mimo-ofdm系统自适应资源分配技术的研究

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1、上海交通大学硕士学位论文MIMO-OFDM系统自适应资源分配技术的研究姓名：吴森申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：徐友云20081201摘要MIMO-OFDM系统自适应资源分配技术的研究摘要多输入多输出（MIMO）技术能够在空间中产生独立的并行信道同时传输多路数据流，在不增加系统带宽的情况下提高了频谱效率。正交频分复用（OFDM）技术通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道，减小了多径衰落的影响。因此MIMO技术与OFDM技术的结合已经成为未来宽带无线通信系统的发展趋势。采用自适应技术的MIMO-

2、OFDM系统，根据空时频正交子信道的瞬时特性分配发送功率和信息比特，可以充分利用系统资源，避免静态多址方案中系统资源的浪费，满足未来移动通信高速率、高效率的要求。本文首先简要介绍了MIMO-OFDM基本思想，并总结其关键技术，为下文做准备。接着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。“注水算法”是下文所研究讨论算法的理论基础。在这些理论分析的基础上，研究单用户MIMO-OFDM系统中资源分配的方案；在速率最大化和裕量最大化情况下，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

3、；在这两种算法的基础上，分别摘要在考虑误码率和不考虑误码率的情况下，提出一种改进的单用户资源分配方案，并分别在SISO-OFDM和MIMO-OFDM系统中进行仿真。结果表明，改进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MIMO-OFDM系统中资源分配的方案。详细探讨了在速率最大化准则情况下，一种常用的基于矩阵运算的方法。考虑到该算法需多次迭代，计算量十分庞大，提出了一种改进的新算法。经过计算机模拟仿真，所提算法与原有算法相比，性能相差不大，但计算量

4、成指数量级地减少，更有利于工程实现。同时，研究了裕量最大化准则下一种常用的算法，仿真结果表明，算法能使系统性能接近理论上的最大值。关键词：多输入多输出（MIMO），正交频分复用（OFDM），信道分配，位加载，自适应调制ABSTRACTResearchonAdaptiveResourceAllocationinMIMO–OFDMSystemsABSTRACTMIMO(MultipleInputMultipleOutput)canproduceparallelandindependentchannelsinspaceandt

5、ransmitmultipledatastreams.Spectrumefficiencycanbeimproveddramaticallyundertheconstraintofconstantbandwidth.OFDMhasbeenregardedasanefficientapproachtocombattheadverseeffectsofmulti-pathspreadbychangingfrequencyselectivechannelsintoflatonesinfrequencydomain.Theref

6、ore,thecombinationofMIMOandOFDMhasbeenthetrendoffuturewidebandwirelesscommunicationsystem.InMIMO-OFDMsystems,weuseamethodtoadaptivelyallocatedataandpoweraccordingtoinstantaneouschannelstateinformation.Thismethodcanfullyutilizewirelessresourceswhencomparedwithstat

7、icmultiplexingschemes,soitcanmeettherequirementsofhigh-rateandhigh-efficiencyinthefuturemobilecommunication.Inthisthesis,webrieflyintroducethemainideaofMIMO-OFDMandsummarizekeytechniques.Theninformationtheoryisconsideredand-III-ABSTRACTwater-fillingalgorithmisded

8、ucedwhichisthebasisofresourceallocationalgorithmsdiscussedinthefollowing.Basedonwhathavementionedabove,weconsiderresourceallocationtechniquesinsingle-userMIMO-