OFDM系统资源分配算法研究

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正交频分复用(OFDM)作为一种新兴的多载波调制技术,由于其频谱利用率高、抗干扰能力强、成本低等原因越来越得到人们的关注,已经成为下一代移动通信系统中的核心技术。移动通信的发展趋势是将多种业务综合到一个网络中,而在移动信道中,不同的子信道受到不同的衰落,因此有不同的传输能力,所以需要有效的资源分配方案来更好地利用信道资源并满足不同业务的需求。 传统的OFDM系统多采用静态的OFDM-TDMA或者OFDM-FDMA的方式,分别对每个用户分配固定的时隙或者频段,这利于系统实现,但对某个用户来说结果有可能是,性能最好的子信道只是部分时间使用甚至就没有占用过。将资源分配技术应用于OFDM系统,根据子信道的瞬时特性动态的分配数据速率和传输功率,可以充分利用信道资源,减少系统总的发送功率,这对于第四代移动通信系统有着十分重要的意义。 本文首先介绍了无线信道特性以及OFDM系统模型,总结其关键技术以及多址接入方式。 在理论分析的基础上,研究单用户OFDM系统中资源分配的方案;从信息论基础出发,推导了在单用户并行高斯信道的环境下,采用香农的“注水算法”可达到信道容量的极限。随后在速率最大化情况下,分别讨论了两种常见的基本分配方法:注水算法和贪婪算法;在此基础上,将一种新的单用户资源分配方案与之进行比较。仿真表明,所提算法与原有算法相比,可达到近似相同的性能并使算法复杂度大大降低,是一种利于系统实现的次优算法。 同时,着重研究多用户OFDM系统中资源分配的方案。详细探讨了在裕量最大化准则情况下,常用的经典方法。考虑到经典算法需多次迭代,计算量十分庞大,提出了一种两步实现的改进算法,该算法在第一步中迅速实现资源的初分配,随后对分配结果进行调整。经过计算机模拟仿真,改进算法与原有算法相比,在功率要求上相差不大,但计算量大为减少,由原先的 降为 ,是一种利于实现的新算法。 此外本文还对多小区环境中的资源分配策略进行了探讨,在对已有的3GPP提案进行分析的基础上,提出一种新的基于时域扩频、扰码和跳频的OFDM 资源分配策略,仿真结果表明,该算法能够有效的消除小区间干扰影响,对于第四代移动通信系统研究具有一定借鉴意义。
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