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LTE/LTE-A系统中的无线资源管理算法研究
作 者: 王森
导 师: 杨大成
学 校: 北京邮电大学
专 业: 通信与信息系统
关键词: 长期演进 无线资源分配 服务质量 多天线技术 自适应传输 小区间干扰协调 多点协作传输
分类号: TN929.5
类 型: 博士论文
年 份: 2013年
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内容摘要
LTE/LTE-Advanced作为3G系统的进一步演进,近年来受到了学术界和产业界的广泛关注。移动通信系统发展的目标是为用户提供更高的数据速率,为网络提供更好的覆盖,更大的容量。为了达到更高的传输速率,一方面,LTE/LTE-Advanced系统在以MIMO-OFDMA为基础的同时采用了许多新的技术。另一方面,如何在有限的资源以及已有技术基础上提高资源的利用率,即如何进行高效的无线资源管理也成为影响系统性能的一个关键。本文主要对TD-LTE/TD-LTE-Advanced系统中的无线资源管理算法进行研究,主要包括以下几个方面:1)LTE系统中需要支持多种业务,不同的业务有不同的服务质量(QoS)要求。如何保障不同业务的QoS需求,是LTE系统中一个非常关键的问题。本文首先建立了一种考虑业务QoS的无线资源分配模型,然后基于效用函数,提出了一种次优的多维无线资源分配方案。方案中考虑了时频资源分配、接纳控制和负载控制,通过针对不同业务类型定义不同的用户满意度函数,根据不同满意度对用户进行分类,不同类别的用户集合采用相应的资源分配策略的方法,该方案能够在系统吞吐量性能差别不大的前提下,获得更好的用户满意度性能。2)多天线自适应传输是LTE/LTE-Advanced系统中的一项关键技术。针对如何充分利用空间域的资源问题,首先,本文提出了一种单用户波束赋形(SU-BF)中的单流多流自适应方案,方案中通过将SVD分解求特征值的问题转化为一个一元多次方程求根的问题,在一定程度上降低了计算复杂度,并且考虑了多流之间的干扰,使得自适应判决更加准确。另外,设计了一种基于用户相关性判决的单用户/多用户波束赋形(SU-/MU-BF)自适应方案,该方案由于在大尺度判决的基础上也考虑了小尺度信道的变化情况,提高了自适应判决准确性,使得系统性能得到提升。3)考虑到LTE同频组网时,小区边缘用户由于所受到的干扰比较强,本文基于经典的SFR算法,提出了一种修正的SFR算法。该算法在保证小区平均性能的前提下,适当的照顾边缘用户,通过设定不同的G因子门限,在小区平均与边缘用户性能之间取得了较好的折中。因为干扰协调问题可以看作是对无线资源分配的一种限制,所以本文把它归为无线资源分配问题。4)通过传统的干扰协调技术,虽然边缘用户性能可以获得一定的提升,但往往是以牺牲小区中心用户的性能为代价的。协作式MIMO的出现,不仅能够提高边缘用户的性能,而且对小区中心用户的性能也有改善。协作式MIMO本质上属于对于空间资源的进一步发掘与利用。本文对LTE-Advanced系统中的CoMP技术的性能进行了研究。对于下行系统,通过系统级仿真比较了SU-/MU-BF自适应方案和JT-CoMP的吞吐量性能。对于上行系统,研究了一种基于用户正交性的PF调度算法,并且通过系统级仿真比较了SIMO.V-MIMO和JR-CoMP的性能。
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全文目录
摘要 5-7 ABSTRACT 7-9 符号说明 9-10 目录 10-13 第一章 绪论 13-29 1.1 移动通信系统标准演进 13-15 1.2 LTE/LTE-A系统概述 15-19 1.2.1 LTE/LTE-A网络结构 15 1.2.2 LTE/LTE-A物理层帧结构 15-17 1.2.3 LTE/LTE-A系统物理资源结构 17-18 1.2.4 LTE/LTE-A系统关键技术 18-19 1.3 LTE/LTE-A系统中的无线资源管理 19-23 1.3.1 考虑业务QoS的多维无线资源分配 20-21 1.3.2 多天线自适应传输 21-22 1.3.3 干扰协调 22 1.3.4 协作式多天线传输 22-23 1.4 系统级仿真与性能评估 23-24 1.5 论文的选题来源和创新点 24-26 1.5.1 博士研究生期间参加的科研项目 24 1.5.2 论文的主要创新点 24-26 1.6 论文的结构安排 26 参考文献 26-29 第二章 考虑业务QOS特性的多维无线资源分配方案 29-47 2.1 研究背景 29-30 2.2 动态资源分配基本原理 30-32 2.3 LTE/LTE-A系统中的业务模型及QoS特性 32-35 2.3.1 业务模型 32-33 2.3.2 业务QoS描述 33-35 2.4 考虑业务QoS特性的多维无线资源分配方案 35-43 2.4.1 问题建模 35-36 2.4.2 理论描述 36-38 2.4.3 实现方案 38-41 2.4.4 仿真结果 41-43 2.5 本章小结 43-44 参考文献 44-47 第三章 多天线自适应传输研究 47-75 3.1 研究背景 47-48 3.2 传输相关流程建模 48-51 3.2.1 CQI建模 48-49 3.2.2 SRS建模 49 3.2.3 HARQ 49-51 3.3 接收端检测算法 51-52 3.4 SU-BF单流多流自适应方案 52-62 3.4.1 系统模型 52 3.4.2 预处理算法 52-53 3.4.3 传统的流自适应算法 53-54 3.4.4 提出的流自适应算法 54-56 3.4.5 理论分析 56-58 3.4.6 仿真结果与分析 58-62 3.5 SU-/MU-BF自适应方案 62-72 3.5.1 系统模型 62-63 3.5.2 预处理算法 63-65 3.5.3 配对算法 65-66 3.5.4 基于相关矩阵的SU-/MU-BF自适应方案 66-67 3.5.5 理论分析 67-69 3.5.6 仿真结果与分析 69-72 3.6 本章小结 72 参考文献 72-75 第四章 LTE系统中的干扰协调算法研究 75-91 4.1 研究背景 75-78 4.2 经典的干扰协调方案 78-84 4.2.1 软频率复用 78-80 4.2.2 部分频率复用 80-81 4.2.3 功率分配 81-82 4.2.4 自适应部分频率复用 82 4.2.5 协作式波束赋形 82-84 4.3 MSFR方案 84-85 4.4 仿真分析 85-89 4.4.1 仿真假设 85-86 4.4.2 结果与分析 86-89 4.5 本章小结 89 参考文献 89-91 第五章 LTE-A系统中的协作传输技术性能研究 91-111 5.1 研究背景 91-93 5.2 下行JT-CoMP性能研究 93-96 5.2.1 系统模型 93-94 5.2.2 协作簇划分 94-95 5.2.3 预处理算法 95 5.2.4 检测算法 95-96 5.3 上行JR-CoMP性能研究 96-101 5.3.1 系统模型 96-98 5.3.2 检测算法 98 5.3.3 调度方案 98-99 5.3.4 理论分析 99-101 5.4 仿真分析 101-107 5.4.1 仿真假设 101-102 5.4.2 下行系统仿真结果与分析 102-103 5.4.3 上行系统仿真结果与分析 103-107 5.5 本章小结 107 参考文献 107-111 第六章 总结与展望 111-115 缩略语表 115-117 致谢 117-119 攻读博士期间论文发表情况 119
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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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