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论文研究了以OFDM为核心技术的新一代无线通信系统在高速移动和宽带传输下的优化问题，并对OFDM系统中的功率和直流估计、冲激噪声检测与去除、TCM编码调制技术以及多用户资源分配进行了改进。论文的主要内容包括：
(1)推导了传统AGC和DCE在OFDM系统的估计误差的理论闭合式。提出了基于OFDM信号分布函数的联合AG—C—DCE算法，克服了A/D截断效应的影响，去除了AGC和DCE独立操作所引入的相互干扰。仿真结果表明，相比于传统算法，提出的联合AGC—DCE算法能够更快速、更精确的估计功率和直流分量。
(2)针对OFDM系统性能受高能量冲激噪声影响而迅速下降的问题，推导了传统冲激噪声检测与去除算法——非线性清零算法在OFDM系统的错误检测概率和成功检测概率的理论闭合式。提出了过采样OFDM系统基于冲激噪声自相关特性的非线性加窗算法，推导了该算法的错误检测概率的估计值和成功检测概率的上界。仿真结果表明，在相同的错误检测概率下，提出的非线性加窗算法的成功检测概率高于传统的非线性清零算法，且该性能提高随过采样率的增加而增大。
(3)研究了TCM码的优化问题。现有高斯信道的最优TCM码衡量标准为最小化EEP，相应的最优TCM码设计准则为最大化最小欧基里德距离，最优TCM码是基于该准则通过计算机搜索得到。然而，对于以比特为传输单位的通信系统而言，最小化BER是更加重要的衡量标准。论文提出了同时优化EEP和BER的新的最优TCM码设计准则。基于该准则，论文给出了最优TCM码的状态转移图和星座映射图的通用设计方法，无需计算机搜索。论文利用该方法设计了一组新的最优TCM码，包括PSK和QAM调制以及多种状态数。论文推导了普适于任何TCM码的BER理论上界。仿真结果表明，论文设计的所有最优TCM码不但可以达到和传统最优码相同的EEP，而且还能获得更优的BER。
(4)研究了含有一个基站和多个用户的单小区OFDM系统上行链路的资源分配问题，并将该问题建模为具有非严格凸函数的优化问题。为解决该问题，提出了混合式标准原始对偶算法，考虑了实际OFDM系统的自噪声和最大SNR限制，实现了用户的本地迭代更新。为加快收敛速度，对标准原始对偶算法进行了优化，提出了降元原始对偶算法，减少了更新变量数目。给出了降元原始对偶算法全局收敛至资源分配问题的一个全局最优解的充分条件。仿真结果表明，相比于标准原始对偶算法，降元原始对偶算法达到收敛所需的迭代次数更少。