第 ２５卷第 ６期 重庆邮电大学学报（自然科学版） Ｖｏｌ．２５ Ｎｏ．６
２０１３
年 １２月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｏｓｔｓａｎｄＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ｄｅｃ．２０１３
ＤＯＩ：１０．３９７９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３８２５Ｘ．２０１３．０６．００７
一种基于延时信道状态信息的 ＭＩＭＯＯＦＤＭ
系统自适应功率分配算法
收稿日期：２０１３０４０２ 修订日期：２０１３１０１７ 通讯作者：刘 敏 ｌｉｕｍｉｎ＠ｎｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
基金项目：国家自然科学基金（６１０７１０８６）；江苏省高校自然科学基金（１０ＫＪＢ５１００２０）
ＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＩｔｅｍｓ：ＴｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（６１０７１０８６）；ＴｈｅＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＨｉｇｈｅｒＥｄｕｃａ
ｔｉｏｎＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓｉｎＪｉａｎｇｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ（１０ＫＪＢ５１００２０）
刘 敏，曹张华
（南通大学 电子信息学院，江苏 南通 ２２６０１９）
摘 要：在基于正交频分复用的多输入多输出（ｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｄｅｄｍｕｌｔｉｐｌｅ
ｘｉｎｇ，ＭＩＭＯＯＦＤＭ）系统中，适当的功率分配方案能够显著提高系统吞吐量，但是其复杂度往往较高。研究 ＭＩＭＯ
ＯＦＤＭ系统的自适应功率分配问题。以系统的和速率最大化为目标，根据延时的信道状态信息在所有空间子信道
之间分配功率，同时满足各子信道的误码率约束与系统总功率约束。根据 ＭＩＭＯ空间子信道的特点提出了一种复
杂度很低的功率分配算法，并分析了算法复杂度。在 ＩＭＴ２０００信道中的仿真表明，提出算法的性能优于已有的次
佳算法。
关键词：多输入多输出（ＭＩＭＯ）；正交频分复用（ＯＦＤＭ）；功率分配；信道状态信息
中图分类号：ＴＮ９２９．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３８２５Ｘ（２０１３）０６０７４３０５
Ａｎａｄａｐｔｉｖｅｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｕｓｉｎｇｄｅｌａｙｅｄｃｈａｎｎｅｌｓｔａｔｅ
ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｏｒＭＩＭＯＯＦＤＭ ｓｙｓｔｅｍｓ
ＬＩＵＭｉｎ，ＣＡＯＺｈａｎｇｈｕａ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＮａｎｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｔｏｎｇ２２６０１９，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｓｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｙｉｎＭＩＭＯ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉ
ｐｌｅｏｕｔｐｕｔ）ＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｄｅｄｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）ｓｙｓｔｅｍｓ，ｂｕｔｕｓｕａｌｌｙｗｉｔｈｈｉｇｈｌｙｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ．
ＴｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆａｄａｐｔｉｖｅｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎｉｓａｄｄｒｅｓｓｅｄｆｏｒＭＩＭＯＯＦＤＭｓｙｓｔｅｍｓｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ａｉｍｉｎｇｔｏｍａｘｉｍｉｚｅｔｈｅｓｙｓ
ｔｅｍｓｕｍｒａｔｅ，ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｐｏｗｅｒｉｓａｌｌｏｃａｔｅｄａｍｏｎｇｓｐａｔｉａｌｓｕｂｃｈａｎｎｅｌｓｂａｓｅｄｏｎｄｅｌａｙｅｄｃｈａｎｎｅｌｓｔａｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ａｔｔｈｅ
ｓａｍｅｔｉｍｅｔｈｅｔｏｔａｌｐｏｗｅｒｃｏｎｓｔｒａｉｎｔａｎｄｂｉｔｅｒｒｏｒｒａｔｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｒｅｓａｔｉｓｆｉｅｄ．Ａｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｗｉｔｈｌｏｗ
ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｓｐａｔｉａｌｓｕｂｃｈａｎｎｅｌｓ．Ｔｈｅｎｉｔｓｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙｉｓａｎａ
ｌｙｚｅｄ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｉｎＩＭＴ２０００ｃｈａｎｎｅｌｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｏｕｔｐｅｒｆｏｒｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｓｕｂｏｐｔｉｍａｌａｌｇｏ
ｒｉｔｈｍｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔ（ＭＩＭＯ）；ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｄｅｄｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ（ＯＦＤＭ）；ｐｏｗｅｒａｌｌｏｃａ
ｔｉｏｎ；ｄｅｌａｙｅｄｃｈａｎｎｅｌｓｔａｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
０ 引 言
多输 入 多 输 出 （ｍｕｌｔｉｐｌｅｉｎｐｕｔｍｕｌｔｉｐｌｅｏｕｔｐｕｔ，
ＭＩＭＯ）技术能够大幅度提高信道容量或者降低误
码率，正 交 频 分 复 用 （ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｉｖｉｄｅｄ
ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ
，ＯＦＤＭ）则能在宽带频率选择性衰落信
道中较好地消除符号间干扰 （ｉｎｔｅｒｓｙｍｂｏｌｉｎｔｅｒｆｅｒ
ｅｎｃｅ，ＩＳＩ）。ＭＩＭＯＯＦＤＭ 既能利用多天线带来的
分集或复用增益，又能有效消除符号间干扰，已成
为宽带无线通信系统中的关键元素
［１２］
。移动信道
具有时 变特 性，因 此，自 适 应 传 输得 到 了 广 泛关
注
［３４］
。文献［３４］研究 ＭＩＭＯ系统中基于特征波束
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