支持可分级无线视频传输的自适应MIMO-OFDMA系统的优化问题研究

MIMO-OFDMA系统能充分利用空间/频率资源，同时为多个用户提供高速数据传输。可分级视频编码能为有不同服务质量要求（QoS）的用户提供和信道传输速率相匹配的信源信息。将可分级视频编码与MIMO-OFDMA相结合，能满足不同用户的视频服务需求。本项目主要研究在支持可分级视频编码的MIMO-OFDMA系统中，以提高视频质量为目的的优化和资源分配问题。具体研究内容包括：1、研究在异构网络中，最大化效用函数的资源分配方案；2、研究在考虑队列状态、视频流到达过程和信道状态的情况下，MIMO-OFDMA系统的资源分配问题；3、研究在MIMO-OFDMA系统中，能为不同视频层提高非均衡错误保护的ARQ技术；4、研究当系统中同时存在实时视频业务和非实时业务时的资源分配方案。本课题拟通过对上述内容的研究，实现分级视频编码和MIMO-OFDMA无线传输技术的跨层优化，提高无线视频流传输的性能。

本课题研究了MIMO系统和OFDM系统的下行链路的资源分配问题。..在自适应MIMO波束成形系统中，发射机根据来自反馈信道的信道状态信息决定波束成形向量。在反馈链路带宽受限的情况下，接收机只能反馈有限比特给发射端。我们分析了反馈误差和时延对基于有限反馈的MIMO波束成形系统的影响，得到了误符号率（SER）的闭式解。分析了反馈误差和时延对分集增益及阵列增益的影响。然后，我们研究了在两用户MIMO干扰信道中的分布式波束成形算法。最后，我们提出了一种基于MIMO系统的视频传输方法，该方法能在保证用户视频质量和传输时延的条件下，最小化系统功耗。在所提方案中，发射机根据反馈信息从采用可分级视频编码的比特流中抽取能满足用户要求的视频层，并按照设计的分配方案将不同的视频层分配给相应的发射天线，同时在不同的视频层上采用最优的编码调制方式。..在多用户OFDM系统中，基站需要利用所有用户在所有子信道上的信道信息分配发送功率，速率和子信道。为了获得反馈量和传输速率的折中，我们提出上行反馈速率和下行资源分配的联合优化方案。用户对部分子信道信息进行量化反馈，基站通过插值获得其他子信道的信息。基站在满足总功率约束的条件下，利用各子信道的信息为不同的用户分配子信道、功率和速率以获得最大的加权速率和。为实现在OFDM系统中的多播，我们提出将应用层的可分级视频编码和物理层的子载波、功率和速率分配相结合的跨层资源分配方案。在视频编码器中，我们使用的是中粒度质量可分级编码（MGS）。我们用OFDM的不同子载波传输不同优先级的视频包，用户可通过抽取不同的子载波集合获得所需要的Qos。通过对子载波、速率和功率的最优分配，使系统在满足不同用户Qos的基础上，获得高的功率效率。在包含多个中继的网络中，为降低网络总功耗，提出了一种节点发射功率、调制方式和中继节点选择的联合优化方案。该方案在满足目的节点的误码率要求，节点最大发射功率限制的条件下，使网络的总功耗最小。.在SCI期刊上发表8篇论文，在核心期刊发表1篇论文，国际会议发表7篇论文（全为EI检索会议）。相关研究内容已申请5项专利。在该研究方向上培养了两个研究生。