足球比分直播

基于LTE-Advanced协同中继技术的分析.pdf

返回
基于LTE-Advanced协同中继技术的分析.pdf_第1页
第1页 / 共61页
基于LTE-Advanced协同中继技术的分析.pdf_第2页
第2页 / 共61页
基于LTE-Advanced协同中继技术的分析.pdf_第3页
第3页 / 共61页
基于LTE-Advanced协同中继技术的分析.pdf_第4页
第4页 / 共61页
基于LTE-Advanced协同中继技术的分析.pdf_第5页
第5页 / 共61页
点击查看更多>>
资源描述:
of cooperative relaying is designed based on LTEAdvanced in this paper.The optimum relay nodes of cooperative transmission are the primary problem.The model of the wireless muti-hop routing problem here is Rn extension of the wellknown multicommodity flow proble,which is based on characteristic ofLTEAdvanced.According to this model,a new wireless fixed relay routeWFRRisproposed based on open shortest path firstOSPF.The system capacity and the band ofsubscriber ale considerd in WFRR algorithm.So qual时of serviceOoS啪beguaranteed.The feasibility of the algorithm is validated by computer simulation in thethroughput and delay of transmission.The disposal of cooperative signal and the transmission of relay data are involvedin the algorithm of cooperative relay between the nodes.Amplfy-andforwardAD anddecode-andforwardDFare contained in the disposal of cooperative signal.Thechannel capacity of AF and DF is discussed in this paper and the perace of bitsgITOr rateBERis emulated by computer.Two algorithms of the transmission of relaydata are mainly researched in this paper,which are cycle delay cooperative relay andtime-coding cooperative relay. And based Oil timecoding cooperative rcl唱 animproved algorithm is presented, which introduces preceding before cooperativeⅡIII重庆邮电大学硕士论文 目录目 录摘Il荽..................IABSTRACT.II目 录Ⅳ图表目录.Ⅵ第一章绪论.11.1 LTE-A系统的发展和研究背景.11.2 中继技术的应用和研究意义.21.3 协作中继的应用前景。31.4 课题来源、研究工作及论文结构4第二章中继技术概述52.1 中继布网成本优势。52.1.1 中继网络成本分析52.1.2 性能.成本分析曲线62.2 在LTEA中协作中继的问题72.2.1 选择最佳协作节点82.2.2 固定协作中继方式.92.3 本章小结10第三章协作中继节点选择算法的研究及改进。ll3.1 协作中继候选节点选择算法ll3.1.1 无线固定中继网络参考模型ll3.1.2 算法方案的提出.143.1.3 中继候选节点选择流程173.2 协作中继节点选择算法。l 93.2.1 基于距离的中继选择算法193.2.2 基于SIN-R的中继选择算法。223-3 协作中继路由仿真223.3.1 网络仿真软件223.3.2 网络吞吐量仿真253.3.3 网络延迟仿真27IV重庆邮电大学硕士论文 目录3.4 本章小结.28第四章协作中继传输算法的研究及改进。294.1 协作中继的信号处理方法294.1.1 三节点中继模型294.1.2 解码.转发中继Decode and Forward.304.1.3 放大一转发中继Amplify and Forward.324.2 两种协作中继算法..344.2.1 循环延时协作中继354.2.2 空时编码协作中继374.3 空时编码协作改进算法404.4 仿真分析。424.4.1 AF与DF两种协作方式仿真比较。424.4.2 循环延时协作与空时编码协作仿真比较434.4.3 改进空时编码协作仿真454.5 本章小结。47第五章固定中继协作传输方案。485.1 协作传输方案流程图。485.2 固定速率中继协作传输步骤.495.3 可变速率中继协作传输步骤..5 15.4 本章小结。52第六章全文总结及未来研究方向..536.1 全文总结536.2 下一步的工作以及未来的研究方向54翌贮 谢55参考文献56附录.59V重庆邮电大学硕士论文 图表目录图表目录图1.1无线多跳中继网络3图2.1无差异曲线.6图2.2路由信息增强的协同中继8图2.3用户协同固定中继方式1。9图2.4用户协同固定中继方式2lO图3.1节点i的单跳约束13图3.2节点i的两跳约束j。13图3.3中继路由操作流程图1 8图3.4建立坐标系即边界划分21图3.5区域划分示意图.2l图3.6 NCTUns里的模组堆叠架构。23图3.7 NslObjeet class定义图24图3.8模块问封包传送架构.25图3.9节点拓扑结构图。25图3.10 WFRR与OSPF在节点不同传输距离吞吐量比较.26图3.11曼哈顿拓扑结构.27图3.12 WFRR与OSPF在曼哈顿拓扑结构下比较.27图3.13 WFRR端到端延时,接入请求服从泊松分布28图4.1三节点中继信道模型29图4.2两跳信道模型。30图4.3解码.转发传输机制.30图4.4三节点高斯解码.转发中继信道模型.3 l图4.5放大.转发传输机制.32图4.6三节点高斯放大.转发中继信道模型.33图4.7传统中继方式34图4.8循环延时中继示意图一35图4.9循环延时中继资源分配。36图4.10循环延时中继实现方案37图4.1l空时分组码发送原理图.38图4.12空时中继协作资源分配39图4.13分布式空时协作中继方案40图4.14分布式STBC协作中继改进方案40V1重庆邮电大学硕士论文 图表目录图4.15解码中继与放大转发比较仿真图43图4.16空时编码中继与循环协作中继比较仿真图,信道环境EPA44图4.17空时编码中继与循环协作中继比较仿真图,信道环境EVA45图4.18改进空时编码中继与空时编码协作中继比较仿真图,信道环境EPA 46图4.19改进空时编码中继与空时编码协作中继比较仿真图,信道环境EVA47表3.1 WFRR算法基本仿真参数设置..26表3.2 WFRR算法基本仿真参数设置..28表4.1AF与DF基本仿真参数设置42表4.2空时编码中继与未协作中继比较基本仿真参数设置..43表4.3空时编码中继与循环协作中继比较基本仿真参数设置.44表4.4改进空时编码中继与空时编码协作算法基本仿真参数设置.45表4.5改进空时编码中继与空时协作中继算法基本仿真参数设置.46VII促使了个人通信设备的微型化和多样化,结合多媒体消息、在线游戏、视频点播、音乐下载和移动电视等数据业务的能力,大大满足了个人通信和娱乐的需求。另外,尽量利用网络来提供计算和存储能力,通过低成本的宽带无线传送到终端,将有利于个人通信娱乐设备的微型化和普及。GSM网络演进到GPRS/EDGE和WCDMA/HSDPA网络以提供更多样化的通信和娱乐业务,降低无线数据网络的运营成本,已成为GSM移动运营商的必经之路。但这也仅仅是往宽带无线技术演进的一个开始。WCDMA/HSDPA与GPRS/EDGE相比,虽然无线性能大大提高,但是,在IPR的制肘、应对市场挑战和满足用户需求等领域,还是有很多局限。而这些需求已远远超出了现有网络的能力,寻找突破性的空中接口技术和网络结构看来是势在必行。与WiFi和WiMAX等无线接入方案相比,WCDMA/HSDPA空中接口和网络结构过于复杂,虽然在支持移动性和QoS方面有较大优势,但在每比特成本、无线频谱利用率和传输时延等能力方面明显落后。2004年11月,3GPP加拿大多伦多‘ UTRAN演进”会议收集了无线接入网R6版本之后的演进意见,在随后的全体会议上,‘ UTRA和UTRAN演进”研究项目得到了二十六个组织的支持,并最终获得通过。这也表明了3GPP组织运营商和设备商成员共同研究3G技术演进版本的强烈愿望。基于通信产业对“移动通信宽带化”的认识和应对“宽带接入移动化”挑战的需要,3GPP开始了“长期演进LTE”的进程【l】o LTE技术将实现一个高数据率、低延迟、分组业务优化的系统,为未来宽带无线业务提供有力的传输手段,满足任何时间、任何地点用户对口多媒体数据业务的需求。LTEAdvanced系统是LTE的平滑演进,对LTE具有很强的兼容性。LTE.Advanced系统支持下行峰值速率lGbit/s和上行峰值速率500 Mbit/s的要求,同时强调降低终端/网络的成本和功耗等需求【2】。根据现有的频谱分配方案,获得此容量的大宽带频谱在较高频段,而该频重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论段路损和穿透损都较大,很难实现好的覆盖。中继技术作为LTE.Advanced系统的关键技术可以很好地解决这一问题,它为小区带来更大的覆盖范围和系统容量【31。中继节点砌叼的复杂度远低于基站eNB,体积小,重量轻,易于选址,降低了运营商的成本和功耗。因此如何合理有效地利用中继进行数据传输成为当前的研究热点。1.2中继技术的应用和研究意义无线通信技术的发展旨在屏蔽位置和移动速度等条件的影响,为用户提供性能卓越的多媒体服务体验。这一目标受到基站与用户直接通信的传统单跳singlehop蜂窝网络的巨大阻碍。给定功率等级,比特能量bit energy随着数据传输率线性增加,宽带无线系统的超高传输速率使得当功率一定时,单个小区覆盖面积大幅度缩减。此外,工作所在的高频频段因穿透能力和绕射能力差,导致地形引起的阴影衰落shadow fading效应非常严重。在单跳蜂窝网络架构下,解决上述问题就意味着减少小区面积、增加基站数量,即采用微蜂窝miero cell架构,结果带来高昂的网络建设费用,是不可取的。一种经济效益高、布网便捷的多跳中继无线网络multihop relay wireless network带来了网络架构的革命性突破,成为宽带无线接入网的有力选择【4】。多跳中继无线网络,以下简称中继网络,使用一级或多级中继站通过无线方式在基站和用户之间进行信号转发,如图1.1所示,中继网络通过多级链路的方式增加小区覆盖范围,提供对地形原因如图l中RSl的信号覆盖范围与周围区域被建筑物隔开产生的阴影区域的覆盖,同时各级链路均采用距离较短的可视链路1ine ofight,简称LOS既减少了发射功率又提高了链路质量。与微蜂窝架构相比,中继网络经济效益得益于两点一方面,中继站采用无线传输,节约了有线骨干网络wireline back_haul的建设成本;另一方面,中继站与基站相比省去很多网络处理能力,其复杂度和成本都得到极大的降低。此外,易于安装维护的特点和对中继站移动性的支持增强了组网的便捷性和灵活性,众多优点令中继网络备受瞩目。其中IEEE 802.16成立了专门的802.16j工作组研究中继网络,802.16m工作组也已将中继网络的研究纳入轨道。2图1.1无线多跳中继网络1.3协作中继的应用前景在LTE系统中利用下行和上行的正交频分复用/离散傅立叶变换.扩频正交频分复用OFDM/DFT.SOFDM技术实现Td,区内完全正交的信道,极大消除了同小区干扰;其次,多天线技术的收发分集、空分复用、波束赋形等使用方式的灵活转换,灵活利用了空间信道的特性,增大流量,克服干扰;此外,多小区干扰协调ICIC机制,第一次突破了单个小区独立控制的思路,将多小区看做一个大系统,引入联合协调干扰的思想。因此,LTE系统的链路流量已经接近香农极限,随着LTE-A需求的提出,人们对小区平均频谱效率和小区边缘频谱效率越来越重视,相比较而言,小区边缘的频谱效率最受人们关注,这主要是因为LTE.A系统的上下行都是以正交频分复用OFDM为基本多址复用方式的频分系统,与传统的以CDMA为基本多址复用方式的无线通信系统不同,LTE.A系统没有处理增益,小区内部因为完全频分正交,所以几乎没有干扰问题,但在小区边缘处的干扰处理相对棘手。中继协作通信可以很方便的处理小区边缘频谱利用率低的问题。中继协作通信是指系统中多个基站eNodcB或者中继站relay station同时进行多点发送/接收的技术,用户终端ⅣE将与多个中继节点之间建立上下行链接进行通信。而中继站同基站采用无线连接的方式,进行数据传输。具体地说,网络中插入中继站形成分布式天线系统【5】,进行与UE间的多发多收,称为协同多点传输技术CoMP;当利用多个中继站同时为用户提供数据传输时称为协作中继技术。利用协作中继技术来实现小区边缘处无线链路的较高容量和可靠传输,可以有效解决小区边缘干扰问题。多中继节点协作联合传输的方式主要可以分为两类信号相关的传输方式和信号非相关的传输方式。相关的传输方式是指要求各个节3重庆邮电大学硕士论文 第一章绪论点传输的信号在接收方具有一定的相关特性,从而使得各信号能够获得较大的合并增益;非相关的传输则不需要考虑信号在接收方的相关特性,其主要获得的是分集增益【61。1.4课题来源、研究工作及论文结构本文主要是对协作中继技术中应用于LTE.A进行分析和研究。论文主要针对协作中继的两个方面,研究基于路由信息固定中继协作方案,重点在于最佳协作节点选择算法及节点间的协作传输算法的研究。全文共分六章,分别介绍如下第一章,主要介绍了LTE.A中协作中继技术的一些相关内容,主要包括LTE.A系统的发展及中继技术在LTE.A系统的研究意义。第二章,重点介绍性能.成本分析曲线,在系统容量和覆盖面积等性能相同的基础上,比较传统蜂窝网和中继扩展蜂窝网,分析中继技术带来的成本效益。并讨论了在LTE-A中协作中继存在的问题最佳协作中继节点的选择及中继节点协作传输算法。第三章,讨论了在LTE.A中协作中继网络模型并基于最短路径节点选择算法,设计了用于固定中继网的最佳协作节点选择算法,该算法可以有效保证系统稳定性及用户使用带宽,并通过计算机仿真验证了该算法的可行性。第四章,介绍了协作中继信号处理方法。天协作中继信号处理方法包括放大转发中继和解码转发中继。从理论上着重讨论了放大转发中继和解码转发中继的信道容量,并通过仿真分析两种中继技术的性能。并引入两种中继节点协作传输算法,同时基于空时编码协作中继进行改进,在中继发送前通过引入预编码。并通过大量的计算机仿真分别实现了在EPA、EVA两种不同的传输环境下,协作中继系统与非协作中继系统及三种协作传输方案的性能比较。第五章,提供了一种无线中继协作传输方案,包括协作中继站的选择,以及多个中继站的协作传输。第六章,总结本文所做工作并提出下一步工作,展望未来协作中继技术的研究及发展方向。4
展开阅读全文
收藏
下载资源

加入会员免费下载





足球比分直播