高速移动通信场景下基于LTE-A中继系统的资源调度关键技术研究

摘要

随着高速列车和宽带多媒体业务的发展，越来越多的用户有着在高速移动通信场景下的通信需求。为了克服高速列车的车体穿透损耗和快速时变信道的影响，满足列车内乘客的通信需求，LTE-A（Long Term Evolution-Advanced）引入了移动中继技术。同时，资源调度作为LTE-A无线资源管理的关键内容，调度算法的优劣直接影响着系统性能。本文将对高速移动通信场景下基于LTE-A中继系统的资源调度问题进行研究，重点讨论设计地面基站针对高速移动中继和小区内普通用户间的资源调度算法。
　　首先，本文研究了通信业务模型，分析了高速移动通信场景下各类业务在用户中的渗透率，并对高速移动通信场景下的业务进行了建模。业务模型统计表征了用户使用业务的行为，其研究目的在于了解用户的业务习惯以及占用系统资源的需求。本文分别对深圳市的应用业务数据和上海地区高速移动通信场景附近基站的业务量进行了统计分析。分析表明：网页浏览、流媒体和即时通信三类业务位列用户使用量的前三，电子商务和游戏娱乐两类业务的用户使用量也逐步升高。在以上分析的基础上，作为论文进一步研究的基础，论文完成了对高速移动通信场景下的业务模型的建模。
　　其次，本文研究了高速移动通信下基于LTE-A中继系统的资源调度算法。当部署移动中继的高速列车驶入小区时，由于进入小区的高速移动用户数量的瞬间增加，小区原先建立的资源分配及管理体系势必会被打破。面对高速移动用户和小区内普通用户共存的场景，现有的调度算法无法给高速移动用户提供足够的资源，从而无法保证用户公平性。为了提高LTE-A中继系统的公平性，改善高速移动用户的通信性能，本文提出了一种基于MLWDF的改进型调度算法，即基于高速移动用户CQI（Channel Quality Indicator）判决的资源调度算法。该算法能够较好地提升高速移动用户的吞吐量，虽然牺牲了小区内普通用户的部分性能，但却在改善用户公平性的同时还能获得系统吞吐量的提升。考虑到快速时变信道下的CQI时延问题，本文还进一步提出基于高速移动用户CQI预测的改进型资源调度算法。
　　最后，本文研究了多运营商协同的资源调度算法。随着高速移动用户数量的增加，通信系统受频谱资源限制会出现性能瓶颈。为了增加系统可利用带宽资源，本文基于虚拟运营商引入了多运营商协同的资源调度策略，同时还设计了基于不同运营商网络负载的资源分配算法。该算法较好地改善了资源稀缺情况下的LTE-A中继系统的通信性能。

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缩略语说明

第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2课题研究意义

1.3本文工作内容及创新点

1.4本文结构

第二章 LTE-A下行帧结构及资源调度算法

2.1引言

2.2 LTE资源结构及相关传输技术

2.3下行资源调度流程及算法评价标准

2.4经典的资源调度算法

2.5本章小结

第三章 高速移动通信场景下的业务模型研究

3.1引言

3.2深圳地区移动业务数据分析

3.3上海地区高速移动通信场景下的业务数据分析

3.4高速移动通信场景下的业务建模

3.5本章小结

第四章 高速移动通信场景下基于LTE-A中继系统的资源调度算法

4.1引言

4.2高速移动通信场景下的信道质量

4.3单运营商的资源调度算法

4.4多运营商协同的资源调度算法

4.5本章小结

第五章 总结和展望

5.1全文工作总结

5.2未来工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表的论文和申请的发明专利