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LTE系统中MAC层调度与HARQ的研究

作　者: 孙灵芝
导　师: 魏淮
学　校: 北京交通大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: LTE MAC 调度算法 HARQ 信道质量指示
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 30次
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内容摘要

为了提高移动通信业务的质量,以适应快速增长的用户数据量需求,也为了应对来自WiMax、Wi-Fi等无线宽带接入技术的挑战,2004年底3GPP开始了LTE(Long Term Evolution,长期演进)的标准化进程来更完善地使3G技术平滑过渡到4G技术。频谱带宽是无线通信系统中最珍贵的资源。一种无线调度算法的高效性主要表现在可以让错误链路上的无效数据传输最小化,尽量减少频谱资源的浪费,从而实现系统吞吐量的最大化。LTE提高了业务的服务质量和峰值速率,而其采用的HARQ(Hybrid Automatic Repeat Request,混合自动请求重传)就是一种可以有效确保高服务质量和高数据速率传输的关键技术。论文首先概括了移动通信系统简史和3GPP LTE相关的网络架构、性能指标与关键技术。简要介绍了调度算法与HARQ的研究现状以及本论文的主要研究内容和组织结构。同时对LTE MAC (Medium Access Control,媒体接入控制)子系统的模块功能进行了介绍,尤其对上下行调度功能模块和上下行HARQ功能模块进行了详细的描述。其次,详细介绍了用于非实时数据业务和实时数据业务的经典调度算法。并在比例公平调度算法的基础上提出了实时与非实时业务混合的综合调度算法,该算法在用户优先级的表达式中加入了时延影响因子。不仅能最大化系统吞吐量,还保证了服务业务的多样性。通过系统仿真,与比例公平调度算法在系统吞吐量、丢包率、数据速率公平性以及包超时延门限的公平性方面进行性能的比较,验证了该综合调度算法的有效性和实用性。最后,论文描述了协议中TDD系统HARQ ACK反馈方案及空口质量指标CQI(Channel Quality Indicator,信道质量指示)的相关知识,进而提出了一种基于UE空口质量的HARQ ACK/NACK复用反馈判决算法。该算法是基于HARQ ACK/NACK复用模式,是在4个下行链路子帧对应一个上行链路子帧,反馈结果存在二义性的情况时提出的。该算法基于UE空口质量进行判决,提高了判断的可靠性,并且减小了数据误判的次数,提高了系统资源的利用率。文中给出了该算法思想及其步骤。通过仿真与目前反馈方案进行比较,验证了该判决算法的有效性。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-20
  1.1 移动通信系统简史  11-12
  1.2 3GPP LTE概述  12-18
    1.2.1 3GPP  12-13
    1.2.2 LTE网络架构  13-14
    1.2.3 LTE性能指标  14-15
    1.2.4 LTE关键技术  15-18
  1.3 调度算法与HARQ研究现状  18
  1.4 本文主要研究内容和组织结构  18-20
2 LTE MAC子系统  20-38
  2.1 MAC子系统功能及模块划分  20-23
    2.1.1 MAC子系统功能  20-21
    2.1.2 MAC子系统模块具体划分  21-23
  2.2 MAC调度功能  23-30
    2.2.1 MAC下行调度(DL_SD)  23-26
    2.2.2 MAC上行调度(UL_SD)  26-30
  2.3 HARQ  30-37
    2.3.1 HARQ分类及特性  30-32
    2.3.2 下行HARQ (DL_HARQ)  32-35
    2.3.3 上行HARQ (UL_HARQ)  35-37
  2.4 本章小结  37-38
3 经典分组调度算法及其改进算法  38-51
  3.1 调度算法面临主要问题及评价标准  38-40
    3.1.1 调度算法面临的主要问题  38-39
    3.1.2 调度算法的评价标准  39-40
  3.2 基于非实时业务的调度算法  40-41
    3.2.1 轮询(RR)调度算法  40
    3.2.2 最大载干比(Max C/I)调度算法  40-41
    3.2.3 比例公平(PF)调度算法  41
  3.3 基于实时业务的调度算法  41-43
    3.3.1 M_LWDF调度算法  41-42
    3.3.2 EXP调度算法  42-43
  3.4 基于实时与非实时混合业务的改进PF调度算法  43-50
    3.4.1 调度模型  43-44
    3.4.2 基于RT与NRT混合业务调度算法  44-45
    3.4.3 仿真模型及结果分析  45-50
  3.5 本章小结  50-51
4 HARQ ACK/NACK复用反馈结果判决算法  51-65
  4.1 UE上报ACK/NACK过程  51-56
    4.1.1 UE上报ACK/NACK方案  51-54
    4.1.2 TDD系统的HARQ-ACK反馈方案  54-56
  4.2 UE上报CQI过程  56-57
    4.2.1 CQI定义  56-57
    4.2.2 CQI上报模式  57
  4.3 基于UE上报CQI的HARQ ACK反馈判决算法  57-64
    4.3.1 目前HARQ ACK反馈判决算法  57-58
    4.3.2 基于UE空口质量的HARQ ACK反馈判决算法  58-62
    4.3.3 算法仿真及结果分析  62-64
  4.4 本章小结  64-65
5 总结与展望  65-67
参考文献  67-70
作者简历  70-72
学位论文数据集  72

LTE系统中MAC层调度与HARQ的研究

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