注水原理

     注水是一种最优功率分配策略，前提是要获得信道CSI。根据子信道的信道条件不同来分配，可以在时间，频率，空间上各自注水，也可以联合优化注水。

注水原理的实现形式，一方面由于输入信号受到限制，实际容量一定小于注水的容量限，另一方面是实现复杂度的问题

个人觉得OFDM较之传统单载波的通信方式至少有两个好处：

1、软硬件实现的问题

单载波情况下，速率高了，码间干扰大了，传统的时域均衡器实现起来困难；OFDM分为多个子载波，码间干扰不再是问题了，同时利用FFT算法，OFDM软硬件的实现也不再是问题。

2、趋近信道容量的问题

OFDM分为多个子载波，各个子带上近似为平坦的，这样可以在各子带上通过自适应调制（自适应速率分配）来趋近于注水算法。

OFDM虽然每个子信道可以认为无码间串扰，这样可以在各个子载波之间注水（频域注水）。但是，注完水后各个子载波的速率应该不同，这就意味着需要多个不同速率的码，实现复杂度高，并且随着衰落的变化码率也要变化。

如果采用单载波，那么我们只需要一个码；时域均衡是不容易，但是可以在频域注水；而且随着衰落的变化，我们只需要改变预编码（发送端均衡）的方式就可以了。从复杂度角度，个人觉得SC-FDE比OFDM更好。

在计算MIMO信道容量C=log2(I + Pi*入i)时，【入i是信道矩阵H奇异值平方，Pi为发送功率在高斯噪声时与SNR同值】使用拉个朗日乘法算子分配信道功率Pi使得信道容量最大。

当SNR很大时，Pi等功率分配，注水算法功效消失。白噪声的功率普为一常数，与频率无关，如果将其变为色噪声，那么他就会和频率有关，现在就是产生一个色噪声的问题，可以将其变为带限噪声，通过一个滤波器，里面1/λ是由环境(多径衰落,SNR)决定的功率阈值,那些阶梯表示子信道的状态,越靠下信道越好。

注水原理就是由1/λ和子信道的状态来决定在各子信道中如何分配功率。(图里面P*就表示对那个阶梯层(即子信道)分配的功率多少，也就是1/λ和阶梯层的差值)。信道状态越好,分配的功率越多，越差就越少，当状态差的程度超过阈值1/λ就不在该子信道上分配功率了。

这样呢就好比在一个池子里放水，水面的高度就是1/λ，而池底的分布就由各子信道状态来组成(即图中的阶梯),因此叫注水算法。

       上文分析的是无线通信方面的注水原理，涉及到信道的功率分配，但是，我们平常所说的注水，可能更多的是关于油田注水和注水猪肉、注水西瓜等注水原理。油田注水是由于随着石油的开采，油层压力不断下降，油井产量下降，为了补充和保持油层压力，我们会采取油田注水的方法，保证油田高产稳产。而注水猪肉、注水西瓜等都是经销商的不法手段，他们为了谋取更高的利润，不惜牺牲消费者的权益甚至健康，因此，对于注水猪肉、注水西瓜等在食物中注水都是我们坚决抵制的。这不仅关系到消费者的利益，更大程度上，是关系到国民身体健康、国民素质的大问题。