OFDM系統(tǒng)中基于有限反饋的發(fā)送端優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、隨著無(wú)線多媒體業(yè)務(wù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)計(jì)算設(shè)備的迅猛發(fā)展，近年來(lái)能支持高速數(shù)據(jù)傳輸速率的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)成為研究熱點(diǎn)。一些新興的無(wú)線傳輸、無(wú)線接入技術(shù)正在不斷興起，吸引了世界上眾多的參與者。在眾多的無(wú)線技術(shù)當(dāng)中，正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)以其獨(dú)特的魅力成為最大的一個(gè)亮點(diǎn)。OFDM在技術(shù)上存在相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，除頻譜利用率高和較強(qiáng)的帶寬擴(kuò)展性外，其在抗多徑衰落性能方面的優(yōu)勢(shì)也非常明顯，同時(shí)，OFDM還具有靈活分配頻譜資源的性能。OFDM憑借其突

2、出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)成為了寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)一種高效的技術(shù)方案，從WLAN到WiMAX、Flash-OFDM，從LTE到B3G，再到超寬帶無(wú)線通信技術(shù)UWB，OFDM幾乎成了新一代無(wú)線通信技術(shù)的標(biāo)志。因此，開(kāi)展OFDM及其相關(guān)技術(shù)的研究具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 本文首先介紹了寬帶OFDM移動(dòng)通信系統(tǒng)的基本原理和結(jié)構(gòu)；討論了空時(shí)處理技術(shù)、同步、信道估計(jì)和自適應(yīng)技術(shù)等。本文針對(duì)發(fā)送端優(yōu)化設(shè)計(jì)的兩個(gè)方面進(jìn)行了系統(tǒng)和深入的研究，尤其是發(fā)

3、送端資源最優(yōu)化分配和基于有限反饋的發(fā)送端預(yù)編碼優(yōu)化設(shè)計(jì)。 發(fā)送端資源最優(yōu)化分配屬于鏈路自適應(yīng)技術(shù)的一種，根據(jù)信道條件調(diào)整資源分配的參數(shù)，能夠有效的提高OFDMA系統(tǒng)的無(wú)線資源利用率。與傳統(tǒng)的靜態(tài)資源分配方案相比較，自適應(yīng)資源分配采用了最優(yōu)化處理方式，極大了提高了系統(tǒng)性能。在此基礎(chǔ)上本文提出了一種基于分組的自適應(yīng)子載波和功率分配算法。利用相鄰OFDM符號(hào)之間較大的時(shí)間相關(guān)性，將子載波分組，再進(jìn)行子載波組和功率的優(yōu)化分配。計(jì)算機(jī)仿真

4、結(jié)果表明，該算法不僅有效提高了系統(tǒng)容量，而且降低了算法的計(jì)算復(fù)雜度，并能很好的滿足用戶間的比例性。 在MIMO空分復(fù)用系統(tǒng)中，發(fā)送端線性預(yù)編碼對(duì)系統(tǒng)性能的提高起著重要的作用。在系統(tǒng)發(fā)送端對(duì)信號(hào)使用某些處理方法，使得信號(hào)能夠適應(yīng)信道的特征，從而使系統(tǒng)性能得到提高。預(yù)編碼優(yōu)化設(shè)計(jì)必須依據(jù)信道狀態(tài)信息CSI，考慮到發(fā)送端在實(shí)際情況下并不能獲得準(zhǔn)確完全的信道狀態(tài)信息，因此本論文著重研究發(fā)送端已知部分信道狀態(tài)信息的情況，采用基于有限比特反

5、饋的方式優(yōu)化設(shè)計(jì)發(fā)送端預(yù)編碼。本論文首先提出了發(fā)送端預(yù)編碼優(yōu)化設(shè)計(jì)的問(wèn)題模型，然后介紹了基于有限比特反饋的預(yù)編碼優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，接下來(lái)根據(jù)有限反饋模型，提出了一種總功率受限條件下基于MMSE準(zhǔn)則的預(yù)編碼聯(lián)合優(yōu)化算法，這種算法按照發(fā)送端最佳預(yù)編碼矩陣的結(jié)構(gòu)，將復(fù)用預(yù)編碼和功率控制結(jié)合考慮，基于MMSE準(zhǔn)則進(jìn)行發(fā)送端預(yù)編碼優(yōu)化設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明，該算法與已有的等功率預(yù)編碼優(yōu)化設(shè)計(jì)方案相比，在沒(méi)有增加反饋開(kāi)銷的前提下改善了系統(tǒng)BER性能。

6、在此基礎(chǔ)上，鑒于不同的優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)，本文又提出了一種Qos限定條件下基于容量準(zhǔn)則的預(yù)編碼聯(lián)合優(yōu)化算法。該算法聯(lián)合考慮復(fù)用預(yù)編碼和功率控制，基于容量準(zhǔn)則進(jìn)行發(fā)送端預(yù)編碼優(yōu)化設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明，該算法在沒(méi)有增加反饋開(kāi)銷的前提下提高了系統(tǒng)容量，同時(shí)滿足了系統(tǒng)Qos要求。有限反饋預(yù)編碼采用設(shè)計(jì)碼本選擇碼字的方式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，碼本設(shè)計(jì)和碼字選擇是其中最重要的兩個(gè)步驟，考慮到有多種碼字選擇準(zhǔn)則，本文提出了另一種基于性能準(zhǔn)則的碼字選擇方法，分別

7、基于MMSE準(zhǔn)則和BER準(zhǔn)則選擇最佳碼字。基于性能選擇碼字是最直接的準(zhǔn)則，計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明，與已有的碼字選擇準(zhǔn)則，例如最大化最小特征值；最小化系統(tǒng)MSE矩陣的跡；最小化系統(tǒng)MSE矩陣的行列式等相比，該方式進(jìn)一步改善了有限比特反饋預(yù)編碼方案的性能，而且基于Qos準(zhǔn)則的碼字選擇方式適用于任何碼本，也適用與任何有限反饋預(yù)編碼設(shè)計(jì)方式，具有通用性。 論文根據(jù)3GPP-LTE提案所關(guān)注的技術(shù)，對(duì)寬帶OFDM系統(tǒng)發(fā)送端優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)做了深入