协作中继OFDM系统自适应资源分配算法研究

协作中继OFDM系统自适应资源分配算法研究

作者:师大云端图书馆 时间:2019-08-02 分类:参考文献 喜欢:2844
师大云端图书馆

【摘要】近年来,无线通信技术发展迅速。然而,无线信道的多径衰落特性,导致了严重的符号间干扰(InterSymbolInterference,ISI),对通信系统的服务质量和数据传输速率都产生了严重的影响。正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)是一种特殊的多载波调制方案,OFDM技术以其频谱利用率高、抗多径时延能力强、有效消除ISI等优点成为无线通信系统的首选调制技术。分集技术也是抵抗多径衰落,提高传输可靠性的有效方式。多输入多输出(MultipleInputMultipleOutput,MIMO)技术是一种典型的空间分集技术,MIMO技术通过在发射端和接收端安装多根天线实现空间分集,它可以有效地对抗无线信道衰落,提高信道容量。在无线频谱资源稀缺并且非常昂贵的情况下,MIMO技术的优势已经得到了业界广泛的认同。但是,由于MIMO技术对系统发射功率、天线间距以及移动终端尺寸的要求,使得MIMO技术很难在实际系统中使用。协作通信技术是一种特殊的空间分集技术,它可以充分利用无线电波的广播特性,使无线网络中的节点通过相互协作形成虚拟的天线阵列来获得传统MIMO技术的空间分集增益。协同通信技术结合了分集技术和中继传输技术的优势,它可以在不增加系统硬件的条件下,解决发送端和接收端多天线的技术难题,为MIMO技术的应用提供了新的途径。协作通信技术不仅可以有效地提升系统容量、降低布网开销、扩展小区覆盖范围,而且可以灵活的与其他无线通信关键技术联合使用。无线资源的管理和优化一直是人们比较关注的问题。OFDM系统的自适应资源分配算法根据不同的业务、不同服务质量要求以及信道的瞬时状态信息动态地分配子载波和功率。当OFDM技术与协作中继技术联合使用时,不仅可以有效地对抗多径衰落、提高频谱利用率,而且还可以有效地提升系统容量,扩大覆盖范围,充分发挥了这两种技术的优势。未来通信系统会有越来越多的用户以及通信业务种类,因此,协作中继OFDM系统自适应资源分配问题已经成为下一代无线通信系统的研究热点。目前,对协作中继OFDM系统的资源分配问题的研究多数是基于不同的服务质量(QualityofService,QoS)保证。在实际通信系统中,用户使用的业务不同,所需的QoS也不同。为了更好地满足用户的要求,本文针对半双工放大转发协作通信系统提出了一种基于不同时延业务的自适应资源分配算法。这种算法中既存在时延约束,也存在无时延约束,即这个系统中有需要恒定速率的(DelayConstrained,DC)用户,也有需要可变速率的(NoDelayConstrained,NDC)用户。该算法在子载波分配过程中,考虑到两跳中继链路信道特性的差异,提出了第一跳链路和第二跳链路子载波配对和不配对两种子载波分配算法。在功率分配过程中,本文通过拉格朗日乘子法和库恩-塔克(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)条件得出了一种最优的功率分配算法,考虑到最优化解决方案计算的高度复杂性,不适合在实际中应用。因此,本文给出了一种启发式功率分配算法,该算法降低了计算复杂度,利于系统实现。通过仿真实验表明,在基站和中继站功率分别约束的条件下,本文提出的算法可以保证DC用户达到目标数据速率,而且降低其所需的发射功率,同时可以最大化NDC用户的总数据速率,满足了系统中不同时延用户的服务质量要求。
【作者】杨伟伟;
【导师】赵晓晖;
【作者基本信息】吉林大学,通信与信息系统,2014,硕士
【关键词】协作通信;OFDM;自适应资源分配;不同的时延约束;

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