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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。

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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