正交频分复用系统资源分配方法的研究与改进

论文摘要

随着移动通信技术的发展,人们不仅仅满足于移动语音服务,还希望通过移动网络使用数据和多媒体业务。宽带无线接入技术恰好能够满足人们的这些需求。然而,在无线传输过程中,随着传输速率的增大,多径效应对传输质量的影响将愈加严重。OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术凭借其良好的抗多径干扰能力和频谱利用率高的特点而被普遍认为是宽带无线接入及下一代移动通信系统中的核心技术。为了在OFDM无线通信系统中能够更充分的利用系统资源,本文对OFDM系统的比特分配、发射功率分配和子载波分配算法进行了细致的研究。本文首先建立了无线移动通信信道模型,介绍并分析了移动通信信道的特性,给出了理论分析和仿真说明。在阐明了多载波技术的特点之后,以OFDM技术为例,从系统的基本结构和关键技术等方面出发,结合DVB系统的参数,搭建了OFDM系统的软件仿真平台,演示了OFDM信号的产生过程。为后续章节的相关算法研究和仿真工作提供了平台。然后,研究了单用户OFDM系统的资源分配算法。首先介绍了资源分配的准则以及几种基本算法,然后从最大限度利用信道带宽、逼近信道容量的角度提出了一种具有自适应性的资源分配算法。通过计算机仿真的方法将新算法与传统算法进行了比较,结果表明该算法的性能优于传统的等比特分配方案,略低于其它最优算法,达到了提高频谱利用率和提升系统容量的目的。最后,研究了多用户OFDM系统的资源分配算法。首先介绍了运算量极大的最优算法,然后给出了两种更加实用的分配方案。其中,WR算法在误码率、频谱利用率等方面性能与最优算法接近,BABS算法则表现稍逊。随后,本文提出了一种子载波分配算法——SA算法,该算法的思想是把全体用户分成若干个子集合,然后把对应的子载波分配给子集合中使得发射功率增量最小的用户。仿真结果表明,SA算法能够合理的分配子载波,其频谱利用率高于BABS算法,略低于WR算法,并且当SA算法与比特和发射功率分配算法结合后,其误码率性能接近WR算法和最优算法,显著优于BABS算法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及来源
• 1.2 研究目的和意义
• 1.3 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.4 本文研究内容和组成结构
• 第2章 OFDM系统无线传输原理
• 2.1 无线信道的特性
• 2.1.1 无线信道的衰落
• 2.1.2 无线传输模型
• 2.2 多载波调制技术
• 2.3 OFDM技术基本原理
• 2.3.1 OFDM信号的产生
• 2.3.2 DFT/FFT在OFDM系统中的应用
• 2.3.3 OFDM的保护间隔（GI）与循环前缀（CP）
• 2.4 OFDM系统的主要优缺点
• 2.4.1 OFDM系统的主要优点
• 2.4.2 OFDM系统的主要缺点
• 2.5 本章小结
• 第3章 OFDM系统模型与参数设置
• 3.1 OFDM系统平台的参数设置
• 3.2 OFDM系统平台演示
• 3.3 本章小结
• 第4章 单用户OFDM系统资源分配的分析与改进
• 4.1 OFDM系统资源分配问题分析
• 4.2 资源分配准则及数学模型
• 4.3 单用户OFDM系统资源分配算法介绍
• 4.3.1 注水算法
• 4.3.2 Hughes-Hartogs算法
• 4.3.3 Chow算法
• 4.3.4 Fischer算法
• 4.4 基于自适应性的单用户资源分配算法
• 4.4.1 算法的基本思想
• 4.4.2 算法的资源分配过程
• 4.5 仿真结果与分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 多用户OFDM系统资源分配的分析与改进
• 5.1 多用户OFDM系统资源分配问题分析
• 5.2 最优的多用户OFDM系统资源分配算法
• 5.3 次优的多用户OFDM系统资源分配算法
• 5.3.1 基于信噪比的带宽分配算法——BABS算法
• 5.3.2 基于信道容量的分配算法
• 5.4 基于用户子集的改进算法
• 5.5 仿真结果与分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢