MIMO-OFDM系统中自适应分配算法研究

摘要

随着移动通信和无线因特网的不断发展，无线通信技术已经成为全球信息通信的关键技术。信息通信技术(ICT)对世界经济的改善发挥着越来越重要的作用，它支撑着其他产业的快速发展。然而，如何充分地使用有线的通信资源成为无线通信发展的焦点。这也就意味着无线通信系统的优化问题变得越来越关键了。OFDM技术可有效解决多径传播所带来的信号干扰问题，MIMO技术能够有效提高系统的容量和频谱效率，它们都是当前无线通信的关键技术。通信资源的合理分配就需要自适应技术，将自适应技术应用于无线通信系统中，就会使该系统的通信资源得到合理分配。本文将主要研究MIMO-OFDM中自适应资源分配算法。
　　本文首先介绍了无线通信的发展情况及自适应技术的研究现状，然后给出了无线通信信道的特性，并分析了信道的大尺度效应、小尺度效应、两种常用的信道模型以及信道估计的知识。其次，主要介绍MIMO、OFDM以及MIMO-OFDM三种技术。对MIMO系统容量从不同天线数量方面进行仿真分析，并给出了MIMO系统的优缺点。详细介绍OFDM原理以及循环前缀的作用，并给出了OFDM系统的优缺点。简单给出MIMO-OFDM系统的基本原理以及优缺点。最后，着重介绍了自适应技术在MIMO-OFDM中的应用，给出了三种典型的自适应算法:即Fischer算法、Hughes-Hartogs算法和Chow算法，并对这三种算法进行了仿真分析，通过对比分析得出:Hughes-Hartogs算法的性能最好，但是其复杂度过高;接着针对Hughes-Hartogs算法复杂度过高的问题，提出了改进算法，且将改进算法与Hughes-Hartogs算法从迭代次数和功率分配两个方面进行仿真，结果显示在对Hughes-Hartogs算法进行改进后，改进算法的迭代次数要明显少于贪婪算法，并且实现较为简单，性能却非常逼近Hughes-Hartogs算法。
　　总之，将自适应算法应用到MIMO-OFDM系统中，能够最优化地分配有限的通信资源，使系统性能达到最优。

目录

摘要

缩略词表

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 无线通信的发展

1．3 论文的研究现状和意义

1．3．1 研究现状

1．3．2 研究意义

1．4 论文的结构安排

第2章 无线信道特性

2．1 无线信道的物理特性

2．1．1 大尺度效应

2．1．2 小尺度效应

2．2 无线通信信道模型

2．2．1 高斯白噪声(AWGN)信道模型

2．2．2 瑞利(Rayleigh)衰落信道

2．2．3 莱斯(Rician)衰落信道

2．3 信道估计

2．3．1 信道估计综述

2．3．2 导频结构

2．3．3 信道估计算法

2．4 本章小结

第3章 MIMO-OFDM系统

3．1 MIMO系统

3．1．1 MIMO系统原理及技术特点

3．1．2 MIMO技术的不足

3．2 OFDM系统

3．2．1 OFDM系统原理

3．2．2 OFDM技术优缺点

3．3 MIMO-OFDM系统

3．3．1 MIMO-OFDM系统基本原理

3．3．2 MIMO-OFDM系统的不足

3．4 本章小结

第4章 MIMO-OFDM中自适应资源分配算法

4．1 自适应优化策略

4．2 优化准则

4．2．1 速率自适应(RA)分配准则

4．2．2 边缘自适应(MA)分配准则

4．2．3 误比特率(BER)最小化准则

4．3 算法介绍与仿真分析

4．3．1 Hughes-Hartogs算法

4．3．2 Chow算法

4．3．3 Fischer算法

4．3．4 三种经典算法性能比较

4．3．5 改进算法及计算机仿真

4．3．6 改进算法与Hughes-Hartogs算法的仿真对比

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 全文总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

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