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OFDMA网络负载均衡技术研究

作　者: 郝翠
导　师: 方旭明
学　校: 西南交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: OFDMA 小区间干扰部分频率复用负载均衡
分类号: TN929.531
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 17次
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内容摘要

通过采用先进的物理层技术和资源管理技术,下一代基于正交频分多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA)技术的蜂窝网络可以提高频谱资源利用率,为用户提供高速率数据传输。然而,由于严重的小区间干扰(Inter-Cell Interference, ICI),用户的服务质量(Quality of Service, QoS)尤其是小区边缘用户的QoS仍然无法得到有效保证,因此ICI是影响系统性能的主要因素之一。在移动通信蜂窝网络中,接纳控制(Access Control, AC)和小区间切换(Handover,HO)决定了移动终端与服务基站之间的关联。在传统解决方案中,这两种策略在决策执行中仅仅考虑物理信号质量。然而由于小区间负荷状况的差异,采用这种传统的接纳控制策略和小区间切换方式无法解决系统中小区间的负载分布不均匀问题,这是影响系统性能的另一个主要因素。针对上述的两个问题,改进传统的全频率复用技术、传统的单纯基于信号质量的接纳控制方式和小区间切换机制是本文的研究重点。论文首先描述了正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)调制技术的实现原理,并以WiMAX系统为例,描述了OFDMA帧结构,介绍了OFDMA网络负载均衡相关技术,包括无线资源管理的三种通用模型、干扰协调与控制技术以及负载转移方式。然后对抑制小区间干扰的部分频率复用(Fractional Frequency Reuse,FFR)技术进行了深入的研究,搭建系统级仿真平台,基于该仿真平台,对部分频率复用技术的性能进行仿真验证。针对影响OFDMA蜂窝网络性能的两个主要因素：小区间干扰和负载非均匀分布,提出了一种适用于OFDMA蜂窝网络的关联部分频率复用技术的负载均衡(Load Balancing, LB)算法。通过采用部分频率复用技术来进行频率规划,抑制小区间干扰,改善小区边缘用户的通信质量。提出了服务水平指示度量(Service Level Indicating Metric, SLIM)的概念,以此来表征用户在各个小区中可以得到的服务水平。当小区负载状态大于负载门限时,根据用户在各个小区中的SLIM来执行基于LB的接纳控制方式和小区间切换策略,实现小区间的负载均衡。通过分析仿真结果可以看出,与未采用部分频率复用技术和LB策略的全频率复用相比,本文提出的关联部分频率复用技术的负载均衡算法,改善了小区边缘用户的通信质量,降低了通信热点小区的业务阻塞率,一定程度上平衡了系统的负载分布,并且可以补偿因采用FFR而造成的系统总吞吐量损失。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第一章绪论  10-15
  1.1 论文研究的背景和意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-13
  1.3 论文主要工作和内容安排  13-15
第二章 OFDMA网络负载均衡相关技术  15-23
  2.1 OFDMA技术概述  15-17
    2.1.1 OFDM实现原理  15-16
    2.1.2 OFDMA帧结构  16-17
  2.2 负载均衡相关技术  17-22
    2.2.1 RRM通用模型  17-20
    2.2.2 干扰协调与控制  20-21
    2.2.3 负载转移方式  21-22
  2.3 本章小结  22-23
第三章 OFDMA网络部分频率复用技术仿真研究  23-35
  3.1 部分频率复用技术  23-26
    3.1.1 部分频率复用原理  23-25
    3.1.2 FFR用户判别方式  25-26
    3.1.3 功率分配  26
  3.2 系统级仿真建模  26-30
    3.2.1 干扰模型  27
    3.2.2 路径损耗模型  27-29
    3.2.3 阴影衰落模型  29-30
    3.2.4 业务模型  30
    3.2.5 仿真参数设置  30
  3.3 仿真结果与性能分析  30-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章 OFDMA网络一种关联部分频率复用技术的负载均衡算法  35-57
  4.1 负载均衡算法实施机制  35-37
    4.1.1 负载均衡策略触发方式  35-36
    4.1.2 负载均衡策略基本流程  36-37
  4.2 负载均衡策略实施依据  37-39
    4.2.1 负载模型  37-38
    4.2.2 单个用户引起的负载增量  38
    4.2.3 服务水平度量  38-39
  4.3 关联部分频率复用技术的负载均衡方案  39-46
    4.3.1 频率规划  39-40
    4.3.2 基于负载均衡的接纳控制  40-44
    4.3.3 基于负载均衡的小区间切换  44-46
  4.4 仿真模型  46-47
    4.4.1 系统模型  46-47
    4.4.2 业务模型  47
    4.4.3 仿真参数设置  47
  4.5 仿真结果与性能分析  47-56
    4.5.1 静态场景  47-50
    4.5.2 动态场景  50-56
  4.6 本章小结  56-57
第五章结论与展望  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-63
攻读硕士期间发表的论文及科研成果  63

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