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多媒体通信中多带UWB动态资源分配研究

董伟杰  
【摘要】:随着科学技术的进步,人们进行日常通信的方式正在逐渐地从有线向无线过渡,而传递信息的媒体也已经从简单的文本和语音发展到图像、视频等多种形式,类似DVD播放器、数字摄像机、数码相机、MP3播放器等家庭娱乐设施迅速进入家庭。多媒体信号由于包含了大量的信息,在为人类带来方便的同时,也给无线通信技术领域带来了更多的挑战:因为在传输过程中需要的带宽大幅增加,所以要求更高的带宽和传输速率。 作为无线个域网(Wireless Personal Area Network,WPAN)中重要的一种物理层标准提案,多带超宽带系统主要面向家庭和办公室等近距离高速无线多媒体应用,其传输速率最高可以达到480Mb/s。而在多媒体技术飞速发展的今天,这对于解决人们在带宽和数据传输速率方面越来越高的需求无疑具有相当的吸引力。由于超宽带系统的功率和实现复杂度被严格限制,所以研究如何有效地对其用户副载波(子信道)、功率和比特等资源的分配具有尤为重要的意义。 本文结合了无线个域网高速环境下多用户多带超宽带系统的特点,对其资源分配和优化问题展开了研究。论文的主要内容和创新之处包括: (1)首先从技术发展的角度,回顾了前人在无线通信领域以及资源分配与优化方面所做的工作,并总结探讨了当前研究所采用的方法以及会面临的问题,进而提出本论文的主要研究内容。 (2)结合多带超宽带系统所采用的跳频技术的特点,对时频码模型进行了改进,该时频码模型把同一带组中的几个子带放入同一个帧中,用户的资源分配可以在同一个帧的任意一个副载波上进行。 (3)提出了一种两步的用户副载波和功率分配方案,可以把原始的联合副载波和功率分配问题从一种混合整数非线性规划模型变为一种线性规划模型,从而把时间复杂度从变量的指数函数降低为多项式函数。与现有的次优方案相比,可以在相同的复杂度下取得更好的性能。同时在对线性规划求解的过程中,为了寻求一个更好的初始BFS,还提出了一种初始解搜索算法,可以提高算法的收敛速度。 (4)分别提出了在多用户分簇系统模型下的联合副载波、功率分配方案和联合副载波、功率、比特分配方案。与未分簇系统相比,所提出的方案在分簇系统模型上进行的


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