基于IEEE 802.16e系统的信道分配算法研究

摘要

随着数据业务的飞速发展，目前，像WIMAX这样的移动宽带无线接入系统正面临着巨大的通信需求量与十分有限的频谱资源之间的矛盾。如何合理地分配系统中的频率、时隙和子信道等多种无线资源来有效的利用有限的无线资源、提高系统容量和通信质量，已成为当前宽带无线通信研究领域的一个重要课题。论文进行了如下几个方面的研究：
　　 ①深入研究了IEEE802.16e协议，由于该协议只定义了空中接口规范，并没有明确规定系统该如何组网、网络资源如何分配给用户等问题，因此该文在深入研究IEEE802.16e协议的MAC层关键技术和系统网络模型的基础上，将与信道资源分配有关的数据流分类、带宽请求、带宽分配等关键技术问题作为研究重点。并以此为基础，研究出了支持该标准的系统信道分配流程图，即系统信道分配的总体流程图、信道搜索过程流程图、信道调整流程图。
　　 ②针对单小区下的OFMDA系统信道分配算法直接用于多小区存在系统载波利用率低、小区间用户同道干扰严重等局限。文章在现有OFDMA系统子载波和功率分配算法的思想基础上，结合传统蜂窝小区频率复用分割技术，提出了一种基于802.16e标准的多小区蜂窝网络部分载波抑制复用(PCRR)的动态信道分配改进算法。该算法主要完成两个部分功能：1)系统根据用户的位置、速率以及子载波在系统中的分配情况，采用抑制载波信道增益的方法来为用户分配子载波。2)在完成载波分配以后，系统根据各个用户的实际所需传输功率来调整功率，从而达到优化系统性能的目的。为了验证算法的性能，该文建立了相应的系统资源分配模型，并对系统中用户的干扰、信干比、系统吞吐量等性能进行了理论分析。
　　 ③在理论分析的基础上，对算法中系统子载波利用率、系统吞吐量以及小区中不同位置用户的平均信干比进行了数值计算分析。分析结果表明：与传统的蜂窝小区频率无复用相比，改进算法(PCRR)采用小区部分载波复用和信道增益抑制的办法对提高系统的资源利用率和系统吞吐量都有所帮助；相对于传统的蜂窝小区载波完全复用，该算对提高远离基站的用户的信干比有很大的改善。