[发明专利]一种快速优化正交频分复用系统的比特功率分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种优化正交频分复用系统的比特功率分配方法。

背景技术

正交频分复用(OFDM)系统作为一种多载波调制技术，具有频谱利用率高、抗多径时延等优点，已成为下一代移动通信技术的热点。由于无线信道的时变性和衰落特性，OFDM系统中各个子信道条件下不仅各不相同，而且会随时间呈现不规则性。比特功率分配方法是根据各子载波在频率选择性信道中不同的瞬时信道增益，动态地分配比特和发射功率，从而达到优化系统性能的目的。

目前，针对OFDM系统中的自适应比特功率分配方法比较多，主要有：Hughes-Hartogs方法、Chow方法、Fischer方法、ISR方法。其中的Hughes-Hartogs方法是一种最优的贪婪方法，其它的方法相对于Hughes-Hartogs方法简单但系统性能有所下降。Hughes-Hartogs方法在分配一个比特时选择增加一个比特所需增加功率最小的子载波，直到所有的比特分配完毕。由于Hughes-Hartogs方法在分配一个比特的时候要对所有的子载波进行搜索，因此它的计算复杂度非常大，而且随着分配的比特数的增加而线性增加。颜丽峰在华东理工大学学报上发表的《单用户OFDM系统中一种新的资源分配算法》，这种算法在每次比特时，使每比特的功率代价最小为原则，获得的较好的系统性能，但是这种方法在分配时，需要寻找功率增量最小的子载波作为分配比特的承载体，因此在每次分配比特之前也需要对所有的子载波进行搜索，计算复杂度也非常大。

发明内容

本发明是为了解决现有的正交频分复用系统中的比特功率分配方法的计算复杂度高而导致的系统优化时间长，不适用于高速传输系统的问题，从而提出一种快速优化正交频分复用系统的比特功率分配方法。

一种快速优化正交频分复用系统的比特功率分配方法，它由以下步骤实现：

步骤一、初始化正交频分复用系统中的N个子载波，所述每个子载波的比特b_i和功率P_i的初始化值均为0；

步骤二、根据公式：分别计算N个子载波中每个子载波增加1比特信息所需要的功率增量ΔP_i，所述H(i)为第i个子载波的信道增益；所述f(b_i)为：在保证比特误码率的前提下，发送b_i比特所需的发送功率；

步骤三、在所述N个子载波中，根据公式：

获得功率增量最小的个子载波；其中R_T为待分配的比特数；

步骤四、给步骤三获得的个子载波中的每个载波分配2比特；

步骤五、根据公式：更新待分配的比特数R_T，并判断是否R_T≥6，如果判断结果为是，则执行步骤五一；如果判断结果为否，则执行步骤五二；

步骤五一、判断是否如果判断结果为是，则执行步骤六；如果判断结果为否，则返回执行步骤二；

所述M为一个子载波最大承载比特数；

步骤五二、在N个子载波中，找到功率增量最小的个承载比特数小于其最大承载比特数的子载波，根据R_T的大小给所述个子载波中的每个载波均分配比特，并执行步骤七；

步骤六、置ΔP_{index(min_P)}＝+∞，并且执行步骤二；

其中min_P为最小功率增量；

步骤七、根据公式：对所述N个子载波中的每个子载波分配功率；

所述i＝1，2，3，…，N；所述N为正整数。

有益效果：本发明所述的比特功率分配方法在保证系统性能的前提下，大大减低了比特功率分配的复杂度，本发明的比特功率分配方法的计算复杂度相对于现有的Hughes-Hartogs方法的计算复杂度降低了50％以上，大大缩短了系统的优化时间，更适用于高速传输系统。

附图说明