基于LTE的卫星移动通信系统无线资源调度技术研究

摘要

基于LTE（Long Term Evolution）的卫星移动通信系统将LTE标准和技术引入到卫星通信中，能有效利用LTE系统技术成熟、速率高、成本低和卫星通信覆盖范围广、抗毁性强等优势，在实现全球高速移动通信方面受到了世界各国的广泛重视。然而，与地面移动通信所处的无线链路环境不同，星地链路存在的长传输时延、高误码率和上下行带宽非对称等问题，对基于LTE的卫星移动通信系统中的无线资源调度提出了极大挑战。　　本文对基于LTE的卫星移动通信系统中的无线资源调度技术进行了深入研究，主要工作如下：　　第一、对基于LTE的卫星移动通信系统中语音业务的资源调度进行了研究。在对现有半持续调度（Semi-Persistent Scheduling，SPS）进行优化的基础上，提出了一种面向语音业务的半持续调度方法VoSPS（Voice services oriented Semi-PersistentScheduling approach）。针对用户信道质量恶化时的上行资源浪费问题，VoSPS中增加了一种基于上行信道质量的准入与截断机制 UACM（Uplink channel quality basedAdmission andCut-offMechanism）。为了充分利用系统上行资源，增加语音业务容量，VoSPS中引入了一种基于语音服务满意度的编码速率调整算法SCRA（voice serviceSatisfaction basedCodeRateAdjustment algorithm）。仿真结果表明，VoSPS能有效地提高系统的用户满意度，增加系统的语音业务容量。　　第二、对基于LTE的卫星移动通信系统的上行资源调度进行研究，提出了一种基于缓存状态预测的调度方法BSP（BufferStatusPrediction based scheduling approach）。BSP包括缓存状态预测上报机制BSPR（BufferStatusPrediction and Reporting mechanism）和基于缓存状态的比例公平调度算法 BSPF（Buffer Status basedProportionalFairnessscheduling algorithm）。针对星地链路传输时延远长于LTE资源调度周期的问题，BSPR机制根据上行业务的流量特性，对用户设备（User Equipment，UE）的缓存状态进行预测上报，使演进型基站（evolved Node B，eNB）能够更加合理地分配无线资源。BSPF调度算法在现有比例公平（ Proportional Fairness，PF）调度算法的基础上，增加 UE的缓存状态作为调度判决参数，考虑了业务的服务质量（Quality of Service，QoS）等级和数据流量大小。仿真结果表明，BSP调度方法能够有效地提高系统的资源利用率，更好地满足具有高QoS等级和大数据流量业务的吞吐量需求。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要工作

1.4 本文组织结构

第二章 LTE无线资源调度机制

2.1 LTE无线资源调度概述

2.2 半持续调度

2.3 分组调度算法

2.4 缓存状态上报机制

2.5 本章小结

第三章 面向语音业务的半持续调度方法

3.1 问题提出

3.2 VoSPS调度框架

3.3 基于上行信道质量的准入与截断机制UACM

3.4 基于语音服务满意度的编码速率调整算法SCRA

3.5 仿真实验

3.6 本章小结

第四章 基于缓存状态预测的调度方法

4.1 问题提出

4.2 BSP调度框架

4.3 缓存状态预测上报机制BSPR

4.4 基于缓存状态的比例公平调度算法BSPF

4.5 仿真实验

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 下一步工作

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果

作者在学期间参与研究的课题