多载波系统的功率控制方法

下 ,对于同一种调制编码方式 ,其取值相同 。也就是说 ,由调 β值的确定是一个训练的过程 , 制编码方式决定了 β的取值 。 可以采用最大最小适配准则 [ 4 ] : 假定有 L 种信道 , 而且每种 信道每个子载波的 S IN R 值不同 ; 对于每种信道和 N 种不同 的噪声功率 , 能够得到平均的 BL ER 值 。 这样就能够确定对每 种信道条件下满足近似目标 BL ER 所要求的 S IN R 值 。 β = a rgm in ‖S I N RAW GN - Γeff (β) ‖
1 1 1 2
摘要 : 功率控制是无线通信系统的关键技术之一 ,为了克服多载波通信系统中功率调整量的振荡起伏 ,以及频繁功率校正带 来的信令开销增大的问题 ,提出了基于指数有效信干噪比映射的功率校正算法和步骤 。方法较传统的功率控制在功率控制 效率上有更优的性能 。采用基于指数有效信干噪比映射的功率校正算法 ,将多个子载波测量得到的信干噪比映射为 AW GN 信道下的一个有效值 ,与对应的目标参考功率值比较 , 从而确定功率校正值 , 通过信令反馈给移动终端 。仿真实验结果表 明 ,基于指数有效信干噪比映射的功率校正算法与传统算法相比 ,能够较短的时间内把功率校正到参考目标值 , 并减少了信 干燥比的振荡起伏 ,提高了功率控制的效率 ,从而增强了系统性能 。 关键词 : 多载波系统 ; 正交频分复用 ; 有效信干噪比 ; 指数有效信噪比映射 ; 功率控制 中图分类号 : TN911. 7 文献标识码 : A
EES M 方法的功率控制方法具有更优的性能 。
显然 , 其反函数为 :I源自-1( x ) = - βln ( x )
N
( 4)
) 代替 Φ - 1 (・ ) , 得到 : 将 ( 4 ) 式代入 ( 1 ) 式 , I- 1 (・ S IN R eff = - βln [
1
N
n =1
∑exp ( [5 ]
S IN R n
β
) ]
( 5)
EESM 中 β值称作尺度因子
, 无论在任 何信 道条件
2 EESM 方法原理
指数有效 SI NR 映射原本是为链路级仿真和系统级仿真 的接口而提出的 [ 2 ] 。它的基本思想是使用一个压缩函数把 一组不同的 SI NR 序列映射为一个单一的有效 SI NReff值 ,然 后通过查 BER / FER 的对应表 , 得到有效 SI NR 对应的误码 率 ,进而得到 BLER 或者 PER (误包率 ) 的估值 [ 3, 4 ] 。如图 1 所示 。
β
(6)
其中 , S I N RAW GN = [ S I N RAW GN , 1 , …, S I N RAW GN , n ] 是根据 目标 BL ER 得出的 AW GN 信道下 S IN R 的期望值 ;Γeff (β) = [
SI N R eff1 (β) , …, S I N R effn (β) ] 是有效 S IN R ; n表示不同的信
[1 ]
图 2 AW GN 信道下性能曲线
) , 要满足 图 1 中的压缩函数 , 也叫信息侧度函数 Φ (・
如下等式 :
S IN R eff = Φ
-1
{
1
N
( EES M , Expo2
n =1
Φ ( S IN R ∑ α ) β
N
n
) }
( 2)
而 EES M 使用的压缩函数为指数压缩函数 :
A Power Correction M ethod Ba sed on EESM in M ulti - Carr ier System
WAN G Jun - hu ,WAN G Yong - sheng , J I AN G J ing , GUO X iao - jing
2. Aerospace Power Techniques Institute, Xi’ an Shanxi 710025, China) ABSTRACT: Power control is one of the key techniques in w ireless telecommunication system. In order to overcome the fluctuation of the power correction and reduce the overhead caused by frequent correction messages, a power cor2 rection method based on EES M ( Exponent Effective SI NR M app ing) is p roposed for multi - carrier telecommunication system. and its p rocedures are exp lained. The p roposed method outperfor m s the traditional power correction in accu2 racy and efficiency . By mapp ing the multip le SI N R s of multi - carrier signal into an effective SI NR in AW GN , it de2 ter m ines the correction amount of power level through comparing it to the reference target SI NR. The correction value is fedback to the motile term inals through messages . The sim ulation p roved that the power correction method based on EES M can adjust the transm ission power to an ideal value in a shorter tim e, and reduce the overall correction tim es, and m itigate the fluctuation of power level, thus imp roving the efficiency of power control and performance of the sys2 tem. KEYW O RD S:M ulti - carrier system; OFDM; Effective SI NR; EES M; Power control
SNR ) , 如图 2 所示 。
图 2 中 , 每种调制编码方式 MCS 都对应有一条性能曲 线。
率 BLER 之 间有 一条 固 定 对 应 曲 线 关 系 。发 射 功 率 增 加
1dB ,反映到平均 SI NR 也增加 1dB ,即发射功率与 SI NR 成线
性关系 。然而 ,对于多载波系统 ,如 OFDM 系统 ,多个子载波 具有一组 SI NR 值 ,在频率选择性衰落信道或其它快速移动 信道条件下 ,这一组 SI NR 值的算术平均值并不能代表信道 的真实情况 ,而且 SI NR 的算术平均值与 BLER 已经不能形 成简单的对应关系 。相应地 , 基于算术平均 SI NR 值测量的 功率调整 ,在多载波系统中 ,必然失去其准确性 ,其调整的误 差和波动性都比较大 ,往往不能满足系统性能的要求 。 本文在借鉴指数有效 SI NR 映射的方法
第 26 卷 第 5期
文章编号 : 1006 - 9348 ( 2009) 05 - 0341 - 04
计 算 机 仿 真
2009 年 5 月
多载波系统的功率控制方法
王军虎 ,王永生 ,姜 静 ,郭晓静 ,
( 1. 西北工业大学电子信息学院 ,陕西 西安 710072; 2. 航天动力技术研究院 47 所 ,陕西 西安 710025)
AW GN )信道条件下 , 对于同一种调制编码方式 (Modulation Coding Scheme,MCS) ,信道的信号干扰噪声比 SI NR , 与误块
就是说 , 所有信道条件的一组 S I N R 经过映射 ,都可以找到一 条 AW GN 信道条件下的性能曲线 。 因此 , 对于不同的调制编 码方式 ,都有其对应得 AW GN 信道下的性能曲线 (BL ER ～
功率校正有两个重要因素 : ① 功率控制量 , 即发射功率 改变的数量值 。功率控制量要与信道质量匹配 , 使得信息在 该信道下得到满足性能要求的传输 。当信道质量差的时候 ,
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增加功率的调整量 , 以保证系统的传输误码率 ; 当信道质量 好的时候 ,降低功率的调整量 ,以降低对其它信道的干扰 ,并 节省能耗 。 ② 功率控制频度 。功率控制频度越快 ,则越能快 速补偿信道的衰落 。但是功率校正过快 , 会造成发射功率的 快速起伏波动 ,影响稳定性 , 而且频繁的控制信令增加系统 的开销 。 传统的功率校正方法是基于算术平均 SI NR 值测量的功 率校正 。在加性高斯白噪声 (Additive W hite Gaussian Noise,
SI NR ) ,从而降低系统的误块率 (B lock Error Rate, BLER ) ,提
减小对其它信道的干扰 ,并节省能耗 。 功率控制一般分为闭环和开环功率控制模式 。以上行 功率为例 ,闭环是指基站对于移动台的发射功率直接进行反 馈校正 ,移动台根据来自基站的信令指示调整自己的上行功 率 ; 开环功控是指移动台通过对信道损耗的估计 , 并结合信 道的干扰水平 ,以及采用的调制编码方式 , 自行进行发射功 率的调整 。然而 ,纯粹的开环功控是不充分的 [ 1 ] , 即使是开 环功率控制 ,为保证移动台发射功率的有效性 , 移动台仍然 需要来自基站的周期或不定期的功率校正 。功率校正的实 现是基站通过信令消息发送给移动终端 。