TD-LTE/LTE-A系统的终端省电机制研究

摘要

移动通信终端的节能省电一直是无线通信领域的一个重要研究课题。我国“十一五”规划纲要提出节能减排计划，绿色、节能的低碳产业将越来越被广泛推崇，通信行业也不例外。随着我国拥有自主知识产权的TD-SCDMA和其演进技术的高速发展，终端芯片处理能力不断提高、功能不断增强，终端的功耗问题将直接影响TD通信系统的演进和商用进程。
　　 本文研究了现有的移动终端省电技术，结合TD-LTE、LTE-A系统特点，提出了各自系统中基于虚拟多输入多输出（Virtual Multiple Input Multiple Output，V-MIMO）的终端省电方案。MIMO技术可以在不增加天线发射功率的前提下，成倍地提高通信系统的信道容量及频谱利用率。同样，在相同系统容量的要求下使用MIMO技术可以节省更多的传输能量。
　　 在TD-LTE系统中，基于虚拟MIMO的终端省电机制实现的关键是要解决虚拟MIMO配对和调度问题。本文提出以降低配对干扰为目的、且复杂度合理的配对算法（基于SNR门限分组的虚拟MIMO配对算法）;在此基础上融合比例公平调度算法，兼顾系统的吞吐量和用户之间的业务服务公平性;同时考虑该机制的实现复杂度，降低其计算开销，达到了良好的终端省电效果。
　　 由于LTE-A系统引入了中继技术，因此提出利用中继转发达到终端省电的目的。考虑中继站部署的高成本问题，提出了给智能终端添加中继功能，特定条件下开启中继模式快速部署成中继节点。其它终端通过中继节点转发数据，从而降低所需的射频输出功率，达到节省终端电池电量的目的，提升移动用户满意度。当系统中出现多个中继时，可组成V-MIMO进行数据传输，利用TypeⅡ中继特点可优化V-MIMO性能。此方案能够有效降低移动终端能耗，具有较大的实用价值。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 移动通信系统的发展

1．2 选题背景及研究意义

1．3 国内外研究现状分析

1．4 主要研究内容及论文结构

第二章 基于虚拟MIMO的TD-LTE终端省电机制

2．1 TD-LTE上行空中接口基本原理

2．1．1 SC-FDMA系统原理

2．1．2 MIMO系统原理

2．1．3 虚拟MIMO技术

2．1．4 SC-FDMA-虚拟MIMO系统结构

2．2 虚拟MIMO省电实现因素

2．3 虚拟MIMO用户配对准则

2．3．1 随机配对算法

2．3．2 正交配对算法

2．3．3 行列式配对算法

2．3．4 其他相关研究

2．4 基于SNR门限并融合PF调度的分组配对算法

2．4．1 实现目标

2．4．2 用户配对

2．4．3 分组调度

2．4．4 算法流程

2．5 仿真结果及性能分析

2．6 本章小结

第三章 LTE-A中继网络中的终端省电方案

3．1 LTE-A中继技术基本原理

3．1．1 中继技术的原理和应用场景

3．1．2 中继站的分类

3．1．3 中继物理层协议

3．1．4 中继节点的接入流程

3．2 使用Type Ⅰ中继实现终端省电的方案

3．3 终端添加中继功能的实现方案

3．4 终端开启中继功能的条件

3．5 中继节点的部署方案

3．5．1 中继节点部署请求

3．5．2 终端可驻留中继小区的条件

3．5．3 下属终端的状态切换

3．6 多中继V-MIMO传输

3．7 使用Type Ⅱ中继优化V-MIMO性能

3．8 本章小结

第四章 LTE-A中继网络省电方案的仿真与性能分析

4．1 LTE-A的通用帧和时隙结构

4．2 LTE-A上行发射机的一般结构

4．2．1 编码交织

4．2．2 调制

4．2．3 OFDM符号产生

4．3 LTE-A中继物理层上行链路仿真设计

4．3．1 LTE-A上行收发机仿真设计

4．3．2 路径损耗模型的设置

4．3．3 仿真参数设置

4．3．4 仿真结果及性能分析

4．4 双中继V-MIMO物理层上行链路仿真设计

4．4．1 双中继V-MIMO收发机仿真设计

4．4．2 仿真结果性能分析

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 全文工作总结

5．2 进一步工作展望

致谢

参考文献

附录：攻读硕士学位期间的研究成果