LTE-A蜂窝中继路由选择策略研究

论文摘要

LTE Advanced对信息传输速率及频谱利用率都提出了很高的要求。除了在物理层应用OFDM, MIMO等关键技术外,还引入了中继技术,将中继多跳通信技术融合到传统蜂窝网络中,构建了新的高效、低成本中继通信蜂窝网络。通过引入一个或多个中继节点（RN）,使得基站（eNB）发出的信号能够经由RN进行一定处理后再发送给用户设备（UE）,这种多跳传输方式可以扩展小区覆盖,改善小区边缘的性能,提供更大的信息吞吐率。随着中继技术的引入,很多问题和挑战也随之产生,UE的路由选择方式就是其中之一。在有中继的LTE-A蜂窝小区中,用户可以通过不同的路由选择策略来接入基站和中继,如何选择一种有效的中继策略成了影响系统性能的关键因素。本硕士论文首先根据3GPP会议提案中各种仿真场景和系统级仿真方法,结合3GPP协议的参数要求,基于IT++平台设计并搭建了LTE-A中继蜂窝网络的系统级仿真平台,为后面的LTE-A中继蜂窝网络研究打下了基础。随后,论文对3种典型的中继路由选择策略：基于接收功率（PW）,信干噪比（SINR）和频谱效率（SE）的中继路由策略进行了详细分析,仿真研究了不同回程链路质量下的小区平均吞吐率,小区边缘吞吐率和计算复杂度。在此基础上,提出了一种结合PW策略和SINR策略的改进PW算法,其计算复杂度远低于SINR策略,但是能达到和SINR策略近似的性能,随后,根据实际中UE的调度受限的情况,提出了在调度受限的业务模式下适用的基于平衡调度的SINR中继选择算法（BSSINR算法）,在调度受限的情况下,相比传统的SINR策略和SE策略,BSSINR算法的计算复杂性无明显增加,但系统吞吐率大为提高。除此之外,本文还探讨了协作中继在LTE-A中继蜂窝网中的应用,进一步改进SE选择策略,中继位置对性能影响等中继选择相关问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 LTE-A技术概述
• 1.2 中继技术国内外研究现状
• 1.3 本文研究内容与结构安排
• 第2章 基于LTE-A的中继蜂窝网络技术
• 2.1 LTE-A的中继蜂窝网概述
• 2.2 系统模型
• 2.3 系统性能
• 2.4 中继的分类
• 2.5 协作中继技术
• 2.5.1 AF模式
• 2.5.2 DF模式
• 2.5.3 LTE-A中的中继协作方式
• 2.6 传统的中继选择策略
• 2.7 本章小结
• 第3章 LTE-A中继系统级仿真系统设计
• 3.1 系统级仿真方法和流程
• 3.2 功能设计与总体流程
• 3.2.1 系统功能描述
• 3.2.2 系统总体流程
• 3.3 系统初始化
• 3.3.1 小区和中继地理拓扑
• 3.3.2 产生UE
• 3.4 无线信道建模
• 3.4.1 路径损耗
• 3.4.2 信道大尺度衰落参数分布图及互相关系数
• 3.4.3 天线方向增益
• 3.5 接入选择与SINR估算
• 3.6 MCS选择与调度
• 3.6.1 自适应调制编码
• 3.6.2 EESM方法
• 3.6.3 调制
• 3.7 吞吐率统计
• 3.8 本章小结
• 第4章 LTE-A中继路由选择的改进算法
• 4.1 3种传统路由选择策略性能仿真与分析
• 4.2 改进接收功率选择算法（改进PW算法）
• 4.2.1 算法的提出背景
• 4.2.2 算法的实现方法
• 4.2.3 算法的性能仿真
• 4.3 基于平衡调度的SINR中继选择算法（BSSINR算法）
• 4.3.1 算法的提出背景
• 4.3.2 算法的实现方法
• 4.3.3 算法的性能仿真
• 4.4 其他中继选择算法相关问题
• 4.4.1 协作中继的运用
• 4.4.2 改进的SE中继选择策略
• 4.4.3 中继位置对系统性能的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 本文的主要贡献
• 5.2 研究工作中的问题、经验和体会
• 5.3 未来工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 附录A