未来无线通信系统中的无线资源分配

摘 要

文中针对未来无线通信系统中的无线资源分配主要阐述了：动态子信道分配、分布式网络架构设计以及动态资源分配方面的问题。

【关键词】 无线通信 无线资源分配 动态 网络架构

随着无线通信技术的发展，无线通信的接入速度提升到100Mbit/s量级，这对于正处于发展期的窝移动通信系统形成了挑战。文章基于这一背景对未来无线通信系统中的无线资源分配进行了阐述。为了解决多径快衰这一问题，并使频谱得到更充分的利用，从而出现了动态资源分配机制，现在主要是研究如何提高边缘用户数据速率以及系统容量。未来无线通信系统中的无线资源分配如下：

1 动态子信道分配

对于一个无线通信系统而言，最基础的就是调制技术与多址方式。第三代合作伙伴计划组织在进行相关讨论与研究后决定，将正交频分多址（简称OFDMA）技术和单载波频分多址（简称SC-FDMA）技术分别应用于3GLTE系统的下行和上行中。单载波频分多址技术具有较低的峰均比。以上两项多址技术在子信道选择方面均具有灵活性，可对频域资源进行动态分配，使得频率及多用户分集得到有效的利用，从而使得系统性能达到最佳状态。这也是LTE系统无线资源分配的又一特征。

2 分布式网络架构设计

一般，构成3GPP接入网UTRAN的节点有两层，即NodeB与RNC，但为了简化LTE系统网络，使延迟时间变短，E-UTRAN的组成部分仅为演进型NodeB。下图为LTE系统的网络架构图，其组成部分主要是演进型NodeB与接入网关。演进型NodeB底层的传输是通过IP实现的，由X2接口实现逻辑上的连接，也就是建立Mesh型网络。这种网络结构设计的目的是支持UE可在网络中任意移动，从而使用户可进行无缝切换。所有演进型NodeB与接入网关之间的连接都是由S1接口来实现的，一个演进型NodeB能够连接多个接入网关，同样，一个接入网关也能够与多个演进型NodeB进行连接。事实上，接入网关就是一个边界节点，若认为核心网的组成部分包括接入网关，那么演进型NodeB是接入网的主要组成部分。

由于网络架构不是固定不变的，故在协调无线资源分配中的小区间时，管理信令开销与控制时延是不能忽略掉的，LTE系统无线资源管理的第三个特征就是其网络架构为分布式，如图1所示。

3 动态资源分配方向

不同于传统方式，LTE系统无线资源分配机制具有自己的特点，以下就动态资源分配展开讨论，调度与功率控制是动态资源分配的主要内容。

3.1 调度

在以分组交换为基础的无线网络中，频率资源的调度十分关键，3GPP对调度进行了如下定义：时频资源是由基站调度器在相应的时间内分配给用户。评价调度算法好与坏的依据就是是否既满足了用户的QoS要求，又使其系统容量最大化，所以要平衡系统与用户两者的关系。如今，无线网络发展迅速，许多VoIP与多媒体等不同类型的新业务也随之出现，不同业务的QoS要求区别非常大，怎样设计出一个调度器既能适应当前复杂的网络环境，又可满足不同业务的要求是我们需要思考的一个问题。

既要符合系统的吞吐量，又要满足用户的QoS要求，这就要求提供用户信道现状和数据等待长度等相关外部信息给调度器。调度所要考虑的因素比较多，在使相关信息得到充分利用的前提下，要尽可能的将信令和其他开销降到最低，使系统性能尽量达到最佳状态。

LTE系统带宽范围为1.25MHz～20MHz，比典型的场景信道带宽还要大，所以，可根据无线信道衰落特性来实现时频二维调度，从而满足用户的QoS及系统容量最大化的要求。

3.2功率控制

在下行链路中，功率控制需要能对路径损耗及阴影衰落进行补偿，由慢速功率控制便可实现这一要求，然而，要使频率分集效用得到充分的利用，如何分配所有子信道的功率也是调度周期内需要考虑的问题。在周期与粒度方面，功率分配要小于功率控制。通常，为了同时满足系统吞吐量与用户的QoS要求，功率分配与子载波分配是不能分别考虑的。虽然，现有的关于单小区功率分配和子载波分配的资料不少，但基本上都很复杂，假设条件偏离实际，对工程并不适用。在现有的下行功率控制方法中，平均分配法与路径损耗补偿法相对来说较为简单有效。

参考文献

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作者单位

丽水学院 浙江省丽水市 323000