空地ofdma系統(tǒng)資源分配算法地研究及fpga實(shí)現(xiàn)

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1、ResourceAllocationAlgorithmResearchforAir-GroundOFDMASystemandFPGAImplementationADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnCommunicationandInformationSystembyFangMengxuUndertheSupervisionofSongGaojunSchoolofInformationEngineeringNanchangHangkongUniv

2、ersity,Nanchang,ChinaJune,2012南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要摘要空地通信系統(tǒng)是指利用高空通信平臺(tái)進(jìn)行直接或者中繼轉(zhuǎn)發(fā)通信的通信系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在一些特殊環(huán)境下或者特殊領(lǐng)域內(nèi)具有重要的應(yīng)用。正交頻分復(fù)用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)調(diào)制技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn),如可以顯著提高頻譜利用率、抗多徑干擾、抗頻率選擇性衰落等。將基于OFDM技術(shù)的正交頻分復(fù)用多址(OrthogonalFrequencyDivisionMulti

3、plexingAccess,OFDMA)接入技術(shù)應(yīng)用于空地通信系統(tǒng)中,將會(huì)大幅度提高系統(tǒng)容量以及用戶的服務(wù)質(zhì)量(qualityofservice,QoS)。另外,應(yīng)用了OFDMA接入技術(shù)的系統(tǒng)可以更加靈活地選用合適的算法進(jìn)行資源的優(yōu)化分配,會(huì)更進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能。因此對(duì)于OFDMA系統(tǒng)的自適應(yīng)資源分配算法的研究一直是通信領(lǐng)域中研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。論文首先介紹了空地通信系統(tǒng)的信道特點(diǎn),通過(guò)對(duì)一個(gè)多用戶網(wǎng)絡(luò)的建模分析,構(gòu)架了系統(tǒng)的資源分配模型。在此基礎(chǔ)上提出了兩種改進(jìn)的資源分配方案。根據(jù)系統(tǒng)模型得到系

4、統(tǒng)用戶的信道狀態(tài)信息(ChannelStateInformation,CSI)作為資源分配模型的輸入。第一種方案是基于遺傳算法的,該算法是在標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法的基礎(chǔ)上,加入了精英個(gè)體保留策略用以提高算法的收斂性,同時(shí)針對(duì)用戶間的比例公平性,又加入了保持比例公平的策略。第二種方案是基于注水算法的,其基本思想是先采用比例公平策略進(jìn)行子載波分配,然后單獨(dú)在每一個(gè)用戶所擁有的子載波上用注水算法進(jìn)行功率分配,從而最大化系統(tǒng)容量。最后使用MATLAB軟件給出了仿真結(jié)果,并與運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法仿真的結(jié)果進(jìn)行了比較分析

5、。接下來(lái),我們利用FPGA對(duì)標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法(SGA)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。首先以設(shè)計(jì)中所用到的AlteraCycloneIII系列的芯片為例,介紹了FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及基本設(shè)計(jì)流程,以及算法實(shí)現(xiàn)的軟硬件環(huán)境,軟件采用的是Altera公司的集成開發(fā)軟件QuartusII,開發(fā)板采用杭州康芯科技公司的SOC/家庭實(shí)驗(yàn)KX_7C系列的實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng);然后對(duì)SGA進(jìn)行了模塊劃分,這些模塊包括適應(yīng)度計(jì)算模塊、控制模塊、種群初始化模塊、選擇模塊、交叉變異模塊、數(shù)據(jù)通路選擇模塊、隨機(jī)數(shù)生成模塊以及存儲(chǔ)器模塊等,

6、隨后對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),并進(jìn)行了功能和時(shí)序仿真;最后將設(shè)計(jì)好的頂層模塊下載到了AlteraCycloneIII系列的芯片中,在開發(fā)板上進(jìn)行了硬件調(diào)試,運(yùn)行出了結(jié)果,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。關(guān)鍵字:OFDMA,自適應(yīng)資源分配、遺傳算法,注水算法,F(xiàn)PGAI南昌航空大學(xué)碩士學(xué)位論文英文摘要AbstractTheair-groundcommunicationsystemsaresomecommunicationstotheuseofhigh-altitudecommunicationsplatfor

7、mdirectlyorrelayforwardcommunicationsystems.Suchsystemshaveimportantapplicationsinsomespecialcircumstancesorspecialareas.Orthogonalfrequencydivisionmultiplexing(OFDM)techniquehasmanyadvantages,suchashighspectrumefficiency,resistancetomultipathinterfe

8、renceandfrequencyselectivefading,etc.Orthogonalfrequencydivisionmultiplexingmultipleaccess(OFDMA)technologybasedonOFDMtechnologywasusedinair-groundcommunicationsystems,itwillgreatlyimprovethesystemcapacityanduserqualityofservice.Inaddition,theapplica

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