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无线通信系统中动态资源管理若干问题的研究

汪安春  
【摘要】:OFDM/MIMO中的资源管理是一个有潜在应用前景和理论意义的研究热点。本文正是针对OFDM/MIMO中调度问题和载波间干扰(ICI)抑制而展开的。 从广播信道和多址接入信道的容量区域入手,研究了公平准则下单通道和多通道情况下使得效用函数之和最大的调度算法和相应的功率分配方法。结合OFDM,提出了三种比例公平调度方法,指出子带内频率分集对调度性能是有害的。公平调度可以显著改善OFDM系统的平均吞吐量。随着多普勒频偏的增大,使得信道预测误差增大,导致平均吞吐量降低。短期公平性和信道时变特性使得多用户分集的利用在一段多普勒范围之内才能取得较好的效果。 在多天线(MIMO)系统中,天线分集对于多用户分集是有害的,并且用户个数,接收信噪比,发送和接收分集,接收机的结构对于多用户分集的影响都非常大。在MISO系统中,发送天线的组合方式对调度性能有很大的影响,发送选择分集的性能优于空时正交码(STOBC)。在空间复接(spatial multiplexing)的MIMO系统中,调度之后,并行最小均方误差(MMSE)接收优于并行迫零接收;随着用户数的增加,线性接收机可以超过最大似然接收的性能,表明MMSE和迫零接收是渐近最优的。当收发天线个数比较接近时,线性接收机可以获得较好的性能。以上的分析都是针对单个小区的。在两个基站系统中,在很大的信噪比范围内独立调度的性能优于宏分集模式。 为了减少信道反馈信息对上行带宽的占用量,本文给出了MIMO系统中的一种随遇波束成型的调度方法和一种分布式判决反馈的调度方法,可以极大地减少了上行带宽的占用。在分布式判决算法中,每个移动台跟踪自己的调度情况,并和一个自适应的门限相比较,来判断是否参与反馈。仿真表明,平均4个用户参与反馈,获得了和标准的HDR调度算法相近的性能。 由于采用了正交并行子载波,正交频分复用对于载波频偏和多普勒频偏非常敏感。采用由两个子块构成的一种OFDM帧结构和相应的解调算法,可以将系统抗多普勒的能力提高近一倍。对于载波频偏载波所致的干扰,本文提出了一种线性抑制方法,并研究了导频个数对于抑制性能的影响,提出了基于部分导频的线性抑制方法。分析和仿真表明,3-5个导频可以提高载干比5dB以上。


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