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多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)技术充分利用空间资源,在不需要增加带宽和发射功率的情况下,极大地提高信道容量和信道的可靠性,降低系统的误码率。正交频分复用( Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术能够提高频谱资源利用率,有效地克服频率选择性衰落。MIMO-OFDM系统结合了两者的优点,既可以达到很高的传输效率,又有很强的可靠性,已经成为移动通信研究的热点。在MIMO、OFDM、MIMO-OFDM等这样的多载波系统中,由于各个子载波具有不同的频率选择性和时变性,因此具有不同的传输能力。自适应技术可以根据信道的实时状态,动态分配资源,优化系统性能,实现公平有效的无线资源管理。
经典的自适应分配算法的复杂度都较高,对于一个用户数和业务量都很大的系统来说,系统会变得非常的复杂。本文对自适应分配算法进行改进,并对算法在单用户MIMO-OFDM系统以及多用户OFDM系统中仿真实现进行探讨。主要工作有:
(1)对无线信道进行了分析,接着分别对MIMO、OFDM以及两者相结合的MIMO-OFDM技术的概念、原理作了详细叙述。重点研究了贝尔实验室垂直分层空时系统以及奇异值(SVD)预编码技术。
(2)详细阐述了多载波OFDM系统中自适应技术和注水算法的原理。然后对基于不同优化准则的自适应比特及功率分配算法进行分析;并提出了基于Campello算法的改进变步长算法,在保持系统性能的条件下,降低了算法复杂度。
(3)对自适应技术在单用户MIMO-OFDM系统中仿真展开研究。运用MATLAB软件搭建了基于SVD预编码的MIMO-OFDM系统的物理层的仿真平台。接着分别对经典自适应算法、常用算法以及改进算法进行仿真,验证算法有效性,研究自适应算法对系统性能的改善,得到了一些有用的结论。
(4)提出了一种改进的基于多用户OFDM系统的自适应分配算法。本文采用两步法(Two-Step)将信道动态分配与子信道上比特及功率的分配分开进行,同时将变步长改进算法原理引入到多用户自适应算法中,进一步降低了复杂度。仿真表明,与传统的静态分配方案相比,采用多用户自适应分配算法可以更有效的利用信道资源,降低系统发射功率,减小误码率。