發(fā)布時(shí)間：2020-08-07 02:46

【摘要】：近幾年隨著LTE-A的高速發(fā)展,人們對(duì)傳輸速率需求日益增加,頻譜資源顯得日益稀缺和寶貴。但在其高速發(fā)展的同時(shí)通信系統(tǒng)的高能耗也迅速增加,造成了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染,影響了人類賴以生存的環(huán)境。因此,合理的資源分配以解決通信系統(tǒng)中的頻譜資源短缺和高能耗的問(wèn)題成為通信行業(yè)發(fā)展面臨的雙重挑戰(zhàn)。正交頻分多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiple Access:OFDMA)作為L(zhǎng)TE-A物理層的關(guān)鍵技術(shù)之一,具有較高的研究?jī)r(jià)值。本文主要在OFDMA系統(tǒng)中研究資源分配的問(wèn)題。首先論文介紹了LTE-A網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的組成部分及其各自功能、無(wú)線資源管理概念和基本方法。其次主要介紹了OFDMA技術(shù)的基本原理和優(yōu)缺點(diǎn)等內(nèi)容,并詳細(xì)概述了LTE-A下行傳輸?shù)奈锢碣Y源單元、幀結(jié)構(gòu)和時(shí)隙結(jié)構(gòu)。然后重點(diǎn)研究了OFDMA系統(tǒng)的資源分配內(nèi)容,并對(duì)其經(jīng)典算法進(jìn)行了詳細(xì)研究,據(jù)此提出了一種低復(fù)雜度的速率比例公平條件下的資源分配算法,相對(duì)于Shen算法而言在保證用戶公平性和系統(tǒng)容量的前提下,降低了復(fù)雜度,應(yīng)用場(chǎng)景更廣泛。本文算法首先將嚴(yán)格用戶速率成比例松弛為用戶子載波數(shù)成比例,然后重新構(gòu)建的功率分配的函數(shù)表達(dá)式,并利用子載波數(shù)成比例關(guān)系將此函數(shù)簡(jiǎn)化為線性函數(shù),最后通過(guò)對(duì)線性函數(shù)求解得到用戶所分配的功率。最后重點(diǎn)研究了基于能量效率的OFDMA系統(tǒng)資源分配內(nèi)容,并提出了一種基于能量效率的用戶速率比例公平資源分配算法,在保證用戶公平性的同時(shí)有效提高了系統(tǒng)能量效率。該算法首先在各子載波等功率的假設(shè)條件下為各個(gè)用戶進(jìn)行子載波分配,然后求得滿足速率比例公平條件下的各用戶注水線間的函數(shù)關(guān)系,然后將用戶和系統(tǒng)速率要求作為約束條件,采用二分法對(duì)函數(shù)求解得到近似最優(yōu)能量效率下的用戶注水線,最后根據(jù)用戶注水線完成功率分配。
【學(xué)位授予單位】：河北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN929.5
【圖文】：

河北大學(xué)工程碩士學(xué)位論文。Fehske 等人給出了未來(lái)世界移動(dòng)通信各個(gè)功能單元的能耗碳足跡，如圖 1.1 所示中可以看出移動(dòng)通信的碳足跡增長(zhǎng)曲線近似是線性的，每年近似增長(zhǎng) 11 萬(wàn)噸二當(dāng)量（CO2e），2007 二氧化碳當(dāng)量為 86 萬(wàn)噸，2014 年近似為 170 萬(wàn)噸近似為 20 2 倍，到 2020 年將為 235 萬(wàn)噸近似為 2007 年的 2.73 倍，資料表明這將大約是英化碳年排放量的 35%，大量的 CO2排放給環(huán)境帶了嚴(yán)重的污染，造成了資源浪費(fèi)效應(yīng)。[1]為了減少移動(dòng)通信行業(yè) CO2大量排放帶來(lái)的不利影響，必須提高通信系量效率，移動(dòng)設(shè)備可以通過(guò)升級(jí)設(shè)備的性能達(dá)到節(jié)能減排的效果，而接入網(wǎng)和數(shù)部分則需要尋找更加高效的能量效率技術(shù)。

g Term Evolution Advanced：長(zhǎng)期演進(jìn)技術(shù)升級(jí)版）采用M核心技術(shù)，能顯著提高頻譜利用率和數(shù)據(jù)傳輸速率，相對(duì)于絡(luò)架構(gòu)能夠降低延遲時(shí)間，降低用戶和運(yùn)營(yíng)商的成本。分組系統(tǒng)（EPS）由演進(jìn)性核心網(wǎng)（EPC）和無(wú)線接入網(wǎng)所示[21]。其中 MME/S-GW 代指核心網(wǎng)，eNB 節(jié)點(diǎn)通過(guò)接網(wǎng)和核心網(wǎng)之間通接口 S1 相連[21-23]。由 eNB 組成，eNB 負(fù)責(zé)整體網(wǎng)絡(luò)中所有與無(wú)線相關(guān)的功理、重傳協(xié)議、編碼和各種天線方案等，與 3G 系統(tǒng)的網(wǎng)源管理架構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)數(shù)量減少，網(wǎng)絡(luò)更加趨于扁平化，制（RNC）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，RNC 功能被分散到了演進(jìn)型 eN化了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)，減少了網(wǎng)絡(luò)部署和后期維護(hù)成本。個(gè) eNB，eNB 之間底層采用 IP 傳輸，在邏輯上通過(guò) X2 接用于支持 UE 在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動(dòng)性，保證用戶的無(wú)縫切

物理層的 OFDMA 系統(tǒng)中，是 RRM 的一個(gè)重要方面，主要包括功率分配、信道分配和調(diào)度等，其核心思想是合理地分配無(wú)線資源以滿足用戶的需求，進(jìn)而提高資源利用率。這些因素促使人們對(duì) OFDMA 資源分配深入研究，加之無(wú)線頻譜資源稀缺，使 OFDMA系統(tǒng)資源分配成為研究熱點(diǎn)，因此，本文主要對(duì)其進(jìn)行研究，其中研究的無(wú)線資源主要為頻譜和功率。無(wú)線資源管理架構(gòu)主要有兩種方式：集中式管理和分布式管理。集中式管理存在一個(gè)包含多小區(qū)拓?fù)湫畔⒑蛯?shí)時(shí)資源的附加功能節(jié)點(diǎn)，來(lái)協(xié)助小區(qū)實(shí)現(xiàn)無(wú)線資源管理相關(guān)過(guò)程。而分布式管理省去了附加功能節(jié)點(diǎn)，無(wú)線資源管理在 eNB 上完成，eNB 之間通過(guò) X2 接口承載無(wú)線資源管理相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)，如圖 2.2 所示。由于集中式管理架構(gòu)在資源管理過(guò)程中信令處理流程較復(fù)雜，且傳輸時(shí)延較大，因此，LTE-A 已明確采用分布式無(wú)線資源管理架構(gòu)，它能夠更有利縮短用戶面時(shí)延，且能避免由于集中控制而出現(xiàn)單點(diǎn)故障。但是由于多媒體廣播與組播方式的特點(diǎn)，有些情況還可能采用集中式管理架構(gòu)。[21-23]

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