MIMO-OFDM系統(tǒng)中的多用戶自適應(yīng)資源分配技術(shù)研究.pdf

1、移動通信在近20年獲得飛速的發(fā)展，面向個人通信技術(shù)的研究成為當(dāng)今的熱點研究領(lǐng)域。在這些研究熱點中，如何應(yīng)付移動通信用戶數(shù)的增長和多媒體業(yè)務(wù)需求增加所帶來的頻譜資源緊張問題成為大家關(guān)注的焦點。多天線（MIMO）和正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)的結(jié)合已經(jīng)被廣泛認(rèn)為是未來移動通信系統(tǒng)中的主要候選技術(shù)。本論文在國家“十五”863計劃重大課題“新一代蜂窩移動通信系統(tǒng)無線傳輸鏈路技術(shù)研究（2003AA12331005）”和國家自然科學(xué)基金重大項目“未

2、來移動通信系統(tǒng)基礎(chǔ)理論與技術(shù)研究”子課題“基于MIMO-OFDM系統(tǒng)的空中接口自適應(yīng)技術(shù)研究（60496310）”以及“十一五”國家863項目“具有公平性與Qos保障的高效MIMO-OFDM傳輸技術(shù)研究（2006AA01Z277）”的資助下，展開了對多用戶MIMO-OFDM系統(tǒng)中自適應(yīng)資源分配問題的研究，并希望能以更優(yōu)化的解決方案實現(xiàn)MIMO-OFDM系統(tǒng)的實用性。 首先，論文分析了無線環(huán)境中信道傳輸?shù)奶匦砸约癕IMO-OFDM

3、系統(tǒng)模型。以提高系統(tǒng)性能為出發(fā)點，將系統(tǒng)所需誤碼率和各個用戶傳輸速率作為前提條件，建立了基于用戶個體反饋信道信息的自適應(yīng)子載波組分配模型。在發(fā)射端準(zhǔn)確獲取各個用戶反饋的全部信道信息下，提出了以最小化系統(tǒng)總體發(fā)射功率為目標(biāo)的自適應(yīng)子載波組分配算法、比特加載算法。利用各個用戶的連續(xù)子載波相關(guān)性，將子載波分配的最小尺度變?yōu)樽虞d波組，大大降低子載分配算法的運算量；推導(dǎo)了基于統(tǒng)計波束成型的最優(yōu)子載波組分配準(zhǔn)則，在降低運算量的前提下保證了系統(tǒng)整體性

4、能無明顯衰退，從而使該算法更具有實用性。 接著，論文又研究了結(jié)合了天線維自由度的自適應(yīng)子載波組分配算法。子載波組分配算法利用頻率維自由度所帶來的多用戶分集增益將不同的資源分配給用戶從而獲得系統(tǒng)整體性能的提升，但是在MIMO環(huán)境中隨著天線數(shù)的增加，運算的復(fù)雜度會有大幅提升。針對這個問題，我們提出了結(jié)合天線維自由度自適應(yīng)選擇的子載波組分配思想，通過一種新型的基于容量最優(yōu)的天線選擇策略，提高了多天線的使用效率，減小了各個用戶的多天線數(shù)

5、量，有效降低運算復(fù)雜度。推導(dǎo)了基于天線選擇策略的子載波組分配準(zhǔn)則，其使用最優(yōu)天線子集的策略在不明顯降低系統(tǒng)性能的前提下簡化了算法復(fù)雜度，顯著減小了運算量。 然后研究了基于公平性目標(biāo)的多用戶自適應(yīng)子載波組分配算法。以最大化系統(tǒng)總體傳輸速率為目標(biāo)，提出了結(jié)合公平性算法的自適應(yīng)子載波組分配策略。借鑒于納什契約公平性思想，推導(dǎo)了基于納什契約原則的兩級資源公平性分配準(zhǔn)則，通過在隨機用戶組內(nèi)與用戶組間的迭代分配，保證系統(tǒng)整體傳輸速率最大的前

6、提下實現(xiàn)用戶間資源的公平分配。分級的資源分配算法可避開傳統(tǒng)算法中非線性合并優(yōu)化帶來的技術(shù)復(fù)雜度大的缺陷，降低了求解的復(fù)雜度，提高了算法的實用性；連續(xù)相關(guān)子載波組分配的思想進(jìn)一步降低了算法的計算量，并不明顯影響系統(tǒng)的整體性能。 最后，論文研究了隨機波束成型技術(shù)在子載波組分配算法中的應(yīng)用。在最優(yōu)資源分配算法的求解過程中，通常要求發(fā)射端獲取全部的信道信息，而反饋信息所帶來的大量額外帶寬需求會給實際系統(tǒng)帶來很大的壓力。針對這個問題，我們