多用户MIMO下MC-CDMA系统资源分配算法的研究与改进

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随着移动通信技术的高速发展,以多媒体业务为代表的各种高速数据业务不断增长,并逐渐成为核心业务。如何保障用户服务质量(QoS)和高效的利用频谱是下一代无线通信技术面临的最大挑战。多天线多载波码分多址(MIMO-MC-CDMA)系统具有分集系统,多载波调制系统和扩频系统的优点,可以最大限度的利用系统的分集资源,抗多径衰落,同时具有很高的用户容量,拥有高的数据传输速率和良好的可靠性,在下一代无线通信中有很好的前景。对无线通信资源进行分配,能够有效的提高数据传输速率及传输质量。本文主要研究了多用户MIMO下MC-CDMA系统中的资源分配。本文研究MIMO-MC-CDMA系统中的无线资源分配技术,由于用户对应不同的子载波的信道状态信息有差异,根据每个子载波的信道状态信息来给用户分配相应的子载波和加载功率。其目标在于系统功率的最小化或系统容量的最大化,使无线通信的系统性能得到改善和提高。首先,对MIMO-MC-CDMA系统基础原理及系统结构进行了介绍;对比了MIMO-MC-CDMA系统和多天线正交频分多址(MIMO-OFDMA)系统;详细分析了多载波系统中的动态资源分配及两种分配准则,对现有的几种主要的MIMO-OFDMA系统资源分配方案进行详尽的分析,包括用户误码率(BER)给定的情况下最小化总发射功率问题和在总发射功率受限的情况下最大化系统的吞吐量问题。然后,对MIMO-MC-CDMA系统资源分配算法的研究现状进行介绍,详细分析了在总发射功率受限的情况下最大化系统的吞吐量的拉格朗日乘子法及相对应的改进算法。最后,针对MIMO-MC-CDMA系统,结合与MIMO-OFDMA系统的不同,提出一种考虑了用户速率比例公平性的总功率受限的条件下最大化系统吞吐量的算法。该算法利用并改进了MIMO-OFDMA系统的资源分配算法,通过对用户分组对MIMO-MC-CDMA系统的资源进行分配。首先,提出了分组MIMO-MC-CDMA系统的系统模型,考虑系统吞吐量最大化问题的同时,还考虑到系统用户对速率的不同要求:利用信道状态信息,根据用户在每个不同的子载波上的等价空间信道增益对用广进行分组,然后根据用户速率比例及最大化吞吐量的要求对子载波进行分配。本文在进行理论研究的基础利用Matlab进行仿真分析,验证了本文所提算法的有效性。
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