协同OFDM通信系统中资源分配技术的研究

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正交频分复用通信系统是未来LTE以及LTE-A系统必不可少的组成部分。由于其符号内子载波调制灵活、抗衰落能力强、在窄带情况下也能发出大量数据等优点,因此是通信中的关键技术之一。中继协同技术是协同通信中的一项重要技术,它可以在不增加基站和额外频谱的情况下,提升系统总速率,扩大边缘小区的覆盖面,近年来已成为一项研究热点。将OFDM技术和协同技术结合,可以有效抗多径干扰和衰落,利用空间分集提升系统总速率,有效改善系统性能,提升功率利用率,提升通信质量,并能支持多用户不同业务服务质量(QoS)要求。而资源分配是OFDM技术和协同技术结合的研究重点,高效的子载波分配算法和比特加载算法对协同OFDM通信系统的资源分配有着越发重要的研究意义。本文以协同OFDM通信系统中资源分配技术为研究内容,重点讨论了带有中继节点的协同通信系统和不带中继的多用户协同通信系统的资源分配,并在不同的约束条件下,分别对相应的优化目标进行研究,找出最佳的资源分配方案。在有中继节点的系统中,针对功率受限模型,本文以最大化系统总速率为目标,讨论了译码转发模式下OFDM的资源分配问题。以各个子载波的信道增益为基础,通过中继选择算法,为各个子载波选择合适的中继节点,计算其等效信道增益。在比特分配中,利用遗传算法,通过选择、交叉、变异、重新插入和迭代等操作,计算出全局最优解,为各个子载波分配比特。仿真结果表明:在带有中继节点的通信系统中,通过增加中继节点,使用合适的中继选择算法,使系统速率大于没有使用中继节点的系统。在中继节点数量相同的情况下,通过引入自适应遗传算法,相比等比特分配算法使系统的总速率和功率利用率得到提高。在无中继节点的系统中,针对多用户速率成比例且功率受限的模型,以最大化系统总速率为目标,重点研究了OFDM的子载波分配和比特分配,提出了贪婪遗传算法混合的二次分配算法,并与不同资源分配算法进行了对比。仿真表明:在无中继节点的多用户协同通信系统中,本文提出的资源分配算法,在系统总速率上优于传统的遗传算法,并且可以较好的完成速率比例约束,满足多用户的速率要求。在相同误码率的情况下,该分配算法,可使系统中子载波所消耗平均信噪比更低。
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