發(fā)布時間：2020-08-07 02:46

【摘要】：近幾年隨著LTE-A的高速發(fā)展,人們對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)展的同時通信系統(tǒng)的高能耗也迅速增加,造成了資源浪費和環(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LTE-A物理層的關(guān)鍵技術(shù)之一,具有較高的研究價值。本文主要在OFDMA系統(tǒng)中研究資源分配的問題。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)缺點等內(nèi)容,并詳細概述了LTE-A下行傳輸?shù)奈锢碣Y源單元、幀結(jié)構(gòu)和時隙結(jié)構(gòu)。然后重點研究了OFDMA系統(tǒng)的資源分配內(nèi)容,并對其經(jīng)典算法進行了詳細研究,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)用場景更廣泛。本文算法首先將嚴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)表達式,并利用子載波數(shù)成比例關(guān)系將此函數(shù)簡化為線性函數(shù),最后通過對線性函數(shù)求解得到用戶所分配的功率。最后重點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)條件下為各個用戶進行子載波分配,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。
【學位授予單位】：河北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5
【圖文】：

河北大學工程碩士學位論文。Fehske 等人給出了未來世界移動通信各個功能單元的能耗碳足跡，如圖 1.1 所示中可以看出移動通信的碳足跡增長曲線近似是線性的，每年近似增長 11 萬噸二當量（CO2e），2007 二氧化碳當量為 86 萬噸，2014 年近似為 170 萬噸近似為 20 2 倍，到 2020 年將為 235 萬噸近似為 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)境帶了嚴重的污染，造成了資源浪費效應(yīng)。[1]為了減少移動通信行業(yè) CO2大量排放帶來的不利影響，必須提高通信系量效率，移動設(shè)備可以通過升級設(shè)備的性能達到節(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：長期演進技術(shù)升級版）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，相對于絡(luò)架構(gòu)能夠降低延遲時間，降低用戶和運營商的成本。分組系統(tǒng)（EPS）由演進性核心網(wǎng)（EPC）和無線接入網(wǎng)所示[21]。其中 MME/S-GW 代指核心網(wǎng)，eNB 節(jié)點通過接網(wǎng)和核心網(wǎng)之間通接口 S1 相連[21-23]。由 eNB 組成，eNB 負責整體網(wǎng)絡(luò)中所有與無線相關(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，RNC 功能被分散到了演進型 eN化了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計，減少了網(wǎng)絡(luò)部署和后期維護成本。個 eNB，eNB 之間底層采用 IP 傳輸，在邏輯上通過 X2 接用于支持 UE 在整個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的移動性，保證用戶的無縫切

物理層的 OFDMA 系統(tǒng)中，是 RRM 的一個重要方面，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線資源以滿足用戶的需求，進而提高資源利用率。這些因素促使人們對 OFDMA 資源分配深入研究，加之無線頻譜資源稀缺，使 OFDMA系統(tǒng)資源分配成為研究熱點，因此，本文主要對其進行研究，其中研究的無線資源主要為頻譜和功率。無線資源管理架構(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包含多小區(qū)拓撲信息和實時資源的附加功能節(jié)點，來協(xié)助小區(qū)實現(xiàn)無線資源管理相關(guān)過程。而分布式管理省去了附加功能節(jié)點，無線資源管理在 eNB 上完成，eNB 之間通過 X2 接口承載無線資源管理相關(guān)的測量數(shù)據(jù)，如圖 2.2 所示。由于集中式管理架構(gòu)在資源管理過程中信令處理流程較復(fù)雜，且傳輸時延較大，因此，LTE-A 已明確采用分布式無線資源管理架構(gòu)，它能夠更有利縮短用戶面時延，且能避免由于集中控制而出現(xiàn)單點故障。但是由于多媒體廣播與組播方式的特點，有些情況還可能采用集中式管理架構(gòu)。[21-23]

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本文編號：2783352