MIMO-OFDM系統(tǒng)中的自適應資源分配.pdf

1、正交頻分復用技術（OFDM）采用多載波調制方式，能夠有效地利用頻譜資源并很好地消除碼間串擾的影響。多天線陣列（MIMO）系統(tǒng)利用了多徑離散環(huán)境中空間分離天線可得到的空間分集優(yōu)勢，可以顯著地提高帶限無線信道的系統(tǒng)容量，其高容量使得高速率傳輸成為可能。MIMO和OFDM技術的結合已經成為新一代移動通信系統(tǒng)中的核心技術之一。 鏈路自適應技術根據(jù)信道的瞬時特性動態(tài)地調整調制、編碼速率、功率和其他傳輸系數(shù)，可以充分利用信道資源，減少系統(tǒng)總

2、的發(fā)送功率，是最優(yōu)化給定系統(tǒng)的有效方法之一。將自適應技術應用于MIMO-OFDM系統(tǒng)，使用低復雜度的自適應比特加載和功率分配算法來提高系統(tǒng)性能，這對于新一代移動通信系統(tǒng)有著十分重要的意義。 本文圍繞當前無線前沿MIMO-OFDM傳輸技術，對自適應資源分配技術做了詳細研究并提出了新的算法。首先簡要介紹MIMO-OFDM系統(tǒng)模型，總結其關鍵技術并且推導其信道容量極限。接著介紹比特加載和功率分配算法的最優(yōu)化準則，提出一種可應用于MIM

3、O-OFDM系統(tǒng)的快速并行比特分配方法。該方法利用系統(tǒng)本身蘊涵的高度可并行性，通過對子信道進行分組，然后在各組內獨立進行局部比特分配，并行地解決裕量最大化準則下的最優(yōu)比特分配問題。仿真結果表明，該算法在提高最優(yōu)比特分配問題的計算速度的同時，在總傳輸功率上幾乎沒有損失，且不受天線數(shù)目多少的限制。在這種算法的基礎上，又提出一種改進的部分并行結構的比特分配方法，該算法可以在并行度和復雜度之間作靈活的調整，對于實際應用中因為復雜度的限制無法實現(xiàn)

4、高并行度的情況有重要的意義。 然后研究基于奇異值分解（Singular Value Decomposition）的MIMO-OFDM系統(tǒng)中的自適應比特加載和功率分配方案。首先介紹奇異值分解法的數(shù)學依據(jù)并探討基于奇異值分解的MIMO-OFDM系統(tǒng)過濾器的構造和反饋壓縮的性能。接著將經典 “注水”算法推廣應用到MIMO-OFDM系統(tǒng)，引入“平坦頻率限制”（Flat Frequency Constraint），提出一種簡化的算法。通過

5、推導Wishart矩陣特征值的有序邊緣概率密度分布揭示出子信道增益分布的中心化現(xiàn)象，并且給出平坦頻率限制所引起的最大性能損失邊界，從理論上證明MIMO-OFDM信道比特加載中使用此限制的合理性。同時利用信道矩陣奇異值的排序統(tǒng)計特性，提出一種新的低復雜度、接近最優(yōu)的比特分配方案。 最后，研究基于V-BLAST的MIMO-OFDM系統(tǒng)中根據(jù)不同的檢測技術，以固定速率下最小化系統(tǒng)檢測每一階段平均誤比特率為優(yōu)化目的的天線功率提升算法。仿