MIMO-OFDM系統(tǒng)中的自適應(yīng)資源分配.pdf

1、正交頻分復(fù)用技術(shù)（OFDM）采用多載波調(diào)制方式，能夠有效地利用頻譜資源并很好地消除碼間串?dāng)_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(shù)的結(jié)合已經(jīng)成為新一代移動通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一。 鏈路自適應(yīng)技術(shù)根據(jù)信道的瞬時特性動態(tài)地調(diào)整調(diào)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(yīng)技術(shù)應(yīng)用于MIMO-OFDM系統(tǒng)，使用低復(fù)雜度的自適應(yīng)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(dāng)前無線前沿MIMO-OFDM傳輸技術(shù)，對自適應(yīng)資源分配技術(shù)做了詳細(xì)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(jié)其關(guān)鍵技術(shù)并且推導(dǎo)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(zhǔn)則，提出一種可應(yīng)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(jìn)行分組，然后在各組內(nèi)獨立進(jìn)行局部比特分配，并行地解決裕量最大化準(zhǔn)則下的最優(yōu)比特分配問題。仿真結(jié)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(chǔ)上，又提出一種改進(jìn)的部分并行結(jié)構(gòu)的比特分配方法，該算法可以在并行度和復(fù)雜度之間作靈活的調(diào)整，對于實際應(yīng)用中因為復(fù)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(yīng)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(xué)依據(jù)并探討基于奇異值分解的MIMO-OFDM系統(tǒng)過濾器的構(gòu)造和反饋壓縮的性能。接著將經(jīng)典 “注水”算法推廣應(yīng)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(dǎo)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(fù)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(shù)，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