基于中繼的高速鐵路通信系統(tǒng)中子載波和功率分配優(yōu)化算法研究.pdf

1、目前高速鐵路通信系統(tǒng)中所采用的公共通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿足大量的通信業(yè)務(wù)需求，而且高速鐵路場(chǎng)景復(fù)雜，信道有顯著的時(shí)變特性，無(wú)線信號(hào)經(jīng)過(guò)車體會(huì)嚴(yán)重衰減，列車的高速移動(dòng)引起小區(qū)切換頻繁和多普勒頻移，這些都迫使鐵路通信系統(tǒng)更新?lián)Q代，采用更先進(jìn)的寬帶移動(dòng)通信技術(shù)。基于演進(jìn)型的長(zhǎng)期演進(jìn)(LongTerm Evolution-Advanced，LTE-A)通用移動(dòng)通信系統(tǒng)(Universal MobileTelecommunications Syste

2、m，UMTS)具有更優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更好的頻譜效率等優(yōu)點(diǎn)。其中，中繼技術(shù)作為L(zhǎng)TE-A中的關(guān)鍵技術(shù)之一，得到了國(guó)內(nèi)外的廣泛研究，基于中繼技術(shù)的通信網(wǎng)絡(luò)是高速鐵路公網(wǎng)通信系統(tǒng)的更優(yōu)選擇。
　　本文的研究場(chǎng)景設(shè)定在高速鐵路公共業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，傳輸模型為中繼半雙工兩時(shí)隙模型，研究重點(diǎn)是基于中繼技術(shù)的高速鐵路公網(wǎng)通信系統(tǒng)中的無(wú)線資源優(yōu)化問(wèn)題，主要包括無(wú)線資源調(diào)度算法、子載波配對(duì)、功率分配三方面的研究?jī)?nèi)容。
　　在LTE

3、-A系統(tǒng)中，中繼節(jié)點(diǎn)的引入，帶來(lái)了更為復(fù)雜的子載波資源優(yōu)化、功率分配、回程鏈路和接入鏈路資源協(xié)調(diào)等問(wèn)題。本文采用的研究思路為:在提出合理的基于中繼技術(shù)的高速鐵路公網(wǎng)通信系統(tǒng)調(diào)度算法的基礎(chǔ)上，對(duì)子載波資源進(jìn)行優(yōu)化配對(duì)，最后進(jìn)行功率分配，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的性能，同時(shí)降低資源分配復(fù)雜度。與傳統(tǒng)的無(wú)線資源統(tǒng)一優(yōu)化方案相比，本文提出的資源優(yōu)化方案具有更低的復(fù)雜度，更高的系統(tǒng)容量，更好的系統(tǒng)性能。
　　本文在已有的中繼技術(shù)和公網(wǎng)資源調(diào)度算法基

4、礎(chǔ)上，提出了優(yōu)先級(jí)加權(quán)比例公平非實(shí)時(shí)調(diào)度算法和加權(quán)時(shí)限比例公平實(shí)時(shí)調(diào)度算法。優(yōu)先級(jí)加權(quán)比例公平非實(shí)時(shí)調(diào)度算法，同時(shí)考慮了系統(tǒng)容量和用戶公平性因素，具有更好的系統(tǒng)綜合性能。加權(quán)時(shí)限比例公平實(shí)時(shí)調(diào)度算法在考慮系統(tǒng)容量和用戶公平性的同時(shí)，加入時(shí)延因素，并結(jié)合了中繼兩跳鏈路的特性，此算法更適用于基于中繼的高速鐵路公網(wǎng)通信系統(tǒng)場(chǎng)景。子載波配對(duì)算法是結(jié)合中繼網(wǎng)絡(luò)中回程鏈路和接入鏈路特性而提出的資源分配優(yōu)化方案，本文提出了基于信道差距最小優(yōu)先原則的子