LTE-Advanced机器型通信功耗优化研究

来源 :宁波大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangliao19
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随着物联网行业的飞速发展,作为其中关键核心技术之一的机器型通信已经在通信系统中占据了重要地位。在4G网络已经广泛普及的今天,能源问题也成为了全社会探讨的焦点,LTE网络中用户设备的终端能耗问题需要得到妥善的解决。在机器型通信当中,由于应用环境和使用方式的区别,机器设备通信的服务质量需求差异性大,因此对于功耗的优化配置方案就有很大区别。同时,机器型通信与人际通信相比又有着自身的特点,包括单次通信过程数据量小、数据包到达率低、设备电源无法频繁更换等。因此对于机器型通信功耗优化的方案就要具备更强的针对性和灵活性。  目前,3GPP规定在LTE-Advanced系统中针对终端设备功耗问题的调节机制主要采用的是非连续接收机制,而该机制主要针对的是高数据率和大数据量的人际通信,目前研究人员对于非连续接收机制的研究工作也主要面向人际通信,而特别针对机器型通信功耗优化的研究相对较少,3GPP也没有针对机器型通信业务需求而给出完善的功耗优化机制。因此,对于机器型通信的非连续接收机制的研究具有现实意义。  针对机器型通信终端的功耗优化问题,本文首先研究整理了LTE系统中有关机器型通信的系统框架、接入过程和设备分布方式,分别详细介绍了LTE系统中设备在连接状态和空闲状态下的非连续接收机制的运行原理和配置参数对于通信性能的影响。  针对空闲模式下的功耗优化问题,本文详细分析了Idle状态下配置不连续接收机制的机器型通信设备的功率损耗因素,主要解决的是对于设备处于空闲Idle模式时采用扩展DRX周期之后的系统信息获取问题,运用了一种考虑用户设备系统信息获取的功耗分析模型,并在该模型基础上提出了稳定获取系统信息进而降低能耗的机制调整方法,即一种依据寻呼周期配置参数的长短来进行分类别处理系统信息获取的改进方法。实验结果证明该方法下用户设备在使用扩展系统修正周期的情况下的功率损耗情况明显降低,并且避免了传统方法的参数使用限制。  针对连接模式的功耗优化问题,本文根据该模式下的非连续接收机制进行了建模分析和优化,建立了基于半马尔科夫转换过程的数学分析模型,对非连续接收机制的配置参数所影响的功率损耗和传输延迟进行了量化分析,同时提出了一种连接模式下分步扩展短寻呼周期,并建立长短寻呼周期之间的参数关系的改进机制,采取了基于用户偏好的参数选择办法,针对不同设备需求选取最适合的配置参数以达到节能与延迟的平衡。实验结果验证了各个设备 DRX配置参数对于功耗和延迟的影响,同时比较了新方法与传统方法相比的优化效果,针对不同的设备功率损耗和延迟需求计算出最优的参数配置组合,证明了该方法可以提供更多的参数选择。
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