基于载波聚合技术的LTE-A系统中资源调度与管理

摘要

为满足移动用户对无线网络服务质量的需求，第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project,3GPP)开展了3G系统的演进研究，即3G长期演进(Long Term Evolution,LTE)。随着LTE系统的迅速发展，3GPP逐步展开了LTE-Advanced(如下简称为LTE-A)系统的研究工作，并将载波聚合技术作为其实现系统频谱宽度扩展与更高峰值速率的关键技术。
　　载波聚合技术提高了系统的传输带宽，使得系统和用户吞吐量大大提高。但是引入载波聚合技术的同时为LTE-A系统带来了资源分配上的新问题，如多载波之间负载的平衡问题、跨载波之间调度方案的设计问题等。且由于LTE-A系统兼容LTE系统，这使得LTE-A系统中共存着两种不同的用户，即LTE-A用户和LTE Rel-8用户，在解决系统资源调度问题时，这两种不同类型的用户共存将给系统性能带来较大的影响。
　　充分研究LTE-A系统的Layer-2层两种主要的资源调度方案：独立载波调度方案(Independent Carrier Scheduling,IS)和联合载波调度方案(Joint Carrier Scheduling,JS)，本文提出了一种适用于多载波系统的改进型PF方案，通过控制用户接入的载波数量，合理的平衡了系统性能与复杂性之间的矛盾。通过提出载波覆盖权重因子改善小区边缘用户的性能；通过提出用户类型权重因子改善了LTE用户的性能。
　　在研究第二层调度方案的基础上，针对现有第二层JS调度方案没有充分考虑到不同成员载波(Component Carrier,CC)的信道质量的差异以及不同 CC流量负载的差异，提出了两种Layer-3层CC管理方案：绝对阈值方案与相对阈值方案。通过两种部署场景，仿真比较单独Layer-2层JS调度方案与同时使用Layer-3层CC管理方案在系统性能上的优劣。仿真结果显示在有些部署场景下，很多用户不会使用到CA技术，因此layer-3层应移除不必要的CCs。实际部署场景是混合部署，由于相对阈值法配置的灵活性，Layer-3层相对阈值法优于绝对阈值法。仿真显示Layer-3层相对阈值法在降低eNB端与UE端复杂度的基础上可以达到使用Layer-2层 JS方案的系统性能上限，实现了在降低复杂度的前提下，小区平均吞吐量与只使用JS方案下的小区平均吞吐量基本一致。这更加显得使用Layer-3层CC管理方案的必要性。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1移动通信技术的发展现状

1.2课题背景技术介绍

1.3课题研究内容与意义

1.4本文结构

第二章 LTE-A系统中的载波聚合关键技术介绍

2.1载波聚合方案中的聚合频谱类型

2.2成员载波数据流聚合方案

2.3聚合的载波结构

2.4载波聚合的部署场景

2.5载波聚合的设计思想和协议架构

2.6载波聚合的物理层关键技术

2.7本章小结

第三章 Layer-2层分层调度方案的分析与改进

3.1载波聚合系统的协议架构

3.2经典的调度方案介绍

3.3改进的PF方案的系统模型的研究

3.4提出的改进型资源调度方案介绍

3.5仿真结果与性能分析

3.6本章小结

第四章 Layer-3层成员载波管理方案的设计

4.1主服务小区与辅助服务小区概念

4.2 Layer-3层成员载波管理方案介绍

4.3仿真与性能分析

4.4 Layer-3层CC管理方案与Layer-2层调度方案的比较

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1论文总结

5.2论文展望

参考文献

致谢