论文部分内容阅读
OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing,正交频分复用)/OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access,正交频分多址)作为一种先进的调制/多址技术,能够提供高频谱效率的性能表现。在第四代移动通信系统中,OFDM作为基本技术之一决定了系统设计的基础架构。得益于OFDM本身的多载波特性以及子载波间正交性,OFDM系统的资源分配更为灵活、高效。鉴于已有资源分配研究成果在实际系统应用下的局限性,以及近年来对系统能源效率提升的迫切需求,本文重点关注实际OFDM系统资源分配的实现细节以及能源效率优化,结合用户业务需求进行动态无线资源分配研究。本文主要工作如下:1.满足离散数据速率约束的低复杂度资源分配方案针对调制、编码对子载波承载数据的影响,并且结合实际系统中依据SINR (Signal to Interference plus Noise Ratio,信干噪比)测量信息进行MCS (Modulation and Coding Schemes,调制编码方式)选择的反馈-决策方式,在离散数据速率约束下提出了一种具有低复杂度的资源分配算法,提高系统吞吐量/频谱效率性能并且满足用户最低速率请求。所提算法在最佳速率选择的基础上进行两轮子载波/子信道分配,相比现有基于迭代的资源分配方案具有更低的复杂度以及更好的适用性,并且通过进一步MCS拟合,易于在实际系统中实现。2.满足子载波分组约束的频谱效率提升资源分配方案针对实际系统MCS使用方式的限制,也即,为分配给同一用户的所有子载波/子信道资源使用同一种MCS进行数据的调制编码,提出了基于子载波分组约束的次优低复杂度资源分配方案,包括:一种满足用户速率区间的下行资源分配算法、一种满足用户速率比例约束的下行资源分配算法、以及一种联合子载波与功率分配进行频谱效率/吞吐量优化的上行资源分配算法。所提算法契合实际系统上行/下行资源分配要求,降低了实际系统中资源分配算法实现的复杂度,有效减少信令消耗并且简化基站/终端设备实现,能够满足系统公平性需求以及用户量化的速率请求,同时提升系统频谱效率/吞吐量。3.满足系统公平性的能源效率提升资源分配方案针对系统对best effort业务支持的公平性需求,提出了一种以能源效率为优化目标的资源分配算法,严格保证用户间比例速率约束,同时提升系统能源效率。所提算法将能效优化资源分配分为三个步骤:基于平衰落以及子载波共享假设的能效发射功率估算、基于max-min策略的频谱效率次优子载波分配、以及基于二分法的能效最优功率分配,将最优方案随子载波/子信道数目呈指数增长的复杂度降低为具有多项式时间级别、随用户数以及子载波/信道数目呈线性增长的复杂度。本文从上述3个方面对OFDM系统动态无线资源分配进行了深入研究,针对实际系统的设计细节提出资源分配算法,解决了降低算法复杂度、提升算法适用度的问题;并且针对OFDM系统的能源效率提升进行了考虑系统公平性的算法研究,解决了能效资源分配算法建模合理性的问题。