OFDM系统中自适应资源分配算法的研究、设计与性能分析

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随着移动通信系统的发展,人们对移动业务中的多媒体业务和Internet业务的需求越来越大,导致了频谱资源的日趋紧缺。因此,开发频谱利用率更高的移动通信技术已经成为现阶段移动通信领域的一个重要课题。正交频分复用(OFDM)最突出的优点是频谱利用率高和抗多径时延能力强,适合未来高速带宽无线通信的应用。OFDM系统的自适应资源分配主要是根据实时的信道状态信息,对子载波、比特数及功率进行自适应分配。本文首先介绍了OFDM技术的发展及基本原理,并介绍了无线信道环境;紧接着研究了单用户OFDM系统几种自适应比特和功率分配的经典算法。针对单用户最优算法复杂度高的特点,设计一种基于MA推测的单用户OFDM系统自适应比特及功率分配算法,该算法首先删除不适合数据传输的子信道,然后根据信道容量进行比特的预分配,最后再根据可变步长的贪婪算法进行比特的调整,改进算法BER性能及发射功率性能和最优算法性能相近,但其CPU运行时间减少了一倍,有效地降低了算法的复杂度;然后研究了多用户OFDM系统的自适应资源分配,然后研究了多用户OFDM系统动态资源分配问题。首先说明了多用户OFDM系统动态资源分配相对于单用户OFDM系统动态资源分配的区别,然后在联合最优子载波及比特分配算法和两步法的基础上,提出了一种基于遗传算法的多用户动态资源分配算法,改进算法的传输功率比OFDM-TDMA静态资源分配方式降低大约5dB左右。同时,算法复杂度较两步法有所下降,减少了CPU的运行时间。本文的主要成果有:针对现有算法的缺点,分别对单用户、多用户OFDM系统设计了简化的资源分配算法,并对这两种算法进行了MATLAB仿真,仿真结果验证了算法的正确性和有效性。因此,本文提出的改进算法确实能够比较有效和灵活地解决自适应资源分配问题,从而弥补了现有算法存在的一些缺陷。
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