LTE系统性能评估

1、北京邮电大学硕士学位论文L T E系统性能评估L T E系统性能评估摘 要随着个人通信技术和市场的发展，在 不久的未来，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需求将远远 超出了 现有网络的 能力。与 W i F i 和 W i M A X等无线接入方案相比， WC D MA / H S D P A空中 接口 和网络结构过于复杂，虽然在支持移动性 和 Q O S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。因此， 3 G P P 为WC D M A制定了 长期演进计划， 简称 L T E 。 它主 要包括两部分，它们是演进的U M T S 地面无线接入网 ( E - U T R A N ) 和演进的U M T S 地面无线接入 ( E - U T R A ) o E - U T R A N全部基于分组 交换并大大简化了 网络结构以降 低复杂度并减小系统时延。E - U T R A 物理层则采用 MIM O - O F D M 的 基本架构并使用了自 适应编码调制、 H A R Q等先进技术以 保证系统吞吐率。在本论文中我们

2、根据 3 G P P协议 T R 2 5 .8 1 3 , 2 5 .8 1 4 , 2 5 .9 1 3和 2 5 .9 1 4 的要求和参数， 设计搭建了 一个基于S C - F D M A的准静态系统 级仿真器。仿真器包括地理拓扑， Wr a p - a r o u n d ， 大小尺度衰落，功 率控制， 干扰消除， 自 适应编码调制， H A R Q ， 分组调度等功能模块。 仿真由独立的 快拍过 程组成。 每个快拍过程中U E的地理位置确定之 后， U E根据自 身的地理位置和大尺度衰落情况选择 B S建立通信链 路。 每条链路都要考虑小尺度衰落造成的 快速波动， 然后进行功率控 制的 迭代过程。 待系统收敛之后每条链路上开始传输数据。 之后我们 采用类似动态仿真的时间驱动的方式观察这个过程一定时间并记录 系统数据。我们主要研究目 前 E - U T R A上行物理层的基本参数的设定， 例如 帧结构， 编码调制方式， H A R Q参数等， 对其进行评估以检验系统性 能是否能达到3 G P P 在L T E 发展计划中制定的目 标， 同时 对系统采用 的资源分配方式和分组调度

3、方法进行比 较研究。仿真结果表明， 在相同带宽和天线配置的条 件下， 同具有E - D C H 的 WC D MA 系统相比，E - U T R A 物理层能够提供的频谱效率和边缘北京邮电大学硕上学位论文L T E系统性能评估用户吞吐率均有2 倍以 上的增益， 完全符合3 G P P 制定的目 标和要求。 当系统进行时 频资源分配时建议结合干扰消除策略， 利用时频二维联 合的资源分配策略以进一步提高系统频谱效率。 通过对调度算法比 较 研究可以看出 正比公平调度算法兼顾了 有效性和公平性， 与轮询算法 相比，同时提高了系统的频谱效率和边缘用户吞吐率。关键字:L T E 系统级仿真仿真器设计频谱效率北京邮电大学硕士学位论文L T E系统性能评估S YS T E M P E R F OR MA NC E E V AL UT A T I O N O F L T EAb s t r a c tT h e r a p i d d e v e l o p m e n t o f p e r s o n a l c o mm u n i c a t i o n t e c h n i q u e s

4、 a n d m a r k e t s l e a d s t o t h e f a c t t h a t t h e d e m a n d o f d a t a s e r v i c e , s u c h a s m u l ti m e d ia m e s s a g e , o n - li n e g a m e , m u s i c d o w n lo a d a n d m o b il e T V , w il l s o o n g o b e y o n d t h e a b il ity p r o v id e d b y th e w i r e l e s s n e tw o r k to d a y .C o m p a r e d w ith W iF i a n d WiM A X , th e n e t w o r k s t r u c t u r e a n d a c c e s s p r o t o c o ls o f W C D M A / H S D P A a r e to o c o m p le x a

5、lt h o u g h t h e y h a v e a d v a n t a g e s in m o b il i ty a n d Q o S a s p e c t s , w h i c h m a k e s th e m f a ll b e h in d i n a s p e c t s o f w ir e le s s s p e c t r u m e ff ic ie n c y a n d t r a n s m i s s i o n d e l a y .T h e r e f o r e 3 G P P b u il d a L o n g T e r m E v o lu t io n p l a n ( L T E ) fo r WC D M A , w h i c h m a i n l y in c l u d e E - U T R A N a n d E - U T R A . E - U T R A N b a s e d o n c o m p l e te p a c k e t s w it c h i n g s i m p

6、 li f i e s t h e n e t w o r k s t r u c t u r e a n d m i n im i z e t h e d e la y . E - U T R A L 1 a d o p t s a d v a n c e d te c h n iq u e s in c l u d i n g MI MO - O F D M s t r u c t u r e , A MC a n d H A R Q t o i m p r o v e s y s t e m t h r o u g h p u t .I n t h e t h e s i s w e b u i l t a s e m i - s t a t i c s y s t e m s i m u l a t o r b a s e d o n S C -F D M A a c c o r d in g to 3 G P P s p e c if i c a t io n s T R 2 5 .8 1 3 , 2 5 .8 1 4 , 2 5 .9 1 3 , 2 5 .9 1 4 .

7、T h e s im u l a t o r c o m p r i s e s o f c e l l l a y o u t , Wr a p - a r o u n d , l a r g e s c a l e a n d s m a ll s c a l e f a d in g , p o w e r c o n t r o l, A M C , H A R Q a n d s c h e d u l in g . T h e s i m u l a t i o n i s c o m p o s e d o f in d e p e n d e n t s n a p s h o ts .W e e v a l u a te d th e fr a m e s tr u c t u r e o f E - U T R A u p l in k t o v a lid a t e t h e s y s t e m p e r f o r m a n c e a c c o r d in g t o th e d e s i g n t a r g e t o f L T

8、E . W e a l s o r e s e a r c h e d a n d c o m p a r e d t h e r e s o u r c e a ll o c a t io n s c h e m e s a n d s c h e d u l i n g a l g o r i t h m .R e s u l ts s h o w th a t c o m p a r e d w i th WC D M A w it h E - D C H E - U T R A L 1 c a n p ro v id e b e n e f it o f 2 0 0 % o n s p e c t r u m e f f i c ie n c y a n d e d g e u s e r t h r o u g h p u t r a t e , w h ic h c o m p le t e s a t i s f y t h e t a r g e t a n d r e q u i r e m e n t o f 3 G P P Wh e n t h e s y s t

9、e m a d o p ts ti m e - fr e q u e n c y c o m b in e d r e s o u r c e a l lo c a ti o n s c h e m e b e t te r s y s t e m t h r o u g h p u t c a n b e a c h i e v e d . A n d北京邮电大学硕士学位论文L T E系统性能评估p r o p o rt io n a l f a ir s c h e d u l in g w il l i m p r o v e t h e s y s te m s p e c t r u m e f fi c i e n c y a n d e d g e u s e r t h r o u g h p u t r a te w h e n c o m p a r e d w it h R o u n d - R o b in s c h e d u l i n g .K e y w o r d : L T E S y s t e m L e v e l S i m u la t i o n S im u l a t o r D e s ig n S p e c t r u m E f f i c ie n c y独创性 ( 或创新性)声明本 人声 明所 呈交的 论文是 本人 在导 师指导 下进 行的 研究工 作及 取得的 研 究成果。 尽我所 知， 除了 文中 特别加以 标 注和致 谢中 所罗列 的内 容以 外， 论 文中 不 包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机构的学位或 证书 而 使用过的 材料。 与 我一同 工作 的同 志对本 研究 所做的 任何 贡 献均己 在论 文中 作了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资若有不实之处，本人承担一切相关责任。本人签名:日期关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了 解北京邮电大学有关保留 和使用学位论文的规定，即: 研究 生在 校攻读 学位期间 论文 工 作的知 识产 权单 位属北 京邮电 大 学。 学校 有权保留并向国家有关部门 或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅;学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存

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