LTE-A中继与M2M随机接入技术研究

论文摘要

作为三大候选4G技术之一的LTE正逐渐超越其它二个候选技术（UMB、WIMAX）而受到越来越多的青睐,有望成为唯一的4G技术标准。目前LTE的研究工作及标准撰写已经结束,研究重心已经转向LTE的后续版本LTE-A。LTE-A作为名副其实的4G技术标准,对系统性能提出了更高的要求。Relay技术作为一种可以扩大小区覆盖范围、解决覆盖空洞及阴影死角问题、提高系统平均频谱效率的技术方案得到了3GPP的明确支持。另外,LTE正面临技术超前市场需求的窘境,M2M业务无疑打破此窘境的“杀手锏”级业务,而作为针对H2H通信设计的LTE能否有效支持M2M业务有待评估。目前LTE-A中引入Relay技术的主要问题是对协议的改动性及如何解决引入新节点后的干扰问题。另一个被忽略的问题是绝大多数Relay方案中Relay的部署出于成本考虑,只能照顾比较大、衰落过于严重的覆盖盲点区域,而无法满足中度衰落、相对较小的区域临时需要较高数据率的情况,缺乏部署灵活性。本文在对relay进行研究的基础上,研究了一种CAN Relay技术方案,该方案无需添加新的Relay节点,而是利用当前手机普遍具有的蓝牙、WiFi等无线接口且分布范围广的特点,让信道条件较好的UE充当Relay,为信道条件差的UE转发数据。该方案具有对现有LTE协议改动小、成本低、不引人干扰、灵活性强、空洞及死角覆盖无遗漏的优点,仿真结果表明该方案可以有效地提高系统吞吐量。M2M业务有别于H2H业务,具有通信量小、设备量大、高突发性的特殊性, LTE中传统的用于H2H的随机接入方式是否直接应用于M2M业务需要研究。本文通过搭建仿真平台,使用LTE接入策略对两种M2M业务分布模式（均匀分布及Beta分布）在不同随机接入设备数（5000、10000、30000）下接入成功率、Preamble冲突概率进行了仿真研究,仿真结果表明现有LTE随机接入策略不能良好地支持突发M2M业务。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 LTE-A 研究现状与面临问题
• 1.3 本文的主要研究内容与组织结构
• 2 LTE-A 中继技术介绍
• 2.1 TD Relay & FD Relay
• 2.2 基于支持功能分类的Relay 类型
• 3 LTE-A 中继技术研究与改进
• 3.1 引言
• 3.2 CAN Relay 技术方案
• 3.3 LTE-A CAN relay 仿真结果与分析
• 4 LTE-A M2M 随机接入研究
• 4.1 引言
• 4.2 LTE-A M2M 随机接入性能研究
• 4.3 仿真结果
• 4.4 仿真结论
• 5 全文总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 未来研究工作展望
• 6 致谢
• 参考文献