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基于NC-OFDM的最优功率分配摘要:本文深入研究最优功率分配的算法,旨在最大化基于NC-OFDM的认知无线电系统中的信道容量。
在传统的注水算法的基础上,把每个子信道功率控制也引入到NC-OFDM系统中,提出了一种基于凸优化理论的迭代分块注水算法。
关键词:认知无线电功率分配非连续载波的正交频分复用(NC-OFDM) 注水算法在传统的OFDM系统中,最优功率分配算法的目标是在总功率受限的前提下,最大化通信系统的信道容量,为了避免次要用户对主要用户的恶意干扰,次要用户的接收机感知模块没有检测到主要用户的存在,对这类次要用户进行功率控制也是必不可少的。
基于此,每个子信道功率控制被引入到基于NC-OFDM的认知无线电系统,如果我们想获得次要用户信道容量最大化的最优的功率,传统的OFDM系统的注水算法需要重新考虑。
本文在文献[1]的基础上,提出了一种基于凸优化理论NC-OFDM 的功率分配问题的模型,并命名为迭代分块注水算法( IPW)。
1 基于NC-OFDM的认知无线电系统和每一个子信道的功率限制在传送前,认知用户先检测每一个子信道。
如果在这个子信道中检测到授权用户发射机,这个子信道上的所有子载波在传输过程中都被调制为零,否则,认知用户就可以使用这个子信道,但是要有一定的功率限制。
假设表示次用户第j子信道的发射功率门限值,则根据以上条件限制,功率约束如下:3 IPW算法仿真假定NC-OFDM系统的最大总发射功率为=160e-6w,把这一频带分成均匀的4个子信道,每个子信道对应于一个主用户的授权频谱。
在瑞利衰减信道中,各子信道的发射功率约束门限为G=[80e-6 120e-6 25e-6 120e-6],单位为瓦特。
采用IPW算法所得到的功率分配结果相当于在每一个子信道中单独应用传统注水算法进行功率分配。
子信道1、2、4有着相同的注水水平,因为它们所分配的功率低于所在子信道的功率约束;而子信道3有着自己独特的注水水位,这是因为迭代的过程中,子信道3所分配的功率超过了该信道的功率门限值,所以以该信道的功率门限进行注水。
-10-OFDM自适应调制技术综述武警工程大学 刘超群【摘要】OFDM（正交频分复用）技术可以有效对抗频率选择性衰落克服窄带干扰，提高频谱利用率，适用于多径环境和衰落信道中的高速数据传输，在通信领域得到了广泛的应用，但是固定调制解调技术并不能有效实现频带资源的充分利用。
OFDM自适应调制技术是根据各子信道的状况对比特与功率进行动态分配以实现系统整体性能的提高。
本文对OFDM自适应调制解调的基本原理及传统OFDM自适应调制算法进行了较为全面系统的综述，并介绍了一些国内学者在OFDM自适应调制算法改进发面的研究成果。
【关键词】OFDM；自适应调制；动态分配正交频分复用(OFDM)的概念是由B.R.Sal-tzberg在20世纪60年代提出的，它的原始思想是将高速数据转化为并行低速数据并调制到相互正交的子信道上传输，在充分利用可用带宽的同时，信道均衡也变得相对容易，而且可以有效对抗突发噪声和多径失真。
OFDM技术应用已有40年历史，主要用于军用的无线高频通信系统，但由于受当时硬件条件的限制一直未得到进一步推广，由于OFDM 各个子载波之间相互正交，采用FFT实现这种调制，但在实际应用中，实时傅立叶变换设备的复杂度、发射机和接收机振荡器的稳定性以及射频功率放大器的线性要求等因素都成为OFDM技术实现的制约条件。
在二十世纪80年代，MCM获得了突破性进展，大规模集成电路让FFT技术的实现不再是难以逾越的障碍，一些其它难以实现的困难也都得到了解决，自此，OFDM走上了通信的舞台，逐步迈向高速数字移动通信的领域。
80年代后，OFDM的调整技术再一次成为研究热点，如今已被普遍认为是第四代移动通信系统的核心技术。
1.OFDM自适应调制基本原理自适应调制技术和OFDM技术相结合，可以根据移动无线信道的瞬时质量状况决定子信道的调制方式，使信道的传输能力在任何时刻都能达到最大，自适应调制技术可以使通信系统获得较高的频谱利用率和比特传输速率。
注水算法解决信道功率分配问题严红，学号：9340023，2012级，***摘要：无线通信技术的日新月异是人类文明发展和社会进步的一个重要展现。
自从1948年香农建立信息论开始，到现在通信已经进入飞速发展的年代，短短的几十年间，无线通信技术在人类社会的各个方面得到了无处不在的应用。
无线通信过程中，在具有多径衰落的短波无线电信道上，即使传输低速（1200波特）的数字信号，也会产生严重的码间串扰。
为了解决这个问题，除了采用均衡器外，途径之一就是采用多个载波，将信道分成许多个子信道。
将基带码元均匀的分散地对每个子信道的载波调制。
随着要求传输的码元速率不断提高，传输带宽也越来越宽。
今日多媒体通信的信息传输速率要求已经达到若干Mb/s，并且移动通信的传输信道可能是在大城市中多径衰落严重的无线信道。
为了解决这个问题，并行调制的体制再次受到重视。
正交频分复用（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）就是在这种形式下得到发展的。
在有限的频谱资源的条件下，由于电磁环境是复杂多变的，不同信道的质量也是不同的，如果直接将信号发射出去，信道的容量将不会很高。
因此，在系统中增加资源调度模块根据信道增益自适应地进行资源配置，可明显提高系统吞吐量。
文章介绍了使用MATLAB的cvx工具箱来解决注水算法的功率分配的凸优化问题。
关键字：正交频分复用（OFDM），信道容量，功率分配，凸优化一、OFDM发展史OFDM技术是由多载波调制技术发展而来的，既可以看作是一种调制技术，也可看作是一种复用技术。
OFDM最早起源于二十世纪五十年代中期，早先主要应用在军用无线通信系统中；二十世纪七十年代，Weinstein和Ebert提出了使用离散傅里叶变换来实现多载波调制，但当时还没有出现实时傅里叶变换的设备，OFDM技术没有在实际中得到广泛应用；二十世纪八十年代，Cimini使得FFT技术可以快速简单地实现，OFDM在无线移动通信中的应用得到了快速发展；二十世纪九十年代以來，OFDM技术开始在欧洲国家广泛应用，在1999年，IEEE802.11a通过了一个５GHz的无线局域网标准，其中就采用了OFDM技术作为物理层标准，OFDM技术的实用化加快了脚部[1]。
OFDM系统原理及关键技术赵珺洁;张海林【摘要】正交频分复用是一种特殊的多载波传输方案,可以被看作一种调制技术,也可以被当作一种复用技术.由于利用相互正交的多个子载波束传输信息,因此具有较高的频谱利用率和良好的抗多径干扰能力.简要概述了OFDM技术的发展状况、原理、数学表示、部分关键技术,并在分析了该系统性能的优劣性之后展望了他的发展前景.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2007(030)003【总页数】3页(P43-45)【关键词】正交频分复用;多载波;频谱利用率;多径干扰【作者】赵珺洁;张海林【作者单位】西安电子科技大学,陕西,西安,710071;西安电子科技大学,陕西,西安,710071【正文语种】中文【中图分类】TN9141 OFDM系统的发展历史和现状正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是一种特殊的多载波传输方案[1]，他既可以当作一种调制技术，也可以当作一种复用技术，该系统能够很好地对抗频率选择性衰落。
正交频分复用(OFDM)最早起源于20世纪50年代中期，在60年代形成了使用并行数据传输和频分复用的概念，1970年首次公开发表了有关OFDM的专利。
1971年，Weinstein和Ebert把离散傅里叶变换(DFT)应用到并行传输系统中作为调制解调过程的一部分，这样就不再利用带通滤波器而是经过基带处理就可以实现FDM，而且在完成FDM的过程中，不再要求使用子载波振荡器组以及相干解调器，可以完全依靠执行快速傅里叶变换(FFT)的硬件来实施。
早在20世纪60年代，OFDM技术就已经被应用到多种高频军事通信系统中，其中包括KINEPLEX,ANDEFT以及KNTHRYN等。
但是直到20世纪80年代中期，随着欧洲在数字音频广播(DAB)方案中采用OFDM，该方案才开始受到关注并广泛应用。
自从20世纪80年代以来，OFDM已经在数字音频广播(DAB)、数字视频广播(DVB)、基于IEEE802.11标准的无线本地局域网(WLAN)以及有线电话网上基于现有铜双绞线的非对称高比特率数字用户线技术(例如ADSL)中得到了应用。
ofdm子载波信道容量概述说明以及概述1. 引言1.1 概述本文主要讨论OFDM（正交频分复用）子载波信道容量的概念和计算方法。
OFDM技术作为一种常见的调制技术，广泛应用于无线通信系统中，在提高信号传输能力和降低多径干扰方面具有显著的优势。
子载波是OFDM系统中的基本单位，其数量和特点对系统性能具有重要影响。
因此，研究OFDM子载波信道容量及其优化策略对于提高无线通信系统性能具有重要意义。
1.2 文章结构本文共分为五个部分进行探讨。
首先，在引言部分简要介绍了文章的背景和目标；其次，在“OFDM子载波信道容量概述”部分，我们将详细介绍OFDM技术的基本原理、子载波的概念与特点以及子载波间干扰与调制方式选择等内容；接下来，在“OFDM子载波信道容量分析与计算方法”部分，我们将探讨噪声与信号功率比、多径衰落对系统性能的影响以及信噪比与误码率之间的关系；然后，在“OFDM子载波信道容量优化策略研究”部分，我们将介绍功率分配算法、时钟同步算法和非理想条件下的信道估计方法等方面的研究内容；最后，在结论部分，我们将总结本文的主要结果并展望未来的研究方向。
1.3 目的本文旨在深入探讨OFDM子载波信道容量及其优化策略，为无线通信系统的设计与改进提供参考和指导。
通过本文的阐述和分析，读者将能够充分理解OFDM 技术和子载波在信号传输中所起到的关键作用，并能够掌握计算和优化OFDM 子载波信道容量的方法。
希望本文对于相关领域的学者、工程师以及对无线通信系统感兴趣的读者有所启发和帮助。
2. OFDM子载波信道容量概述2.1 OFDM技术简介OFDM（正交频分复用）是一种多载波调制技术，广泛应用于现代通信系统中。
它将高速数据流分成多个较低速率的子载波进行传输，并利用这些子载波之间的正交性来减小干扰。
OFDM具有抗多径衰落和频率选择性衰落的优势，因此在无线通信中被广泛采用。
2.2 子载波概念与特点在OFDM系统中，将整个带宽划分为多个相互正交的子载波，并在每个子载波上独立传输数据。
摘要正交频分复用（OFDM）使用并行数据传输和子信道相互交叠的技术，在充分利用可用带宽的同时，能很好地对抗突发噪声和多径失真。
本文首先通过仿真采用QPSK调制的OFDM 系统。
MATLAB仿真结果表明，OFDM通过采用循环前缀可以有效地克服码间干扰（ISI）和子载波间干扰（ICI）。
在不同子信道具有不同的衰落特性时，如果对所有OFDM子载波采用相同的调制方式和功率分配，则会影响到系统的总体性能。
因此，本文进一步研究了基于chow算法和Levin-campello算法的信道自适应OFDM。
算法通过利用信道状态信息，动态地分配子信道的功率、比特数以适应信道要求，从而使系统达到更好的传输性能。
关键词：chow算法、Levin-campello算法、OFDM、自适应、IFFT/FFT调制解调、循环前缀ABSTRACTBy using parallel data transmission and channel overlapping, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system can make full use of the available bandwidth and is robust against sudden noise and multipath distortion. This paper first studies the OFDM with QPSK modulation by simulation with MATLAB. The simulation results show that OFDM with cyclic prefix can effectively overcome the inter-symbol interference (ISI) and inter-carrier interference (ICI). In case that channel fading characteristic is different for different OFDM subchannel, the system’s overall performance will be affected if all the subcarriers use the same modulation format and power. Therefore, this paper also studies adaptive OFDM system based on chow algorithm and Levin-campello algorithm. By making use of the estimation of channel parameters,the subchannel’s power and modulation format are assigned dynamically to improve the system’s overall performance.Key Words : Chow Algorithm、Levin-campello Algorithm、OFDM、 Adaptive Loading IFFT/FFT modulation and demodulation、 Cyclic Prefix目录摘要 (1)ABSTRACT (2)1. 绪论 (4)1.1 OFDM系统的发展现状 (4)1.2 OFDM在光纤信道中的应用---O-OFDM (4)1.3 OFDM的优缺点 (5)1.4本文的研究内容 (6)2. OFDM的基本原理 (6)2.1 OFDM系统与FDM系统的区别 (6)2.2 OFDM系统架构 (7)2.3 OFDM系统的调制解调 (8)2.4 OFDM系统的保护间隔和循环前缀 (10)2.5 OFDM系统参数选择 (11)2.6 基于QPSK的OFDM的仿真 (13)2.6.1单径高斯白噪声信道下系统的仿真流程 (13)2.6.2多径高斯白噪声信道下误比特率和循环前缀、SNR的关系 (14)3.OFDM中的自适应技术 (16)3.1 自适应技术的实现 (16)3.2 自适应OFDM的系统原理 (18)3.3 chow自适应算法的原理 (18)3.3.1 chow算法的matlab仿真 (20)3.4 基于chow算法的自适应OFDM的仿真 (21)3.4.1 基于chow算法的自适应OFDM的仿真流程图和仿真说明 (21)3.4.2自适应OFDM系统的仿真参数设置及仿真结果 (21)3.5 Levin-Campello自适应算法的原理 (24)3.5.1 Levin-Campello RA自适应算法的原理 (24)3.5.2 Levin-Campello MA自适应算法的原理 (27)3.6 基于Levin-Campello算法的自适应OFDM的仿真 (28)3.6.1 基于Levin-Campello RA算法的自适应OFDM的仿真 (28)3.6.2 基于Levin-Campello MA算法的自适应OFDM的仿真 (31)4. 总结与展望 (35)参考文献 (36)致谢 (37)1. 绪论1.1OFDM系统的发展现状OFDM 全称是Orthogonal Frequency Division Multiplexing，称作正交频分复用。
在传统的多载波通信系统中，整个系统频带被划分为若干个互相分离的子信道（载波）。
载波之间有一定的保护间隔，接收端通过滤波器把各个子信道分离之后接收所需信息。
这样虽然可以避免不同信道互相干扰，但却以牺牲频率利用率为代价。
而且当子信道数量很大的时候，大量分离各子信道信号的滤波器的设置就成了几乎不可能的事情。
上个世纪中期，人们提出了频带混叠的多载波通信方案，选择相互之间正交的载波频率作子载波，也就是我们所说的OFDM。
这种“正交”表示的是载波频率间精确的数学关系。
按照这种设想，OFDM既能充分利用信道带宽，也可以避免使用高速均衡和抗突发噪声差错。
OFDM是一种特殊的多载波通信方案，单个用户的信息流被串/并变换为多个低速率码流，每个码流都用一个子载波发送。
OFDM不用带通滤波器来分隔子载波，而是通过快速傅立叶变换（FFT）来选用那些即便混叠也能够保持正交的波形。
OFDM是一种无线环境下的高速传输技术。
无线信道的频率响应曲线大多是非平坦的，而OFDM技术的主要思想就是在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输。
这样，尽管总的信道是非平坦的，具有频率选择性，但是每个子信道是相对平坦的，在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相应带宽，因此就可以大大消除信号波形间的干扰。
由于在OFDM系统中各个子信道的载波相互正交，它们的频谱是相互重叠的，这样不但减小了子载波间的相互干扰，同时又提高了频谱利用率。
OFDM技术属于多载波调制（Multi－Car rierModulation，MCM）技术。
有些文献上将OFDM和MCM混用，实际上不够严密。
MCM与OFDM常用于无线信道，它们的区别在于：OFDM技术特指将信道划分成正交的子信道，频道利用率高；而MCM，可以是更多种信道划分方法。
OFDM技术的推出其实是为了提高载波的频谱利用率，或者是为了改进对多载波的调制，它的特点是各子载波相互正交，使扩频调制后的频谱可以相互重叠，从而减小了子载波间的相互干扰。
沈阳建筑大学毕业设计说明书毕业设计题目基于OFDM系统信道估计的设计与仿真学院专业班级信息与控制学院通信10-1班学生姓名范晓峰性别男指导教师王鑫职称讲师2014年6月9日摘要正交频分复用(OFDM)是一项关于高速无线传输的十分有吸引力的技术。
这项技术通过把整个频带分成许多并行传输的窄子频带的方法来把多径迟延效应降至最小。
这项技术已经在数字声音广播、数字陆地电视广播、无线局域网和高速蜂窝数据通讯等方面提出或采纳。
信道估计是无线通信传输领域的一项关键技术，直接影响无线通信传输系统的性能。
所谓信道估计，就是从接收数据中将假定的某个信道模型的模型参数估计出来的过程。
通过信道估计，接收机可以得到信道的冲激响应，从而为后续的相干解调提供所需的CSI。
在OFDM系统的相干检测中需要对信道进行估计，信道估计的精度将直接影响整个系统的性能。
本文首先简单介绍了OFDM 系统的基本原理，发展历史以及实际应用。
随后讲述了无线通信的一般特性，着重分析了时延和多普勒频移对系统的影响。
最后针对OFDM 系统的信道估计这一关键技术，介绍了基于导频序列的信道响应的频域估计和时域估计的法。
关键词：OFDM；信道估计；导频符号；接收机AbstractOrthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) is a very attractive technology on high-speed wireless transmission. The technology through the whole frequency band is divided into many narrow sub-band method based on parallel transmission to minimize the effect of multipath delay. The technology has been proposed or adopted in the digital voice broadcast, digital terrestrial television broadcast, high-speed wireless local area network (LAN) , cellular data communications and other aspects .Channel estimation is a key technique in the field of wireless communication transmission, which impact on the performance of wireless communication transmission system directly. The so-called channel estimation is assumed in the model receiving data from a channel model parameters estimated from the process. Through the channel estimation, the receiver can get the channel impulse response, which provide the CSI for subsequent coherent demodulation. In coherent detection of OFDM systems need to channel estimation, channel estimation accuracy will directly affect the performance of the whole system.First, this paper introduces the basic principle of OFDM system, the development history and the practical application. Then the paper tells the general characteristics of wireless communication, and then analyzes the time delay and doppler shift effect of the system. At last, in view of the key technology of channel estimation in OFDM system, the paper describes the frequency-domain and time-domain response which is estimated based on channel estimation pilot sequences law.Key words: OFDM；channel estimation；pilot symbols；receiver目录第一章绪论 (1)1.1 OFDM系统的发展历史 (2)1.2 OFDM技术的优缺点 (3)1.3 OFDM的应用 (4)1.4本文主要工作及章节安排 (5)第二章 OFDM系统的基本原理和参数选择 (6)2.1 OFDM 系统的调制和解调原理 (6)2.2 保护间隔和循环前缀 (7)2.3 本章小结 (8)第三章 OFDM在无线信道中的传输 (8)3.1 无线多径信道的分析 (9)3.1.1 移动多径信道的参数 (10)3.1.2 多径衰落类型 (11)3.2 无线信道对 OFDM 的影响 (12)3.3 无线 OFDM 系统中的发射机和接收机 (13)3.4 本章小结 (13)第四章 OFDM的信道估计 (14)4.1信道估计的重要性 (14)4.2 信道估计的方法 (14)4.3 导频形式的选择 (16)4.4 频域内信道传输函数的估计 (17)4.5 时域内信道冲击响应的估计 (18)4.6 本章小结 (18)第五章 OFDM 系统信道估计算法仿真分析 (19)5.1 IEEE802.11a 基带系统 (19)5.1.1IEEE802.11a 基带系统结构框图 (19)5.1.2系统仿真框图 (20)5.2 接收机性能 (20)5.2.1 信道噪声 (20)5.2.2 平坦慢衰落信道 (22)5.3 系统仿真 (22)5.3.1 OFDM 的参数选择 (22)5.3.2 仿真参数设计 (23)5.3.3仿真结果及分析 (23)第六章技术经济分析 (25)第七章结论 (27)参考文献 (28)致谢 (30)附录一中文译文附录二英文资料原文基于OFDM系统信道估计的设计与仿真第一章绪论下一代移动无线通信系统的目标是实现无所不在的、高质量的、高速率的移动多媒体传输。
