td-lte公网集群多媒体业务上行资源调度的研究.docx

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Dissertation for the Master’s Degree in Engineering
AN UPLINK RESOURCE SCHEDULING ALOGRITHM FOR TRUNKING MULTIMEDIA SERVICES IN TD-LTE WORKS
Candidate: Yuan Zhongda
Supervisor: Prof. Wu Shao-chuan
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Electronics munication Engineering
Affiliation: School of Electronics and Information Engineering
Date of Defence: July, 2015
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
摘 要
集群通信系统是按照动态信道指配的方式实现多用户共享信道的无线移动通信系统。近年来,TD-LTE 技术已经成为主流技术,基于 TD-LTE 现有标准, 设计 TD-LTE 集群系统架构和资源分配方案是非常有必要的。随着当前移动互联网的高速发展以及全球各城市无线网络的大规模建设,宽带化成为了整个无线通信的发展趋势;与之对应,集群通信技术将在某种程度向 IP 系统、多元化业务、宽带数据和多模终端的方向发展。公网集群系统在交通运输、能源、电力、金融、物流等行业均具有一定的应用前景,因此 LTE 公网集群通信的发展方向是一个必然的发展方向。TD-LTE 是 LTE 的两大标准之一,是 TD-SCDMA 演进的结果,目前 TD-LTE 公网的覆盖范围很广,建立依托于 TD-LTE 公网的集群系统,可以利用 TD-LTE 公网所覆盖的网络,这样对于集群业务的运营成本和维护成本都可以做到一定程度上的降低。
本文重点对 LTE 上行链路资源调度算法进行了研究,首先分析了上行链路和下行链路的区别以及 LTE 常用的一些资源调度算法,然后研究了一些可用于上行链路的资源分配调度算法:轮询启发式算法、第一极值扩张法、递归式启发式算法以及包络差异值启发式算法,并且分别描述了这些算法的具体过程以及优缺点,指出了这些算法应用于集群网络的关键技术问题。本文明确了在 LTE 公网集群系统中考虑优先级的重要性,并提出了一种可用于 LTE 公网集群上行链路的资源分配算法。这种算法主要在以下三个方面做出改进:系统中不同的用户具有不同的优先级,这种算法通过改变传统算法中分配资源时使用的度量矩阵来为具有不同优先级的用户分配资源;使用了一种提升频谱利用率和吞吐量的方法,通过修剪资源块的方法来达到进一步提升系统吞吐量和频谱利用率的目的,并通过吞吐量公式和频谱利用率公式对其进行了分析;使用了一种在信道资源不好的情况下处理资源块的方法,将自动重传请求之间的资源块保留。在本文之前提出的具有优先级的算法基础上,又对这种算法就公平性方面进行进一步改进,通过用户具有的资源块数量来改进算法的公平性,如果分配的资源块过多则降低其优先级。通过 LTE-sim 仿真平台对其进行仿真并分析可以得出,增加了优先级之后系统的吞吐量和频谱利用率不但没有下降而且有所提升, 而在此基础上对算法公平性的改进也使其公平性有所增强,能够使公平性指数更高。
关键词:TD-LTE;公网集群;优先级;度量矩阵;公平性
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Abstract
munication system is a wireless munication system, in which users share an uniform channel. In recent years, TD-LTE technology has e the mainstream technology. Therefore it is very necessary to design TD-LTE trunking system architecture and Resource Scheduling Algorithm which is based on the existing standards of TD-LTE. Along with the high-speed development of the mobile and the large-scale construction of the works, munications e the maj