TD-LTE系统的下行链路无线分组调度算法与资源分配策略的研究和实现--《北京邮电大学》2012年硕士论文
TD-LTE系统的下行链路无线分组调度算法与资源分配策略的研究和实现
【摘要】：在LTE系统中,eNode B中的调度器负责完成调度功能,包括下行调度器和上行调度器,分别负责管理下行和上行链路的资源分组调度。相对于由RNC控制资源分组调度的WCDMA系统而言,LTE系统可以及时地根据信道状况自适应改变调制方式和编码速率,并减少系统的传输延迟。
TD-LTE系统具有独特的TDD帧结构,下行采用OFDMA的多址接入方式,融合了正交频分复用(OFDM)、多输入多输出(MIMO)、混合自动请求重传(HARQ)等多种技术。在进行下行资源调度与分配时,必须充分考虑TD-LTE系统中的下行链路相关技术对其的影响。
此外,LTE系统业务种类繁多,既包括各种实时类业务,如VoIP、VideoStream等,也包括各种非实时类业务,如e-mai、FTP、P2P文件共享等,这就要求资源调度算法必须考虑到不同业务的QoS需求。LTE QoS包含如下几个参数：QCI等级、保证比特速率(GBR)、传输延时等。
如何为具有不同QCI等级、不同速率要求以及不同延时要求的各类业务高效地分配资源,在保证业务服务质量的同时,接入尽可能多的用户并为其提供服务,提高下行链路方向上系统的整体吞吐量,是下行分组调度算法最终要解决的问题。
本文重点研究了TD-LTE系统级仿真平台的下行分组调度算法以及下行资源分配策略。首先介绍了整个TD-LTE系统仿真平台以及仿真主流程；然后简单介绍了三大经典分组调度算法(RR算法、MAXC/I算法和PF算法),并提出了一种新的考虑QoS参数的分组调度算法—RAD算法,同时在仿真平台上进行了验证,该方案的主要目的是优先完成实时类用户的数据传输,满足网络中各用户的QoS需求,尽量降低重传次数。同时,本文还介绍了TD-LTE系统下行资源调度与分配的基本流程以及在此基础上开展的半持续调度、下行传输模式自适应、下行多用户MIMO等的研究和实现。最后,通过计算机仿真来研究下行调度算法以及下行资源分配策略的性能。
【关键词】：
【学位授予单位】：北京邮电大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2012【分类号】：TN929.5【目录】：
摘要4-5ABSTRACT5-11第一章 绪论11-13 1.1 本文的研究背景及意义11 1.2 研究现状11-12 1.3 论文结构12-13第二章 TD-LTE系统下行相关技术13-28 2.1 概述13 2.2 TD-LTE系统简介13-14 2.3 无线通信系统仿真原理14-15 2.4 TD-LTE系统级仿真总体流程15-17 2.5 TD-LTE下行相关技术17-28
2.5.1 TD-LTE系统帧结构17-18
2.5.2 TD-LTE下行多址传输18-19
2.5.3 多天线技术19-21
2.5.4 链路自适应技术21-23
2.5.5 下行控制信道设计23-24
2.5.6 下行链路用户数据传输24-28第三章 TD-LTE下行资源调度算法28-34 3.1 概述28 3.2 影响因素28-29 3.3 LTE中的分组调度算法29-32
3.3.1 轮询算法(RR,Round Robin)29
3.3.2 最大载干比算法(Max C/I)29-30
3.3.3 比例公平算法(PF,Proportional Fair)30
3.3.4 RAD算法(Requied Activity Detection,RAD)30-32 3.4 分组调度算法的评价标准32-34
3.4.1 吞吐量32-33
3.4.2 用户间公平性33
3.4.3 时延需求33-34第四章 TD-LTE系统的下行资源调度与分配方案研究34-55 4.1 引言34 4.2 TD-LTE系统的下行资源调度与分配方案34-55
4.2.1 总体流程34
4.2.2 下行资源分配34-40
4.2.2.1 轮询算法36
4.2.2.2 最大载干比算法36-37
4.2.2.3 比例公平算法37-38
4.2.2.4 RAD算法38-40
4.2.3 下行HARQ进程管理40-42
4.2.4 第2层调度与链路自适应框架42
4.2.5 下行半持续调度(Semi-Persistent Scheduling,SPS)42-44
4.2.6 下行传输模式自适应44-45
4.2.7 模式内自适应45-46
4.2.8 模式间自适应46-47
4.2.9 下行多承载调度47-49
4.2.10 下行PDCCH资源管理49-52
4.2.10.1 PDCCH CCE自适应49-50
4.2.10.2 PDCCH资源管理流程50-52
4.2.11 下行多用户MIMO52-55
4.2.11.1 一般介绍52
4.2.11.2 具体算法52-55第五章 下行资源调度与分配仿真结果分析55-66 5.1 仿真参数设置55-56 5.2 下行经典分组调度算法性能比较56-57
5.2.1 每小区用户数与小区平均吞吐量关系56-57 5.3 RAD算法性能分析57-62
5.3.1 多UE单一业务的GBR功能测试57-60
5.3.1.1 GBR与小区平均吞吐量曲线57-59
5.3.1.2 用户吞吐量CDF曲线59-60
5.3.2 多UE混合业务的GBR功能测试60-61
5.3.2.1 混合业务直方图(GBR与小区平均吞吐量关系曲线)60-61
5.3.3 用户平均数据包延迟性能分析61-62 5.4 下行传输模式性能分析62-66
5.4.1 模式2/3/4间的退化功能测试62-64
5.4.2 智能天线以及模式间自适应性能比较测试64-66第六章 总结和展望66-68 6.1 本文总结及主要贡献66 6.2 下一步工作展望66-68参考文献68-70致谢70-71攻读学位期间发表的学术论文71
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