毕业设计开题报告

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燕山大学里仁学院

毕业设计(论文)开题报告

课题名称: OFDM系统资源分配

学院(系): 电子工程系

年级专业: 10级电子信息工程

学生姓名: 白彬彬

指导教师: 肖丽萍

完成日期: 2014年3月22日

一、综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义

为了充分利用信噪比较高的子载波信道,使资源的利用更加合理,OFDM(正交频分复用)[1--3]系统通常要进行资源分配。OFDM 系统的资源[4]主要有子载波、比特和功率。采用动态资源分配[5-7]的 OFDM 系统可以更有效的使用子载波, 因为对于多用户系统来说,对一个用户不适用的子载波对其他用户来说,可能是性能比较好的子载波。事实上一个子载波对所有用户而言都是深衰落的概率很小,合理的在多用户之间分配子载波和发射功率,避开严重干扰的信道,可以有效的提高系统容量,降低误码率。

随着实际应用和新技术研究 的深入,OFDM系统资源分配的研究 向着多个方 向发展, 如多小区的资源分配 , M IM O —O FDM 系统 的资源分配 ,

多播系统资源分配等。目前国内外对OFDM资源分配问题的主要研究热点主要集中在如何在极大化系统容量和用户公平性之间取得平衡。早期的算法中比较著名的有注水法,注水法利用拉格朗日方法,在发射总功率约束为等式约束的前提下,对OFDM资源分配模型进行优化。

Chow 算法[8-10]是根据各个子信道的信道容量来分配比特的。它的优化准则是在维持目标误比特率的前提下,使系统的余量最大。该算法通过迭代过

程,逐步分配比特,同时使系统的余量逐步增大,直到所有的比特都分配

完毕。算法中设置了一个最大的迭代次数,以保证算法的收敛速度。Chow 算法主要由三个步骤完成,首先要确定使系统性能达到最优的门限inmyarg,然后确定各个子信道的调制方式,最后调整各个子信道的功率。

在OFDM系统中,资源分配对于系统的性能具有非常重要的影响。如何更加有效地分配无线资源来提高最优资源分配和调度的效率,以达到降低系统的误比特率、发射功率和提高频带利用率是资源分配算法的核心问题。静态分配算法没有充分地利用瞬时信道增益信息,各种资源是预先分配的,没有考虑用户信道状况和需求,所以频谱效率较低。而动态资源分配策略充分地考虑不同用户瞬时信道增益信息和用户不同的业务需求,利用子载波之间衰落的不相关性和多用户分集增益,进行自适应的为每个用户分配子载波、功率和比特等资源,能够获得更好的性能。一个优良的动态资源分配算法的计算复杂度应该较低,且能够实时跟踪用户信道增益信息来动态分配子载波、功率和比特等资源以满足不同用户服务需求。 二、研究的基本内容,拟解决的主要问题

我研究的基本内容是通过MATLAB软件[11-13]对OFDM系统资源分配进行仿真并建立仿真模型,其中对频谱、用户数、子载波数、信道容量及误码率进行仿真,并给出仿真结果。在 OFDM 系统中的资源分配中主要是进行子载波以及比特等资源进行分配,对这些资源进行分配的主要方式有两种,一种是静态的分配,另一种是动态的分配。在实际的研究中动态分配方式可以满足传输信号、信道特性等的要求,因此应用比较广泛。为了更好的满足用户的要求,并且充分利用资源,在子载波分配、比特分配等资源分配中常常使用另一种分配策略——动态资源分配策略。根据信道的一些状态信息动态资源分配策略自适应的为每个用户分配所要求的资源,如:载波、比特、功率等。动态分配方式的优点是充分考虑了信道瞬时的增益信息,因此能够更加合理的进行资源的分配,能够更好的利用各个用户的差异性实现系统最优的性能。

资源动态分配是系统分配资源时最为常用的一种资源分配方式,在进行动态资源分配时需要用到一种技术,就是自适应技术。自适应技术[14-15]可以使得信息最大限度的发送,它是通过根据信道的瞬时变化自适应的改变一些参数,例如:发送的功率、星座点数即调制方式等来实现信息

传送的。当信道的条件比较好时,就会自适应的采用高阶的调制方式;反之,当信道的条件不是很好时,就会选择使用低阶调制的方式。简而言之,自适应调制技术就是根据信道条件的不同调整每一个子载波的调制的方式。这种技术的应用可以更加有效地提高频谱的利用效率,因此也就得到了广泛的关注以及应用。

目前OFDM系统资源分配问题都是学者和专家的研究热点,虽然资源分配问题的方法研究已经趋于成熟,但是一些算法仍存在复杂度高或性能不好等缺陷。因此对于此问题的研究还存在很大的研究空间。

三、研究步骤、方法及措施

第一步:查找相关文献,学习相关理论知识,查阅相关文献进行学习研究,掌握OFDM的基本原理以及OFDM系统资源分配的含义和包含的主要内容,掌握资源分配的算法。通过分析研究OFDM系统,掌握了OFDM系统优缺点:(1)具有非常高的频谱利用率(2)实现比较简单(3)抗多径干扰能力强,抗衰落能力强(4)带宽扩展性强(5)频谱资源灵活分配(6)实现MIMO技术较简单以及对频偏和相位噪声比较敏感、存在较高的峰均功率比(PAPR)等。

第二步:画出OFDM系统资源分配的仿真框图。在 OFDM 系统中,假设多用户的个数为K,第k个个用户传输的数据速率为R(比特/符号)。载波总数为 N, 第n个载波分配到第k 个用户上的比特数为r。在进行载波和比特分配时需要注意的是每一个载波这能分配给一个用户,每个载波分配给用户的比特数也是在一定范围之内的,现给出多用户 OFDM 系统自适应资源分配的框图,见图1

信源S/P各子载波自适应功率分配、比特分配、调制IFFT和P/S加CP信道去CP和S/P子载波星座缩放FFT解调P/S输出比较计算误码率 图1

第三步:仿真

在图1的基础上,根据动态资源分配方案进行仿真,并观察仿真图形,用户数与载波的关系,以及用户数与容量的关系。并用MATLAB作为仿真语言进行编程。

四、研究工作进度

1—4周查资料,了解OFDM原理、存在问题,了解现有资源分配方法的特点,并比较。

5—8周给出OFDM资源分配的总体仿真方案,各模块设计编程,调试。

9—12周调试仿真,中期考核

13—16周调试仿真分析 17—18周调试仿真,写论文,答辩

五、主要参考文献

[1]彭宏,李瑞麟.正交频分复用(OFDM)技术及其应用[J].浙江工业大学学

报,2003.

[2] 张会生. 现代通信系统原理[M].北京市:高等教育出版社,2009.

[3] 佟学俭,罗涛.OFDM 移动通信技术原理与应用[M].人民邮电出版社,2003

[4] 吴剑.认知 OFDM 系统中的资源分配技术研究[D]. 杨龙祥:南京邮电大学:2012.

[5] 赵新凤.OFDM 系统动态资源分配算法研究[D].郑来波:上东大学,2011

[6] 石晶.多用户 OFDM 系统中的动态资源分配策略[D].王静:大连海事大学:2007.

[7] 赵新凤.OFDM 系统动态资源分配算法研究[D].郑来波:山东大学,2011.

[8] P. S. Chow, J. M. Cioffi and J. A. C. Binham. A practical discrete

multitone transceiver loading algorithm for data

transmission over spectrally shaped channels. IEEE Trams. Commun.,

vol. 43, pp. 773-775, April 1995.

[9] Dr. Mary Ann Ingram and Guillermo Acosta. OFDM Simulation Usi

ng Matlab. Smart Antenna Research Laboratory. August, 2000.

[10] Hermann Rohling. OFDM [M]. Springer-Verlag Berlin and Heidelberg

GmbH & Co.K, 2011.

[11]张志涌.掌握和精通 MATLAB6.5 版[M].北京: 北京航空航天大学出版社,2003.

[12]孙小东,于全,王红星,魏克军,戴卫恒.OFDM技术及系统仿真设计[J].系统仿真学报,2004.

[13]魏瑞.基于MATLAB的OFDM通信系统的仿真.

[14] 马红梅.自适应技术的研究[D].李建东:西安电子科技大学,2010.

[15]唐志华.OFDM系统资源分配和调度策略研究,2009.

六、指导教师意见

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指导教师签字:

年 月 日

七、系级教学单位审核意见:

审查结果: □ 通过 □ 完善后通过 □ 未通过

负责人签字:

年 月 日