多用戶MIMO-OFDM系統(tǒng)中的自適應(yīng)子載波分配研究.pdf

1、本論文正是在國(guó)家“十五”863計(jì)劃重大專項(xiàng)課題“新一代蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)無線傳輸鏈路技術(shù)研究（FuTURE）”（2001AA123014）和國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目“未來移動(dòng)通信系統(tǒng)基礎(chǔ)理論與技術(shù)研究”（60496310）的資助下，開展了對(duì)于多用戶MIMO-OFDM系統(tǒng)中自適應(yīng)子載波分配問題的研究。與SISO-OFDM系統(tǒng)中對(duì)于自適應(yīng)子載波分配的研究不同，在MIMO-OFDM環(huán)境中，我們需要針對(duì)特定的傳輸策略和設(shè)計(jì)目標(biāo)，推導(dǎo)相應(yīng)的子載波分

2、配策略或算法。選取什么樣的準(zhǔn)則，能獲得多大的增益，以及如何使它們更加實(shí)用，是本文始終圍繞的三個(gè)問題。通過本文的研究，我們較為系統(tǒng)和完整地給出了多用戶MIMO-OFDM中的子載波分配解決方案，其中包括了不同傳輸策略和目標(biāo)下的自適應(yīng)分配準(zhǔn)則和算法。對(duì)于它們?cè)趯?shí)際系統(tǒng)中應(yīng)用可能面臨的諸多問題，我們也給出了較為詳細(xì)的討論和相應(yīng)的解決方法。具體而言，我們分別研究了基于波束成型、空時(shí)分組碼和空間復(fù)用等三種具有代表性的傳輸策略下的多用戶OFDM系統(tǒng)。

3、前兩種多天線系統(tǒng)能夠提供高可靠性的傳輸，在其中，我們分別提出了能夠使總的發(fā)射功率最小的子載波分配策略。性能分析和仿真結(jié)果表明，我們提出的自適應(yīng)子載波分配準(zhǔn)則相對(duì)于靜態(tài)的分配方式有明顯的性能改善。陣列增益和空間分集增益一方面使信道的衰落程度得到了緩解，另一方面也在一定程度上削弱了多用戶分集效應(yīng)，但自適應(yīng)子載波分配仍然能進(jìn)一步提高基于波束成型和基于空時(shí)分組碼的OFDM系統(tǒng)的性能。此外，我們還探討了與自適應(yīng)調(diào)制結(jié)合的意義，推導(dǎo)了在部分信道信息

4、下具有較好魯棒性的分配準(zhǔn)則，以及能夠保證不同用戶QoS的分配算法等。空間復(fù)用系統(tǒng)能夠提供較高的頻譜效率，在這種結(jié)構(gòu)下，我們分別以改善性能和提高容量為目標(biāo)，推導(dǎo)了不同的子載波分配準(zhǔn)則。所得的結(jié)果能夠應(yīng)用于備受關(guān)注的V-BLAST系統(tǒng)，在ZF和SIC等不同檢測(cè)方式下，我們都給出了相應(yīng)的分配策略。從數(shù)學(xué)分析和仿真驗(yàn)證來看，在復(fù)用系統(tǒng)中通過自適應(yīng)子載波分配能獲得比波束成型和空時(shí)碼系統(tǒng)中使用這一技術(shù)更大的性能改進(jìn)，這得益于該系統(tǒng)中多天線的主要貢獻(xiàn)

5、是增大容量而非提高可靠性。通過選取合適的準(zhǔn)則，自適應(yīng)子載波分配也能夠進(jìn)一步提升基于空間復(fù)用的OFDM系統(tǒng)的容量。我們分別給出了子載波被用戶“獨(dú)占”和“共享”的分配準(zhǔn)則，它們相比靜態(tài)的分配方式都有很可觀的頻譜效率提高。其中，“共享”方式效果最好，而從平衡復(fù)雜度、開銷和容量提升的角度來考慮，“獨(dú)占”準(zhǔn)則無疑是可行的選擇。另外，我們又分別討論了降低實(shí)現(xiàn)子載波分配的開銷和復(fù)雜度的可行方案，以及能保證用戶間資源分配“公平性”的分配算法等。通過全文