3GPP LTE物理层链路关键技术研究

论文摘要

人们惊奇于WiMAX技术的迅猛崛起时,3GPP也开始了UMTS技术长期演进（Long Term Evolution,3GPP LTE）的研究。中国移动表示2011年将是TD-LTE商用的元年,一些人据此认为4G业务很快就能丌展,其实并非这样。移动通信领域普遍认为3GPP LTE项目其实属于3G的长期演进。3GPP LTE并不是人们心目中所想的4G技术,它只是3G与4G技术之间的一个过渡,是3.9G的全球标准,其采用OFDM和MIMO技术作为其无线网络演进的唯一标准,改进进而增强3G的空中接入技术。3GPP LTE还属于3G的标准范畴内,只不过比较接近4G,而3GPP LTE-Advanced才是4G。3GPP LTE提高了小区容量,降低了系统延迟,改善了小区边缘用户的性能。在20MHz频谱带宽下能够提供下行326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率。针对3GPP LTE标准的发展,3GPP制定了明确的时间表。整个标准发展过程分为两个阶段：研究项目阶段和工作项目阶段。前一个阶段主要完成对目标需求的定义,以及对3GPP LTE的概念的明确等；紧接着征集候选技术提案,并对技术提案进行评估,确定其是否符合目标需求。2006年中期,研究项目阶段结束。工作项目阶段在2006年中期以前建立,并丌始3GPP LTE标准的建立。该阶段会对未来3GPP LTE标准的细节展开讨论和研究,这个过程同以前3G标准在3GPP中的制定过程是一样的,持续到2007年中期。整个过程相比3G标准的制定节奏明显加快,主要是因为考虑到市场的需求。宽带技术不断创新,与此同时,3GPP也将在最短的时间内推出最新的技术。这给运营业带来了新的机遇,更新更快、甚至完全可以和有线网络相媲美的无线通信业务可以在不远的将来得以实现。在这样的研究大背景下,3GPP LTE中的关键技术,比如物理层下行链路中OFDM技术以及切换机制也受到了越来越多研究者的关注,成为3GPP LTE技术的研究热点。基于上述背景知识,本文学习和研究了3GPP LTE相关知识,诸如3GPP LTE网络构架、系统性能需求、协议构架和核心技术。理解3GPP LTE物理层基本概念,掌握物理层链路相关知识。学习和研究3GPP LTE物理层下行链路中的关键技术之一：正交频分多址技术。对如何抑制OFDM系统高PAPR做出研究。然后论文提出了一种基于合数子块序列优化的OFDM-PTS算法。与传统的各种PTS算法相比,采用该算法后,OFDM系统的计算复杂度适度降低,峰均功率比的抑制性能得到动态改善,获得很好的折中效果,可以更好地满足工程应用。最后学习和研究3GPP LTE物理层下行链路中另一项关键技术：切换技术。研究切换流程、切换分类,提出并设计了针对同频、异频和异系统情况下的切换算法,得出了不同参数设置下的切换基本性能,由于实际应用中网络环境是多变的,参数设置也会随之改变,本文研究了参数CIO对切换成功率以及乒乓效应的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 英文缩略语
• 第一章 绪论
• 1.1 UMTS的长期演进
• 1.2 3GPPLTE
• 1.2.1 3GPP LTE的系统性能需求
• 1.2.2 3GPP LTE的网络构架
• 1.2.3 3GPP LTE的协议构架
• 1.2.4 3GPP LTE的核心技术
• 1.3 论文内容安排
• 第二章 3GPP LTE物理层链路概述
• 2.1 无线信道特性研究
• 2.2 3GPP LTE物理层概述
• 2.2.1 3GPP LTE系统帧结构介绍
• 2.2.2 3GPP LTE物理信道（针对下行物理信道）
• 2.3 3GPP LTE物理层过程
• 2.4 3GPP LTE物理层测量
• 2.4.1 物理层测量概述
• 2.4.2 物理层测量能力
• 2.5 本章小结
• 第三章 物理层下行链路OFDM技术及抑制PAPR技术
• 3.1 OFDM技术原理
• 3.1.1 OFDM系统模型
• 3.1.2 OFDM保护间隔和循环前缀
• 3.2 OFDM技术优缺点
• 3.2.1 OFDM技术的优点
• 3.2.2 OFDM技术的缺点
• 3.3 OFDM中峰值平均功率比（PAPR）
• 3.4 在OFDM中抑制PAPR的方法
• 第四章 OFDM-PTS算法的研究及改进
• 4.1 OFDM-PTS算法
• 4.2 OFDM-PTS算法计算复杂度分析
• 4.3 提出的改进算法
• 4.4 复杂度及仿真结果分析
• 4.4.1 仿真平台及仿真参数设置
• 4.4.2 计算复杂度分析
• 4.4.3 抑制PAPR性能仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 3GPP LTE物理层下行链路切换机制研究及应用
• 5.1 3GPP LTE切换流程概述
• 5.2 3GPP LTE切换机制研究
• 5.2.1 3GPP LTE系统中切换的分类
• 5.2.2 3GPP LTE系统发起切换的原因
• 5.2.3 3GPP LTE系统中切换的过程
• 5.3 3GPP LTE切换算法研究
• 5.3.1 3GPP LTE同频切换算法设计
• 5.3.2 异频切换算法设计
• 5.4 3GPP LTE系统中切换算法性能的衡量标准
• 5.5 CIO对切换机制的影响
• 5.5.1 CIO对切换成功率的影响
• 5.5.2 乒乓效应
• 5.5.3 CIO的调整原则
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文主要工作总结
• 6.2 前景与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士研究生期间发表的学术论文及研究成果
• 学位论文评阅及答辩情况表