论文部分内容阅读
待机时间和持续工作时间是无线通信终端设计中的重要指标。在终端性能迅速提升和化学储能技术发展缓慢的背景下,终端省电技术受到越来越多的重视。作为第四代通信技术的最佳候选方案,LTE-A系统可极大的提高传输速率和频谱利用率。但其更大的频谱带宽也会增加终端的平均射频发射功率。特别是在室内场景下,由于LTE-A系统的工作频点可能设定在3GHz甚至5GHz,射频衍射能力减弱,导致受到室内门窗和室外建筑物阻挡后的通信上行信道质量严重恶化,终端必须增大射频发射功率才能保证正常通信所需的较低误码率,使得终端功率控制变得更加困难。LTE-A协议允许使用中继节点提升处于阴影区域或小区边缘的终端的通信性能。这种中继节点对终端发送的数据进行解码重传,可避免传统直放站引入的放大噪音,可在误码率一定的条件下降低了终端的射频发射功率。同时,由于中继节点中引入了和普通基站相同的管理调度能力,使中继条件下的无线组网更加容易和灵活。但也存在一些缺点,如部署中继节点需要额外的硬件成本,需要专业人员进行管理和维护,部署方式相对固定等。对于室内场景,广泛部署中继节点是不现实和不便捷的。因此,事实上较难利用此技术进行室内终端的省电优化。
本文主要研究用于中继条件下室内场景的终端省电优化方案,利用智能终端不断提高的计算能力,以及室内环境下终端时常需要充电的特点,将中继协议集成入智能终端内部,在连接电源的条件下切换为中继节点,为附近其他终端进行数据接力,通过缩短的通信距离,降低它们的射频发射功率,从而达到省电的目的。同时,本文还研究了多中继环境下,利用V-MIMO技术增强中继系统性能的实现方法。
论文结构上,首先探讨LTE-A中继技术的基本原理,介绍了中继技术的发展、分类以及物理层协议中的一些关键技术。接着,研究了终端集成中继协议的硬件实现方法和这种带中继功能的终端的部署方案,并讨论这种中继节点所需的协议方面的改进,以保证系统的稳定性。然后,研究了多中继环境下的利用V-MIMO技术提升系统整体性能的方法,特别是引入TypeⅡ中继节点降低多中继环境下的相互干扰,简化构建多天线系统的协议流程。最后,通过搭建LTE-A物理层上行链路仿真平台,进行了仿真和相关性能分析,仿真结果表明该方案在室内环境下,能有效降低附近终端的射频发射功率,表明本文所作工作达到了预期的效果,实现了LTE-A终端省电的目的。本方案对通信协议改动小,部署简单,几乎不增加用户的使用成本,因此具有较大的实用价值。