[发明专利]一种基于降低平均误码率上界的导频数据间最优功率分配方法

说明书

该发明公开了一种基于降低平均误码率上界的导频数据间最优功率分配方法，属于通信抗干扰技术领域。首先推导出在承载导频、数据子载波数量和平均发射功率确定的条件下，接收端使用MMSE算法估计信道时的实时误比特率上界，然后该上界中的Q函数进行自然指数近似，进而推导出平均误比特率上界。最后对平均误比特率上界进行求导，得到使得该导数为零的最优导频和数据功率分配因子。通过最小化系统平均误比特率上界，有效实现了很好的BER性能要求。

技术领域

本发明属于通信抗干扰技术领域，涉及多输入多输出(Multiple Input MultipleOutput，MIMO)技术，正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术，预编码辅助的空间调制(Precoding Aided Spatial Modulation，PSM)技术，功率分配技术。

背景技术

MIMO技术是一种无线环境下的高速传输技术，它在发射端和接收端配置多天线单元，并结合先进的空时编码调制方案，通过对空间自由度的充分利用，可以带来额外的分集，复用和波束成型增益。

PSM技术是一种MIMO系统中的新技术，它使用接收天线的索引来承载信息比特，能够进一步提高MIMO系统的性能。而且PSM技术可以和OFDM技术很好地结合，进而可以很好地对抗频率选择性信道中的衰落，从而保证接收端收到信息的可靠性。PSM技术的实现需要发射机获知信道状态信息(Channel State Information，CSI)。但是，在实际应用中，发射机获知的信道状态信息往往是有误差的。这些误差是由于信道估计误差、反馈误差和反馈时延而引入的。本专利主要考虑由信道估计误差引入的误差。信道估计需要先发射导频符号，通过接收到的导频符号来估计信道。对于PSM-OFDM-MIMO系统而言，导频和数据承载于不同的子载波上并同时传输，所以当承载导频、数据子载波数量和平均发射功率确定时，分别给导频和数据分配多少发射功率会影响系统的误码率性能。

针对PSM-OFDM-MIMO系统在承载导频、数据的子载波的数量和平均发射功率确定时如何最佳地分别给导频和数据分配发射功率的问题，本发明提出一种基于降低PSM-OFDM-MIMO系统在使用最小均方误差(Minimum Mean Square Error，MMSE)信道估计时的平均错误比特率上界的最优导频和数据功率分配算法。

发明内容

本发明的目的，针对PSM-OFDM-MIMO系统在承载导频、数据的子载波的数量和平均发射功率确定时如何最佳地分别给导频和数据分配发射功率的问题，提出一种基于降低平均错误比特率上界的最优导频和数据功率分配方法。

本发明在PSM-OFDM-MIMO系统中基于降低平均错误比特率上界的最优导频和数据功率分配算法，其特征在于以降低PSM-OFDM-MIMO系统平均错误比特率上界为优化准则，首先推导出在承载导频、数据子载波数量和平均发射功率确定的条件下，接收端使用MMSE算法估计信道时的实时误比特率上界，然后该上界中的Q函数进行自然指数近似，进而推导出平均误比特率上界。最后对平均误比特率上界进行求导，得到使得该导数为零的最优导频和数据功率分配因子。因而本发明技术方案为一种基于降低平均误码率上界的导频数据间最优功率分配方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：采用如下公式计算PSM-OFDM-MIMO系统中第k个数据子载波的平均比特错误概率上界：