基于IEEE 802.16/802.16a的OFDMA技术及其下行链路子信道分配技术的研究

摘要

正交频分复用(OFDM)由于具有良好的抗频率选择性衰落性能和较高的频带利用率,近几年来受到了人们的广泛关注,目前已经广泛应用于数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)和无线局域网(WLAN)等系统中,并将成为三代后移动通信系统中使用的关键技术.正交频分多址(OFDMA)是以OFDM调制为基础的新一代无线接入技术,是宽带无线接入(BWA)中的一种新的多址方法,它和Multicarrier CDMA(MC-CDMA)预计是三代后移动通信中的主要技术,也是未来系统的主要竞争者.该文首先介绍了宽带无线接入的现状与发展,然后简要介绍了宽带无线接入协议IEEE 802.16/802.16a,接着分析了OFDM系统的基本原理及其实现,给出了OFDM的系统组成及系统模型.该文着重研究了OFDMA技术,并结合欧洲UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)所建议的一个系统的描述和它在有线电视(CATV)网络中的应用实例分析了OFDMA的基本原理.该文还结合IEEE 802.16a协议详细的描述了WirelessMAN-OFDMA物理媒质依赖子层.作为论文工作的主体,该文在前人工作的基础上[9,28]提出了一种OFDMA下行链路的实时动态子信道分配算法-试探算法(Heuristic Algorithm),用MATLAB语言建立了基于IEEE 802.16a协议的OFDMA仿真平台,并在该平台上仿真实现了该算法.算法根据各个子载波对各个用户的瞬时信道增益,在使系统总的发送功率最小的准则下,为各用户分配最优的子载波组.仿真结果表明所建议的算法性能要优于传统的静态分块子信道方案[14].论文还研究了IEEE 802.16a中的子信道分配算法,即伪随机交织子信道算法,为了说明该文所提出的算法的有效性,将提出的动态试探算法与IEEE 802.16a中的子信道分配算法作了比较,通过仿真结果可以看出该文提出的算法要优于802.16a协议中的算法,这是因为协议中没有考虑实际的频率选择性衰落信道,采用的仍然是静态的子信道方案.最后将OFDMA与OFDM-TDMA作了性能比较,通过比较可以看出,在相同的数据速率情况下,OFDMA方式的误比特率要低于OFDM-TDMA方式.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究背景

1.2 BWA系统的组成和参考模型

1.3 IEEE 802.16概述

1.3.1 IEEE 802协议组

1.3.2 IEEE 802.16及802.16a协议的组成和参考模型

1.4本文工作及内容安排

1.5论文完成的工作和主要成果

第二章OFDM基本原理

2.1概述

2.2 OFDM基本原理

2.3基于FFT的OFDM

2.4本章小结

第三章OFDMA技术概述

3.1概述

3.1.1跳频OFDMA

3.1.2 OFDMA与MC-CDMA之间的区别

3.2 OFDMA系统描述

3.3 OFDMA原理

3.4 OFDMA在我国的试验系统

3.5本章小结

第四章802.16a中的OFDMA系统

4.1概述

4.2 OFDMA符号的一般描述

4.2.1时域描述

4.2.2频域描述

4.2.3原始参数

4.2.4派生参数

4.2.5发射信号数学表达式

4.3 OFDMA载波分配

4.3.1下行链路

4.3.2上行链路

4.4信道编码

4.5发射分集：空时编码(STC)

4.6控制机制

4.6.1网络同步

4.6.2 SS(Subscriber Station)同步

4.7本章小结

第五章下行OFDMA系统子信道分配及仿真

5.1概述

5.2三种OFDMA子信道分配方案

5.2.1静态分块(Lumped)子信道方案

5.2.2静态交织(Interleaved)子信道方案

5.2.3群集(Clustered)子信道方案

5.2.4 802.16a中的OFDMA下行链路子信道划分

5.2.5改进的交织子信道分配方案即动态子信道分配

5.3信道

5.3.1信道特性

5.3.2修正的斯坦福大学暂定(SUI)信道模型

5.3.3 SUI信道的模拟

5.4本文的仿真系统模型

5.5 OFDMA下行链路系统子信道分配性能仿真

5.6 OFDMA与OFDM-TDMA的性能比较

5.7本章小结

第六章全文总结及展望

6.1论文工作总结

6.2研究展望

附录：仿真程序模块

参考文献

致谢