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移动随机接入研究

张兆丰  
【摘要】:随着移动通信向数据化、IP化不断发展,越来越多的数据需要通过随机接入信道进行传送,随机接入在移动通信网中的作用日益重要。因此需要对现行的随机接入方式进行研究、改进。 目前的移动通信系统和标准中,随机接入都采用有重发的方式,对无重发随机接入方面的研究还是空白。但我们认为,当使用UDP协议进行随机接入时,没有必要确认和重发数据包,可以采用无重发的随机接入方式。 故此,本文分两个方向对随机接入进行研究、改进,一个是无重发的slotted-ALOHA,另一个是有重发的slotted-ALOHA。所做的主要工作如下: (1)本文对无重发的slotted-ALOHA进行了研究,提出了双发随机接入方式,用于移动通信网络中的轻载小区。分别在理想信道和实际信道中,推导了该方式的接入成功率、信道吞吐率,并进行了仿真。结果表明,与传统的slotted-ALOHA相比,在随机接入指标相同的情况下,可以节省无线频率资源,并可提高抗御信道劣化的能力。 (2)对有重发的slotted-ALOHA方式,我们证明了接入信道输出曲线的转折点,就是信道的最佳工作点,该点的随机接入成功率为0.368,并给出了基站检测接入成功率的方法,进而提出了基站调控的slotted-ALOHA随机接入方式。该方式由基站根据检测到的接入成功率,对积压包的重发回退力度进行控制,可以使接入信道的工作点始终保持在最佳位置。理论分析和仿真结果表明,该方式容易实现,能使随机接入指标达到理论上界,使随机接入信道成为理想信道。 (3)针对WCDMA标准的特点,我们建立了在瑞利衰落及非碰撞条件下的数学模型,给出了该系统最佳接入成功率的算法,和基站对接入成功率的检测方法,对WCDMA协议稍作改动,将基站调控的slotted-ALOHA随机接入方式纳入其中,使未遭碰撞的接入试探,始终拥有最大的吞吐率。仿真表明,此举能使WCDMA系统的随机接入噪声强度大幅降低,接入时延和吞吐率指标显著改善,极大地提高了随机接入信道的容量,还可节省广播信道的开销。


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