【摘 要】
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多输入多输出(MIMO)技术能够在空间中产生独立的并行信道同时传输多路数据流,在不增加系统带宽的情况下提高了频谱效率。正交频分复用(OFDM)技术通过将频率选择性多径衰落信
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多输入多输出(MIMO)技术能够在空间中产生独立的并行信道同时传输多路数据流,在不增加系统带宽的情况下提高了频谱效率。正交频分复用(OFDM)技术通过将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道,减小了多径衰落的影响。因此MIMO技术与OFDM技术的结合已经成为未来宽带无线通信系统的发展趋势。采用自适应技术的MIMO-OFDM系统,根据空时频正交子信道的瞬时特性分配发送功率和信息比特,可以充分利用系统资源,避免静态多址方案中系统资源的浪费,满足未来移动通信高速率、高效率的要求。本文首先简要介绍了MIMO-OFDM基本思想,并总结其关键技术,为下文做准备。接着推导了在单用户并行高斯信道的环境下,采用香农的“注水算法”可达到信道容量的极限。“注水算法”是下文所研究讨论算法的理论基础。在这些理论分析的基础上,研究单用户MIMO-OFDM系统中资源分配的方案;在速率最大化和裕量最大化情况下,分别讨论了两种常见的基本分配方法:注水算法和贪婪算法;在这两种算法的基础上,分别在考虑误码率和不考虑误码率的情况下,提出一种改进的单用户资源分配方案,并分别在SISO-OFDM和MIMO-OFDM系统中进行仿真。结果表明,改进算法与原有算法相比,可达到近似相同的性能并使算法复杂度大大降低,是一种利于系统实现的次优算法。同时,着重研究多用户MIMO-OFDM系统中资源分配的方案。详细探讨了在速率最大化准则情况下,一种常用的基于矩阵运算的方法。考虑到该算法需多次迭代,计算量十分庞大,提出了一种改进的新算法。经过计算机模拟仿真,所提算法与原有算法相比,性能相差不大,但计算量成指数量级地减少,更有利于工程实现。同时,研究了裕量最大化准则下一种常用的算法,仿真结果表明,算法能使系统性能接近理论上的最大值。
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