作為物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IoT)的關(guān)鍵技術(shù)之一,機(jī)器對(duì)機(jī)器(Machine to Machine,M2M)通信將會(huì)在我們未來的世界中引發(fā)一場(chǎng)革命。但是,現(xiàn)有LTE通信體制主要針對(duì)人對(duì)人(Human to Human,H2H)通信進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化,顯然無法滿足大規(guī)模M2M通信需求。當(dāng)海量M2M設(shè)備請(qǐng)求接入網(wǎng)絡(luò)時(shí),必然導(dǎo)致前導(dǎo)序列大量碰撞以及網(wǎng)絡(luò)擁塞,嚴(yán)重影響M2M設(shè)備的通信性能,因此,本文對(duì)基于LTE的M2M隨機(jī)接入沖突檢測(cè)和解決方法,進(jìn)行了如下研究:(一)本文對(duì)大規(guī)模M2M隨機(jī)接入沖突檢測(cè)問題展開研究。首先,介紹LTE前導(dǎo)序列的產(chǎn)生與檢測(cè)方法,以及現(xiàn)有的預(yù)先前導(dǎo)沖突檢測(cè)(early Preamble Collision Detection,e-PACD)方法,并分析現(xiàn)有算法的缺點(diǎn)與不足。其次,針對(duì)e-PACD方法消耗根序列多的缺點(diǎn),結(jié)合M2M用戶的低/無移動(dòng)性的特點(diǎn),提出一種改進(jìn)的e-PACD方法。該方法利用位置信息提前補(bǔ)償用戶到達(dá)時(shí)間不確定性,并使用不同根序列的循環(huán)移位序列來判斷標(biāo)簽前導(dǎo)沖突,有效減少了用戶接入所需的非正交根序列數(shù)量。仿真結(jié)果表明,與現(xiàn)有方法相比,改進(jìn)方法顯著降低了由不同根序列的非正交性帶來的多址干擾,在相同信噪比下獲得更好的前導(dǎo)檢測(cè)和沖突檢測(cè)性能,同時(shí)降低錯(cuò)誤沖突檢測(cè)概率。(二)本文基于分布式隊(duì)列(Distributed Queuing,DQ)隨機(jī)接入?yún)f(xié)議,進(jìn)一步研究M2M隨機(jī)接入沖突解決方法。首先,介紹傳統(tǒng)DQ協(xié)議,及其在LTE隨機(jī)接入過程中的應(yīng)用,并指出了現(xiàn)有DQ LTE方法存在的不足之處。其次,針對(duì)現(xiàn)有方法接入效率低的缺點(diǎn),提出一種動(dòng)態(tài)DQ隨機(jī)接入沖突解決方法。所提方法能夠根據(jù)前導(dǎo)的使用情況,動(dòng)態(tài)的合并沖突解決隊(duì)列隊(duì)首的若干個(gè)子組,從而提高接入效率。仿真結(jié)果表明,與標(biāo)準(zhǔn)LTE和現(xiàn)有DQ LTE方法相比,所提動(dòng)態(tài)DQ隨機(jī)接入沖突解決方法能夠高效解決沖突,避免網(wǎng)絡(luò)擁塞,在確保所有用戶成功接入的前提下,顯著降低平均接入時(shí)延,并且該優(yōu)勢(shì)隨著并發(fā)用戶數(shù)量和可用前導(dǎo)數(shù)量的增加而更加明顯。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN929.5
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語(yǔ)對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 論文主要內(nèi)容安排
第二章 LTE隨機(jī)接入概述
    2.1 LTE中隨機(jī)接入過程
        2.1.1 步驟一：UE發(fā)送前導(dǎo)
        2.1.2 步驟二：隨機(jī)接入響應(yīng)
        2.1.3 步驟三：連接請(qǐng)求
        2.1.4 步驟四：傳輸沖突解決消息
    2.2 隨機(jī)接入前導(dǎo)序列格式
    2.3 隨機(jī)接入時(shí)頻資源
    2.4 本章小結(jié)
第三章 M2M隨機(jī)接入沖突檢測(cè)方法研究
    3.1 LTE前導(dǎo)產(chǎn)生與檢測(cè)
    3.2 現(xiàn)有沖突檢測(cè)算法
        3.2.1 LTE隨機(jī)接入沖突檢測(cè)方法
        3.2.2 基于標(biāo)簽前導(dǎo)的預(yù)先前導(dǎo)沖突檢測(cè)方法
    3.3 基于e-PACD的改進(jìn)算法
        3.3.1 改進(jìn)的e-PACD算法原理
        3.3.2 前導(dǎo)檢測(cè)概率
        3.3.3 沖突檢測(cè)概率
        3.3.4 錯(cuò)誤沖突檢測(cè)概率
    3.4 仿真分析
        3.4.1 小區(qū)消耗根序列數(shù)量分析
        3.4.2 干擾項(xiàng)的均值和方差仿真分析
        3.4.3 前導(dǎo)檢測(cè)概率仿真分析
        3.4.4 沖突檢測(cè)概率仿真分析
        3.4.5 錯(cuò)誤沖突檢測(cè)概率仿真分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 基于DQ的M2M隨機(jī)接入沖突解決研究
    4.1 分布式隊(duì)列隨機(jī)接入?yún)f(xié)議
        4.1.1 傳統(tǒng)DQ隨機(jī)接入?yún)f(xié)議
        4.1.2 DQ算法在LTE中的應(yīng)用
        4.1.3 現(xiàn)有DQLTE沖突解決方法的不足
    4.2 動(dòng)態(tài)DQ隨機(jī)接入沖突解決方法
    4.3 仿真分析
        4.3.1 接入效率仿真分析
        4.3.2 成功接入概率仿真分析
        4.3.3 平均接入時(shí)延仿真分析
        4.3.4 前導(dǎo)平均傳輸次數(shù)仿真分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介

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