注水原理

     注水是一種最優(yōu)功率分配策略，前提是要獲得信道CSI。根據(jù)子信道的信道條件不同來分配，可以在時(shí)間，頻率，空間上各自注水，也可以聯(lián)合優(yōu)化注水。

注水原理的實(shí)現(xiàn)形式，一方面由于輸入信號(hào)受到限制，實(shí)際容量一定小于注水的容量限，另一方面是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度的問題

個(gè)人覺得OFDM較之傳統(tǒng)單載波的通信方式至少有兩個(gè)好處：

1、軟硬件實(shí)現(xiàn)的問題

單載波情況下，速率高了，碼間干擾大了，傳統(tǒng)的時(shí)域均衡器實(shí)現(xiàn)起來困難；OFDM分為多個(gè)子載波，碼間干擾不再是問題了，同時(shí)利用FFT算法，OFDM軟硬件的實(shí)現(xiàn)也不再是問題。

2、趨近信道容量的問題

OFDM分為多個(gè)子載波，各個(gè)子帶上近似為平坦的，這樣可以在各子帶上通過自適應(yīng)調(diào)制（自適應(yīng)速率分配）來趨近于注水算法。

OFDM雖然每個(gè)子信道可以認(rèn)為無碼間串?dāng)_，這樣可以在各個(gè)子載波之間注水（頻域注水）。但是，注完水后各個(gè)子載波的速率應(yīng)該不同，這就意味著需要多個(gè)不同速率的碼，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度高，并且隨著衰落的變化碼率也要變化。

如果采用單載波，那么我們只需要一個(gè)碼；時(shí)域均衡是不容易，但是可以在頻域注水；而且隨著衰落的變化，我們只需要改變預(yù)編碼（發(fā)送端均衡）的方式就可以了。從復(fù)雜度角度，個(gè)人覺得SC-FDE比OFDM更好。

在計(jì)算MIMO信道容量C=log2(I + Pi*入i)時(shí)，【入i是信道矩陣H奇異值平方，Pi為發(fā)送功率在高斯噪聲時(shí)與SNR同值】使用拉個(gè)朗日乘法算子分配信道功率Pi使得信道容量最大。

當(dāng)SNR很大時(shí)，Pi等功率分配，注水算法功效消失。白噪聲的功率普為一常數(shù)，與頻率無關(guān)，如果將其變?yōu)樯�噪聲，那么他就�?huì)和頻率有關(guān)，現(xiàn)在就是產(chǎn)生一個(gè)色噪聲的問題，可以將其變?yōu)閹�限噪聲，通過一個(gè)濾波器，里面1/λ是由環(huán)境(多徑衰落,SNR)決定的功率閾值,那些階梯表示子信道的狀態(tài),越靠下信道越好。

注水原理就是由1/λ和子信道的狀態(tài)來決定在各子信道中如何分配功率。(圖里面P*就表示對(duì)那個(gè)階梯層(即子信道)分配的功率多少，也就是1/λ和階梯層的差值)。信道狀態(tài)越好,分配的功率越多，越差就越少，當(dāng)狀態(tài)差的程度超過閾值1/λ就不在該子信道上分配功率了。

這樣呢就好比在一個(gè)池子里放水，水面的高度就是1/λ，而池底的分布就由各子信道狀態(tài)來組成(即圖中的階梯),因此叫注水算法。

       上文分析的是無線通信方面的注水原理，涉及到信道的功率分配，但是，我們平常所說的注水，可能更多的是關(guān)于油田注水和注水豬肉、注水西瓜等注水原理。油田注水是由于隨著石油的開采，油層壓力不斷下降，油井產(chǎn)量下降，為了補(bǔ)充和保持油層壓力，我們會(huì)采取油田注水的方法，保證油田高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。而注水豬肉、注水西瓜等都是經(jīng)銷商的不法手段，他們?yōu)榱酥\取更高的利潤(rùn)，不惜犧牲消費(fèi)者的權(quán)益甚至健康，因此，對(duì)于注水豬肉、注水西瓜等在食物中注水都是我們堅(jiān)決抵制的。這不僅關(guān)系到消費(fèi)者的利益，更大程度上，是關(guān)系到國(guó)民身體健康、國(guó)民素質(zhì)的大問題。