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硕士毕业论文LTE系统资源调度算法仿真及软件无线电平台实现

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:
论点:调度,资源,系统
论文概述:

本文是无线电论文,主要对已做工作中存在的不足与缺陷进行分析,然后就工作中还需进一步研究与改善的问题进行阐述。

论文正文:

第1章简介

1.1 LTE概述
LTE设计侧重于增加通信系统容量、提高频谱利用率和用户数据速率、减少端到端延迟等。在3GPP提案中,对LTE系统的需求指数[1]进行了具体定义,主要包括以下几点:1 .大幅提高峰值数据速率:在20兆赫兹的系统带宽下,上游瞬时峰值速率为50兆位/秒,下游瞬时峰值速率为100兆位/秒;2.提高平均用户吞吐量和系统频谱利用率:平均每兆赫下行用户吞吐量是HSPDA的3-4倍,频谱效率达到5bps/赫兹;每兆赫的平均上行HSUPA吞吐量达到2?3次,光谱效率达到2.5 bps/赫兹;3.减少端到端延迟:首先,零负载和小数据包情况下,用户平面的单向延迟小于5毫秒;第二,控制平面从驻留状态到活动状态的延迟小于100毫秒;4.移动性要求指标:1 .提高通信质量,移动率低于15公里/小时;b .在15120公里/小时高速运动下实现高性能通信;(c)以120-350公里/小时的速度保持蜂窝网络的移动性;终端可以以高达350公里/小时或500公里/小时的移动速率使用网络服务;5.关注分组服务:长期演进系统将基于整体架构中的分组交换。

1.2 LTE[无线资源调度概述/br/]在LTE中,基站对无线资源的调度一般分为两部分:资源分配和MCS选择。基站根据信道条件和业务需求为用户设备分配资源后,需要根据用户设备占用的资源位置和CQI信息继续完成MCS的选择,并确定用户设备数据传输中使用的编码速率和调制方法。
在LTE系统中,负责为用户调度资源的调度器位于媒体接入控制层。其主要工作包括确定传输数据块的大小、选择调制和编码方法以及分配系统的频谱资源。调度器可分为两个功能模块:上行调度器和下行调度器,它们分别为物理上行共享信道(PUSCH)和物理下行共享信道(PDSCH)分配物理层资源。调度程序的工作流程如图1.2所示。

第二章LTE系统资源调度的关键技术

2.1 LTE下行链路资源调度
所谓的资源调度过程是指通信系统中无线资源的分配过程,即决定何时使用哪些资源来为用户传输数据。本章中的资源包括频域和时域两个方面,资源被划分为n个(与系统带宽相关)物理资源块。LTE系统下行资源调度包括信道质量测量和反馈、自适应调制和编码模式选择以及PRB分配算法的实现。

2.2资源调度算法的评估标准
虽然长期演进系统具有高频谱效率,但频谱资源总是有限的。为了最大化系统的频谱效率和系统吞吐量,研究长期演进系统的无线资源调度技术尤为关键和重要。系统吞吐量和用户公平性是设计调度算法时需要考虑的两个主要指标,[191[2?1 .这两个指标是矛盾的。在实际通信系统中,有必要根据系统和用户的需求设计合理的调度算法,并尽可能在吞吐量和公平性之间找到平衡点。此外,由于用户分组数据业务的类型不同,具体的延迟要求也不同,所以调度算法有时需要考虑分组延迟要求。
用户公平性反映了用户在通信系统中访问调度服务的规模。用户总是期望获得最大可能机会的服务。公平指数是衡量广泛公平的常用标准。公平指数的计算公式如公式(2-2)所示。

第三章资源调度关键技术仿真分析……19
3.1调度算法的性能分析.........19
第4章基于软件无线电平台的资源调度……39
br/]总结和展望……55
br/]本文件概述了........55
并期待着……55

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第四章基于软件无线电平台实现的资源调度

本章主要完成软件无线电平台数字信号处理器模块的资源调度关键技术。首先,简要介绍了现有的软件无线电平台。本章的重点是实现基于软件无线电平台的自动抄表系统,包括平台终端反馈CQI的设计方案和基站获取CQI信息的方案,以及基站相应自动抄表等级的自适应选择。另外,针对前一章模拟的资源调度算法,将其移植到数字信号处理器芯片TMS320C6474上实现,并对各算法的性能进行了比较。

4.1软件无线电平台
目前,软件无线电平台系统配置为基站和接收机。硬件平台主要包括三个模块:单片机、数字信号处理器和现场可编程门阵列。每个模块中使用的处理器有:单片机Cavium 2-4核MIPS64网络协议处理器;数字信号处理器;TMS320C6474DSP处理器;FPGA: Virtex-6 LX240T .平台上的基站和终端有四个数字信号处理器,基站和终端分别有DSPO和数字信号处理器1;硬件平台框图如图4.1所示。
单片机主要负责通信网络物理层之外的上层工作;数字信号处理器负责物理层的工作,主要包括发送端的编码、加扰、调制和配置,以及接收端的信道占用计数、频域均衡、解调、解扰和解码。FPGA的主要工作包括_/载波映射和解映射(IFFT和FFT)、Turbo解码等。图4.1只是基站端的框图。中继端的框图与基站端相似,只是中继端的所有工作都在DSPO完成。

4.2数字信号处理器模块
平台数字信号处理器模块使用TI的TMS320C6474多核芯片,每个芯片有3个内核(CoreO、Corel、Core2)。同一端的数字信号处理器通过AIF天线接口进行数据通信,通过通用输入输出接口进行硬件中断触发。每个内核的最高主频为IGHz,即指令周期为1ns,数字信号处理器的缓存大小为3MB二级缓存,它以3个内核拥有独立内存和共享内存的方式支持数据缓存,共享内存方式的数据传输由同一个数字信号处理器中的3个内核进行。
……

总结与展望

资源调度是现代通信系统中的关键技术之一,在提高系统频谱效率和系统吞吐量方面发挥着重要作用。因此,资源调度相关技术的研究对现代通信领域具有重要意义。仿真设计了资源调度的关键模块,包括资源调度算法、资源块分配、信道状态信息测量和反馈、自适应调制和编码模式选择。其中,首先对调度算法进行了仿真,分析了数字信号处理器的实现结果。其次,基于该平台进行系统级仿真,并根据仿真模型在平台上实现自动抄表系统的各个环节。
根据设计方案,资源调度算法和自动抄表系统分别在数字信号处理器环境和软件无线电平台上实现。但是,由于时间限制,还有一些工作需要进一步研究和改进,包括以下几点:1 .虽然本文对资源调度的各个模块逐一进行了仿真和实现,但由于软件无线电平台目前的配置是SISO系统,资源调度算法不能应用于现有平台,资源调度算法由数字信号处理器单独仿真和实现。此外,对调度算法以外的系统进行了仿真,并在平台上实现了CQI反馈和MCS的自适应选择。

……

参考文献(省略)