＭ 的结 构 上 ， 结合 发射 天 线 阵 的波 ＯＦ 束 成 型参 数 ， 最 大 化 Ｓ 的调 和 平 均 值 的准 则下 提 出 了一 种 新 的功 率 在 ＮＲ … ・，） （ ｏ
OFDM系统原理及关键技术
OFDM系统原理及关键技术赵珺洁;张海林【摘要】正交频分复用是一种特殊的多载波传输方案,可以被看作一种调制技术,也可以被当作一种复用技术.由于利用相互正交的多个子载波束传输信息,因此具有较高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力.简要概述了OFDM技术的发展状况、原理、数学表示、部分关键技术,并在分析了该系统性能的优劣性之后展望了他的发展前景.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2007(030)003【总页数】3页(P43-45)【关键词】正交频分复用;多载波;频谱利用率;多径干扰【作者】赵珺洁;张海林【作者单位】西安电子科技大学,陕西,西安,710071;西安电子科技大学,陕西,西安,710071【正文语种】中文【中图分类】TN9141 OFDM系统的发展历史和现状正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是一种特殊的多载波传输方案[1]，他既可以当作一种调制技术，也可以当作一种复用技术，该系统能够很好地对抗频率选择性衰落。
正交频分复用(OFDM)最早起源于20世纪50年代中期，在60年代形成了使用并行数据传输和频分复用的概念，1970年首次公开发表了有关OFDM的专利。
1971年，Weinstein和Ebert把离散傅里叶变换(DFT)应用到并行传输系统中作为调制解调过程的一部分，这样就不再利用带通滤波器而是经过基带处理就可以实现FDM，而且在完成FDM的过程中，不再要求使用子载波振荡器组以及相干解调器，可以完全依靠执行快速傅里叶变换(FFT)的硬件来实施。
早在20世纪60年代，OFDM技术就已经被应用到多种高频军事通信系统中，其中包括KINEPLEX,ANDEFT以及KNTHRYN等。
但是直到20世纪80年代中期，随着欧洲在数字音频广播(DAB)方案中采用OFDM，该方案才开始受到关注并广泛应用。
自从20世纪80年代以来，OFDM已经在数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、基于IEEE802.11标准的无线本地局域网(WLAN)以及有线电话网上基于现有铜双绞线的非对称高比特率数字用户线技术(例如ADSL)中得到了应用。
ofdm子载波信道容量_概述说明以及概述
ofdm子载波信道容量概述说明以及概述1. 引言1.1 概述本文主要讨论OFDM（正交频分复用）子载波信道容量的概念和计算方法。
OFDM技术作为一种常见的调制技术，广泛应用于无线通信系统中，在提高信号传输能力和降低多径干扰方面具有显著的优势。
子载波是OFDM系统中的基本单位，其数量和特点对系统性能具有重要影响。
因此，研究OFDM子载波信道容量及其优化策略对于提高无线通信系统性能具有重要意义。
1.2 文章结构本文共分为五个部分进行探讨。
首先，在引言部分简要介绍了文章的背景和目标；其次，在“OFDM子载波信道容量概述”部分，我们将详细介绍OFDM技术的基本原理、子载波的概念与特点以及子载波间干扰与调制方式选择等内容；接下来，在“OFDM子载波信道容量分析与计算方法”部分，我们将探讨噪声与信号功率比、多径衰落对系统性能的影响以及信噪比与误码率之间的关系；然后，在“OFDM子载波信道容量优化策略研究”部分，我们将介绍功率分配算法、时钟同步算法和非理想条件下的信道估计方法等方面的研究内容；最后，在结论部分，我们将总结本文的主要结果并展望未来的研究方向。
1.3 目的本文旨在深入探讨OFDM子载波信道容量及其优化策略，为无线通信系统的设计与改进提供参考和指导。
通过本文的阐述和分析，读者将能够充分理解OFDM 技术和子载波在信号传输中所起到的关键作用，并能够掌握计算和优化OFDM 子载波信道容量的方法。
希望本文对于相关领域的学者、工程师以及对无线通信系统感兴趣的读者有所启发和帮助。
2. OFDM子载波信道容量概述2.1 OFDM技术简介OFDM（正交频分复用）是一种多载波调制技术，广泛应用于现代通信系统中。
它将高速数据流分成多个较低速率的子载波进行传输，并利用这些子载波之间的正交性来减小干扰。
OFDM具有抗多径衰落和频率选择性衰落的优势，因此在无线通信中被广泛采用。
2.2 子载波概念与特点在OFDM系统中，将整个带宽划分为多个相互正交的子载波，并在每个子载波上独立传输数据。
ofdm
OFDM的不足之处为：峰均功率比大，对系统中的非线怀敏感；对定时和频率偏移敏感。
对相位噪声和载波频偏十分敏感。所需线性范围宽。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
OFDM技术在各个领域的应用： OFDM技术在各个领域的应用： 技术在各个领域的应用
领域一:高清晰度数字电视广播 领域一 高清晰度数字电视广播 ：OFDM在数字广播电视系统中取得了广泛的应用， 其中数字音频广播（DAB）标准是第一个正式使用OFDM的标准。选择OFDM作为数字 音频广播和数字视频广播（DVB）的主要原因在于：OFDM技术可以有效地解决多径时 延扩展问题。不难看出，OFDM技术良好的性能使得它在很多领域得到了广泛的应用。 领域二： 领域二：无线局域网 ：技术的不断发展，引发了融合。一些4G及3.5G的关键技术， 如OFDM技术、MIMO技术、智能天线和软件无线电等，开始应用到无线局域网中，以 提升WLAN的性能。 领域三： 领域三：宽带无线接入 ： OFDM技术适用于无线环境下的高速传输，不仅应用于 无线局域网，还在宽带无线接入（BWA）中得到应用。IEEE 802.16工作组专门负责 BWA方面的技术工作，它已经开发了一个2GHz～11GHz BWA的标准—IEEE 802.16a， 物理层就采用了OFDM技术。该标准不仅是新一代的无线接入技术，而且对未来蜂窝移 动通信的发展也具有重要意义。 OFDM与下一代通信系统： 与下一代通信系统： 与下一代通信系统 由于信道传输特性不理想，各类无线和移动通信中普遍存在着符号间干扰(ISI)。 为了保证克服ISI，往往要求均衡器的抽头数很大，尤其是城市环境可能使得均衡器的 抽头数达上百。这样，必然大大增加了均衡器的复杂程度，使设备造价和成本大大提 高。为了能在下一代移动通信中有效解决这一问题，OFDM技术因其频谱利用率高和抗 多径衰落性能好而被普遍看好，以取代复杂而昂贵的自适应均衡器。
OFDM系统中信道的自适应比特和功率分配算法
摘要正交频分复用（OFDM）使用并行数据传输和子信道相互交叠的技术，在充分利用可用带宽的同时，能很好地对抗突发噪声和多径失真。
本文首先通过仿真采用QPSK调制的OFDM 系统。
MATLAB仿真结果表明，OFDM通过采用循环前缀可以有效地克服码间干扰（ISI）和子载波间干扰（ICI）。
在不同子信道具有不同的衰落特性时，如果对所有OFDM子载波采用相同的调制方式和功率分配，则会影响到系统的总体性能。
因此，本文进一步研究了基于chow算法和Levin-campello算法的信道自适应OFDM。
算法通过利用信道状态信息，动态地分配子信道的功率、比特数以适应信道要求，从而使系统达到更好的传输性能。
关键词：chow算法、Levin-campello算法、OFDM、自适应、IFFT/FFT调制解调、循环前缀ABSTRACTBy using parallel data transmission and channel overlapping, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system can make full use of the available bandwidth and is robust against sudden noise and multipath distortion. This paper first studies the OFDM with QPSK modulation by simulation with MATLAB. The simulation results show that OFDM with cyclic prefix can effectively overcome the inter-symbol interference (ISI) and inter-carrier interference (ICI). In case that channel fading characteristic is different for different OFDM subchannel, the system’s overall performance will be affected if all the subcarriers use the same modulation format and power. Therefore, this paper also studies adaptive OFDM system based on chow algorithm and Levin-campello algorithm. By making use of the estimation of channel parameters,the subchannel’s power and modulation format are assigned dynamically to improve the system’s overall performance.Key Words : Chow Algorithm、Levin-campello Algorithm、OFDM、 Adaptive Loading IFFT/FFT modulation and demodulation、 Cyclic Prefix目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1. 绪论 (4)1.1 OFDM系统的发展现状 (4)1.2 OFDM在光纤信道中的应用---O-OFDM (4)1.3 OFDM的优缺点 (5)1.4本文的研究内容 (6)2. OFDM的基本原理 (6)2.1 OFDM系统与FDM系统的区别 (6)2.2 OFDM系统架构 (7)2.3 OFDM系统的调制解调 (8)2.4 OFDM系统的保护间隔和循环前缀 (10)2.5 OFDM系统参数选择 (11)2.6 基于QPSK的OFDM的仿真 (13)2.6.1单径高斯白噪声信道下系统的仿真流程 (13)2.6.2多径高斯白噪声信道下误比特率和循环前缀、SNR的关系 (14)3.OFDM中的自适应技术 (16)3.1 自适应技术的实现 (16)3.2 自适应OFDM的系统原理 (18)3.3 chow自适应算法的原理 (18)3.3.1 chow算法的matlab仿真 (20)3.4 基于chow算法的自适应OFDM的仿真 (21)3.4.1 基于chow算法的自适应OFDM的仿真流程图和仿真说明 (21)3.4.2自适应OFDM系统的仿真参数设置及仿真结果 (21)3.5 Levin-Campello自适应算法的原理 (24)3.5.1 Levin-Campello RA自适应算法的原理 (24)3.5.2 Levin-Campello MA自适应算法的原理 (27)3.6 基于Levin-Campello算法的自适应OFDM的仿真 (28)3.6.1 基于Levin-Campello RA算法的自适应OFDM的仿真 (28)3.6.2 基于Levin-Campello MA算法的自适应OFDM的仿真 (31)4. 总结与展望 (35)参考文献 (36)致谢 (37)1. 绪论1.1OFDM系统的发展现状OFDM 全称是Orthogonal Frequency Division Multiplexing，称作正交频分复用。
OFDM系统多小区联合资源分配算法
Ｍ ｕ ｔｃ ｌ Ｊ ｉ ｔＲｅ ｏ ｒ ｅＡｌ ｃ ｔｏ ｇ ｒｔ ｍ ｌ ｅ ｌ ｏ ｎ ｓ ｕ ｃ ｌ ａ ｉ ｎＡｌ ｏ ｉｈ ｉ ＯＦＤＭ ｙ ｔ ｍ ｓ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｓｅ
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第３ ７卷 第 ６期 ２ ０ 年 ｌ月 ０８ １
电 子 科 技 大 学 学 报
Ｊ ｕ ａ ｆ ｉ ｅ ｓｔ ｆ ｌ ｃｒ ｎ ｃＳ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌ ｇ ｆ ｉ ａ ｏ ｒ ｌ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ Ｅ ｅ ｔｏ ｉ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙｏ Ｃｈ ｎ ｎ ｏ ｙ
ａｌ ｃ ｔ ｎ ａ ｄ ｐ ｗｅ ｌ ｃ ｔ ｎ ａ ｅ ｐ ｒｏ ｍ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔ ｅ ｅ ｅ ａ ａｅｙ Ｓ ｂ ｈ ｎ ｅｓ ａ ｅ ｄ ｎ ｍ ｉａ ｌ ｌ ｃ ｔ ｄ ｌ ａｉ ｏ ｒａ ｌ ａｉ ｅ ｆ ｒ ｄ ｉ ｄ ｆ ｒ ｎ ｖ ｌ ｐ ｒ ｔ ｌ ． ｕ ｃ ａ ｎ ｌ ｒ ｙ ａ ｃ ｌ ａｌ ａ ｅ ｏ ｏ ｎ ｏ ｏ ｒ ｎ ｌ ｓ ｙ ｏ
Ｖｂ －７ ＮＯ ６ ｌ ３ ． ＮＯ ． ０ ８ Ｖ２ ０
Ｏ Ｄ 系统 多小 区联合资源分配算法 Ｆ Ｍ
曾志 民，郑 洁莹 ，张天魁
（ 京 邮 电大 学 通信 网络 综合 技术 研 究所 北 北 京 海淀 区 １０７ ） ０ ８６
一种动态子信道分配MIMO-OFDM波束成形系统的信号检测算法
Ｎａｉｎ ｌ ｙＬ ｂｒｔｒ ｛Ｃ ｍｍｕ ｉ ｔ ｎ ｎｖｒｉ ｛ ｌ ｔ ｎｃＳ ｉｎ ｅａ ｄ ｔ ａ Ｋｅ ａｏａｏｙ０ ｏ ｏ ｎｃ ｉ １ ｉｅｓｔ ０ Ｅ ｅ ｒ ｉ ｃｅ ｃ ｎ ａｏ Ｕ ｙ ｃｏ
中图分类号：Ｔ ９ Ｎ２ Ｄ Ｉ １． ２ ／ＰＪ １６ ０８ １７ Ｏ ： ０ ７４Ｓ ．１４． ０ ． ５６ ３ ． ２ ０
文献标识码： Ａ
文章编号： ０９ ８６２１）１ １５０ １０— ９ （ ００ ３． ５ ０ ０ ６
Ａｎ Ｉ ｐ ｏ ｅ ｔ ｃ ｉ ｎ Ａ ｌｏ ｉｈ ｏ Ｉ Ｏ— ｍ ｒ ｖ ｄ Ｄｅ ｅ ｔｏ ｇ ｒｔ ｍ ｆ ｒＭ Ｍ ＯＦＤ Ｍ Ｂｅ ｍ ｆ ｒ ｉ ｙ ｔ ｍ ｔ ｎ ｍ ｉ ｕ ｈａ ｎｅ ｌ ｃ ｔｏ ａ ｏ ｍ ｎｇ Ｓ ｓ ｅ ｗｉｈ Ｄｙ ａ ｃ Ｓ ｂｃ ｎ ｌＡｌ ａ ｉ ｎ ｏ
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ofdm
在传统的多载波通信系统中，整个系统频带被划分为若干个互相分离的子信道（载波）。
载波之间有一定的保护间隔，接收端通过滤波器把各个子信道分离之后接收所需信息。
这样虽然可以避免不同信道互相干扰，但却以牺牲频率利用率为代价。
而且当子信道数量很大的时候，大量分离各子信道信号的滤波器的设置就成了几乎不可能的事情。
上个世纪中期，人们提出了频带混叠的多载波通信方案，选择相互之间正交的载波频率作子载波，也就是我们所说的OFDM。
这种“正交”表示的是载波频率间精确的数学关系。
按照这种设想，OFDM既能充分利用信道带宽，也可以避免使用高速均衡和抗突发噪声差错。
OFDM是一种特殊的多载波通信方案，单个用户的信息流被串/并变换为多个低速率码流，每个码流都用一个子载波发送。
OFDM不用带通滤波器来分隔子载波，而是通过快速傅立叶变换（FFT）来选用那些即便混叠也能够保持正交的波形。
OFDM是一种无线环境下的高速传输技术。
无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。
这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。
由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。
OFDM技术属于多载波调制（Multi－Car rierModulation，MCM）技术。
有些文献上将OFDM和MCM混用，实际上不够严密。
MCM与OFDM常用于无线信道，它们的区别在于：OFDM技术特指将信道划分成正交的子信道，频道利用率高；而MCM，可以是更多种信道划分方法。
OFDM技术的推出其实是为了提高载波的频谱利用率，或者是为了改进对多载波的调制，它的特点是各子载波相互正交，使扩频调制后的频谱可以相互重叠，从而减小了子载波间的相互干扰。
OFDM系统中的自适应比特功率分配算法
正 交 频 分 复 用 （ Ｆ Ｍ） 未 来 宽 带无 线 通 信 系 统 的 基 本 技 术 之 一 。 Ｏ Ｄ 是 目前 已 被美 国 的 ＩＥ ０ ．１ 和 欧洲 Ｅ Ｓ Ｅ Ｅ８ ２１ａ ＴＩ 的 Ｈ ｐ ｒＡ ２ 纳为物理层协议标准 ， ｉｅＬ Ｎ／采 并且广泛 应用于非对称数字用户环路（ ｙ ｅｒ ｉｉ ｌ ｕ ｓｒ ｅ Ｌｎ ， Ａｓｍｍ ｔｃ ｇ ａ Ｓ ｂｃｉ ｒ ｉｅ ｉＤ ｔ ｂ Ａ Ｌ 、 字 音 频 广 播 （ ｇ ａＡ ｄｏＢ ｏ ｄａｔ ｇ Ｄ Ｂ 、 清 晰 度 电视 （ ｇ ｅ ｎｔ ｎ ｅ ｖｓ ｎ Ｈ Ｔ ） …。 ＤＳ ） 数 Ｄｉｉ ｌ ｕ ｉ ｒａ ｃｓ ｎ ， Ａ ） 高 ｔ ｉ Ｈｉ Ｄ ｆ ｉｏ ｌ ｉ ｏ ， Ｄ Ｖ 等 ｈ ｉ ｉ Ｔ ｅ ｉ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： Ｏｒｈ ｇ ｎ ｌ ｒ ｑ ｅ ｃ Ｄｉｉｉ ｎ ｙ ｒｓ ｔ ｏ ｏ ａ Ｆ ｅ ｕ ｎ ｙ ｖｓｏ Ｍｕ ｔｐ ｅ ｉｇ； ａ ａ ｔｖ ｍｏ ｕ ａ ｉｎ； ｂ ｔ ｎ ｐ ｗｅ ｌｉ ｌｘｎ ｄ ｐｉｅ ｄ ｌｔｏ ｉ ａ ｄ ｏ ｒ
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第９ 卷
第６ 期
信 息 与 电 子 工 程
Ｉ ＮＦＯＲＭＡＴＩ ＯＮ ＡＮＤ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩ Ｃ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖｏ ９． ． １． ＮＯ ６
Ｄｅ ． ０１ ｅ． ２ １
２１年 １ ０１ ２月
文 章 编 号 ：１ ７ — ８ ２ ２ １） ６ ０ ７ ．５ ６ ２ ２ ９ （ ０ １０ ． ６ ５０
ｕ ｄ ｒ ｉ ｔｄｓ ｓｅ ａ ａ ｉ ｎ ｅｔｉ ｉ Ｅ ｒｒＲ ｔ（ Ｅ ） Ｗｈ ｎｔｅｒｑ ｉｅ Ｅ ｅｏ ０ ｎ ｅ ｍｉ ｙｔｍ ｃ ｐ ｃｔ ａ ｄａｃ ｒａｎＢ ｔ ｒｏ ａｅＢ Ｒ ． ｅ ｈ ｅ ｕｒｄＢ Ｒ ｉ ｂ ｌｗ １ ～， ｌ ｅ ｙ ｓ
基于ofdm系统信道估计的设计与仿真
沈阳建筑大学毕业设计说明书毕业设计题目基于OFDM系统信道估计的设计与仿真学院专业班级信息与控制学院通信10-1班学生姓名范晓峰性别男指导教师王鑫职称讲师2014年6月9日摘要正交频分复用(OFDM)是一项关于高速无线传输的十分有吸引力的技术。
这项技术通过把整个频带分成许多并行传输的窄子频带的方法来把多径迟延效应降至最小。
这项技术已经在数字声音广播、数字陆地电视广播、无线局域网和高速蜂窝数据通讯等方面提出或采纳。
信道估计是无线通信传输领域的一项关键技术，直接影响无线通信传输系统的性能。
所谓信道估计，就是从接收数据中将假定的某个信道模型的模型参数估计出来的过程。
通过信道估计，接收机可以得到信道的冲激响应，从而为后续的相干解调提供所需的CSI。
在OFDM系统的相干检测中需要对信道进行估计，信道估计的精度将直接影响整个系统的性能。
本文首先简单介绍了OFDM 系统的基本原理，发展历史以及实际应用。
随后讲述了无线通信的一般特性，着重分析了时延和多普勒频移对系统的影响。
最后针对OFDM 系统的信道估计这一关键技术，介绍了基于导频序列的信道响应的频域估计和时域估计的法。
关键词：OFDM；信道估计；导频符号；接收机AbstractOrthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is a very attractive technology on high-speed wireless transmission. The technology through the whole frequency band is divided into many narrow sub-band method based on parallel transmission to minimize the effect of multipath delay. The technology has been proposed or adopted in the digital voice broadcast, digital terrestrial television broadcast, high-speed wireless local area network (LAN) , cellular data communications and other aspects .Channel estimation is a key technique in the field of wireless communication transmission, which impact on the performance of wireless communication transmission system directly. The so-called channel estimation is assumed in the model receiving data from a channel model parameters estimated from the process. Through the channel estimation, the receiver can get the channel impulse response, which provide the CSI for subsequent coherent demodulation. In coherent detection of OFDM systems need to channel estimation, channel estimation accuracy will directly affect the performance of the whole system.First, this paper introduces the basic principle of OFDM system, the development history and the practical application. Then the paper tells the general characteristics of wireless communication, and then analyzes the time delay and doppler shift effect of the system. At last, in view of the key technology of channel estimation in OFDM system, the paper describes the frequency-domain and time-domain response which is estimated based on channel estimation pilot sequences law.Key words: OFDM；channel estimation；pilot symbols；receiver目录第一章绪论 (1)1.1 OFDM系统的发展历史 (2)1.2 OFDM技术的优缺点 (3)1.3 OFDM的应用 (4)1.4本文主要工作及章节安排 (5)第二章 OFDM系统的基本原理和参数选择 (6)2.1 OFDM 系统的调制和解调原理 (6)2.2 保护间隔和循环前缀 (7)2.3 本章小结 (8)第三章 OFDM在无线信道中的传输 (8)3.1 无线多径信道的分析 (9)3.1.1 移动多径信道的参数 (10)3.1.2 多径衰落类型 (11)3.2 无线信道对 OFDM 的影响 (12)3.3 无线 OFDM 系统中的发射机和接收机 (13)3.4 本章小结 (13)第四章 OFDM的信道估计 (14)4.1信道估计的重要性 (14)4.2 信道估计的方法 (14)4.3 导频形式的选择 (16)4.4 频域内信道传输函数的估计 (17)4.5 时域内信道冲击响应的估计 (18)4.6 本章小结 (18)第五章 OFDM 系统信道估计算法仿真分析 (19)5.1 IEEE802.11a 基带系统 (19)5.1.1IEEE802.11a 基带系统结构框图 (19)5.1.2系统仿真框图 (20)5.2 接收机性能 (20)5.2.1 信道噪声 (20)5.2.2 平坦慢衰落信道 (22)5.3 系统仿真 (22)5.3.1 OFDM 的参数选择 (22)5.3.2 仿真参数设计 (23)5.3.3仿真结果及分析 (23)第六章技术经济分析 (25)第七章结论 (27)参考文献 (28)致谢 (30)附录一中文译文附录二英文资料原文基于OFDM系统信道估计的设计与仿真第一章绪论下一代移动无线通信系统的目标是实现无所不在的、高质量的、高速率的移动多媒体传输。
多用户多速率OFDM中的子载波分配和功率控制
Ｆ ｒｔｅｄ ｗｎｉｋｔａ ｓ ｓｉｎｅ ｌｙｎ — ＡＭ，ｆ ｌ ａ ｎ ｌ ｔｔ ｎｏｍａｉｎ（ Ｉ ｒ ｎ ｗｎ ｕ ｄ ｒｔｅ ｏ ｈ ｏ ｌ ｒｎ ｍｉ ｏ ｍｐｏ ｉｇＰ Ｑ ｎ ｓ ｉ ａ ｎ ｅ Ｓ ａｅＩｆｒ ｔ Ｃｈ ｌ ｏ ＣＳ）ａｅｋ ｏ ， ｎ ｅ ｈ ｃ ｎｔａｎ ｆ ｈ ｕ ｌｙｏ ｅｖｃ Ｑｏ ）ｏ ａｈ ｕ ｅ ｅｎ ａｉｆ ｄ ｔ ｅｃ Ｒ （ ｎ ｔｎ ｉ Ｒ ｔ）ｕｅｓａｅ ｏ ｓｒｉｔｏ ｅ Ｑ ａｉ ｆＳｒ ｉ ｔ ｔ ｅ（ Ｓ ｆ ｃ ｓｒｂ ｉｇｓｔ ｉ ， ｈ Ｂ Ｃｏ ｓａ ｔＢ ｔ ａ ｅ ｓｒ ｒ ｅ ｓｅ
ｔ ｉ ｐ ｐ ｒｐ ｏ ｏ ｅ ｃ ｅ ｒｓ ｂ ｃ ｒ ｉｒ ａ ｌ ｃ ｔｏ ｎ ｏ ｒｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ａ ｍｕ ｔ— ｓ ｒｍ ｕ ｔ— ａ ｅ ＯＦ ｈ ｓ ａ ｅ ｒ ｐ ｓ ｓａ ｓ ｈ ｍｅｆ ｕ — ａ ｒｅ ｌ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｐ ｗｅ ｏ ｔ ｏ ｌｉｕ ｅ ｌｉ ｔ ＤＭ ｙ ｔ ｍ ． ｏ ｏ ｉ ｒ ｓ ｓｅ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｍ ｏ ｉ ｏ ｍｕ ｉ ａ ｉ ｎ ； ｙ ｗｏ ｄ ： ｂｌ ｃ ｍ ｅ ｎ ｃ ｔｏ ｓ ＯＦＤＭ ；Ｓ ｂ ｃ ｒ ｉ ｒａ ｌ ｃ ｔｏ ； ｗｅ ｏ ｔ ｏ ｕ — ａ ｒｅ ｌ ａ ｉ ｎ Ｐｏ ｒｃ ｎ ｒ ｌ ｏ
维普资讯
第２ ９卷 ห้องสมุดไป่ตู้ ８期
２０ ０ ７年 ８月
电
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学
报
、 ．９ ． １ ＮＯ ８ ２
Ａｕｇ． ２０ ０７
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｅ ｔ ｏ ｉ ｓ ＆ Ｉ ｆ ｒ ａ ｉ ｎ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆ Ｅｌ ｃ ｒ ｎ ｃ ｎ ｏ ｍ ｔｏ ｃ ｎ ｌ ｇ
超宽带OFDM系统中比特与功率分配算法研究
摘
要
针对超宽带信道的频率选择性衰落 问题 ， 文章采用基于 比特 与功率分 配算法 的抗 衰落方法 ， 总传输功率 和 在
误 比特率 （ Ｅ 满足要求 的情况下 ， Ｂ Ｒ） 使得系统 的传输速率达 到最大 。仿真结 果表 明， 引入 比特与功率分 配算法 可以提高 系
总第 ２１ ６ 期
计算机 与数 字工 程
Ｃ ｍｐ ｔｒ＆ Ｄ ｇｔｌ ｎ ｉｅ ｒ ｇ ｏ ｕｅ ｉｉ ｇｎ ｅｉ ａＥ ｎ
Ｖｏ ． ９Ｎｏ ７ １３ ．
４ ３
２ １ 年第 ７ ０１ 期
超 宽 带 ＯＦ Ｍ 系统 中 比特 与 功 率分 配算 法研 究 Ｄ
王 争艳 武 林俊
调制 方式 ， 已达 到优 化 系统 的误 码率 、 输 速率 、 传 发
实现降低信道的频率选 择性衰落 ， 以及减小功耗 、 降低成本 的需求 。因此 ， Ｆ Ｍ 技术成 为超宽带 Ｏ Ｄ
射功率等性能指标 的 目的。 自适应调制技术 的核
＊
收稿 日期 ：０ １ １月 ７日， 回日期 ：０ １年 ２月 １ ２１年 修 ２１ ３日
统 的传输性能 。
关键词
超宽带 ； 正交频分复用 ；自适应算法 ；比特与功率分配
ＴＮ９ ２
中 图分 类号
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｔａ ｄ Ｐｏ ｒＡｌ ｃ ｔｏ ｇ ｒｔ ｍ ｎ ＵＷ Ｂ－ ｓ ａ ｃ ｆＢｉ ｎ ｗｅ ｌ ａ ｉｎ Ａ ｏ ｉｈ ｉ ｏ ｌ ＯＦＤＭ ｙ ｔｍ Ｓ ｓｅ
随着各种无线通信系统相继 出现 ， 人们对实现 相应 的模 型 ， 了提 高 系 统 的 传 输 性 能 ， 入 了使 为 引 高速率 、 高质量无 限多媒体业 务 的需求越来 越迫 得系统传输速率最大的比特与功率分配算法 ， 最后 切 。超 宽带 （ ＵＷＢ 无 线 通 信 技 术 以其 低 成 本 、 ） 低 通 过仿 真对 该算 法 的性 能进行 了验 证 。 功耗 、 高速率 、 高性能等优势成为无线通信领域 的
OFDM系统中自适应比特和功率分配研究
（ ｏ ｅ ｅ ｆ ｔｅ ｃ ｏ ｉ Ｅ ｇ ｅ ｒ ｇ Ｎａｊ ｇＵｎｖ ｒ ｔ ｏ ｏ ｔ ａ ｄＴ ｌ ｏ Ｃ Ｕ ｇ ｏ ｌ ｔ ｎ ｃ ｎ ｉ ｅ ｎ ， ｎｉ ｉｅｓｙ ｆ ｓ ｎ ｅ ｃ ｍｍｕ ｃｔ ｎ ， ｎｉｇ２ ０ ０ ， ｈｎ ） ｏ Ｏｐ ｅ ｒ ｎ ｉ ｎ ｉ Ｐ ｓ ｅ ｉ ｉ ｎ ａ ｏ ｓ Ｎａｊ １ ０ ３ Ｃ ｉａ ｎ
ｇｉ ｉｉ ｉｅｔｅｔｔ ｒ ｓ ｓｏ ｏ ｒ ｒａｇ ｅ ｉ ｅ ｏ ａ ． ｈ ｉ ｔ ｎｒｓｌ ｈ ｗ ｔａ ｔｅｐｏ ｏｅ ｄｐ ｖ ｓ ｍ ｓ ｅ ａ ｓｔ ｍ ｎｍ ｚ ｈ ｏ ｌ ａ ｍｉｉ ｐ ｗｅ ｆ ｖｎｂｔ ｒ ｒｒ ｅ Ｔ ｅｓ ｎ ｏ ａ ｔｎ ｓｎ ｏ ｉ ｒ ｔ ｍ￣ａｏ ｅｕｔｓｏ ｈｔ ｈ ｒｐ ｓｄａａｔ ｅｓ ｔ ａ ｉ ｓ ｉ ｙｅ ｖ
息 比特 数 ， 且 Ｒ Ｃ （ 。 并 ＝ ｎｉ ）
Ｏ Ｄ 是 一 种 多 载 波 调 制 技 术 ． 核 心 是 将 信 道 分 成 若 干 个 ＦＭ 其 正交子 信道 ． 每个子 信道上进行 窄带调制 和传输 ． 样 减少 了 在 这 子 信 道 之 间 的 相互 干扰 每 个 子 信道 上 的信 号 带 宽 小 于 信 道 的 相 关带宽 ． 因此 对 每 个 子 信 道 衰 落 是 平 坦 的 ． 大 消 除 了符 号 间 干 大
OFDM系统信道估计和自适应分配算法的研究
Ｓｉ ｃ ｃ ｎ ｅ＆ Ｔ ｈ ｏ ｇ ， ａ ｊ ｇ２ ０４ ， ｈｎ ） ｅ ｃ ｅ ｎ ｌ ｙ Ｎ ｎｉ １０ ４ Ｃ ｉａ ｏ ｎ
Ａｂｓｒ ｃ ｔ ａ ｔ： Ｉ ｌｉｐ ｔ ａ ｉ ｇｃ ａ ｎｅ ，ｔ ｅ ｕ ｅｏ ｘ ｄ ｍｏ ￣ａ ｏ ｅ ｈ ｉｕ ｎ ＯＦ ｎ ｍｕｔ— ａｈ ｆｄｎ ｈ ｎ ｌ ｈ ｓ ｆａｆ ｅ ｄ ｔ ｎ ｔｃ ｎ ｑ ｅ ｉ ＤＭ ｙ ｔｍｓｗｉ ａ ｓ ｉ ｉ ｓ ｓｅ ｌ ｃ ｕ ｅ ｌ ｗａ ｔ ｆｒ ｓ ｕ ｃ ｓ ｓｅ ｏ ｅｏ ｒ ｅ ．Ｈｏ ｔ ａ ｅ ｔｅ ａ ａ ｔｖ ｄ ｌｔ ｎ ｔｃ ｎｑ ｅ ｎ ＯＦ ｗ ｏ ｔｋ ｄ ｐ ｅ ｍｏ ｕ ａｉ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓ ｉ ＤＭ ｙ ｔｍ ｓ ｔ ｅ ｋ ｙ ｔｃ ｎ ｌｇ ｈ ｉ ｏ ｓ ｓｅ ｓ ｉ ｈ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｆｒｉ ｒ ｖｎ ｅ ｍｏ ｉ ｏ ｏ ｍｐ ｏ ｉ ｔ ｂ ｌ ｃ ｍｍｕ ｉａ ｏ ｇ ｈ ｅ ｎ ｃ ｔ ｎ．Ａｎ ａ ａ ｔ ｅ ａｇ ｒｔｍ ａ ｅ ｎ ｄ ｎ ｍｉ ＮＲ ｗ ｔｈ ｎ ｅ ｅｓ ｉ ｉ ｄ ｐ ｖ ｌ ｏｉｈ ｂ ｓ ｄ ｏ ｙ ａ ｃ Ｓ ｉ ｓ ｃ ｉ ｌｖ ｌ ｓ ｉ ｇ ｇｖ ｎ ｉ ｉ ｐ ｒ ｉｅ ｎ ｔ ｓｐ ｅ ．Ｔｏｅ ｓｒ ｅ ＢＥＲ ｆｃ ｍｍｕ ｉａ ｉｎ ｑ ａｉ ｈ ａ ｎｕｅｔ ｈ ｏ ｏ ｎ ｃ ｔ ｌｔ ｈ ｓａｇ ｒ ｈ ｃ ｎ ｄ ｓｒｂ ｔ ｉｓａ ｄ ｐ ｗｅ ｏ ｕ ｙ，ｔｉ ｌ ｏ ｉ ｍ ａ ｔｉ ｕｅｂ ｔ ｏ ｒ ｔ ｉ ｎ ｉ ｃ ｏｄ ｎ ｅ、ｉ ｔ ｅ ｓ ｔ ｆｖ ｒｏ ｓｃ ａ ｎ ｌ ｎ ｃ ｉｖ ｅ ｏ ｔ ｍ ．ｕ ｄ ｒｔ ｅ ａ ｖ ｔｇ ｓ ｏ Ｓ ａ ｄ ｎ ａ ｃ ｒ ａ ｃ ｖ山 ｈ ｔ ｅ ｏ ａ ｉｕ ｈ ｎ ｅｓａ ｄ ａ ｈｅ ｅ ｔ ｐ ｍｕ ａ ｈ ｉ ｎ ｅ ｈ ｄ ａ ａ ｅ ｆＰ Ｋ ｎ ｎ
OFDM技术介绍
k 0
L 1
0t T
s'n 可以表示为：
s'n hk sn k
k 0
L 1
• 经过DFT后得到的可以表示为：
d 'i s 'n e
n 0 N 1L 1 n 0k 0 N 1 j 2 in N j 2 in N
hk snk e
正交频分复用(OFDM)技术
为了消除ICI，可 幅 在OFDM符号的保护 值 间隔内插入循环前 缀（CP）。这样就 可以保证在DFT周期 0 内，OFDM符号的延 时副本内所包含的 波形的周期个数也 0 是整数。这样，时 延小于保护间隔的 保护间隔 时延信号就不会在 解调过程中产生ICI。
循环前缀
正交频分复用(OFDM)技术
• 正交频分复用(OFDM)技术，是一种频谱部分重叠的多载 波调制技术，最早应用于20世纪50年代末的军队无线通信 之中。它的基本原理就是把高速的数据流通过串并变换， 分配到数据速率相对较低的若干个子信道中进行传输。由 于每个子信道中的符号周期会相对增加，因此可以减轻由 无线信道的多径时延扩展所产生的时间弥散性对系统造成 的影响。同时，还可以在OFDM符号之间插入保护间隔，令 保护间隔大于无线信道的最大时延扩展，这样就可以最大 限度的消除由于多径而带来的符号间干扰(ISI)。
正交频分复用(OFDM)技术
• 并行多载波调制的优势： • 在典型的无线信道中，存在多径效应，引起符号 间干扰。但是当数据速率较低，由多径效应造成 的最大时延小于信号一个符号持续时间，将不会 造成严重的误码。 • 多载波传输系统将高速信息数据流分割成许多低 速的子数据流，并以并行方式在多个子信道上传 输，于是在每一个传输的符号持续时间就大于信 道最大延迟δmax,从而也就消除了符号间干扰ISI。
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４仿真结果
首先设置仿真参数，假设每一个用户的予信道的 链路增益为互捆独立豹Ｒａｙｌｅｉｇｈ衰落，平均信遭缛睾增 益对所有的用户和信道都为Ｉ。系统的ＢＥＲ＝１０一。
意ｋ’乒ｋ，ｋ７ ｅ｛ｌ，２，…，必｝，有劬．。＝０。每个 ＯＦＤＭ符号期间各用户酶数据党特数为：
ＲＩ＝∑％张，。
式中： ｆ０，仇。。＝０
‰“１，Ｃｋ．。：１
对于给定纯属质量ＱｏＳ（主要用误比特率采衡 量），假设在接收端正确解调所需要的最小信号功率 为．双ｃ），则第ｋ个用户对第挂个子信道的发送功率
‰：丛掣 ａ＾．＾
配矩阵。
上述的子信道分配只考虑了固定速率用户，它 的目标函数是系统的总功率，一般的ＯＦＤＭ系统中 往往蕊有露定速率用户又有爵变速率用产，铡如不 单有语音通话的用户，也有进行视频，网络等等各种 服务的用户。下面要看以下可变速率和蹋定速率结 合在一起的信道分配，这样就不能把系统的惑功率 作为目标函数，而是要把系统的总速率作为目标函 数：
量 系统模型和问题阐述
设系统有必个用户，撑个子待道，每个ＯＦＤＭ 符号期间各用户的数据比特数为娥（蠡＝１，２，…，
～１３０一 万方数据
鬈），屋假设信道估计良好，第露个用户在第菇子信道 的瞬时信道增益用％。来表示。在发送端，每个用户 的串行比特流根据信道的瞬时估计值，按自适应算 法被分配到各个ＯＦＤＭ子信道。各子信道分配到的 沈特数决定了该子信道所采用的调制方式。假设某 一子信遵被分配Ｇ个沈特数据，剐在该子信道采用 ＭＱＡＭ（Ｍ＝２。）调制方式，子信道的数据被映射为 ＭＱＡＭ个符号。经过自适应调制后的各路信号被并 行送入ＩＦＦｒ单元，再插入保护间隔。
方式固定，且各用户要求的误比特率相同，则在子信
道分配时所要解决的问题变为：
Ｋ
Ｎ
ｎ
麓｝？ｒ。露？善蚤蕞≯．一
式中Ｐ为嗣定调制方式下一个信息符号的传
输功率。
有一种比较好的试探算法来确定子信道的分
配，它分两步来实现较优的子信道动态分配，即初始
分配秘迭代遥近。韧始分配酚段先搬据各震户的信
道特性初步给蹦分配矩阵Ｐ；迭代迢近阶段通过迭 代交换不断地逼近最终结果，以尽可能地减小发送
Ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｂｉｔ ｒａｔｅ
ｕｓｅｒ ａｎｄ ｖａｒｉａｂｌｅ ｂｉｔ ｒａｔｅ ｕｓｅｒ ｉｎ ｏＦＤＭ ｓｙｓｔｅｍ
（ａｅｐ艋删谍丑∽觏滴ｃ＆酒艘醴ＪＩ堍ＡＮ，ＧＳｈＹａｕｎ．ｇｈｄａａｉ，ｙｍＱｏＩｔＡｏＮｎｇ
这样的话，就是说受限给菇个定逮零用户分配 子信道，就是说在膨－（Ｋ＋Ⅳ）个子信道中选择麒· Ｋ个子信道分配给定速率用户。那么这髹个定速率 耀户的予信遭分配方案就可以按照文献［１】新说的 初始分配和迭代逼近进行，在保证系统的总功率最 小的同时保证每个定速率用户分配到了膨个子信 道，黍ｌ余掰·Ｎ个子傣道分配给露个变速率用户。
一１３２一 万方数据
要求的同时花赞的功率最小。对予变速率用产，采用 “注水”方案分配功率秘】：链路增益大的用户分配的 功率大，链路增益小的用户分配功率小，使优先的功 率能获得最大熬系统容爨。对某一照户，如果链路增 益不在给定的取值范围，那么超出这个范围的子信 道不分配功率。
文献［３】涯硬了，对予某一用声，如憩考嚣令子 信道，其路径增益分别为口。，口：，…，口肼，令，Ｉ五ｉ－ ｌｔｌｌａｘ（１口，ｌ，Ｉ群：Ｉ，…，Ｉ口耐Ｉ）如果某一子信道的链路 增益不满是戴
总功率。 藏算法在文献中［１］已经有详细描述，即先根据
每个用户对各子信道的增益按从高到低的顺序排
羽，将这些子信道的序号缝或一个Ｋ×Ｎ的矩阵，
然后从矩阵的第一列开始，给用户分配子信道，如果
该子信道还未分配，并且该用户还没有被分配完所 需要酌子信道，裂将子信遂分配给该用户，在分配矩 阵的相应位置赋１，该列其余位置为０，如果遇到一
否比原来好。
可以通过假设单用户的速率表达式来求证
掰
ｒ
ｌ
ｌ ２１
ｋ＝蚤Ｂｍｌｇ卜ｓ汕鼍旁ｊ，
可以假设这／＇ｎ个子载波的增益依次递减，然后
可以设第瓣个子载波不分配能量，将这部分能量分 配给最优的第一个子载波，求两种分配方式中ｒｉ的
差值即可。
最后通过运算可以褥到，如果有
ｌ １＋等｝ｋ雕ｌ ２＞ｋ。Ｉ ２
可以将所有子信遂都分配功率，这样系统的容 量最大，反之如果不满足最小信道的增益，就把这个 子信道的信号功率设定为０，将这部分功率分配给 最优的子信遂，用户速率最大。
下霹给出在第用户分碍的予信道比特分配具体 过程：
（Ｉ）初始化 对所有珏，拜＝珏ｌ，菇２，…，珏藏，令呶。。＝０
一＾ｐｈ“一一．赵１２口＝：．．。题Ｑ２．’
Ｓ＝＆ （２）比特分配 重复以下步骤飓次：
珏＝ａｒｇ妒轴；
△‰：丝选哩型。 ｃＩ．ｉ ２吼．二＋ｌ； 口五．４
分配结束。 每—个用户递过前面酶子偿道分配，获缛了嚣个 子信道，遴一步应合理分配功率让系统的容量最大。 对于定速率用户，可以基于功率增加最小化算 法对功率进行分配。假设把一个比特的信号分别分 配到不同的膨个子信道，比较这掰次分功率增量的 大小，选出最小的一个作为子信道的分配，以上过程 重复是次，这榉的分配结果是定速率用户满足速率
Ｐ，＝∑∑斟“ 系统需要豹发送总功率为
在ＭＡ的准则下，多用声ＯＦＤＭ巍适应分配算法
的目的是确定予信道，比特分配方案，邵寻找最佳的 ｃｈ，使系统的总功率岛最小化。
２ 动态的子信道分配
在分配之前，先根据每个用户渡务量的大小确
定各囱应分得的子信道数霸，然后根据各用户的瞬
嚣雩信邋增益动态地分配子傣道。这一阶段缓设调制
准雯１ｊ。并且进一步考虑了系统中有固定速率用户和可变速率用户同时存在的情况：在子信道分 配对，党给辫定速率蛹蕉户分配子信遂，再给可变速率用户按照子信道链路增益最大记分配剩 余酚子信遘；在信号发射功率分配上，按照“注水”法则分配，链路增益太的予信道分配爵磅 率大，链路增益小的子信道分配的功率小，则系统的目标遵数，总传输速率可以达到最大。仿 真证明了此方案优于一般的方案。 关键词：ＯＦＤＭ系统；子载波分配；功率控制
ｂｉｔ
ｓｉ韶ａ王协蒯ｔ ｒｏｔｅ Ｉ．ＩＳｅ懋ａｎｄ＆ｅｎ ｔｈｅ ｖａｒｉ曲ｌｅ ｂｉｔ ｒａｔｅ ｕｓｅ玛．Ｗｈｉｌｅ ａｌｌｏｃａｆｉｎｇ ｔｈｅ
ｐｏｗｅｒ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ重量ｌｅ
“ｗａｔｅｒ－ｆｉ珏ｉｎｇ”ｐｏｌｉｃｙ，龇Ｌ越ｇｅｒ她ｇａｉｎ ｏｆ她ｓｕｂ－ｃｈａｎｎｅｌ，ｔｈｅ黼ｐｏｗｅｒ ｉｓ ａｓｓｉ删。Ａｎｄ氐ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
பைடு நூலகம்
ｏｐｔ岫ｒｕｌｅ．Ｗｈｅｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ａｌｌｏｃａｔｅ ｔ｝ｌｅ ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ ａＩｌｄ ｂｉｔ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉ·ｕｓｅｒ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔ０ ＭＡ
ｔｌｌｅ ｓｙｓｔｅｍ
ｂｏ￥汹ｔａｎｔ ｔｌｌｅ删ｔａｎｔ ｈａｓ
ｂｉｔ ｒｏｔｅ ｕｓｅＩｓ ｍｄ ｖａｒｉａｂｌｅ ｂｉｔ ｒａｔｅ ｕｓｅｆｓ．ｆｌｉｎｔ ｉｔａＵｏｃａｔｅｓ ｔｌｌｅ ｓｕｂｃａｒｒｉｅｍ ｔｏ
巾圈分类号：ＴＮ９１１ 文藏栋识码：Ａ 交章编号：１００９一签５２《２００ｓ；１０一０１３０一阻
２００８毒第１８舷
ＯＦＤＭ系统中动态子信道和功率的分配
蒋字达，钱 良
（上海交通大学电予工程系，上海２ｘ瑚ｚ４０）
摘要：在分析一种多用户ＯＦＤＭ系统中鸯适应子信遗和比特功率分配算法酶基础上，根据多 径频率选择性衰落信道的瞬时特性，动态地为多用户分配子信遗和传输比特数，并服从ＭＡ优化
Ｈａｎｇ
ＵＩ如嘞，Ｓｌｍｇｈ盆２００２４０，ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｈ Ｏｎ龇ａｎａｌｙｓｉｓ《ａ ｍｕｌｔｉ—ｕｓｅｒ ＯＦＤＭ ｓ黟ｔｅｍ’ｓ ａｄａｐｔｉｖｅ ｓｕｂｃａｒｒｉｅｒ，巍ｌ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ
ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，出ｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｅｏｍｉｄｅｍ出ｅ技越ｔｉｐ地ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｅｋｔｉｖｅ ｆａｄｉｎｇ ｃｈａｎｎｅｌ’ｓ ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｍ
万方数据
个子信道同时在两个用户的排序相同的情况下，则 将它分配给增益较大的用户，完成一列的分配后转 离下一列。这群就可以褥到初始分配矩阵。完成了 初始分配后，可以通过让子信道的不同用户之间迭 代交换来减少系统的发射总功率。那些在不同用户 之闻交换焉能减少系统的发送惑功率的予信道都必 须完成交换。
这样系统经迭代逼近后，就可以得到最后的分
收稿日期：２００８—０１—２２ 作者简介：蒋字这（１粥３．．）。粥，硕士研究生，研究方向为无线通信
的信邀估计。
假设第ｋ用户分配给第ｎ予信道的比特数用ｃｈ表
示，岛．。∈ｌ ｌ，２，…，ｃ一｝为一个ＭＱＡＭ符号所携带 的最大院特数。因为在每个ＯＦＤＭ符号期闯一个子 信道只能被一个用户占用，所以若吼．。≠０，则对任
ｌ １＋鲁｝·Ｉ口。Ｉ ２》ｌ占ｆ ２
其孛，霜是雳疹子信道盼最傀予倍道的信于毙，爨 此予信道不分配功率，满足的子信道集合，对定速率 用户按照用户总功率最小分配功率，对变速率用户 按照注水理论分配功率大小，这样系统容量最优。
这个问题其实可以描述为：对于任意一个变速
率用户，它有肘个子信道，减少一个或几个子信道， 恧撼功率分配绘链路最姆的子信遘，系统的容量是
重建信遂模型，假设系统有定个霞定速率用 户，每个固定速率用户传输速率是足（ｉ ｓ １，２，…，
Ｋ）；同时有Ⅳ个可变速率用户，每个用户的传输速
率是‘（．，＝Ｉ，２，…，掰），慧的用户数秀Ｋ＋Ⅳ。假设 每～个子载波的带宽小于信道的相干带宽，即每一 个子载波经历的是非频率选择性衰弱。并假设已知 所有用户所有子载波的信道状态信息（ＣＳＩ），采用子 载波信道分配方案和功率控制技术给每个子载波的 ＯＦＤＭ符号分配合适的比特数和功率德。在接收