正交频分多址接入（OFDMA）自适应资源分配算法研究

论文摘要

正交频分多址接入(OFDMA)技术是一种基于OFDM的多址技术,也称为多用户OFDM技术。OFDMA通过为每个用户分配一个(或一组)子载波来实现多址接入,是实现OFDM系统中多用户复用和接入的有效方式,也是已发布的IEEE802.16标准的核心技术和后3G和4G系统的核心技术之一。由于无线信道具有时变和频率选择性衰落的特性,所以在OFDMA中使用自适应资源分配可以根据信道状况,向多个用户灵活地分配子载波,避开严重受损的信道,提高信号的传输质量与系统的频谱利用率,从而实现系统资源的自适应最优配置。因此本文将OFDMA的自适应资源分配算法作为本文的研究重点。论文首先讨论了无线信道特性及OFDMA基本原理,然后就OFDMA自适应资源分配算法进行了广泛深入地研究。OFDMA的自适应资源分配方案,主要包括子载波、比特和功率的联合优化分配。这一分配方案的总体目标是根据所有用户的瞬时衰落特性信息及当前用户的服务质量(QoS)要求,确定子载波对于每个用户的分配以及每一个子载波上所分配的比特数和发射功率值。论文分析了单用户的比特和功率分配算法,以及多用户下的固定资源分配算法,然后重点比较了几种典型的基于余量自适应(MA)和速率自适应(RA)优化准则的自适应资源分配算法,并对算法进行了性能仿真和比较。通过深入研究,论文在原有RA优化准则算法的基础上,提出多业务用户间具有QoS保证的自适应资源分配算法,分别对实时和非实时用户的子载波和功率分配算法进行理论描述,并对算法进行了仿真分析,结果表明所提出的算法能很好地满足实时和非实时用户各自的目标误码率和数据速率的需求,同时确保了用户间的比例公平性。此外还进一步提出了比特分配的优化修正算法,使系统功率在被充分利用的同时实现了整数比特的分配,从而获得更为满意的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 MC-CDMA、OFDM与OFDMA技术
• 1.2 OFDMA资源分配国内外研究现状
• 1.3 OFDMA自适应资源分配问题与分析
• 1.4 论文主要工作和内容安排
• 第二章 无线信道特性和OFDMA
• 2.1 无线信道特性
• 2.1.1 小尺度衰落模型
• 2.1.2 无线多径信道的数学模型
• 2.1.3 Rayleigh衰落信道的仿真模型
• 2.2 多址接入与OFDMA
• 2.2.1 多址接入技术
• 2.2.2 OFDMA的传输原理
• 2.2.3 OFDMA的系统模型
• 2.2.4 IEEE802.16a中的OFDMA
• 2.3 OFDMA中的资源分配和自适应分配
• 2.3.1 单用户的资源分配
• 2.3.2 多用户的资源分配
• 2.4 本章小结
• 第三章 OFDMA自适应资源分配算法
• 3.1 带自适应资源分配的OFDMA模型
• 3.2 基于MA优化准则的资源分配算法
• 3.2.1 MA优化准则的数学模型
• 3.2.2 拉格朗日算法
• 3.2.3 C.Y.Wong改进算法
• 3.2.4 Zhang算法
• 3.3 基于RA优化准则的资源分配算法
• 3.3.1 RA优化准则的数学模型
• 3.3.2 Rhee算法
• 3.3.3 Lee算法
• 3.3.4 Shen算法
• 3.3.5 Wong算法
• 3.4 OFDMA自适应资源分配算法比较
• 3.4.1 基于MA优化准则的资源分配算法比较
• 3.4.2 基于RA优化准则的资源分配算法比较
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于QoS保证的OFDMA自适应资源分配算法
• 4.1 服务质量（QoS）
• 4.2 多业务用户下具有QoS保证的自适应资源分配算法
• 4.2.1 系统模型
• 4.2.2 实时用户的子载波和功率分配
• 4.2.3 非实时用户的子载波和功率分配
• 4.2.4 参数设置
• 4.2.5 仿真结果和性能分析
• 4.3 改进的多业务用户下具有QoS保证的自适应资源分配算法
• 4.3.1 系统模型
• 4.3.2 带比特修正算法的自适应资源分配
• 4.3.3 参数设置
• 4.3.4 仿真结果和性能分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 研究工作中的问题、经验与体会
• 5.3 未来工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间完成的研究成果