信道粒度可变的分块自适应OFDM传输系统.pdfVIP

第9 卷 第5 期 电路与系统学报 Vol.9 No.5 2004 年 10 月 JOURNAL OF CIRCUITS AND SYSTEMS October ， 2004 文章编号：1007-0249 (2004) 05-0053-05 信道粒度可变的分块自适应OFDM 传输系统∗ 余官定， 张朝阳， 仇佩亮 （浙江大学信电系 信息与通信工程研究所，浙江 杭州 310027 ） 摘要：满足不同服务质量（QoS ）业务是Beyond 3G 系统必须考虑的一个问题。本文提出一种可变信道粒度的分 块自适应OFDM 系统。系统能够根据不同用户多样化的速率需求，自适应地改变分块的大小，并且在每个分块上进行 自适应调制，在满足用户速率要求的基础上降低了对子载波分配信息（SAI ）和自适应调制信息（AMI ）的需求。仿 真结果表明，本文提出的系统在系统容量和频谱效率上比固定分块自适应OFDM 系统有更好的性能。 关键词：自适应调制；OFDM ；信道粒度；Beyond 3G ；QoS 中图分类号：TN925.5 文献标识码：A 1 导言 正交频分复用（OFDM ）是近年来研究的非常热门的无线传输技术， 它具有较高的频谱利用率、对无线信道频率选择性衰落的天然免疫能力以 及容易实现等优点，已经成为 B3G （Beyond 3G ）移动通信系统的首选方 案。作为一种多载波传输模式，OFDM 系统有较为广阔的带宽资源，各子 图1 分块之后的信道增益 载波上所经历的无线信道有很大差别，所以OFDM 系统必须在每个子载波上根据信道响应的不同采用 不同的调制方式，以达到对信道资源的最大利用[1],[2],[3] 。在多用户系统中，由于各个用户在各子载波 上的信道响应不同，为了提高系统的容量，使得每个子载波上传输的比特数更多，必须在多用户之间 做子载波分配[4],[5],[6] 。 Wong[4]等人、Pietrzyk[5]等人以及 Teng[6]等人提出了自适应 OFDM 系统中的子载波分配算法，这 些算法的复杂度都跟信道响应矩阵的大小有关系，当系统中子载波的数目比较多的时候，信道响应矩 阵非常庞大，一方面造成算法所需的运算时间长，不利于实时性应用；另一方面子载波分配表很复杂， 基站通过控制信道通知移动终端的子载波分配信息（Subcarrier Allocation Information ，SAI ）和自适应 调制信息（Adaptive Modulation Information ，AMI ）很大。Teng[7]等人提出分块自适应调制（Grouping Adaptive Modulation ，GAM ）OFDM 系统，在分块自适应调制中，所有的OFDM 子载波被分成若干子 载波块，每个子载波块含有相同数目的子载波，每个子载波块里采用哪种调制方式由该子载波块中信 道响应最差的那个子载波决定，如图 1 所示，图中将 1024 个子载波按每块64 个子载波分成 16 个子载 波块，曲线表示 1024 个子载波上的信道增益，折线表示分块之后每个子载波块的信道增益值取该块中 信道响应最差的子载波的信道增益。这种将子载波分块，然后再按子载波块来做信道分配的方法虽然 降低了部分子载波的频谱效率，但是能够减少分配算法的复杂度和SAI、AMI 的信息量。 在3G 及Beyond 3G 无线通信系统中，用户的业务需求多种多样，既有速率较低的话音业务，也 有速率比较高的数据和多媒体业务，速率要求可能会从几十Kbps 到几Mbps 不等，子载波块所含的子 载波数目越大，对满足不同速率业务越不利，造成系统所能容纳的用户数目降低。比如假设子载波块 含有64 个子载波，对于一个只需要几个子载波的低速率要求的用户来说给他分配一个子载波块相当于 浪费了很多个可以分配给其他用户的子载波。所以，在分块自适应OFDM 系统中，为了满足高速率的 业务要求，降低SAI 和AMI ，需要每个子载波块中含有的子载波数目越多越好；为了容纳更多的低速 率业务要求的用户，需要系统中子载波块的个数越多越好。 * 收稿日期：2003-11-17 修订日期：2004-08-01 基金项目：国家“863 ”计划基金资助项目（2002