LTE上行功率控制的研究

论文摘要

3GPP长期演进（Long Term Evolution, LTE）最终选定单载波频分多址（Single Carrier Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA）作为上行的传输技术。这样一个小区内上行信号之间是相互正交的,因此影响小区性能主要是小区间的干扰。因为在LTE中小区的频率复用因子为1,这使小区间的干扰更为严重,所以需要功率控制的去降低这种干扰。3GPP提出了部分功率控制的方案,补偿路径损耗和阴影衰落的开环功率控制和补偿快速衰落的闭环功率控制去降低小区间的干扰。本文首先介绍了LTE的需求指标和系统框架,SC-FDMA的基本原理以及资源分配的方式,上行的帧结构和时隙结构等。然后仿真了LTE上行部分功率控制算法的性能,提出了LTE小区间的干扰功率控制算法。小区内用户的信干噪比是本小区用户的发射功率比上测量到周围小区内用相同资源用户的干扰和白噪声的值。如果本小区的用户的信干噪比低,而同时用户又想获得更好的QoS （Quality of Service）,小区就会增大用户的发射功率。当增大本小区发射功率的时候,就会对周围小区的用户形成干扰,同样周围小区的用户,也会通过增大发射功率来使本小区用户的QoS更好。这就会形成一种正反馈,最后造成每个小区内的用户都以最大的功率发射。不但浪费了资源,还会使系统的整体性能大大降低。文中针对这种正反馈,通过小区间交互IoT（Interference over Thermal）来消除这种正反馈。文中通过仿真给出了IoT与小区边缘用户的吞吐量和小区总的吞吐量的关系。最后综合IoT超出门限的收敛速度和小区边缘的吞吐量,得出Δdb=1的调节方式使系统性能最佳。最后本文提出了基于干扰的功率控制和改进的基于干扰的功率控制。基于干扰的功率控制就是把UE对周围基站的干扰设定为一个定值,所有UE对周围基站的干扰都小于或者等于这个定值。从仿真的结果看,基于干扰的功率控制和部分功率控制相比,在小区总的吞吐量上有所提高,但是以降低小区边缘用户的性能为代价的。改进的基于干扰的功率控制,不但利用了UE对周围基站的干扰,还利用UE对服务基站的增益这个参数,使小区边缘用户的性能与基于干扰的功率控制相比有很大的提高。同时,改进的基于干扰的功率控制可以通过设置不同的参数在各种功率控制之间进行切换。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容和论文结构安排
• 第2章 LTE通信系统及上行关键技术
• 2.1 LTE通信系统
• 2.1.1 系统框架
• 2.1.2 应用场景
• 2.1.3 频谱资源
• 2.1.4 部署成本和互操作性
• 2.1.5 分组交换
• 2.2 LTE系统技术指标
• 2.2.1 系统延迟要求
• 2.2.2 系统性能要求
• 2.3 LTE系统帧结构
• 2.3.1 FDD帧结构类型1
• 2.3.2 TDD帧结构类型2
• 2.4 上行时隙结构
• 2.5 LTE上行技术的取舍
• 2.5.1 上行实现方法的取舍
• 2.5.2 上行资源分配方式的取舍
• 2.6 SC-FDMA的基本原理
• 2.7 本章小结
• 第3章 LTE上行部分功率控制算法
• 3.1 LTE上行部分功率控制算法
• 3.2 部分功率控制算法分析
• 3.3 部分功率控制的性能仿真
• 3.3.1 仿真参数
• 3.3.2 性能仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 小区间的功率控制算法
• 4.1 过载指示
• 4.2 小区间功率控制算法分析
• 4.3 小区间功率控制性能仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于干扰的功率控制算法
• 5.1 概述
• 5.2 基于干扰的功率控制算法
• 5.2.1 干扰受限分析
• 5.2.2 干扰限制的性能仿真
• 5.3 改进的基于干扰功率控制算法
• 5.3.1 改进的算法分析
• 5.3.2 改进算法的性能仿真
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文及科研成果