采用自适应天线阵列宽带无线接入系统的下行分组调度技术

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:vince_yang_666666
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以DS-CDMA(Direct Sequence-Code Division Multiple Access)为基础的3G(3rd Generation)通信将不能满足用户数和用户业务增长的要求,因此研发具有更大容量和更高比特传输速率的下一代宽带移动通信是必然的发展。为了在无线网络中真正实现各种用户对QoS(Quality of Service)的需求,全球范围都在进行基于OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技术的后3G技术研发,以期在更高的载频上,实现比3G快几十甚至几百倍的吞吐率,kbps的语音业务到采用自适应天线阵列。本文将针对10Mbps的实时视频业务OFDM或者OFDMA(Orthogonal Frequency Division Mulitple Access)技术的下一代宽带无线通信系统中的下行分组调度技术展开研究。对于采用自适应天线阵列的OFDM系统,分组调度技术最主要的目的是利用系统的时间分集增益和频率分集增益,并且将天线分集增益与这两种增益很好的结合,使得这些增益能够最终转化成系统各种性能指标的提高。当前对分组调度技术的研究多是针对某些具体算法,或者是某些算法的改进上,而没有综合从根本的原因上进行分析。设计分组调度算法时需要考虑的因素很多,但是决定性因素只有三个:第一个是业务的变化;第二个是信道的变化;第三个为公平性。本文将基于这三个根本的原因对分组调度技术展开研究,通过数学模型,仿真验证得到改进的分组调度算法。本论文的主要工作和贡献如下:■对无线通信系统的仿真进行全面阐述,给出了无限大场景,移动性,物理层和业务等各种数学模型和仿真结果。一方面验证了仿真平台的准确性,另一方面对于全面了解无线通信系统的仿真具有一定意义。■对基于时隙的分组调度算法进行分析和比较,并且阐述了采用分组调度算法的多用户分集系统的三个效应:用户数效应,分组调度增益效应和分组调度公平性效应。对于更加深入的理解分组调度技术对系统性能影响具有重要意义。■将基于时隙的分组调度算法应用到OFDM系统中,提出一种OPF(OFDM Proportional Fair)调度算法。OPF可以有效的改善系统吞吐率和业务分组时延。■基于已有的算法,将各种算法进行总结,阐述了时间公平性和效用公平性的概念,并且提出一种在时域和频域进行二维调度的IOPF(Improved OFDM Propotional Fair)调度算法,IOPF调度算法是一种综合考虑用户时延要求和用户速率要求,利用OFDM时域和频域信道变化特性的调度算法。IOPF在吞吐率和时延方面的指标优于已有算法,并且适用于各种业务。■比较了三种自适应天线阵列下行波束赋型技术,并且在不同的角度扩展中进行验证,从而得到各种波束赋型技术的性能指标,以及其在系统中应用的相关性能。■提出了自适应天线和分组调度算法结合的必要性,以及三种结合方法:(1)分组调度选择用户,自适应天线服务用户;(2)自适应天线参与选择用户,并且自适应天线服务用户,使用分组调度算法来维持用户间的公平性;(3)采用空分的方式来选择用户,并且采用自适应天线服务用户。针对每种结合方法,进行深入分析,得到各种结合方法的性能结果。自适应天线阵列和分组调度算法的结合提高了系统的吞吐率,改善了业务性能,其中结合方法(2)和(3)性能较优。
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