多小区OFDMA系统中的干扰协调机制研究

来源 :北京邮电大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:long31
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OFDMA网络已经毫无疑问成为未来宽带无线网络和移动通信系统的主要力量。它能充分利用OFDM技术不受频率选择性衰落影响从而非常适用于宽带通信的特性。而且,以正交载波使用频域资源和支持时分特性,OFDMA系统能给资源调度充分的自由以利用多用户和多载波增益。因而,许多标准组织都已经或者将要把OFDMA技术作为它们无线通信标准的关键技术,这些组织包括无线城域网络(IEEE 802.16)、3GPP长期演进(LTE)和无线区域网(IEEE 802.22)等。随着对OFDMA系统的研究深入,研究机构发现,OFDMA系统在小区内部通过利用载波间的正交性基本上可以消除用户间的干扰,因而干扰的主要来源由小区内部转移到了小区间。由于OFDMA技术是为宽带通信系统提出的,频谱资源的有效利用变得尤为关键。传统消除小区间干扰的频率复用方法已经不适合OFDMA系统对频谱高宽带高效率的要求。因此,提出新的小区间干扰抑制方法成为利用OFDMA系统的迫切问题之一。目前小区间的干扰抑制技术主要分为四类:干扰随机化、干扰消除、干扰协调和宏分集。各种技术各有优劣,其中干扰协调技术从限制小区资源使用的角度协调多个小区之间的资源使用的角度来消除干扰,因为其简单可行且与其他技术结合,被认为未来移动通信系统解决干扰问题的重要途径。这些协调技术主要包括华为、阿尔卡特、高通等的方案。这些方法被证明有令人满意的性能。本论文从总结这些方案出发,通过分析方案背后的根本思想,找出影响性能的原因,提出了新的干扰协调方案。概括来说,本文具体做了以下工作:首先,本文详细分析了第四代移动通信系统的现状及其未来的发展趋势。之后主要概述了第四代移动通信系统中的关键技术和关键问题,并对其中的OFDMA系统原理和问题进行详细分析。通过进一步对OFDMA系统的干扰问题进行分析,确定本文的主要研究点为OFDMA系统中的干扰协调机制研究。接下来,针对传统频率复用方式带来较多干扰的问题,提出一种新的OFDMA干扰协调方式。该方式具体表现为一种新的小区频率复用结构,称之为重叠的分数频率复用结构。在简单的限制小区不同区域能使用频率范围后,该结构能够较大幅度的减少小区之间的干扰,从而提高系统的吞吐量,使有限的频谱资源得到更有效更合理的使用。针对该结构,本文还提出了相应的载波分配算法,并通过仿真比较了该结构与现有结构的优劣。在详细分析该新的OFDMA干扰协调方法之后,本文接着提出了一种改进的新的频率复用结构,称之为增强的重叠的分数频率复用结构。简单的频率限制,会带来小区边缘的一些特定干扰。通过分析这些干扰的来源,加入灵活的载波避让机制,可以有效的抑制这些干扰。这要求小区之间交互一些干扰的基本信息,同时为了不给基站之间的接口带来过多的负担,这些信息必须足够简单且传递周期不能太频繁。同样,针对这种改进的频率复用结构,给出了保证QoS的载波分配算法并给出了性能仿真结果。增强的分数频率复用结构需要一种方法来确定不同区域使用的频率集,为此本文提出了一种基于干扰协调的小区间子频率避让机制。该机制针对改进的重叠的分数频率复用结构,通过在小区间传递干扰因子来确定各小区要避让的子载波数目从而确定各区域可是有载波集的内容。仿真证明这种机制能够有效的减少小区间的干扰,提高用户的信道增益,最终提高系统的吞吐量。论文最后对全文进行了总结,并展望了今后的研究方向。
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