3GPP LTE系统中MAC层下行调度的研究与实现.pdf

天津大学硕士学位论文

3GPP LTE 系统中 MAC 层下行调度的研究
与实现


Research and Implementation of Downlink
Scheduling in the MAC Layer of 3GPP LTE
System


学科专业:电磁场与微波技术
研究生:张伟
指导教师:李媛副教授




天津大学电子信息工程学院
二零一二年十二月
独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的
研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表
或撰写过的研究成果,也不包含为获得天津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已在论文中
作了明确的说明并表示了谢意。


学位论文作者签名: 签字日期: 年月日




学位论文版权使用授权书


本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。
特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检
索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校
向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。
(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)



学位论文作者签名: 导师签名:

签字日期: 年月日签字日期: 年月日
摘要
随着移动通信与互联网技术的快速发展与融合,要求移动通信系统必须要满
足更快速的无线接入、全网络无缝切换、更低传输时延、新型的多媒体业务支持、
全面数据业务承载和更高的服务质量(Quality of Service, QoS)保证等一系列的要
求,这给无线通信系统的设计带来了比较大的困难和挑战。3GPP 在 2004 年启动
了无线接入网的长期演进研究项目(Long Term Evolution,LTE),其中包括演进的
UMTS 陆面无线接入(Evolved Universal Terrestrial Radio Access ,E-UTRA)、演
进的接入网络(evolved universal terrestrial radio work,E-UTRAN)、还有
基于分组交换的扁平的全 IP 网络架构演进项目(System Architecture Evolution,
SAE)。LTE 技术为 3G 技术的演进,改进并增强了以 3G 的正交频分复用
(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)和多输入多输出(multiple
input multiple output, MIMO)为无线接入标准的空中接入技术;在20MHz 的带宽
条件下,下行的峰值速率达到100Mbps(频谱效率达到 5bps/Hz),上行的峰值速率
达到了 50Mbps();小区边缘的用户性能得到极大的改善,
小区容量有所提升,系统延迟同时也会降低。3GPP 希望不断的技术研发,以增
强自己在无线接口和核心网络等这些移动通信领域的的优势,以保证在今后几年
甚至更长的时间里,为运营商以及用户增长的需求提供满意的服务与支持。
本文在介绍 LTE 中经典算法:轮询调度算法、最大载干比调度算法、比例
公平调度算法,对各自的利弊进行较完整的阐述。对在系统吞吐量最大化和各用
户之间的公平性这两个相互对立方面进行有效折衷的 PF 算法进行了 DSP 的实
现,由于 PF 算法是无线通信中比较常用的一种分组调度算法,且对不同的分组
业务有较强的适应性,故选择对其进行硬件的实现仿真。但由于 PF 算法不能适
应 LTE 中对 Qos 较高的分组业务,所以阐述了在 LTE 中一些对 QoS 要求很高的
分组业务的调度算法:自适应正比公平(Adaptive Proportional Fairness,APF)调度
算法与改进型的最大加权延时优先(Modified largest weighted delay first,
M-LWDF)算法。在 M-LWDF 调度算法的基础上将用户的优先级与同一用户不同
分组业务的优先级进行了关联,从而使得新算法即修正 Q 因子的改进的最大权
重时延优先算法 MFQ-M-LWDF 算法的性能得到改善,通过仿真验证了在时延和
吞吐量两个方面证明了 MFQ-M-LWDF 算法相比 M-LWDF 算法的优越性。
关键词:LTE;调度算法;Qos;下行链路; DSP
ABSTRACT