MIMO OFDM通信系統(tǒng)的無線資源管理技術(shù)研究.pdf

1、為了提高頻譜效率、支持多業(yè)務的高速數(shù)據(jù)的傳輸，人們公認必將采用兩種關(guān)鍵技術(shù)：一是正交頻分復用（OFDM），二是多入多出（MIMO）。 無線資源的綜合利用是未來移動通信的重要支撐技術(shù)，對提高系統(tǒng)頻譜效率、保證用戶服務質(zhì)量（QoS）起著至關(guān)重要的作用。在基于MIMO OFDM的未來移動通信系統(tǒng)中，可用的無線資源從一維空間擴大到多維空間，從一收一發(fā)的可變速率、可變調(diào)制、可變功率、可變系統(tǒng)帶寬，到多發(fā)多收下的可變天線數(shù)目、天線的聯(lián)合使用

2、方式，再到結(jié)合媒體接入控制（MAC）層和物理層的交叉層資源調(diào)度，使得無線資源管理變得非常復雜。 本文在分析MIMO OFDM系統(tǒng)模型和改進無線局域網(wǎng)MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，研究了結(jié)合物理層與MAC層的MIMO OFDM系統(tǒng)交叉層無線資源管理技術(shù)。主要工作概括如下： 1．研究了IEEE802．11無線局域網(wǎng)（WLAN）及其QoS增強MAC協(xié)議，提出了一種基于時延的退避算法，使競爭窗口（CW）隨著不同業(yè)務需求和當前時延動態(tài)變化，

3、因而可在保證高優(yōu)先級用戶QoS（時延和吞吐量）的前提下，避免低優(yōu)先級用戶饑餓的問題。 2．研究了OFDM系統(tǒng)中的物理層功率分配和比特加載技術(shù)，在比例公平算法的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同業(yè)務的QoS需求，提出了結(jié)合MAC層與物理層的多用戶OFDM系統(tǒng)交叉層無線資源管理算法。該算法不僅考慮了用戶信道狀態(tài)信息，而且考慮了業(yè)務優(yōu)先級及其QoS特性。此外還提出了使用容量區(qū)域估計可接入用戶數(shù)的接入控制算法。通過對各用戶帶寬、時延等特性的分析與仿真表明

4、，所提算法能夠保證用戶所需的QoS。 3．研究了MIMO系統(tǒng)中的物理層功率分配和比特加載技術(shù)。在塊對角算法的基礎(chǔ)上，針對塊對角算法用戶數(shù)不能大于基站發(fā)送天線數(shù)的限制，提出一種空域和時域相結(jié)合的無線資源管理算法。算法結(jié)合空域的多用戶天線選擇和時域上的時隙分配，把資源管理擴展到空時二維，使得各用戶帶寬、時延等QoS需求在某個給定大小的周期內(nèi)得到有效保證。 4．在充分研究OFDM和MIMO系統(tǒng)資源分配算法的基礎(chǔ)上，研究了空間相

5、關(guān)性對MIMO系統(tǒng)的影響，給出了一種MIMO OFDM系統(tǒng)中的空-時-頻三維資源分配算法，其中通過頻域分離可能存在空間高度相關(guān)的用戶，為他們分配不同子載波來避免空間多用戶干擾；同時還根據(jù)用戶請求帶寬進行空域天線選擇和頻域子載波分配。此外，在時域采用速率補償機制，提高吞吐量，并保證用戶間的公平性。這種補償機制的原理是：當某個或某幾個用戶的信道質(zhì)量過差時，將其帶寬暫時分配給其他用戶使用，以便提高總的頻譜效率，而當這些信道質(zhì)量變好時，則給予速