3G LTE上行無線資源管理關鍵技術的研究.pdf

1、移動通信的高速發(fā)展，以及移動網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)的加速融合，使得移動網(wǎng)絡寬帶化的需求日益迫切。在這種需求的驅動下，第三代合作伙伴計劃(3rd Generation Partnership Project，3GPP)在第三代移動通信(3<'rd> Generation，3G)的基礎上，提出了其長期演進系統(tǒng)(Long Term Evolution，LTE)，以提供更高的帶寬、更低的時延，以及更好的服務質量(Quality of Service，Qo

2、S)保障。 3G LTE最重要的改進在于采用全新空中接口技術，其中單載波頻分多址(Single Carder-Frequency Divistion Multiple Access，SC-FDMA)和虛擬多入多出(Virtual Multipie Input Multiple Output，Virtual MIMO)是LTE上行鏈路中最重要的兩種新型技術。SC-FDMA技術不僅實現(xiàn)簡單，而且能夠有效克服無線通信信道的多徑效應引起

3、的符號間干擾。相比正交頻分多址(Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access，OFDMA)技術，采用SC-FDMA技術的終端具有較低的發(fā)射峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)。同時，虛擬MIMO技術則可以在充分利用現(xiàn)有頻譜資源基礎上，大大增加系統(tǒng)信道容量。 當采用這兩種技術時，系統(tǒng)具有空、時、頻三維可用資源，所以可以更充分地利用無線信道的時變衰

4、落特性和多用戶分集增益，通過先進的無線資源管理技術，提高系統(tǒng)容量，滿足各個用戶的QoS需求。因此，本文把針對這兩種技術的無線資源管理作為研究的重點，在如下四個方向提出了相應的技術方案： 方向1：對于SC-FDMA系統(tǒng)，鄰小區(qū)共道干擾是限制其性能的瓶頸之一，本文提出了一種抑制鄰小區(qū)干擾的分布式功控調度算法。各小區(qū)基站獨立地進行用戶調度和功控，從而避免了多小區(qū)聯(lián)合調度帶來的高復雜度。仿真結果表明該算法可以降低小區(qū)間干擾，提高系統(tǒng)吞吐

5、量，并且可以提供一定的公平性保障。 方向2、3：當采用虛擬MIMO時，如何利用用戶配對所得虛擬MIMO信道矩陣特性，增大系統(tǒng)吞吐量，是提升系統(tǒng)性能的關鍵。在虛擬MIMO無線資源管理中，用戶配對調度有2種方式： 1)根據(jù)與虛擬MIMO信道無關的某種調度算法先調度一個用戶，然后選擇與該用戶配對信道容量最大的用戶形成虛擬MIMO，這種方案較為簡便，但不便于提供QoS保障。對此，本文提出的算法將待配對用戶按照信噪比(Signal

6、 To Noise Ratio，SNR)高低分為兩組，各組有自己相應的配對準則，用戶配對優(yōu)先在SNR相近的用戶組內進行，同時，提供跨組配對邊際效用函數(shù)，以便最大化利用多用戶分集。仿真結果表明，該算法在提供較高系統(tǒng)吞吐量的同時，為低SNR用戶提供了一定的公平性保障。 2) 調度算法與虛擬MIMO配對結合，在所有可能的用戶配對方案中，尋找配對后效用函數(shù)最大的用戶組合進行調度，這種方案便于和QoS保障機制結合，但是實現(xiàn)相對復雜。對此，

7、本文結合3G LTE中實時業(yè)務QoS時延需求，提出了一種將用戶無線鏈路控制(RadioLink Control，RLC)層待傳隊列時延和物理層SC-FDMA、虛擬MIMO信道衰落特性聯(lián)合考慮的跨層調度算法。仿真結果表明，該算法既能保障用戶QoS時延需求，又能提供一定的公平性。 方向4：當采用方向3類型的虛擬MIMO調度時，遍歷查找最優(yōu)用戶配對組合計算復雜度非常高。本文提出了一種降低調度復雜度的改進方案。首先求解各用戶在單輸入多輸