基于多用户MIMO-OFDM系统资源分配的优化研究

论文摘要

OFDM在克服频率选择性衰落方面有着明显的优势,MIMO技术能够提供明显的分集增益或者系统容量的增加,因此,两者的结合使得无线通信系统在获得更低的BER以及取得更高的数据速率两个方面有着明显的优势。在MIMO-OFDM系统中,不同的信道经历的衰落不同,其具有不同的传输能力,因此,如何根据信道特征自适应地分配系统资源（比特、功率等）是其关键技术之一。MIMO与OFDM的结合使得系统复杂度有所增加,从而导致设备成本的增加,这也是MIMO-OFDM系统的主要缺陷之一。本文主要研究MIMO-OFDM系统中资源分配问题,并将天线选择技术融入MIMO-OFDM系统的接收端对系统进行综合优化。论文由两部分组成:第一部分研究无天线选择的多用户MIMO-OFDM系统的比特、功率分配,通过奇异值分解,将MIMO系统分解成为相互独立的并行子信道,MIMO-OFDM系统就简化为多个SISO-OFDM系统,在现有的SISO-OFDM系统的自适应资源分配技术的基础上,基于边值自适应算法,设计一种优化方法,目标是在总发射功率和数据速率受限的条件下最小化系统的误比特率。该算法旨在根据用户需求,使多用户共用的子载波、功率和比特资源在各个用户之间得到合理和公平的分配。算法主要经过子载波分配、功率分配以及自适应调制三个步骤。由于不需要进行阵列处理和信道估计即可得到所需的CSI,该算法大大降低了计算与结构的复杂度。第二部分在第一部分的基础上进一步优化系统,在原有多用户MIMO-OFDM系统的接收端引入天线选择技术。以信道估计得到的功率大小为选择准则,从Mr个接收天线中选择L个符合要求的天线分支进行信号处理。该准则能够保证以较低的计算复杂度选择出所需的天线。通过仿真证明方案是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 快速发展的移动通信技术
• 1.2 MIMO-OFDM资源分配现状及面临问题
• 1.3 本文的研究内容
• 1.4 论文的结构安排
• 第2章 MIMO-OFDM系统
• 2.1 OFDM基本原理
• 2.2.1 多载波调制技术
• 2.2.2 OFDM和FFT
• 2.2.3 正交性
• 2.2.4 OFDM系统的结构
• 2.2.5 OFDM系统中几种关键技术
• 2.2.6 OFDM的应用前景
• 2.3 MIMO的基本原理
• 2.4 MIMO系统研究热点
• 2.5 MIMO-OFDM系统的基本原理
• 2.6 MIMO-OFDM系统的SVD变换
• 2.7 MIMO-OFDM的关键技术
• 2.7.1 发射分集
• 2.7.2 信道估计
• 2.7.3 同步技术
• 2.7.4 自适应技术
• 2.8 本章小结
• 第3章 多用户MIMO-OFDM系统的资源分配研究
• 3.1 自适应资源分配的多用户MIMO-OFDM系统模型
• 3.2 贪婪算法
• 3.3 基于MA算法的优化算法
• 3.3.1 子载波分配
• 3.3.2 功率和比特的分配
• 3.3.3 仿真结果与分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 结合天线选择MIMO-OFDM系统资源分配
• 4.1 天线选择技术
• 4.2 系统模型
• 4.3 天线选择准则
• 4.3.1 总体设想
• 4.3.2 天线选择的方法
• 4.3.3 仿真结果与性能分析
• 4.4 结合天线选择的多用户MIMO-OFDM系统资源分配
• 4.4.1 系统模型
• 4.4.2 天线选择准则及资源分配算法
• 4.4.3 仿真结果与分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 总结与展望
• 5.1 全文工作总结
• 5.2 下一步工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者在读期间已发表的论文