OFDM在不同業(yè)務傳送方向中的資源分配報告人董青PRESENTEDBY 董青&劉偉數(shù)字通信第一頁，共26頁。第一頁，共26頁。數(shù)字通信目錄CONTENTS1.闡述了OFDM與生俱來的優(yōu)越性，并提出隨之產(chǎn)生的資源分配問題；2.分析了最簡單的注水功率分配方法的原理和它的缺陷，并由此引出了更加優(yōu)良的OFDMA；3.分析了在業(yè)務傳輸過程中，上行和下行資源分配的原理。OFDM簡介PART

ONE資源分配PART

TWO注水功率分配PART

THREE上行與下行PART

FIVE結(jié)論PART

SIXOFDMAPART

FOUR第二頁，共26頁。第二頁，共26頁。數(shù)字通信什么是OFDMPART

ONE第三頁，共26頁。第三頁，共26頁。PART

1什么是OFDMOFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)什么是”O(jiān)”（正交）？即正交頻分復用，是一種多載波調(diào)制技術。將可用的信道帶寬劃分為若干個較窄的子帶。每個子帶上傳輸不同的信號?！闭弧?不同子帶上的子載波相互正交。就如同載波sin(k*t)和載波cos(k*t)是互相正交的。第四頁，共26頁。第四頁，共26頁。PART

1什么是OFDM“正交”有啥好處？圖1：常規(guī)FDM。兩路信號頻譜之間有間隔，互相不干擾。為了更好的利用系統(tǒng)帶寬，子載波的間距可以盡量靠近些。圖2：靠得很近的FDM。解調(diào)第一路信號時，已經(jīng)很難完全去除第二路信號的影響了（電路的實現(xiàn)畢竟不能像剪刀裁紙一樣利落）。第五頁，共26頁。第五頁，共26頁。PART

1什么是OFDM“正交”有啥好處？還能再近些嗎？這就是OFDM，近到完全等同于奈奎斯特帶寬，使頻帶的利用率達到了理論上的最大值。圖13：繼續(xù)靠近，間隔頻率互相正交，因此頻譜雖然有重疊，但是仍然是沒有互相干擾的。第六頁，共26頁。第六頁，共26頁。PART

1什么是OFDM“正交”有啥好處？“正交”賦予了OFDM不同于其他頻分復用的重要特性：它允許各子載波的信號頻譜在頻域產(chǎn)生重疊，極大地提升了系統(tǒng)的頻譜利用率。頻域抽樣點處不產(chǎn)生子載波干擾，保持良好的正交特性。第七頁，共26頁。第七頁，共26頁。資源分配PART

TWO數(shù)字通信第八頁，共26頁。第八頁，共26頁。給單一的用戶分配適合頻段的子載波。單用戶資源分配多用戶資源分配多小區(qū)資源分配……1234PART

2資源分配綜合考慮，給多個用戶分配各自適合頻段的子載波。不同小區(qū)的用戶可以使用相同的子載波，但是會對其他小區(qū)的用戶產(chǎn)生干擾，所以多小區(qū)資源分配不僅完成小區(qū)內(nèi)的多用戶分配，還要在小區(qū)之間進行資源的動態(tài)協(xié)調(diào)。資源分配的覆蓋范圍第九頁，共26頁。第九頁，共26頁。單用戶最優(yōu)的功率分配PART

THREE數(shù)字通信第十頁，共26頁。第十頁，共26頁。PART

3單用戶最優(yōu)的功率分配注水功率分配單用戶傳輸系統(tǒng)，即假設一個頻段內(nèi)的所有子載波都僅對該用戶服務。而各個子載波對該用戶的衰落程度有優(yōu)有劣。因此需要尋求適合的子載波分配方法。第十一頁，共26頁。第十一頁，共26頁。PART

3單用戶最優(yōu)的功率分配注水功率分配在限定功率的情況下，衰落越小的子載波上理應分配更多的功率。因此，給定信道傳遞函數(shù)（SNR可求）時，最優(yōu)的功率分配方式類似于將水（發(fā)送功率）倒入SNR的倒數(shù)所表示的碗里，如圖a)。在OFDM系統(tǒng)里，有限個離散信道子載波也可使用注水分配，如圖b)。第十二頁，共26頁。第十二頁，共26頁。PART

3單用戶最優(yōu)的功率分配OFDM用作單用戶數(shù)據(jù)服務如右圖表示，即便采用了單用戶最優(yōu)的功率分配方式——功率注水，仍然有很多子載波處于該用戶的深度衰落中不能使用，造成大量資源浪費。如何有效利用？第十三頁，共26頁。第十三頁，共26頁。數(shù)字通信OFDMA系統(tǒng)PART

FOUR第十四頁，共26頁。第十四頁，共26頁。PART

4OFDMA系統(tǒng)OFDMA“A”=access.增長，演進。相比于OFDM，OFDMA則讓系統(tǒng)的子載波為多個用戶提供服務。一個用戶處于深度衰落的子載波對于另外一個用戶來說，可能信道條件很好。OFDMA技術就是通過多用戶自適應子載波選擇和功率分配，能夠給每個用戶提供其認為信道條件很好的子載波。第十五頁，共26頁。第十五頁，共26頁。PART

4OFDMA系統(tǒng)OFDMA的優(yōu)點多載波頻譜重疊，具有更高的頻譜效率；引入循環(huán)冗余前綴，具備更強的抗符號間串擾；不允許多個用戶共用一個子載波，用戶之間的數(shù)據(jù)因此具有正交性，不存在用戶間干擾；允許用戶選用適合自身的子載波、功率，擁有靈活的資源分配方式。第十六頁，共26頁。第十六頁，共26頁。功率自適應資源分配速率自適應資源分配優(yōu)化目標是否考慮用戶公平性業(yè)務傳送方向……1234PART

4OFDMA系統(tǒng)考慮比例公平資源分配不考慮比例公平資源分配上行資源分配下行資源分配分類標準第十七頁，共26頁。第十七頁，共26頁。數(shù)字通信不同業(yè)務傳送方向中的資源分配PART

FIVE第十八頁，共26頁。第十八頁，共26頁。PART

5不同業(yè)務傳送方向中的資源分配下行資源分配

現(xiàn)有算法資源分配步驟1：首先假設各子載波

功率相等，考慮比例約束進行子載波分配2：基于子載波分配方案，實施功率分配，用以提高系統(tǒng)的和速率容量（不考慮下行資源分配信息的傳送帶寬）第十九頁，共26頁。第十九頁，共26頁。PART

5不同業(yè)務傳送方向中的資源分配

下行資源分配的資源模型第二十頁，共26頁。第二十頁，共26頁。PART

5不同業(yè)務傳送方向中的資源分配

迭代功率分配算法第二十一頁，共26頁。第二十一頁，共26頁。PART

5不同業(yè)務傳送方向中的資源分配

上行資源分配的資源模型第二十二頁，共26頁。第二十二頁，共26頁。PART

5不同業(yè)務傳送方向中的資源分配

上行資源分配算法第二十三頁，共26頁。第二十三頁，共26頁。數(shù)字通信結(jié)論PART

SIX第二十四頁，共26頁。第二十四頁，共26頁。PART

6結(jié)論結(jié)論功率迭代算法為次優(yōu)算法，為最優(yōu)的三分之一，下行功率迭代轉(zhuǎn)移算法逐步收斂，可以通過迭代算法控制收斂誤差，實現(xiàn)在公平性性能和算法復雜度之間的良好折中上行資源分配損失了用戶之間的公平性，但由于用戶能力存在差異，故絕對的公平性很難保證下行分配算法更適合未來網(wǎng)絡頻率選擇性信道的資源分配，能夠以很低的計算復雜度獲得多用戶分集增益下行適用于用戶間路徑損耗相差不大的場景