[发明专利]一种OFDM系统中的功率和速率自适应分配方法

说明书

本发明提供一种OFDM系统中的功率和速率自适应分配方法，包括如下步骤：步骤1，利用二分法最大化OFDM系统的信噪比差额Γ，在最大信噪比差额Γ_max的基础上，使用灌水法得到非整数速率下的最优功率分配；利用该最优功率分配计算得到相应的非整数速率分配；步骤2，在所得非整数速率下的最优功率分配下将所得非整数速率调整为整数，得到整数速率分配；步骤3，依据得到的整数速率分配，调整得到的非整数速率下的最优功率分配，得到整数速率下的功率分配。本发明通过引入信噪比差额Γ，将关于最小化误比特率的复杂优化问题转化为最大化Γ值的问题，在总功率和总比特速率的约束条件下，通过分配速率和功率使得系统误比特率最小。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种OFDM系统中的功率和速率自适应分配方法。

背景技术

正交频分复用(OFDM)的基本原理是将一路高速数据流分配到速率较低的多个正交子载波上进行传输，从而将宽带传输转化成并行的窄带传输，可以有效对抗多径时延扩展带来的频率选择性衰落。然而，对于所有子载波都使用相同调制方式的OFDM系统来说，其误比特率(BER)主要是由衰落最严重的子载波决定。因此，在频率选择性衰落信道中，随着信噪比(SNR)的增加，OFDM系统的BER下降十分缓慢。这一问题一般可以通过对OFDM系统内不同子载波采用不同的调制方式，以及给它们分配不同的功率加以解决。

在已有的研究成果中，资源分配的目标主要有两种，第一种是最大化速率，第二种是最小化误比特率，后一种相比前一种更适合在实际系统中使用。因此，Carlo Mutti等人在文章“Bit and Power Loading Procedures for OFDM System with Bit-InterleavedCoded Modulation”中提出了一种基于正方形星座图M-QAM调制的功率和比特分配方案，在给定调制方式的情况下，该方案可以得到最优的功率分配，但要求在各子载波上传输的比特数必须为偶数的整数倍。Peter S.Chow等人在文章“A Practical Discrete MultitoneTransceiver Loading Algorithm for Data Transmission over Spectrally ShapedChannels”中提出了一种快速分配比特和功率资源的方法。该方法通过引入一个与误码率有关的参数来调节和分配比特资源，虽然速度较快，但分配是在一定的误码率要求下得到的，没有考虑对功率和速率的具体要求。在实际通信系统中，更多的是考虑在给定总的比特传输速率和功率要求的情况下，通过给各个子载波分配适当的传输比特数以及功率使得BER最小，而这一问题目前还没有解决。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种OFDM系统中的功率和速率自适应分配方法，在总功率和总比特速率的约束条件下，通过给OFDM系统中子信道分配速率和功率使得系统误比特率最小。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种OFDM系统中的功率和速率自适应分配方法，包括如下步骤：

步骤1，求解非整数速率下的最优功率分配和最优速率分配，具体步骤如下：

步骤1.1，利用二分法最大化OFDM系统的信噪比差额Γ，得到最大信噪比差额Γ_max；

步骤1.2，在最大信噪比差额Γ_max的基础上，使用灌水法得到非整数速率下的最优功率分配

步骤1.3，利用步骤1.2得到的非整数速率下的最优功率分配计算得到相应的非整数速率分配

步骤2，在步骤1所得非整数速率下的最优功率分配的基础上将步骤1.3所得非整数速率调整为整数，得到整数速率分配

步骤3，依据步骤2得到的整数速率分配调整步骤1.2得到的非整数速率下的最优功率分配，得到整数速率下的功率分配