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一种基于多天线OFDMA的自适应调制方法

更新时间：2019-10-14 07:00:50 大小：270K 上传用户：杨义查看TA发布的资源 标签：天线ofdma自适应调制 下载积分：0分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

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一种基于多天线 OFDMA 的自适应调制方法  
张晓，李平安  
武汉理工大学信息工程学院，武汉（430070）  
E-mail：
摘
要：本文研究了基于智能天线技术的 OFDMA 系统。提出了一种基于多天线 OFDMA  
系统中的简单自适应调制方法, 在保证一定 BER 的基础上提高了系统的频谱利用率。在低  
计算复杂度的基础上，提高了系统性能。同时，系统可以在不进行波束赋形和频域信道估计  
的情况下，通过前导序列得到信道状态信息，实现资源优化。在接收端，使用波束赋形技术  
以提高系统的性能。此外，本文基于 802.16e WMAN 标准，以及 SUI-3 信道模型，对系统  
的链路性能进行了仿真研究。  
关键词：OFDMA，自适应调制，多天线技术  
1. 引言  
OFDMA 通信系统的核心技术之一是无线资源分配问题（RRA）[1]。根据不同系统中具  
体要求的不同，目前 OFDMA 中的资源分配主要包括以下两类方法：一类是在给定的用户  
的数据速率或误码率条件下，使整个系统的总发射功率最小化[2]；另一类是在总功率限定的  
条件下，使系统的无差错容量最大化[3]。然而，两类方法都有其不足之处。前一种优化技术  
的效率不高，后一种则可能导致了一些信道环境相对较差的用户的数据传输速率很低，达不  
到相应的质量要求。  
近年来，OFDMA 技术与天线阵列处理相结合越来越受到人们的关注。大多数相关文献  
中提及的方法，是通过波束赋形技术和信道估计得到信道状态信息（CSI），然后根据 CSI  
进行资源分配[4]。这就要求在分配资源前要得到每个用户在不同子载波上的权值，增加了计  
算的复杂度，特别是对于子载波数较多的系统，实时性较差[5]。  
本文将 OFDMA 技术与天线阵列处理技术结合，在波束赋形的基础上通过信道估计得  
到信道状态信息（CSI）。以此 CSI 为基础，进行动态资源分配[6]。与传统的方法不同，文中  
提出的方法不需要进行阵列处理和信道估计即可得到所需的 CSI，大大降低了计算与结构的  
复杂度，其主要分为三步，第一步进行子载波分配，第二步进行功率分配，第三步自适应调  
制。其中，自适应调制不同与其他比特分配算法，它利用了一定的 SNR 做门限，使分配过  
程大大简化，且通过自适应调制使系统的容量有所增加。  
2. 自适应子载波、功率、比特分配的 OFDMA 系统模型  
如图 1 为多天线 OFDMA 系统模型。假设用户数为 U，子载波数为 K，我们要将 U 个  
用户按一定算法分配到 K 个子载波上。其中我们规定一个子载波在同一时间内只能供一个  
用户使用，多个用户不能同时使用一个子载波。  
如图 1，U 个用户的串行数据首先进入子载波和功率分配模块，改模块根据 CSI 将不同  
的用户分配到合适的子载波上，并且给 K 个子载波分配了不同的功率（用 pk 表示）。然后数  
据进入自适应调制功能块，此处系统仍然是根据 CSI 给 K 个子载波分配不同的调制方式，  
信道状况好的采用高阶的调制方式，信道条件差时，采用低阶的调制方式。经过自适应调制  
的数据再经快速傅立叶变换（IFFT）、并串转换（P/S），插入循环前缀（CP）后通过慢时变  
频率选择性衰落信道。（假设为慢时变信道是为了保证基站能够较准确获得信道状态信息。）  
接收机端，我们采用 M 个接收天线。在第 m 个天线上，接收信号可以表示为：  
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