毕业设计开题报告模版.docx

1. 一课题来源、目的、意义、国内外基本研究概况 1. 课题来源 （1）科技部国际科技合作项目“具有服务质量保证的无线互联网协议及资源优化技术”。 （2）国家支撑计划项目，“面向IMT-Advanced标准化无线接口关键技术研究”，“先进高校的MAC层，链路层结构和信道结构” 子课题。2. 目的 了解并熟悉下一代移动通信系统中的关键技术，调研目前自适应技术的发展现状，对MIMO-OFDM架构系统中的多用户自适应传输手段进行分析和探讨并做一定探索性的研究，在matlab环境下对研究对象进行浆膜并搭建仿真平台对所提出的方法进行验证。3. 意义 下一代移动通信系统需要支持高速率、高可靠性的数据传输，提供端到端的服务质量保证。MIMO技术、OFDM技术和自适应传输已经被广泛认为是未来移动通信系统中的主要候选技术。在频率选择性衰落信道中，自适应MIMO-OFDM系统可以用较低的复杂度，实现高性能、高频谱效率的通信，并通过动态调整各种传输参数使得系统资源配置能适应信道的变化。自适应子载波分配技术是在多用户OFDM环境中，根据各个用户的信道状况，动态地调整子载波资源在用户间的分配。大量的研究已经证明，它能够有效利用系统中由于随机的用户位置而产生的多用户分集效应，大幅度地提高OFDM系统的性能或容量。4. 国内外基本研究概况 （1）MIMO-OFDM系统MIMO技术充分开发空间资源,利用多个天线实现多发多收，在不需要增加频谱资源和天线发送功率的情况下，可以成倍地提高信道容量。OFDM技术是多载波传输的一种，其多载波之间相互正交,可以高效地利用频谱资源，另外，OFDM将总带宽分割为若干个窄带子载波可以有效地抵抗频率选择性衰落。两者的结合已经成为新一代移动通信技术研究中的热点。通过这两种技术的优势互补，可以为系统提供高传输速率，同时也能提高系统容量,降低成本。MIMO-OFDM系统就是在发射端首先将信号进行空时编码，在经过OFDM调制之后将信号同时从多个发送天线发送出去，而在接收端除了作OFDM解调外，还要进行信号的多用户检测，即相应的空时解码。这种系统充分利用了空间分集、频率分集和时间分集技术，有效地提高了系统的容量和系统传输的可靠性。MIMO-OFDM的一些关键技术:a信道估计利用信号的确知信息来估计出实际信道的径数和径的系数，目的是识别每副发送天线与接收天线之间的信道冲激响应。b信道编码纠错编码技术在现代数字通信的作用毋庸置疑，作为改善数字信道通信可靠性的一种有效手段，低复杂度、高性能的编码方案明显可以大大提高系统的性能。c同步MIMO-OFDM系统对定时和频偏敏感，因此时域和频率同步特别重要。MIMO-OFDM系统同步问题包括载波同步、符号同步和帧同步。（2）自适应技术所谓自适应就是系统适应环境或自身变化,自动保持规定性能的能力。采用自适应技术,能够连续测量信号和系统特性的变化,自动改变系统结构和参数,使系统能够自行适应环境的变化和抵御人为干扰。目前国际学术界已经公认未来的无线通信系统需要具有高度的自适应性，使有限的资源能够尽可能地发挥最佳效用，适应具有时间选择性、频率选择性和空间选择性衰落等特点的无线信道。目前应用最广的当数自适应调制编码技术(Adaptive modulation and coding，AMC)，它已经被3GPP Release 5中的增强技术HSDPA27和IEEE 802.16等标准所采纳。自适应研究的成果：自适应阵列天线采用基带数字信号处理技术,通过先进的算法处理,对接收和发射波束进行自适应赋形。以扩大覆盖区域、增加系统容量、提高数传速率、降低发射功率、提高频谱利用率、节省系统成本、减少信号间干扰和电磁环境污染。自组织通信网若干带有无线收、发信机的节点构成一个多跳的通信网络,无线信道形成的网络拓扑结构随时可能发生变化,并不可预测。网络中所有节点设备在形象和能力上完全一样,部署随机分布,网络控制功能分散配置到各个用户节点。采用自适应组网技术,使众多节点能互相协调地遵循一种自组织准则,自动探测网络的拓朴信息,自动选择传输路由,自动进行通信控制,把网络的所有节点和链路组成一个有机的整体,即使网络发生动态变化或某些节点严重受损,仍可迅速地调整其拓朴结构,维持必要的通信能力。（3）MIMO-OFDM系统中的自适应技术MIMO-OFDM技术被业界认为是未来第四代移动通信系统的主要物理层技术。MIMO技术通过采用多个发射天线和接收天线可以显著提高无线通信系统的信道容量，增强数据传输的可靠性。OFDM技术可以把频率选择性衰落的信道转化成一组正交的平坦衰落的信道，因此可以将OFDM技术应用到MIMO系统中来克服多径衰落的影响。这样MIMO-OFDM无线通信系统既有抗频率选择性衰落的能力，又有很大的系统信道容量。MIMO-OFDM技术也成了当前无线通信领域的研究热点。自适应调制技术(即自适应比特和功率分配)是MIMO-OFDM的关键技术之一，它可以根据系统在空域和频域中各个子信道的实际信道状态灵活地分配发送功率和信息比特，从而提高系统的数据传输率、频谱效率以及提高传输的可靠性。因此MIMO-OFDM系统中的自适应调制技术也得到了广泛的研究。1. 二预计达到的目标、关键理论和技术、技术指标、完成课题的方案及主要措施 1. 预计达到的目标 （1）理解未来移动通信系统架构予关键技术（2）理解自适应理论与方法（3）完成多用户自适应传输算法的建模与仿真（4）熟练掌握matlab等仿真2. 关键理论和技术 （1）自适应技术自适应技术,能够连续测量信号和系统特性的变化,自动改变系统结构和参数,使系统能够自行适应环境的变化和抵御人为干扰。（2）OFDM技术OFDM技术是一种高效的数据传输方式。其基本思想是把串行数据流按一定方式分配到多个正交的子载波上并行传输。在每个OFDM符号间加入保护间隔和循环前缀，对时延扩展有较强的抵抗力，减小了符号间干扰的影响。由于OFDM允许子载波频率混叠，其频谱效率将大大提高，是一种高效并行的调制方式。（3）波束成型技术MIMO系统中使用随机波束成形技术,只要向基站反馈有效的信噪比就可以同时获得下行链路多用户分集增益,空间复用增益和阵列增益。另外,功率控制技术和注水原理可以提高相干信道的信道容量。慢衰落信道中,蜂窝中有很多用户时,利用他们提出的方法获得的吞吐量逼近采用相干波束成形技术获得的吞吐量。（4）多址技术（FDMA,TDMA,CDMA,SDMA）在移动通信系统中，有许多用户都要同时通过同一个基站和其他用户进行通信，因而，必须对不同用户和基站发出的信号赋予不同特征，使基站能从众多用户台的信号中区分出是哪一个用户台发出来的信号，而各用户台又能识别出基站发出的信号中哪个是发给自己的信号。多址技术可以分为以下几种：频分多址 (FDMA)-按频道划分用户，频带独享，时间共享时分多址 (TDMA)-按时隙划分用户，时隙独享，频率共享码分多址 (CDMA)-按码型划分用户，时隙/频率共享空分多址 (SDMA)-按空间角度划分用户，频率/时隙/码型共享（5）分集接收技术采用两种或两种以上的不同的方法接收同一信号，以减少衰减带来的影响，是一种有效的抗衰落的措施。其基本思想是将接收到的信号分成多路的独立不相关信号，然后将这些不同能量的信号按不同的规则合并起来。（6）均衡技术所谓均衡就是接收端的均衡器产生与信道特性相反的特性，用来抵消信道的时变多径传播特性引起的干扰。即通过均衡器消除时间和信道的选择性。它用于解决符号间干扰的问题，适用于信号不可分离多径的条件下，且时延扩展远大于符号的宽度。可分为时域均衡和频域均衡两种。3. 技术指标 （1）误码率（BER）性能（2）信道容量（3）服务质量（QoS）（4）符号间干扰（ISI）（5）频谱效率（6）子载波利用率（7）传输总功率（8）信噪比4. 完成课题的方案及主要措施 1. 方案： 在传输比特数和误码率限定约束条件下，以总的发射功率最小为目标，推导相应的多用户OFDM子载波分配准则，并且提出联合自适应波束成型、自适应子载波分配和自适应比特加载的多用户MIMO-OFDM系统方案。则多用户比特分配问题可描述为，三个约束条件分别是和， 。其中表示分配给用户k在子载波m上的功率，为每个OFDM符号需要的总功率。代表用户k在一个OFDM符号中需要发送的比特数，为分配给用户k在子载波m上的比特数 ，是子载波m上的误比特率，是规定的误比特率上限。2. 主要措施： 1. OFDM系统的构架及其关键技术研究 ?MIMO-OFDM的系统框图 MIMO-OFDM的发送方案： MIMO-OFDM的接收方案：bOFDM系统中的多用户资源分配策略对于多用户MIMO-OFDM系统自适应资源分配算法而言，最常用的把子载波分配和比特、功率分配作为两个过程分开来讲，也就是分两步走的算法。首先为各个用户分配子信道，然后在子信道上进行比特、功率分配。在多用户环境下，比如蜂窝网络，同一时刻多个用户共享信道资源，对于多载波MIMO-OFDM系统就体现为各用户对子载波的占用。然而各个用户与基站之间所经历的物理信道是不一样的，每个子载波上各个用户的信道响应是各异的。为了提高系统容量，必须根据各个用户在OFDM子载波上的信道响应进行多用户间的子载波分配。3. 动态bit分配策略和仿真 贪婪（greedy）算法目前最佳的比特分配算法是greedy算法。该算法具体的内容为：在每一次比特分配的过程中，选择要求递增功率最小的子载波，并且每次只给该载波多分配1个比特，直到所有的比特都被分配完毕，算法结束。 算法框图如下： 算法步骤如下： 步骤一：初始化和，其中，表示第i个排序后的奇异值信道每个符号分配的比特数，表示每个调制符号增加VB比特(由增加到)需要增加的发射功率，是排序后的奇异值，(fx)表示给定接收端的BER,每符号传输x比特所需要的功率； 步骤二：寻找1,满足下式，； 步骤三：利用下式刷新，； 步骤四：利用下式刷新， 步骤五：检查下式是否成立,如果成立继续执行步骤六,如果不成立跳到步骤二，其中R表示总的信息比特传输速率,即每个发射天线发送一个OFDM符号时传输的总信息比特数； 步骤六：计算排序后的奇异值信道分配的功率， 通过上述步骤,可以确定分配给每个子信道的比特数和发射功率。1. 三课题研究进展计