MIMO-OFDM下行系统中资源分配算法的研究

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在未来的宽带无线通信系统中,存在两个严峻的挑战:多径衰落信道和带宽效率。正交频分复用技术(OFDM)通过将串行高速数据信号先转换成并行的低速子数据流,再使用相互正交的一组子载波构成的子信道来传输各个子数据流,因为所有子信道都是窄带的,可以认为在每个子信道中都是平坦的,从而减小了多径衰落的影响。而多输入多输出(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,这样就有效的增加了系统的容量。即由MIMO提供的空间复用技术能够在不增加系统带宽的情况下增加系统容量从而达到了提高频谱效率的目的。这样,如果我们将OFDM和MIMO两种技术相结合,就能达到两种效果:一种是系统很高的传输速率,另一种是很强的可靠性。而自适应资源分配在发送端根据信道状态信息(Channel State Information:CSI)来调节每个用户在不同子载波上的发送功率和传输速率,能进一步提高系统性能。本文主要考虑基于迫零波束成型的MIMO-OFDM系统中的资源分配算法的研究。本文首先介绍了OFDM系统中常见的余量自适应的经典算法。然后简要回顾了MIMO系统中的一些用户调度算法,重点介绍了半正交用户选择(SUS)算法。基于MIMO中的用户调度算法和OFDM系统中资源划分和资源指派两步走的策略,采用迫零波束成型,本文提出了NUS和S-NUS算法来对MIMO-OFDM系统中的资源进行分配。这两种算法都采用了资源划分和资源指派两步走的策略,首先用基于SNR的带宽分配算法(BABS)进行资源划分,确定每个用户的子载波数目和功率,然后采用遍历法和SUS算法来进行资源指派,确定具体的子载波分配和功率分配。NUS算法需要遍历每个子载波上的所有用户集合,计算复杂度大,而S-NUS算法的性能受制于用户之间信道正交性门限的取值,因此本文提出了一种贪婪算法。该算法是通过计算被选择用户集合的近似发送功率来贪婪的选择用户,并给出终止选择用户的条件。该算法不依赖于任何门限参数,且计算复杂度低,较适用于灵活多变的通信环境。本文所提出的3中MIMO-OFDM系统中的资源分配算法,各有他们的优势和缺点,可以适应于不同通信要求的无线通信环境。另外,本文所提算法都考虑了满足用户速率要求等用户的QoS问题,具有较高的实际意义。
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