OFDM系统的比例公平资源分配算法研究(2)

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4.1 工作总结 28

4.2 OFDM系统的发展前景 28

致谢 29

参考文献 30

第一章绪论

无线通信自发明以来一直是现代文明发展的一个重要表现，特别是在最近一个世纪内得到了全面的、高速的发展。本文主要介绍时下尚处于试验阶段的基于OFDM系统的4G网络的基于比例公平性的资源分配算法。本章首先介绍无线网络的发展历史和一些基本的无线网络以及无线网络资源管理的基础知识。

1.1 无线网络的发展

自1897年马可尼（Marconi）第一次成功演示无线电报开始，无线通信发展至今已有一百多年的历史。在这一百多年的历史里已经有三代无线网络投入商用。

第一代移动网络以FDMA（Frequency Division Multiple Access，模拟频分多路复用系统）为接入技术，仅能提供语音通信，并且在日本刚开始布置的时候语音质量并不尽人意，直到后来在美国重新部署过后语音质量和服务费用才有所改善；第二代移动网络则以TDMA（Time Division Multiple Access，时分多址）为主要接入技术，可以进行语音、图片文字等的传输，但传输速率仅有9.6kbit/s，后续的基于GSM（Global System For Mobile Communication，全球移动通信系统）的GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线业务）技术速率可达到115kbit/s；CDMA（Code Division Multiple Access，分组/电路交换的码分多址）是第三代移动网络使用的主要接入技术，到第三代移动网络的时代后，数据传输速率已可以达到静止终端2Mbit/s，高速移动144kbit/s。可以看到，无线网络已经逐渐从模拟、单媒体、低数据传输速率过度到今天的数字、多媒体、高传输速率。因此，在2003年7月ITU对第四代移动网络提出了一下要求：[1]

(1).在静止条件下，数据传输速率至少可以达到1Gbit/s；

(2).在移动条件下，数据传输速率至少可以达到100Mbit/s。

潜在的4G移动网络可以在正交频分多路复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）中使用，它比CDMA系统提供的数据速率高很多。

早期的无线网络只关注语音通信，信令速率只有10kbit/s。由于当时并没有无线移动系统的标准化组织，AT&T公司就自己给第一代蜂窝系统制定了自己的标准。直至后来EIA（Electronic Industrial Association，电子工业协会）和TIA（Telecommunication Industrial Association，电信产业协会）合并制定了TIA-EIA标准，第一代蜂窝无线网络的命名合并到了这个标准之中。到1976年，第一代蜂窝无线网络才有了一个新的名称AMPS（Advanced Mobile Phone Service，先进移动电话服务）。在FCC将分配的20MHz蜂窝平铺划分给电话公司和寻呼调度公司之前，美国的蜂窝系统一直没能商业化。因此，1979年在日本东京部署的AMPS系统是世界上第一个商用的蜂窝系统。刚开始，其信令速率为300音频/秒的多音信令，服务成本很高，语音质量也不能尽人意，直到后来AMPS系统在美国重新部署过后，通信质量才有所改善，服务成本也有所降低。受当时技术所限，还不能生产手持电话，所有的AMPS系统的设计和使用都是基于汽车电话，由汽车电瓶供电。每个小区的覆盖半径也只有8英里。

欧洲在1983年开始开发GSM[2-5]（Global System For Mobile Communication，全球通信系统）。GSM是世界上第一个数字蜂窝移动通信系统，首先在德国部署。在1987的时候，由于用户的快速增长，AMPS的容量成了它发展的限制，为了解决这个问题，NA-TDMA（North America-TDMA，北美TDMA）作为数字标准得到表决认可。1989年英国的PCN（Personal Communication Network，个人通信网）系统在1900MHz频谱上使用GSM系统，同时将900MHz的TACS也转到了GSM。到2000年的时候，GSM的数据增强型GPRS（General Packet Radio Service，分组无线业务）开始投入使用，它的数据速率能已经达到了64kbit/s。同时期还有EDGE（Enhanced Data Rates For GSM Evolution，GSM的演进增强型数据速率）等高速数据增强型。1989年的时候，在PacTel公司资金频谱等大力支持下，Qualcomm（高通）公司开始开发CDMA，根据当时的技术分析，相对于AMPS系统CDMA的容量提高了10倍。1990年的时候PacTel公司挪用1.25MHz频谱用于圣地亚哥的CDMA实验，到了1993年的时候，这种大容量的CDMA数字系统才正式诞生[6-8]。1994年PacTel公司更名AirTouch继续使用CDMA的商用部署。1995年的时候，CDMA-IS95成为第一个使用1.25MHz带宽的CDMA系统（后来被称为cdmaOne）。同年CDMA在香港洛杉矶和西雅图几乎同时实现商业化，但受市场的限制这些系统并没有得到充分的发展。一直到了1996年的时候，CDMA才在韩国市场证实了它的优点，到1999年的时候，又发展了cdma1x技术它的数据速率可以达到64kbit/s，2000 CDMA有了它的EVDO（Enhanced Version of Data Only，单数据增强型）选项[9-10]，它使用专用的1.25MHz信道，终端在静止时传输速率可以达到2Mb/s，运动时也可以达到384kbit/s。2004年的时候EVDV（Enhanced Version of Data and Voice，数据和语音增强型）也随之诞生，EVDO和EVDV都被称作CDMA1X系统。