面向mMTC随机接入方案的优化设计

发布时间：2020-08-22 20:51

【摘要】：随着移动通信技术的不断发展,第五代移动通信技术(The 5th Generation Mobile Communication Technology,5G)逐渐进入大众的视野。与第四代移动通信技术(The 4th Generation Mobile Communication Technology,4G)相比,5G不仅将进一步提升用户的网络体验,同时还将满足未来万物互联的应用需求。海量机器类型通信(massive Machine-Type Communication,mMTC)作为5G物联网架构下的典型应用场景,已经成为广大通信工作者研究的重点。在mMTC众多的关键技术中,随机接入方案的拥塞问题是限制系统性能的重要瓶颈之一。因此对面向mMTC的随机接入方案做进一步的优化设计,提高系统吞吐量和接入成功概率,降低接入过程的平均时延,具有非常重要的实际意义。面向mMTC的随机接入方案是继承自长期演进升级版(Long Term EvolutionAdvanced,LTE-A)中的随机接入方案,包含两次握手的四个步骤。本文首先阐述了LTE-A通信系统中基于竞争的随机接入过程,对随机接入过程中的Preamble信号进行了简要介绍。随后,给出了面向mMTC随机接入方案的系统模型,描述了随机接入方案的关键性能参数。最后,重点介绍了基于接入阻拦的随机接入方案以及基于退避机制的随机接入方案,分别概述了方案的核心步骤和性能优劣。为了提高系统吞吐量和接入成功概率、降低接入过程的平均时延,本文提出了一种基于接入阻拦参数和退避参数联合优化的随机接入方案。该方案通过接入阻拦参数和退避参数联合优化,在很大程度上解决了接入阻拦参数更新速度慢导致的拥塞问题,防止接入时延无法满足服务质量要求现象的发生,缓解了mMTC通信系统接入压力,实现了吞吐量和接入时延的均衡。仿真和理论结果表明,与基于接入阻拦和基于退避的随机接入方案相比,此方案能够得到满足平均时延限制下系统的最大吞吐量,从而提高系统时频资源的利用效率和机器类型通信设备的数据传输效率。考虑到从本质上提高随机接入信道容量的非正交随机接入机制,本文进一步提出了一种基于接入阻拦参数和退避参数联合优化的非正交随机接入方案。理论和仿真结果表明,与基于接入阻拦参数和退避参数联合优化的随机接入方案相比,非正交机制的引入能够在不增加接入时延的情况下提高系统吞吐量,从根本上提高随机接入系统性能。
【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】：2019
【分类号】：TN929.5

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本文编号：2801135