LTE上行虛擬MIMO用戶配對算法研究.pdf

1、人們對無線通信的高速率需求日益增強,利用有限的時頻資源實現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸速率顯得愈加重要。MIMO技術(shù)能夠顯著提升通信系統(tǒng)容量,緩解頻率資源日益緊張的現(xiàn)狀,已經(jīng)被多個無線通信標(biāo)準(zhǔn)所采用。
　　然而,在 LTE上行鏈路中,終端設(shè)備在功耗、成本等方面受到限制,通常只能配置一根發(fā)射天線,不能通過MIMO技術(shù)的空分復(fù)用提高數(shù)據(jù)傳輸速率。為解決這一問題,虛擬MIMO技術(shù)將多個用戶虛擬配對,組成虛擬MIMO系統(tǒng),占用相同的時頻資源傳輸數(shù)據(jù),能

2、夠在不提升終端硬件規(guī)格的前提下,有效改善頻譜利用率和系統(tǒng)容量。
　　在虛擬MIMO系統(tǒng)中,用戶配對算法直接影響著系統(tǒng)性能。本文針對LTE上行虛擬MIMO系統(tǒng)中的用戶配對算法,進行了如下的研究工作:
　　第一,搭建LTE上行系統(tǒng)級仿真平臺。結(jié)合LTE上行系統(tǒng)模型和3GPP相關(guān)協(xié)議,按照系統(tǒng)級仿真流程,對 LTE上行系統(tǒng)進行仿真建模,為 LTE上行虛擬MIMO系統(tǒng)中的用戶配對算法的性能驗證提供了仿真平臺。
　　第二,研究L

3、TE上行虛擬MIMO系統(tǒng)中的對稱資源用戶配對算法。首先,提出的貪婪多用戶配對算法以簡化的容量因子作為度量值,每次選出一個最優(yōu)用戶,并在確保能給系統(tǒng)帶來額外容量的情況下選其為配對用戶。然后,在貪婪算法的基礎(chǔ)上,用多個二階行列式的乘積代替高階行列式,得到了復(fù)雜度更低的簡化算法。最后,在簡化算法的基礎(chǔ)上結(jié)合比例公平準(zhǔn)則,兼顧系統(tǒng)容量和用戶公平性。仿真表明,在LTE上行虛擬MIMO系統(tǒng)中,每個小區(qū)40個用戶,配對深度為4時,與雙重比例公平配對算

4、法相比,簡化的貪婪比例公平多用戶配對算法獲得的5％邊緣用戶吞吐量和小區(qū)平均吞吐量分別提升116.67％和13.41％。
　　第三,研究LTE上行虛擬MIMO系統(tǒng)中的非對稱資源用戶配對算法。提出的部分非對稱資源配對算法首先對頻率資源進行分塊,然后從每段的第一個RB開始選擇配對用戶,接著進行RB擴展,直至分配完全部RB。提出的完全非對稱資源配對算法完全不考慮已調(diào)度用戶的RB占用情況,根據(jù)比例公平準(zhǔn)則選擇配對用戶。仿真表明:在兩用戶配對

5、的LTE上行虛擬MIMO系統(tǒng)中,每個小區(qū)40個用戶時,與雙重比例公平配對算法相比,兩種算法獲得的5％邊緣用戶吞吐量分別提升236.73％和256.79％,獲得的小區(qū)平均吞吐量分別提升40.70％和47.38％。
　　本文針對MIMO技術(shù)在上行系統(tǒng)中受到限制的問題,對LTE上行虛擬MIMO系統(tǒng)中的用戶配對算法進行了研究,提出了對稱資源下的貪婪、簡化的貪婪和簡化的貪婪比例公平算法,以及非對稱資源下的部分非對稱和完全非對稱算法。提出的算