寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)資源調(diào)度和干擾管理的研究.pdf

1、未來(lái)的寬帶移動(dòng)通信系統(tǒng)將是由不同的接入制式、多樣的網(wǎng)絡(luò)部署方法以及混合異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的形式共同組成的，它能夠?yàn)橛脩籼峁└咚俦憬莸姆?wù)。相對(duì)于現(xiàn)在的移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，它將是寬帶無(wú)線接入技術(shù)和寬帶移動(dòng)通信技術(shù)的融合。對(duì)于這樣復(fù)雜的通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景，傳統(tǒng)移動(dòng)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和管理手段可能不再適用。更為高效的無(wú)線資源管理機(jī)制引起了更多學(xué)者和工業(yè)界的關(guān)注。其中對(duì)于多種系統(tǒng)混合異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的資源分配以及蜂窩系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)之間的干擾抑制和干擾管理是大家關(guān)注

2、的焦點(diǎn)之一。
　　 本論文以圍繞傳統(tǒng)無(wú)線資源管理方法中的資源調(diào)度機(jī)制和干擾管理兩個(gè)方向?yàn)橹骶€，展開(kāi)研究進(jìn)行論述。文章結(jié)合不同的多址接入方法、網(wǎng)絡(luò)載波部署手段、混合異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)以及不同制式系統(tǒng)間等多種場(chǎng)景，對(duì)資源調(diào)度和干擾管理進(jìn)行算法研究、理論分析和系統(tǒng)級(jí)仿真。從單一制式系統(tǒng)下的小區(qū)內(nèi)資源分配（針對(duì)CDMA系統(tǒng)，對(duì)調(diào)度算法、功率控制算法和干擾刪除技術(shù)的研究），到小區(qū)間的干擾管理和資源調(diào)度（針對(duì)OFDMA系統(tǒng)，對(duì)下行頻率復(fù)用、上行功率控

3、制和資源調(diào)度設(shè)計(jì)的研究）；接著考慮多載波聚合系統(tǒng)的調(diào)度算法（對(duì)聯(lián)合多載波系統(tǒng)下調(diào)度算法的研究）；然后再?gòu)膯我幌到y(tǒng)升級(jí)到考慮有家庭基站情況下的混合異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的干擾管理算法（對(duì)功率控制算法、干擾協(xié)調(diào)算法和動(dòng)態(tài)頻率復(fù)用的研究）；最后對(duì)不同制式的移動(dòng)通信系統(tǒng)間的干擾進(jìn)行了分析。本論文的主要內(nèi)容、結(jié)論和貢獻(xiàn)如下：
　　 （1）針對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中CDMA系統(tǒng)小區(qū)內(nèi)的無(wú)線資源調(diào)度機(jī)制和干擾管理手段進(jìn)行研究和分析。提出了一種在CDMA系統(tǒng)

4、前向鏈路基于時(shí)延敏感業(yè)務(wù)的新型調(diào)度算法，該算法無(wú)論在系統(tǒng)丟幀率、控制業(yè)務(wù)隊(duì)列時(shí)延或扇區(qū)吞吐量、公平性方面，都有很好的性能表現(xiàn)；針對(duì)CDMA系統(tǒng)反向鏈路對(duì)集中式調(diào)度和分布式速率控制進(jìn)行了比較和研究，重點(diǎn)研究了一種分布式速率控制算法，并從系統(tǒng)穩(wěn)定性、扇區(qū)吞吐量、公平性和時(shí)延方面進(jìn)行了分析，并與集中式調(diào)度進(jìn)行對(duì)比；提出了一種在CDMA系統(tǒng)級(jí)中反向鏈路應(yīng)用干擾刪除技術(shù)的方案，重點(diǎn)研究了基于RoT和Load不同控制方法下采用干擾刪除技術(shù)后的系統(tǒng)性

5、能。推導(dǎo)出了應(yīng)用完全/不完全干擾刪除技術(shù)在CDMA系統(tǒng)級(jí)的理論容量。
　　 （2）針對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，OFDMA系統(tǒng)小區(qū)間的干擾管理機(jī)制進(jìn)行研究和分析，包括下行頻率復(fù)用技術(shù)和上行功率控制算法。對(duì)于下行頻率復(fù)用，介紹了軟頻率復(fù)用和部分頻率復(fù)用方案及兩種方案的特點(diǎn)。對(duì)于上行功率控制技術(shù)，介紹了LTE系統(tǒng)中已經(jīng)采用的上行功率控制算法。以一個(gè)普通的OFDMA系統(tǒng)為例，從上行基本開(kāi)環(huán)功率控制技術(shù)到基于部分路損補(bǔ)償和路損差補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)

6、進(jìn)行研究。接著給出了基于小區(qū)間干擾指示（IoT）的功率控制方案。通過(guò)系統(tǒng)級(jí)仿真，比較了這幾種算法的性能并進(jìn)行分析。此外對(duì)OFDMA系統(tǒng)上行開(kāi)環(huán)功率控制的收斂條件進(jìn)行了理論分析和討論。這部分還對(duì)OFDMA系統(tǒng)下如何聯(lián)合系統(tǒng)調(diào)度策略和小區(qū)間干擾管理進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)給出自己的觀點(diǎn)。在OFDMA系統(tǒng)中需要考慮對(duì)快速調(diào)度和慢速上行功率控制聯(lián)合設(shè)計(jì)的思路。
　　 （3）研究了在多載波聚合系統(tǒng)下的兩種調(diào)度算法，對(duì)兩種調(diào)度算法在動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)模型下進(jìn)行了

7、性能分析和評(píng)估。研究結(jié)果顯示聯(lián)合多載波調(diào)度算法相對(duì)于獨(dú)立載波調(diào)度算法在支持部分負(fù)載（Partial Load）情況下隊(duì)列時(shí)延更小，用戶體驗(yàn)更好。
　　 （4）研究了宏蜂窩和家庭基站混合異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)下的干擾管理算法。這部分首先詳細(xì)介紹了家庭基站混合網(wǎng)絡(luò)的不同干擾場(chǎng)景的干擾路徑和干擾模型，并給出了兩種典型的家庭基站部署模型，即Suburban部署模型和密集家庭基站Dual Stripe部署模型。基于不同干擾場(chǎng)景，提出了三個(gè)針對(duì)不同優(yōu)化方

8、向的家庭基站混合網(wǎng)絡(luò)下的干擾管理算法。第一個(gè)算法是針對(duì)家庭基站混合網(wǎng)絡(luò)的家庭基站下行功率控制算法。該算法降低了家庭基站對(duì)宏蜂窩用戶的干擾。在保證家庭基站用戶的性能損失不大的前提下，提高了宏蜂窩邊緣用戶的性能。第二個(gè)算法是針對(duì)家庭基站混合網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合動(dòng)態(tài)資源分配算法。該算法的特點(diǎn)在于通過(guò)宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)和家庭基站之間的聯(lián)合動(dòng)態(tài)頻率劃分，能夠聯(lián)合考慮兩層網(wǎng)絡(luò)（宏蜂窩網(wǎng)絡(luò)和家庭基站網(wǎng)絡(luò)）的吞吐量，使整體性能得到優(yōu)化。第三個(gè)算法是針對(duì)密集家庭基站場(chǎng)景下

9、的干擾協(xié)調(diào)頻率復(fù)用算法。該算法基于干擾圖原理建模，分集中式干擾協(xié)調(diào)和分布式頻率復(fù)用兩個(gè)子算法。該算法能夠同時(shí)提高家庭基站平均吞吐量以及邊緣用戶的吞吐量。
　　 （5）研究和分析3G/B3G移動(dòng)通信系統(tǒng)鄰頻共存系統(tǒng)間干擾。研究以2500-2690MHz這一國(guó)內(nèi)未分配的3G擴(kuò)展頻段為主要對(duì)象，給出了三套不同移動(dòng)通信系統(tǒng)間的共存干擾分析過(guò)程和結(jié)果。這三個(gè)場(chǎng)景分別是WiMAX和WCDMA系統(tǒng)間共存干擾分析、LTE和WCDMA系統(tǒng)間共存干