寬帶移動通信系統資源調度和干擾管理的研究.pdf

1、未來的寬帶移動通信系統將是由不同的接入制式、多樣的網絡部署方法以及混合異構網絡的形式共同組成的，它能夠為用戶提供更高速便捷的服務。相對于現在的移動通信標準，它將是寬帶無線接入技術和寬帶移動通信技術的融合。對于這樣復雜的通信系統和網絡場景，傳統移動通信系統的設計方法和管理手段可能不再適用。更為高效的無線資源管理機制引起了更多學者和工業(yè)界的關注。其中對于多種系統混合異構網絡中的資源分配以及蜂窩系統內部和系統之間的干擾抑制和干擾管理是大家關注

2、的焦點之一。
　　 本論文以圍繞傳統無線資源管理方法中的資源調度機制和干擾管理兩個方向為主線，展開研究進行論述。文章結合不同的多址接入方法、網絡載波部署手段、混合異構網絡以及不同制式系統間等多種場景，對資源調度和干擾管理進行算法研究、理論分析和系統級仿真。從單一制式系統下的小區(qū)內資源分配（針對CDMA系統，對調度算法、功率控制算法和干擾刪除技術的研究），到小區(qū)間的干擾管理和資源調度（針對OFDMA系統，對下行頻率復用、上行功率控

3、制和資源調度設計的研究）；接著考慮多載波聚合系統的調度算法（對聯合多載波系統下調度算法的研究）；然后再從單一系統升級到考慮有家庭基站情況下的混合異構網絡的干擾管理算法（對功率控制算法、干擾協調算法和動態(tài)頻率復用的研究）；最后對不同制式的移動通信系統間的干擾進行了分析。本論文的主要內容、結論和貢獻如下：
　　 （1）針對無線通信系統蜂窩網絡中CDMA系統小區(qū)內的無線資源調度機制和干擾管理手段進行研究和分析。提出了一種在CDMA系統

4、前向鏈路基于時延敏感業(yè)務的新型調度算法，該算法無論在系統丟幀率、控制業(yè)務隊列時延或扇區(qū)吞吐量、公平性方面，都有很好的性能表現；針對CDMA系統反向鏈路對集中式調度和分布式速率控制進行了比較和研究，重點研究了一種分布式速率控制算法，并從系統穩(wěn)定性、扇區(qū)吞吐量、公平性和時延方面進行了分析，并與集中式調度進行對比；提出了一種在CDMA系統級中反向鏈路應用干擾刪除技術的方案，重點研究了基于RoT和Load不同控制方法下采用干擾刪除技術后的系統性

5、能。推導出了應用完全/不完全干擾刪除技術在CDMA系統級的理論容量。
　　 （2）針對無線通信系統蜂窩網絡中，OFDMA系統小區(qū)間的干擾管理機制進行研究和分析，包括下行頻率復用技術和上行功率控制算法。對于下行頻率復用，介紹了軟頻率復用和部分頻率復用方案及兩種方案的特點。對于上行功率控制技術，介紹了LTE系統中已經采用的上行功率控制算法。以一個普通的OFDMA系統為例，從上行基本開環(huán)功率控制技術到基于部分路損補償和路損差補償等技術

6、進行研究。接著給出了基于小區(qū)間干擾指示（IoT）的功率控制方案。通過系統級仿真，比較了這幾種算法的性能并進行分析。此外對OFDMA系統上行開環(huán)功率控制的收斂條件進行了理論分析和討論。這部分還對OFDMA系統下如何聯合系統調度策略和小區(qū)間干擾管理進行系統設計給出自己的觀點。在OFDMA系統中需要考慮對快速調度和慢速上行功率控制聯合設計的思路。
　　 （3）研究了在多載波聚合系統下的兩種調度算法，對兩種調度算法在動態(tài)業(yè)務模型下進行了

7、性能分析和評估。研究結果顯示聯合多載波調度算法相對于獨立載波調度算法在支持部分負載（Partial Load）情況下隊列時延更小，用戶體驗更好。
　　 （4）研究了宏蜂窩和家庭基站混合異構網絡下的干擾管理算法。這部分首先詳細介紹了家庭基站混合網絡的不同干擾場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?；诓煌蓴_場景，提出了三個針對不同優(yōu)化方

8、向的家庭基站混合網絡下的干擾管理算法。第一個算法是針對家庭基站混合網絡的家庭基站下行功率控制算法。該算法降低了家庭基站對宏蜂窩用戶的干擾。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。第二個算法是針對家庭基站混合網絡的聯合動態(tài)資源分配算法。該算法的特點在于通過宏蜂窩網絡和家庭基站之間的聯合動態(tài)頻率劃分，能夠聯合考慮兩層網絡（宏蜂窩網絡和家庭基站網絡）的吞吐量，使整體性能得到優(yōu)化。第三個算法是針對密集家庭基站場景下

9、的干擾協調頻率復用算法。該算法基于干擾圖原理建模，分集中式干擾協調和分布式頻率復用兩個子算法。該算法能夠同時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移動通信系統鄰頻共存系統間干擾。研究以2500-2690MHz這一國內未分配的3G擴展頻段為主要對象，給出了三套不同移動通信系統間的共存干擾分析過程和結果。這三個場景分別是WiMAX和WCDMA系統間共存干擾分析、LTE和WCDMA系統間共存干