mimo-ofdm系统资源分配及小区间干扰抑制

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1、1．1研究背景第一章绪论早在80年代初期，第一代移动通信问世了．其传输方式是模拟传输，应用了模拟技术和频分多址(FDMA)技术⋯．因为它对传输带宽具有一定的限制，导致第代移动通信只能解决语音业务上的问题：第二代移动通信}}{现十同时代的中期，其传输方式足数字传输，应用了数字的时分多址(TDMA)技术和妈分多址(CDMA)技术，解决了语音和数掘等方面业务的问题，同第一代移动通信技术相比通信性能获得了定的提高，PDC、GSM和CDMA系统是第二代移动通信的代表“1。之后出现了一个过渡时期(90年代。p期)，在这个时期罩产生了第2．5代移动通信，以GPRS、HSCSD和

2、EDGE系统为代表。随着新业务的需求同益增多，

3、j玎几代移动通信技术已经很难满足现状了。目

4、j订相对米说最前端和较完善的技术应改是第三代移动通信技术(即3G技术)，它的优点是在前两代的基础上，提供以前所不能提供的备种宽带业务，其中包括实现高速数掘和慢速图像传输等，带宽可以达到5MHz以上，传输速率在2Mb／s以上，CDMA2000系统(美国)、WCDMA系统(欧洲和同本)和TD—SCDMA系统(-扣幽)成为了3G的典型代袭系统。但是，3G移动通信系统还是存在着不足和缺陷，比如说它对多媒体业务就束手尤策，而且现阶段还存在着很多尚未解决的问题：①存在固有干扰；②提供更

5、高的数据速率{③满足小同QoS(QualityofService)要求的业务：④在现有的各种无线网络中实现无缝漫游；⑤频谱和其分配受

6、；I{等“1。和前儿代移动通信相比．第四代移动通信技术(即4G)的优点是带宽可以达到100MHz以上，能同时提供不同传输速率的用户进行数据传输，其中包括静止或低速移动(1GMbWs)的用户和高速移动(100Mbit／s)的用户，使用』11在更大的小区范围内实现在标准不I卸扮无线网络中自由的漫游，进而改善了小区边缘用户的服务质量‘”。移动运营商NTTDoCoMo形象地使用了“MAGIC”这个i司束形容4G所具有的特点“1，其中M代表的

7、是Mobilemultimedia，A代表的是Anytimeanywhereanyone，G代表的是Globalrnobilitysupport，I代表的是inte￡B'atedwirelesssolution．C代表的是Customizedpersonalservice。为了获得4G的高速数据率．引入了更加有效的数据传输技术．正交频分复用技术(OFDM)和多输入多输出技术(MIMO)被称为目前虽有发展前景的方案⋯。OFDM技术是4G的核心技术，它是多载波调制(MCM，Multi—CarrierModulation)的一种。其核心思想是：需要传输的数据流是以串行方

8、式排列的，为了降低数据速率可以把他们分解，形成很多个并行排列的f数掘流．然后再把他们分别调制到互相IF交的子载波上，最后合成输出．通过数掘可咀看出屉后的输小数据速率和没分解前的相同。为了减少子信道问的干扰(ICI．InterChannelInterference)可咀在接收端利用相关技术，这样就能使矿交信号分开。为了避免衬号M干扰(ISI．InterSymbolInterference)的产生可以引入循环6U缀．这样就会使信道的时延扩展小r码元周期”1。把信道分成多个f信道可以使每个子信道带宽小于予载波带宽，所以每个予信道都是下坦的，频率选择性衰落问题就会得到解决

9、”1。MIMO系统在收发两端

10、司时使用多根天线，这样做可以充分利用空叫的复用性，数据经并行子信道进行传输，而信道的容量取决于收发两端天线数较小的方．二者成正比例关系”’，该系统不但没有增加带宽和无线发射功率．还成倍地提高了频谱效率““1。当有频率选择性的深度衰落时，MIMO技术会很难发挥它的优势，因此我们想到把MIMO与OFDM技术结合起束．使他们在技术上得到相互补充till刚才已经介绍过OFDM上的每个子载波经历的衰落都是平坦的，如果在每个于载波上都利用MIMO进行传输，就会使MIMO的传输策略避开频率选择性的影响“一。信道衰落对于OFDM系统中各个子载波来说是

11、相互独立，这也就是说当只有一个朋户日J，根据子载波上的于信道衰落，使OFDM系统可虬自适脚地进行比特分配．在提高容置性能的l司时，减少发射功率，增加传输的可靠性；在多个用户存在的情L兕F，用户所在的地理位置可能不同，但是这并不影响信道衰落的独立性。十H同增益的子载波也会对不同用户产生不同的效果．所以我们可以将于载波分配给对它来说增益较大的用户，从而增加频谱利用率““。由此看出，利用1i同用户信道衰落独立性的自适应资源管理策略，可以根据信道状况的不同合理地进行动态资源分配，这样不f目克服了信道衰落的负面影响，还获得多用户分集效果。多用户MIMO．OFDM系统可以自适

12、应地调整传