多载波系统的功率控制方法
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多载波系统的功率控制方法
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( 1. School of Electronics and Infor mation Technology, Northwestern Polytechnical University, Xi’ an Shanxi 710072, China;
1 引言
在无线通信系统中 , 功率控制的目的是保证通信质量 , 减小干扰 ,降低功耗 。对于无线传输 , 为了获得好的通信质 量 ,在不产生严重干扰的前提下 , 通过提高发射功率可以提 高信 号 干 扰 噪 声 比 ( Signal Interference and Noise Ratio,
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
-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 。
道个数 。 依此方法 ,可以得到 β与调制编码方式的对应表 ,如表 1
( 1. School of Electronics and Infor mation Technology, Northwestern Polytechnical University, Xi’ an Shanxi 710072, China;
1 引言
在无线通信系统中 , 功率控制的目的是保证通信质量 , 减小干扰 ,降低功耗 。对于无线传输 , 为了获得好的通信质 量 ,在不产生严重干扰的前提下 , 通过提高发射功率可以提 高信 号 干 扰 噪 声 比 ( Signal Interference and Noise Ratio,
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
-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 。
道个数 。 依此方法 ,可以得到 β与调制编码方式的对应表 ,如表 1
线性代数方法在多天线系统中的功率控制方案设计
线性代数方法在多天线系统中的功率控制方案设计功率控制方案设计是在多天线系统中实现有效的信号覆盖和增强网络容量的重要环节。
线性代数方法在功率控制方案设计中具有重要的应用，能够有效地解决功率控制问题。
在多天线系统中，通过调整每个发射天线的功率，可以实现对覆盖范围和网络容量的控制。
然而，由于不同天线之间的干扰和信号衰减等因素，单纯地通过调整功率可能会导致信号质量下降和网络性能的损失。
因此，需要通过设计一个合理的功率控制方案来综合考虑各种因素。
1.建立功率控制模型：首先，可以使用线性代数方法建立多天线系统的功率控制模型。
该模型包括了各个天线之间的信道状态和干扰情况等信息。
可以使用矩阵表示系统中各个天线之间的关系，通过线性方程组的求解来得到最优的功率分配方案。
2.目标函数的优化：在设计功率控制方案时，需要确定一个目标函数，通过优化这个目标函数来得到最优的功率分配方案。
目标函数可以综合考虑网络容量、信号覆盖效果和系统性能等因素。
线性代数方法可以通过矩阵运算来求解目标函数的最优值，从而得到最优的功率控制方案。
3.线性方程组的求解：通过将功率控制问题转化为线性方程组的求解问题，可以利用线性代数的方法来求解最优的功率分配方案。
可以使用矩阵求逆、高斯消元法、LU分解等方法，通过矩阵运算来得到最优解。
线性代数方法能够高效地求解线性方程组，从而得到最优的功率控制方案。
4.系统评估和优化：通过线性代数方法得到的最优功率控制方案，还需要进行系统评估和优化。
可以通过仿真和实验等手段，对系统的性能进行评估，进一步优化功率控制方案。
可以考虑调整目标函数的权重、增加约束条件等方式，进一步优化功率控制方案。
综上所述，线性代数方法在多天线系统中的功率控制方案设计中有着重要的应用。
通过建立功率控制模型、优化目标函数、求解线性方程组等方法，可以得到最优的功率控制方案。
这将有助于提高多天线系统的网络性能和信号覆盖效果，实现有效的功率控制。
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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) ‖
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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 。