基于LTE-A系统下行调度算法的研究

论文摘要

LTE-A是LTE的进一步演进,其对小区平均吞吐量和小区边缘用户的数据速率提出了更高的要求。中继节点（RN, Relay node）作为一种低功率、低成本的网络节点被引入到LTE-A系统中,旨在为小区提供更高的系统容量、更大的网络覆盖和更低的网络建设成本。RN的引入增加了小区中的节点数,从而使得无线资源调度成为新的研究课题。论文首先介绍了LTE-A系统及其引入的关键技术,并简单阐述了无线系统中的资源调度及几种常用的分组调度算法。接着针对LTE-A下行OFDMA系统的技术特点,对传输方案、物理资源结构进行了概述,并从理论角度对OFDMA系统中资源调度模型以及最优化算法、次优算法和基于时分复用调度准则的资源调度算法进行了分析研究。论文分析了LTE-A系统中的relay技术及其对系统资源调度的影响。引入relay技术后的资源调度实际上包括路由选择和资源调度两个问题,在此基础上对基于relay技术的OFDMA系统无线资源调度技术进行了初步研究,分析了几种已知路由选择条件下的资源调度算法,并通过仿真对其性能进行比较。联合的路由选择和资源调度能利用多用户分集增益,因此具有更好的性能。论文在分析自适应联合路由选择和资源调度的基础上,加入用户的QoS和队列因素,提出了改进的基站集中控制最优化策略,并将传统的Hungarian算法应用到资源分配过程中,使用一种次优化的低复杂度迭代算法来实现资源调度。论文在此基础上进一步考虑了基站和中继节点的分布控制,提出了改进的分布式联合路由选择和资源调度策略。最后,通过系统级仿真对这几种资源调度算法的性能进行分析比较,证明了本文提出的算法在吞吐量、公平性以及保证用户QoS方面都具有更好的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 LTE-A 系统概述
• 1.2.1 LTE-A 标准化进展
• 1.2.2 LTE-A 系统的演进目标
• 1.2.3 LTE-A 系统的性能指标
• 1.2.4 LTE-A 系统的关键技术
• 1.3 无线系统中的资源调度
• 1.3.1 概述
• 1.3.2 经典的分组调度算法
• 1.4 本文主要研究内容和各章节安排
• 第二章 LTE-A 下行OFDMA 系统及资源调度技术的研究
• 2.1 LTE-A 系统下行基本传输技术
• 2.1.1 OFDM 技术与多址技术的结合
• 2.1.2 LTE-A 系统下行多址接入方案
• 2.1.3 LTE-A 时隙结构和系统无线资源描述
• 2.2 基于OFDMA 技术的无线资源调度
• 2.2.1 系统资源调度的模型
• 2.2.2 资源调度的算法
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于relay 技术的下行OFDMA 系统资源调度
• 3.1 LTE-A 系统中的relay 技术
• 3.1.1 relay 的基本原理
• 3.1.2 LTE-A 系统中Relay 的定义
• 3.2 引入relay 技术对无线资源调度的影响
• 3.3 基于relay 技术的OFDMA 系统无线资源调度的初步研究
• 3.3.1 OFDMA 中继系统模型
• 3.3.2 OFDMA 中继网络的无线资源调度算法
• 3.3.3 仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于relay 技术的LTE-A 系统下行资源调度
• 4.1 自适应的联合路由选择和资源调度
• 4.2 改进的基站集中联合路由选择和资源调度算法
• 4.2.1 系统模型
• 4.2.2 无线资源调度的最优化问题
• 4.2.3 次优化低复杂度的迭代算法
• 4.3 改进的分布式联合路由选择和资源调度算法
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统级仿真及算法性能分析
• 5.1 基于relay 技术的系统级仿真平台
• 5.1.1 网络拓扑结构
• 5.1.2 用户的移动模型
• 5.1.3 传播模型
• 5.1.4 链路级映射
• 5.2 系统级仿真方案
• 5.2.1 系统级仿真流程
• 5.2.2 系统仿真参数
• 5.3 调度算法的评价标准
• 5.4 调度算法仿真及性能分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究生期间发表论文