LTE MIMO无线通信系统中基于公平性的资源调度研究

摘要

近年来，无线通信日新月异的迅猛发展，以及移动终端数目爆发式的增长，使得用户愈发迫切需求数据的高速稳定传输。为了容纳更多的用户，提供更高质量的服务，无线通信对系统的吞吐量、用户服务质量等各方面提出了更高的要求。
　　基于上述原因，以MIMO和OFDM为关键技术的LTE技术应运而生。与此同时，也涌现出了许多针对MIMO-OFDM系统进行资源优化的算法，尤其是在提高系统吞吐量方面。然而这些算法大都将精力集中在资源的联合分配上，算法复杂度极高，且没有很好的兼顾用户间的公平性以及QoS需求，无法应用于实际系统。另外，空分多址作为提高吞吐量的一项有效手段，并没有被很好地运用到系统吞吐量优化中去。
　　因此，本文研究了MIMO-OFDM无线通信系统中的资源优化问题，并重点对用户间的公平性和系统吞吐量问题进行了深入的研究，本文在给出系统模型的同时提出了一种多用户MIMO-OFDM中基于用户公平性和QoS的吞吐量优化方法，将比例公平结合MIMO中的多用户空间多址技术，并联合用户的QoS要求，在时间、频率和空间三个维度上分配系统资源，增加了系统资源分配的灵活性，优化了系统吞吐量，并且在合理兼顾用户公平性的基础上，精细化保证了用户的速率、时延的QoS要求。为了降低资源优化分配算法的复杂度，本文通过相继对子载波和功率进行分配的两步法进行了系统吞吐量的优化。首先，选择用户优先级作为启发函数，改进了贪婪算法，并将其用于子载波分配，然后，通过线性注水算法实现了各用户子载波间的功率分配。此外，文中还对传统的公平指数衡量方式做了改进，在通信业务日渐繁杂的情况下，能够更加全面、有效地评估各种资源优化方案的公平性。仿真结果显示，本文的资源优化方案对于系统吞吐量有一定程度的提高，能够保证并有效评估系统公平性。

目录

声明

专用术语注释表

第一章 绪论

1.1无线通信发展史

1.2国内外研究现状

1.3本文研究的背景与内容

1.4论文组织结构

第二章 MIMO-OFDM系统相关理论

2.1 MIMO系统概述

2.2 OFDM系统概述

2.3 MIMO-OFDM系统概述

2.4本章小结

第三章 公平性资源分配方法

3.1公平性的概念

3.2典型公平性资源分配

3.3公平性指数修正方案

3.4本章小结

第四章 基于公平性的多用户MIMO-OFDM资源分配算法

4.1多用户MIMO-OFDM系统容量

4.2多用户MIMO-OFDM系统子载波分配

4.3多用户MIMO-OFDM系统功率分配

4.4算法仿真与性能分析

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1本文工作总结

5.2未来研究展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢