[发明专利]一种基于混合循环前缀的MIMO-OFDM功率分配方法

说明书

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于混合循环前缀正交频分多址(HP‑OFDM)以及多输入多输出系统(MIMO)的最优功率分配的计算方法。本发明主要通过估计获取信道信息以及信号信息，在不同天线配比的情况下选择相应的理论误码率计算公式，对其进行求导获取最优功率分配。相对于传统混合循环前缀正交频分多址技术，本方法不仅不会增加发射端的功率负载，而且还可以有效提升系统误码率性能，并且与MIMO结合可以充分利用空间资源获得空间分集或者复用增益。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于混合循环前缀正交频分多址(Hybrid prefix Orthogonal Frequency Division Multiplexing-OFDM，HP-OFDM)以及多输入多输出系统(Multiple Input Multiple Output,MIMO)的最优功率分配的计算方法。

背景技术

OFDM技术属于无线信道高速数据传输技术的范畴，它能够被用于对抗符号间干扰(Inter-Symbol Interference,ISI)，相比于其他技术，该技术的抗干扰性能以及运行的稳定性比较突出。其基本原理是把调制在单载波上的高速串行数据流划分为低速数据流，并将其调整到多个子载波上进行传输，即将信号分成许多正交的子载波，利用这些相互正交的子载波同时进行传输。与传统频分复用(Frequency Division Multiplexing,FDM)相比，OFDM不需要专门的保护频带。虽然频谱之间会有重叠，但是各个载波之间是相互正交的。根据正交性原理可知，各个载波之间是不存在干扰的，从而大大提高了频谱的利用率。当其与多天线技术，即多输入多输出(MIMO)技术相结合的时候，既可以同时达到充分利用空间资源获得空间分集或复用增益，还可以提高频率利用率。

混合循环前缀正交频分多址，基本思想是将信号分为奇数符号和偶数符号，将循环前缀仅放置到偶数符号之前，从而提高频谱资源的利用率。并且结合判决反馈机制能够达到几乎和OFDM相同的误码率性能。在单天线的传统的混合循环前缀正交频分多址(HP-OFDM)系统中，固定总信号功率情况下，可以运用合理的功率分配可以达到最优的误码率。将其运用到多天情况下，同样可以获取最优的功率配比，保证在不增加发射机功率负载的前提下，获得最好的误码率性能。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种误码率最优的功率分配方法。该方法可以在不增加发射机负荷的前提下，改善系统BER性能。

在多天线混合循环前缀正交频分多址(HP-MIMO-OFDM)系统中，将各天线的信号比特分别映射到M阶的数字调制星座图上，再通过串并转换分配到不同的符号中。在每根天线上奇偶符号的功率分配比例相同，且平均功率恒定的前提下，每一根天线上的符号以一个奇数符号和一个偶数符号为一组，假定奇偶符号中各自的子载波等功率，每一组信号的总功率为常数P。那么，偶数符号功率为μP，奇数符号功率为(1-μ)P，0≤μ≤1表示偶数符号信号功率占用的比率。因此，假定发射天线数为N_t，接收天线数为N_r，并且每个符号的子载波个数为N，循环前缀长度为N_cp，接收端奇数符号和偶数符号上每个子载波的平均功率可以表示为：

可以得知，在不使用判决反馈机制的条件下，依据式(1)(2)，MIMO系统下的单根天线的频域接收信号在奇数符号和偶数符号的平均SINR分别表示为：