基于载波聚合的LTE-Advanced系统载波资源调度研究

论文摘要

为满足移动用户对数据量的需求,第三代合作伙伴计划（3rd Generation Partnership Project,3GPP）开展了3G系统的演进,即3G长期演进（Long Term Evolution,LTE）。随着LTE系统的迅速发展,3GPP逐步开展了LTE-Advanced（以下简称为LTE-A）系统的研究工作,并将载波聚合技术作为其实现系统带宽扩展和更高峰值速率的关键技术。载波聚合技术的引入为LTE-A系统的资源分配带来了新的问题,如多载波间负载均衡问题、跨载波调度算法设计问题等。且LTE-A系统兼容LTE系统,也就是说系统中共存着两种用户,即LTE-A用户和LTE Rel-8用户,在解决系统资源调度问题时这两种用户的共存给系统性能带来的影响还有很多不确定性。论文以LTE-A系统应用为背景,重点研究了基于载波聚合技术的资源调度实现方案,并对平均小区吞吐量、用户吞吐量和小区边缘吞吐量等指标进行了评估。论文概述了LTE系统的网络和协议架构及系统采用的关键技术,分析了LTE-A系统中的载波聚合技术,包括其应用场景和实现方案等。在此基础上,论文重点研究了LTE-A系统的载波资源调度问题,其中给出了LTE-A系统的资源分配架构,引入了最短队列分配和随机分配两种方法来解决载波间的负载均衡问题,同时以比例公平调度算法为基础,设计了一种适合应用于载波聚合系统的改进算法,即全载波调度算法,该算法在计算平均传输速率时仅是累加各成员载波上的吞吐量数据,不需要各成员载波间额外的信令开销,从而可降低系统设计的复杂度。论文对所引入的负载均衡方法及所设计的基于载波聚合的调度算法进行了理论评估和仿真分析。通过理论和仿真的对比研究,得出了各负载均衡方法和所设计的调度算法在LTE-A系统应用中的性能特点。研究表明当采用最短队列负载平衡方法和全载波调度算法时系统有较好的小区边缘吞吐量性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.3 主要研究工作和本文的结构
• 第2章 LTE/LTE-A 系统概述
• 2.1 网络架构和协议
• 2.1.1 LTE 系统网络架构
• 2.1.2 LTE 系统协议结构
• 2.2 LTE 系统关键技术
• 2.2.1 多址技术
• 2.2.2 多天线技术
• 2.2.3 链路自适应技术
• 2.3 物理层概述
• 2.4 LTE-A 系统载波聚合技术
• 2.4.1 载波聚合技术介绍
• 2.4.2 载波聚合实现方案
• 2.5 本章小结
• 第3章 LTE-A 系统资源调度方案研究
• 3.1 资源调度分析
• 3.1.1 概述
• 3.1.2 资源调度器设计策略
• 3.2 LTE-A 系统资源分配架构
• 3.3 LTE-A 系统载波负载均衡方法
• 3.4 LTE-A 系统调度算法设计
• 3.4.1 LTE 系统分组调度算法
• 3.4.2 基于载波聚合的调度算法设计
• 3.5 本章小结
• 第4章 资源调度方案理论评估及仿真分析
• 4.1 负载均衡方法性能评估
• 4.1.1 满队列业务下性能评估
• 4.1.2 有限队列业务下性能评估
• 4.2 仿真分析
• 4.2.1 仿真方法及参数设定
• 4.2.2 负载均衡方法仿真分析
• 4.2.3 调度算法性能仿真分析
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢