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《北京邮电大学》 2012年
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B3G/4G系统中的无线资源分配的研究

陈力  
【摘要】:移动通信系统中无线资源的匮乏决定了资源分配在影响系统性能方面的重要性。随着近年来移动通信技术的飞速发展、各类通信系统的大规模商用,用户的业务需求日益丰富,对高速移动数据的需求不断增加,业务的类型也趋于多样化。提供高速的数据传输成为未来移动通信系统的主要目标。同时,移动通信新兴技术的引入与应用,以及移动通信系统标准的快速演进,加上移动通信网络结构的多样化,都使得资源分配的研究成为移动通信系统的核心问题之一。所以,如何有效地利用宝贵的无线资源来更好地满足用户各类数据业务的需求,是B3G/4G移动通信系统需要主要考虑的问题。 本论文对基于OFDM技术的B3G/4G移动通信系统中的资源分配方案进行了研究。通过对混合业务模型的分析,研究出了统一的效用函数。然后基于此统一的效用函数建立了混合业务下的资源分配模型,通过对模型的求解来获得最优的资源分配方案,再基于提出的理论研究方案,为混合业务的资源分配设计相应的算法。基于此,可建立起混合业务下基于统一效用函数的资源分配方案的研究框架。在此基础之上,再对各类新兴移动通信技术下的资源分配方案进行了研究和相应的性能仿真。最后提出了统一的系统级仿真方法论和仿真框架,以及通用的系统级仿真平台的设计与建立,用以评估和对比不同移动通信系统或者技术方案的性能。本论文的主要工作、结论和贡献包括: (1)针对移动通信系统中的混合业务,提出了统一的效用函数。由于考虑到基于效用函数的跨层资源分配的研究关键在于效用函数的设计,效用函数的形式直接影响资源分配方案的实现和实际性能。而且未来的移动通信网络中,混合业务具有不同的性能指标和需求,并且在不同业务之间还存在一定的优先级。本文为移动通信系统混合业务场景提出了统一的效用函数,此效用函数对于不同的业务类型具有相同的函数形式,而使用函数中不同的参数组合来区分不同的业务类型。统一的效用函数不仅能简化混合业务下资源分配方案的研究和算法设计,还能保证业务之间的优先级以及同时满足各业务的性能需求。效用函数的研究将是后续资源分配方案研究的基础。 (2)B3G/4G移动通信系统混合业务场景下,研究了基于统一效用函数的资源分配方案及相应算法。在研究了统一效用函数的基础之上,通过对跨层资源分配的分析和研究,建立起OFDM系统中基于统一效用函数的跨层资源优化的框架。首先建立了资源分配的最优化模型,为了满足各业务类型的性能需求和优先级,考虑以系统内所有用户的累积效用和最大化作为优化目标,以系统总资源限制及各业务的性能需求作为约束条件。然后通过对此模型的求解理论推导得到统一的资源分配方案,而各类业务不同的性能需求通过方案中的不同参数取值来满足。同时,这种基于统一效用函数的资源分配方案还能自动保证各业务之间的优先级。在进行最优资源分配方案的理论推导之后,为使研究的方案能够在实际系统中得以应用,本文在各业务场景下为各理论方案设计了启发式算法,并对算法的复杂度和可靠性进行了分析。最后对提出的资源分配方案及相应算法的性能进行了仿真评估。而且从仿真结果可以验证,这种基于统一效用函数的资源分配方案能在混合业务场景下,自动优先满足QoS业务的资源请求,并保证BE业务用户之间的公平性。 (3)研究了多基站协作技术下的资源分配方案。LTE-A系统采用协作多点技术后,可以协同地对多个小区联合进行资源分配,这样可以提升系统中小区边缘用户的性能。本文研究了OFDM系统中小区间协作资源分配方案。采用与前面相同的研究方法,基于效用函数建立起最优化模型,所不同的是这里的模型包括了协同的多个小区内的用户以及相应的资源。在多基站协同下的资源分配方案中,多个小区的资源联合进行分配,从而达到对小区间干扰的控制。此方案的缺点是复杂度太高,所以在论文中,对提出方案的复杂度进行分析研究,找到影响方案复杂度的因素,对资源分配方案进行简化,使之能在实际系统中得以应用。通过对性能的分析和仿真可以得到,在多基站协作技术下的资源分配方案可以有效地提升小区边缘的性能,从而获得更好的用户间公平性。同时,在多基站协作技术下,协作基站间需要通过Backhaul网络共享一些信令,包括用户的信道状态信息、调度信息等。所以,多基站协作下的资源分配方案能以一定的系统信令开销和算法复杂度的代价来换取小区边缘用户的性能,以及控制小区间干扰。 (4)研究了载波聚合技术下的子载波调度方案。当LTE-A系统采用载波聚合技术后,系统的可用频谱变成了若干个连续或者非连续的子频带,通过设计合理的资源调度方案来为用户提供服务。根据用户待传数据队列在同一时刻是否可以使用所有的子频带可以分为:联合队列调度和非联合队列调度。在联合队列调度中,每个用户数据流对所有的子频带只有一个队列,使用一个调度器将不同用户的数据流映射到各子频带上的资源块上。而在非联合队列调度中,首先按某种方案将用户数据流分配到子频带,然后再使用调度器将各队列中的数据映射到相应子频带内的资源块上。此外,为了研究载波聚合技术的性能优势,还提出独立载波调度方案作为对比。在这种方案中,每个用户只能使用一个子频带内的资源直到用户业务终止。在对不同调度器模型服务时延敏感型业务的QoS性能对比中采用了排队论相关知识来进行分析。此外,还从硬件设备、系统兼容性、数据传输速率等方面对它们进行了对比。这些调度方案各具优点和适用场景,特别是在时延敏感的业务下,联合队列调度器的性能会明显优于非联合队列。最后通过仿真对各类业务场景下的性能进行评估,可以得到载波聚合技术的优势,以及本文提出的调度器的性能比较。 (5)提出了一套统一的系统级仿真方法论和仿真流程,并建立了通用的系统级仿真平台的模型与框架。为了合理评估不同的蜂窝移动通信系统的性能,公平地对它们进行比较,本论文提出了一套统一的仿真方法论和仿真流程,以及通用系统级仿真平台的设计。它具有普适性,可以应用于各种标准制式的蜂窝移动通信系统的性能评估。首先对系统级仿真的各模块进行统一的建模,再对系统级仿真的流程及相关功能模块进行讨论,结合统一仿真参数配置的方法,即可建立起一套完整的系统级仿真方法论,它可以公平地比较各系统之间的性能。基于此统一的仿真方法论,设计和建立了通用的系统级仿真平台,使用此仿真平台可以评估各类不同蜂窝移动通信系统的整体性能,或评估本课题研究的相关技术方案。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN929.5

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 陈力;陈文文;张欣;杨大成;;无线网络中基于效用函数的资源分配方案[J];北京邮电大学学报;2010年06期
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1 秦士刚;移动通信网络基于业务效用的服务策略研究[D];西南交通大学;2012年
2 赵伟;下一代无线通信系统中节能调度算法研究[D];西南交通大学;2011年
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1 钟如鹏,万斌;3G中的QoS结构及无线资源分配策略[J];江苏通信技术;2002年06期
2 田第鸿,朱近康;WCDMA移动通信系统中的QoS与无线资源分配[J];现代电信科技;2002年01期
3 周宗仪,张楠;一种基于新一代蜂窝移动通信的无线资源分配方案[J];无线通信技术;2005年01期
4 ;信息备忘[J];上海微型计算机;1998年34期
5 李显欣;;地铁电磁环境对公用移动通信的影响[J];电信技术;2008年10期
6 王军选;;未来移动通信系统及其关键技术[J];通信技术;2009年09期
7 迟惠生;国外发展卫星辅助移动通信系统的新课题[J];通信学报;1981年04期
8 张亦明;移动通信系统的电波传播电路计算[J];天津大学学报;1984年02期
9 ;一种“野战移动通信系统”通过技术鉴定[J];军事通信技术;1986年02期
10 田翠云,汤斌;移动通信系统的场强预测模型与计算机模拟[J];电信科学;1989年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 葛思静;查光明;;移动通信工程设计的发展——兼网络优化设计的初探[A];四川省通信学会1999年学术年会论文集[C];1999年
2 孟广财;连萍;;移动通信系统中锁相环集成频率合成器的发展趋势[A];全国飞机与船舶通信导航学术研讨会论文集(下)[C];2000年
3 钟宁;李蓉萍;;城市公众移动通信干扰查找及实例[A];四川省通信学会2002年学术年会论文集[C];2002年
4 茹国宝;张永强;向倩;杨浩;;纠错编码技术在移动通信中的应用[A];武汉市首届学术年会通信学会2004年学术年会论文集[C];2004年
5 铉欣;;4G移动通信系统展望[A];2007第二届全国广播电视技术论文集2(下)[C];2007年
6 黄侃;张新超;熊文峰;;位置服务在移动通信系统中的应用[A];海南省通信学会学术年会论文集(2006)[C];2006年
7 单江勋;;3GPP移动通信系统中的定位技术[A];四川省通信学会2008年学术年会论文集[C];2008年
8 赵培;张阳;;移动通信系统中互调的产生机制与干扰排查[A];2011全国无线及移动通信学术大会论文集[C];2011年
9 孙克辉;张泰山;;第三代移动通信系统中的关键智能技术[A];2001年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2001年
10 谭剑;;关于4G系统的浅析[A];2007中国科协年会——通信与信息发展高层论坛论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 马晓芳 孙琎;中移动利用奥运契机建WiMAX网 取代3G还是补充3G?[N];第一财经日报;2007年
2 ;做文明建设的先锋[N];四川日报;2006年
3 李传涛 顾莹;3G手机牌照:放松准入势在必行?[N];通信产业报;2006年
4 黄连星;取消核准制:3G手机生产完全放开?[N];中国税务报;2007年
5 记者 肖荣华 尚明洲;二十年成就卓越[N];人民邮电;2007年
6 ;我国研究成果——汉网高速无线IP移动通信系统[N];计算机世界;2001年
7 孙玉山;新型船用移动通信系统问世[N];通信产业报;2000年
8 陕西联通 周双阳;公众移动通信系统助力高铁安全[N];通信产业报;2011年
9 ;移动通信系统及终端投资项目核准的若干规定[N];人民邮电;2005年
10 中国联通陕西省分公司 边昭梅 刘波 周双阳;高铁通信由2G向3G演进[N];通信产业报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈力;B3G/4G系统中的无线资源分配的研究[D];北京邮电大学;2012年
2 黄晓燕;中继增强蜂窝网络中无线资源分配技术的研究[D];电子科技大学;2013年
3 李一喆;异构网络智能化控制与优化的关键技术研究[D];北京邮电大学;2012年
4 郑瑞明;宽带移动通信系统资源调度和干扰管理的研究[D];北京邮电大学;2010年
5 范斌;宽带中继系统中无线资源分配技术的研究[D];北京邮电大学;2010年
6 唐伦;支持认知、协作的无线网络资源优化分配[D];重庆大学;2010年
7 朱志强;基于交叉熵的病毒式移动通信系统性能研究[D];山东科技大学;2010年
8 陈曦;自组织蜂窝通信系统若干关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2007年
9 胡亚辉;基于MIMO OFDM无线资源管理技术的研究[D];北京邮电大学;2009年
10 孙治水;B3G移动通信系统中资源分配技术研究[D];北京邮电大学;2007年
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1 熊忠元;LTE系统无线资源分配研究[D];华中科技大学;2011年
2 张弛;空地一体化网络的高能效无线资源分配策略研究[D];西安电子科技大学;2012年
3 李斌;基于VoIP业务的LTE无线资源分配算法研究[D];北京交通大学;2012年
4 张琳琳;LTE中下行无线资源分配算法研究[D];大连理工大学;2010年
5 朱旭;WiMAX系统中无线资源分配算法研究[D];北京邮电大学;2012年
6 王宗文;面向IMT-Advanced切换问题研究——边缘共享中继方案[D];北京邮电大学;2010年
7 李兴民;MIMO-OFDM系统无线资源分配策略研究[D];北京邮电大学;2011年
8 张颖莹;OFDM/OFDMA系统中保证QoS的资源分配研究[D];北京邮电大学;2008年
9 县惠媛;多用户协作通信网络中无线资源分配技术的研究[D];中南大学;2012年
10 刘强;LMDS在吉林移动通信系统中的应用设计与可行性研究[D];吉林大学;2005年
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