TD-LTE集群通信系统准入控制研究

摘要

TD-LTE公网集群系统中的集群用户和公网用户共享有限的无线系统资源。集群用户发起随机接入和业务呼叫时具有突发性，且具有公网所不具备的组呼特性和快速接入需求，其优先级往往大于公网用户。因而适用于公网的准入控制机制将不再适用于公网集群系统中。研究基于公网集群系统的准入控制机制将很有必要。集群和公网用户进行竞争随机接入时，用户间发生碰撞是难免的。
　　 本文综合考虑群组间优先级、群组内用户间优先级、公网用户、用户重传次数、网络负载、退避机制，提出一种基于TD-LTE公网集群系统中等级用户的竞争随机接入控制及退避策略。该策略在网络负载小时所有用户的初始接入采用全概率接入;在网络负载较大时初始接入采用基于网络负载、群组优先级和用户优先级的动态等级概率进行接入;再次竞争接入时采用基于重传次数和网络负载的等级用户动态概率接入。通过matlab仿真可验证本文提出策略在负载较大时也能够很好的保证高优先级群组中用户的接入成功率和接入时延要求。分析在竞争随机接入中发生碰撞的用户会使用相同资源在PUSCH中发送Msg3、碰撞所引起PUSCH功率变化情况、集群用户的等级特性以及TD-LTE系统的OFDM特性，提出一种基于等级用户发送Msg3的PUSCH功率控制策略。此策略是在原有的PUSCH功率控制基础上进一步改进，使得功率不是随着重传次数的增加而相对增大，而是根据用户的等级属性来进行区分。使得不管用户重传次数如何，都能够让碰撞用户中的高优先级用户具有更强的信号以便被eNode B检测到从而竞争接入成功，且不影响未发生碰撞用户发送Msg3的情况。通过matlab仿真分析可验证所提策略能够更大程度地提高集群优先级群组中用户的接入性能。由于集群系统发起业务时具有突发性，且集群组呼业务的群组内只有一个主叫用户，因而提出一种基于集群组呼业务的接纳控制策略，选择一个群组内发起的多个业务中最高优先级用户发起的最高优先级业务，并对是否存在抢占情况进行判断，在资源不足时，采用对多个最低优先级业务同时进行最轻程度而非最大程度的降速，保证对整个群组用户的Qos影响最小。在TD-LTE公网集群系统中，公网用户和集群用户共享系统资源来发起业务，为了保证集群用户的业务接纳率，提出一种针对公网和集群用户的周期性门限接纳控制策略，让公网用户在资源利用率高于门限时周期性地不被接纳，此策略能够保证系统较高的资源利用率，较好地保证集群用户的业务接纳率和资源占用率，且避免了持续门限接纳所存在的公网用户持续走低的资源占用率情况。通过matlab仿真可验证所提策略能够保证集群用户较高的接纳率和资源占用率，且对公网用户的接纳性能影响较小。

目录

声明

摘要

图索引

表索引

缩略语

续缩略语

第一章 绪论

1．1 TD-LTE公网集群系统引言

1．1．1 TD-LTE系统概述

1．1．2 集群通信的概念及特点

1．1．3 集群系统与公用移动系统的主要区别

1．1．4 TD-LTE公网集群系统

1．2 TD-LTE公网集群系统准入控制

1．2．1 随机接入策略研究现状

1．2．2 PUSCH功率控制策略研究现状

1．2．3 接纳控制策略研究现状

1．3 本文研究的主要内容及结构安排

1．3．1 课题来源

1．3．2 本文主要工作

1．3．3 论文结构安排

第二章 TD-LTE随机接入过程及无线资源管理

2．1 随机接入过程

2．1．1 竞争随机接入过程分析

2．1．2 竞争随机接入过程中的算法应用

2．2 TD-LTE系统资源

2．3 无线资源管理

2．3．1 动态资源分配

2．3．2 功率控制

2．3．3 接纳控制

2．4 Qos简介与业务类型

2．5 本章小结

第三章 等级用户随机接入控制及退避策略

3．1 TD-LTE公网集群用户随机接入中的问题

3．1．1 碰撞问题

3．1．2 等级问题

3．2 常用退避算法

3．3 等级用户随机接入控制及退避算法

3．3．1 TD-LTE公网集群系统随机接入控制及退避算法分析

3．3．2 新算法设计目标

3．3．3 新算法设计思路

3．3．4 新算法中接入概率值设计

3．3．5 新算法流程图

3．4 仿真分析

3．4．1 仿真环境

3．4．2 仿真结果及分析

3．5 本章小结

第四章 等级用户随机接入中PUSCH功率控制策略

4．1 TD-LTE功率控制简介

4．1．1 功率控制简介

4．1．2 TD-LTE系统的功率控制

4．2 等级用户竞争随机接入PUSCH功率控制策略分析及思路

4．2．1 PUSCH功率控制策略分析

4．2．2 等级用户竞争随机接入PUSCH功率控制策略的设计思路

4．3 改进的等级用户竞争随机接入PUSCH功率控制策略

4．3．1 PUSCH功率控制

4．3．2 前导码的功率控制

4．3．3 改进的等级用户竞争随机接入的PUSCH功率控制

4．4 竞争随机接入PUSCH功率控制仿真流程

4．5 仿真与分析

4．5．1 仿真环境

4．5．2 仿真结果及分析

4．6 本章小结

第五章 集群用户呼叫接纳控制策略

5．1 TD-LTE公网集群用户的呼叫接纳控制分析

5．2 改进的基于集群用户的呼叫接纳控制

5．2．1 基于集群组呼业务的新接纳策略

5．2．2 改进的集群降速策略

5．3 基于公网集群的新接纳策略

5．3．1 门限接纳策略

5．3．2 周期性门限接纳策略

5．4 基于空闲资源的再次上行调度

5．5 仿真分析

5．5．1 仿真环境

5．5．2 仿真结果及分析

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文工作总结

6．2 工作展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间参与的科研工作及取得的研究成果