LTE-A蜂窝网络中继路由选择策略研究

摘要

LTE Advanced对信息传输速率及频谱利用率都提出了很高的要求。除了在物理层应用OFDM，MIMO等关键技术外，还引入了中继技术，将中继多跳通信技术融合到传统蜂窝网络中，构建了新的高效、低成本中继通信蜂窝网络。通过引入一个或多个中继节点(RN)，使得基站(eNB)发出的信号能够经由RN进行一定处理后再发送给用户设备(UE)，这种多跳传输方式可以扩展小区覆盖，改善小区边缘的性能，提供更大的信息吞吐率。随着中继技术的引入，很多问题和挑战也随之产生，UE的路由选择方式就是其中之一。在有中继的LTE-A蜂窝小区中，用户可以通过不同的路由选择策略来接入基站和中继，如何选择一种有效的中继策略成了影响系统性能的关键因素。
　　 本硕士论文首先根据3GPP会议提案中各种仿真场景和系统级仿真方法，结合3GPP协议的参数要求，基于IT++平台设计并搭建了LTE-A中继蜂窝网络的系统级仿真平台，为后面的LTE-A中继蜂窝网络研究打下了基础。
　　 随后，论文对3种典型的中继路由选择策略：基于接收功率(PW)，信干噪比(SINR)和频谱效率(SE)的中继路由策略进行了详细分析，仿真研究了不同回程链路质量下的小区平均吞吐率，小区边缘吞吐率和计算复杂度。在此基础上，提出了一种结合PW策略和SINR策略的改进PW算法，其计算复杂度远低于SINR策略，但是能达到和SINR策略近似的性能，随后，根据实际中UE的调度受限的情况，提出了在调度受限的业务模式下适用的基于平衡调度的SINR中继选择算法(BSSINR算法)，在调度受限的情况下，相比传统的SINR策略和SE策略，BSSINR算法的计算复杂性无明显增加，但系统吞吐率大为提高。除此之外，本文还探讨了协作中继在LTE-A中继蜂窝网中的应用，进一步改进SE选择策略，中继位置对性能影响等中继选择相关问题。