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未来通信技术和业务发展的-大趋势是无线通信、计算机和因特网(Internet)的融合。为了实现该目标,首要问题就是需要提高高速数据在移动信道中的传输效率和质量,有效对抗多径衰落信道的不利影响,同时充分利用信道环境来调节系统参数以达到大幅度提高频谱效率的目的。这也是本文所研究的对象选择了正交频分复用(OFDM)技术和自适应调制策略的原因。由于存在系统性能和自适应算法实现复杂度的折衷,如何在不同的通信环境中最大限度利用已有硬件资源如数字信号处理器(DSP),并提出与之相对应的可实用而又相对最优的自适应策略是本文研究的目标。
本文首先介绍了OFDM的系统模型和特点,在此基础上提出了一种新的研究OFDM系统中自适应算法可行性的模型。该研究模型以Hughes-Hartogs(简称H-H算法)算法为例,先建立算法的数学模型以便对其运算复杂度进行详细分析,接着进行算法仿真分析,并提出了判断该算法是否具有实用性的步骤和标准。与此同时,在该研究模型框架内总结了其他几种针对不同优化目标的经典自适应算法的实用性分析。
其次,在单输入单输出(SISO)OFDM系统中,本文结合子载波分组策略提出了一种新的自适应调制算法,充分考虑了相邻子信道之间的相关性对子载波分组的影响,并对其性能和计算量进行了理论推导和仿真分析,得到了该算法性能损失不大且可以实用的结论。通过对所提算法和其他两种经典自适应算法的比较,本文对算法实用中的性能和复杂度的折衷问题提供了参考依据。
另外,本文还介绍了可以提高通信系统的容量和改善无线链路的传输质量的多输入多输出(MIMO)技术。在总结了MIMO信道模型和奇异值分解(SVD)的特点后,本文着重研究了MIMO-OFDM基于SVD的自适应调制策略,该策略就是把SISO-OFDM系统中的自适应算法直接用在MIMO-OFDM系统中。本文总结了收发两端天线数不大于2时使用自适应调制策略对性能才有显著提高,接着主要研究收发两端天线数均为2的MIMO-OFDM系统。通过仿真,本文分析了同一种H-H算法在SISO和MIMO系统中的不同性能和对应的运算复杂度,分析算法的实用性,并提出了SISO-OFDM系统和MIMO-OFDM系统两者切换的门限。此外,也讨论了抗多径时延能力和系统数据率之间的折衷问题。
不同服务质量(QoS)的通信业务可以通过选择不同的自适应调制策略来实现的。这也是本文一直研究的方向。通过对SISO-OFDM和MIMO-OFDM中自适应调制策略中各种系统参数折衷情况的研究,本文提出了一些有参考价值的不同通信业务下的自适应策略。