OFDM基带自适应调制与编码算法的研究与实现

论文摘要

正交频分复用（OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing）技术以其抗多径干扰能力强、频谱利用率高等优点,已成为第四代移动通信系统（4G）中的核心技术之一。而自适应调制与编码技术（Adaptive Modulation and Coding）可以根据当前信道状态信息自适应地调整调制编码方式,能够最大限度地提高频谱利用率,保证目标误比特率。因此,为了保证数据传输质量,提高数据传输速率,将自适应调制与编码技术应用于OFDM系统是未来移动通信发展的必然趋势。本文对Hughes-Hartogs算法、Chow算法、Fischer算法以及简单分组比特算法（SBLA, Simple Block Loading Algorithm）等自适应分配算法进行了研究,分析得出SBLA算法最适合在OFDM系统中使用,并对其做了进一步改进以便于在OFDM基带硬件实现自适应调制与编码。自适应调制与编码技术中最为关键的是信噪比估计算法。传统的信噪比估计算法在AWGN信道环境下可以获得良好的性能,但在时变多径衰落信道环境下性能会显著下降。为解决这一问题,本文采用了一种基于OFDM系统子载波特性的信噪比估计算法。利用接收到的空子载波去估计噪声的功率,利用数据子载波去估计发送信号与噪声的功率之和。仿真结果表明,该算法对最大时延扩展以及多普勒频移等都不是很敏感。与传统算法相比,该算法复杂度较低,可用于多种无线信道环境。传统的自适应调制与编码算法主要是由MAC层完成的,目前很少有关于在OFDM基带实现自适应调制与编码算法的相关文献。本文则弥补这一不足,将采用的自适应调制与编码算法在OFDM基带进行了硬件设计实现。综合仿真结果表明,该自适应调制与编码系统占用整个OFDM基带硬件资源的9.9%;功率消耗的4.4%,具有面积小、功耗低等特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 OFDM 系统自适应调制与编码技术研究现状
• 1.3 本文研究内容和组织结构
• 2 OFDM 技术基础及无线信道研究
• 2.1 OFDM 基本原理
• 2.2 无线信道传输特性
• 2.3 本章小结
• 3 OFDM 系统自适应调制与编码算法研究
• 3.1 传统的自适应分配算法
• 3.2 改进的简单分组比特算法
• 3.3 本章小结
• 4 OFDM 系统信噪比估计算法研究
• 4.1 M2M4 估计算法
• 4.2 MMSE 估计算法
• 4.3 基于子载波特性的估计算法
• 4.4 算法性能分析
• 4.5 本章小结
• 5 OFDM 基带自适应调制与编码系统硬件实现
• 5.1 OFDM 基带自适应调制与编码系统模型
• 5.2 OFDM 基带自适应调制与编码系统设计实现
• 5.3 功能验证及综合仿真
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献