图1  LTE网络系统架构图

    2  动态资源分配

    LTE系统中无线资源分配机制有着与传统方式不同的特点，本文接下来将重点讨论动态资源分配，其中包括调度和功率控制两部分。

    2.1调度

    频率资源的调度在基于分组交换的无线网络中起着至关重要的作用，3GPP中给出了调度的定义：基站调度器动态地控制时频资源的分配，在一定的时间内分配给某一个用户[4]。一个好的调度算法要求在保证用户QoS要求的同时要获得最大化系统容量，因此要在系统与用户之间进行折衷。随着无线网络的快速发展，各种类型的新业务不断涌现，如VoIP、多媒体业务等，这些业务的QoS要求之间存在着很大的差异，如何在这一个复杂而巨变的网络条件下设计一个优秀的调度器来满足不同业务的需要是一件极具挑战的事情。

    要兼顾系统的吞吐量与用户的QoS要求，需要为调度器提供一定的外部信息，如用户信道状况、数据的队列长度等。调度需要综合考虑各种因素，在充分利用信道状态信息和用户业务信息的同时，尽量减少信令及其他各方面的开销，最大限度地提高系统的性能。

    LTE是基于全IP的分组交换网络，系统带宽从1.25MHz到20MHz，大于典型场景信道相关带宽，因此可以利用无线信道衰落特性进行时频二维调度，在保证用户QoS的同时，最大化系统容量。如图2所示，整个频段被划分成大小相等的资源块，在每一个子帧的开始，根据特定的调度算法将这些资源块分配给不同的用户。资源调度的同时，需要考虑相邻小区间的干扰问题，现在还没有一个很好的解决方法。

    图2  时频二维资源调度

    在调度过程中，如果是下行链路，就由下行控制信令通知UE分得的具体的资源块和相应的传输格式。上行可以是基于调度的接入（NodeB控制），也可以是基于竞争的接入。当为基于调度的接入时，UE在一定的时间内动态分得一定的频率资源进行上行数据发送，下行控制信令通知UE分得的资源块和相应的发送格式[4]。

    2.2功率控制

    下行链路中的功率控制要求可以补偿路径损耗和阴影衰落，这个目标通过慢速功率控制就可以达到，但是为了充分利用频率分集效用，在每个调度周期内还需要考虑每个子信道上的功率分配问题。与功率控制相比，功率分配的周期更短、粒度更小。功率分配和子载波的分配一般联合考虑，以保证用户QoS要求和系统总吞吐量。目前研究单小区子载波分配和功率分配的文献比较多，但是都比较复杂且假设条件过于理想化，很难应用于工程上。目前比较简单有效的下行功率控制（功率分配）方法有：平均分配法和路径损耗补偿法。

    平均分配法：将每个扇区的功率平分到每个子载波上，每个用户的发射功率即可以根据所占用的子载波数来确定。

    路径损耗补偿法：系统中所使用的方法，取扇区功率一部分用于补偿用户的大尺度和阴影衰落，剩余的功率用于功率注水。

    此外，在干扰协调机制中，也需要功率控制进行配合，如文献[5,6]中给出的干扰协调方法中除了将可用频率资源在中心用户与边缘用户之间进行分配外，还要求中心用户减功率发送，边缘用户全功率发送。

    在上行的功率控制中，由于用户间相互正交，减少了远近效应的影响，因此不需要快速功率控制，应采用慢速功率控制来补偿路径损耗和阴影衰落；通过功率控制减少扇区间的同频干扰，保证系统的容量能够达到较高的要求。上行功率控制机制是实现小区间干扰抑制的重要手段，因此是LTE系统中的重点研究内容。

    按照是否需要反馈信息上行功率控制，可以分为开环方式和闭环方式。同时，根据实现的功能不同也可以分为两类：部分功率控制??补偿路径损耗和阴影衰落[7，8]；抑制小区间干扰??UE基于相邻小区周期性的广播负载指示信号调整发送功率谱密度[9，10]。此外，干扰协调与功率控制结合的机制也已经被研究[11]。下面将介绍两种已有的典型的上行功率控制机制。

    （1）开环部分功率控制

    开环部分功率控制技术是设置UE的发送功率谱密度来补偿部分路径损耗（包括阴影衰落）。这可以看作设置SINR作为路径损耗的函数：

    Target_SINR_dB=A+(B-1)×(PathLoss_dB)，(1)发送功率为：

    Ptx_dBm=min[Max_Ptx_dBm,A+B×(PathLoss_dB)

    +Interference_dBm]。(2)

    当B＝0时，没有路径损耗补偿，所有的UE等功率发送，产生的干扰大，小区边缘性能差。

    当B＝1时，则为传统的功率控制，完全补偿路径损耗，所有的用户具有相同的SINR，导致频谱效率低。

    当0

    （2）闭环小区间功率控制

    图3说明了闭环小区间功率控制的过程[11]，每个小区在一个特殊的下行信道上广播一个IoT（InterferenceoverThermal）负载指示比特，IoT是测量到的其他小区内所有UE产生的干扰功率与热噪声功率的比值。IoT负载指示信道指示在某一个小区内测量到的IoT在网络配置门限之上（这个门限可以通过链路预算事先给出）。终端可以对来自一个或多个相邻小区的IoT负载指示进行解码。为了简化实现的复杂度，只有来自最强干扰小区的负载指示解码，这个最强干扰小区可以基于下行导频功率测量识别。理想的小区间干扰控制是UE减小自己的最大发送功率（每个子载波上的发送功率），以UE与超载小区的距离为函数。UE与超载小区的距离的测量基于在当前服务小区与最强相邻小区的下行导频功率比测量（PPR）。

    图3  闭环小区间功率控制流程图

    基于IoT负载指示的功率控制机制是一种小区间干扰管理机制，可以提高边缘用户的性能。目前正在讨论的方案中分为两类，一类是通过空中接口发送IoT负载指示，另一类是通过小区间的X2接口交换IoT负载指示。

    3  结束语

    新技术的诞生和应用推动了未来移动通信系统的发展，一方面是不断涌现的新业务对无线移动通信系统的性能要求越来越高，一方面是各种无线网络的共存使得无线频谱资源越来越紧张。无线资源管理机制是未来移动通信系统性能保证的重要手段。由于采用了OFDM技术、简化了网络架构、提出了更高的频谱利用率和用户性能要求，3GLTE中的动态资源分配机制面临很多新的问题和挑战，这是我们目前需要研究的重点课题之一。

                                                                                                 [1] [2]