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LTE-A中继系统中自适应资源分配算法仿真研究

2020-12-15阅读(431)

LTE-A中继系统中自适应资源分配算法仿真研究

论文摘要

为了满足人们日益增长的高服务质量、高容量、大速率、多类型无线多媒体业务的需求,WiMAX、WINNER和3GPP等通信标准中均引入了中继技术并且进行了深入的研究。中继通信技术作为下一代移动通信系统的关键技术之一,它在降低运维成本、消除盲点覆盖、提高小区边缘用户的通信质量、增加系统容量、扩大小区覆盖范围以及缓解应急通信等方面发挥着巨大作用,已经成为当今无线通信的一个研究热点。中继在多跳中继蜂窝网络（Multi-hop Relay Cellular Network, MRCN）中以额外中继资源的开销为代价换取整个系统性能的改善：与传统单跳网络系统相比,中继链路会占用额外的系统资源。因此如何设计较优的中继资源分配方案,提升系统的资源利用率具有重要的研究价值。本文针对单扇区单中继和单扇区双中继两跳蜂窝网络设计了较优的自适应资源分配方案,主要的研究内容和贡献如下：第一,对无线两跳中继蜂窝网进行LTE-A系统级的仿真平台的搭建,主要实现信道、中继站模块的建模与仿真,并采用格点分布方式对移动台模块进行了改进。完成了该平台下系统下行链路扇区吞吐量、频谱效率、覆盖率的性能分析,并和原有单跳网络进行对比,得出两跳中继网络下系统性能的改善情况。第二,中继站（Relay Station, RS）和基站（Base Station, BS）（?）司合适的路径选择与资源复用可以有效缓解中继额外资源需求压力。考虑到RS的时域、频域和空间域复用性,本文介绍了基于链路信干噪比（Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR）路径选择方案,并给出基于比例公平调度的保证吞吐量的改进型调度方法。第三,针对单扇区单中继场景提出固定时间分配（Fixed Time Division,FTD）和自适应时间分配（Adaptive Time Division,ATD）的资源分配方案,针对单扇区双中继场景提出了中继间干扰消除（RS-RS Interference Avoiding Scheme, RRIAS）和中继与基站间干扰消除（BS-RS Interference Avoiding Scheme, BRIAS）方案,并和全频复用（Full Frequency Reuse,FFR）方案以及基于ATD的BRIAS方案对比,对其优缺点进行了分析。仿真结果和数据显示,自适应资源分配方案可以有效提高两跳中继蜂窝网的系统频谱效率,边缘用户频谱效率和系统覆盖率。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究课题的背景和意义
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 论文主要工作和内容安排
  • 第2章 中继蜂窝网中的OFDMA资源分配
  • 2.1 概述
  • 2.2 中继的概念和分类
  • 2.3 多跳中继帧结构
  • 2.4 资源分配的概念和基本算法概述
  • 2.5 LTE-A时频资源划分
  • 2.5.1 时隙结构
  • 2.5.2 物理资源块
  • 2.6 本章小结
  • 第3章 中继蜂窝网络系统级仿真平台
  • 3.1 系统模型
  • 3.2 基站模型
  • 3.3 移动台模型
  • 3.3.1 移动台参数
  • 3.3.2 移动台分布
  • 3.4 中继站模型
  • 3.5 信道模型
  • 3.5.1 信道模型实现基本步骤
  • 3.5.2 信道模型程序仿真实现
  • 3.5.3 仿真结果及分析
  • 3.6 业务模型
  • 3.7 性能评估矩阵
  • 3.7.1 吞吐量
  • 3.7.2 扇区频谱效率
  • 3.7.3 小区边缘用户频谱效率
  • 3.7.4 系统覆盖率
  • 3.8 系统仿真流程图
  • 3.9 本章小结
  • 第4章 单扇区单中继系统中资源分配算法研究
  • 4.1 单扇区单中继FFR资源分配方案
  • 4.2 干扰计算
  • 4.3 单元资源分配和路径选择
  • 4.4 保证吞吐量的比例公平调度优化方案
  • 4.5 不同帧时间划分时的资源分配方案
  • 4.5.1 FTD中继资源分配方案
  • 4.5.2 ATD中继资源分配方案
  • 4.6 仿真结果与性能分析
  • 4.6.1 扇区频谱效率和边缘用户频谱效率
  • 4.6.2 系统覆盖率
  • 4.7 本章小结
  • 第5章 单扇区多中继系统中资源分配算法研究
  • 5.1 中继全频率复用FFR方案
  • 5.2 干扰避免的两种部分频率复用方案
  • 5.2.1 中继间干扰避免的RRIAS频率复用方案
  • 5.2.2 中继与基站间干扰避免的BRIAS频率复用方案
  • 5.3 干扰计算
  • 5.4 基于ATD的BRIAS频率复用方案
  • 5.5 仿真结果与性能分析
  • 5.5.1 扇区频谱效率和边缘用户频谱效率
  • 5.5.2 系统覆盖率
  • 5.6 本章小结
  • 结论和展望
  • 本文的工作总结
  • 论文的不足和对未来工作的展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间发表的论文及科研成果

    • 相关论文文献

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