發(fā)布時間：2018-11-10 07:37

【摘要】：長期演進(Long Term Evolution, LTE)是目前全球最流行的第四代通信標(biāo)準(zhǔn)。它的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,標(biāo)志著全球?qū)拵б苿油ㄐ艜r代的到來。作為第三代合作伙伴計劃(3rd Generation Partnership project,3GPP)為了迎接無線互聯(lián)網(wǎng)浪潮而提出的重要通信標(biāo)準(zhǔn),LTE通信系統(tǒng)較之以往的通信系統(tǒng)具有兩點重大改變：一是網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)扁平化——基站成為無線網(wǎng)絡(luò)接入側(cè)唯一節(jié)點網(wǎng)元；二是傳輸方式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(Internet Protocol, IP)化——采用基于IP數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)的純分組域交換。第一項改變降低了控制面延遲,并強化了基站在下行鏈路控制中的決定性地位；第二項改變統(tǒng)一了語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸格式與交換方法,從而提高了交換效率。這兩項根本性改變使得現(xiàn)有大部分調(diào)度算法將不再適用于LTE通信系統(tǒng)。然而,由于下行鏈路調(diào)度算法顯著地影響通信系統(tǒng)性能,因此如何在LTE通信系統(tǒng)中設(shè)計保證業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service, QoS)的下行鏈路調(diào)度算法成為亟需解決的熱點問題。 LTE中調(diào)度的概念隨著多輸入多輸出天線技術(shù)(Multi-Input Multi-Output, MIMO)以及正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access, OFDMA)技術(shù)的引入,從傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中的“時域調(diào)度”演進為“時、頻域調(diào)度”。因此,LTE中調(diào)度算法不僅需要確定被服務(wù)業(yè)務(wù)的優(yōu)先級,還需要決定如何分配系統(tǒng)資源,以及接收端的運行參數(shù)配置等。為了提高調(diào)度算法的效率,LTE定義了各協(xié)議層信息傳遞至位于媒體訪問控制層(Media Access Control, MAC)調(diào)度器的接口和信令,使得跨層調(diào)度成為可能。對此,LTE中下行鏈路調(diào)度算法具有考慮信息維數(shù)多、實時性要求高等特點。目前,3GPP并沒有對LTE中采用的調(diào)度算法進行標(biāo)準(zhǔn)化。這是因為不同網(wǎng)絡(luò)負(fù)載下調(diào)度算法可能表現(xiàn)出截然不同的性能,所以需要對特定的通信場景進行有針對性地設(shè)計和優(yōu)化。 本論文針對單用戶通信場景、多用戶通信場景以及配置了LTE非連續(xù)接收(Discontinuous Reception, DRX)模式的通信場景分別對LTE下行鏈路調(diào)度算法展開了研究,提出了相應(yīng)的創(chuàng)新性解決機制,并通過詳細的理論分析和計算機仿真對所提算法的性能進行了驗證。本論文的主要工作和創(chuàng)新點包括三個方面,總結(jié)如下： 一、基于高速鐵路實際通信場景提出了一種適用于LTE單用戶通信系統(tǒng)下行鏈路調(diào)度算法。首先對高速鐵路通信場景下的MIMO信道進行仿真研究,獲得了信道相關(guān)性以及遍歷容量等特性,從而確定高鐵通信場景中MIMO工作模式。然后提出了一種在保證語音業(yè)務(wù)優(yōu)先級的前提下保證業(yè)務(wù)間公平性的時域調(diào)度算法。其次,基于單用戶通信場景特殊性以及高鐵MIMO信道特點,提出了一種考慮LTE標(biāo)準(zhǔn)限制的頻域調(diào)度算法,此算法經(jīng)證明可獲得較高頻譜利用率。為了便于實現(xiàn),還提出了一種次優(yōu)的頻域調(diào)度算法。 二、提出了一種將流量預(yù)測與多用戶調(diào)度相結(jié)合的調(diào)度算法。首先,提出了一種新的調(diào)度器時序結(jié)構(gòu),利用該時序結(jié)構(gòu)可以將流量模型搭建、隊列長度預(yù)測以及調(diào)度決策有機結(jié)合起來。其次,提出了一種短時間內(nèi)構(gòu)建流量模型的方法,可以有效捕捉移動互聯(lián)網(wǎng)流量的波動特性。再次,提出了一種基于短時間數(shù)據(jù)包到達率觀測,預(yù)測流量趨勢以及緩存隊列長度的算法。在此算法基礎(chǔ)上,提出了一種最小化平均隊列長度以及溢出概率并最大化系統(tǒng)吞吐量的時域調(diào)度算法。此外,還提出了一種在LTE標(biāo)準(zhǔn)限制下利用多用戶分集獲得較高頻譜效率的頻域調(diào)度算法。 三、首次將自相似流量模型引入LTE DRX調(diào)度領(lǐng)域,并提出評估LTE DRX在此流量下節(jié)能性能和延遲的理論模型。接著,提出在通信過程中對此理論模型中關(guān)鍵參數(shù)進行無偏估計的方法,從而實現(xiàn)對LTE DRX的性能的實時估計。在此基礎(chǔ)上,提出了一種在線優(yōu)化LTE DRX參數(shù)配置的調(diào)度算法。 本文所提算法以及理論模型均經(jīng)過計算機仿真驗證。
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【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN929.5

【參考文獻】

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1 劉爽;朱凱;董宸;;基于PLC一維極軸自動控制的對日跟蹤系統(tǒng)[J];工業(yè)控制計算機;2010年01期

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本文編號：2321821