CN107171778A - 用于n阶连续ofdm系统的自适应资源分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于无线通信技术领域，涉及用于N阶连续OFDM系统的自适应资源分配方法。本发明的方法主要是在离线计算阶段，通过计算出的NC‑OFDM系统干扰功率分布以及各SNR点下的高斯噪声方差，得出各子载波上最恰当的调制方式，并应用于发送端数字调制模块，在NC干扰较大的高频子载波上使用低阶调制方式并分配较高功率，在NC干扰较小的低频子载波上采用高阶调制并分配较低功率。该方法有效地降低了NC‑OFDM系统的误码率，从而提升了系统的性能。

Description

用于N阶连续OFDM系统的自适应资源分配方法
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，涉及正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)、N阶连续正交频分复用(N Order Continuous OrthogonalFrequency Division Multiplexing)技术及自适应资源分配技术(Adaptive ResourceAllocation)，具体的说是涉及一种用于N阶连续OFDM系统的自适应资源分配方法。
背景技术
近些年来，一种N阶连续(N Order Continuous)OFDM技术被提出作为新型的多载波传输方案，用于抑制带外功率泄露(下文称为NC-OFDM)。NC-OFDM技术通过提升相邻OFDM符号间的幅度值和相位值连续性，平滑了相邻OFDM符号间的非连续点，较大幅度地改善了OFDM系统的频谱泄漏问题。但是作为一种通过引入平滑信号来抑制带外泄露的技术，NC-OFDM系统也承受了平滑信号带来的干扰增加、系统误码率恶化的问题。并且根据理论推导，该干扰在用户频段内并非均匀分布。
自适应资源分配技术，是在保持总发送速率及总功率不变的情况下，从资源优化角度对每个子载波上的调制方式和功率大小进行重新分配。其思想是在一定的优化准则约束下，为噪声干扰严重的子信道分配更多功率及更低的调制阶数，而在噪声干扰影响不大的子信道上分配较少的功率和较高的调制阶数，并总体上保持总比特数目和总发送功率不变。
发明内容
本发明所要解决的，就是针对上述问题，提出将自适应资源分配技术与NC-OFDM技术相结合，从而既能获得NC-OFDM技术带来的显著旁瓣抑制能力，同时也受益于自适应资源分配带来的误码率增益，在总体上为系统提供更加均衡的性能。本发明的方法主要是在离线计算阶段，通过计算出的NC-OFDM系统干扰功率分布以及各SNR点下的高斯噪声方差，得出各子载波上最恰当的调制方式，并应用于发送端数字调制模块，在NC干扰较大的高频子载波上使用低阶调制方式并分配较高功率，在NC干扰较小的低频子载波上采用高阶调制并分配较低功率。该方法有效地降低了NC-OFDM系统的误码率，从而提升了系统的性能。
在OFDM系统中，噪声Ni仅仅指各子载波上高斯噪声的平均功率，而在NC-OFDM系统中，Ni的值则是有高斯噪声和平滑信号引入噪声两部分构成。由于本发明的方法以保持数据速率不损失为前提，所以总比特数RT要固定不变。
本发明的技术方案是：
用于N阶连续OFDM系统的自适应资源分配方法，所述N阶连续OFDM系统中，噪声Ni的值由高斯噪声和平滑信号引入噪声两部分构成，数据总比特数RT为固定不变的，设D为数据占据的子载波数，且D的初始值为总子载波数K，ST为总发送功率，均匀的分布于D个子载波上。其特征在于，所述自适应资源分配方法包括以下步骤：
S1、根据高斯噪声和平滑信号噪声共同构成的噪声项Ni计算：
LDNi＝log2(Ni),I＝1,2,…,K
S2、根据获得的噪声值对数，获取各个子载波可分配的比特数目：
S3、判断Ri≤0是否成立，其中i∈I，若成立，则更新D＝D-1，删除i，回到步骤S2重新获取Ri，直到Ri>0,i∈I后进入步骤S4；
S4、对步骤S3获得的子载波调制阶数组合Ri进行取整操作：
其中的小数部分为：
S5、根据获取此时的总比特数目Rsum，并判断Rsum＝RT是否成立，若是，则进入步骤S6，若否，则根据如下规则更新
若Rsum>RT，找到最小△Ri且调整Rsum＝Rsum-1，△Ri＝△Ri+1；然后重新进行步骤S5，即判断Rsum是否等于之和。
若Rsum<RT，找到最大△Ri且调整Rsum＝Rsum+1，△Ri＝△Ri-1；然后重新进行步骤S5，即判断Rsum是否等于之和。
S6、根据噪声分布和自适应分配后的调制阶数对每个激活的子载波进行功率分配：
本发明的有益效果为，相对于现有的传统算法，本发明显著改善了高信噪比下系统的误码率性能，即当仿真条件为QPSK调制、连续阶数V＝4时，所提方法在SNR＝25dB以后误码率比原始NC-OFDM显著降低，且SNR越高，优化效果越明显，如原始NC-OFDM在误码率10-4前出现了平台，不再随SNR增加而降低，而本发明的方法可以降低到10-5以下，实现了较好的误码率性能。
附图说明
图1是NC-OFDM发射机框图；
图2是本发明针对NC-OFDM系统降低误码率算法的流程图；
图3是EVA信道下本发发明与传统算法的误码率对比。
具体实施方式
在发明内容部分已经对本发明的技术方案进行了详细描述，下面通过仿真实验说明本发明效果的真实性：
采用Matlab2014a仿真平台进行实验。实验仿真参数设置如下：子载波数目K＝300，信号调制方式为QPSK，NC处理中信号间连续的最高阶数V＝4，仿真中的信号经过EVA信道。本发明利用上述参数在Matlab上进行实验仿真，该方法具有较优秀的综合性能：QPSK调制的环境下，当V＝4时，所提方法在SNR＝25dB以后误码率比原始NC-OFDM显著降低，且SNR越高，优化效果越明显，如原始NC-OFDM在误码率10-4前出现了平台，不再随SNR增加而降低，而本发明的方法可以降低到10-5以下，如下面仿真图所示，本发明实现了较好的误码率性能。

Claims (1)

1.用于N阶连续OFDM系统的自适应资源分配方法，所述N阶连续OFDM系统中，噪声Ni的值由高斯噪声和平滑信号引入噪声两部分构成，数据总比特数RT为固定不变的，设D为数据占据的子载波数，且D的初始值为总子载波数K，ST为总发送功率，均匀的分布于D个子载波上；其特征在于，所述自适应资源分配方法包括以下步骤：
S1、根据高斯噪声和平滑信号噪声共同构成的噪声项Ni获得噪声值对数：
LDNi＝log2(Ni),I＝1,2,…,K
S2、根据获得的噪声值对数，获取各个子载波可分配的比特数目：
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S3、判断Ri≤0是否成立，其中i∈I，若成立，则更新D＝D-1，删除i，回到步骤S2重新获取Ri，直到Ri>0,i∈I后进入步骤S4；
S4、对步骤S3获得的子载波调制阶数组合Ri进行取整操作：
<mrow> <msub> <mi>R</mi> <msub> <mi>Q</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> <mo>=</mo> <mi>r</mi> <mi>o</mi> <mi>u</mi> <mi>n</mi> <mi>d</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>R</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中的小数部分为：
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S5、根据获取此时的总比特数目Rsum，并判断Rsum＝RT是否成立，若是，则进入步骤S6，若否，则根据如下规则更新
若Rsum>RT，找到最小△Ri且调整Rsum＝Rsum-1，△Ri＝△Ri+1；然后重新进行步骤S5，即判断Rsum是否等于之和；
若Rsum<RT，找到最大△Ri且调整Rsum＝Rsum+1，△Ri＝△Ri-1；然后重新进行步骤S5，即判断Rsum是否等于之和；
S6、根据噪声分布和自适应分配后的调制阶数对每个激活的子载波进行功率分配：
<mrow> <msub> <mi>S</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msub> <mi>S</mi> <mi>T</mi> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msub> <mi>N</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mn>2</mn> <msub> <mi>R</mi> <msub> <mi>Q</mi> <mi>i</mi> </msub> </msub> </msup> </mrow> <mrow> <munder> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>l</mi> <mo>&amp;Element;</mo> <mi>I</mi> </mrow> </munder> <msub> <mi>N</mi> <mi>l</mi> </msub> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <msup> <mn>2</mn> <msub> <mi>R</mi> <msub> <mi>Q</mi> <mi>l</mi> </msub> </msub> </msup> </mrow> </mfrac> <mo>.</mo> </mrow> 1
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