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基于波束成形的多用户MIMO-OFDM系统资源分配的研究

作　者: 蒋晓琪
导　师: 徐昌庆
学　校: 上海交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: MIMO-OFDM 波束成形 有限反馈数据量 自适应资源分配
分类号: TN919.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


MIMO-OFDM是新一代无线移动通信技术的主要技术之一。它结合了MIMO(多天线阵列)技术和OFDM(正交频分复用)技术,使得系统的容量和频谱利用率大大地提升。MIMO系统利用了多径离散环境中空间分离天线得到的空间分集优势,可以显著地提高带限无线信道的系统容量,使高速率传输成为可能。OFDM采用多载波调制方式,能够有效地利用频谱资源并很好地消除码间串扰的影响。MIMO和OFDM技术的结合MIMO-OFDM系统已经成为新一代移动通信系统中的关键技术。将自适应资源分配应用于MIMO-OFDM系统,使用低复杂度的自适应子载波分配、比特加载和功率分配算法来提高系统性能,是使MIMO-OFDM技术发挥最大性能的必要条件。根据信道的瞬时特性自适应地调整调制、编码速率、功率和其他传输系数,可以使系统性能最优化。本文围绕多用户MIMO-OFDM系统资源分配,研究了波束成形的设计和OFDM系统资源分配两大问题。在波束成形设计中,讨论了非完全信道参数对算法结果的影响,给出了相应的修正算式;研究了有限反馈数据量的波束成形算法,可以在保证下行链路传输效率的同时将反馈量限制在一个固定的水平。在OFDM资源分配中,讨论了最大传输速率和最小传输能量两种不同准则下的分配算法,并对典型的算法进行了仿真比较,分析了它们各自的优缺点。

全文目录


摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 无线通信的发展历史、现状和前景  10
  1.2 新一代无线通信技术概述  10-13
    1.2.1 MIMO 技术概述  10-11
    1.2.2 OFDM 技术概述  11-12
    1.2.3 MIMO-OFDM 系统的关键技术概述  12-13
  1.3 课题的意义和本文的工作及成果  13-15
    1.3.1 课题的来源  13-14
    1.3.2 课题的研究意义  14
    1.3.3 作者完成的工作与成果  14-15
  1.4 本文结构  15-16
第二章MIMO-OFDM 系统框架和关键技术  16-24
  2.1 引言  16
  2.2 MIMO 技术  16-18
    2.2.1 空间复用技术  16-17
    2.2.2 空间分集技术  17-18
    2.2.3 信道无衰落时的MIMO 系统容量  18
  2.3 OFDM 技术  18-21
    2.3.1 OFDM 系统的基本模型  18-20
    2.3.2 保护间隔和循环前缀  20-21
  2.4 MIMO-OFDM 系统框图  21-23
  2.5 本章小结  23-24
第三章多用户MIMO-OFDM 系统中波束成形的研究  24-39
  3.1 引言  24
  3.2 基于特征值分解的波束成形设计  24-27
    3.2.1 问题模型  24-25
    3.2.2 基于特征值分解的波束成形算法  25-27
  3.3 部分信道参数下波束成形算法的修正  27-31
    3.3.1 部分信道参数的产生原因  27
    3.3.2 信道的均值反馈模型  27-28
    3.3.3 波束成形算法的修正方式  28-29
    3.3.4 仿真结果  29-31
  3.4 信道参数有限反馈下的波束成形设计  31-37
    3.4.1 降低反馈量的设计思想  31-32
    3.4.2 全反馈波束成形算法  32
    3.4.3 有限反馈波束成形算法  32-37
  3.5 本章小结  37-39
第四章多用户MIMO-OFDM 系统中子载波、比特、能量分配的研究  39-57
  4.1 引言  39
  4.2 最大传输速率准则下的分配算法  39-45
    4.2.1 问题模型  39-40
    4.2.2 公平性约束  40-41
    4.2.3 比例公平约束下的模型求解  41-45
  4.3 最小传输能量准则下的分配算法  45-56
    4.3.1 问题模型  45-47
    4.3.2 经典的单用户注水算法  47-48
    4.3.3 多用户分配算法设计  48-56
  4.4 本章小结  56-57
第五章总结和展望  57-59
  5.1 工作总结  57
  5.2 展望  57-59
参考文献  59-62
附录1 简化单用户算法的推导  62-67
致谢  67-68
攻读学位期间发表的学术论文目录  68-70

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 数据通信 > 数据传输技术
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