面向qos保证的lte-a飞蜂窝系统资源分配策略研究

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1、万方数据图目录图5．6交叉概率对ACOGA．EESM算法性能影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯45图5．7变异概率对ACOGA．EESM算法性能影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯46图5．8MBS与FBS距离对飞蜂窝系统吞吐量的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．47图5．9MBS与FBS距离对飞蜂窝系统平均MCS索引的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯47VI万方数据表目录表2．1遗传学与GA算法的术语对比⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11表2．2轮盘赌选择法的选择概率⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14表3．13GPP定义的三种接入模式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．20表3．2系统

2、带宽与RB数目的关系⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯24表3．3LTE．A下行链路MCS索引表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．26表3．4不同业务的QOS分类⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．28表3．5LTE．A中的QCI等级⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一29表4．1符号定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯31表4．2编码过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯38表4．3交叉过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯38表4．4变异过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯39表4．5ACOGA—EESM算法的时问复杂度分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯40表5，1LTE．A飞蜂窝系统仿真参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯42表5．2近优RB分配与MCS选择方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一44VII万方数据第一章引言1．1研究背景随着移动通信技术的不断发展和移动智能手机设备的日益普及，室内无线数据业务所占比重逐渐增加，据统计，60％的移动语音业务和90％的数据业务发生在室内[tlo同时，随着在线游戏、视频会议、手机电视等新业务的出现，移动用户对数据传输速率的需求不断增长[21。因此，仅依靠宏蜂窝基站(MBS

4、，MacroBaseStation)己无法满足室内移动用户对高数据传输速率的需求。为了充分利用有限的频谱资源，最大化蜂窝系统的容量，满足移动用户对QoS的不同需求，第三代合作伙伴计划(30PP，TiffrdGenerationPartnershipProject)提出了LTE．A，可以满足移动用户更高的QoS需求。同时，为了改善室内移动用户的语音通话质量，提高数据传输速率，移动运营商开始在现存的LTE．A宏蜂窝网络中部署飞蜂窝基站(FBS，FemtoBaseStation)。FBS具有以下特点：(1)FBS是用户自己部署、低功率、低耗能、覆盖范围小和即插即用

5、的家庭基站[31；(2)FBS工作在授权频段，支持LTE—A无线通信标准；(3)一个FBS只能服务少量的用户，通过因特网接入到移动通信网【41：(4)飞蜂窝网络能与现存的宏蜂窝网络共享频带，更好地增加了系统的频谱效率。在LTE．A蜂窝网络中，移动用户QoS的研究主要集中于吞吐量、误码率、时延和时延抖动。其中，较低的吞吐量与较高的误码率严重影响了移动用户对高速数据业务的QoS需求。随着LTE．A飞蜂窝技术的不断发展，FBS将会被大范围地部署在室内。然而，在采用频谱共享的模式下，FBS的密集部署会造成严重的同层干扰与跨层干扰，从而降低飞蜂窝系统的吞吐量和引起较高

6、的误码率，无法保障移动用户对高速数据业务的QoS需求。因此，在LTE．A飞蜂窝网络中，如何设计能够保障用户QoS的资源分配算法是亟待解决的关键问题。在LTE．A飞蜂窝网络中，RB是分配给用户的最小的无线资源单元，一个RB在频域上占用12个连续的子载波，在时域上包含7个连续的正交频分复用(OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)符号。为了适应无线信道的频率选择性衰落和时变特性，LTE—A网络在物理层采用自适应调制编码(AMC，AdaptiveModulationandCoding)技术，以保障数据传输的可靠性[

7、5】n当信道条件良好时，为用户选择一个编码率较高的MCS，以提高系统吞吐量；当信道条件较差时，FBS为用户选择一个编码率较低的MCS，以保障数据传输的可靠性。3GPPLTE．A标准【6JI7】规定，在一个传输时间间隔(TTI，Transmission万方数据引言TimeInterval)内，分配给同一用户的RB必须使用相同的MCS。为了满足移动用户不同QoS需求，提高系统吞吐量，FBS须根据当前信道的条件，为用户动态分配RB，并选择最佳的MCS。本文针对LTE—A飞蜂窝系统中面向QoS保证的RB分配与MCS选择问题展开研究。首先，研究了ACO和GA算法的重要

8、特性及建模方法，分析了LTE—A飞蜂窝系统OFDM技