3G LTE上行無線資源管理關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、移動(dòng)通信的高速發(fā)展，以及移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的加速融合，使得移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)寬帶化的需求日益迫切。在這種需求的驅(qū)動(dòng)下，第三代合作伙伴計(jì)劃(3rd Generation Partnership Project，3GPP)在第三代移動(dòng)通信(3<'rd> Generation，3G)的基礎(chǔ)上，提出了其長期演進(jìn)系統(tǒng)(Long Term Evolution，LTE)，以提供更高的帶寬、更低的時(shí)延，以及更好的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service，Qo

2、S)保障。 3G LTE最重要的改進(jìn)在于采用全新空中接口技術(shù)，其中單載波頻分多址(Single Carder-Frequency Divistion Multiple Access，SC-FDMA)和虛擬多入多出(Virtual Multipie Input Multiple Output，Virtual MIMO)是LTE上行鏈路中最重要的兩種新型技術(shù)。SC-FDMA技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)簡單，而且能夠有效克服無線通信信道的多徑效應(yīng)引起

3、的符號(hào)間干擾。相比正交頻分多址(Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access，OFDMA)技術(shù)，采用SC-FDMA技術(shù)的終端具有較低的發(fā)射峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)。同時(shí)，虛擬MIMO技術(shù)則可以在充分利用現(xiàn)有頻譜資源基礎(chǔ)上，大大增加系統(tǒng)信道容量。 當(dāng)采用這兩種技術(shù)時(shí)，系統(tǒng)具有空、時(shí)、頻三維可用資源，所以可以更充分地利用無線信道的時(shí)變衰

4、落特性和多用戶分集增益，通過先進(jìn)的無線資源管理技術(shù)，提高系統(tǒng)容量，滿足各個(gè)用戶的QoS需求。因此，本文把針對(duì)這兩種技術(shù)的無線資源管理作為研究的重點(diǎn)，在如下四個(gè)方向提出了相應(yīng)的技術(shù)方案： 方向1：對(duì)于SC-FDMA系統(tǒng)，鄰小區(qū)共道干擾是限制其性能的瓶頸之一，本文提出了一種抑制鄰小區(qū)干擾的分布式功控調(diào)度算法。各小區(qū)基站獨(dú)立地進(jìn)行用戶調(diào)度和功控，從而避免了多小區(qū)聯(lián)合調(diào)度帶來的高復(fù)雜度。仿真結(jié)果表明該算法可以降低小區(qū)間干擾，提高系統(tǒng)吞吐

5、量，并且可以提供一定的公平性保障。 方向2、3：當(dāng)采用虛擬MIMO時(shí)，如何利用用戶配對(duì)所得虛擬MIMO信道矩陣特性，增大系統(tǒng)吞吐量，是提升系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。在虛擬MIMO無線資源管理中，用戶配對(duì)調(diào)度有2種方式： 1)根據(jù)與虛擬MIMO信道無關(guān)的某種調(diào)度算法先調(diào)度一個(gè)用戶，然后選擇與該用戶配對(duì)信道容量最大的用戶形成虛擬MIMO，這種方案較為簡便，但不便于提供QoS保障。對(duì)此，本文提出的算法將待配對(duì)用戶按照信噪比(Signal

6、 To Noise Ratio，SNR)高低分為兩組，各組有自己相應(yīng)的配對(duì)準(zhǔn)則，用戶配對(duì)優(yōu)先在SNR相近的用戶組內(nèi)進(jìn)行，同時(shí)，提供跨組配對(duì)邊際效用函數(shù)，以便最大化利用多用戶分集。仿真結(jié)果表明，該算法在提供較高系統(tǒng)吞吐量的同時(shí)，為低SNR用戶提供了一定的公平性保障。 2) 調(diào)度算法與虛擬MIMO配對(duì)結(jié)合，在所有可能的用戶配對(duì)方案中，尋找配對(duì)后效用函數(shù)最大的用戶組合進(jìn)行調(diào)度，這種方案便于和QoS保障機(jī)制結(jié)合，但是實(shí)現(xiàn)相對(duì)復(fù)雜。對(duì)此，

7、本文結(jié)合3G LTE中實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)QoS時(shí)延需求，提出了一種將用戶無線鏈路控制(RadioLink Control，RLC)層待傳隊(duì)列時(shí)延和物理層SC-FDMA、虛擬MIMO信道衰落特性聯(lián)合考慮的跨層調(diào)度算法。仿真結(jié)果表明，該算法既能保障用戶QoS時(shí)延需求，又能提供一定的公平性。 方向4：當(dāng)采用方向3類型的虛擬MIMO調(diào)度時(shí)，遍歷查找最優(yōu)用戶配對(duì)組合計(jì)算復(fù)雜度非常高。本文提出了一種降低調(diào)度復(fù)雜度的改進(jìn)方案。首先求解各用戶在單輸入多輸