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自适应OFDM系统资源分配问题研究

2020-12-07阅读(79)

自适应OFDM系统资源分配问题研究

论文摘要

作为多载波传输技术的代表,正交频分复用(OFDM)技术有效的对抗了无线信道的多径衰落效应,得到了越来越广泛的应用。而自适应OFDM(AOFDM)技术可以根据信道状况,自适应地调整OFDM系统各子载波的资源分配方式,这对于提高OFDM系统的健壮性与效率有着非常重大的意义。本文在此方面做了部分工作,从理论与算法两方面进行了相关研究。本文首先简要的介绍了无线通信以及OFDM技术的发展历程,由此引出了AOFDM技术,介绍了其研究现状,说明了本文研究的背景与意义,并框架式的列出了本文的结构。第二章简要的介绍了AOFDM的相关基础技术,包括无线信道的基本特征、OFDM技术和算法技术,为后续的研究做铺垫。第三章和第四章对单用户AOFDM资源分配的理论与算法进行了研究。从信道容量和具体调制方式(MPSK MQAM)两个角度推导或分析了理想的资源分配方式,并对其进行了比较和仿真。将AOFDM系统的三类优化问题联系在一起考虑,更系统的从理论与实践两个角重新论证了其等价性,并举例给出了本研究的意义。提出或改进了三个高层次的算法:贪心算法、理论逼近算法和均匀分配算法,其中每一个都能求解所有三类优化问题,并对三个算法进行了横向与纵向的综合比较分析。第五章对多用户AOFDM资源分配的理论与算法进行了研究。分析了联合分配的多用户注水原理和拉格朗日松弛算法,针对拉格朗日松弛算法,指出了其中的疏漏之处,并提出了联合分配的最优算法。在分步分配方式上,深入研究了ACG算法,分析了其不足之处和相应的改进算法,提出了新的兼顾用户QoS的公平分配算法,最后还讨论并仿真了算法流程的改进措施。实践表明,所有这些新算法或者改进都非常有效。最后,总结了本文的工作,指出了今后研究的几个方向。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 无线通信的发展历程
  • 1.2 OFDM 技术的发展与应用
  • 1.3 OFDM 中的自适应资源分配
  • 1.4 本文研究的背景和意义
  • 1.5 论文结构及内容安排
  • 第二章 自适应OFDM 的相关基础技术
  • 2.1 无线衰落信道的基本特征
  • 2.1.1 大尺度衰落
  • 2.1.2 多径效应
  • 2.1.3 时变性
  • 2.1.4 无线信道中的衰落
  • 2.2 OFDM 技术
  • 2.2.1 OFDM 的系统模型
  • 2.2.2 用IDFT/DFT 实现OFDM 的调制解调
  • 2.2.3 OFDM 符号的波形与频谱
  • 2.2.4 OFDM 符号的保护间隔
  • 2.2.5 OFDM 的其它问题
  • 2.3 算法基础
  • 2.3.1 算法的评价准则
  • 2.3.2 堆与优先队列
  • 2.3.3 贪心算法与分治策略
  • 2.3.4 配对算法
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 单用户OFDM 系统自适应资源分配理论研究
  • 3.1 动态资源分配概念
  • 3.1.1 动态资源分配的模型
  • 3.1.2 研究的问题
  • 3.1.3 术语与说明
  • 3.2 基于信道容量的理论分配
  • 3.2.1 注水原理
  • 3.2.2 理想资源分配
  • 3.3 MPSK 与MQAM 调制方式下的理论资源分配
  • 3.3.1 MPSK 调制方式下的最优问题
  • 3.3.2 MQAM 调制方式下的最优问题
  • 3.3.3 分析与比较
  • 3.4 系统的等价性
  • 3.4.1 部分定义、关系和特性
  • 3.4.2 系统的优化目标与最优系统
  • 3.4.3 最优系统之间的等价关系
  • 3.4.4 最优系统等价性的辅助证明
  • 3.4.5 系统等价性的应用
  • 3.5 本章小结
  • 第四章 单用户OFDM 系统自适应资源分配算法研究
  • 4.1 贪心算法
  • 4.1.1 贪心规则及其分析
  • 4.1.2 Hughes-Hartogs 算法分析
  • 4.1.3 简单的初始化比特分配
  • 4.1.4 增强算法的健壮性
  • 4.1.5 提高算法的收敛速度
  • 4.1.6 改进的的功率优化贪心算法总流程
  • 4.1.7 仿真分析
  • 4.2 理论逼近算法
  • 4.2.1 理论逼近的思想
  • 4.2.2 理论逼近算法的考虑
  • 4.2.3 功率优化问题的理论逼近算法
  • 4.2.4 算法分析
  • 4.2.5 仿真分析
  • 4.3 均匀分配算法
  • 4.3.1 均匀分配的思想
  • 4.3.2 均匀分配算法
  • 4.3.3 算法分析
  • 4.4 算法的仿真分析与比较比较
  • 4.4.1 性能比较
  • 4.4.2 时间复杂度比较
  • 4.5 其他处理技术介绍
  • 4.5.1 子载波分组
  • 4.5.2 非EB 的处理
  • 4.5.3 基于信道容量与误码率的迭代算法
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 多用户OFDM 系统自适应资源分配研究
  • 5.1 多用户AOFDM 系统模型
  • 5.2 多用户AOFDM 的研究问题与方法
  • 5.2.1 符号定义
  • 5.2.2 研究问题
  • 5.2.3 研究方法
  • 5.3 联合分配算法
  • 5.3.1 多用户注水原理
  • 5.3.2 拉格朗日松弛算法
  • 5.3.3 仿真分析
  • 5.4 分步分配算法
  • 5.4.1 带宽分配算法
  • 5.4.2 子载波分配算法
  • 5.4.3 改善算法的性能
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 全文总结
  • 6.1 本文的贡献与结论
  • 6.2 下一步研究工作
  • 致谢
  • 参考文献
  • 个人简历
  • 攻读硕士学位期间的研究成果

    • 相关论文文献

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    • [29].算法教学问题的探讨[J]. 电脑知识与技术 2019(27)
    • [30].基于XML配置框架下多维度扩展贪心算法[J]. 吉林大学学报(理学版) 2018(03)

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