Relay系統(tǒng)中無線資源分配算法的研究.pdf

1、隨著人們對無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)是無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)亟需解決的問題。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，但是它仍然無法滿足IMT-Advanced系統(tǒng)的要求。為了進一步提高LTE系統(tǒng)的性能，3GPP在2008年5月確定了LTE—A技術(shù)的需求，并開始著手對其進行標(biāo)準(zhǔn)化工作?？梢哉fLTE—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”方向演進的結(jié)果。為了達

2、到LTE—A系統(tǒng)需求，3GPP提出了中繼傳輸、載波聚合和多點協(xié)作等關(guān)鍵技術(shù)。其中，中繼傳輸技術(shù)不僅能夠擴大小區(qū)的覆蓋，改善熱點地區(qū)和消除盲點地區(qū)，而且能夠增大邊緣用戶的通信容量，提高整個小區(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，用戶不但可以通過基站接入網(wǎng)絡(luò)，而且可以通過中繼站接入網(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)功能并通過空口資源與基站進行通信。

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，無線信道鏈路特性也有了一定的改變。在實際系統(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線接入信道與傳統(tǒng)的接入信道在時域、頻域和空域方面會有一定的不同。更明顯地，基站到中繼站的無線backhaul信道很有可能存在LoS，而且考慮到發(fā)射機與接收機之間沒有相對運動，所以基站到中繼站的無線鏈路將與傳統(tǒng)蜂窩系統(tǒng)中的無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)中無線信道的特性，選擇和開發(fā)有效的技術(shù)來提高無線信道的通信容量。多天線技術(shù)是利用無線信道空間特性來提高信道容量的有效方案，我們在考慮使用分集和復(fù)用技術(shù)的同時，提出了SDMA技術(shù)方案來提高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，也使得系統(tǒng)的無線資源需要重新分配，以提高資源的利用率。一般來說，Access Zone的無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重要的問題。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，并對兩種方案的性能進行了仿真評估和比較。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重要的問題。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，我們只對復(fù)用資源劃分的分布式中繼系統(tǒng)進行了研究。在研究資源分配的過程中，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)，并對它們的性能進行了系統(tǒng)級仿真評估。同時，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)于實際的系統(tǒng)。
　　 本論

7、文的結(jié)構(gòu)如下：第一章簡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LTE—A中繼系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進行了介紹，包括多址技術(shù)、鏈路自適應(yīng)技術(shù)、無線資源劃分技術(shù)和接入切換技術(shù)，其中重點研究了無線資源劃分技術(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)度法擴展到