蜂窝移动通信系统的接入控制算法研究

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随着未来蜂窝移动通信系统的结构越来越复杂和用户需求的业务越来越丰富,无线资源管理在系统中的重要性也逐渐提升。接入控制技术作为无线资源管理首先需要解决的环节,可以维持系统正常高效地运行,提高系统的容量,公平有效地满足用户各种业务的QoS要求。本文以接入控制问题为核心,对各种移动通信系统中的接入控制算法进行了研究。 本文的主要内容如下所示: 第一章首先介绍了移动通信系统的发展历史与现状,然后概述了移动通信系统中的无线资源管理以及接入控制技术。 第二章对容量资源受限系统的特点进行了分析;建立了接入控制问题的系统模型;针对传统的DTBR接入控制算法的某些缺点,提出了TTBR算法,该算法为切换数据业务预留资源来提高其接入概率;之后又考虑到数据业务对接入延时的敏感性较低以及数据流可以接受一定的延迟抖动,提出了TTBR-DQ算法,该算法加入了排队机制,并且基于等待时间拒绝接入请求;最后对DTBR、TTBR和TTBR-DQ三种算法进行仿真,仿真结果表明:TTBR和TTBR-DQ算法的系统综合性能优于传统的DTBR算法,并且TTBR-DQ算法在不同性能指标之间具有较好的折中。 第三章首先分析了容量干扰受限系统的特点:然后建立了具有随机激活特点的业务模型和系统的干扰模型;接着分析了基于负载估计的传统的接入控制算法,指出了该算法浪费系统资源等缺点,之后又考虑到各个业务的激活因子以及QoS要求对业务中断概率的限制,提出了一种新的基于中断概率的多业务接入控制算法;最后通过数值仿真验证了所提算法的优势。 第四章首先指出了TD-SCDMA系统是容量资源和干扰同时受限的系统;然后分析了系统中的智能天线模型和干扰计算模型;接着介绍了传统的TD-SCDMA系统的接入控制算法,并且指出了传统算法中对智能天线建模比较粗糙的缺点;之后提出了一种新的基于多维负载估计接入控制算法,该算法将一个小区划分为若干个扇形区域,利用智能天线的近似模型,分别对每个扇区的负载进行估计,从而根据发出接入请求的用户所在扇区的负载水平进行接入控制;最后对传统的接入控制算法和本章所提的接入控制算法进行仿真,仿真结果表明:所提算法可以较好地抑制小区外热点区域所带来的本小区系统性能的下降,但是对于小区内存在热点区域的场景却没有较高的性能增益。 第五章首先介绍了智能天线的工程模型,并且在该工程模型的基础上推导了TD-SCDMA系统中用户SINR的计算公式;然后说明了TD-SCDMA系统中快速DCA技术对接入控制的重要性,建立了二者的联合优化模型;接着针对该模型提出了贪婪算法和模拟退火算法,贪婪算法每次将新接入用户分配到用户数最少的时隙中,模拟退火算法在贪婪算法的基础上引入迭代机制,尽可能地调整SINR最小的用户,以及让同一时隙中不同用户在水平方向上的夹角尽可能地分散;最后在多小区的场景下对本章所提的两种算法进行仿真,仿真结果表明:模拟退火算法的业务阻塞概率和系统效用均优于贪婪算法,并且小区内热点区域的引入不仅使得两种算法的接入性能有所下降,而且还使得模拟退火算法的接入性能较贪婪算法的改善程度有所降低。 第五章对全文进行了总结。
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