OFDM系统资源分配

1、1会计学OFDM系统资源分配系统资源分配OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)什么是”O”（正交）？即正交频分复用，是一种多载波调制技术。将可用的信道带宽划分为若干个较窄的子带。每个子带上传输不同的信号。”正交”: 不同子带上的子载波相互正交。就如同 载波sin(k*t) 和 载波cos(k*t) 是互相正交的。“正交”有啥好处？图1：常规常规FDM。两路信号频谱之间有间隔，互相不干扰。为了更好的利用系统带宽，子载波的间距可以尽量靠近些。图2：靠得很近的靠得很近的FDM。解调第一路信号时，已经很难完全去除第二路信号的影响了（电路的实现

2、毕竟不能像剪刀裁纸一样利落）。“正交”有啥好处？还能再近些吗？这就是OFDM，近到完全等同于奈奎斯特带宽，使频带的利用率达到了理论上的最大值。图13：继续靠近，间隔频率互相正交，因此频谱虽然有重叠，但是仍然是没有互相干扰的。“正交”有啥好处？“正交”赋予了OFDM不同于其他频分复用的重要特性：它允许各子载波的信号频谱在频域产生重叠，极大地提升了系统的频谱利用率。频域抽样点处不产生子载波干扰，保持良好的正交特性。数字通信给单一的用户分配适合频段的子载波。单用户资源分配多用户资源分配多小区资源分配1234PART 2 资源分配综合考虑，给多个用户分配各自适合频段的子载波。不同小区的用户可以使用相同

3、的子载波，但是会对其他小区的用户产生干扰，所以多小区资源分配不仅完成小区内的多用户分配，还要在小区之间进行资源的动态协调。资源分配的覆盖范围数字通信注水功率分配单用户传输系统，即假设一个频段内的所有子载波都仅对该用户服务。而各个子载波对该用户的衰落程度有优有劣。因此需要寻求适合的子载波分配方法。注水功率分配在限定功率的情况下，衰落越小的子载波上理应分配更多的功率。因此，给定信道传递函数（SNR可求）时，最优的功率分配方式类似于将水（发送功率）倒入SNR的倒数所表示的碗里，如图a)。在OFDM系统里，有限个离散信道子载波也可使用注水分配，如图b)。OFDM用作单用户数据服务如右图表示，即便采用了

4、单用户最优的功率分配方式功率注水，仍然有很多子载波处于该用户的深度衰落中不能使用，造成大量资源浪费。如何有效利用？OFDMA“A”=access.增长，演进。相比于OFDM，OFDMA则让系统的子载波为多个用户提供服务。一个用户处于深度衰落的子载波对于另外一个用户来说，可能信道条件很好。OFDMA技术就是通过多用户自适应子载波选择多用户自适应子载波选择和功率分配和功率分配，能够给每个用户提供其认为信道条件很好的子载波。OFDMA的优点的优点多载波频谱重叠，多载波频谱重叠，具有更高的频谱具有更高的频谱效率；效率；引入循环冗余前缀，引入循环冗余前缀，具备更强的抗符号间串扰；具备更强的抗符号间串扰；

5、不允许多个用户不允许多个用户共用一个子载波，共用一个子载波，用户之间的数据用户之间的数据因此具有正交性，因此具有正交性，不存在用户间干不存在用户间干扰；扰；允许用户选用适允许用户选用适合自身的子载波、合自身的子载波、功率，拥有灵活功率，拥有灵活的资源分配方式。的资源分配方式。功率自适应资源分配速率自适应资源分配优化目标是否考虑用户公平性业务传送方向1234PART 4 OFDMA系统考虑比例公平资源分配不考虑比例公平资源分配上行资源分配下行资源分配分类标准下行资源分配 现有算法资源分配步骤1：首先假设各子载波 功率相等，考虑比例约束进行子载波分配2：基于子载波分配方案，实施功率分配，用以提高系

6、统的和速率容量（不考虑下行资源分配信息的传送带宽） 下行资源分配的资源模型 迭代功率分配算法 上行资源分配的资源模型 上行资源分配算法功率迭代算法为次优算法，为最优的三分之一，下行功率迭代转移算法逐步收敛，可以通过迭代算法控制收敛误差，实现在公平性性能和算法复杂度之间的良好折中上行资源分配损失了用户之间的公平性，但由于用户能力存在差异，故绝对的公平性很难保证下行分配算法更适合未来网络频率选择性信道的资源分配，能够以很低的计算复杂度获得多用户分集增益下行适用于用户间路径损耗相差不大的场景上行资源分配没有基站总功率限制，单用户的最大发射总功率为约束，故无法通过用户间功率调整改善公平性“正交”有啥好处？还能再近些吗？这就是OFDM，近到完全等同于奈奎斯特带宽，使频带的利用率达到了理论上的最大值。图13：继续靠近，间隔频率互相正交，因此频谱虽然有重叠，但是仍然是没有互相干扰的。注水功率分配单用户传输系统，即假设一个频段内的所有子载波都仅对该用户服务。而各个子载波对该用户的衰落程度有优有劣。因此需要寻求适合的子载波分配方法。注水功率分配在限定功率的情况下，衰落越小的子载波