ofdm西電講義第四章正交頻分復(fù)用OFDM

C動(dòng)通 CXidianUniv.第四章：正交頻分復(fù)用 (郵件標(biāo)題:課程問題或建~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

要求閱讀的HRohling,M.;May,T.;Bruninghaus,K.;Grunheid,R.Broad-bandOFDMradiotransmissionformultimediaapplications，ProceedingsoftheIEEE，Volume:87Issue:10,Oct.1999Page(s):1778-1789A.F.Molish,WidebandWirelessDigital第四部分：正交頻分復(fù)用；第17章-第25 Doufexi,A.;Armour,S.;Butler,M.;Nix,A.;Bull,D.;McGeehan,J.;Karlsson,P.AcomparisonoftheHIPERLAN/2andIEEE802.11awirelessLANstandards,IEEECommunicationsMagazine,Volume:40Issue:5,May2002Page(s):172–180~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

要求閱讀的CheongYuiWong,RogerS.Cheng,KhaledBenLetaief,andRossD.Murch,MultiuserOFDMwithAdaptiveSubcarrier,Bit,andPowerAllocation,IEEEJOURNALONSELECTEDAREASINCOMMUNICATIONS,VOL.17,NO.10,OCTOBER19991747-1758~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

本章的第四節(jié)自適應(yīng)多用戶~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian 第一節(jié)OFDM~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

多載波R

R/N

調(diào) 調(diào)調(diào)調(diào)轉(zhuǎn)R/N轉(zhuǎn)R/N將共享的寬帶信道劃分為N個(gè)子--數(shù)據(jù)流分為N個(gè)子數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)流分別調(diào)制在不同的 B/N<Bc意味著每個(gè)子載波都是平 （沒有~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

多載波的配置 C動(dòng)通 CXidian

OFDM子數(shù)據(jù)流互－子數(shù)據(jù)流在接收端－最小的子數(shù)據(jù)流間隔為B/N，總BW為發(fā)射端有效的IFFT結(jié)收端的FFT結(jié)構(gòu)相子載波的正交性必須

fN-—正交性受到時(shí)間抖動(dòng)，頻率偏移 的影~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

多用戶不同的子－載波分配為正交或者準(zhǔn) 每個(gè)用戶在各個(gè)子載波 相互獨(dú)立~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

數(shù)學(xué)描述所有的子載波在TS=1/f區(qū)間內(nèi)互相正交。第k個(gè)子載波的信號(hào)可以用函數(shù)gk(t),k=0,…,N-1表示。ej2kftg(t)

t[0,Ts

t[0,Ts~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

載波間的~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

載波間的~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

數(shù)學(xué)描述系統(tǒng)帶寬的情況下，OFDM塊的持續(xù)時(shí)間Ts是單ej2kftg(t)

t

,Ts t

G,Ts~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

數(shù)學(xué)描述每個(gè)子載波都能獨(dú)立的用復(fù)調(diào)制符號(hào)Sn,k進(jìn)行調(diào)制，s(t) g(tnTN Nk

包含所有OFDM塊的全部連續(xù)時(shí)間信號(hào)為 Ns(t)

Nn0kN

gk(tnT

~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

數(shù)學(xué)表述Gk(f)Tsi[T(ff 正交，調(diào)制符號(hào)Sn,k可以通過互相關(guān)運(yùn)算來恢復(fù)。gk,

0

gk

(t)dt

k

NTSn,kNTS

sn(t),

(tnT

其中g(shù)k 是gk(t)的共軛o~~~~~~~~~~~oadbandWirelessCommunicationsLaboratory,Xidian動(dòng)通 CXidian

IFFT由于OFDM系統(tǒng)的帶寬為B=Nf，因此信號(hào)必須以抽樣時(shí)間t=1/B=1/(Nf)進(jìn)行采樣。信號(hào)的采樣值寫為sn,i，i=0，1，…，N-1，并可用下式來計(jì)

N1S1Nk

ej2ik/ ssn(t)1NNSg(tnTkk ~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

：如果保護(hù)間隔長度TG大于最大多（公式7）分離為正交的子載波信NTRn,kNTS

rn(t),

(tnT

~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

FFT 11rej2ik/

Nk

此處，rn,i是接收信號(hào)rn(t)的第i個(gè)采樣是第k個(gè)子載波所接收的復(fù)符號(hào)~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

信道傳輸時(shí)間遠(yuǎn)小于信道的相關(guān)時(shí)間，那么無線信道的輸函數(shù)H(f,t)在每個(gè)子載波的帶寬f和每個(gè)調(diào)制符號(hào)，無線信道的影號(hào)gk(t)乘以復(fù)傳輸因子Hn,k＝H(kf,nT)。因此，所接收到 Hn,kSn,k Nn,k此處，Nn,k是信道的加性

~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,Xidian 1Nk 1NkNej2ik/CXidian

OFDMS/P比S/P比特調(diào)卷積比特解交比特解交解信道估譯RR1N ej2ik/k~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,Xidian

C動(dòng)通 CXidian

保護(hù)間隔的 保間

IFFT

保護(hù)間 符號(hào)N-

符號(hào)

符號(hào)~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

OFDM信號(hào)的SS(f)21NkNTsin((fkf)T)(fkf~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

OFDM信號(hào)的~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

加窗ww(t)0.50.5cos(t/(Ts0tTtssTst(1Ts=T~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

OFDM的基本問題知的導(dǎo)頻符號(hào)，通過插值技術(shù)等到每 ~~~~~~~Xi C動(dòng)通 CXidian

OFDM的基本問題需要的是，采用差分調(diào)制的OFDM系統(tǒng)~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

OFDM的基本問題在這種的情況下，有效的信道采用軟之后、則增益更大。為此，后面，討論編碼的OFDM系~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

OFDM的基本問題 F益在要求閱讀的文4中，提出了一個(gè)多用戶OFD子載波、比特、功率分配算法以實(shí)現(xiàn)總的 最。該方法通過先給每個(gè)用戶配一子載，再定每子載波的比特?cái)?shù)目和 的法來現(xiàn)。~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

OFDM系統(tǒng)的峰值平均功同信道估~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian 第二節(jié)差分編碼的~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

差分(b1,

2,…,

差分編映時(shí)間方向上的差分編碼可以通過下面差分編映 Sn1,k 對(duì)應(yīng)在頻率方向上的差分編碼可以實(shí)現(xiàn) Sn,k1 ~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

相干 Hn,kSn,k NnDD

?

Sn,k

Nn,k?

?n,k

對(duì) 來說 可以根據(jù)給定的門限作 ~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidianf

信道第一步：先在導(dǎo)頻符號(hào)輸因子（Pn,k=Rn,k/Sn,k）接下來，在導(dǎo)頻因子位

f fmaxn

號(hào)密度的情況下，如果道最 頻移足夠小。樣，在頻率方向的濾波周期

2f

道的最大時(shí)延足夠~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

非相干 D

Rn Sn1,kBn,kHn Nnn

Rn Sn

Hn

Nn

n n一般情況下，連續(xù)的信道傳輸因子緊密相關(guān)Hn,k=Hn-1,k，因此式（15）中可以消掉（如果噪聲可以忽略）。但是 c,k到響，致與干解有完的信道狀態(tài)信息）相，更高注意采用相干解，計(jì)， 的計(jì)復(fù)雜相比很。~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

準(zhǔn)相干信道的影響。由于采用差分編碼/，因此不需要準(zhǔn)確的確定信道相位，只需要精確到2/Np弧度（Np=相位個(gè)數(shù)）?n

n

dec(R

n /Hn,k nnn

n /Hn

ndecn~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

多電平差分調(diào)制調(diào)制M-DAPSK，在M16的情況下，能得到實(shí)質(zhì)性DAPSK可以表示為差分編碼APSK，信號(hào)空間星定義如下

aAejPA{0,..., ap apMNaNp2a( 2ma,ap

2mp64-APSK~~~~~~~unicationsLaboratory,XidianUniversity C動(dòng)通 CXidian

多電平差分調(diào)制表1準(zhǔn)相干和非相干解調(diào)的最優(yōu)調(diào)1M--282244~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

多電平差分調(diào)制差分編振幅相位差分編振幅相位 ,…, ma+mpSn,k aA(Qn,k)A(Sn1,k)modNaej(2/Np)P(Qn,k)P(Sn1,k~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CZ-XidianZ-

多電平差分調(diào)制I?振幅相位(b1,…,bma,)n(bI?振幅相位Sn, Bn,kSn1,

aA

ej

A{Na1,...,Nan,

P{0,...,N ~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

多電平差分調(diào)制Sn, Bn,kSn1, aA

j

A{Na1,...,Nan,

P{0,...,Np ~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

多電平TPc/2 i0,..., TPpTca

1

j0,..., 在非相干解調(diào)的情況 TncT aaTncajaa

j0,...,Na~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

多電平如果采用mbits/symbol調(diào)制方案，則用m個(gè)不同 mml~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

多電平編碼~~~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianUniversity C動(dòng)通 CXidian

多電平編碼 定所編碼的比特序列。假定能正確解碼對(duì)應(yīng)第一層分割的第一個(gè)數(shù)據(jù)比特，該比特信息即可用于估計(jì)第二劃分割，依此類~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

多電平編碼對(duì)差分調(diào)制來說，所有可能的商Bn,k=Sn,k/Sn-1,k數(shù)值為V1和相位差1。符號(hào)B2（幅度V2和相位差 變量為：W=V1+V和φ=ψ1+ψ。W和φ的概率密度函數(shù)近似 函數(shù)~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

多電平編碼W和φ的近似聯(lián)合PDF為p(W,V,)

e(1/22)(WV2

2)

e(1/22)(V

22w w

ww如 p(W,V2,2)p(W,V1,1(WV)2()2(WV)2()2 錯(cuò)誤~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

系統(tǒng)性能本文中考慮了256個(gè)子載波的OFDM系統(tǒng)，總帶7.16MHZ，保護(hù)間隔7us的。采用16-DAPSK和DAPSK調(diào)制對(duì)應(yīng)的凈數(shù)據(jù)速率為18和27Mbit/s~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

系統(tǒng)性能16合理16-DAPSK，碼16~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

系統(tǒng)性能16-DAPSK的例子如10所示。圖中為~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian 作 x1,…,xL,采用基于碼率為1/2，2/3，5/6和~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

第三節(jié)OFDM~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian OFDMRate)及保護(hù)間隔(GuardInterval)。按照慣例～噪比的損失，希符號(hào)周期長度要遠(yuǎn)大于護(hù)間長度。否要包括 的子載波數(shù)，從而致子波間相應(yīng)少，系的實(shí)加而且還加了系的峰平均率時(shí)使系統(tǒng)對(duì)頻率偏差更加敏感因此實(shí)際用中一般選符號(hào)度樣由插入護(hù)比特造成的信噪比損耗只有右。~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian OFDM在確定了符號(hào)周期和保護(hù)間隔之后，子載波的數(shù)量可以直接利用3dB帶寬除以子載波間隔(即去掉保護(hù)間隔之后的符號(hào)周期的倒數(shù))得到?；蛘呖梢岳盟蟮谋忍厮俾食悦總€(gè)子信道的比特速率來確定子載波的數(shù)量。每個(gè)信道中所傳輸?shù)谋忍厮俾士梢杂烧{(diào)制類型、編碼速下面通過一個(gè)實(shí)例，來說明如何確定OD系統(tǒng)的比特 展(3)帶寬

~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian OFDM~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian OFDM：16t60xHzzQS和碼率為3／1.5bt80HzH，和604現(xiàn)調(diào)制和~~~~~~~~~~~ BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian OFDM在WLAN 全世界廣泛應(yīng)用。這類的標(biāo)準(zhǔn)包括ETSIBRAN所（IEEE802.16d/e,3GPPLTE等均采用了OFDM(A)技術(shù)~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

IPERLAN/2媒質(zhì)介入控制類

2ms的MAC幀基 （DL）、直接鏈機(jī)接入信道（RCH）~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian ~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~C動(dòng)通 CXidian

WLANIEEE802.11Ao~~~ory,XidianUniversity C動(dòng)通 CXidian WLAN物理層OFDM C動(dòng)通 CXidian

卷積~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianUniversity C動(dòng)通 CXidian

打孔~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianUniversity C動(dòng)通 CXidian

OFDM以20Msamples/s采樣，則窗~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian 變 （IFFT）38到63。剩余的輸入27度被循環(huán)擴(kuò)展到所需要度~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

IEEEPLCP前置域用于同步。它包括了10個(gè)短符號(hào)和2個(gè)長符如圖110PLCP前置域用于同步。它包括了10個(gè)短符號(hào)和2個(gè)長符如圖110~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

OFDM短訓(xùn)練S–26,26=√(13/6)×{0,0,1+j,0,0,0,–1–j,0,0,1+j,0,0,0,–1–j,0,0,0,–1–j,0,0,0,1+j,0,0,0,0,0,0,–1–j,0,0,0,–1–j,0,0,0,1+j,0,0,0,1+j,0,0,1+j,0,0,0,1+j,√(13/6)的相乘主要時(shí)為了保證所產(chǎn)生~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

OFDM長訓(xùn)練一個(gè)OFDM長訓(xùn)練符號(hào)由53個(gè)子載波組成（包dc的0值），采用下列序列L進(jìn)行調(diào)L–26,26={1,1,–1,–1,1,1,–1,1,–1,1,1,1,1,1,1,–1,1,1,–1,1,–1,1,1,1,1,0,1,–1,–1,1,1,–1,1,1,1,–1,–1,–1,–1,–1,1,1,–1,–1,1,–1,1,–1,1,1,~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian OFDM符號(hào)中 C動(dòng)通 CXidian

OFDM符號(hào)中 C動(dòng)通 CXidian

發(fā)送接收~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

信道模型HIPERLAN/2和IEEE802.11a系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的場 ABCDE~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

傳輸ModMoRat1BPS 1/62BPS 3/93QPS 1/124QPS 3/185(H2)16QA 9/1275(11a)16QA 1/24616QA 3/36764QA 3/54864QA 2/48~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,Xidian信信

16QAM 9BPSK2C K2w.ropt(19BPSK2C

16QAM QPSKQPSKQPSKQPSK3

16QAM 64QAM 4 4PER=PacketError~~~~~~~~roadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianUniversity

64QAM64QAM5，6，7對(duì)C/N的要求都在 2。~~~~

16QAM

信2C信2C3Xidian3

K2w.ropt(1)9BPSK9BPSKQPSKQPSK

16QAM 16QAM 64QAM

EEDCBAPER=PacketError

64QAM ~~~~~~~roadbandWirelessCommunicationsLaboratory,~~~~~~~roadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianUniversity 信信

16QAM 9BPSK2C K2w.ropt(19BPSK2C

16QAM QPSKQPSKQPSKQPSK3

16QAM 64QAM 4 4

64QAM64QAM802.11a的結(jié)果包括了模~~~~~~~~~~~~IEEE802.11ABroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianUniversity C動(dòng)通 CXidian

自適應(yīng)鏈路的吞~~~~~~~~~C動(dòng)通 CXidian

吞吐量 ~~~~~~~~~~~~ C動(dòng)通 CXidian 作試述多載波調(diào)制與OFDM調(diào)制的區(qū)別和聯(lián)OFDM信號(hào)有那些主要參數(shù)？假定系統(tǒng)帶寬450kHz，最大多徑時(shí)延為32s，傳輸速率280-840kbit/s間可變（不要求連續(xù)可變），試給 ~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian 第四節(jié)自適應(yīng)多用戶~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

多用戶 UserUserUserN

OFDM- OFDM- ~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

比特EBA—(Equalbitallocation)在給定的子載波上分OBA—（Theoptimalsingle-userbit）最優(yōu)單用戶比特MAO—（MultiuseradaptiveOFDMscheme）多~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

為什么擴(kuò)展考慮將單用戶自適應(yīng)調(diào)制的OFDM擴(kuò)展到戶頻率選擇 環(huán)境中些在分配的時(shí)隙（TDMA）或者頻帶（TDMA）未然而，對(duì)一個(gè)用戶處于深度的子載波對(duì)其他用戶不一定處于深度。實(shí)際上，一個(gè)子載波對(duì)所有用戶都處于深度的概率很小。這就促使~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian 目標(biāo) ~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian用戶2，速用戶2，速率用戶1，速率

用戶K，速率用戶k，速率~~~~ ~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianUniversity C動(dòng)通 CXidian

假設(shè) 于每個(gè)n，如果ck,n0,則對(duì)所有的kk有ck,n＝0。我們還假定自適應(yīng)調(diào)制器允許cn,k在序列0在頻率選擇性信道中，不同的子載波有不同的信道增益。我們用n,k表示第k個(gè)用戶第n子載波和用戶，它都等于單位值（N=10~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

假設(shè)c個(gè)比特信息所需要的功率。注意到函數(shù)fk(c)依賴 個(gè)子載波 必須等于fk(ck,nk

2k

~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

優(yōu)化的 P*P

n1k

2k

fk(ck,n

~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

優(yōu)化的約束該最小化過程受到下面C1：對(duì)所有的用戶k k

Ncn,kN

C2：對(duì)所有的n限制（4）保證了每個(gè)子載波只能由一個(gè)用戶使~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian 單用戶信道比特) k2k1) k2k1f1knKNDk T* N

f(c

該最小化滿足如下約束條NRcnN

~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian 單用戶信道比特因此采用貪婪算法（greedyalgorithm）是最佳的。。比特分配過程在所有R個(gè)比特被分配~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian 單用戶信道比特初始化：對(duì)所有的n＝1,2,…N，ncn n

f(0)]/重復(fù)計(jì)算下面的公式R?argminP c P[f(c1)f(c)]/n{c}

結(jié)束是最后的比特分配結(jié)果

~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian 單個(gè)用戶信道比 的f(c)，不同的比特分配和可能較低的發(fā)功率T~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian 多用戶子載波和我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在單用戶情況，貪算法通過能給要求總的 最小的最比特配。然而，~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,Xidiann1k kn1k k21fKNCXidianD P*D P*k) kT我們首先將ck,n的要求放寬，允許ck,n[0,M]的范圍內(nèi)的實(shí)數(shù)個(gè)變量k,n(k=1,2,……K)，其取值范圍為[0,1]，代價(jià)函數(shù)k,nfk~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

新的優(yōu)化新的優(yōu)化問題變 T ck,n[0,M]n1kk

k2k

fk(ck,n 且滿NRkk,nckNK1k,nk1K

對(duì)所有的k{1,…,K}（8）~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

新的優(yōu)化P

k [0,M

fk(ck,n)

kk,n

n1k1kP*Tckn1k 2kf k)P*Tckn1k 2kf k)所得到的P*T的下界~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian取

新的優(yōu)化rk,nrk,nck,nn,k[0M], T NKk,nf kk]n1k2kkk,n k2kn1k)k,nfKNck,n[0,MkTP 此處應(yīng)有 且K

對(duì)所有的k{1,…,K}1kk

對(duì)所有的n{1,…,N}~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

L k

f(k,n)

R) 2

n1

k 其中，k，k分別是約束條件（12）（13） 日乘數(shù)~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

最優(yōu)解的必要L分別對(duì)rk,n和k,n進(jìn)行微分，可以得到最解和解和 。如果

≠0，我們可到0

k f' k,n

0 如果

(0,M* (rk,n,k,n)(r* ,*

k* k

k

kk

k k

k

k,n

如果 M* k

k~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 Ck'kk'k

最優(yōu)解的必要

(rk,n,k,n)(r* ,

k*

k*

* k k

k k

k

k,n

k,n k,n0, kk0, k

~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

最優(yōu)解的必要另一方面，如果

=0，那么

且可以得r

L

k,n

k,n

k k對(duì)所有的k,n(0,1]和rk,n(0,Mk,n]成立~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

最優(yōu)解的必要這些必需條件可以解釋如果最小值出現(xiàn)在限定的區(qū)域[k,n為(0,1)，為(0,Mk,n)]，那么最小點(diǎn)的導(dǎo)數(shù)必定為0因此除了邊界(rk,n，k,n)=(0,0)，（17）式均成立。（Then,(17)followsfromconsideringtheboundarypointat(rk,nk,n)=(0,0).）~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

最佳的r(rk,n,k,n)(r*, 1f'k0,kk k2kk*k,n0,如果kk如果 (0, *kk如果k*k從（15）和（17），我們可以總 * f'1

k

k

k

f'1(0)

如果

'1(

) k

k

如果0

'1(

)M

f'1(M)

如果

k

)M

k

k~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

最佳的 kk k2 1'* *k如果*k如果00n*k,n*kk*kr rk,nf'k,nk,nk2k,nk kkr1 )(rk,n,k,n)(r*,*k

如果nHk,n(q,n如果nHk,n(q,n

其 1 ()

'

))

k

k

[fk(fk

k k

k如果能計(jì)算出k和k，也就得到了最優(yōu)~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian 最佳子載波的1kk

)*k’,n=1,*k,n=0,對(duì)所有的k≠ 其kargminHk,n(q,k k因此，對(duì)于一組固定 日乘數(shù)k，k=1,..,K，我可以利用他們并根據(jù)（22）來確定k’。所得到的 和 就形成了優(yōu)化問題的一個(gè)最優(yōu)解；然而，單個(gè)的數(shù)據(jù)速束（12）可能不能滿足。（注意：避免了如何確定k的

~~~~~~~~~~NRkN

6mC動(dòng)通 CXidian

如何確定為了求解，直到對(duì)用戶）N在調(diào)整k的過程中，對(duì)N有相同數(shù)值的情況不可忽略。在這種情況下， 須在（）~~~~~~~~~~~~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianUniversity C動(dòng)通 CXidian

最佳比特現(xiàn)在，我們已經(jīng)有了求解 和 最佳值的算法 r* /* 如果 k k

k

k

其將這個(gè)解代入（7）式中給出 總和的最小值低界（alowerbound）然而，我們不能在（2）（P*T 間共享的解）。并且，簡單地將c*k,n和*k,n量化將不能 k,nf

P*min

f （2）P

k ck,n[0,M

2n1k k

k,n

n1k

kN~~~~~~~~~~~~Rkcn,k

~BroadbandWirelessCommunicationsLaboratory,XidianC動(dòng)通 CXidian

多用戶自適應(yīng)特別之處是 （7）中優(yōu)化問題的*進(jìn)行修正。方法是對(duì)于每一個(gè)n， ，則令 =1,且對(duì)于