下一代移动通信系统中自适应调制算法的研究

摘要

多输入多输出一正交频分复用(Multiple-Input Multiple-Output-Orthogonal Frequency Division Multiplexing，MIMO-OFDM)系统因其能大幅度提高系统容量而成为下一代移动通信的推荐系统，而自适应调制技术作为提高系统性能的一项重要技术也逐渐被人们所关注。本论文在此背景下，对自适应调制技术在下一代移动通信系统中从理论和实际应用两方面进行了深入细致的研究。 本文首先简单介绍了MIMO和OFDM系统中的关键技术，简述了自适应调制的基本知识，并且对传统的也是非常被重视的贪婪(Greedy)算法进行了详细的介绍。然后，针对现有自适应调制算法复杂度过高而不利于系统实现的问题，提出了两种低复杂度的自适应调制算法，并且对基于正交三角(quadrature rectangle，QR)分解的自适应调制算法进行了性能分析。本文完成的主要工作及创新点包括： 1．提出了一种在误比特率(bit error ratio，BER)和传输速率受限的情况下最小化发送功率的自适应调制算法。与Greedy算法相比，两者在性能上差别微小，但是所提出算法的复杂度却大大降低。 2．提出了一种在误比特率和传输功率受限的情况下最大化系统信息传输速率的自适应调制算法。比较最大化信息传输速率的Greedy算法，这种算法也可以显著降低实现复杂度，并且几乎没有性能损失。 3．提出了一种最大化传输速率的自适应调制算法，并且对这种自适应调制算法的性能进行理论分析。一方面，所提算法可以大幅度提高系统性能(信息传输速率、误比特率两方面)，另一方面，理论分析结果和仿真实现结果几乎完全一致，从而验证了分析结果的正确性。 本文所提出的前两种算法都可以大幅度地降低自适应调制算法的实现复杂度，对于自适应调制算法在现实系统中的推广具有重要的意义。创新点3中的所提出的算法可以有效改善系统性能，而所给出的性能分析结果对自适应调制算法的设计具有重要的理论指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 研究背景

1.2 下一代移动通信中的新技术

1.3 现代数字通信中的自适应技术

1.4 本文所做的工作及论文结构

第二章MIMO和OFDM技术

2.1 MIMO系统介绍

2.1.1 MIMO系统模型

2.1.2 MIMO系统信道容量公式推导

2.1.3 系统容量比较

2.2 OFDM技术

2.2.1 OFDM系统调制和解调技术

2.2.2 OFDM技术主要优缺点

2.2.3 OFDM关键技术

2.3 本章小结

第三章 自适应调制算法

3.1 自适应技术的基本介绍

3.2 OFDM系统中自适应技术介绍

3.3 自适应调制算法

3.3.1 Greedy最小化功率算法

3.3.2 Greedy最人化速率算法

3.4 本章小结

第四章MIMO-OFDM系统中低复杂度自适应调制算法

4.1 低复杂度最小化功率算法介绍

4.1.1 系统模型

4.1.2 低复杂度最小化功率算法

4.1.3 性能分析

4.2 低复杂度最大化速率算法介绍

4.2.1 低复杂度最大化速率算法

4.2.2 性能分析

4.3 本章小结

第五章基于QR分解的MIMO-OFDM系统中自适应调制算法性能分析

5.1 自适应调制算法

5.2 性能分析

5.2.1 传输速率分析

5.2.2 误比特率BER分析

5.3 仿真结果及分析

5.4 本章小结

第六章结束语

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文

硕士期间申请专利情况