OFDM系统中的自适应比特分配算法研究

论文摘要

正交频分复用是一种新型的高效多载波调制技术,它具有良好的抗噪声性能和抗多径信道干扰的能力以及频谱利用率高等优点,因而被认为是下一代移动通信系统中的关键技术,并得到越来越多的关注。在宽带移动OFDM系统中,不同的子信道由于受不同的信道衰落而具有不同的传输能力,如果对所有的子信道都采用相同的调制方式,则为了保证系统能够正常工作,系统参数需要根据传输能力最差的子信道设计,不能充分利用系统的资源。通过对OFDM各子载波进行自适应调制,则能够提高频谱利用率,降低发射功率,更加有效的利用无线资源。本文首先介绍了无线信道传输特性及OFDM系统的基本原理,并对OFDM系统的信道估计技术以及信息论基础进行了讨论。这为OFDM自适应比特分配算法提供了理论基础。然后论文通过对近二十年来OFDM自适应比特分配算法进行研究总结,重点对Hughers-Hartogs算法、P.S.Chow算法以及Fischer三种经典算法性能进行了分析比较,并在所搭建的OFDM系统平台上进行了仿真分析。在此基础上,提出了一种改进的基于M-QAM的调制的自适应比特分配算法。通过对该算法进行详细的理论分析与仿真实验,得出结果证明:该算法在性能上接近贪婪算法,但在算法复杂度上明显低于贪婪算法,可以用于固定速率的无线数据传输,具有实用意义。文章最后还讨论了影响自适应调制的因素,为实际系统的设计提供了更多的理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 移动通信发展概况
• 1.2 链路自适应技术的发展及应用
• 1.3 OFDM 技术的发展及应用
• 1.3.1 OFDM 的发展
• 1.3.2 OFDM 技术的应用
• 1.3.3 OFDM 系统的优缺点
• 1.3.4 OFDM 系统中的关键技术
• 1.4 本文研究内容与成果
• 1.5 论文结构与内容
• 2 无线信道特性和OFDM 基本原理
• 2.1 无线信道特性
• 2.1.1 大尺度衰落
• 2.1.2 无线信道的多径衰落
• 2.1.3 无线信道的时变性以及多普勒频移
• 2.2 OFDM 技术基本原理
• 2.2.1 OFDM 系统数学模型
• 2.2.2 OFDM 中的保护间隔和循环前缀
• 2.3 本章小结
• 3 OFDM 系统信道估计技术
• 3.1 信道估计的模型及估计方法分类
• 3.2 基于导频的信道估计方法
• 3.2.1 导频的选择与插入
• 3.2.2 导频信息获取及恢复准则
• 3.2.3 两种基于导频的OFDM 信道估计方法
• 3.3 基于循环前缀的信道估计方法
• 3.4 本章小结
• 4 OFDM 系统自适应比特分配算法
• 4.1 自适应分配的基本概念
• 4.2 自适应调制的理论基础
• 4.2.1 注水算法
• 4.2.2 两种优化准则及实现
• 4.3 自适应OFDM 系统
• 4.3.1 自适应OFDM 系统的基本原理
• 4.3.2 自适应OFDM 系统的数学模型
• 4.4 自适应调制模式的选择
• 4.5 单用户OFDM 系统几种自适应比特、功率分配算法分析
• 4.5.1 Hughers-Hartogs 算法（贪婪算法）
• 4.5.2 P.S.Chow 算法（性能余量算法）
• 4.5.3 Fischer 算法（最小BER 算法）
• 4.5.4 其它一些典型算法
• 4.6 本文改进的一种自适应分配算法
• 4.6.1 算法分析和改进
• 4.6.2 算法描述
• 4.6.3 算法分析
• 4.6.4 仿真分析
• 4.6.5 结论
• 4.7 多用户OFDM
• 4.7.1 多用户OFDM 系统模型
• 4.7.2 多用户OFDM 系统的自适应调制算法
• 4.8 影响自适应调制性能的因素
• 4.8.1 自适应算法实现时间
• 4.8.2 信道估计误差
• 4.8.3 信道延时
• 4.9 本章小结
• 5 结束语
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 进一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：攻读硕士学位期间参与的科研项目及发表的论文