基于D2D中继的TD-LTE集群系统切换机制研究

摘要

随着公网集群系统的进一步发展，集群用户所需的传输速率和服务质量将越来越高。传统的LTE切换技术采用硬切换技术，存在切换时延长、掉话率高和业务不稳定的问题，已无法满足集群系统的需求。在集群通信系统中，使用用户间通信（D2D）技术进行辅助切换可以提高切换过程中的传输速率、信干噪比，但建立大量的D2D连接会带来较大的时延、信令以及能量开销。此外，D2D用户复用小区频谱资源不可避免地带来干扰，如何对网络资源进行分配尽可能地减少干扰显得至关重要。
　　在这种背景下，本文展开了对LTE集群系统切换优化机制的研究，主要包括：
　　首先，从LTE系统切换流程和判决准则方面研究分析了其缺陷和不足，指出硬切换技术存在切换时延长和掉话率高的问题。接着，本文对学术界在集群系统切换方面的研究成果进行了总结分析，同时也分析了基于D2D中继的切换机制的优点及存在的问题。
　　其次，参考现有文献中基于D2D的辅助切换方法，本文提出了一种基于分簇多播的公网集群系统切换方法。该方法采用基于层次分析法的簇头选择和分簇算法，将集群用户的移动性和剩余电量纳入决策因素，选择综合评价指标最高的终端作为簇头，可减少簇头的数量，并延长D2D通信的时间，实现稳定的网络分簇结构，保障集群用户在切换过程中业务的连续性和高传输速率。仿真结果表明，该优化方法能提高集群用户在切换过程中的传输速率和信干噪比，降低集群用户的能量消耗。
　　最后，针对D2D多播复用小区频谱资源带来的干扰问题建模，本文提出了一种基于D2D多播的集群系统资源分配优化算法。此算法的优化目标是系统吞吐量最大化，将资源分配拆分为资源块分配和功率分配两步进行求解。第一步以最小化干扰为目标为多播簇寻找共享频谱的蜂窝用户，并进行资源块分配；第二步，采用遗传算法的思想搜索最优功率分配方案。之后，编写C++程序对此算法进行了仿真验证，仿真结果验证了此算法在抑制干扰、提升系统吞吐量方面的有效性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1论文研究背景及意义

1.2国内外相关研究现状

1.3本论文主要研究内容

1.4本论文的结构安排

第二章 LTE集群系统移动性管理和资源分配相关研究

2.1 LTE系统及其关键技术概述

2.2 LTE集群切换问题及其优化方案研究

2.3 LTE集群资源分配问题及建模研究

2.4本章小结

第三章 基于分簇多播的公网集群系统切换方法

3.1关键问题分析

3.2基于分簇多播的集群系统切换算法设计

3.3簇的动态维护

3.4仿真验证与结果分析

3.5本章小结

第四章 基于D2D多播的公网集群系统资源分配方法

4.1场景与问题分析

4.2基于D2D多播的集群系统资源分配模型建立

4.3基于D2D多播的集群系统资源分配模型求解

4.4仿真验证及结果分析

4.5本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文工作总结

5.2后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果