无线网络中多用户调度技术研究

摘要

无线通信技术已经进入高速数据时代,用户对各种高速移动数据应用业务的需求在日渐增多,这些发展对于有限的频谱资源来说,需要对其进行更加有效的、合理的利用,多用户调度技术正是为解决频谱资源如何合理分配而提出的。传统的多用户调度技术是在单小区蜂窝系统中进行研究的,不用考虑小区间干扰对系统频谱资源的有效利用所造成的影响,而在 LTE-A系统中,一个蜂窝小区中的用户会受到多个来自非本小区的基站和用户的干扰,造成小区间干扰问题,使得小区边缘用户的频谱利用率降低,严重影响着整体系统性能。在多小区系统中,小区间协作分簇和多用户调度技术相结合,能够提高小区边缘用户平均吞吐量和系统平均吞吐量,因此多小区系统中被广泛使用。本文在认真研究了单小区蜂窝系统中的多用户调度技术的基础上,对多小区蜂窝系统中的多用户调度技术进行研究,重点研究了即能够提高系统平均吞吐量又能够提高用户公平性的多小区多用户调度算法。主要研究内容如下:
　　(1)对无线信道的数学模型进行研究,分析了信道的衰落特性,结合衰落特性介绍了单用户MIMO、多用户MIMO及多小区MIMO系统的信道建模的基础理论知识;同时研究了MIMO系统以及它的几种特殊形式的信道容量,并进行仿真分析。
　　(2)对单小区蜂窝系统中的多用户调度算法进行研究,分别介绍了Round Robin调度算法、Max C/I调度算法和Proportional Fairness调度算法,根据调度算法中系统吞吐量与用户公平性矛盾的特点,对三种算法的两个性能指标进行分析对比并仿真论证。同时介绍了一种能够保证用户对各种业务类型的QoS要求的改进的PF调度算法,并与PF调度算法进行仿真分析对比。
　　(3)对多小区蜂窝系统中的多用户调度算法进行研究,针对多小区蜂窝系统中的小区间干扰对频谱利用率的影响以及考虑到多小区系统下的多用户调度算法的计算复杂度较高等因素,提出一种既能保证用户公平性又能提高系统平均吞吐量的多小区多用户调度算法,同时介绍了一种基于公平性的多小区多用户联合调度算法。并进行仿真对比,仿真实验表明,多小区多用户调度算法比基于公平性的多小区多用户联合调度算法在用户公平性、系统平均吞吐量方面都有明显的改善。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 LTE-A系统的关键技术

1.3 多用户调度技术的发展现状

1.4 论文的结构安排

2 MIMO信道模型

2.1 无线信道传输特性

2.2 MIMO系统结构

2.3 MIMO信道容量

2.4 本章小结

3 多用户调度技术研究

3.1 调度概述

3.2 多用户调度算法衡量标准

3.3 单小区调度算法研究与分析

3.4 三种多用户调度算法的仿真对比分析

3.5 改进的PF调度算法

3.6 本章小结

4 多小区多用户调度算法研究

4.1 基于多小区蜂窝系统的簇的划分

4.2 多小区多用户调度算法

4.3 基于公平性的多小区联合调度算法

4.4 仿真结果与分析

4.5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果