多载波系统的资源分配算法及仿真--载波索引调制OFDM系统的资源分配算法及仿真

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伴随着4G(4th Generation)技术的大规模普及,5G技术(5th Generation)的研究成为了近些年来各大机构首当其冲的研究任务,然而现在还没有一个国际通用的标准。因此如何设计一个具有更高速率,更高容量,更低能耗的无线通信系统成为了当务之急。载波索引调制OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing with Subcarrier Index Modulation,OFDM-SIM)系统因其具有更好的抗频偏性等优点,成为了近几年来的研究热点之一。本论文基于传统OFDM技术,先从系统传输特性的角度着重探讨了OFDM-SIM系统的可达速率、容量和误码率性能。并基于OFDM-SIM固有系统特性,提出了四种功率分配算法。最后分别研究了单用户和多用户载波索引调制OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access with Subcarrier Index Modulation,OFDMA-SIM)系统中的子载波分配算法。本文的具体工作总结如下:本文首先对OFDM系统和OFDM-SIM系统进行了介绍,对比了两种系统的优缺点,概述了多载波系统资源分配的研究现状,引出了本文的研究内容,并介绍了论文的逻辑结构。第二章分析了多载波系统的传输性能,为后续研究工作奠定了理论基础。首先从互信息角度分析了OFDM和OFDM-SIM输入信号空间为有限集合时的系统可达速率。其次分析了OFDM系统和OFDM-SIM系统的容量,推导出了OFDM-SIM系统容量的闭式表达式,并从理论上对比分析了OFDM-SIM与OFDM系统的容量。最后分析并仿真对比了OFDM系统和OFDM-SIM系统的误码性能。第三章研究了子载波分块方式确定下,OFDM-SIM系统的功率分配算法。首先建立数学优化模型,针对系统子载波块内、块间特性,分别提出了基于等价欧氏距离的块间功率分配算法、基于经验值的块内功率分配算法,同时仿真了联合两种算法的性能。其次出于节省系统反馈开销的考虑,提出了基于部分反馈的功率分配算法。第四章探讨了OFDMA-SIM系统的子载波分配算法。首先研究了单用户OFDM-SIM系统误码率最优的子载波分配算法,提出了两种优化准则,并基于第一类欧氏距离最大化准则提出了低复杂度的排序分组算法,通过性能仿真和复杂度分析可知,低复杂度算法在获得相当不错性能的同时,大幅度降低了计算复杂度。然后研究了多用户OFDMA-SIM系统中,总功率受限条件下谱效最优的子载波分配算法,为此建立了谱效最优的系统模型,简化了系统容量的表达式,提出了以子块为分配单位的资源分配算法。第五章总结全文,并指出了未来的研究方向。
摘要第5-7页
Abstract第7-8页
第一章 绪论第16-22页
    1.1 引言第16页
    1.2 多载波系统介绍第16-19页
        1.2.1 OFDM系统第16-17页
        1.2.2 载波索引调制OFDM系统第17-18页
        1.2.3 载波索引调制OFDM技术和OFDM技术比较第18-19页
    1.3 多载波系统资源分配研究现状第19-21页
    1.4 本文的结构及内容安排第21-22页
第二章 多载波系统的传输性能分析第22-41页
    2.1 引言第22页
    2.2 系统模型第22-25页
        2.2.1 系统介绍第22-24页
        2.2.2 信道介绍第24-25页
    2.3 可达速率分析第25-31页
        2.3.1 OFDM系统的可达速率第25-26页
        2.3.2 OFDM-SIM系统的可达速率第26-29页
        2.3.3 仿真结果第29-31页
    2.4 容量分析第31-36页
        2.4.1 OFDM系统的容量第31-32页
        2.4.2 OFDM-SIM系统的容量推导第32-35页
        2.4.3 仿真结果第35-36页
    2.5 误码率分析第36-40页
        2.5.1 OFDM系统的误码率分析第36-37页
        2.5.2 OFDM-SIM系统的误码率分析第37-38页
        2.5.3 仿真结果第38-40页
    2.6 本章小结第40-41页
第三章 OFDM-SIM系统的功率分配第41-54页
    3.1 引言第41页
    3.2 优化模型第41-43页
    3.3 基于块间特性的功率分配算法第43-46页
        3.3.1 算法思想第43-44页
        3.3.2 仿真结果第44-46页
    3.4 基于块内特性的功率分配算法第46-50页
        3.4.1 算法思想第46-48页
        3.4.2 仿真结果第48-50页
    3.5 基于部分反馈的功率分配算法第50-53页
        3.5.1 算法思想第50-51页
        3.5.2 仿真结果第51-53页
    3.6 本章小结第53-54页
第四章 OFDMA-SIM系统的子载波分配第54-70页
    4.1 引言第54页
    4.2 单用户OFDMA-SIM系统误码率最优的子载波分配算法第54-62页
        4.2.1 误码率优化准则第54-56页
        4.2.2 基于第一类欧氏距离的低复杂度子载波分配算法第56-58页
        4.2.3 复杂度对比第58-59页
        4.2.4 仿真结果第59-62页
    4.3 多用户OFDMA-SIM系统谱效最优的子载波分配算法第62-68页
        4.3.1 优化模型第62-64页
        4.3.2 参数拟合第64-65页
        4.3.3 谱效最优的子载波分配算法第65-66页
        4.3.4 仿真结果第66-68页
    4.4 本章小结第68-70页
第五章 全文总结及展望第70-72页
    5.1 本文贡献第70页
    5.2 未来研究方向第70-72页
致谢第72-73页
参考文献第73-76页
个人简历第76-77页
攻读硕士学位期间的研究成果第77-78页
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