TD-LTE集群通信系统切换算法研究

发布时间：2020-11-09 19:50

　　 当今时代,通信技术飞速发展,集群系统在指挥调度方面的优势更是日益凸显,在公安、消防等场景中尤为活跃。为了更好的满足通信需求,现在很多集群通信系统已搭建在公网之上,最常见的就是LTE集群通信系统。在TDD模式下工作的LTE系统简称为TD-LTE系统,TD-LTE是由我国自主研发的TD-SCDMA系统的后续延伸技术,同时也是宽带移动通信标准中较为关键的一个,研究TD-LTE集群通信对于现代通信发展来说有着非常重大的意义。切换是移动通信系统中保障通信质量的关键技术之一,在通信移动性管理和无线资源管理中都具有很重要的地位。在LTE高速、低时延的要求下,切换过程的优化对于TD-LTE集群通信系统更加重要,它的性能直接影响到用户的通话质量。经过查阅国内外文献,结合集群通信系统的特点,本文分析了TD-LTE集群通信系统架构、切换流程及现有的切换算法的优劣,并对其进行了总结归纳。本文首先研究了LTE系统和传统集群系统的切换过程,对现有的LTE切换算法、集群切换算法进行了分类和总结,通过测量上报、切换准备和切换判决这三个切换过程中的步骤分析LTE切换和传统集群切换的特点,然后分析LTE系统与LTE集群系统的差异,为后续算法研究做出理论铺垫。其次,考虑到切换场景的不同,LTE将切换分为eNB内切换、eNB间切换和无线接入技术之间的切换,其中,eNB之间的切换最为普遍,本文重点研究eNB之间的切换。由于LTE与LTE集群在系统架构、数据业务、信令流程等方面都存在着一定差异,传统的LTE切换算法在LTE的集群中将不能很好的满足用户需求。本文三、四两章在LTE集群通信系统切换过程的基础之上对切换的测量上报和切换判决两个过程进行了改进:对于测量上报过程,本文提出了基于桥梁用户和用户运动状态的测量上报机制,从而改善用户再切换时所需要的搜索时间,避免切换请求过多时造成的消息碰撞;对于切换判决过程,本文提出了一种基于ANP的切换判决算法,通过综合分析用户和基站的多个因素,找到最优的目的基站,从而提高LTE集群切换的准确率。基于用户运动状态的测量上报机制是为了解决传统LTE系统中切换算法搜索时间TTT(Time To Tiger)采用经验值所带来的问题。用户的运动状态不同,用户需要的搜索时间长短也不同,本文根据用户的速度和运动方向与基站的夹角,给用户分级,然后根据用户等级自适应的调整TTT,并通过仿真验证了其有效性。基于桥梁用户的测量上报机制是为了解决多个用户同时发送测量报告时造成的消息碰撞问题,通过引入桥梁用户减少了用户与基站间的通信,进而可以避免消息碰撞。最后,为了提高切换准确率,降低用户在使用过程中的掉话率,本文在研究了LTE集群系统的通信特点后,设计出来的一种基于ANP的切换判决算法,此算法综合考虑了目标基站的信号强度和负载、用户的类型(话权用户和非话权用户)和运动状态等因素,并通过ANP算法确定了最优目标小区。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 LTE集群切换算法现状
        1.2.1 LTE切换算法现状
        1.2.2 集群切换算法研究
        1.2.3 TD-LTE集群系统切换算法现状
    1.3 本文研究内容
第二章 LTE集群切换技术概述
    2.1 LTE集群网络架构和协议栈简介
        2.1.1 系统网络架构
        2.1.2 LTE集群协议栈架构
        2.1.3 LTE集群协议栈实现平台介绍
    2.2 LTE切换介绍
    2.3 LTE集群系统切换简介
    2.4 LTE集群系统与公网系统的切换过程
        2.4.1 LTE集群系统与公网系统切换过程的区别
        2.4.2 切换在LTE集群网络场景中的应用
    2.5 本章小结
第三章 基于桥梁用户和用户运动状态的测量上报机制
    3.1 LTE测量技术
        3.1.1 测量过程
        3.1.2 A3事件和搜索时间
    3.2 测量上报改进机制
        3.2.1 测量上报过程问题描述
        3.2.2 基于用户运动状态的测量上报机制设计
        3.2.3 引入桥梁用户的测量上报机制设计
        3.2.4 测量上报改进机制的协议栈平台实现方案设计
    3.3 算法仿真和结果分析
        3.3.1 仿真场景搭建
        3.3.2 仿真参数设置
        3.3.3 仿真结果及分析
    3.4 本章小结
第四章 基于ANP的切换判决算法研究
    4.1 LTE集群切换判决流程
    4.2 LTE集群切换判决问题描述
    4.3 基于ANP的LTE集群切换判决算法设计
        4.3.1 网络层次分析算法介绍
        4.3.2 网络层次分析法的基本步骤
        4.3.3 基于ANP的小区切换判决算法研究
        4.3.4 切换判决的协议栈平台实现方案设计
    4.4 算法仿真与分析
        4.4.1 仿真场景及参数设置
        4.4.2 仿真步骤
        4.4.3 仿真结果分析
    4.5 本章总结
第五章 结论
    5.1 论文工作总结
    5.2 下一步研究计划
致谢
参考文献
硕士期间取得的成果

【参考文献】

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本文编号：2876891