ThresholdSettingofChannelLimitedFeedbackinOFDMSystem.docVIP

OFDM系统中信道有限反馈的门限设置研究 唐志华 朱有团 卫国 朱近康 （中国科学技术大学 电子工程与信息科学系，合肥 230027） 摘要：基于多用户下行OFDM系统资源分配及有限反馈理论的研究，该文推导了基于门限设置的信道有限反馈的容量及容量损失的数学表达式，并提出了3种信道有限反馈的门限设置方案。这3种方案利用多用户分集，从反馈中断概率、 Tang Zhihua, Zhu Youtuan, Wei Guo, Zhu Jinkang （Department of Electronic Engineering, Univ. of Sci. Tech. of China, Hefei 230027, China） Abstract: In this paper, mathematical expression of channel capacity as well as channel capacity loss due to feedback threshold setting are proposed, which is based on research on resource management in downlink multiuser OFDM systems and limited feedback theory. Three threshold setting schemes are proposed, which are from the aspects of feedback outage probability, capacity loss and feedback utility. Numerical results demonstrate that through setting threshold properly, the feedback can be decreased greatly at the cost of little capacity loss, leading to effective application of resource allocation algorithms in downlink multiuser OFDM systems. Key words: Multiuser diversity, Downlink OFDM system, Limited feedback, Feedback outage probability, Feedback utility 1引 言 OFDM作为一种已在无线LAN中(如802.11a/g,ETSI HIPERLAN/2)使用的很有前景的多址接入方案，能够提供高速率数据传送。自适应的资源分配方案被认为是有效利用有限的功率和频谱资源的关键技术。所以，OFDM系统中的资源分配问题，特别是在下行多用户系统中，包括子载波分配，功率分配，比特分配等，也越来越多地引起人们的研究兴趣，文献[1-6]是研究这些问题的典型文献。这些文献挖掘了多用户OFDM系统的多用户分集，频率分集等，极大提高了频谱效率和功率效率。但是，基站进行资源分配时,无一例外，都需要知道每个用户在每个子载波上的信道信息。对于FDD系统，下行链路信道信息必须通过专门的反馈信道，由用户估计然后反馈给基站。那么，对于用户数,子载波数的OFDM系统，需要反馈个实数，当,比较大的时候，反馈量就很大。在多用户OFDM系统中，一般不允许多个用户共享子载波。所以，在多用户OFDM下行资源分配中，真正用到的只是某个子载波上信道条件比较好一个用户的信道信息，其他反馈信息只是为了进行比较，方便调度。理想的情况是每个子载波只有最好或较好的一个用户反馈信道，但实际中是很难实现的，因为用户端彼此并不知道其他用户的信息。 为了减少反馈量，考虑有限反馈，相对于全反馈，有限反馈反馈的是部分信道信息。在本文所考虑的系统中，有两种有限反馈方法可供选择：一种是固定反馈信道好的用户信道信息的个数[7]；另一种是基于门限设置的方法，只有大于门限的用户才需要反馈信道信息。在基于门限设置的方法中，文献[8,9]都是研究1 bit反馈的门限值设置问题，这种只反馈0，1来指示信道大于或小于门限值的方法，提供的信息量非常有限，给实际中自适应资源分配算法的实现带来了较大的限制。因此，为了有效使用下行多用户OFDM资源分配算法，在本文中，大于门限的用户反馈的是整个信道信息，而不仅仅是指示信道大于门限与否的1 bit信息，因而文献[8,9]中门限设置的方法已经不能直接使用。 目前，对反馈整个信道信息的有限反馈门限设置的研究还很少，本文对该问题进行了研究。因为信道是时变的，每次的反馈量并不固定，所以门限