论文摘要
无线通信技术极大的方便了人们的生活,满足了人们随时随地的个人通信的要求。近年来,无线通信技术有了迅猛的发展。人们提出了很多新的技术和算法来解决有限的无线资源,和日益增长的数据传输量的矛盾。随着第四代无线通信技术的发展成熟和各种新业务,新需求的爆炸式增长,3GPP组织提出了长期演进(Long Term Eviotion,LTE),来适应无线通信技术的发展。在LTE系统中,采用了正交频分复用,多天线技术,自动重传请求,小区间干扰消除,无线资源调度等技术,解决了以前无线通信系统中一直存在的频谱利用率低,网络健壮性差等问题,但另一方面,也对无线资源管理技术提出了新的挑战和更高的要求。为了满足4G无线通信系统的要求,3GPP组织织在LTE系统的基础上,引入了若干新特性,例如载波聚合、协同多点传输、中继等。本论文重点研究了LTE-A系统中基于载波聚合和协同多点传输等新特性的下行功率分配及上行功率控制问题。涉及的内容包括,载波聚合、协同多点传输环境下小区间干扰消除,及各子载波的功率分配算法;凸优化理论在LTE-A载波聚合环境中功率控制算法的应用;基于凸优化理论的载波聚合环境下上行功率控制,以及在各载波总功率超出UE最大反射功率时的功率回退问题。本文以LTE-A系统的主要特性为研究背景,研究了在新特性加入后的功率分配及控制的问题,得到了若干具有重要意义的成果,对LTE-A系统的标准化工作,及技术发展研究有一定的理论参考价值及实际应用意义。本文的主要成果如下:1)基于LTE-A载波聚合及协同多点传输特性,本文考虑了一个结合正交频分多点传输,自适应调制编码,自适应重传请求,并提出了基于载波聚合环境的协作多点传输功率分配算法,研究了在下行链路上聚合多个载波的时候,如何分配协作集中各eNB的发射功率以提高系统吞吐量的技术。经过理论分析及基于matlab的仿真验证,本算法相对于以前文献中提出的功率分配方案可以提高系统吞吐量。2)基于载波聚合特性,开发了结合正交频分多点传输,自适应调制编码,自适应重传请求,基于信道质量调度的系统级LTE-A系统模型,研究了其中的上行功率控制原理,信令流程等,提出了基于载波聚合特性的上行功率控制算法,本算法首先引入了凸优化理论的概念,并且分析了基于凸优化理论的K-T条件。随后,建立了载波聚合特性下系统吞吐量的数学模型,并且论证了凸优化理论及K-T条件可以应用于这个模型,通过最优化控制每个载波的发射功率,使系统吞吐量达到最大。通过理论分析及仿真验证,本算法相对于其他两种算法有明显的性能提高。3)针对载波聚合环境下所有载波的总功率超出UE最大发射功率的情况,研究了功率回退的算法。在详细阐述凸优化理论的基础上,提出了基于载波聚合特性的上行功率回退算法。本算法首先基于LTE-A系统对功率回退问题进行了建模,论证了这个问题实际上是一个log-convex问题,从而可以求得其全局最优解。随后,通过拉格朗日对偶公式,对原问题进行了变换以进行推导。理论结果和仿真试验表明,本算法可以使系统吞吐在总功率受限的情况下尽量减少损失。
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