LTE统中资源分配算法的研究-计算机技术专业毕业论文.docx

LTE系统中资源分配算法的研究摘 LTE系统中资源分配算法的研究 摘 要 随着移动通信网络的飞速发展，信息化需求的不断增加，3G网络难以满足业 务的发展与市场的需求，LTE网络将逐渐成为移动通信网络的主角。目前，LTE 网络的建设正在如火如荼地进行着，预计全球LTE商用网络数量在2015年底将 超过450个，全球LTE用户将达到10亿。然而与移动通信密不可分的无线电资 源极度有限，移动通信可用的频谱资源在不断减少，如何合理地利用有限的无线 电频谱资源，为日益增长的用户群提供高质量的服务是一个非常重要的问题。因 此，本文针对目前主流的移动通信网络环境，以提高无线电频谱资源利用率和有 效分配为目标，提出并研究了LTE系统中的资源分配算法，并进行了系统仿真与 算法分析。主要研究内容包含以下几个方面： (1)研究了LTE系统中资源分配的原理和特点，详细分析了正交频分复用、 多输入多输出、混合自动重传请求、自适应调制编码、小区间干扰抑制等关键技 术，探讨了在LTE系统单小区环境下的资源分配模式，分析研究了资源分配的基 本原理及影响因素，并在此基础上重点研究了轮询分配算法(Round Robin，RR)、 最大载干比分配算法(Max C／I)和比例公平分配算法(Proportional Fair，PF)三 种分组分配算法的原理以及算法性能评价标准。PF分配算法虽然能在吞吐量和公 平性中取得折衷效果，但是仍然存在着不足，没有考虑业务服务质量(Quality of Service，QoS)的需求，因此本文在传统PF分配算法的基础上进行了改进，提出 了基于QoS的比例公平分配算法，增加了优先级修改的环节，通过对比当前业务 速率与保证比特速率(Guaranteed Bit Rate，GBR)之间的差距，在保证复杂度的 前提下考虑QoS，使系统性能得到增强，给了更多用户的资源分配机会，提高了 频谱利用率。 (2)对LTE系统进行建模与仿真实验，采用基于Matlab的LTE系统级开源 仿真平台，设定好空间各种参数后，对LTE系统中的资源分配算法进行了仿真， 相同参数设置的情况下，详细分析对比了轮询分配算法、最大载干比分配算法和 比例公平分配算法三种算法的吞吐量、公平性和频谱效率。在分析系统性能时， 考虑到在实际情况下，由于无线媒介所在区域的不同以及各种系统间的相互干扰， 系统的各种性能都会随着时间的变化而不断改变，并且会因为用户的分布位置不 同而得到不同的数据，因此采用了取平均值的方法，对系统进行多次仿真实验， 并对多次仿真后的数据取平均值，得到用户平均吞吐量、公平性、频谱效率以及 信道带宽等方面的实验结果。 II 万方数据 工程硕士学位论文(3)分析研究了通过系统仿真得到的实验结果，吞吐量最大是的MAX 工程硕士学位论文 (3)分析研究了通过系统仿真得到的实验结果，吞吐量最大是的MAX C／1 分配算法，其次是PF分配算法，最小的是RR分配算法；从公平性的角度来看， MAX C／1分配算法的公平性最差，PF分配算法的用户接入公平性最好，RR分配 算法的公平性界于MAX C／1分配算法和RR分配算法之间；在用户平均频谱效率 方面，RR分配算法的效率最低，MAX C／1分配算法的效率最高，PF分配算法的 效率界于MAX C／1分配算法和RR分配算法之间。另外，根据仿真实验结果，系 统吞吐量会随着信道带宽的增大而增大，而信道带宽的变化对频谱效率值得变化 影响不大，改进后的基于QoS的比例公平分配算法给了更多用户设备(User Equipment，UE)资源分配的机会，提高了频谱利用率。在实际应用中，可以根 据不同的要求来选择不同的资源分配算法。 关键词：移动通信；LTE；无线资源；分配算法 III 万方数据 AbstractWith Abstract With the rapid developing of mobile Intemet and the increasing demand for information technology，3 G network can not meet the needs of business and market development．LTE networks will gradually become the protagonist of the mobile Internet．which construction will be more than 450 expected in the number of global LTE commercial networks by the end of 20 1 5，and the total global LTE subscribers will re