基于OFDMA的家庭基站下行资源分配算法的研究

摘要

随着科技手段的进步和通信方式的变化，多媒体等高速数据业务已成为我们日常生活中不可或缺的一部分，智能终端数量也正以几何级数的形式增加，这导致业务量呈指数型增长。据预测，未来室内业务将占总业务量的90％左右。而传统的蜂窝网络模式已经很难满足日益增长的数据业务以及室内覆盖的需求。 家庭基站技术的提出为解决室内覆盖问题提供了新的方案。家庭基站一般部署在室内，可以为用户提供良好的室内覆盖和业务服务。然而，家庭基站的密集部署在带来网络性能提升的同时，也带来了严重的干扰问题。 在家庭基站和宏基站构成的两层异构网络中，合理地给宏用户和家庭基站用户分配频带和功率等资源可以有效地解决干扰问题，提升系统性能。本文针对不同的干扰情形，在OFDMA系统下，对家庭基站的资源分配算法进行了研究，具体如下: (1)家庭基站和宏基站构成的两层异构网络下，只考虑家庭基站之间的干扰，以最大化家庭基站的系统容量为目标，提出了一种基于分簇的子信道分配方案。首先，用权重值来描述家庭基站之间干扰的大小，建立干扰图;再采用次优化的启发式算法对家庭基站进行初次分簇以确保每一个家庭基站都被分入簇内，进而利用权值阈值对家庭基站完成二次分簇，使某些干扰小的基站能够同时被分人多个不同的簇中，以提升家庭基站频谱利用率;最后基于最大SINR准则，为每个簇分配子信道。仿真结果表明，该算法能够有效提升家庭基站的频谱效率。 (2)同时考虑家庭基站和宏基站之间的跨层干扰以及家庭基站之间的同层干扰，假定宏用户已分配好子信道和功率，提出了一种基于分簇的子信道和功率联合分配方案。首先，采用图论的染色算法对家庭基站进行分簇以降低家庭基站间的同层干扰;然后，在满足对宏用户初始干扰限制条件下，采用基于最大SINR准则的方法为家庭基站簇分配合适的子信道;最后，在对宏用户干扰阈值约束下，利用拉格朗日乘子法完成对家庭基站的功率分配。仿真结果表明，该算法能在几乎不影响宏用户SINR性能的前提下，明显提升家庭基站用户的SINR性能。

目录

摘要

英文缩略语表

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究进展

1．2．1家庭基站的频率和功率分配算法

1．2．2家庭基站关于其它资源的分配算法

1．3文章结构安排

第2章家庭基站资源分配关键技术

2．1家庭基站技术

2．1．1家庭基站的概念及特点

2．1．2网络架构

2．1．3接入控制

2．1．4组网方式

2．2家庭基站下行资源分配技术

2．2．1基于频带的资源分配算法

2．2．2基于功率约束的资源分配算法

2．2．3基于频带和功率的联合资源分配算法

2．2．4现有算法的问题及改进

2．3本章小结

第3章基于分簇的家庭基站子信道分配方案

3．1研究背景

3．2系统模型与问题描述

3．3基于分簇的家庭基站子信道分配方案

3．3．1家庭基站分簇

3．3．2家庭基站子信道分配

3．4仿真分析

3．4．1仿真场景

3．4．2结果分析

3．5本章小结

4章基于分簇的家庭基站子信道和功率联合分配方案

4．1研究背景

4．2系统模型与问题描述

4．3基于分簇的家庭基站子信道和功率联合分配方案

4．3．1家庭基站分簇

4．3．2家庭基站子信道分配

4．3．3家庭基站功率分配

4．4仿真分析

4．4．1仿真场景

4．4．2结果分析

4．5本章小结

5．1总结

5．2展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

声明