多用户OFDM系统中自适应资源分配算法研究

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。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,使各个子载波加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。将这一技术扩展到多用户系统中时,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。
　　现如今大多数研究OFDM系统中自适应子载波及功率分配的工作都将注意力集中在相同等级服务网络结构中,例如时延敏感通信(质量保障通信服务)或非时延敏感通信(尽力而为通信服务)。在本文中,研究了OFDM系统中同一网络结构中不同服务等级的资源调度问题,在这种结构中,同时存在时延敏感用户及非时延敏感用户。本文所研究的算法目标是在有限发射功率的条件下,满足时延用户的通信速率要求并最大化非时延敏感用户的通信速率。在此目标下,本文提出了一种最优的资源分配迭代算法;在此最优算法的基础上,为了减轻迭代计算量,本文又提出了一种低复杂度的次优算法。仿真结果表明,与非自适应资源分配算法相比,本文中的算法能够在相同发射功率的前提下,显著提高通信速率,并且可以提高两类用户的速率取值范围。文章的研究工作为未来移动通信系统的无线资源管理策略提供了新的研究思路和理论参考。

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1 绪 论

1.1 OFDM系统发展及相关技术

1.2 OFDM系统资源分配算法概述

1.3 本文的研究内容及组织结构

2 OFDM系统的基本原理及关键技术

2.1 OFDM系统概述

2.2 OFDM系统中的关键技术

2.3 OFDM系统主要优缺点分析

2.4 本章小结

3 OFDM系统中的自适应技术

3.1 自适应OFDM系统模型

3.2 OFDM系统自适应资源分配原理

3.3 自适应无线资源分配算法介绍

3.4 本章小结

4 基于QoS保障的多用户资源调度算法

4.1 动态资源分配算法通信模型

4.2 最优的多用户OFDM系统动态子载波功率分配算法

4.3 次优的多用户OFDM系统动态子载波功率分配算法

4.4 改进的多用户OFDM系统子载波功率次优分配算法

4.5 本章小结

5 仿真及结果分析

5.1 仿真系统设计原则及参数选定

5.2 时延敏感用户数与系统最小发射功率之间的关系

5.3 系统子载波承载比特数与信道平均信噪比之间的关系

5.4 时延敏感用户速率与系统最小发射功率之间的关系

5.5 时延敏感用户速率与非时延敏感用户平均速率之间的关系

5.6 本章小结

6 总结及展望

6.1 全文总结

6.2 进一步研究工作展望

致谢

参考文献