基于LTE-Advanced的M2M通信覆蓋增強(qiáng)和資源分配研究.pdf

1、M2M(Machine to Machine，機(jī)器對機(jī)器)通信是今后通信行業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)之一，因當(dāng)前LTE-A蜂窩網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋范圍廣、運(yùn)營成本低、支持向后擴(kuò)展和系統(tǒng)容量高的特點(diǎn)，LTE-A蜂窩網(wǎng)絡(luò)必將成為未來M2M業(yè)務(wù)最為重要的承載網(wǎng)絡(luò)。但是現(xiàn)有的移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和優(yōu)化都是依據(jù)傳統(tǒng)人與人(H2H，Human-to-Human)通信特點(diǎn)和業(yè)務(wù)特性進(jìn)行的，并未考慮到M2M與H2H相比，本身獨(dú)有的一些業(yè)務(wù)特性，因此在蜂窩網(wǎng)中部署大量M2M終端會(huì)

2、給蜂窩網(wǎng)造成一些嚴(yán)峻問題，比如大量的M2M終端在短時(shí)間密集向網(wǎng)絡(luò)發(fā)起接入會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)過度負(fù)載，進(jìn)而影響H2H用戶體驗(yàn)質(zhì)量(QoE，Quality of Experience)。為了減小大量部署M2M對傳統(tǒng)H2H業(yè)務(wù)造成的不利影響，就需要針對M2M的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，對當(dāng)前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化。
　　本文針對LTE-A蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的M2M通信，做了三個(gè)方面的研究，包括M2M通信的特定應(yīng)用場景的覆蓋性增強(qiáng)研究，大量M2M終端的隨機(jī)接入碰撞資源調(diào)

3、度研究和低功耗M2M通信的資源分配研究。主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.在M2M通信的覆蓋性增強(qiáng)研究中，針對智能電網(wǎng)的M2M通信的QoS（Quality of Service，服務(wù)質(zhì)量）特性，本文提出一種嵌入寬帶中的窄帶低功耗M2M通信設(shè)計(jì)方案，并基于LTE TTI綁定機(jī)制提出了三種接收設(shè)計(jì)方案，以達(dá)到更深的覆蓋范圍，同時(shí)降低終端功耗和成本。通過搭建實(shí)際的軟件和硬件平臺(tái)，對提出的三種方案的性能進(jìn)行了測試，結(jié)果表明了提出的方案相

4、比LTE系統(tǒng)可以獲得17～21dB的覆蓋性能增強(qiáng)。
　　2.在大量M2M終端的隨機(jī)接入碰撞資源調(diào)度研究中，基于M2M業(yè)務(wù)的流量特性對M2M業(yè)務(wù)進(jìn)行分類，每類業(yè)務(wù)的終端形成一個(gè)簇，簇內(nèi)的終端基于位置信息形成不同的接入組，M2M終端以分組的形式發(fā)起隨機(jī)接入，并提出考慮接入時(shí)延的接入優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先時(shí)延敏感的接入組發(fā)起接入，通過以組尋呼的方式為組內(nèi)成員分配承載隨機(jī)接入消息3(Msg3)的資源，來降低大量用戶的信令開銷。從仿真結(jié)果可以看出，提

5、出的分組組尋呼隨機(jī)接入機(jī)制能夠提高大量M2M設(shè)備發(fā)起隨機(jī)接入的接入成功率，并針對不同的M2M業(yè)務(wù)的終端降低相應(yīng)的接入時(shí)延。
　　3.在低功耗M2M通信的資源分配研究中，提出把LTE-A中的D2D移動(dòng)中繼終端技術(shù)和最新的能量收集技術(shù)結(jié)合起來，功率受限的M2M終端可以借助移動(dòng)中繼終端來向基站上報(bào)數(shù)據(jù)，移動(dòng)終端轉(zhuǎn)發(fā)M2M終端信號(hào)所消耗的能量可以以能量收集的方式來補(bǔ)償。本文在基于能量收集的中繼轉(zhuǎn)發(fā)研究中，闡述了時(shí)間分割系數(shù)和轉(zhuǎn)發(fā)功率分配的