面向5G网络的OFDM自适应比特分配算法的研究

发布时间：2017-09-05 03:00

  本文关键词：面向5G网络的OFDM自适应比特分配算法的研究

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【摘要】：随着人们对无线通信的信息速率的需求快速增长,第五代移动通信技术也成为国内外移动通信领域的研究热点,OFDM技术也是5G所重点关注的技术之一。OFDM系统的频谱效率相对其他系统有明显的优势,并且可以对抗多径干扰。更为重要的是,OFDM系统可以依据不同衰落的子信道的状态,对子载波的传输比特进行自适应分配,使得系统的性能能够得以改善。但随着5G的带宽增大,带宽中子载波的数目也会相应地增多,OFDM系统的自适应比特分配算法的复杂度也往往呈现指数级的增长,成为了影响OFDM系统在5G网络中实际应用的一大障碍。本文主要对5G网络中OFDM系统的自适应比特分配算法进行研究,并针对已有的子载波比特分配算法进行改进,提出了子载波自适应比特分配的改进算法。文章首先对无线通信信道的特性以及信道模型进行了介绍,重点对多径衰落信道进行了研究,进而对OFDM系统的基本原理进行了阐述。之后根据5G系统的需求,对其相关性能指标进行了分析,并基于此给出了5G在OFDM系统中的参数选择建议。接着在详细地阐述自适应比特分配技术的原理基础上对比分析了几种传统比特分配算法,重点对Chow算法和Fischer算法进行了研究,通过仿真比较了传统算法在OFDM系统中的优劣。本文根据5G系统的特点,采用基于传输速率最大准则进行了系统的算法设计。传统算法虽然能够达到比特分配的目的,但是由于复杂度比较高,耗时比较长,无法在实际系统中得到应用。针对这个问题本文提出对Fischer算法进行改进,降低了算法复杂度,结果表明,采用改进后的Fischer算法可以实现在传输效率略有下降的情况下减小了算法的运行时间,将时延降低的效果。接着本文对SBLA算法进行了研究,针对SBLA算法进行改进和仿真分析。结果表明,采用改进后的SBLA算法,传输效率与传统的比特分配算法相当,并且复杂度极低,可以实现在传输效率基本相当的情况下大大提高比特分配算法运算速度,降低传输时延的目的,使得其更具有实用性。
【关键词】：5G 正交频分复用 多径干扰 自适应比特分配
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 研究的背景及意义8-12
• 1.1.1 无线通信的发展历史9
• 1.1.2 第五代移动通信技术的发展现况及关键指标9-10
• 1.1.3 OFDM技术的发展及应用10-12
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析12-13
• 1.3 论文的研究内容及章节安排13-15
• 第2章 5G网络组成结构及信道特性15-31
• 2.1 无线通信信道的特性及信道模型15-19
• 2.1.1 无线信道的传播特性15-18
• 2.1.2 多径衰落信道的信道模型18-19
• 2.2 5G网络下的OFDM系统的参数选择19-28
• 2.2.1 OFDM系统的基本模型19-21
• 2.2.2 OFDM系统调制解调的IFFT/FFT实现21-22
• 2.2.3 保护间隔和循环前缀22-24
• 2.2.4 5G网络的参数选择24-28
• 2.3 OFDM系统的主要优缺点28-29
• 2.4 OFDM系统的关键技术29
• 2.5 本章小结29-31
• 第3章 单用户自适应比特功率分配算法原理31-44
• 3.1 单用户自适应OFDM系统模型31-33
• 3.2 自适应分配的理论基础33-36
• 3.2.1 注水定理33-35
• 3.2.2 自适应分配准则35-36
• 3.3 典型的单用户自适应比特分配算法36-43
• 3.3.1 贪婪算法36-37
• 3.3.2 Chow算法37-39
• 3.3.3 Fischer算法39-42
• 3.3.4 传统算法的优劣对比42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 面向 5G的单用户自适应比特分配算法的改进44-59
• 4.1 基于传输速率最大准则系统算法的设计44-46
• 4.2 Chow算法与Fischer算法的性能对比46-47
• 4.3 基于Fischer算法的改进比特分配算法47-51
• 4.3.1 基于Fischer算法的改进算法的基本原理及模型47-49
• 4.3.2 仿真结果与性能分析49-51
• 4.4 基于SBLA算法的改进比特分配算法51-57
• 4.4.1 基于SNR门限的比特分配算法51-53
• 4.4.2 算法的改进及模型53-54
• 4.4.3 仿真结果与性能分析54-57
• 4.5 本章小结57-59
• 结论59-60
• 参考文献60-65
• 致谢65

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本文编号：795412