ofdma系统中基于交叉层的动态资源分配-研究

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1、第1章绪论1．1研究背景1．1．1oFDM与oFDMA概述移动通信是当前发展最快、应用最广和最前沿的通信领域之一。移动通信的最终目标是实现任何人在任何地点、任何时间以任何方式的通信。最近20年全球无线移动通信得到了很大的发展，无线通信技术经历了巨大的变化。经历了从第一代模拟移动通信系统、以GSM为代表的第二代移动通信系统到以码分多址(CDMA)技术为核心的第三代移动通信系统。第三代数字移动通信系统(3G)可为用户提供高速数据传输、因特网访问、移动视频业务和多媒体服务，最高速率可达2Mbit／s[1】。然而，由于通信技术的飞速发展和通信内容的指数增长，现有移

2、动和无线接入系统受到所能提供的带宽和服务质量的限制，无法提供高品质的互动服务，而越来越不能为人们所满意，市场呼唤着更高性能的移动和无线接入系统。为了解决这一日益突出的问题，人们提出了第四代移动通信系统(4G)。第四代移动通信系统将提供更大的频宽，把无线通信和互联网、多媒体通信相结合，把移动通信业务从话音扩展到数据、图像、视频等多媒体业务。无线通信与互联网、多媒体通信相结合必定是大势所趋。第四代移动通信中系统的速度可以达到10Mbps~20Mbps，最高可以达到looMbps，能够实现全球无缝漫游[2】。第四代移动通信技术与第三代移动通信技术相比，在技术和应

3、用上将有质的飞跃。因此，必须采用先进的技术有效地利用宝贵的频率资源，以满足高速率、大容量的业务需求；同时克服高速数据在无线信道下的多径衰落，降低噪声和多径干扰，达到改善系统性能的目的。正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexillg，OFDM)技术采用了正交重叠的频谱，有极高的频谱效率，并具有抗多径时延、硬件实现简单等优点，目前已被普遍认为是第四代移动通信系统的核心技术。OFDM技术是一种特殊的多载波传输方案，它可以被看作一种调制技术，也可以被看作一种复用技术，能在无线传播环境下实现数据的高速传输[3】。最中山

4、大学硕士学位论文早提出于20世纪50年代，由于实现起来十分复杂，OFDM技术一直没有得到人们的重视。直到1971年，WbiIlstein和Eben，提出利用离散Fo面er变换(DFT)和离散Fo面er反变换(IDFT)来实现OFDM系统的调制与解调，使得OFDM技术的实现得到了大大的简化，加上OFDM技术本身频谱利用率高以及抗多径效应干扰的优势，这使OFDM技术得到了学界和业界的广泛关注。OFDM技术开始逐渐应用于各种场合，数字音频广播(DAB)系统、数字视频广播(DvB)系统以及高清晰度电视(}玎)Tv)中均采用了OFDM技术。由于OFDM技术的优越特性

5、，OFDM也被应用在无线通信领域，1998年7月，经过多次的修改之后，IEEE802．11标准组决定选择OFDM作为WI，AN(工作于5G】舷频段)的物理层标准，OFDM技术开始在无线局域网方面得到广泛的应用。2003年1月29日，IEEE通过了802．16a标准规范书，解决了2GHz～11GHz之间频率范围的宽带无线问题。802．16a标准规范中明确定义了OFDM技术作为无线数据传输方式【4】。此外，在mEE802．20也采用了OFDM技术。随着人们对通信数据化、宽带化、个人化和移动化的需求，OFDM技术在无线通信领域将会有越来越广阔的应用前景。由于OF

6、DM的多载波特性，使得它在具有优秀的抗多径干扰能力并支持很高的数据传输速率的同时，能够支持多个不同的用户并发通信，也就是具有多用户(或多址)能力。通过与不同的资源分配方式相结合，可以形成不同的多址方式，例如，OFDM．FDMA，OFDM．TDMA，OFDM．CDMA(MC．CDMA)等；这些多址方式从本质上说都属于静态的多址方式。近年来，从oFDM自身基础上也发展出一种新的多址方式一正交频分多址(OnllogonalFrequ肋cyDivisionMultipleAccess，OFDMA)[5】。正交频分多址接入OFDMA是基于正交频分多路复用OFDM的一

7、种多用户接入系统，是一种新的多址技术。它允许多个用户在一个OFDM符号中的不同的子载波上同时传输，通过动态地分配比特、子载波和功率等资源，最大化系统的性能。OFDMA系统具有以下优点：应用IFFT／FFT进行正交频率的调制／解调使得系统具有简单的实现方案；通过把高速串行的数据流变换到一组低速并行的子信道上发送，能够有效地对抗宽带无线接入系统中存在的符号间干扰；有效地利用信道的衰落特性增加频率分集增益和多用户分集增益，提高系统容量[6】。如今，OFDMA已成为ⅢEE802．16标准的核心技术，2第l章绪论也是目前后3G及4G研究的核心技术之一。实际应用也证明

8、OFDMA是第二代BWA网络的最佳选择[7】。1．1．2交叉层(跨