基于LTE-Advanced的M2M通信覆蓋增強和資源分配研究.pdf

1、M2M(Machine to Machine，機器對機器)通信是今后通信行業(yè)發(fā)展熱點之一，因當前LTE-A蜂窩網(wǎng)絡具有覆蓋范圍廣、運營成本低、支持向后擴展和系統(tǒng)容量高的特點，LTE-A蜂窩網(wǎng)絡必將成為未來M2M業(yè)務最為重要的承載網(wǎng)絡。但是現(xiàn)有的移動蜂窩網(wǎng)絡的設計和優(yōu)化都是依據(jù)傳統(tǒng)人與人(H2H，Human-to-Human)通信特點和業(yè)務特性進行的，并未考慮到M2M與H2H相比，本身獨有的一些業(yè)務特性，因此在蜂窩網(wǎng)中部署大量M2M終端會

2、給蜂窩網(wǎng)造成一些嚴峻問題，比如大量的M2M終端在短時間密集向網(wǎng)絡發(fā)起接入會造成網(wǎng)絡過度負載，進而影響H2H用戶體驗質(zhì)量(QoE，Quality of Experience)。為了減小大量部署M2M對傳統(tǒng)H2H業(yè)務造成的不利影響，就需要針對M2M的業(yè)務特點，對當前的蜂窩網(wǎng)絡進行相應優(yōu)化。
　　本文針對LTE-A蜂窩網(wǎng)絡中的M2M通信，做了三個方面的研究，包括M2M通信的特定應用場景的覆蓋性增強研究，大量M2M終端的隨機接入碰撞資源調(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)新點如下:
　　1.在M2M通信的覆蓋性增強研究中，針對智能電網(wǎng)的M2M通信的QoS（Quality of Service，服務質(zhì)量）特性，本文提出一種嵌入寬帶中的窄帶低功耗M2M通信設計方案，并基于LTE TTI綁定機制提出了三種接收設計方案，以達到更深的覆蓋范圍，同時降低終端功耗和成本。通過搭建實際的軟件和硬件平臺，對提出的三種方案的性能進行了測試，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。
　　2.在大量M2M終端的隨機接入碰撞資源調(diào)度研究中，基于M2M業(yè)務的流量特性對M2M業(yè)務進行分類，每類業(yè)務的終端形成一個簇，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)起隨機接入，并提出考慮接入時延的接入優(yōu)先級，優(yōu)先時延敏感的接入組發(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接入機制能夠提高大量M2M設備發(fā)起隨機接入的接入成功率，并針對不同的M2M業(yè)務的終端降低相應的接入時延。
　　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終端可以借助移動中繼終端來向基站上報數(shù)據(jù)，移動終端轉(zhuǎn)發(fā)M2M終端信號所消耗的能量可以以能量收集的方式來補償。本文在基于能量收集的中繼轉(zhuǎn)發(fā)研究中，闡述了時間分割系數(shù)和轉(zhuǎn)發(fā)功率分配的