LTE-Advanced中繼網路關鍵技術研究

《LTE-Advanced中繼網路關鍵技術研究》是依託西南交通大學，由王獻擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：LTE-Advanced中繼網路關鍵技術研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王獻
• 依託單位：西南交通大學

項目摘要

中繼是LTE-Advanced滿足ITU IMT-Advanced (4G) 峰值速率要求的關鍵技術之一。通過在小區邊緣布設中繼站，可提升小區邊緣用戶的吞吐量、擴大基站的覆蓋範圍；同時，與基站相比，中繼站具有成本低、發射功率小等優點。但與此同時，中繼站也給LTE-Advanced網路帶來流量控制和切換方面的嚴峻挑戰。中繼傳輸的已有研究主要從資訊理論的角度出發，關注多中繼協同傳輸的性能極限，這與LTE-Advanced網路中中繼站的套用場景不符。..本項目研究LTE-Advanced中繼網路的流量控制和切換，主要研究議題包括：中繼網路實時呼叫的電信業務分析，中繼網路的流量控制策略，流量控制對切換性能的影響，中繼網路的預快取技術。 本項目的研究有利於提早發現問題，為4G移動寬頻無線通信系統的標準制定提供技術支技，並早日進行可能的專利布局。

結題摘要

本項目針對LTE及下一代移動通信網路，研究了三個大類問題：LTE-Advanced中繼網路的呼叫性能，機器類通信 (MTC) 的隨機接入方案，LTE及傳統網路的位置管理。 對於第一大類問題，針對LTE-Advanced中繼網路的兩種不同信道接入方案，即eNB優先方案和中繼結點 (RS) 優先方案，我們提出數學模型來評估它們的呼叫掉話性能。獲得了呼叫掉話機率的閉合解析公式。這些公式可用於調整呼叫接入控制方案，以便在LTE-Advanced中繼網路中獲得可接受的掉話性能。 對於第二大類問題，我們研究了MTC的隨機接入。MTC通常包含大量的進行小數據傳輸的設備。為了降低MTC的尋呼開銷，人們提出了組尋呼。在組尋呼中，在收到一個組尋呼訊息後，同一個尋呼組中的所有設備會同時競爭隨機接入信道來傳輸隨機接入請求，因此會引起隨機接入信道的擁塞。我們提出兩種隨機接入方案來應對該挑戰。第一個方案稱為改進的隨機接入立案 (I-RA)。在I-RA方案中，所有的MTC設備被分成簇。每個簇有一個簇頭，負責接收簇內成員的短數據包，然後將這些數據包合成一個長數據包，最後再把該長數據包傳給基站。第二種方案稱為基於預退避的隨機接方案 (PBRA)。在PBRA方案中，來自MTC設備的隨機入請求被均勻分散到一個預退避視窗中，以應對隨機接入擁塞問題。我們提出數據模型來評估這兩個方案的性能。 對於第三大類問題，我們研究了LTE及傳統移動通信網路的位置管理。為了解決GSM和UMTS的所採用的位置管理方案的缺陷 (該方案在本質上是一種靜態方案)，LTE採用了一種動態的位置管理方案，稱為基於跟蹤區列表 (TAL) 的方案。在該方案中，一個用戶設備 (UE) 被分配一組跟蹤區 (稱為一個TAL)，而不是一個跟蹤區。UE可以在該TAL中自由移動而無需進行位置更新。針對本地用戶和全局用戶，我們提出基於嵌入式馬爾科夫鏈的模型來最佳化基於TAL的方案的性能。除了基於TAL的方案，我們還將類似的數學方法用於最佳化基於運動量的位置管理方案及其變種方案。 本項目成果豐碩。特別地，我們在兩種IEEE Transactions發表了四篇論文。另外，我們也系統地提出一類新的數學建模方法。該方法套用前景極廣，特別是在高度複雜的系統中。