LTE上行链路信道质量测量与预测算法研究

发布时间：2017-09-17 17:03

  本文关键词：LTE上行链路信道质量测量与预测算法研究

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【摘要】：随着LTE技术的发展,提高频谱效率与功率效率的需求日益急切。链路自适应技术能够根据信道条件,选择最佳的传输功率以及编码调制参数,能够实现功率效率以及频谱效率最大化。本文主要研究目的为提高系统的频谱效率,针对LTE上行自适应编码调制中的关键技术展开了讨论与研究。在自适应链路中,接收端需要向发送端反馈信息,为确保信息的实时性与有效性,需要进行信道质量进行测量与预测。信道质量测量将预测信道信息转换为有效的自适应指标,通过预测能够克服反馈时延,从而实现系统吞吐量与误块率之间的平衡。首先,本文给出了LTE标准协议中时分双工帧结构以及LTE自适应链路的系统模型与关键技术,为后文的研究提供了信号模型与理论基础。进行信道预测与信道质量测量的基础是信道估计,本文使用的信道估计方法都为MMSE。本文对传统的多载波信道质量测量方法进行了理论分析与算法仿真,给出了不同应用场景下各种算法的对比分析。通过对比可以看出,在同等情况下,EESM算法以及改进的联合算法具有较强的适用性。并且针对LTE上行链路SC-FDMA信号的单载波特性,提出了使用误差矢量幅度(Error Vector Magnitude,EVM)作为测量指标的单载波信道质量测量方法,并且基于此提出了改进的单载波测量算法,在同等的情况下,能够带来一定的吞吐量提升。在TD-LTE系统中,由于上行子帧之间存在一定的间隔,基站通过下行信道反馈的上行信道质量测量信息到达用户端存在一定的时延,无法进行准确的自适应。因此,需要对信道质量进行预测,以克服时延引起的信道变化。信道质量取决于信道变化、干扰以及噪声等因素,由于各项随机的影响因子叠加,使得信道质量在时间上相关性很弱,预测存在很大挑战。在其他影响因子相对稳定的情况下,通过预测信道响应变化,可以实现对信道质量的预测。因此,本文通过对信道响应的预测实现信道质量的预测。本文对传统的线性预测方法以及非线性预测方法进行了理论分析与建模,并且创新性的将机器学习领域的遗传规划算法应用于信道预测。并且在搭建的LTE上行仿真系统平台上,对各预测算法在不同的应用场景进行了系统仿真,在计算复杂度较高的情况下,遗传规划算法能够带来一定程度上的预测性能收益。
【关键词】：时分双工 信道质量测量 误差矢量幅度 信道质量预测 遗传规划
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-16
• 第一章 绪论16-20
• 1.1 引言16
• 1.2 课题研究的发展现状16-18
• 1.3 论文结构和主要工作18-20
• 第二章 LTE上行自适应链路20-30
• 2.1 LTE上行链路帧结构20-21
• 2.2 LTE物理层传输结构21-22
• 2.3 LTE上行自适应链路的关键技术22-27
• 2.3.1 上行链路信道估计23-25
• 2.3.2 LTE上行链路信道预测25-26
• 2.3.3 LTE上行链路信干噪比估计26-27
• 2.3.4 LTE上行链路信道质量测量27
• 2.4 本章小结27-30
• 第三章 LTE上行系统信道质量测量算法研究30-50
• 3.1 有效信噪比映射30-32
• 3.1.1 有效信噪比映射的基本原理30-32
• 3.1.2 不同模式下的信噪比映射32
• 3.2 有效信噪比映射算法32-43
• 3.2.1 指数有效信噪比映射32-33
• 3.2.2 互信息有效信噪比映射33-35
• 3.2.3 平均有效信噪比映射35
• 3.2.4 调和有效信噪比映射35-36
• 3.2.5 有效信噪比联合算法36-37
• 3.2.6 误差矢量幅度37-42
• 3.2.7 倒数误差矢量幅度42-43
• 3.3 性能分析43-48
• 3.3.2 多载波测量算法性能对比44-47
• 3.3.3 单载波与多载波质量测量算法性能对比47-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第四章 TD-LTE上行信道预测算法研究50-76
• 4.1 信道质量预测算法模型50-51
• 4.2 信道预测算法51-69
• 4.2.1 自回归预测模型51-55
• 4.2.2 卡尔曼滤波预测模型55-57
• 4.2.3 多元线性回归预测模型57-59
• 4.2.4 多项式拟合预测模型59-61
• 4.2.5 基于遗传规划预测模型61-69
• 4.3 预测性能对比69-71
• 4.3.1 不同速度场景69-70
• 4.3.2 边缘用户场景70-71
• 4.4 系统性能对比71-74
• 4.4.1 不同速度场景71-73
• 4.4.2 边缘用户场景73-74
• 4.5 本章小结74-76
• 第五章 总结与展望76-78
• 5.1 论文工作总结76
• 5.2 今后工作方向与发展76-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-84
• 作者简介84-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 卜灿星;宋春林;杜佳;董航;;LTE下行链路EVM测量算法的研究[J];通信技术;2014年07期

2 童圣洁;李红信;邓晓燕;;OFDM系统LS与MMSE信道估计算法仿真分析[J];微计算机信息;2008年34期

3 代杰;吴军;田社平;颜德田;;遗传规划在符号回归中的应用[J];传感器与微系统;2007年11期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 林雁;LTE无线通信系统若干关键技术研究[D];北京邮电大学;2011年

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本文编号：870613