基于ofdma系统的资源分配算法研究

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1、华北电力大学硕士学位论文态复用)由G.A.Doelz等人于1957年提出并被用于美国军队的高频通信项目，其主要技术特点是采用多个并行传输信道进行信号传输。随后，在60年代中期，贝尔实验室的R.W.Chang提出了一个频谱相互重叠，并且满足正交性的系统，[1]形成了并行数据传输和频分复用的概念。在70年代，OFDM技术的研究取得了重大突破，首先在1970年，第一个关于OFDM的专利发表，随后Weinstein和Ebert提出将离散傅立叶变换(DFT)及其反变换(IDFT)应用到正交频分复用系[2]

2、统的调制和解调中，为OFDM的广泛应用奠定了基础。另一个重要设计是Peled和Ruiz在1980年提出了在OFDM各子载波符号中引入循环前缀(CP，[3]CyclicPrefix)的概念，从而使OFDM各子载波调制信号在复杂的传输信道中仍然能够保证正交性。此后，OFDM的理论研究不断深入，直到90年代，由于数字信号处理(DSP)技术和超大规模集成电路技术的发展，大量复杂运算和高速存储问题得以解决，进一步促进了OFDM技术的实用化。如今，OFDM已经成为当前宽带无线网络领域中最关键的技术之一。在数

3、字声音广播(DAB)和数字视频广播(DVB)领域，OFDM以其抗多径、频谱利用率高等特点，满足了系统的传输要求；宽带无线接入系统IEEE802.11g/a、802.16d/e、802.20也以OFDM/OFDMA技术为基础；近距离通信IEEE802.15.3aUWB(超宽带)技术的两个备选方案之一也采用了多频带OFDM(MB-OFDM)。同时，在B3G/4G标准中，OFDMA被LTE的下行链路标准采纳，被列为3GPPLTE-Advanced和IMT-Advanced标准的首选技术，OFDM在物理

4、层传输技术中[4]的核心地位得到逐渐确立。1.2.2OFDM系统的关键技术(1)时域和频域同步由于OFDM各个子载波的解调是通过FFT变换实现的，为了实现正确解[5]调，FFT的时间窗必须对准信号部分，因此系统的时间必须完全同步。此外，由于OFDM中各子载波相互重叠，为了保证它们之间的正交性，频率也必须完全同步，否则会导致子载波间的信号相互干扰(ICI)。如果不采取措施对这种ICI加以克服，会对系统性能带来非常严重的地板效应，即无论怎样增加信号的发射功率，也不能显著地改善系统的性能。所以，时域和

5、频域同步成为OFDM的一大关键技术问题。OFDM系统的同步方案主要有三种：一是基于CP的同步方案。通常用于时偏的粗估计和分数频偏的估计；二是基于训练符号的同步方案。这种方法在时域上将已知信息加入待发OFDM符号，通常置于OFDM符号前或者由多个OFDM符号构成的帧的起始位置处；三是基于子载波的导频。它在特定子载波位置处加入导频信号，常用于连续数据传输系统。2华北电力大学硕士学位论文(2)降低峰均比功率OFDM系统输出的是多个独立子载波信号的迭加，因此如果多个信号的相位一致时，所得到的叠加信号的瞬

6、时功率就会远远大于信号的平均功率，导致出现较大的峰均功率比(Peak-to-AveragePowerRatio，PARR)。高的峰值平均功率比会对发送端高功率放大器的线性要求很高且发送效率极低，接收端对前端放大器以及A/D转换器的线性度要求也很高，从而OFDM系统的性能大大下降甚至直接影响实际应用，所以必须要考虑如何减小大峰值功率信号的出现概率，避免非线性失真的出现。常用的降低PAPR技术主要有基于信号畸变技术、信号扰码技术和基于信号空间扩展技术等。(3)信道估计对于一个OFDM接收机的检测初始

7、信号来说，精确地估计信道的传输函数是至关重要的。目前提出的OFDM系统中的信道估计算法大概分为两类：一类是导频辅助信道估计算法，另一类是盲信道估计算法。基于导频的信道估计是在某些OFDM符号的某些子载波上发送已知的参考信号，即导频。盲信道估计算法和导频辅助信道估计算法不同，它可以在发送数据完全未知的情况下完成信道估计。所以使用盲估计算法可以使发射机无需发送特殊的训练符号，从而达到较高的系统频谱利用率。但是该方法只有在收集到足够多数据的情况下才能得到一个可靠的估计。对于无线通信而言，信道是时变的，

8、需要大量的数据限制了盲估计算法的使用。一个好的信道估计方法应该具有较低的复杂度和良好的信道跟踪能力，如何设计导频图案，实现性能好、复杂度低的信道估计算法成为OFDM系统中的一项重要研究内容。(4)信道编码与交织在频率选择性信道条件下，OFDM的某些调制信号可能完全处于瞬时信号[6]强度弱的频带内，因此OFDM传输的误码率性能与单载波宽带传输相比较差。提高数字通信系统性能的常用方法是信道编码和交织。对于衰落信道中的随机错误，可以采用信道编码；对于衰落信道中的突发错误，可以采用交织。在实际应用中，通