無(wú)線(xiàn)資源調度的論文

　　1無(wú)線(xiàn)資源調度基本概念

　　移動(dòng)通信系統中的無(wú)線(xiàn)資源是有限的，這些無(wú)線(xiàn)資源包括頻率，時(shí)間，空間，功率，碼字等資源，那么，如何能充分的利用有限的無(wú)線(xiàn)資源滿(mǎn)足人們日益增長(cháng)的無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)需求，這就是無(wú)線(xiàn)資源調度分配機制需要完成的任務(wù)。資源調度分配機制的定義有多種，但是廣泛認同的定義如下：基站上的調度器要能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的控制時(shí)頻資源的分配，將時(shí)頻資源在一定時(shí)間內分配給某個(gè)用戶(hù)。調度算法要求在用戶(hù)的Qos和系統容量的最大化之間取得平衡。資源調度算法的三個(gè)重要的指標分別是頻譜利用率，用戶(hù)公平性以及用戶(hù)Qos需求，從網(wǎng)絡(luò )角度來(lái)說(shuō)，頻譜利用率是重要的，但是從用戶(hù)角度來(lái)說(shuō)，用戶(hù)公平性和Qos是重要的，好的調度算法就是達到三者的折衷。無(wú)線(xiàn)資源調度主要需要化解用戶(hù)對于資源的競爭，廣義的調度要進(jìn)行時(shí)間，功率，頻率等資源的分配和共享，實(shí)現資源的優(yōu)化使用，這里的資源調度其實(shí)也就是資源分配。調度的目標一是要實(shí)現無(wú)線(xiàn)資源的利用率提高和網(wǎng)絡(luò )容量的提高，二是要保證用戶(hù)的各種服務(wù)需求的質(zhì)量。無(wú)線(xiàn)調度技術(shù)就是在多個(gè)用戶(hù)等待接受服務(wù)的時(shí)候有合理的規則對資源進(jìn)行分配，這種對無(wú)線(xiàn)資源分配利用的規則就是無(wú)線(xiàn)調度技術(shù)，他的幾個(gè)判決原則包括最大化系統吞吐量，保證用戶(hù)的公平性，保證不同業(yè)務(wù)流的服務(wù)質(zhì)量。典型的無(wú)線(xiàn)調度包括盲調度和智能調度。盲調度是不需要用戶(hù)的信道質(zhì)量反饋信息，根據用戶(hù)的性能參數或完全不考慮用戶(hù)任何因素進(jìn)行調度，智能調度需要根據用戶(hù)的信道質(zhì)量反饋信息進(jìn)行調度。無(wú)線(xiàn)資源管理算法的基本模式是在基站實(shí)現，主要用資源估計器resourceestimator完成算法實(shí)現，對于分組業(yè)務(wù)，資源估計器resourceestimator通過(guò)接入控制（admissioncontrol）裁決決定是否介入用戶(hù)請求，為用戶(hù)請求選擇基站和信道，用戶(hù)業(yè)務(wù)信號隨后進(jìn)入業(yè)務(wù)優(yōu)先級排隊，并提供相應信息給資源估計器resourceestimator，資源估計器resourceestimator然后經(jīng)過(guò)時(shí)間或碼資源調度，再進(jìn)行速率和功率控制，通過(guò)以上的流程完成無(wú)線(xiàn)資源管理和分配。

　　2傳統的調度算法

　　傳統的調度算法主要有輪詢(xún)RR算法，最大C/I算法，比例公平PF算法等。輪詢(xún)RR算法主要的方法如下：系統遍歷其中所有的用戶(hù)，循環(huán)的進(jìn)行調度，提供信道。RR算法主要的特點(diǎn)是循環(huán)調度每個(gè)用戶(hù)，使得每個(gè)用戶(hù)在任何時(shí)刻都有相同的調度機會(huì )，保證用戶(hù)的公平性，而且復雜度低，容易實(shí)現；但是在RR算法中，完全沒(méi)有考慮用戶(hù)的信道質(zhì)量，將不同用戶(hù)的優(yōu)先級設定為相同的，系統吞吐量很難提高，而且被調度的信道質(zhì)量較差的用戶(hù)不能很好的利用資源，從而降低了整個(gè)系統的頻譜效率。最大C/I算法的'主要方法是為信道條件最好的用戶(hù)服務(wù)，信道條件最好即為最大C/I，所以在此算法中優(yōu)先級可以用在某個(gè)時(shí)刻用戶(hù)信道的載干比值來(lái)表示，載干比較高即優(yōu)先級較高。最大C/I算法的特點(diǎn)是，信道條件好的用戶(hù)可以一直占用信道資源，而信道條件差的用戶(hù)調度機會(huì )較小，所以此算法中，用戶(hù)公平性差，但是系統吞吐量可以達到最大，頻譜效率較高，而且算法復雜度也不高。比例公平PF算法是對上述兩種算法的一種中和，使用較為普遍，比例公平算法同時(shí)考慮用戶(hù)信道質(zhì)量和前面一段時(shí)間內此用戶(hù)在調度中獲得的吞吐量，用戶(hù)的優(yōu)先級可以用用戶(hù)某時(shí)刻信道質(zhì)量和用戶(hù)在此時(shí)刻前的一段時(shí)間窗口內的平均吞吐量（）的比值，這樣信道質(zhì)量好的用戶(hù)在一段時(shí)間的持續調度后，優(yōu)先級就會(huì )減小，因為（）增大了。這樣在用戶(hù)的公平性和系統效率間取得了一定的平衡，該算法為每個(gè)用戶(hù)都分配了一個(gè)優(yōu)先級，每一個(gè)調度時(shí)刻，優(yōu)先級高的用戶(hù)會(huì )優(yōu)先進(jìn)行調度，該算法優(yōu)先級計算公式如下：（）=（）（）其中（）為用戶(hù)的優(yōu)先級，（）為的瞬時(shí)數據速率，即當前信道質(zhì)量，（）為用戶(hù)在時(shí)間段的平均吞吐量。（）的更新規則為：（）=（11）*（1）+1*（1）比率公平算法的時(shí)間窗口的選擇是比較復雜的，實(shí)現相對復雜。改變不同的參數，該算法就可以帶來(lái)不同的公平性程度。

　　34GLTE系統的無(wú)線(xiàn)資源調度

　　無(wú)線(xiàn)通信系統的目前的發(fā)展方向是多載波，多天線(xiàn)，目前LTE系統已經(jīng)引入了OFDM技術(shù)，而OFDM信道的空時(shí)頻變化非常復雜，有很高的隨機性，故而在目前的無(wú)線(xiàn)資源管理需要考慮面對多維資源的合理分配。LTE系統中下行使用OF-DMA,上行使用SC-FDMA。下行資源包括頻率資源、時(shí)間資源和空間資源，上行使用頻分多址復用FDMA。LTE的最小資源單位是時(shí)頻資源塊RB。OFDMA是OFDM-FDMA的簡(jiǎn)稱(chēng)，它為不同的用戶(hù)提供一個(gè)OFDM符號的一組子載波來(lái)實(shí)現多用戶(hù)接入，用戶(hù)用子載波頻率來(lái)劃分�；�于OFDM的優(yōu)點(diǎn)，不同用戶(hù)間是不需要保護頻段的。LTE系統中，資源分配和調度的研究是重要一點(diǎn)，資源分配主要考慮對時(shí)間，帶寬和功率的動(dòng)態(tài)分配，實(shí)現系統性能的優(yōu)化，資源調度指如何安排不同用戶(hù)接入OFDMA子信道，來(lái)滿(mǎn)足不同的用戶(hù)需求。OFDMA系統的資源調度可以考慮為非線(xiàn)性的帶約束條件的優(yōu)化，包括子載波，功率，碼字，以及用戶(hù)的質(zhì)量需求和公平性需求，信道越多，用戶(hù)越多，算法復雜程度越高。LTE在無(wú)線(xiàn)資源調度的過(guò)程中，要求基站調度器實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的控制時(shí)頻資源，并將時(shí)頻資源合理分配給不同用戶(hù)。對LTE系統而言，調度最終體現在不同用戶(hù)占用的虛擬資源塊的數量和位置，這通常和用戶(hù)的質(zhì)量需求，信道狀態(tài)以及和系統的整體需求有關(guān)。在調度中，對于下行鏈路，采用智能調度的模式，需要利用上行鏈路反饋的信道信息，進(jìn)行資源分配，用戶(hù)設備通過(guò)下行控制信令得知下一個(gè)傳輸周期內的具體的下行資源塊和格式。在LTE系統中，功率分配一般和子載波的分配一起進(jìn)行來(lái)保證用戶(hù)Qos和系統容量。其中簡(jiǎn)單有效的下行功率分配一般有如下兩種：第一是平均分配方法，將功率平均分配到每個(gè)子載波上，用戶(hù)的發(fā)射功率則取決于占用了幾個(gè)子載波；第二是路徑損耗補償方法，基本上為系統采用方法，取系統功率的一部分補償部分用戶(hù)的較大的信號衰落，其余的功率用于功率注水。LTE系統下行資源分配中，分配子載波的方法主要包括基于子帶方法和間隔擴展方法，基于子帶的分配是將用戶(hù)分配到一組相鄰的子載波上，基于間隔的分配中每個(gè)用戶(hù)的子載波是不連續的，將擴展到整個(gè)帶寬。LTE系統上行資源分配在LTE的調度中，下行鏈路用來(lái)通知用戶(hù)所獲得的具體的資源塊和傳輸格式，上行如果是基于調度的接入，那么用戶(hù)根據獲得的時(shí)頻資源，選擇相應的時(shí)隙和頻率資源進(jìn)行信號的發(fā)送。

　　4.5G移動(dòng)通信系統的資源調度方案探討

　　5G移動(dòng)通信系統

　　希望實(shí)現現有的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)融合，峰值速率希望達到10Gbps，希望引入更先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)更加高的頻譜效率，更多的頻譜資源和增加更多的小區來(lái)滿(mǎn)足移動(dòng)業(yè)務(wù)增長(cháng)的需求，實(shí)現高速率，高容量，低時(shí)延，高可靠性。5G移動(dòng)通信系統資源調度方案應該具有以下特征。

　　4.1異構網(wǎng)絡(luò )技術(shù)

　　異構網(wǎng)絡(luò )要求在網(wǎng)絡(luò )多樣性和終端差異性的前提下依然保持移動(dòng)用戶(hù)在任何條件下都擁有無(wú)縫業(yè)務(wù)，異構的無(wú)線(xiàn)資源不僅包括無(wú)線(xiàn)頻譜，也包括其他資源，例如接入權限，連接方式等，所以未來(lái)的異構網(wǎng)絡(luò )資源管理在多個(gè)方面進(jìn)行擴展，首先在資源的內涵，資源的取值范圍和資源之間的關(guān)系都有所擴展，其次，由于資源內涵的擴展，一維變量已經(jīng)不能表達出資源分配的狀態(tài)，需要多維變量動(dòng)態(tài)表征，所以5G移動(dòng)通信系統的資源分配需要為異構網(wǎng)絡(luò )中的不同接入網(wǎng)動(dòng)態(tài)分配資源，進(jìn)行頻譜管理。

　　4.2鏈路自適應技術(shù)

　　鏈路自適應技術(shù)基本的方法就是要以當前無(wú)線(xiàn)信道的變化狀態(tài)為基礎，快速確定要選擇的鏈路速率和調制方式以及其他資源，這被稱(chēng)為自適應調制和編碼（AdaptiveModulationandCoding，AMC)。鏈路自適應技術(shù)對資源的選擇是不斷動(dòng)態(tài)變化的，目標增加系統容量。若使用AMC，在空中無(wú)線(xiàn)環(huán)境的不斷變化的狀態(tài)中，系統不再改變終端的發(fā)射功率了，而是改變調制和編碼方式，這就是調制編碼方案MCS。AMC改變的是調制和編碼方式，取代了改變發(fā)射功率，以此方式在不同的信道狀態(tài)下獲得最大的吞吐量，所以需要建立一個(gè)MCS調制編碼傳輸格式集合，每個(gè)集合包括調制方式和編碼速率，當信道發(fā)生變化的時(shí)候，系統會(huì )選擇相應的傳輸格式。

　　5總結

　　未來(lái)用戶(hù)多媒體信息，視頻，音頻等數據業(yè)務(wù)的需求將不斷發(fā)展，需要未來(lái)的移動(dòng)通信系統采用更合理的無(wú)線(xiàn)資源管理與資源調度算法來(lái)解決有限的無(wú)線(xiàn)資源和不斷發(fā)展的無(wú)線(xiàn)數據業(yè)務(wù)之間的矛盾。目前，5G移動(dòng)通信系統的基礎研究已經(jīng)在不斷開(kāi)展中，隨著(zhù)5G制式、網(wǎng)絡(luò )結構、關(guān)鍵技術(shù)的不斷標準化，對于5G移動(dòng)通信系統的無(wú)線(xiàn)資源管理也將不斷深入開(kāi)展下去。

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