OFDM自适应子载波、比特功率分配算法的研究

摘要

宽带系统中存在的主要问题是多径衰落引起的符号间干扰(ISI)。正交频分复用(OFDM)技术由于其具有良好的抗多径能力和更高的频谱利用率等优点越来越受到人们的关注。随着人们对通信数据化、宽带化、个人化和移动化的需求，OFDM。技术将会越来越得到广泛的应用。预计OFDM技术将是第4代移动通信的主流技术之一。 OFDM系统具有多载波的优越结构。由于无线信道中的多径效应和时变性，OFDM系统中不同的子载波具有不同的传输能力且随时间而变化。传统的OFDM系统在每个子载波上采用相同的调制方式，使得频谱资源没有得到充分的利用且误比特率主要由衰落较大的子载波决定。在传统的多用户OFDM系统中，接入方式多采用静态的TDMA或FDMA，这有可能导致对某个用户来说，性能最好的子载波只小部分时间使用甚至就从来没有占用过。 为了解决以上的问题，可以利用OFDM系统多载波结构的优越性，实时地根据各个子信道的瞬时状况，改变各种发送参数，使各个子载波装载不同的比特数和使用不同的传输功率，从而优化整个系统的性能。当将这一技术扩展到多用户OFDM系统中时，可以根据各个用户在各个子载波上的实际传输情况灵活地为每个用户分配所需的子载波，从而更加公平有效地分配无线资源。 论文在分析无线信道衰落特性的基础上，阐述了OFDM系统的基本原理和关键技术。文中主要对OFDM自适应子载波、比特功率分配算法进行OFDM自适应子载波、比特功率分配算法的研究了详细的分析和探讨。对于单用户自适应OFDM系统，首先研究了基于SNR门限的OFDM自适应比特功率分配算法，并对算法作了进一步的改进，在保证BER．性能与原算法相当且不增加发射总功率的前提下，最大限度地提高了系统的吞吐量；然后，针对遵循边值自适应优化(MA)准则的Greedy算法存在的缺陷，提出了一种适合于实际应用场合的恒吞吐量低复杂度OFDM自适应比特功率分配算法。此外，还在AOFDM系统中引入了Alamoufi提出的发射分集技术——空时分组码(STBC)，在提高了系统可靠性的同时指出了在基站端采用发射分集技术来改善通信质量是有效且较为经济合算的。对于多用户自适应OFDM系统，介绍了两步子载波分配算法，并将运筹学中用于任务指派的Hungarian算法运用到自适应子载波分配中。仿真结果表明，从兼顾算法的有效性和公平性两方面的性能考虑，采用Hungarian算法的性能较优，适合用于实际的多载波系统的性能优化。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1研究历史与现状

1.1.1无线移动通信的发展历史

1.1.2第4代移动通信系统的发展现状及关键技术

1.1.3 OFDM技术的发展及应用

1.2自适应OFDM技术的意义及研究现状

1.2.1自适应传输技术

1.2.2自适应OFDM技术的研究现状

1.3论文的研究内容及章节安排

第二章OFDM系统的基本原理

2.1无线通信信道的特性及信道模型

2.1.1无线信道的传播特性

2.1.2多径衰落信道的信道模型

2.2正交频分复用系统的基本原理

2.2.1 OFDM系统的基本模型

2.2.2串并变换

2.2.3 OFDM系统调制解调的IFFT/FFT实现

2.2.4保护间隔和循环前缀

2.2.5加窗技术

2.3 OFDM系统的参数选择

2.4 OFDM系统的主要优缺点

2.5 OFDM系统的关键技术

2.6本章小结

第三章OFDM系统自适应分配原理

3.1自适应OFDM系统的系统模型

3.1.1单用户自适应OFDM系统模型

3.1.2多用户自适应OFDM系统模型

3.2自适应分配的理论基础

3.2.1自适应分配技术的实现

3.2.2注水定理

3.2.3自适应分配准则

3.3典型的自适应OFDM分配算法

3.3.1单用户自适应OFDM比特功率分配算法

3.3.2多用户自适应OFDM分配算法

3.4本章小结

第四章单用户OFDM自适应比特功率分配算法的改进

4.1引言

4.2 IEEE802.11a无线局域网简介

4.3 OFDM吞吐量最大化自适应比特功率分配算法

4.3.1基于SNR门限的OFDM自适应比特功率分配算法

4.3.2算法的改进

4.3.3仿真系统模型

4.3.4仿真结果与性能分析

4.3.5结论

4.4低复杂度的OFDM恒吞吐量自适应比特功率分配算法

4.4.1 Greedy算法及其改进

4.4.2仿真结果与性能分析

4.4.3结论

4.5发射分集技术

4.5.1发射分集与空时码

4.5.2 STBC的基本原理

4.5.3 OFDM系统中的STBC技术

4.5.4仿真结果与性能分析

4.6本章小结

第五章多用户OFDM自适应子载波分配算法

5.1引言

5.2数学模型

5.3两步子载波分配算法

5.3.1资源分配

5.3.2自适应子载波分配

5.4本章小结

第六章结束语

参考文献

致 谢

攻读学位期间发表及录用论文情况