[发明专利]OFDM信号发射功率分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及OFDM信号发射功率分配方法。

背景技术

OFDM技术把频率选择性衰落信道划分为若干平坦衰落子信道，每个子信道上的 子载波可以独立选择调制编码方式，调制编码方式有BPSK，QPSK，16QAM和64QAM 等。一个周期内所含比特数越多的调制编码方式，消耗的发射功率(下简称功率)就越大。 OFDM的自适应调制编码(AMC＝Adaptive Modulation and Coding)技术的特点是根据无线 信道的时变性调整调制编码方式，其目标是在系统的误码率要求(即要求各子信道的误 码率均不得高于所设定的门限值)给定的前提下，达到在给定功率下的传输速率最大化， 或者在给定传输速率下的功率最小化。在系统的误码率要求和系统要求的目标发射速率 (下称R)给定的前提下，最优的最小化功率算法是从零比特开始迭代的贪婪算法。所谓 贪婪算法是指；比较各个子载波上在一个周期内增加一个发射比特需要额外增加的发射 功率，然后寻找所增加的发射功率最小的子载波，本次就在这个子载波上增加一个发射 比特，相应地根据系统的误码率要求改用功率更大的调制编码方式，然后分配下一个发 射比特，……，直至分配的总比特数达到目标比特数为止。

如果贪婪算法是以零比特作为各个子载波的初始状态，则其最终形成的各子载波的 比特分配与其它算法形成的比特分配相比，需消耗的发射功率最小。但这种算法的缺点 也是显而易见的，就是运算量特别大，导致其运算速度远远跟不上时变信道的实时变化， 因此目前并没有在需要进行实时传输的无线信道中应用。

现阶段国内外应用最广泛的AMC选择算法是信噪比(SNR，Signal Noise Ratio) 门限判别法，它使用了SNR门限判决的概念。如图1的坐标系，横坐标为接收信噪比 (Eb/N0)，纵坐标为误码率(BER)，坐标系中的七条曲线分别代表七种不同的调制编码方 式(在图1右上角标示)在高斯白噪声信道条件下的特性曲线。对每个子信道，以其所获 分配的信噪比与其信道增益两者的乘积作为其接收信噪比(Eb/N0)，选出在该接收信噪比 条件下满足系统的误码率要求(即低于系统设定的误码率门限值)的特性曲线所代表的调 制编码方式，以所选的调制编码方式来传输比特信息。这种算法能够确保误码率能够达 到系统的要求，且计算量大大小于上述的贪婪算法，适合在时变信道中应用，但其并未 给出一种较为节约功率的功率分配方式，只是简单地将功率平均分配到各个子信道中， 这必将造成其中若干子信道上的功率被不必要地浪费掉。

发明内容

发明目的

本发明旨在给出一种能够跟上时变信道的实时变化且功率消耗较小的OFDM信号 发射功率分配方法。

OFDM信号发射功率分配方法的主要参数包括系统要求的目标发射速率R、系统 的即时信道增益和系统设定的误码率门限值，其中系统的误码率要求相对固定，即系统 设定的误码率门限值在很长一段时间内维持不变；系统要求的R根据实时的需要改变得 比较频繁；系统的即时信道增益则是时刻变化的。本发明的思路是，只要系统的误码率 要求已经确定，就先用大运算量最优的贪婪算法和曲线拟合求出分别在多个确定的R下 平均每比特发射功率(下称Pbit)与各子信道增益均方值(下称H²a)的对应关系；等到系统 要求的R一确定，就可以根据R和即时的H²a迅速近似估计出接近最优的功率分配方 案，然后从这个接近最优的功率分配方案开始采用贪婪算法，此时只需较小的计算量就 得出了更接近最优的功率分配方案。

技术方案

为解决上述问题，给出OFDM信号发射功率分配方法，其特征是，包括

预置阶段——给定两个以上的R和两个以上的H²a；对每个R：在系统的误码率要 求下，对每个给定的H²a采用贪婪算法调整各子信道的功率分配得出该R下的最优Pbit； 然后用曲线拟合估计出各给定的R下的Pbit～H²a对应关系；

实时阶段，包括下述步骤10、20、30、40、50——