3GPP LTE部分关键技术研究及系统级仿真验证

论文摘要

3GPP LTE(Long Term Evolution)项目是3G标准的演进,它改进并增强了3G的空中接入技术,采用OFDM、MIMO、全IP组网等先进的无线通信技术。3GPP LTE作为3G无线网络演进的唯一标准,在20MHz频谱带宽下能够提供下行100Mbit/s与上行50Mbit/s的峰值速率,其显著改善了小区边缘用户的性能,大幅提高了小区容量,且降低了系统延迟。目前3GPP LTE项目已进入最后的标准拟定阶段。英国沃达丰、日本NTT DoCoMo、美国AT&T和Verizon等世界最主要电信运营商均已经决定采用LTE技术,此外中国移动和中国电信也明确表示,将大力推动LTE技术的发展。目前国内外各大通信设备制造商已投入大量的人力物力,进行LTE的系统仿真、预研及测试,以争取在后3G时代的通信发展中取得领先地位。本文结合MTLAB,利用系统级仿真,对3GPP LTE系统的几种关键技术进行了性能评估和验证。主要贡献包括:(1)根据3GPP提案和NGMN白皮书中的系统仿真方法和场景假设,结合3GPP相关协议的仿真参数要求,设计并搭建了LTE动态系统仿真平台。平台包括服务区建模、无线信道生成、链路自适应、HARQ、切换等功能模块。(2)针对LTE系统,进行功率控制机制的研究,提出了设计实现方案,并对该方案进行仿真验证和分析。(3)针对LTE系统,进行调度算法的设计和研究,提出了的改进的比例公平算法,仿真结果表明,该算法可以在保持系统吞吐量的基础上,提高小区边缘用户吞吐量。(4)基于以上LTE平台,设计并实现了部分频率复用的小区间干扰协调机制,并通过仿真对其性能进行验证和分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 LTE的研究背景
• 1.2 LTE的演进目标
• 1.3 LTE系统的结构
• 1.3.1 接入网体系结构
• 1.3.2 空中接口协议结构
• 1.4 论文的组织结构
• 第2章 LTE系统仿真的评估指标
• 2.1 公平性
• 2.1.1 NGMN规定的公平性评估方法
• 2.1.2 QUALCOMM提出的公平性评估方法
• 2.2 数据速率和谱效率
• 2.2.1 用户峰值速率
• 2.2.2 吞吐量
• 2.2.3 谱效率
• 2.3 其他评估方法
• 2.3.1 用户几何分布和干扰统计
• 2.3.2 控制信道和导频开销
• 第3章 LTE系统仿真平台的设计和搭建
• 3.1 仿真原理
• 3.2 工作流程
• 3.2.1 LTE上行系统仿真实现功能描述
• 3.2.2 LTE下行系统仿真实现功能描述
• 3.2.3 仿真平台的工作流程
• 3.3 服务区的初始化
• 3.4 仿真对象的初始化
• 3.5 无线信道的设计和建模
• 3.5.1 由路损、快衰和慢衰组成的无线信道的设计
• 3.5.2 由时延和差错率建模的无线信道的设计
• 3.5.3 LTE SCME信道的设计
• 3.6 上行Sounding和下行CQI的设计与研究
• 3.6.1 上行Sounding发送和测量的设计原理
• 3.6.2 下行CQI测量和反馈的设计原理
• 3.7 MAC层功能的设计和实现
• 3.7.1 调度与资源分配的实现方法
• 3.7.2 速率预测的设计
• 3.7.3 HARQ过程的设计
• 3.7.4 信号接收功率的计算方法
• 3.7.5 系统级与链路级仿真接口的实现方法
• 3.7.6 小区切换的设计与实现
• 第4章 LTE功率控制机制的设计和研究
• 4.1 标准中有关功率控制的描述
• 4.1.1 PUSCH的功率控制
• 4.1.2 SRS的功率控制
• 4.1.3 PRACH的功率控制
• 4.2 功率控制的设计和实现方案
• 4.2.1 小区内功率控制的设计
• 4.2.2 小区间功率控制的设计
• 第5章 LTE小区间干扰协调的设计和研究
• 5.1 小区间干扰协调介绍
• 5.1.1 部分频率复用方案
• 5.1.2 半静态干扰协调方案
• 5.1.3 LTE中支持ICIC的相关信号
• 5.2 静态干扰协调的设计和实现
• 5.2.1 总体设计方案
• 5.2.2 主要技术点
• 第6章 仿真结果分析
• 6.1 仿真参数设定
• 6.1.1 宏蜂窝系统级仿真基线参数
• 6.1.2 仿真预设参数
• 6.1.3 仿真技术假设
• 6.1.4 系统级与链路级接口
• 6.1.5 服务区分布图
• 6.2 调度算法性能研究
• 6.3 功率控制性能研究
• 6.4 小区间干扰协调性能研究
• 6.5 结论
• 第7章 结束语
• 7.1 论文工作总结
• 7.2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文