OFDM系统中自适应调制的算法研究与仿真

摘要

在无线移动信道中，高速率和高质量的通信服务，是无线通信的目标和要求。正交频分复用(OFDM)技术具有频谱利用率高、能够有效对抗频率选择性衰落的影响而日渐受到人们的普遍关注。自适应调制技术与OFDM技术相结合，可以根据信道情况在不同的子载波上使用不同的调制方式和分配相应的发送功率，从而达到与信道匹配，提高系统资源的利用率的目的。
　　本文首先介绍了无线信道的特性，OFDM系统的基本原理及其关键技术，还研究了自适应调制技术的发展概况和基本原理。在自适应OFDM系统中，自适应调制也称为比特加载，就是根据信道状态信息在不同子载波上使用不同的调制方式，从而实现链路自适应。对于OFDM系统来说，注水算法是一种最优的比特加载算法，它使系统总的传输速率最小。在此基础上对贪婪算法，Chow算法，Fisher算法进行研究，并对贪婪算法进行改进。新的算法和原来算法在误码率一样的前提下，减少了跌代次数，降低了复杂度，优化了系统的性能。
　　在基于奇异值分解的MIMO-OFDM系统中，将两步分配和联合分配方法进行了比较，联合算法给予两个用户可以同时在一个子载波上发送数据的子载波复用方法，并对比特重新调整的迭代过程进行了改进。仿真结果表明，该算法在不影响系统误码性能的前提下降低了复杂度。最后，研究了在注水RA算法，提出了一种有记忆的迭代方法，能有效克服由于比特数的离散性导致的迭代发散现象，以增加少量的迭代次数为代价，并据此提出改进的注水RA算法，仿真结果表明，改进的注水RA算法以增加少量的迭代次数为代价，能获得接近最佳RA算法的传输速率。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．1．1 OFDM技术的技术背景介绍

1．1．2 自适应调制技术的发展与提出

1．1．3 OFDM自适应调制的必要技术

1．1．4 自适应调制算法的研究现状

1．2 本论文研究目标

1．3 本论文主要内容安排及贡献

第2章 无线移动信道及OFDM技术原理

2．1 宽带无线信道特征

2．1．1 无线信号的大尺度传播特性

2．1．2 无线信号的小尺度传播特性

2．2 无线多径信道的主要技术参数与分类

2．2．1 无线多径信道的主要技术参数

2．2．2 无线多径信道的分类

2．2．3 Rayleigh信道模型

2．3 OFDM基本原理

2．3．1 串并变换

2．3．2 子载波调制

2．3．3 DFT的实现

2．3．4 保护间隔、循环前缀和子载波数的选择

2．4 MIMO-OFDM技术

2．4．1 MIMO-OFDM技术原理

2．4．2 MIMO-OFDM系统子载波和比特分配

2．5 本章小结

第3章 OFDM自适应调制技术算法的研究与仿直

3．1 自适应调制的信息论基础

3．2 自适应OFDM调制技术的算法基础

3．2．1 “注水”算法

3．2．2 “注水”算法的实现

3．2．3 OFDM系统中自适应技术的实现

3．2．4 影响自适应调制OFDM系统性能的几个因素

3．2．5 OFDM自适应调制系统

3．3 自适应比特和功率分配准则

3．3．1 速率最优化准则

3．3．2 裕量最优化准则

3．4 各种典型的自适应调制技术

3．4．1 贪婪算法

3．4．2 Chow算法

3．4．3 Fisher算法

3．5 一种基于贪婪算法的改进算法

3．5．1 贪婪算法的优缺点

3．5．2 改进的功率和比特分配算法

3．5．3 性能仿真及分析

3．6 本章小结

第4章 MIMO-OFDM系统的自适应调制的算法研究与仿真

4．1 MIMO-OFDM系统模型

4．2 MIMO-OFDM的自适应比特和功率分配准则

4．2．1 RA最优化准则

4．2．2 MA最优化准则

4．3 改进的基于MA准则的两步分配算法和联合分配算法

4．3．1 改进的两步自适应子载波比特功率分配方法

4．3．2 改进的联合子载波比特功率分配算法

4．3．3 仿真与性能分析

4．4 一种改进的注水RA算法

4．4．1 指数形式的近似误码率公式

4．4．2 注水RA算法

4．4．3 一种改进的注水RA算法

4．4．4 仿真的结果与分析

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 完成的主要工作

5．2 展望

参考文献

致谢