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《北京邮电大学》 2010年
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基于OFDMA的中继协作网络资源分配的研究

董宇  
【摘要】: 如今,人们对通信系统服务质量和传输速率的要求越来越高。高数据率、高容量的需求对频谱提出了更高的需求。而频谱带宽在移动通信系统中是十分稀缺的资源,如何利用有限的资源来满足用户不同的业务QoS成为未来无线通信技术中研究的热点。 OFDM技术作为一种正交多载波并行传输技术,以其良好的抗多径干扰能力和更高的频谱利用率成为未来无线通信系统首选的物理层核心技术。同时,分集技术是一种对抗衰弱的有效技术。然而传统的空间分集技术是通过天线阵列来实现的,移动终端受限于尺寸,价格等因素,无法使用多根天线。基于此,协作分集给出了一种全新的解决方案。它基于中继信道理论,通过中继节点协作形成一个虚拟的MIMO系统,扩展了传统MIMO系统的应用场合,达到空间分集的效果,提高通信的可靠性。将OFDM技术和协同通信技术相结合,则能够极大的改善数据的传输速率和通信的可靠性。 本文关注协同OFDMA网络的发展趋势,主要研究了协同OFDMA网络中,中继站的位置及其工作方式对系统吞吐量的影响、以及基于多跳协同OFDMA网络中多用户多业务环境下的资源分配算法。 本文首先分析了本课题的研究背景,简单介绍了OFDM技术的发展和OFDM系统的基本原理、关键技术,接着阐述了OFDM系统中资源分配的研究现状。然后简单介绍了协同通信理论的基本思想和发展,利用三节点模型重点分析了半双工解码-转发(DF),半双工放大-转发(AF)。 在协同OFDMA网络中,中继节点部署在不同的位置,采用不同的工作方式,会对系统性能造成不同的影响。本文利用三节点信道模型,分析了单小区中中继节点的位置和工作方式对系统吞吐量的影响,并利用SCM空间信道模型进行仿真验证。结果表明中继站部署在小区边缘的时候,能够使系统吞吐量达到最大,并且在相同条件下,中继站工作在DF模式比AF模式,有更高的吞吐量。 在多用户多业务的协同OFDMA网络中,需要研究有效的资源分配策略和优化模型。本文设计了一种跨层的累积效用函数,用来衡量各用户对系统服务质量的满意程度。并且以此为最优化目标建立优化模型。然后,将此复杂的最优化模型分解成联合中继-子载波选择和功率分配两个问题,通过最优化搜索和迭代算法依次解决。通过仿真,可以发现,跨层累积效用函数的算法,在速率和丢包率不同QoS要求下做了有效的折中。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TN925

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