子载波联合功率分配

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1、第一章绪论1.1引言近些年来，移动通信技术飞速发展，为人类通讯提供了越来越高的速率。从第一代移动通信系统到第三代移动通信系统，技术的更新换代越来越快，系统能够提供的数据速率也越来越高.目前，第三代移动通信(3G，3rdGeneration)系统已经在世界的许多国家开始了商业应用.由于3G系统的核心网还没有完全脱离第二代移动通信系统的核心网结构，所以普遍认为3G系统仅仅是从窄带向未来宽带移动通信系统的过渡.因此，人们把目光越来越多的投向3G以后的移动通信系统或称为第四代移动通信系统，开始研究和开发无线多媒体通信系统(WBMCS，

2、WirelessBroadbandMu1timediaCoImnwncatinnSystem)。第四代移动通信系统将提供更大的频宽，把无线通信和互联网、多媒体通信相结合，把移动通信业务从话音扩展到数据、图像、视频等多媒体业务。无线通信与互联网、多媒体通信相结合必定是大势所趋。第四代移动通信中系统的速度可以达到10Mbps、20Mbps，最高可以达到100Mbps，能够实现全球无缝漫游[1]。由于人们对服务质量和传输速率的要求越来越高，所以对移动通信系统的性能和频带宽度提出了更高的要求。而带宽在移动通信系统中是十分稀缺的资源，因

3、此必须采用先进的技术有效地利用宝贵的频率资源，以满足高速率、大容量的业务需求；同时需要克服高速数据在无线信道下的多径衰落，以降低噪声和多径干扰，达到改善系统性能的目的。OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiple，正交频分复用）技术以其特殊的调制方式从众多技术中脱颖而出，显示出优越的性能，受到人们的广泛关注。OFDM技术具有频谱利用率高，抗多径能力好等优点，成为第四代移动通信系统的关键技术[1][2]。下一代无线通信系统的发展方向是提供多种业务服务，随着无线通信系统中多媒体应用层出不穷，多媒

4、体实时业务要求无线通信系统逐步从单一的承载话音和低速数据的网络向数据话音图像等多媒体信息的综合传输网演化，这些不同的应用需要有不同的QoS（QualityofService，服务质量），要求QoS通常用带宽时延时延抖动和分组丢失率来衡量调查显示各种应用对服务质量的需求在迅速增长。移动通信系统的未来是要支持有着不同服务质量要求的各种业务，这样就需要先进的技术(如调制、无线资源管理)来最大程度上地提高频谱利用率，以达到要求。1.2论文的研究背景1.2.1OFDM技术概述与研究现状OFDM技术是一种特殊的多载波传输方案，它可以被看作

5、一种调制技术，也可以被看作一种复用技术，能在无线传播环境下实现数据的高速传输。OFDM系统是20世纪60年代提出的，当时主要应用于高频通信系统，由于当时OFDM系统需要多个调制解调器，结构的复杂性大大限制了其应用和发展。随着数字信号处理(DSP，Datasigna1Processor)和大规模集成电路(VLSI,VastLargescaleIntegratedcircult)的发展，1971年Weistein和Ebert提出了用离散傅立叶变换(DFT，DistributedFunctionTermina)来等效实现多个调制解调

6、器的功能极大地简化了原始的OFDM系统并促进了OFDM的技术应用，成为OFDM发展史上的一个里程碑。OFDM调制技术的另一个比较大的突破是1980年Peled和Ruiz提出采用循环前缀(CP：CyclicPrefix)来解决子载波间的正交性问题[41]有效的降低了符号间干扰(ISI：Inter-symbolInterference)和子载波间干扰。后来的研究者又在OFDM系统中采用冲激脉冲代替矩形脉冲获得了更好的频谱波形[42][43]。90年代初随着大规模集成电路和数字信号处理技术的成熟使OFDM商用成为可能，OFDM作为新

7、一代通信技术吸引众多学者进行广泛和深入的研究。Bingham,J.A.C于1990年提出多载波调制技术在有线链路商用的设想[44]，1995年S.D.Sandberg提出了基于小波的多载波调制获得了比基于DFT的多载波调制更好的性能[45]，20世纪80年代，OFDM技术获得了突破性的进展，大规模集成电路的发展让FFT技术的实现不再是难以逾越的障碍，其他一些难以实现的困难也得到了相应的解决。从此，OFDM在无线通信领域中的应用得到了迅猛的发展。近些年来，当子载波数高达几千时也可以通过专用芯片来实现其DFT变换，大大推动了OFD

8、M技术在无线信道环境中的实用化。当前OFDM技术已经应用于数字音频广播(DAB，DigitalAudioBroadcast)、数字视频广播(DVB，DigitalVideoBroadcast)等数字移动通信领域。1995年欧洲电信标准委员会将OFDM作为数子音频广播(DAB)