注水原理

     注水是一種最優功率分配策略，前提是要獲得信道CSI。根據子信道的信道條件不同來分配，可以在時間，頻率，空間上各自注水，也可以聯合優化注水。

注水原理的實現形式，一方面由于輸入信號受到限制，實際容量一定小于注水的容量限，另一方面是實現復雜度的問題

個人覺得OFDM較之傳統單載波的通信方式至少有兩個好處：

1、軟硬件實現的問題

單載波情況下，速率高了，碼間干擾大了，傳統的時域均衡器實現起來困難；OFDM分為多個子載波，碼間干擾不再是問題了，同時利用FFT算法，OFDM軟硬件的實現也不再是問題。

2、趨近信道容量的問題

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

OFDM雖然每個子信道可以認為無碼間串擾，這樣可以在各個子載波之間注水（頻域注水）。但是，注完水后各個子載波的速率應該不同，這就意味著需要多個不同速率的碼，實現復雜度高，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碼；時域均衡是不容易，但是可以在頻域注水；而且隨著衰落的變化，我們只需要改變預編碼（發送端均衡）的方式就可以了。從復雜度角度，個人覺得SC-FDE比OFDM更好。

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

當SNR很大時，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，與頻率無關，如果將其變為色噪聲，那么他就會和頻率有關，現在就是產生一個色噪聲的問題，可以將其變為帶限噪聲，通過一個濾波器，里面1/λ是由環境(多徑衰落,SNR)決定的功率閾值,那些階梯表示子信道的狀態,越靠下信道越好。

注水原理就是由1/λ和子信道的狀態來決定在各子信道中如何分配功率。(圖里面P*就表示對那個階梯層(即子信道)分配的功率多少，也就是1/λ和階梯層的差值)。信道狀態越好,分配的功率越多，越差就越少，當狀態差的程度超過閾值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，油井產量下降，為了補充和保持油層壓力，我們會采取油田注水的方法，保證油田高產穩產。而注水豬肉、注水西瓜等都是經銷商的不法手段，他們為了謀取更高的利潤，不惜犧牲消費者的權益甚至健康，因此，對于注水豬肉、注水西瓜等在食物中注水都是我們堅決抵制的。這不僅關系到消費者的利益，更大程度上，是關系到國民身體健康、國民素質的大問題。