王秋平[1]2017年在《Filtered-OFDM系统资源分配算法研究》文中提出第五代移动通信(The 5th Generation mobile communication,5G)技术是为满足当前社会通信需求而发展起来的新一代移动通信系统。5G在面对多样化业务类型、特定用户需求和低时延高可靠性等方面对下一代通信,尤其是无线通信多载波技术提出了巨大挑战。新型多载波Filtered-OFDM(F-OFDM)技术由于其技术特性能够根据实际业务场景来动态选择和配置不同波形参数而备受业界推崇,而5G技术与F-OFDM技术的结合必将衍生出多种应用场景,以满足众多垂直行业的多样化业务需求。基于未来特定业务需求,F-OFDM技术将现有系统频带划分为能够支持不同业务带宽和可靠性需求的子带,以此达到提升频谱利用率的目的。同时,资源分配作为F-OFDM系统的关键技术之一,算法的精度会影响甚至决定整个系统的性,因此如何根据不同用户的不同业务需求对资源进行分配以及如何配置软空口参数是一个急待解决的问题。本文主要针对F-OFDM系统下行链路的资源分配进行研究,并与OFDM系统进行对比分析。为了确定F-OFDM子带间的最优保护间隔,本文基于不同的子带保护间隔仿真分析了 F-OFDM系统的误码率性能,仿真结果表明在高阶调制时只需要添加3个子载波长度的保护间隔就能消除子带间的干扰,并与OFDM系统进行对比,且得出F-OFDM系统误码率性能更优。由于F-OFDM这一新型多载波技术的引入,系统中无线资源基本单元可以配置不同的波形参数,主要在帧结构的灵活设计、子载波映射以及引入子带滤波器的基础上,再借鉴经典的功率分配算法来进一步提高F-OFDM系统容量,因此,本文在F-OFDM下行链路基于不同信道模型,仿真分析了等功率分配算法、基本注水功率分配算法和注水功率分配算法叁种资源分配算法对应的系统容量,仿真结果表明在不同信道模型下,F-OFDM系统采用注水功率分配算法时系统容量相对较优。
王竟鑫[2]2017年在《OFDM系统中自适应比特功率分配算法的研究》文中研究表明随着无线通信业务的多样化,传统的频谱利用技术并不能保证通信传输的高效性和可靠性。同时,频域资源的稀缺已经成为限制无线通信技术发展的重要因素。所以,在有限的带宽面前,如何可靠地实现信息的高速传输已经成为当下亟需解决的问题。而正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术将实际的信道划分成了许多并行的子信道,所以可以根据不同子信道的实时信道状况,利用自适应比特功率分配技术为各个子信道分配不同数量的信息比特和发送功率,从而可以更加充分地利用频谱资源,最终实现提升整个通信系统传输性能的目的。本文通过对OFDM系统自适应比特功率分配技术的研究,主要完成了以下工作:1.首先对无线信道的信道属性以及OFDM技术进行了详细的分析,然后对比OFDM传统的静态比特功率分配方案,重点分析了OFDM系统的自适应比特功率分配方案。2.在单用户OFDM系统中,通过对贪婪算法的深入研究,本文基于边缘自适应准则提出了一种复杂度降低的改进单用户自适应比特功率分配算法,并且提出的改进算法主要由预分配和迭代分配两部分组成。在预分配中,改进算法根据每个子信道的信道条件预先分配部分信息比特;而在迭代分配中,改进算法通过增大内存开销的方法来减少算法的计算次数和比较次数。仿真结果表明,在相同的仿真环境下,改进算法的仿真效果和贪婪算法的仿真效果基本一致,但改进算法的运行时间更短,从而说明提出的改进单用户比特功率分配算法具有更低的时间复杂度。3.在多用户OFDM系统中,针对速率自适应准则不能兼顾系统容量和用户公平度的问题,本文提出了一种采用子信道分配和功率分配两步来解决该问题的新方案。该方案主要通过基于公平度的子信道分配算法和基于惩罚函数的功率分配算法来实现。在子信道分配算法中,当满足公平度约束时就提高系统的容量,否则就提升用户的公平度。但是,在子信道分配完成后还是不能较好地兼顾系统容量和用户公平度。所以,在功率分配算法中,又基于惩罚函数提出了一种新的功率寻优策略,并且该策略利用基于模拟退火思想的改进人工蜂群算法来实现系统容量和用户公平度的折中。从仿真结果中可以看出,本文所提出的多用户自适应比特功率分配方案不仅可以有效地提升系统容量,同时也可以实现给定的用户公平度约束,从而证明了所提方案的有效性。
傅新强[3]2017年在《Filtered-OFDM系统频偏估计算法的研究》文中提出随着IMT-2020(5G)推进组对未来通信需求的明确,多种应用场景和业务需求给物理层波形的设计带来了新的挑战。2015年,华为在正交频分复用(OFDM)技术的基础上提出了基于子带滤波的正交频分复用(Filtered-OFDM,F-OFDM)技术,其通过子带滤波降低频谱带外泄露,各子带根据具体的业务需求灵活配置波形参数,从而实现了灵活自适应的空口技术。F-OFDM作为一种新兴的多载波技术,对频偏造成的载波间干扰(Inter-Carrier Interference,ICI)较为敏感。因此,有必要在当前F-OFDM研究现状的基础上,利用OFDM频偏估计算法来实现F-OFDM系统的频偏估计,以降低频偏对系统性能的影响。首先,本文系统地分析了无线信道的小尺度衰落特性以及频偏对OFDM系统的影响,并深入研究了现有的OFDM频偏估计算法,从理论推导和MATLAB仿真两个方面对不同算法的估计性能进行了验证分析。其次,根据不同子带的F-OFDM符号能够在时域共存而在频域分离,对子带资源分配和子载波映射进行了研究,并通过MATLAB仿真比较了不同子载波间隔和不同带宽对子带性能的影响,结果表明子载波间隔越大,多普勒频移对子带性能的影响越小。另外,验证了滤波操作能够有效地降低子带频谱带外泄露,从而使不同子带设置极低的保护间隔就能很好的抑制相邻子带间的干扰。最后,结合OFDM频偏估计算法与F-OFDM的系统特性,分析比较了 CP相关性算法、改进的CP算法、Moose算法和Classen算法在不同子带的估计精度。通过仿真分析可得:当子带的子载波间隔较大时,多普勒频移对子带性能的影响较小,且每个F-OFDM符号中插入的CP采样点较多,因此,子载波间隔较大的子带适合利用基于CP的频偏估计算法。当子带的子载波间隔较小时,多普勒频移对子带性能影响较大,并且子带的符号长度较长以及插入的导频序列较多,因此,子载波间隔较小的子带适合利用估计精度较高的数据辅助频偏估计算法。此外,在系统带宽与采样率保持一致的前提下,仿真比较了双子带F-OFDM系统与OFDM系统利用同一算法进行频偏补偿后的误码率。由于子带能够灵活设置波形参数以及频偏算法无法彻底消除频偏引起的ICI,使得F-OFDM系统的误码率要低于子载波间隔较小的OFDM系统的误码率,高于子载波间隔较大的OFDM系统的误码率,体现了 F-OFDM系统通过灵活配置波形参数能够有效的降低无线信道对系统性能的影响。
范佳佳[4]2016年在《基于Matlab的OFDM系统信道评估设计》文中进行了进一步梳理本论文的研究背景基于DOCSIS3.1(Data Over Cable Service Interface Specifications有线电缆数据服务接口规范)上的CMTS(Cable Modem Terminal Systems电缆调制解调器终端系统)产品开发。在2015年ICTC会议报道中,一篇《迎接DOCSIS3.1》主题演讲宣告了DOCSIS3.1的到来。DOCSIS3.1是被国际上广泛接受的下一代CMTS设备所采用的接入技术。它利用了近年来物理层技术上最新的技术成果,如OFDM,OFDMA,LDPC编解码等,极大地提高了同轴电缆上的信号传输速率。OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)正交频分复用作为一种高效特殊的多载波调制技术,能够有效地对抗多径传播,有很强的抗干扰性能,在移动通信、数字电视、数字广播等领域得到了广泛应用。在CMTS开发部署中如何针对不同用户或者网段的信道特性对传输参数进行优化和调整是一个迫切需要解决的问题。本论文针对此项问题,对采用的OFDM系统架构进行分析,同时设计出新的算法在OFDM信号解调前对信号进行分析,具体通过MER(modulation error rate调制误差比)来进行信道的评估。MER可代表被接收信号的单个“品质因数”,常常用来作为接收机对传输的信号能够正确解码的早期指示。通常在MER计算中需要已知接收信号和发送信号,而在实际情况中,发送信号由于各种原因常常未知,因此本文将主要研究如何在发送信号未知的情况下,在接收端进行盲的MER检测,并通过MER的值对信道进行评估。为了更好的进行信道估计,论文将在此基础上改进函数功能,允许用户在接收端就任意段和任意大小的接收数据进行MER检测。同时本论文还将对多次计算的结果进行大数据分析和置信区间的判定,最终在Matlab上进行仿真和验证。由此,本论文对于信道的评估,数据的可靠接收,以及支持DOCSIS3.1的CMTS系统开发部属和新标准的研究具有重要意义。
祝晓霞[5]2014年在《低压电力线通信中的OFDM核心算法研究》文中研究指明电力线载波(Power Line Carrier, PLC)通信是一种以中、低压配电网作为传输媒介实现数据传输的通信方式。它以现有的配电网为基础设施,不需任何布线,建设成本低,而且具有其它任何一种有线网络无法相比拟的覆盖范围,在远程抄表自动化、配电网自动化、智能家居等应用场合具有特有的优势。但是低压电力线作为通信信道时有其固有的不利特性,具体表现为负载多、衰减大、时变以及噪声干扰复杂等方面,因此有必要选择一个适合此环境的调制解调方式来保证电力线载波通信的可靠性。正交频分复用(OFDM)技术具有抗干扰能力强、频谱利用率高、可以用IFFT/FFT实现调制解调等优点,因此在电力线载波通信领域得到了越来越广泛的应用。然而,OFDM技术也存在缺点：对接收端同步系统性能要求较为苛刻、较高的峰值平均功率比(PAPR)等。本文正是研究基于OFDM的低压电力线载波通信技术,重点分析了同步技术,设计一个适合在低压电力线噪声环境下传输数据的通信系统。本文首先针对国内的电力线噪声环境,对低压电力线信道的噪声特性进行分析,从系统实际应用、测试的环境出发,建立能满足电力线信道噪声环境的噪声数学模型,并分析了电力线信道的传输特性,为研究电力线信道对通信系统性能的影响提供了理论基础。接着,本文研究了OFDM通信系统,包括信道估计方法、基本参数选择原则等。然后,重点研究了OFDM的核心技术同步技术,包括以下几部分：①分析同步对系统的影响；②研究叁种经典的基于训练序列的同步算法,分析这叁种算法的优缺点；③提出一种计算量小,对系统硬件要求低的同步算法；④通过定时检测概率和同步均方误差分析,验证本文提出的算法性能良好；⑤对提出算法进行进一步优化。之后,研究了OFDM系统中降低峰均比的技术,对比了几种常见的降低OFDM系统峰均比的方法,研究了一种改进的Nyquist脉冲整形的方法来降低系统的峰均比。最后,本文设计了一个适合在低压电力线上通信的完整的OFDM系统方案,其中同步模块采用本文提出的同步算法。介绍了系统的发送端和接收端各个模块的设计过程,使用MATLAB软件对各个模块进行了仿真分析,对整个系统的误码率性能进行了仿真,验证了系统的可用性,对本项目后续采用DSP和FPGA实现基于OFDM的低压电力线通信系统奠定了理论基础。
苏敏[6]2007年在《OFDM自适应子载波、比特功率分配算法的研究》文中进行了进一步梳理宽带系统中存在的主要问题是多径衰落引起的符号间干扰(ISI)。正交频分复用(OFDM)技术由于其具有良好的抗多径能力和更高的频谱利用率等优点越来越受到人们的关注。随着人们对通信数据化、宽带化、个人化和移动化的需求，OFDM技术将会越来越得到广泛的应用。预计OFDM技术将是第4代移动通信的主流技术之一。OFDM系统具有多载波的优越结构。由于无线信道中的多径效应和时变性，OFDM系统中不同的子载波具有不同的传输能力且随时间而变化。传统的OFDM系统在每个子载波上采用相同的调制方式，使得频谱资源没有得到充分的利用且误比特率主要由衰落较大的子载波决定。在传统的多用户OFDM系统中，接入方式多采用静态的TDMA或FDMA，这有可能导致对某个用户来说，性能最好的子载波只小部分时间使用甚至就从来没有占用过。为了解决以上的问题，可以利用OFDM系统多载波结构的优越性，实时地根据各个子信道的瞬时状况，改变各种发送参数，使各个子载波装载不同的比特数和使用不同的传输功率，从而优化整个系统的性能。当将这一技术扩展到多用户OFDM系统中时，可以根据各个用户在各个子载波上的实际传输情况灵活地为每个用户分配所需的子载波，从而更加公平有效地分配无线资源。论文在分析无线信道衰落特性的基础上，阐述了OFDM系统的基本原理和关键技术。文中主要对OFDM自适应子载波、比特功率分配算法进行了详细的分析和探讨。对于单用户自适应OFDM系统，首先研究了基于SNR门限的OFDM自适应比特功率分配算法，并对算法作了进一步的改进，在保证BER性能与原算法相当且不增加发射总功率的前提下，最大限度地提高了系统的吞吐量；然后，针对遵循边值自适应优化(MA)准则的Greedy算法存在的缺陷，提出了一种适合于实际应用场合的恒吞吐量低复杂度OFDM自适应比特功率分配算法。此外，还在AOFDM系统中引入了Alamouti提出的发射分集技术——空时分组码(STBC)，在提高了系统可靠性的同时指出了在基站端采用发射分集技术来改善通信质量是有效且较为经济合算的。对于多用户自适应OFDM系统，介绍了两步子载波分配算法，并将运筹学中用于任务指派的Hungarian算法运用到自适应子载波分配中。仿真结果表明，从兼顾算法的有效性和公平性两方面的性能考虑，采用Hungarian算法的性能较优，适合用于实际的多载波系统的性能优化。
陈正涛[7]2015年在《100Gb/s光OFDM发射机与接收机的设计与仿真》文中研究指明作为一种多载波通信技术,正交频分复用(OFDM)技术对比于单载波通信技术的频谱利用率有很明显的提高。光纤通信技术则是一种在通信容量方面具有显着优势的技术。光正交频分复用系统则是结合了光纤通信和OFDM技术两者的优点,因此,光正交频分复用技术在大容量传输领域受到广泛关注。基于偏振复用结构的高速光正交频分复用系统是实现单通道100Gbit/s乃至更高速率通信系统的重要技术方案之一。相干接收技术可以大幅提高接收机的灵敏度,因此结合了相干接收技术的光相干正交频分复用系统在长途传输系统研究中更受关注。而光OFDM发射机与接收机的设计正是光正交频分复用系统得以实现的关键。本文从OFDM技术的基本原理出发,研究了光OFDM发射机与接收机的设计技术。通过搭建基于VPI和MATLAB的仿真平台,研究了光OFDM系统的性能。主要内容为:1.完成了相干光OFDM系统仿真平台的搭建,研究了112Gbit/s的相干光OFDM发射机与接收机结构与参数设计。对搭建的仿真平台的正确性进行了仿真验证,仿真结果表明系统的理论Q值与仿真Q值变化趋势一致。最后对搭建的112Gbit/s系统进行了性能仿真测试。2.研究了激光器谱线宽度对系统性能的影响,研究表明激光器线宽从20kHz提高到600kHz的过程中,误码率指标增加了3倍,从100kHz提高到600kHz则增加了1.45倍,而Q因子则变化不大,可见光谱宽度对通信的可靠性影响很大。3.研究了循环前缀对系统性能的影响,研究表明不使用循环前缀时性能最差,而CP取得1/8时整体性能最优。讨论表明CP取得1/8是一个对性能最有利的合理CP长度。入纤光功率及非线性效应对系统性能的影响研究结果显示:在入射光功率较低时,放大器噪声造成的信号损伤起主要作用;入射光功率较高时,非线性效应造成的损伤增加较为明显。4.研究了调制格式对系统性能的影响,研究表明在m增加的过程中其最小欧式距离会减少因而造成系统具有更小的噪声容限,m值越大则系统误码率指标越差。在m取值的选择上要考虑频带利用率,中继距离,误码率指标,设备的复杂度,对不同因素要综合考虑。相干光OFDM系统的抗色散性能仿真结果表明,在无光路色散补偿的情况下,相干光OFDM系统具有较好的抗色散性能。
周志平[8]2007年在《MIMO-OFDM系统中信道估计技术研究》文中提出在无线通信系统中，带宽效率和多径衰落一直是倍受关注的问题。新一代无线通信系统可能采用了正交频分复用(OFDM)和多输入多输出(MIMO)技术，OFDM技术将频率选择性多径衰落信道在频域内转换为平坦信道，减小了多径衰落的影响；而MIMO技术能够在空间中产生独立的并行信道同时传输多路数据流，有效地提高了系统的传输速率。新一代无线通信系统采用这两种技术，在一定程度上解决了带宽效率和多径衰落问题。此外，信道的准确估计是提高MIMO-OFDM系统性能的关键，因此，对信道估计技术的研究显得尤为重要，本论文通过对信道估计技术的深入研究，提出了更好的信道估计方法，对原有信道估计算法进行了优化设计，从而进一步提高MIMO-OFDM无线通信系统的性能。本论文的研究重点为MIMO-OFDM无线通信系统中的信道估计技术，同时本论文也考虑到MIMO系统的空时特性，研究了叁种空时编码(空时分组编码STBC、空时网格编码STTC和分层空时编码BLAST)与MIMO-OFDM无线通信系统的结合。论文的主要工作和贡献：1)简单阐述了OFDM、MIMO及MIMO-OFDM的原理，并对不同收发天线下的OFDM系统容量进行了理论推导，然后对此用仿真实验给与了验证；2)分析了叁种空时编码技术与MIMO-OFDM系统相结合，深入研究了叁种空时编码技术与MIMO-OFDM系统结合的原理和作用。通过理论分析和仿真实验，总结出各自编码技术与MIMO-OFDM系统相结合后的优缺点。3)针对传统的参数信道估计算法存在的结构复杂度高，运算量大等缺点，提出了优化参数信道估计算法。通过对训练序列的最优设计，不但降低了系统的结构复杂度，而且减少了运算量。通过仿真实验，表明优化后的信道估计算法具有更好的性能和实际应用价值。4)提出了适合MIMO-OFDM系统的一种新的信道估计方案，这种方案首先对STBC导频符号进行设计，使其更加符合传输要求，然后再结合迭代LS信道估计算法，以此提高MIMO-OFDM系统的信道估计性能。理论分析和计算机仿真表明，这种方法避免了矩阵的求逆运算，大大减少了运算复杂度，并且能很好跟踪信道的变化过程。
田期星[9]2008年在《基于OFDM无线信道特性建模与仿真》文中研究说明宽带通信已经成为无线通信技术发展的必然趋势,而OFDM(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing)是下一代无线移动通信系统核心技术,因此对OFDM系统无线信道进行研究,建立信道模型,利用仿真器进行仿真,研究分析电磁波在该无线信道中的传播和变化规律,对确定OFDM通信系统最佳调制方式、纠错编码方式及信道均衡方式,提高数据传输的有效性和可靠性具有重要意义。本文主要是对OFDM系统无线信道特性进行建模与仿真,完成了以下工作:(1)在研究了无线信道传播理论基础上,分析了无线信道传播特性,建立了各种衰落信道的结构模型,设计了无线信道抽头延迟线模型和Jakes仿真模型。(2)对路径损耗信道模型进行了分析,比较了各模型的特点,仿真分析了模型误差,提出了各种模型的适用环境。(3)利用Jakes仿真器,对小尺度衰落信道进行了计算机仿真,验证了平坦衰落和频率选择性衰落信道特性,分析了小尺度衰落的各种性能参数。(4)对OFDM系统进行仿真,通过比较加保护间隔和不加保护间隔系统的误码率,给出OFDM具有独特的抗多径衰落特性。(5)通过分析移动台移动速度和周围环境对系统误码率、信号包络、多普勒功率谱和传递函数等系统参数的影响,给出了小尺度衰落随移动台移动速度和周围环境的变化关系。
龚蕾[10]2009年在《OFDM系统信噪比估计与自适应传输技术的研究》文中指出正交频分复用(OFDM)技术由于具有高的频谱资源和有效地对抗多径传播,已成为高速数据传输的关键技术。本文研究的是OFDM系统中的信噪比估计和自适应传输技术。信噪比估计在许多无线通信系统中发挥着重要的作用,它可以提供自适应传输技术中的功率控制和比特分配算法需要的信道质量信息。而自适应技术能够大大提高无线通信系统的频谱效率和可靠性,从而引起人们越来越多的关注。了解无线信道和OFDM系统是本论文研究的基础,所以本文首先介绍了无线信道的特征和OFDM的原理。然后开始介绍信噪比估计算法的发展概况和信噪比的定义,在此基础上,本文对两种适用于OFDM系统的信噪比估计算法做出了较深入的研究,包括对算法的计算机仿真和FPGA实现。本文重点研究信噪比估计算法的目的在于它是在OFDM系统中实现自适应技术的重要的第一步。最后,本文对自适应传输技术做出了较深入的研究。在这部分,本文先描述了几个经典的自适应比特分配算法,然后在这些算法原理的基础上,提出了一个简单的自适应方案。该方案将TCM编码技术与自适应技术相结合,应用于OFDM系统中可以较大地提高传输效率。
参考文献：
[1]. Filtered-OFDM系统资源分配算法研究[D]. 王秋平. 西南交通大学. 2017
[2]. OFDM系统中自适应比特功率分配算法的研究[D]. 王竟鑫. 重庆邮电大学. 2017
[3]. Filtered-OFDM系统频偏估计算法的研究[D]. 傅新强. 西南交通大学. 2017
[4]. 基于Matlab的OFDM系统信道评估设计[D]. 范佳佳. 东华大学. 2016
[5]. 低压电力线通信中的OFDM核心算法研究[D]. 祝晓霞. 福州大学. 2014
[6]. OFDM自适应子载波、比特功率分配算法的研究[D]. 苏敏. 广西大学. 2007
[7]. 100Gb/s光OFDM发射机与接收机的设计与仿真[D]. 陈正涛. 电子科技大学. 2015
[8]. MIMO-OFDM系统中信道估计技术研究[D]. 周志平. 太原理工大学. 2007
[9]. 基于OFDM无线信道特性建模与仿真[D]. 田期星. 大连理工大学. 2008
[10]. OFDM系统信噪比估计与自适应传输技术的研究[D]. 龚蕾. 西安电子科技大学. 2009
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