OFDMA中继小区网络中资源分配与频率复用的研究

论文摘要

为了满足人们日益高涨的通信需求,下一代移动通信网络需要实现无处不在的高传输速率覆盖。为了实现这个目标必须要高效的利用有限的频谱资源,因此正交频分多址(OFDMA)技术与中继技术的结合应运而生。OFDMA空中接口技术以其特有的抗频率选择性衰落能力而被下一代移动通信网络所采用,同时它还给系统资源分配提供了更高的灵活性,用来挖掘系统更多的潜在性能。另一方面,中继技术可以改善用户的信道条件而提高系统吞吐量,特别是对小区边缘用户。因此这两种技术的结合将形成高系统性能的移动通信网络。要提高系统的频谱利用效率,可以采用智能的资源管理方案或者频率复用技术来合理有效地利用系统资源。所以本文主要研究OFDMA中继网络中资源分配和频率复用问题。第一,我们提出了一种基于效用函数的联合子载波调度和自适应路由的无线资源分配方案。此方案综合考虑系统用户之间的公平性和实时用户的延时要求,并在效用函数中引入具体的度量因子来指导子载波的分配,最终使得系统能够在吞吐量、公平性和实时用户延时这三个系统性能要求之间达到一个高效的折中。第二,我们提出一种新的动态全频率复用方案来指导基站和中继根据系统的信道条件自适应的复用频率,从而获得更多的系统分集和复用增益。本方案允许基站在其所覆盖的区域内自适应地分配所有子载波,这样可以挖掘系统更多的多用户分集增益。另外我们引入自适应的子载波调度技术来合理地分配系统的子载波资源。对于每个子载波,系统将选择使系统性能最好的一对基站和中继链路来复用这个子载波,这样所有子载波在得到最好利用的同时系统性能也将达到最高。第三,在所提的动态全频率复用基础上我们引入了机会主义频率复用技术,这样子载波资源也可以在中继之间自适应地复用,从而更进一步地提高系统的频谱效率。在动态全频率复用的基础上,对每个子载波我们将在余下的中继中选择一个来复用这个子载波并使得复用后在考虑干扰的情况下系统性能最大。第四,在定向天线的基础上,我们提出了频率复用因子为9的两种高频谱效率的频率复用方案。为了减小小区内部因高频率复用因子带来的强干扰,我们把每个中继或基站的服务区都划分为内区和外区,并分配不同的发射功率来改善用户的信道条件从而降低系统的中断概率,另外我们还合理地分配基站和中继的发送功率来进一步地降低系统的干扰水平。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 OFDMA中继网络出现的背景
• 1.2 自适应资源分配技术研究背景
• 1.3 频率复用技术研究背景
• 1.4 本文的主要内容和结构安排
• 第二章 OFDMA中继网络中资源分配问题的研究
• 2.1 研究背景
• 2.2 系统模型和效用函数
• 2.2.1 中继小区网络
• 2.2.2 系统帧结构
• 2.2.3 效用函数
• 2.3 联合路由和调度的资源分配方案
• 2.4 仿真结果
• 第三章 新的动态全频率复用和机会主义频率复用
• 3.1 研究背景
• 3.2 系统模型
• 3.3 新的动态的全频率复用方案
• 3.4 仿真结果
• 3.5 机会主义频率复用
• 第四章 两种高频谱效率的频率复用方案
• 4.1 研究背景
• 4.2 系统模型
• 4.3 两种高频谱效率频率复用方案
• 4.3.1 两种频率复用方案
• 4.3.2 系统的干扰分析
• 4.4 仿真结果
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 研究生期间发表的论文
• 致谢