移动随机接入研究

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。