Relay系統(tǒng)中無(wú)線資源分配算法的研究.pdf

1、隨著人們對(duì)無(wú)線通信需求的迅速增加，如何為用戶提供泛在的、高速的數(shù)據(jù)分組業(yè)務(wù)是無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)亟需解決的問(wèn)題。雖然LTE系統(tǒng)在3G系統(tǒng)的基礎(chǔ)上容量有了很大的提高，但是它仍然無(wú)法滿足IMT-Advanced系統(tǒng)的要求。為了進(jìn)一步提高LTE系統(tǒng)的性能，3GPP在2008年5月確定了LTE—A技術(shù)的需求，并開始著手對(duì)其進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作。可以說(shuō)LTE—A系統(tǒng)是3GPP將LTE技術(shù)向著“高數(shù)據(jù)速率、低延遲、全覆蓋和優(yōu)化分組數(shù)據(jù)應(yīng)用”方向演進(jìn)的結(jié)果。為了達(dá)

2、到LTE—A系統(tǒng)需求，3GPP提出了中繼傳輸、載波聚合和多點(diǎn)協(xié)作等關(guān)鍵技術(shù)。其中，中繼傳輸技術(shù)不僅能夠擴(kuò)大小區(qū)的覆蓋，改善熱點(diǎn)地區(qū)和消除盲點(diǎn)地區(qū)，而且能夠增大邊緣用戶的通信容量，提高整個(gè)小區(qū)的通信性能，因此得到了廣泛的關(guān)注和大量的研究。
　　 中繼的引入使得蜂窩網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)有了一定的改變，用戶不但可以通過(guò)基站接入網(wǎng)絡(luò)，而且可以通過(guò)中繼站接入網(wǎng)絡(luò)。中繼站為了能夠服務(wù)兩跳用戶，需要具備一定的處理和轉(zhuǎn)發(fā)功能并通過(guò)空口資源與基站進(jìn)行通信。

3、這就意味著系統(tǒng)需要分配一部分資源用于backhaul鏈路的數(shù)據(jù)傳輸。除了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變以外，無(wú)線信道鏈路特性也有了一定的改變。在實(shí)際系統(tǒng)中，中繼站的放置高度比基站的放置高度低很多，所以中繼到用戶的無(wú)線接入信道與傳統(tǒng)的接入信道在時(shí)域、頻域和空域方面會(huì)有一定的不同。更明顯地，基站到中繼站的無(wú)線backhaul信道很有可能存在LoS，而且考慮到發(fā)射機(jī)與接收機(jī)之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以基站到中繼站的無(wú)線鏈路將與傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)中的無(wú)線鏈路有著很大的區(qū)別

4、。因此，我們需要根據(jù)中繼系統(tǒng)中無(wú)線信道的特性，選擇和開發(fā)有效的技術(shù)來(lái)提高無(wú)線信道的通信容量。多天線技術(shù)是利用無(wú)線信道空間特性來(lái)提高信道容量的有效方案，我們?cè)诳紤]使用分集和復(fù)用技術(shù)的同時(shí)，提出了SDMA技術(shù)方案來(lái)提高backhaul鏈路的通信容量。
　　 中繼的引入在改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的同時(shí)，也使得系統(tǒng)的無(wú)線資源需要重新分配，以提高資源的利用率。一般來(lái)說(shuō)，Access Zone的無(wú)線資源劃分方式分為兩種：正交資源劃分和復(fù)用資源劃分；中繼

5、的控制方式也分為兩種：集中式控制和分布式控制。在正交資源劃分的集中式中繼系統(tǒng)中，如何分配中繼站和基站在Access Zone中使用的資源量是一個(gè)重要的問(wèn)題。為此，我們提出了基站用戶比例的資源分配方案和基站用戶平均吞吐量的資源分配方案，并對(duì)兩種方案的性能進(jìn)行了仿真評(píng)估和比較。在復(fù)用資源劃分的集中式中繼系統(tǒng)中，如何把Relay Zone中資源分配給一跳用戶和中繼站是一個(gè)重要的問(wèn)題。為此，我們提出了基于鏈路質(zhì)量資源分配法則和基于中繼用戶Buf

6、fer積壓資源分配法則。根據(jù)目前的標(biāo)準(zhǔn)化情況來(lái)看，分布式中繼系統(tǒng)中很有可能只使用復(fù)用資源劃分方案，因此，我們只對(duì)復(fù)用資源劃分的分布式中繼系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在研究資源分配的過(guò)程中，我們將輪循、最大載干比和比例公平這三種傳統(tǒng)的調(diào)度算法擴(kuò)展后分別應(yīng)用到集中式中繼系統(tǒng)中和分布式中繼系統(tǒng)，并對(duì)它們的性能進(jìn)行了系統(tǒng)級(jí)仿真評(píng)估。同時(shí)，我們提出了基于有限反饋的比例公平調(diào)度算法，能夠有效的降低上行回傳鏈路的反饋開銷，更適應(yīng)于實(shí)際的系統(tǒng)。
　　 本論

7、文的結(jié)構(gòu)如下：第一章簡(jiǎn)要的介紹了蜂窩通信的發(fā)展以及LTE—A系統(tǒng)的需求和達(dá)到需求所用的關(guān)鍵技術(shù)。第二章介紹了信道的建模方式和LTE—A中繼系統(tǒng)的信道模型，并根據(jù)LTE—A中繼系統(tǒng)的backhaul鏈路信道特性，并出了相應(yīng)的多天線技術(shù)方案。第三章對(duì)LTE—A中繼系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹，包括多址技術(shù)、鏈路自適應(yīng)技術(shù)、無(wú)線資源劃分技術(shù)和接入切換技術(shù)，其中重點(diǎn)研究了無(wú)線資源劃分技術(shù)。第四章將輪循、最大載干比和比例公平這三種經(jīng)典的調(diào)度法擴(kuò)展到