OFDM技术在第四代移动通信中的应用

论文摘要

无线通信与个人通信在短短几十年经历了从模拟通信到数字通信、从FDMA到CDMA的巨大发展，目前又出现了以OFDM为核心的第四代移动通信技术。第四代移动通信系统是多功能集成的宽带移动通信系统，它将以宽带、接入因特网、具有多种综合功能的系统形态出现。本文以基于OFDM技术的第四代移动通信为研究对象，采用研究对象与新概念、新方法相结合，理论分析结果与仿真相结合的研究方法，重点研究探讨了OFDM系统中如下问题： 1．在深入研究分形理论的基础上，本文着重讨论了归属于分形理论的分数布朗运动模型。根据分数布朗运动的特性，本文提出了一种基于ARMA模型的分数布朗运动建模的方法，并从增量的统计分布、统计自相似性等方面证明了该模型的有效性。而后，在原有ARMA模型的基础上，基于相关函数提出了一种模型的改进方式，仿真试验表明改进后效果有了显著的提高。 2．针对移动通信信道建模，传统的方法基本采用“简化处理”模式，导致仿真结果与实际差距较大。本文采用系统科学的思想，直面问题的复杂性，将分形理论引入到信道建模中来，在介绍了基于分形理论的电磁模型的基础上，证明了电磁波在传输过程中，由于自然界物体分形特性，导致多径信号也具有分形特性，且属于分数布朗运动。而后，通过分析发现OFDM发射信号与多径信号从表达形式上具有一定的相似性，由此做出假设并通过理论分析和仿真试验，从统计意义上证明了OFDM发射信号在一定意义上具有分形特性，由此可以使用小波变换对OFDM信号进行重构。从而为OFDM问题的研究开辟了一条新的思路。 3．在OFDM系统实现过程中，本文摒弃了传统的傅立叶变换和反变换的调制方式，转而使用小波变换技术。通过对小波变换理论的深入探讨，将小波包调制作为本文的研究重点。在小波包信号分解和重构问题上，引入了小波提升算法，并结合WB-OFDM系统的特点提出了一种小波包反变换最优基选取的方法，该方法有助于提高WB-OFDM系统的抗干扰能力。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 移动通信的发展及展望
• 1.2 第四代移动通信
• 1.3 OFDM技术简介
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第2章 分形理论与分数布朗运动建模
• 2.1 分形理论概述
• 2.2 分数布朗运动
• 2.3 基于ARMA模型的分数布朗运动建模
• 2.3.1 FBM的ARMA模型
• 2.3.2 ARMA模型优化
• 2.3.3 仿真结果与分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 移动通信系统信道建模
• 3.1 无线信道
• 3.1.1 自由空间的传播损耗
• 3.1.2 阴影衰落
• 3.1.3 多径衰落
• 3.2 移动通信信道的分形模型
• 3.2.1 基于分形理论的电磁模型
• 3.2.2 多径衰落信号的分形特性
• 3.3 OFDM的分形模型
• 3.3.1 OFDM的基本原理
• 3.3.2 傅立叶变换的过采样
• 3.3.3 OFDM的分形特性
• 3.4 本章小结
• 第4章 OFDM系统的小波调制问题
• 4.1 小波变换的引入
• 4.2 小波构造
• 4.2.1 完全重构滤波器与小波构造
• 4.2.2 小波提升
• 4.2.3 小波提升系数的求解
• 4.3 小波变换在OFDM系统中的应用
• 4.3.1 三种基于小波的多载波调制系统
• 4.3.2 小波包信号重构
• 4.3.3 正变换最优基的确定
• 4.3.4 反变换最优基的确定
• 4.4 系统性能分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 OFDM系统的自适应技术
• 5.1 基于信道容量的优化
• 5.1.1 基于注水原理的功率分配
• 5.1.2 功率分配二分法
• 5.2 基于误比特率性能的优化
• 5.2.1 数学模型
• 5.2.2 快速算法
• 5.3 基于传输时间的优化
• 5.3.1 具有NP完备性的信道划分问题
• 5.3.2 遗传算法
• 5.3.3 群体智能
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历