OFDM系統(tǒng)的資源分配與有限反饋研究.pdf

1、OFDM技術(shù)是下一代無(wú)線通信系統(tǒng)中最重要的候選技術(shù)之一，它能有效對(duì)抗頻率選擇性衰落，具有很強(qiáng)的鏈路可靠性。OFDM相關(guān)系統(tǒng)的自適應(yīng)資源調(diào)度和分配有效地利用了時(shí)間、頻率、空間等資源，進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能，已經(jīng)得到了廣泛的研究。但是，基站端進(jìn)行資源分配時(shí)，都需要知道用戶(hù)端每個(gè)子載波上的信道信息。對(duì)于FDD系統(tǒng)，下行鏈路信道信息必須通過(guò)專(zhuān)門(mén)的反饋信道，由用戶(hù)估計(jì)后反饋給基站。當(dāng)用戶(hù)、子載波以及天線數(shù)目較大的時(shí)候，多用戶(hù)OFDM系統(tǒng)的反饋信息量是

2、非常大的，這就需要有限反饋技術(shù)在保證系統(tǒng)性能的前提下降低用戶(hù)信道信息占用的反饋帶寬。
　　 本文考慮OFDM及其相關(guān)系統(tǒng)中的有限反饋問(wèn)題，針對(duì)OFDM系統(tǒng)、MIMO-OFDM系統(tǒng)、以及非理想反饋的情況，提出若干降低系統(tǒng)反饋開(kāi)銷(xiāo)的算法。
　　 文中分析了OFDM系統(tǒng)的信道模型特征和有限反饋算法的基礎(chǔ)根源：信道的頻域和時(shí)域相關(guān)性能，并對(duì)數(shù)字系統(tǒng)反饋不可避免的量化問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。在對(duì)瑞利信道、萊斯信道和Nakagami信道

3、的分布函數(shù)進(jìn)行分析后，提出了一種基于信道概率分布的CQI量化算法，在優(yōu)化目標(biāo)為CQI的MMSE值和系統(tǒng)BER的情況下，分別推導(dǎo)了概率量化的公式，通過(guò)迭代計(jì)算求解了優(yōu)化的量化門(mén)限，提升了系統(tǒng)BER性能。并對(duì)這種概率量化算法的目標(biāo)函數(shù)和其概率分布函數(shù)的幾種實(shí)際情況進(jìn)行了分析，指出了本文這種次優(yōu)量化算法的使用環(huán)境和拓展的方向。壓縮算法是一種廣為研究的算法，近年來(lái)在無(wú)線通信系統(tǒng)的反饋中也得到了應(yīng)用。在對(duì)現(xiàn)有的3種無(wú)損壓縮算法和2種有損壓縮算法及

4、其在OFDM系統(tǒng)反饋壓縮中的使用進(jìn)行介紹后，文中提出了一種基于排序的DCT反饋壓縮算法，利用排序算法增大了頻率選擇性信道的反饋CQI之間的相關(guān)性，計(jì)算分析了該算法合適的作用數(shù)據(jù)塊大小，降低了系統(tǒng)的反饋開(kāi)銷(xiāo)。
　　 在多天線環(huán)境下，本文分析了多用戶(hù)MIMO-OFDM系統(tǒng)中天線間相關(guān)性以及天線間無(wú)相關(guān)性時(shí)MIMO矩陣特征值的分布情況。針對(duì)多用戶(hù)MIMO-OFDM系統(tǒng)中反饋信息量大的問(wèn)題，通過(guò)分析信道反饋矩陣的天線間相關(guān)性和子載波間相

5、關(guān)性系數(shù)，并結(jié)合小波變換的特點(diǎn)，提出了自適應(yīng)DWT-CQI壓縮算法，它相對(duì)于二維DWT-CQI壓縮算法、基于天線間相關(guān)性的一維DWT-CQI壓縮算法和基于子載波間相關(guān)性的一維DWT-CQI壓縮算法，在不同相關(guān)性條件下反饋開(kāi)銷(xiāo)最小。仿真結(jié)果表明，在V-BLAST+OFDM系統(tǒng)下，DWT-CQI壓縮算法在相同的壓縮率下BER性能優(yōu)于DCT-CQI壓縮算法，并且在降低大量的反饋信令開(kāi)銷(xiāo)的情況下系統(tǒng)BER下降較小，仍能有效地利用多用戶(hù)分集增益，

6、有效地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性能和反饋信令開(kāi)銷(xiāo)之間的折中。通過(guò)對(duì)多用戶(hù)MIMO-OFDM系統(tǒng)的MIMO反饋特征值分布特性的分析和特征值期望的推導(dǎo)，文中設(shè)計(jì)了一種對(duì)CQI反饋壓縮信息進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理的改進(jìn)壓縮算法。該算法增大了待壓縮數(shù)據(jù)的相關(guān)性，提高了反饋壓縮效果。仿真表明在多用戶(hù)V-BLAST+OFDM系統(tǒng)下，DWT和DCT壓縮方案使用基于數(shù)據(jù)預(yù)處理的算法都能明顯提高反饋信息的壓縮率和系統(tǒng)的吞吐量性能，大大地節(jié)省了反饋開(kāi)銷(xiāo)。
　　 本文在最后

7、一部分選取了4種影響信道信息的主要因素：接收端的信道估計(jì)誤差、量化誤差、反饋回路的時(shí)延和傳輸誤差，討論了在基站端使用Max-SNR子載波調(diào)度算法的情況下，這些非理想因素對(duì)基站端使用的SNR及系統(tǒng)整體BER性能的影響。并介紹了現(xiàn)有的對(duì)抗信道非理想因素的算法主要是信道預(yù)測(cè)算法的應(yīng)用。
　　 有限反饋算法能有效地節(jié)省系統(tǒng)的反饋信令開(kāi)銷(xiāo)，以增大上行數(shù)據(jù)傳輸帶寬或者反饋更多的信令信息。本文所作的研究和貢獻(xiàn)，對(duì)實(shí)際OFDM系統(tǒng)中的有限反饋問(wèn)