论文题目: 无线通信系统中动态资源管理若干问题的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 信息与通信工程
作者: 汪安春
导师: 姚彦
关键词: 正交频分复用,公平调度,多用户分集,天线分集,多输入多输出
文献来源: 清华大学
发表年度: 2005
论文摘要: OFDM/MIMO中的资源管理是一个有潜在应用前景和理论意义的研究热点。本文正是针对OFDM/MIMO中调度问题和载波间干扰(ICI)抑制而展开的。从广播信道和多址接入信道的容量区域入手,研究了公平准则下单通道和多通道情况下使得效用函数之和最大的调度算法和相应的功率分配方法。结合OFDM,提出了三种比例公平调度方法,指出子带内频率分集对调度性能是有害的。公平调度可以显著改善OFDM系统的平均吞吐量。随着多普勒频偏的增大,使得信道预测误差增大,导致平均吞吐量降低。短期公平性和信道时变特性使得多用户分集的利用在一段多普勒范围之内才能取得较好的效果。在多天线(MIMO)系统中,天线分集对于多用户分集是有害的,并且用户个数,接收信噪比,发送和接收分集,接收机的结构对于多用户分集的影响都非常大。在MISO系统中,发送天线的组合方式对调度性能有很大的影响,发送选择分集的性能优于空时正交码(STOBC)。在空间复接(spatial multiplexing)的MIMO系统中,调度之后,并行最小均方误差(MMSE)接收优于并行迫零接收;随着用户数的增加,线性接收机可以超过最大似然接收的性能,表明MMSE和迫零接收是渐近最优的。当收发天线个数比较接近时,线性接收机可以获得较好的性能。以上的分析都是针对单个小区的。在两个基站系统中,在很大的信噪比范围内独立调度的性能优于宏分集模式。为了减少信道反馈信息对上行带宽的占用量,本文给出了MIMO系统中的一种随遇波束成型的调度方法和一种分布式判决反馈的调度方法,可以极大地减少了上行带宽的占用。在分布式判决算法中,每个移动台跟踪自己的调度情况,并和一个自适应的门限相比较,来判断是否参与反馈。仿真表明,平均4个用户参与反馈,获得了和标准的HDR调度算法相近的性能。由于采用了正交并行子载波,正交频分复用对于载波频偏和多普勒频偏非常敏感。采用由两个子块构成的一种OFDM帧结构和相应的解调算法,可以将系统抗多普勒的能力提高近一倍。对于载波频偏载波所致的干扰,本文提出了一种线性抑制方法,并研究了导频个数对于抑制性能的影响,提出了基于部分导频的线性抑制方法。分析和仿真表明,3-5个导频可以提高载干比5dB以上。
论文目录:
第1章 绪论
1.1 论文的研究背景
1.2 OFDM 技术的发展和应用
1.3 多天线技术
1.4 动态资源管理
1.4.1 吞吐量公平的调度算法
1.4.2 访问公平的调度算法
1.4.3 无线通信系统中的功率控制
1.5 论文的研究内容和结构
1.6 论文的主要贡献
第2章 无线系统中的资源管理
2.1 简介
2.2 广播信道和多址接入信道的容量区域
2.2.1 多址接入高斯信道的容量区域和多用户注水
2.2.2 高斯广播信道的容量区域和多用户注水
2.3 公平性问题
2.4 单通道的公平调度算法
2.4.1 多址接入信道中Knopp 调度算法
2.4.2 广播信道中的资源分配和效用函数
2.4.3 广播信道中无叠加编码时的资源分配
2.4.4 下行的比例公平调度算法
2.4.5 恒定发送功率下的公平调度问题
2.4.6 线性功率下的比例公平调度问题
2.5 多通道的公平调度算法
2.5.1 上行的调度问题
2.5.2 下行的调度问题
2.5.3 恒定功率下的调度问题
2.6 恒定功率控制的性能损失
2.7 非理想信道对调度性能的影响
2.7.1 非理想信道对于调度性能的影响
2.7.2 信道预测误差对于调度性能的影响
2.8 本章小结
第3章 OFDM 系统中的动态资源管理
3.1 简介
3.2 OFDM 的系统模型和信道统计特性
3.3 OFDM 中的调度算法
3.3.1 OFDM 中的调度问题
3.3.2 OFDM 中带功率分配的调度算法
3.3.3 OFDM 中带恒定功率分配的调度算法
3.4 非理想信道对于OFDM 调度性能的影响
3.5 性能仿真和分析
3.6 本章小结
第4章 多天线系统中的公平调度
4.1 引言
4.2 系统模型
4.3 SIMO 系统的调度性能分析
4.4 MISO 系统的调度性能分析
4.4.1 二天线发送和单天线接收
4.4.2 加权选择
4.4.3 数值结果
4.5 MIMO 系统中的公平调度
4.5.1 M=2,N≥M 时调度分析
4.5.2 天线选择和多用户分集
4.6 迫零接收下的调度性能分析
4.6.1 迫零接收下的调度性能分析
4.6.2 数值结果
4.7 MMSE 线性接收下的调度性能分析
4.7.1 MMSE 线性接收下的调度性能分析
4.7.2 数值分析
4.8 无线网络中的调度问题
4.8.1 接收端只有一根天线
4.8.2 接收端具有多根天线
4.9 本章小结
第5章 减少反馈的公平调度
5.1 简介
5.2 MIMO 系统中基于随遇波束成型的公平调度
5.2.1 MIMO 系统中使用随遇波束成型的公平调度算法
5.2.2 仿真和分析
5.3 减少反馈量的公平调度算法
5.3.1 减少反馈量的公平调度算法
5.3.2 渐近分析
5.3.3 仿真和分析
5.4 本章小结
第6章 OFDM 系统中的 ICI 抑制
6.1 简介
6.2 频偏和多普勒对OFDM 性能的影响
6.3 新的OFDM 帧结构及其解调算法
6.3.1 新的OFDM 帧结构
6.3.2 OFDM 的解调算法
6.3.3 仿真和讨论
6.4 载波间干扰的线性抑制技术
6.4.1 信号模型
6.4.2 线性干扰抑制技术
6.4.3 部分ICI 的抑制技术
6.4.4 仿真和分析
6.5 本章小结
第7章 结论与展望
7.1 总结
7.2 需进一步开展的工作
参考文献
缩略语
致谢与声明
附录 A
个人简历、在学期间的研究成果及发表的论文
发布时间: 2006-06-29
参考文献
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