下一代無線通信系統(tǒng)資源管理及QoS增強研究.pdf

1、隨著全球網(wǎng)絡(luò)時代的到來，越來越多的用戶希望夠隨時隨地都能使用寬帶接入服務(wù)，移動通信技術(shù)成為了實現(xiàn)其的唯一途徑。預(yù)計到2012年，全球?qū)拵в脩艨倲?shù)將突破18億，而其中大部分將是無線移動用戶，這就要求未來的移動通信網(wǎng)絡(luò)必需有更高的峰值速率、更好的覆蓋、更高的頻譜利用率和系統(tǒng)容量。相對與傳統(tǒng)的無線通信網(wǎng)絡(luò)，下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)（4G）采用了全新的架構(gòu)，其資源調(diào)度和映射與傳統(tǒng)的3G/2G網(wǎng)絡(luò)有著本質(zhì)的不同，其無線資源可以在時域和頻域進(jìn)行靈活的分配

2、和調(diào)度。然而這種靈活的分配和調(diào)度方式也造成了下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)（4G）的資源管理系統(tǒng)復(fù)雜度過高等問題。下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)能否發(fā)揮出其優(yōu)異的性能，很大程度上要依賴調(diào)度系統(tǒng)的靈活和高效性。無線資源管理是4G設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)之一，是保證各用戶的Qos質(zhì)量、維持系統(tǒng)穩(wěn)定工作的不可或缺的一個部分。因此，針對其無線資源管理和調(diào)度算法的研究也越來越成為通信領(lǐng)域的熱點。本研究針對下一代無線通信網(wǎng)絡(luò)（4G）系統(tǒng)，特別是LTE/LTE-A系統(tǒng)中的無線資源管

3、理技術(shù)進(jìn)行較全面和深入的研究，并對算法的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了仿真和討論。創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在以下幾點：
　　 ⑴兼容現(xiàn)有系統(tǒng)的前提下，提出了一種LTE上行資源調(diào)度的改進(jìn)算法。針對LTE系統(tǒng)的上行無線資源分配展開了研究，在分析LTE上行調(diào)度關(guān)鍵算法BSR匯報機(jī)制的基礎(chǔ)上，為了提高系統(tǒng)無線資源調(diào)度算法的性能，在不額外增加信令開銷的前提下，提出了一種基于happy bits補充匯報的新的BSR機(jī)制，提高了BSR匯報的精確度。它利用BSR控制

4、單元子頭部幀中的預(yù)留比特位，對UE側(cè)RB的緩存狀況進(jìn)行補充匯報，減小了LTE上行調(diào)度的粒度，幫助eNB更加合理地分配時/頻資源，從而提高了整個系統(tǒng)的資源利用率。
　　 ⑵提出了一種LTE系統(tǒng)中改善TCP性能的資源調(diào)度算法。在分析了現(xiàn)有TCP的擁塞控制機(jī)制在移動環(huán)境中應(yīng)用的相關(guān)問題的基礎(chǔ)上，針對LTE系統(tǒng)的QoS特性，提出了一種適用于在運行有大量TCP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（且用戶和基站端都有有空閑的高優(yōu)先級邏輯信道）的確認(rèn)包映射轉(zhuǎn)換機(jī)制。算法

5、的思想借鑒了適用于VoIP的半持續(xù)資源調(diào)度算法，該算法在橫向的不同QoS的業(yè)務(wù)流之間建立了一種縱向的聯(lián)系，為無線系統(tǒng)的QoS增強技術(shù)提出了一種全新的思路。該算法將更高優(yōu)先級的空閑邏輯信道傳輸用來傳輸具有較小尺寸的TCP業(yè)務(wù)的確認(rèn)數(shù)據(jù)包，大大降低了發(fā)生丟棄和擁塞確認(rèn)包的概率，避免了TCP頻繁開啟其擁塞控制和擁塞避免慢啟動等機(jī)制，TCP的RTT時延被大大的減小，提高了TCP數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)確認(rèn)的效率，具有普遍的適用性。
　　 ⑶提出了一種適

6、用于下一代無線通信系統(tǒng)特性的高效TCP/IP頭壓縮機(jī)制。在LTE系統(tǒng)的PDCP子層采用的ROHC頭壓縮協(xié)議對高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的壓縮。然而ROHC對TCP協(xié)議的壓縮率也一直不理想，實現(xiàn)也過于復(fù)雜。本文提出了一種對TCP報文段IP分組頭部盡可能的進(jìn)行壓縮處理的算法，同時，在接收端通過一定的算法恢復(fù)出來，從而達(dá)到節(jié)省無線鏈路帶寬提高資源利用率的目的。相較LTE系統(tǒng)采用的ROHC算法，該算法具有實現(xiàn)簡單，算法復(fù)雜度較低，但是卻能獲得比ROHC更高的

7、壓縮率，適用于下一代無線通信系統(tǒng)高速率特性。
　　 ⑷Relay技術(shù)的性能和多業(yè)務(wù)QoS增強技術(shù)研究?，F(xiàn)有各大廠商主推的Type I Relay技術(shù)中對多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特別是對實時性較高的VoIP業(yè)務(wù)存在的時延較大，對用戶QoS 體驗有很大的影響。同時，Relay環(huán)境也存在多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，而現(xiàn)有的Type I Relay方案在Un接口上卻將所有的數(shù)據(jù)無法區(qū)分傳輸，這樣也無法保證高優(yōu)先級實時性業(yè)務(wù)的性能。針對這種較為普遍的情況，提出了一

8、種能有效改進(jìn)Type I Relay環(huán)境下用戶QoS體驗的Un接口多TB傳輸方案，通過在Relay節(jié)點采用多個虛擬UE的Un接口方案，能夠明顯降低上行接口在發(fā)生重傳時的時延和QoS。同時，也在Un接口上實現(xiàn)了多業(yè)務(wù)的Qos保證機(jī)制，能夠明顯提高在多業(yè)務(wù)條件下VoIP等實時業(yè)務(wù)的性能。
　　 綜上所述，本文以改進(jìn)下一代無線寬帶接入系統(tǒng)中的資源調(diào)度算法，提高系統(tǒng)性能為主要出發(fā)點，具有很強的針對性和前沿性。所提出的無線資源管理算法和仿