LTE-Advanced機(jī)器型通信功耗優(yōu)化研究.pdf

1、隨著物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的飛速發(fā)展，作為其中關(guān)鍵核心技術(shù)之一的機(jī)器型通信已經(jīng)在通信系統(tǒng)中占據(jù)了重要地位。在4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛普及的今天，能源問(wèn)題也成為了全社會(huì)探討的焦點(diǎn)，LTE網(wǎng)絡(luò)中用戶設(shè)備的終端能耗問(wèn)題需要得到妥善的解決。在機(jī)器型通信當(dāng)中，由于應(yīng)用環(huán)境和使用方式的區(qū)別，機(jī)器設(shè)備通信的服務(wù)質(zhì)量需求差異性大，因此對(duì)于功耗的優(yōu)化配置方案就有很大區(qū)別。同時(shí)，機(jī)器型通信與人際通信相比又有著自身的特點(diǎn)，包括單次通信過(guò)程數(shù)據(jù)量小、數(shù)據(jù)包到達(dá)率低、設(shè)備電源無(wú)法頻

2、繁更換等。因此對(duì)于機(jī)器型通信功耗優(yōu)化的方案就要具備更強(qiáng)的針對(duì)性和靈活性。
　　目前，3GPP規(guī)定在LTE-Advanced系統(tǒng)中針對(duì)終端設(shè)備功耗問(wèn)題的調(diào)節(jié)機(jī)制主要采用的是非連續(xù)接收機(jī)制，而該機(jī)制主要針對(duì)的是高數(shù)據(jù)率和大數(shù)據(jù)量的人際通信，目前研究人員對(duì)于非連續(xù)接收機(jī)制的研究工作也主要面向人際通信，而特別針對(duì)機(jī)器型通信功耗優(yōu)化的研究相對(duì)較少，3GPP也沒(méi)有針對(duì)機(jī)器型通信業(yè)務(wù)需求而給出完善的功耗優(yōu)化機(jī)制。因此，對(duì)于機(jī)器型通信的非連續(xù)接收

3、機(jī)制的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。
　　針對(duì)機(jī)器型通信終端的功耗優(yōu)化問(wèn)題，本文首先研究整理了LTE系統(tǒng)中有關(guān)機(jī)器型通信的系統(tǒng)框架、接入過(guò)程和設(shè)備分布方式，分別詳細(xì)介紹了LTE系統(tǒng)中設(shè)備在連接狀態(tài)和空閑狀態(tài)下的非連續(xù)接收機(jī)制的運(yùn)行原理和配置參數(shù)對(duì)于通信性能的影響。
　　針對(duì)空閑模式下的功耗優(yōu)化問(wèn)題，本文詳細(xì)分析了Idle狀態(tài)下配置不連續(xù)接收機(jī)制的機(jī)器型通信設(shè)備的功率損耗因素，主要解決的是對(duì)于設(shè)備處于空閑Idle模式時(shí)采用擴(kuò)展DRX周期之

4、后的系統(tǒng)信息獲取問(wèn)題，運(yùn)用了一種考慮用戶設(shè)備系統(tǒng)信息獲取的功耗分析模型，并在該模型基礎(chǔ)上提出了穩(wěn)定獲取系統(tǒng)信息進(jìn)而降低能耗的機(jī)制調(diào)整方法，即一種依據(jù)尋呼周期配置參數(shù)的長(zhǎng)短來(lái)進(jìn)行分類別處理系統(tǒng)信息獲取的改進(jìn)方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該方法下用戶設(shè)備在使用擴(kuò)展系統(tǒng)修正周期的情況下的功率損耗情況明顯降低，并且避免了傳統(tǒng)方法的參數(shù)使用限制。
　　針對(duì)連接模式的功耗優(yōu)化問(wèn)題，本文根據(jù)該模式下的非連續(xù)接收機(jī)制進(jìn)行了建模分析和優(yōu)化，建立了基于半馬爾科夫

5、轉(zhuǎn)換過(guò)程的數(shù)學(xué)分析模型，對(duì)非連續(xù)接收機(jī)制的配置參數(shù)所影響的功率損耗和傳輸延遲進(jìn)行了量化分析，同時(shí)提出了一種連接模式下分步擴(kuò)展短尋呼周期，并建立長(zhǎng)短尋呼周期之間的參數(shù)關(guān)系的改進(jìn)機(jī)制，采取了基于用戶偏好的參數(shù)選擇辦法，針對(duì)不同設(shè)備需求選取最適合的配置參數(shù)以達(dá)到節(jié)能與延遲的平衡。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了各個(gè)設(shè)備 DRX配置參數(shù)對(duì)于功耗和延遲的影響，同時(shí)比較了新方法與傳統(tǒng)方法相比的優(yōu)化效果，針對(duì)不同的設(shè)備功率損耗和延遲需求計(jì)算出最優(yōu)的參數(shù)配置組合，證明了