LTE-A载波聚合下的资源分配算法及其切换性能分析

发布时间：2017-05-30 00:04

  本文关键词：LTE-A载波聚合下的资源分配算法及其切换性能分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：LTE-Advanced无线通信系统以其优越的性能获得了广泛的关注,该系统性能的发挥离不开充足的无线频谱资源的支持,随着无线通信系统的飞速发展,可用的无线资源愈发稀缺,在连续频段上满足LTE-Advanced系统所需的100MHz带宽需求是不现实的。通过采用载波聚合技术,聚合多个分布在不同频段的载波,LTE-Advanced系统不仅满足了巨大的带宽需求,在对频谱资源的利用方面也取得了重大突破。同时也要看到,由于采用了载波聚合技术,用户得以接入多个载波进行数据传输,这也为系统资源调度方面带来了新的难题。目前对于LTE-Advanced系统资源调度的研究中,往往忽略了LTE用户与LTE-A用户共存的场景,主要存在以下几个方面的问题：第一,在LTE用户与LTE-A用户共存的场景下,现有的调度方案未能考虑到两种制式用户设备能力的不同,没有给出合理的用户接入方案。第二,现有的资源调度方案对于LTE用户存在着严重的不公平性。第三,大多数研究工作集中在调度机制、载波级调度、资源块级调度的某一个方面,未能进行全面的研究与改善。本文在以上三个方面均做出了相应的改进,充分考虑到了LTE用户与LTE-A用户共存的场景,在该场景下成功地提升了LTE用户的公平性能,具体改进方案如下：(1)在调度机制方面,本文提出了一种改进的半独立用户调度机制,在LTE用户与LTE-A用户共存的场景下,根据不同制式用户的设备能力给出了不同的用户接入方案。此外,本文提出的调度机制考虑到信道质量变化的因素,允许用户在信道质量下降到一定程度之后进行成分载波的切换,并给出了载波切换的方案,仿真表明,该方案在信道条件剧烈变化的情景下可以显著改善系统的吞吐量性能。(2)在载波级调度方面,鉴于最小负载算法在衡量载波上的负载时仅考虑到用户数量或数据包长度,本文重新定义了成分载波上的负载衡量指标,提出了基于剩余传输时间的改进最小负载算法。该算法在继承最小负载算法主要思想的同时全面考虑到不同载波中的信道质量因素,将成分载波中待传输数据的剩余传输时间作为衡量负载的指标,使系统获得了更好的负载均衡性能。(3)在资源块级调度方面,由于比例公平算法存在着对LTE用户的不公平性,本文对比例公平算法进行了改进,提出了改进的比例公平算法,该算法的主要思想是在LTE用户比例较少的条件下适当提升LTE用户的调度优先级,在LTE用户与LTE-A用户共存的环境中对LTE用户的性能进行改善,提升了系统的公平性能。最后,本文通过Matlab仿真工具分析与验证了以上三种改进算法的优劣。仿真结果表明,以上三种改进算法在吞吐量以及公平性等方面均带来了有效的提升。
【关键词】：LTE-A 载波聚合 调度机制 载波级调度 资源块级调度
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-18
• 1.1 LTE-ADVANCED系统的研究背景11-15
• 1.1.1 移动通信系统的演进历程11-13
• 1.1.2 LTE-Advanced系统中采用的先进技术13-15
• 1.2 基于载波聚合的资源调度的研究现状15-16
• 1.3 本文主要工作以及论文的结构安排16-18
• 2 无线载波聚合系统与资源调度18-36
• 2.1 载波聚合技术概述18-23
• 2.1.1 载波聚合技术的分类18-20
• 2.1.2 载波聚合的部署场景20-22
• 2.1.3 载波聚合的实现方案22-23
• 2.2 载波聚合下的下行资源调度23-33
• 2.2.1 概述23-26
• 2.2.2 资源调度机制26-28
• 2.2.3 载波级调度与负载均衡算法28-29
• 2.2.4 RB级调度29-33
• 2.3 载波聚合情景下的载波切换分析33-35
• 2.4 本章小结35-36
• 3 无线载波聚合系统下行资源分配算法36-45
• 3.1 一种改进的下行资源调度与载波切换机制36-38
• 3.2 基于剩余时间的改进的最小负载算法38-40
• 3.3 LTE用户与LTE-A用户共存环境下的改进比例公平算法40-44
• 3.4 本章小结44-45
• 4 算法仿真与性能分析45-62
• 4.1 仿真系统介绍45-52
• 4.1.1 仿真模型45-49
• 4.1.2 仿真流程49-50
• 4.1.3 仿真参数50-51
• 4.1.4 性能指标51-52
• 4.2 不同下行资源调度机制的性能比较与切换性能分析52-56
• 4.3 RT-LL载波间负载均衡算法的性能分析56-57
• 4.4 改进的比例公平算法的性能分析57-61
• 4.5 本章小结61-62
• 5 结论62-64
• 参考文献64-67
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果67-69
• 学位论文数据集69

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