[发明专利]一种基于子载波分组的OFDM系统的数据传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信领域的数据传输方法，具体涉及一种基于子载波分组的OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）系统（简称“系统”）的数据传输方法，更具体涉及一种基于子载波分组的多用户OFDM系统的数据传输方法，能降低系统复杂度和反馈量。

背景技术

OFDM是一种高速数据传输技术，该技术的基本原理是将高速串行数据流变换成多路相对低速的并行数据流，并对不同载波进行调制。这种并行传输体制大大扩展了符号的脉冲宽度，提高了信号抗多径衰落等恶劣传输条件的性能。

目前，多用户OFDM系统中的资源分配问题已经得到了广泛研究，包括在速率约束条件下最小化发送功率的子载波、速率和功率分配方法，在功率约束条件下最大化系统吞吐量的子载波、速率和功率分配方法，基于公平性的在功率约束条件下最大化加权容量的资源分配方法等。以上方案均以单个子载波为基本单位进行资源分配。然而为降低基站的计算复杂度和用户反馈量，在实际系统中，OFDM的子载波常被组合为子载波组进行资源分配，即将子载波组作为最小单位分配给不同用户，每个子载波组内的所有子载波只能被分配给同一个用户。由于相邻子载波的信道增益具有较大关联性，因此在资源分配当中若干相邻子载波可以看作一个整体被分配给同一个用户。

第一文献研究了一种在反馈量和相干时间一定的情况下最大化系统容量的资源分配方法。该方案在进行资源分配时将子载波和用户分别进行分组以减小运算复杂度。文中比较了在顺序反馈和竞争反馈两种反馈方案下系统吞吐量的大小。第二文献实现了有误码率和传输功率限制的基于子载波分组的最大化容量OFDM资源分配。此方案中若干相邻子载波被组合成为一个子载波组，每个子载波组的平均误码率需达到设定的限制要求，同一个子载波组中的每个子载波上分配的传输功率相等。第三文献列举了一些有反馈量限制的最大化系统容量的OFDM资源分配方案，并对它们的性能进行了比较。第四文献将反馈方案结合在资源分配方案当中，实现了有传输功率限制的基于公平性的最大化系统加权和容量的OFDM资源分配方案。

但是上述现有资源分配方案，都没有考虑将系统的反馈方案与子载波分组的资源分配方法结合起来。所有子载波的信道增益都需要被反馈给基站，当子载波数目比较多时，需要反馈的信道增益数据量可能会很大，浪费网络传输资源。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种基于子载波分组的OFDM系统的数据传输方法，能够减少基站端的计算复杂度和用户反馈量。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为一种基于子载波分组的OFDM系统的数据传输方法，包括如下步骤：

（1）基站向接收端发送一组只含有导频信号的信息，接收端利用这些信息对导频子载波的信道增益进行估计和量化；

（2）接收端将估计和量化后的信道增益反馈给基站，基站基于最小化均方误差的插值准则，对反馈所得信道增益进行插值获得未知的信道增益；

（3）基站利用完整的信道增益信息进行子载波组和传输功率的分配，用户的数据流被分配到不同子载波组上传输；

（4）对数据流先进行QAM（Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度调制）调制，再做逆傅里叶变换，生成待发送的信号序列；

（5）在待发送的信号序列前面加循环前缀，该循环前缀的长度大于无线信道的最大时延扩展；

（6）将加了循环前缀的信号序列经过无线信道后去掉循环前缀，接着对其做傅里叶变换，然后进行QAM解调，最后将每个用户的传输数据输出。

进一步地，所述步骤（6）中，在傅里叶变换后，每个用户抽取部分子载波的信道增益进行反馈，基站通过对反馈的信道增益进行插值获得用户其余子载波的信道增益；继续步骤（3）。

进一步地，对信道增益的量化采用基于最小化均方误差的标量量化方法。

进一步地，所述步骤（3）包括如下步骤：

1）定义拉格朗日乘子                                                和子载波组的分配因子的初始值，在初始条件下，所有均为0；