lte系統(tǒng)無(wú)線資源分配的研究

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1、華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文1緒論1.1引言隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)的加劇,現(xiàn)在用戶(hù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)覆蓋、傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率和服務(wù)質(zhì)量的要求不斷提高?,F(xiàn)階段3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)平穩(wěn)推進(jìn),同時(shí)2G網(wǎng)絡(luò)也在不斷完善,在今后2G和3G網(wǎng)絡(luò)將會(huì)長(zhǎng)期共存。與主要傳送語(yǔ)音業(yè)務(wù)的第1、第2代無(wú)線通信系統(tǒng)不同,第3代及第4代無(wú)線通信系統(tǒng)還將支持速率高達(dá)100Mbit/s~1Gbit/s的多媒體寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。隨著人們對(duì)高速移動(dòng)狀態(tài)下,多種業(yè)務(wù)需求的迅猛增長(zhǎng),這就要求移動(dòng)通信系統(tǒng)應(yīng)具有更高數(shù)據(jù)速率和更高的頻譜利用率。在基于3G系統(tǒng)基礎(chǔ)上提出了第四代移動(dòng)通信系統(tǒng)L

2、TE,并進(jìn)一步發(fā)展為L(zhǎng)TE-A、IMT-A系統(tǒng)。LTE實(shí)現(xiàn)了更低了延遲、更高的用戶(hù)數(shù)據(jù)率、更大的系統(tǒng)容量、更大的覆蓋和更低的成本.。LTE一個(gè)基本特征就是要支持更大系統(tǒng)資源??紤]到用戶(hù)對(duì)更高數(shù)據(jù)率的需求無(wú)法僅依靠頻譜效率的提高來(lái)實(shí)現(xiàn),將最大系統(tǒng)資源擴(kuò)展到5MHz以上是不可避免的。另一方面,為了靈活使用零散的頻譜,LTE系統(tǒng)也需要支持小于5MHz的資源。靈活的支持可擴(kuò)展的資源,是LTE的一個(gè)重要需求。LTE項(xiàng)目的目的是研發(fā)一個(gè)高數(shù)據(jù)率、低延遲、為分組業(yè)務(wù)優(yōu)化的無(wú)線接入技術(shù)。LTE上行達(dá)到了50Mbit/s,下行為100Mbi

3、t/s,顯著的提高了頻譜效率,顯著降低了控制面延遲,可擴(kuò)展資源支持1.25MHz、1.6MHz、2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz和20MHz。LTE另一個(gè)重要的要求就是低的時(shí)間延遲、低的誤碼率,這是評(píng)價(jià)當(dāng)今無(wú)線通信系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)。LTE的時(shí)延主要包括用戶(hù)平面的時(shí)延和控制平面的時(shí)延。用戶(hù)平面的時(shí)延對(duì)于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和交互業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。在無(wú)線接口用戶(hù)平面的最小時(shí)延可以通過(guò)無(wú)負(fù)載情況下的系統(tǒng)信號(hào)分析來(lái)計(jì)算。其被定義為從一個(gè)數(shù)據(jù)的包首次發(fā)送直至收到物理層確認(rèn)(ACK)的平均時(shí)間。計(jì)算時(shí)應(yīng)該考慮典型的HA

4、RQ重傳率(如0~30%)。因此,該定義考慮的系統(tǒng)能力是沒(méi)有被資源分配的時(shí)延(通常出現(xiàn)在加載的系統(tǒng)中)所影響的性能。往返時(shí)延可以簡(jiǎn)單地通過(guò)用戶(hù)平面時(shí)延乘以2獲[1]得。1華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文LTE系統(tǒng)還需要考慮無(wú)線接入網(wǎng)IP層的單向數(shù)據(jù)包延遲。最佳條件下,無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延要低至5ms。然而,在實(shí)際系統(tǒng)中實(shí)際時(shí)延依賴(lài)于系統(tǒng)負(fù)載情況和傳輸條件;例如在通過(guò)增加時(shí)延使頻譜效率最大化時(shí),HARQ起到了關(guān)鍵作用,然而這時(shí)會(huì)有重傳發(fā)生;當(dāng)需要滿(mǎn)足最小時(shí)延條件時(shí),最大化頻譜效率就可能不重要。除了滿(mǎn)足用戶(hù)平面時(shí)延需求外,呼叫建立時(shí)延需

5、要比現(xiàn)在蜂窩系統(tǒng)明顯降低。這不僅可提供良好的用戶(hù)體驗(yàn),還會(huì)影響終端的電池壽命,因?yàn)樵试S從空閑狀態(tài)快速過(guò)渡到激活狀態(tài)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能使終端有更多的時(shí)間維持在低功耗的空閑狀態(tài)??刂破矫娴难舆t由執(zhí)行不同LTE狀態(tài)間過(guò)渡所需要的時(shí)間來(lái)衡量。LTE主要基于兩種狀態(tài),即“RRC_IDLE”和“RRC_CONNECTED”(即激活狀態(tài))。LTE系統(tǒng)要求從空閑狀態(tài)到激活狀態(tài)的過(guò)渡時(shí)間小于100ms(不包括尋呼時(shí)延和非接入層信令時(shí)延)。在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中,端到端時(shí)延是由應(yīng)用時(shí)延和傳輸時(shí)延組成的,是系統(tǒng)傳輸信息和處理信息所需的時(shí)間。應(yīng)用時(shí)延是在兩個(gè)傳輸

6、終端上處理信息所需要的時(shí)間,它包括音頻和視頻的編解碼時(shí)延。傳輸時(shí)延是通過(guò)空中接口和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸信息所需的時(shí)間,它包括信道編碼/解碼、交織和傳播時(shí)延等。在用戶(hù)數(shù)據(jù)平面,空中單向時(shí)延小于5ms;在控制平面,用戶(hù)從空閑狀態(tài)到連接狀態(tài)的時(shí)延小于100ms。誤碼率是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo)。誤碼率是指?jìng)鬏斨械恼`碼數(shù)與傳輸碼數(shù)的一個(gè)比率。在LTE信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中由于受到外界的干擾或者信道的質(zhì)量比較差或者通信系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)組成部分不夠理想而使傳送的信號(hào)發(fā)生畸變,畸變達(dá)到一定的程度是就會(huì)產(chǎn)生差錯(cuò),即誤碼。本論文主要是在基于以

7、上指標(biāo)進(jìn)行無(wú)線資源分配研究。多用戶(hù)資源分配主要是基于多用戶(hù)公平性指標(biāo)、信道容量最大化、用戶(hù)等級(jí)、業(yè)務(wù)需求等指標(biāo)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行的資源分配。在本研究中,我主要針對(duì)時(shí)域?yàn)橐粋€(gè)子幀,即1ms2個(gè)時(shí)隙為單位,頻域針對(duì)不同的系統(tǒng)資源決定子載波的個(gè)數(shù)進(jìn)行研究。多媒體業(yè)務(wù)是未來(lái)電信業(yè)務(wù)發(fā)展的必然方向,它將從根本上改變傳統(tǒng)的電信業(yè)務(wù)以話(huà)音業(yè)務(wù)為主的特征,代之以融合話(huà)音、數(shù)據(jù)、圖像等多種內(nèi)容的傳輸業(yè)務(wù)。過(guò)去十年里,數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)出迅猛增長(zhǎng)的勢(shì)頭,其增長(zhǎng)率大大高于話(huà)音業(yè)務(wù)增長(zhǎng)2華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文率。尤其是互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展對(duì)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)

8、形成了巨大的推動(dòng)力。隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在各經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域以及社會(huì)生活應(yīng)用和普及程度逐步提高,作為基礎(chǔ)支撐的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)也隨之呈現(xiàn)出增長(zhǎng)勢(shì)頭??梢灶A(yù)計(jì),技術(shù)進(jìn)步和業(yè)務(wù)豐富仍將推動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)遞增,寬帶技術(shù)將普遍應(yīng)用于電信網(wǎng)絡(luò),而增值業(yè)務(wù)將在電信產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮越來(lái)越重要作用,它將引領(lǐng)電信業(yè)務(wù)以新的姿態(tài)滲透于經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)、生

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