3G_LTE上行无线资源管理关键技术的研究.pdf

3GLTE上行无线资源管理关键技术的研究 摘 要 移动通信的高速发展，以及移动网络和互联网的加速融合，使得 移动网络宽带化的需求日益迫切。在这种需求的驱动下，第三代合作 伙伴计划 (3rdGenerationPartnershipProject3GPP)在第三代移动 通信(3`0Generation,3G)的基础上，提出了其长期演进系统(Long TermEvolution,LTE)，以提供更高的带宽、更低的时延，以及更好 的服务质量 (QualityofServiceQoS)保障。 3GLTE最重要的改进在于采用全新空中接口技术，其中单载波 频分多址 (SingleCarrier-FrequencyDivistionMultipleAccess, SC-FDMA)和虚拟多入多出(VirtualMultipleInputMultipleOutput, VirtualMIMO)是LTE上行链路中最重要的两种新型技术。SC-FDMA 技术不仅实现简单，而且能够有效克服无线通信信道的多径效应引起 的符号间干扰。相比正交频分多址 (OrthogonalFrequencyDivision MultipleAccess,OFDMA)技术，采用SC-FDMA技术的终端具有较 低的发射峰均功率比(Peak-to-AveragePowerRatio,PAPR)。同时， 虚拟MIMO技术则可以在充分利用现有频谱资源基础上，大大增加 系统信道容量。 当采用这两种技术时，系统具有空、时、频三维可用资源，所以 可以更充分地利用无线信道的时变衰落特性和多用户分集增益，通过 先进的无线资源管理技术，提高系统容量，满足各个用户的QoS需 求。因此，本文把针对这两种技术的无线资源管理作为研究的重点， 在如下四个方向提出了相应的技术方案: 方向1:对于SC-FDMA系统，邻小区共道干扰是限制其性能的 瓶颈之一，本文提出了一种抑制邻小区干扰的分布式功控调度算法. 各小区基站独立地进行用户调度和功控，从而避免了多小区联合调度 带来的高复杂度。仿真结果表明该算法可以降低小区间干扰，提高系 统吞吐量，并且可以提供一定的公平性保障。 方向2.3:当采用虚拟MIMO时，如何利用用户配对所得虚拟 MIuO信道矩阵特性，增大系统吞吐量，是提升系统性能的关键。在 虚拟MIMO无线资源管理中，用户配对调度有2种方式: 1)根据与虚拟MIMO信道无关的某种调度算法先调度一个用户， 然后选择与该用户配对信道容量最大的用户形成虚拟MIMO，这种方 案较为简便，但不便于提供QOS保障。对此，本文提出的算法将待 配对用户按照信噪比(SignalToNoiseRatioSNR)高低分为两组， 各组有自己相应的配对准则，用户配对优先在SNR相近的用户组内 进行，同时，提供跨组配对边际效用函数，以便最大化利用多用户分 集。仿真结果表明，该算法在提供较高系统吞吐量的同时，为低SNR 用户提供了一定的公平性保障。 2)调度算法与虚拟MIMO配对结合，在所有可能的用户配对方 案中，寻找配对后效用函数最大的用户组合进行调度，这种方案便于 和QoS保障机制结合，但是实现相对复杂。对此，本文结合3GLTE 中实时业务QoS时延需求，提出了一种将用户无线链路控制 (Radio LinkControlRLC)层待传队列时延和物理层SC-FDMA、虚拟MIMO 信道衰落特性联合考虑的跨层调度算法。仿真结果表明，该算法既能 保障用户QOS时延需求，又能提供一定的公平性。 方向4:当采用方向3类型的虚拟MIMO调度时，遍历查找最优 用户配对组合计算复杂度非常高。本文提出了一种降低调度复杂度的 改进方案。首先求解各用户在单输入多输出方式下的调度因子，并将 调度因子较大的用户组成一个群体。然后以此群体作为优选初始群 体，利用遗传算法寻找最佳配对组合:或者直接在此群体内遍历有哪些信誉好的足球投注网站 最优用户配对组合。仿真结果表明，利用遗传算法方案，可以取得逼 近全局遍历有哪些信誉好的足球投注网站的调度效果;而局部群体遍历有哪些信誉好的足球投注网站算法虽然调度精度 低于遗传算法，却可以进一步降低计算复杂度。实际系统中可以根据 精度和计算复杂度需求，选择相应的方案。 关键词 第三代移动通信长期演进计划、单载波频分多址、虚拟多入多出、多用户分集、 调度、无线资源管理 RESEARCHONKEYRADIORESOURCEMANAGEMENT TEC