[发明专利]基于博弈论的OFDM比特功率分配方法与系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及OFDM系统中的资源分配方案，特别是一种基于博弈论的OFDM系统功率分配和比特加载算法，从频谱利用率、系统容量以及算法复杂度上得到性能优化，属通信系统的资源分配领域。

背景技术

正交频分复用(OFDM)是业界公认的下一代无线通信系统中的核心技术，由于它具有很好的抗多径和抗频率选择性衰落等特性，因而被许多无线通信的标准所采用，如DAB，DVB-T，IEEE802.11a，IEEE802.16a。在宽带OFDM系统中，信号在整个系统带宽上经历频率选择性衰落，不同子载波上的衰落各不相同，可以利用这一特性，根据用户多种业务的服务质量(QoS)要求，采用自适应的资源分配策略，尽可能地将比特信息分配给信道条件较好的子载波，并为其选择合适的调制方式以满足数据率的要求，从而减少基站的总发射功率或者在功率受限情况下提升系统容量。

OFDM系统的资源分配关键在于为子载波合理地加载比特并分配功率，目前较经典的功率分配算法有注水算法、贪婪算法、Chow算法。然而，虽然注水算法从理论上实现了功率的最优分配，但在实际应用中最优值的实现需要满足许多条件，如自适应的信道编码，自适应的调制以及适当的功率控制等，同时为了达到理论的极限，需要调制阶数连续可变，功率分配也要连续而不能量化，这在实际应用中很受局限。贪婪算法通过给所需功率增量最小的子载波分配一个粒度的信息增量来达到系统容量的最优分配，但该算法的复杂度随着分配比特数呈指数增长，因而在高速数据通信中应用受限。Chow算法是近似于注水算法的次优裕量最大化加载算法，以实际信道容量(即考虑了信噪比差额的近似信道容量)为设计目标，实现对有限粒度的比特加载，但由于比特初始化基于功率均匀分配的假设，因而性能将有损失。

因此，本发明利用改进的注水功率最优分配来取代Chow初始化中的平均分配，结合两者优势而弥补算法上的不足，同时只对剩余功率进行贪婪分配，大大降低了算法的复杂度。同时，由于OFDM系统中每一个子载波的资源使用情况受到其他子载波资源占有的影响，反过来又影响到其他子载波资源的决策分配，正是这种策略相关的形势和利益上的冲突，我们在博弈论中寻求目标函数决策上的最优解。

发明内容：

本发明基于减少基站的总发射功率，或者在功率受限情况下提升系统容量的目的，以便在获得最优系统和频谱利用率的同时，大大降低发端的复杂度，从而提出了一种基于博弈论的OFDM比特功率分配方法。

1、本发明所述的方法，其特征在于，该方法是在发送端的一个基于IEEE802.16a标准的系统平台上搭建而成的一个IEEE802.16a的资源分配平台上，依次按以下步骤实现的。

步骤(1)初始化，

所述IEEE802.16a的资源分配平台上的功率分配电路接收从接收端反馈回来的实时信道信息CSI以及限定的总发射功率信号；

步骤(2)，

所述功率分配电路根据以下所述的功率分配算法对从步骤(1)中从接收端输入的数据执行OFDM功率分配：

步骤(2.1)，

接以下公式为各个子载波I分配合适的发射功率Pi，i＝1，2，1……，N，N为子载波数：

其中：Γ为每个子载波的噪声容限；

Γ＝-1n(5BER_targer)/C，

BER_targer为接收端设定的目标误码率，

C值由所选调制方式和误码率上限BER_targer决定，对于M-QAM，为定值1.6，

λ为拉格朗日乘子，

gi=hi2/σi2,]]>

hi为第I个子载波的信道增益，设定值；

σ为对应于该hi的噪声功率，设定值；