LTE-Advanced系统中Relay技术及其系统性能研究

摘要

LTE-Advanced是在LTE的基础上研究新一代移动通信系统(IMT-Advanced：International Mobile Telecommunications-Advanced)的候选技术提案。为了满足未来移动通信系统日益增加的高速数据业务需求，LTE-Advanced系统对小区的平均吞吐量和小区边缘用户的数据速率提出了更高的要求。无线中继(Relay)作为一种低功率、低成本的网络节点被引入到LTE-Advanced系统中，其具有拓扑灵活的优点，能够有效提高系统频谱效率、拓展网络覆盖。
　　 目前，世界最主要电信运营商如：中国移动、英国Vodafone、日本NTTDoCoMo等都着力于Relay的标准制定和设计。除此之外，主要通信设备商包括华为、中兴、大唐、QualComm等，都积极地推动Relay技术的发展。根据3GPP对Relay讨论的最新进展，LTE-Advanced系统中已经确定支持Type1 Relay，且优先考虑固定Relay。现在国内外各大通信设备制造商以及移动网络运营商都已投入大量的人力物力，致力于Relay技术的研究，包括Relay的系统仿真、预研及算法优化等，力图在4G时代的通信发展中取得领先地位。
　　 本文通过系统级仿真，对LTE-Advanced系统中的Relay进行技术研究和性能评估验证。基于系统级仿真平台，对Relaying技术以及3GPP相关提案作进一步研究，主要内容包括：
　　 (1)按照3GPP36.814中的场景假设和3GPP相关协议的仿真参数，设计并搭建了Relay动态系统仿真平台。平台包括Relay的小区拓扑建模、Relay/UE分布、无线信道生成、链路自适应、调度、干扰计算等功能模块。
　　 (2)对Relay系统中接入链路(access link)和直射链路(direct link)之间的资源分配和干扰协调调度技术进行研究，设计实现方案，并对该方案进行仿真验证和分析。
　　 (3)针对Relay系统，对不同的小区归属选择算法进行研究，提出了覆盖扩展(Range Expansion)的小区归属选择算法，并完成仿真分析。仿真结果表明，在RE的偏差值取值合适时，该算法可以在保持系统吞吐量的基础上，提高小区边缘用户吞吐量。
　　 (4)基于Relay系统仿真平台，评估不同Relay数目对系统性能的影响，从系统平均频谱效率和边缘用户性能两方面作分析。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略语

声明

第1章 绪论

1.1课题研究背景

1.2 Relay技术

1.2.1引入Relay的目的

1.2.2引入Relay的影响

1.2.3 Relay标准化进展情况

1.3本文的主要工作和组织结构

第2章 Relay的基本原理

2.1 Relay原理和特点

2.2 Relay的分类和定义

2.2.1 Relay的分类

2.2.2 3GPP中Relay的定义

2.3 Relay物理层设计

2.3.1 Relay引入后的链路划分

2.3.2 Backhaul链路子帧结构设计和分配

2.3.3 Backhaul链路HARQ操作

2.3.4 Backhaul链路控制信道设计

2.4本章小结

第3章 系统仿真方法与建模

3.1系统仿真方法概述

3.1.1时间驱动的建模方法

3.1.2事件驱动的建模方法

3.2系统仿真建模

3.2.1网络拓扑模型

3.2.2终端分配方法

3.2.3移动模型

3.2.4无线信道模型

3.2.5天线方向图

3.2.6链路与系统级仿真接口

3.2.7性能评估参数

3.3本章小结

第4章 Relay系统仿真平台搭建

4.1 Relay系统仿真的特点

4.2 Relay系统仿真建模

4.2.1网络拓扑模型

4.2.2传播模型

4.2.3天线模型

4.2.4覆盖区域判断

4.2.5干扰计算

4.3本章小结

第5章 Relay技术研究与仿真分析

5.1基本仿真假设

5.1.1仿真场景假设

5.1.2 eNB模型参数

5.1.3 Relay Node模型参数

5.1.4终端模型参数

5.2 Access链路资源分配方式研究

5.2.1 Access链路资源分配方式介绍

5.2.2 Access链路资源分配方式下仿真结果与分析

5.3小区归属选择方案研究

5.3.1小区归属选择方案介绍

5.3.2不同小区归属选择方案下的仿真结果与分析

5.4 Relay部署的数目对系统性能的影响

5.4.1仿真结果

5.4.2结果分析

5.5本章小结

第6章 结论和展望

6.1论文工作总结

6.2进一步的研究工作

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间研究成果