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移动通信技术面临用户数量急剧增加,移动业务逐步走向多元化,用户对服务质量的要求不断提高等问题,如何更有效地管理和使用无线资源已成为运营商最为关心的问题之一。在第三代移动通信系统中,无线资源管理的目标是在有限带宽的条件下,为网络内无线用户终端提供服务质量保证,其基本出发点是在网络话务量分布不均匀、信道特性因信道衰落和干扰而起伏变化等情况下,灵活分配和动态调整无线传输部分和网络的可用资源,尽量提高无线频谱利用率。
在码分多址接入(Code Division Multiple Access,CDMA)系统中,由于用户之间是靠地址码的不同,即靠扩频码之间互相关特性加以区分的,因此若用户间的互相关性不为零,则用户之间就存在着多址干扰。除了受到多址干扰的影响外,在上行链路,用户会受到“远近效应”的影响;在下行链路,还会产生“角效应”。为了最大的克服这些影响因素,最有效的办法就是采用功率控制技术。
另外,在CDMA系统中,需要支持各种传输速率的数据业务,传输数据业务时除了要满足功率尽量小,还需要尽量提高系统的吞吐量,保证不同业务的服务质量。对于数据业务,要求对用户的传输速率进行有效的控制,以充分利用频谱资源。
本文主要研究了CDMA移动通信系统中的功率与速率控制的有关问题,主要进行了以下两个方面的研究:
(1)在阅读了大量的国内外文献的基础上,系统地归纳总结了功率控制算法的基本理论,通过对传统固定步长功率控制算法的分析,针对这种算法的不足,提出了一种基于信干比的自适应步长功率控制算法,通过仿真实验将自适应步长算法和固定步长算法的性能作了比较,可以发现,所提出的算法极大的提高了算法的收敛速度,接收信干比波动幅度小,有效的解决了固定步长功率控制算法在深度快衰落时产生的补偿滞后问题。
(2)由于传输数据业务时除了要满足功率尽量小,还需要尽量提高系统的吞吐量,保证不同业务的服务质量,因此本文研究了联合功率与速率控制问题。在本文中将博弈论引入联合功率与速率控制问题中,基于一定的数学分析提出了一种新的效用函数,推导出了基于非合作博弈的新的联合功率与速率控制算法,各个用户根据其无线传输环境质量确定数据传输速率和所需的发射功率,最后并证明了在这样一个非合作博弈中纳什均衡的存在性。仿真结果表明,该算法可以使用户在满足服务质量要求的情况下,保持尽量小的发射功率和较高的数据传输数率,有效的利用了系统的无线资源。