移动通信面临的是一个多径衰落的信道,而正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术通过将一个较宽的频带分成多个子信道克服频率选择性衰落。作为一种有效的高速数据传输方式,基于正交频分复用的自适应传输技术以其网络结构高度可扩展性被广泛认为是未来移动通信系统中的主要候选技术之一,其良好性能使得它在多个领域得到了广泛的应用,被众多国际通信标准所接受。本论文正是在国家“十五”863计划重大专项课题“新一代蜂窝移动通信系统无线传输链路技术研究(FuTURE)”(2001AA123014)和国家自然科学基金重大项目“未来移动通信系统基础理论与技术研究”(60496310)的资助下,开展了基于正交频分复用的自适应发送,子载波功率分配,比特加载的研究。文章首先分析了蜂窝移动通信网无线信道特性以及OFDM系统模型。从容量角度分析了自适应技术能显著改善OFDM系统性能。建立了在满足系统所需误码率和信息速率条件下,使系统总发射功率最小的物理模型及数学模型。在发送端和接收端都获得全部信道信息下,提出了利用遗传算法解决自适应功率分配,比特加载问题。采用的矩阵编码方法具有直观、简单的优点;通过交叉和变异让搜索跳离局部极值的陷阱,搜索到全局最优解。同时遗传算法的并行运算特性节省了运算时间,提高了运算效率。接着研究了自适应正交频分复用技术与多天线(Multi-Input Multi-Output,MIMO)技术相结合的应用。MIMO信道在无线链路的两端使用了多个天线阵列,可以充分发掘空分复用和空间分集自由度,有效增加系统容量并提高无线链路的可靠性。在实际MIMO-OFDM系统中,发射端通常无法实时获得完美信道信息,假设接收端有完美信道信息,发送端有部分信道信息,基于均值反馈下,提出联合TCM,二维特征波束成形和正交STBC的自适应调制编码方案,推导了自适应2D编码器-波束成形的设计和TCM级联编码下的误码率。系统性能的增益来自以下几个方面:(1)TCM编码增益;(2)动态子载波分配增益;(3)多天线的阵列增益;(4)自适应波束成形增益。然后研究了基于有限信息反馈下MIMO-OFDM系统自适应发送机制。假设接收端有全部信道信息,发送端仅能从接收端获得有限速率反馈信息,接收端在无差错,零延时反馈给发送端一个有关最优波束码本的量化索引,通过索引发送最优波束成形。根据最大化信噪比准则,推导出可以利用Grassmannian线性包设计量化波束码本矢量。利用Grassmannian线性包分析了三种常见的波束成形码本设计准则:最大比合并发送,等增益发送,选择分集发送。分析了在满足系统正常运行下所能容忍的最大量化误差以及发送端必须获得的反馈比特数。最后研究了自适应正交频分复用技术在超宽带(Ultra WideBand,UWB)系统中的应用。根据发送端对信道信息的了解以及性能、复杂度和信道状态信息反馈开销之间的折衷考虑,提出了三种自适应功率分配方案:(1)假设发送端有完美的信道衰落信息,利用注水模型解决针对每个子载波的最优功率分配;(2)利用分群设计思想,将OFDM的所有载波分成由邻接子载波组成的群,这些群包含相同的载波数且互不重叠,提出利用KKT算法求得次优功率分配以降低计算目标数;(3)假设发送端只知道每个群信道状态的某种均值反馈信息,获得功率分配的次优解,这种机制降低了计算复杂度,且降低了系统反馈带宽开销,提高了系统资源利用率。