多用户ofdm系统动态资源分配算法研究

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1、兰州大学研究生学位论文1OFDM技术简介本章首先介绍论文研究的背景和意义，对OFDM技术中的基本原理和系统结构进行说明，并分析其工作原理，接着概括了现阶段常用的各类资源分配算法，最后列出论文的主要工作和结构安排。1。1引言随着社会的发展和经济的增长，人们对通信的要求也越来越高。这主要体现在两个方面：对移动性的要求和对带宽及服务质量的要求【l】。为了适应新的市场需求，移动通信系统目前已经逐步进入3G系统(CDMA2000，W-CDMA，TD．SCDMA)。从单纯的提供话音服务到除了话音外还能提供170／384Kbps速率的数据

2、接入(2．5G)，以及能够提供的2Mbps数据接入速率的3G系统。相应地，所使用的多址技术也在不断变化，从FDMA／FDD到TDMA／FDD和C饼洲岬DD。3G系统将允许快速的因特网接入、可视电话和其他许多对于每个用户都要求有高速数据传输的应用。在技术层面中，3G系统主要以CDMA为核心技术，而在3G以后的移动通信系统中正交频分复用(OFDM)技术最受瞩目。然而，由于通信技术的飞速发展和通信内容的指数增长，现有移动和无线接入系统受到所能提供的带宽和服务质量的限制，无法提供高品质的互动服务，为了解决这一日益突出的问题，人们提出

3、了第四代移动通信系统。第四代无线移动通信系统将多媒体包括语音、数据、影像等大量信息通过宽频的信道传送出去。4G将主要采用高速调制技术，正交频分复用(OFDM)技术就是一种非常受关注的调制技术。OFDM是一种无线环境下的高速传输技术【2】【3】【4】，适合在多径传播和多普勒频移的无线移动信道中传输高速数据。它能有效对抗多径效应，消除符号间干扰，对抗频率选择性衰落，而且信道利用率高。可见，OFDM技术可以成为未来移动通信的核心技术。1．2OFDM技术的基本原理OFDM是多载波调制技术中的一种，它把信道分成多个正交的子信道，将兰州

4、大学研究生学位论文高速的串行数据流分解成若干低速的并行子数据块同时在多个相互正交的子信道上传输，在每个子信道上窄带调制，因此减少了子信道之间的相互干扰(ICl)，同时提高了频谱利用率。每个子信道上信号的带宽小于信道的相关带宽，所以每个子信道上的频率选择性衰落是平坦的，有效消除了符号间串扰(ISI)。1．2．1OFDM信号的产生OFDM信号产生示意图如图1．1所示，输入为高速串行数据码元l，2，?N，经串并变换后成为N路低速并行码元，再分别调制到N个正交子信道上，最后在时域波形上相加合并发送至信道。．卜—』UN⋯

5、2i，卜SA

6、上／P叫l毛卜N图1．1OFDM信号产生示意图OFDM符号可以表示为式(1．1)【3lZⅣ-1例(力=∑4删O一‘一刀2)喇2巧万0一‘))，气≤f≤乞+丁(1．1)i=O其中N是子载波个数，T是OFDM符号持续的时间，西是分配给每个信道的数据符号，Z是第i个子载波的载波频率，rect(t)是矩形函数。图1．2是解调示意图，每个子载波在一个OFDM符号周期内包含整数倍个周期，Z=Z+f／z，各相邻子载波之间相差1个周期，对式(1．1)中的第j个子载波进行解调，然后在时间长度T内进行积分乏=打唧卜如)謦唧卜沁)卜=亍1N白-I

7、zr％e冲[伽孚(㈡)p=4(1．2)2兰州大学研究生学位论文对第_，个子载波进行解调可以恢复出期望信号，而对其他子载波来说，在积分间隔内，频率差(f一／)卢可以产生整数倍个周期，积分为0。上—杏—一—务{乎L拶二le’j．．．泖∑—叫儋道卜—园—丽■LP／s1．．．．．．．．．．．一纽，当=-叫躺昏图1．2OFDM信号的解调1．2．2用DFT实现OFDM傅立叶变换将时域与频域联系在一起，大多数信号处理都可以使用离散傅立叶变换(DFT)。DFT是常规变换的一种变化形式，信号在时域和频域上均被抽样。由DFT的定义，时间上波形连

8、续重复，因此导致频域上频谱的连续重复。快速傅立叶变换(FFT)仅是DFT计算的一种快速数学方法，由于其高效性，使得应用F兀’的OFDM技术迅速发展。对于N比较大的系统来说，(1．1)式qbOFDM复等效基带信号可以采用离散傅立叶反变换(IDFT)来实现【3】。令(1．1)ee的t,等于0，并忽略矩形函数，对于信号s(t)以T／N的速率进行抽样，令f=kr／

9、?v，七={o，1，2，⋯，N一1)％=J(kr／=N，神-I【(J可2tt．ik)J，七={0,1,2,---,(kr／N)d，exp‘2ff*1／‘12Ⅳ一1)(1．

10、3)％=J=I_，1厂I，七={Ⅳ一1)(1．3)f神＼』’／&等效为对碣进行IDFT变换。同样在接收端，为了恢复出原始的数据符号珥，可以对％进行逆变换，即通过DFT交换得到碣=N善-I％唧卜警灿o'l加，Ⅳ-t)(1．4)根据以上分析，OFDM系统的调制和解调可以分别由IDFT和DFT来