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OFDM系统的自适应空时频处理

作　者: 胡封晔
导　师: 王树勋
学　校: 吉林大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: MIMO-OFDM 空时编码频率分集自适应交织自适应编码调制多用户分集
分类号: TN919.3
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文在小尺度衰落OFDM系统基础上,结合空时处理、波束成形和功率控制等技术,对MIMO-OFDM系统中的空时频处理、自适应交织以及多用户分集中的自适应调制等关键问题进行了深入研究。全文共分八章。第一章对移动通信中OFDM系统空时处理和自适应技术的研究现状进行了综述,确定本文的研究背景和研究内容。第二章介绍本文研究所涉及到的基础知识。第三章重点介绍和分析了OFDM技术的相关基础理论及发射和接收模型,并总结了OFDM技术的优缺点。第四章研究了基于小尺度衰落下OFDM系统的移动信道的特性,从理论上推导并给出了信道估计器的MMSE,通过仿真实验研究并分析了OFDM系统性能。第五章首先针对STC-OFDM系统的模型、系统容量及性能进行分析,并进行了不同信道状态下的仿真实验。在STC-OFDM系统基础上提出频率分集系统模型,分析了该模型频率分集算法和成对错误概率的上限值,给出了系统的编码增益和分集增益。第六章提出基于MIMO-OFDM系统的自适应交织模型。该模型利用瞬时信道的可变性,根据一个OFDM帧准静态信道SNR,重新安排发送符号的顺序,分解长的突发坏信道以提高系统性能。推导了自适应交织算法,分析了MIMO-OFDM系统误码性能,给出了该模型的编码增益和分集增益。第七章联合考虑多用户分集和自适应调制技术,将可变速率方法推广到频率选择性衰落信道上,建立了基于随机波束成形和自适应调制的MIMO-OFDM系统的自适应多用户分集系统模型,提出了随机波束成形QR接收机的自适应多用户分集资源分配算法及其简化算法,推导了在最大化系统吞吐量和最小化系统误码率情况下系统的误码性能。第八章对全文进行了总结,并分析了今后有待进一步研究的问题。

全文目录

提要  4-8
第一章绪论  8-22
  1.1 移动通信的研究与发展现状  8-11
  1.2 OFDM 系统空时处理研究现状  11-17
    1.2.1 空时编码国内外研究现状  12-15
    1.2.2 波束成形国内外研究现状  15-17
  1.3 OFDM 系统自适应技术研究现状  17-19
  1.4 OFDM 系统自适应空时处理中存在的问题  19-20
  1.5 本文研究内容  20-22
第二章基础知识  22-36
  2.1 矩阵代数的相关知识  22-25
    2.1.1 特征值与特征向量  22
    2.1.2 广义特征值与广义特征向量  22
    2.1.3 矩阵的奇异值分解  22-23
    2.1.4 M-P 广义逆  23
    2.1.5 Kronecker 乘积  23
    2.1.6 Hermitian 矩阵  23-24
    2.1.7 QR 分解  24-25
  2.2 衰落信道模型  25-29
    2.2.1 多经传播模型  25-26
    2.2.2 多普勒频移模型  26
    2.2.3 频率选择性衰落信道模型  26-29
  2.3 通信系统的信道容量  29-33
    2.3.1 信道容量的基本结论  30-31
    2.3.2 多天线系统的信道容量  31-33
  2.4 交织技术  33-34
  2.5 灌水原理  34-35
  2.6 本章小结  35-36
第三章 OFDM 系统基本原理  36-53
  3.1 OFDM 的技术原理  36-37
  3.2 OFDM 的基本模型  37-39
  3.3 OFDM 的实现  39-40
  3.4 OFDM 中的循环前缀  40-41
  3.5 保护时隙对系统性能的影响  41-43
  3.6 OFDM 系统的非同步问题分析  43-46
    3.6.1 符号定时偏差  43-45
    3.6.2 载波频率偏移  45-46
  3.7 OFDM 系统中的峰值平均功率比  46-51
    3.7.1 峰值平均功率比的定义  47
    3.7.2 减小峰均比的方法  47-51
  3.8 OFDM 技术的优缺点  51-52
    2.8.1 OFDM 技术的优点  51
    2.8.2 OFDM 技术的缺点  51-52
  3.9 本章小结  52-53
第一篇 OFDM 系统空时频处理  53-78
  第四章小尺度衰落条件下OFDM 系统性能分析  54-61
    4.1 概述  54
    4.2 小尺度衰落条件下OFDM 系统性能分析  54-58
      4.2.1 OFDM 系统模型  54-55
      4.2.2 移动信道的特性  55-57
      4.2.3 信道估计算法  57-58
    4.3 仿真实验与结论  58-60
    4.4 本章小结  60-61
  第五章 OFDM 系统的空时处理  61-78
    5.1 概述  61
    5.2 OFDM 系统的空时编码  61-70
      5.2.1 STC-OFDM 系统模型  62-63
      5.2.2 STC-OFDM 系统的容量  63-64
      5.2.3 STC-OFDM 系统的性能分析  64-66
      5.2.4 仿真实验与结论  66-70
    5.3 OFDM 系统的空时频处理模型和性能分析  70-77
      5.3.1 概述  70-71
      5.3.2 OFDM 系统空时频处理模型  71-72
      5.3.3 OFDM 系统空时频处理算法  72-75
      5.3.4 系统性能分析  75-76
      5.3.5 仿真实验  76-77
    5.4 本章小结  77-78
第二篇 OFDM 系统自适应技术研究  78-103
  第六章 MIMO-OFDM 系统的自适应交织  79-87
    6.1 概述  79-80
    6.2 MIMO-OFDM 系统的自适应交织模型与算法  80-84
      6.2.1 MIMO-OFDM 系统模型  80-82
      6.2.2 MIMO-OFDM 系统自适应交织算法  82-83
      6.2.3 信道估计与模式同步  83-84
    6.3 性能分析  84-85
    6.4 仿真实验  85-86
    6.5 本章小结  86-87
  第七章 MIMO-OFDM 系统的自适应多用户分集  87-101
    7.1 概述  87-88
    7.2 系统模型  88-89
    7.3 比例公平调度算法  89
    7.4 随机波束成形和天线分配算法  89-91
    7.5 自适应多用户分集算法  91-96
      7.5.1 自适应调制算法  92
      7.5.2 最大化系统吞吐量  92-94
      7.5.3 最小化系统误码率  94-96
    7.6 仿真实验与结论  96-99
    7.7 本章小结  99-101
  第八章全文总结  101-103
    8.1 主要工作与结论  101
    8.2 今后待研究的问题  101-103
参考文献  103-117
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果  117-120
致谢  120-121
常用术语  121-123
摘要  123-126
ABSTRACT  126-129

OFDM系统的自适应空时频处理

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