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为适应未来高速无线业务发展的需求,新一代移动通信系统应能够支持高达每秒数百兆甚至千兆比特的高速分组数据传输,在无线资源(频率、时隙、码道等)日趋紧张的情况下,新一代无线通信系统将采用多天线发送接收(MIMO)和正交多载波(OFDM)无线空中接口物理层传输技术,充分挖掘利用空间资源和频谱资源,最大限度地提高频谱利用率和功率效率。针对空中接口物理层的变化和各种类型无线业务传输的业务质量(QoS)要求,如何构架无线网络结构、如何设计无线资源管理策略以达到充分使用各种无线信道资源、保障无线业务传输质量并提高移动通信系统性能的目标已成为新一代移动通信系统研究的关键技术。本文开展新一代移动通信系统的无线网络结构和无线资源管理技术的研究。
首先分析了新一代移动通信系统的设计要求和移动通信系统的各项主要性能指标,指出了提高系统频谱利用率、功率效率和业务服务质量为系统优化设计的目标,阐述了针对新一代移动通信系统的网络结构和无线资源调配方法两个方面的优化设计的具体目标。在分析移动通信系统无线网络结构的研究进展和存在问题的基础上,提出了一种新型的分布式无线电蜂窝移动通信网络结构,即广义小区式无线网络结构,并给出了分布式蜂窝移动通信网的无线资源管理模型和移动通信系统的物理层快速切换算法。采用理论分析和系统仿真方法分析了分布式无线通信网络与集中式无线网络的系统性能,得出分布式无线网络在各态历经容量、平均容量、中断概率、发送功率、平均发送功率等方面的性能明显优于集中式无线网络的结论。同时,提出了分布式无线系统中远端天线单元(RAU)的各种动态选择准则,通过面向容量优化的RAU选择控制方案设计和仿真验证所提出准则的可行性。
在分析无线资源管理及其各部分控制方法的研究进展和存在的问题并探讨无线资源管理的数学模型的基础上,提出一种可用于面向新一代移动通信系统性能的优化设计的混合式无线资源管理方法,通过分组调度技术和功率分配技术的结合设计验证所提出方法的可行性,仿真结果表明混合式无线资源管理方法能够提高系统性能。针对无线分组调度技术的研究方面,在研究传统的无线分组调度技术在高速无线系统中的性能和分析调度优先级与信道状态、等待数据量及数据包等待时间之间关系的基础上,提出了一种基于优先级公平调度方法,通过仿真的方法验证其性能。在无线分组调度技术性能分析方面,针对系统吞吐量与公平性两个性能参数提出一种性能折中框架用于评估无线分组调度技术的性能,通过在无线TDM系统中无线分组调度技术的吞吐量与公平性的性能折中框架的研究,比较了各种不同无线分组调度算法在系统中的性能。最后总结了已取得的研究成果,并给出了新一代移动通信系统中无线接入网进一步研究方向和内容。