OFDM及MIMO系統(tǒng)中的資源分配和調(diào)度技術(shù)研究.pdf

1、為適應(yīng)未來發(fā)展的需要，未來移動(dòng)通信系統(tǒng)要求能夠支持高達(dá)每秒數(shù)百兆甚至千兆比特的高速分組數(shù)據(jù)傳輸。在無線資源日趨緊張的情況下，采用多載波OFDM傳輸技術(shù)和多天線MIMO傳輸技術(shù)，充分挖掘利用空間資源，最大限度地提高頻譜利用率和功率效率，將成為未來移動(dòng)通信研究的關(guān)鍵所在。本論文針對OFDM和MIMO系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，具體包括資源分配技術(shù)，多用戶選擇調(diào)度策略，有限反饋方案設(shè)計(jì)，以及自動(dòng)重傳等跨層設(shè)計(jì)技術(shù)。 論文第二章研究了O

2、FDM系統(tǒng)中針對子載波，功率以及傳輸比特?cái)?shù)等的自適應(yīng)資源分配技術(shù)。首先，我們分析了單用戶OFDM系統(tǒng)中最優(yōu)功率和比特分配方案的特性，給出了最優(yōu)功率分配方案下用戶間信道增益所需要滿足的必要條件。根據(jù)此必要條件，提出了一種計(jì)算復(fù)雜度較低的自適應(yīng)資源分配算法。該方法可以在降低算法復(fù)雜度的同時(shí)獲得系統(tǒng)的最優(yōu)分配性能。本章后半部分研究了多用戶OFDM系統(tǒng)中的資源分配問題。針對資源分配時(shí)所帶來的用戶公平性問題，我們研究了含用戶最小傳輸速率約束條件下

3、的子載波，功率，和比特的聯(lián)合分配算法。通過理論分析，論文將原來復(fù)雜問題轉(zhuǎn)化為針對多個(gè)標(biāo)量變量的簡單多變量優(yōu)化問題，并根據(jù)此結(jié)論提出了一種低復(fù)雜度且性能優(yōu)異的自適應(yīng)資源分配算法。 論文后三章主要研究了MIMO系統(tǒng)中的一些跨層設(shè)計(jì)技術(shù)。第三章分析了具有空間相關(guān)特性的MIMO系統(tǒng)中多用戶選擇和調(diào)度策略。在該系統(tǒng)中，最優(yōu)的調(diào)度策略需要所有用戶都反饋其完全的信道矩陣（或向量）信息。然而，這一要求將極大地增加系統(tǒng)所需的反饋信息量。為了減小調(diào)

4、度算法所需的反饋信息量，本章以最大化信道容量界為目標(biāo)，提出了一種基于標(biāo)量反饋的多用戶調(diào)度方案。為了進(jìn)一步提高調(diào)度算法性能，論文首先推導(dǎo)了一個(gè)僅與用戶信道相關(guān)陣有關(guān)的系統(tǒng)和容量下界，然后根據(jù)此下界提出了一種基于統(tǒng)計(jì)信道信息的用戶選擇策略。該方案可以在幾乎不增加系統(tǒng)反饋信息量的基礎(chǔ)上，提高系統(tǒng)的調(diào)度性能。 第四章針對采用自動(dòng)重傳的MIMO系統(tǒng)，優(yōu)化了有限反饋方案的設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)總反饋鏈路帶寬一定時(shí)，為了提高系統(tǒng)在有限反饋鏈路的總?cè)萘浚?/p>

5、我們發(fā)現(xiàn)在各用戶處于不同重傳狀態(tài)的情況下，為不同用戶合理地分配反饋信道帶寬可以有效地提高系統(tǒng)的和容量。論文分析指出系統(tǒng)應(yīng)該盡量地將有限的反饋鏈路帶寬分配給那些處于第一次傳輸新數(shù)據(jù)的用戶；而對于那些處于多次重傳狀態(tài)下的用戶，系統(tǒng)則應(yīng)該少分配給他們一些反饋帶寬以提高有限反饋約束下的系統(tǒng)容量。另外，本章還在極限信噪比條件下對該問題進(jìn)行了理論分析，并分別給出了系統(tǒng)在高信噪比和低信噪比情況下近似最優(yōu)的有限反饋帶寬分配方案。 最后，論文第五

6、章研究了基于有限反饋技術(shù)的MIMO系統(tǒng)中有限反饋帶寬的優(yōu)化問題。針對不同用戶接收信號的平均信道信噪比不同的應(yīng)用場景，我們提出通過優(yōu)化有限反饋帶寬的分配方案來提高系統(tǒng)的和容量性能。與第四章中考慮的情況相類似，這里同樣假設(shè)系統(tǒng)的反饋鏈路帶寬受限。在此條件下，由于不同用戶的接收信號的平均信噪比不同，分配給這些用戶的有限反饋帶寬也應(yīng)該做相應(yīng)的調(diào)整。研究結(jié)果表明：基站應(yīng)該將有限的反饋比特?cái)?shù)分配給那些處于較好信道狀態(tài)的用戶；而對于那些處于較差信道狀