CR+OFDM系统比特分配算法研究.pdfVIP

CR OFDM系统比特分配算法的研究 朱春年 南京邮电大学通信与信息工程学院，南京2lO003 摘要：论文主要研究基于OFI M的认知无线电系统的贪婪整数比特加载算法。在MII比特 加载和MPI比特加载算法的基础上得到一个优化的相对代价RC比特加载方案，仿真结果表明， RC比特加载的可达速率MII和MPI高． 关键词：认知无线电；OFDM；贪婪比特分配；Rc比特加载 Resourcesa¨OcatiOn fbr r．thm CROFDM aIgO system ZHUChun-niaIl ofTelecommunicationSh怕nIlation C01lege E画nee渤g，N删mgUIliVers时 ofPostSand 210003 Telecommunicatiolls，N删ingC11ina bits CR are Abstract：Greedy10adh譬Inethods试OFDM-b弱edsyStems bitS relative bitSa110cation is b笛edonmeMIIandtheMPI cost RC algorimmpresented reSultS call a ratethaIlmeMII allocation show吐lat吐leRC algori吐1111．Sirnulation algori吐lIIlgetlli曲er a11dnleMPI algorithm algorit№． bitS bitsallocation Radio；OFDM；greedyallocadon；RC Keywords：co印itive 1 引言 随着无线通信的不断发展，频谱资源缺乏已经成为一个很严重的问题。然而，美国联邦通 信委员会 FCC 的一份报告…指出，大部分授权频谱的利用率很低。因此，FCC和其他一些 频谱管理机构已近考虑在授权用户 主用户 可接受的干扰条件下，允许其他用户使用授权频 谱。认知无线引引是灵活、有效、可靠使用频谱资源的关键技术。o兀IM技术是认知无线电系 统【31的最佳候选传输技术，通过OFDM技术，次级用户可灵活的填补主用户留下来的频谱空 CR系统已经成为无线通信系统研究 穴。因此，CR和0FDM两种技术相结合的多用户OFDM 的重要组成部分。 文献[4】提出了两个在功率和干扰门限这两种限制条件下的自适应比特分配算法：一个是增 加最小功率MPI，一个是增加最小干扰MII。这两种算法明显优于静态平均分配功率算法，但 算法比较复杂。本文在此基础上提出了一种相对代价RC算法，算法复杂度有所减低，而且 RC比特加载的可达速率MII和MPI高。 ·745· 2 系统模型 本文多用户比特分配研究基于的频带分布模型如图1所示，与单认知用户场景的不同之处 在于空闲频带的子载波需要分配给有多个认知用户使用，这里假设有M个认知用户，授权用 户的干扰限制仍为L。 l 2 K 假设子载波信道平坦衰落，基站发射机可以获得信道状态信息csI，令己女表示认知用户 m在子载波k上的发射功率，则子载波k上每符号 每Hz 传输的最大比特数为： 耻蚍： 1+抵】 ㈩ 式中，Ⅳ0表示单边带加性高斯白噪声功率谱密度，11为调制编码参数，用于表示实际系统容 量与理想容量的差距。 令口。^∈ 0，1 表示子载波分配指示，其值为1时表示子载波k分配给认知用户m，本文假 设每个子载波在某个时刻只能分配给一个用户使用。那么，每符号周期分配给用户m的比特 数为B。 ∑：。以础6础，每符号周期分配给所有认知用户的总比特数为且 ∑：。B。，认知 用户m的总比特率为R。 形吃，所有认知用户的总比特率为R， ∑：。如。 3 RC比特加载算法 对于速率最大化的优化目标，考虑在授权用户的干扰限制和认知用户的总功率限制下最大 化认知用户总传输比特率，该优化问题可以描述如下： E ma ∑∑口。。既。 2 用 l七 l 约束条件：a础∈ o，1 ，V研，后 3 M ∑口。t≤l，V尼 4 肘 l 己t≥0，Vm，七 5 口 一 6 m‰ 匕幻 吖∑删 r∑问 4 76 ∑∑口础‰圾≤厶 7 用 l七 l 其中，圪缸，是认知用户的总功率限制，L是授权用户能够承受的最大干扰功率。不等式 4 保证每个子载波只分配给一个认知用户使用，不等式 6 和 7 分别表示认知用户的总功率 限制和授权用户的干扰限制。 由于式 2 描述的优化问题解决方案计算复杂，这里考虑通过贪婪方法实现子载波和比 特、功率分配。 对于用户m在子载波k上多发射l比特的功率增量为： 叱。：粹2‰ 8 l‰tl 则相应对授权用户产生的干扰功率增量为： 虬t 叱I峨 9 定义需要功率增量最小的子载波序号为七p，产生