[发明专利]基于自适应功率分配的多用户MIMO-OFDM系统的实现方法

摘要

基于自适应功率分配的多用户MIMO-OFDM系统的实现方法，发射端通过自适应调制器输出复符号信号，IFFT/IDFT模块将复符号转换为时域信号，再插入CP，信号历经频率选择性衰弱信道，在接收端被移除保护CP，FFT/DFT将接收信号转换为频域信号，历经自适应解调器，最终分离出用户的比特信息，系统给每个用户分配一个副载波，并确定相应的比特数量，每个副载波获得一定的传输功率，实现自适应功率分配。本发明较常规的非自适应调制OFDM相比，降低总体传输功率可以5-10dB，较常规的带有自适应调制和自适应比特分配，但不带有自适应副载波分配的OFDM相比，降低总体传输功率3-5dB。

主权项

1.基于自适应功率分配的多用户MIMO-OFDM系统的实现方法，系统包括发射端与接收端，发射端有K个用户，分配给不同的子载波，其特征是发射端通过自适应调制器输出复符号信号，IFFT/IDFT模块将复符号转换为时域信号，再插入CP，信号历经频率选择性衰弱信道，在接收端被移除保护CP，FFT/DFT将接收信号转换为频域信号，历经自适应解调器，最终分离出1，2，...，K个用户的比特信息，系统给每个用户分配一个副载波，并确定相应的比特数量，每个副载波获得一定的传输功率，在一定时延和频率选择性衰弱信道条件下，实现自适应功率分配：1)、建立数学模型：建立目标函数并考虑其优化，令c_k，n为[0，M]之间的一个实数，c_k，n表示第k个用户的比特数量，c_k，n分配给第n个子载波，M是能够被每个副载波传输的“信息比特/OFDM符号”的最大值；K和约束参数ρ_k，n(k＝1，...，K)为目标函数的参量，作为第n个副载波的分享因子，总共有N个副载波，目标函数的优化如下：PT=minck,n∈[0,M]ρk,n∈[0,1]Σn=1NΣk=1Kρk,na2k,nfk(ck,n)---(1)]]>其中，c_k，n和ρ_k，n必须满足：所有k∈{1，...，K}       (2)所有n∈{1，...，N}       (3)r_k，n＝c_k，nρ_k，n为目标函数的约束条件，R_k为第k个用户的数据率，对于正交频分复用OFDM，有：2)、初始化参数：对于所有副载波n，令c_k，n＝0        (5)且ΔPk,n=[fk(1)-fk(0)]a2k,n---(6)]]>3)、比特分配迭代，计算搜索方向与步长：对于每一个副载波，步骤2)初始化阶段计算传输1个额外比特所需要的额外功率，对于每个比特分配迭代，需要最小额外功率的副载波被多分配1个比特，且额外功率随迭代不断更新，经过R次迭代，最终以最优的方式给每个副载波分配比特，迭代为：n^=argminnΔPn;]]>ck,n^=ck,n^+1;---(7)]]>ΔPk,n^=[fk(cn^+1)-fk(cn^)]a2k,n^]]>4)、结束：搜索到最优的比特分配值实现自适应功率分配，结束。