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B3G移动通信系统中无线资源管理技术的研究

2020-11-22阅读(651)

B3G移动通信系统中无线资源管理技术的研究

论文摘要

移动通信和互联网的高速发展，使得人们对宽带无线接入的需求越来越迫切。人们期望，未来的移动通信系统（B3G，Systems Beyond3G）能够提供更高的数据速率，支持更多的用户并且满足多种业务的不同服务质量（QoS，Quality of Service）要求。 在所有的B3G候选方案中，正交频分多址接入（OFDMA， Orthogonal Frequency Division Multiple Access）系统受到广泛关注。由于使用快速傅立叶变换及其逆变换实现OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing）符号的调制和解调，OFDMA系统不但实现简单，而且能够克服宽带无线通信中由多径效应引起的严重的符号间干扰（ISI，Inter-Symbol Interference）。应用先进的无线资源管理技术，充分利用无线信道的衰落特性，OFDMA系统能够增加频率分集和多用户分集增益，提高系统容量，满足多方多媒体业务的通信需求。因此本文把多用户多业务OFDMA系统中的无线资源管理技术作为研究的重点。 研究无线资源管理技术，确定系统的容量极限非常重要。本文首先用多用户信息论推导了MIMO-OFDM（Multiple Input Multiple Output）系统在衰落信道下的广播信道容量、多用户分集增益和最优发送策略，并且分析了多径时延扩展、信噪比及天线数对系统容量的影响。结果表明：天线数和平均接收信噪比是决定MIMO-OFDM系统信道容量的关键因素，天线数越多或者接收信噪比越大，信道的容量越大；系统带宽固定后，信道容量几乎不受多径时延扩展／子载波数的影响；慢衰落信道下的最大信道容量可以使用空-频两维注水算法得到；而多用户OFDM系统的最大信道容量则可以用平均分配发送功率的方法逼近。 考虑到对有限的无线资源的有效利用是提高频谱效率的关键，论文进一步研究了多用户OFDMA系统中的无线资源分配算法，并且提出了一种适用于多业务OFDMA系统的自适应子载波分配和比特加载方案。该算法按照业务的QoS把用户分类并划分优先级，然后根据不同的优先级使用不同的优化目标为其分配资源。对时延和时延抖动敏感的业务，通过把最大化系统吞吐量和降低中断概率作为优化目

论文目录

  • 第一章 绪论
  • 1.1 B3G系统及其研究现状
  • 1.2 B3G无线接入系统的技术发展趋势
  • 1.3 无线资源管理技术的研究进展
  • 1.4 多用户OFDM系统中的无线资源管理技术
  • 1.5 本论文的主要工作及结构
  • 参考文献
  • 第二章 多用户OFDM系统基本原理
  • 2.1 OFDM系统的工作原理
  • 2.1.1 工作原理
  • 2.1.2 参数设置
  • 2.2 OFDM系统信道模型
  • 2.2.1 无线信道的衰落特性
  • 2.2.1.1 大尺度衰落
  • 2.2.1.2 小尺度衰落
  • 2.2.2 信道模型
  • 2.2.2.1 时域信道模型
  • 2.2.2.2 OFDM频域模型
  • 2.3 多用户OFDM系统的结构
  • 2.3.1 OFDMA
  • 2.3.2 OFDM-TDMA
  • 2.3.3 OFDM-CDMA
  • 2.3.4 MIMO-OFDM
  • 2.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第三章 多用户MIMO-OFDM系统的容量
  • 3.1 无线衰落信道的信道容量
  • 3.2 单用户MIMO-OFDM系统在衰落信道下的容量
  • 3.2.1 窄带MIMO模型
  • 3.2.2 窄带MIMO系统的信道容量
  • 3.2.3 MIMO-OFDM系统的信道容量
  • 3.2.4 数值结果及分析
  • 3.3 多用户MIMO-OFDM系统的“和速率容量”
  • 3.3.1 多用户系统概述
  • 3.3.2 平坦衰落信道下多用户系统的“和速率容量”
  • 3.3.3 多用户MIMO-OFDM系统的“和速率容量”
  • 3.3.4 多用户分集增益
  • 3.3.5 数值结果及分析
  • 3.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第四章 多用户OFDMA系统无线资源分配技术
  • 4.1 自适应OFDMA系统模型
  • 4.2 自适应无线资源分配算法的研究
  • 4.2.1 基于总发射功率最小化的MA问题
  • 4.2.2 基于吞吐量最大化的RA问题
  • 4.3 多业务系统中的无线资源分配算法
  • 4.3.1 算法描述
  • 4.3.2 仿真结果及分析
  • 4.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第五章 OFDMA系统分组调度算法的研究
  • 5.1 OFDMA系统分组调度模型
  • 5.2 OFDMA系统分组调度面临的问题
  • 5.2.1 公平性及其评价原则
  • 5.2.2 服务质量（QoS）
  • 5.3 多载波比例公平分组调度算法
  • 5.3.1 算法描述
  • 5.3.1.1 MPF算法
  • 5.3.1.2 K&H／MPF算法
  • 5.3.2 仿真结果及分析
  • 5.3.2.1 算法的吞吐量分析
  • 5.3.2.2 算法的公平性分析
  • 5.4 本章小结
  • 参考文献
  • 第六章 自适应OFDMA系统中的呼叫接纳控制
  • 6.1 呼叫接纳控制模型
  • 6.2 自适应OFDMA系统的随机服务模型
  • 6.3 基于系统吞吐量和用户QoS要求的呼叫接纳控制策略
  • 6.4 仿真结果及分析
  • 6.5 本章小结
  • 参考文献
  • 第七章 结束语
  • 7.1 本论文的主要工作总结
  • 7.2 需要进一步开展的工作
  • 参考文献
  • 附录1 AWGN信道调制方式与发送功率和误码率的关系
  • 附录2 缩写说明
  • 致谢
  • 攻读博士学位期间发表的论文

    • 相关论文文献

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