OFDMA系统资源分配策略的研究与实现

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随着无线通信技术的迅猛发展和多样化业务的激增,有限的无线网络资源,如目前通信所用的频段和功率,显得弥足珍贵。无线网络设计就是考虑在满足用户不同QoS需求的同时,如何最有效地利用有限的无线资源。因此,无线网络的资源分配是非常重要的。正交频分复用(OFDM)由于其频谱利用率高,抗干扰能力强等原因,越来越受到关注,已经成为下一代移动通信的核心技术。将资源分配技术用于OFDM系统,根据子信道实时的信道状态来分配子载波和功率,可以充分利用无线资源,对无线通信的发展有很重要的意义。在此技术背景下,本文对OFDMA系统无线资源分配策略进行了研究和仿真。本文首先介绍OFDM原理和系统模型,及无线资源分配的基本内容。并重点从功率分配和子载波调度方面对OFDMA系统的资源分配进行了研究和仿真。研究场景分为单小区和多小区。对单小区的研究包括单用户功率分配,多用户子载波调度及联合子载波和功率分配。对多小区的研究包括功率分配和干扰协调技术。本文主要贡献在于提出将粒子群启发式算法应用于多小区OFDMA系统下行链路的分布式功率分配,并且进行了系统建模和仿真工作,仿真结果显示所提方案与相对比的两种传统方法在频谱利用率方面有了较大提高:该方法在基站发送功率受限的条件下,通过协调相邻小区间的发送功率,小区内执行干扰协调和抑制同频干扰,在各基站之间不需要交互彼此信道状态信息的前提下,有效提高了系统的吞吐量。同时,对单小区和多小区OFDMA系统的资源分配方法进行了总结和仿真验证。单小区场景下:对单用户功率分配方法:等功率分配、注水、贪婪比特加载和基于注水的贪婪比特分配算法进行了仿真验证,信道条件较好的子信道能够传输更多的功率和比特,信道条件较差的子信道少传输或者不传输信息比特;并对多用户的三种子载波调度方法进行了仿真比较,最大载干比算法能够获得最大的系统吞吐量,轮询算法公平性最好,比例公平算法能够取得较好的折中性能;总结多用户的联合子载波和功率分配算法,并就一种联合分配算法进行了仿真,联合算法的复杂度较高。多小区场景下:归纳总结干扰抑制技术,对下行干扰协调的提案进行研究并仿真,通过频率复用方法可以协调小区间的同频干扰,直接影响系统吞吐量和小区边缘用户的性能。此外,本文还对用于分布式网络资源分配的干扰议价进行了初步的研究,加深了对无线资源分配的理解。
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