载波聚合资源分配及调度算法研究

摘要

随着业界5G技术的兴起，越来越多的公司、机构加入到5G技术的研究。5G并不是一个单一的无线接入技术，也不是几个全新的无线接入技术，而是多种新型无线接入技术和现有无线接入技术（4G后向演进技术）集成后的解决方案。其核心技术主要包括载波聚合技术、中继技术、协作多点传输技术以及增强多天线技术，其中载波聚合技术将系统的理论峰值速率提升到每秒1Gbit/s，最大带宽增加到100MHz。本文主要是对载波聚合资源分配及调度算法进行研究。
　　当前载波聚合技术的研究热点是无线资源控制（Radio Resource Control，RRC）层如何为用户分配成员载波，以及介质访问控制(Media Access Control，MAC)层无线资源的调度，本文首先对载波聚合技术及分组调度算法进行概述，然后对RRC层的成员载波分配方案和MAC的资源调度算法进行重点研究，并基于系统级仿真平台进行验证。
　　针对RRC层成员载波分配方案，本文分析了传统的基于负载均衡和基于信道质量的成员载波分配方案，并搭建系统级仿真平台，仿真验证了频带间载波聚合场景下高低频载波的信道特性，在此基础上提出了一种基于负载均衡和信道质量的动态成员载波分配方案。经仿真发现，在载波聚合场景(b)下，在部署不同类型的用户时，动态成员载波分配方案可以提升用户吞吐量的同时保证载波的负载均衡，最后总结分析了载波聚合场景(b)下动态成员载波的优点以及局限性，优化载波聚合场景。
　　针对MAC层无线资源的调度，本文首先研究频带间载波聚合场景下，传统的分组调度算法，分析其不足，经过数学推导，提出改进的比例公平(Proportional Fair, PF)调度算法，在不大量牺牲支持载波聚合的用户吞吐量的同时提升不支持载波聚合的用户的优先级，并结合动态载波分配方案，基于系统级仿真平台进行验证，仿真结果表明:改进的PF调度算法虽然较传统的PF调度算法小区吞吐量有所降低，但降低幅度较小，并且其提升了不支持载波聚合的用户的优先级并保证了用户公平性;当支持载波聚合的用户比例增大时，载波聚合技术可以明显提高小区的吞吐量。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要工作和内容安排

第2章 载波聚合技术及调度算法概述

2．1 载波聚合技术

2．1．1 载波聚合应用场景

2．1．2 载波聚合基本原则

2．1．3 载波聚合方式及调度方案

2．1．4 载波聚合实现过程

2．2 分组调度算法

2．2．1 最大载干比调度

2．2．2 轮询调度

2．2．3 比例公平调度

2．2．4 调度算法对比及分析

2．3 本章小结

第3章 载波聚合技术成员载波分配方案研究

3．1 系统模型

3．2 传统载波分配方案

3．2．1 基于负载均衡的载波分配方案

3．2．2 基于信道质量测量的载波分配方案

3．3 动态载波分配方案

3．3．1 信道模型

3．3．2 动态载波分配方案实现流程

3．4 基于系统级仿真平台的仿真及分析

3．4．1 系统级仿真平台设计

3．4．1 仿真及分析

3．4 本章小结

第4章 载波聚合技术资源调度算法研究

4．1 系统模型

4．1．1 优化的载波聚合场景

4．1．2 载波分配方案实现流程

4．2 载波聚合下的经典调度算法

4．3 改进的比例公平调度算法

4．4 基于系统级仿真平台的仿真及分析

4．4．1 调度算法关键模块设计

4．4．2 仿真及分析

4．5 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间完成与发表的论文、著作及科研成果